Влияние «цветения»
синезеленых водорослей
на экологическое состояние
КУРШСКОГО ЗАЛИВА
Куршский залив – крупнейшая прибрежная лагуна
Балтийского моря. Гидрохимические и гидробиологические
показатели акватории соответствуют гиперэвтрофному
состоянию. «Гиперцветение» потенциально-токсичных
синезеленых водорослей оказывает большое влияние
на экосистему, их биомасса летом превышает уровень,
при котором наблюдается вторичная эвтрофикация
(биологическое загрязнение). В прибрежной зоне
при скоплении и разложении водорослей локально
отмечается отсутствие кислорода и замор рыб.
Введение
К
уршский залив представляет собой мелководную,
преимущественно, пресноводную
лагуну, расположенную в юговосточной
части Балтийского моря.
По площади (1584 кв. км) и объему воды
(6,2 куб. км) это крупнейшая лагуна Европы.
Залив относится к трансграничным водоемам
и интенсивно используется в водохозяйственном
и рекреационном отношении
Россией и Литвой.
К наиболее важным экологическим проблемам
Куршского залива относится продолжающееся
эвтрофирование (повышение уровня
биомассы планктона водных объектов в
результате накопления биогенных элементов
под воздействием антропогенных или естественных
факторов). Ежегодно наблюдается
«цветение» воды в период массового развития
синезеленых водорослей, которые могут
оказывать токсичный эффект на рыб и других
гидробионтов [1-3].
«Цветение» воды – явление, признанное во
всем мире стихийным бедствием. ЮНЕСКО
финансирует долгосрочную научную проÑ.Â.
Александров*,
к.б.н.,
заведующий
лабораторией
гидробиологии
Атлантического
научноисследовательского
института
рыбного
хозяйства
и океанографии
Материалы и методы исследования
ониторинг загрязнения и эвтрофирования
вод Куршского залива выполняется
АтлантНИРО с 1991 г. Изучаются
гидрологические (температура, прозрачность
воды), гидрохимические (рН, растворенный
М
кислород, БПК5, концентрации биогенных
элементов) и гидробиологические (концентрация
хлорофилла а, первичная продукция,
видовой состав, численность, биомасса
фитопланктона) показатели. Мониторинг
проводится ежемесячно с марта по ноябрь на
12 стандартных станциях, расположение
* Адрес для корреспонденции: hydrobio@mail.ru
2
С.В. Александров // ВОДА: ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ №4, апрель 2009 г. с. 2-6.
грамму по исследованию токсичных «цветений»,
действующую в рамках Междуна родной
океанографической комиссии. В странах
Балтийского моря одной из важнейших
экологических проблем является поступление
в прибрежные и морские экосистемы
загрязняющих веществ (включая биогенные
элементы), что стимулирует размножение
синезеленых водорослей, токсины которых
могут воздействовать на рыб. В России
«цветениям» воды, как виду экологических
катастроф, уделяют значительно меньшее
внимание. В Калининградской области комплексная
оценка воздействия массового
размножения синезеленых водорослей на
экологическую ситуацию в водоемах, в том
числе в Куршском заливе, не проводилась.
Целью данной работы было гидрохимическое
и гидробиологическое изучение влияния
массового развития потенциально-токсичных
синезеленых водорослей на состояние
экосистемы Куршского залива.
Стр.1
которых соответствует гидрологическому и
гидрохимическому делению залива и охватывает
всю российскую акваторию (рис. 1).
Также изучается ихтиофауна и сообщества
зоопланктона и бентоса. Гидрологические и
гидрохимические показатели определяются
по стандартным методикам в пробах воды
из поверхностного слоя [4], а гидробиологические
– на разных горизонтах, либо интегрально
для столба воды [5].
Результаты и их обсуждение
а протяжении XX века на акватории
Балтийского моря и водоемы его бассейна
(в том числе в Куршском заливе)
наблюдалось увеличение биогенной нагрузки.
Куршский залив (его водосборная площадь
расположена в густонаселенном районе
с интенсивно развитой промышленностью и
сельским хозяйством) испытывал на протяжении
последних десятилетий интенсивное
антропогенное воздействие. Согласно расчетам,
внешняя биогенная нагрузка на
Куршский залив в конце 80-х гг. прошлого
века составляла 3,7 – 8,5 г/м2 фосфора и
61 – 110 г/м2 азота в год, что многократно
превышало предельно допустимую нагрузку,
которая вызывает эвтрофирование водоема
[2]. Уменьшение объемов промышленного
производства и применения удобрений в
90-х гг. прошлого века привело к снижению
внешней биогенной нагрузки в несколько
раз (до 0,8 – 2,3 гP/м2 и 21 – 40 гN/м2 [6]).
Однако результаты экологических исследований
Куршского залива, проводимые с
1991 г., не показывали заметного улучшения
гидрохимических и гидробиологических
показателей состояния водоема. В частности,
по сравнению с 1989-90 гг., летом содержание
общего азота и фосфора увеличилось и
значительно превышало уровень биогенных
элементов, вызывающий эвтрофирование.
Эвтрофирование водоема отражается на всех
трофических уровнях и, прежде всего, на
низших (бактериопланктон, фитопланктон и
зоопланктон). В фитопланктоне доминируют
виды, обильное развитие которых характерно
для эвтрофных и гиперэвтрофных вод
[1, 3]. Особенности гидрохимической ситуации,
а также гидрологический режим водоема
определяют характер сезонной динамики
планктонного сообщества с летним максимумом
в период «цветения» синезеленых
водорослей (Aphanizomenon flos-aquae,
Micro cystis aerugenosa и др.). В этот период
наблюдаются наибольшие значения деструкции
органического вещества и содержания
хлорофилла [1, 2] . Такой тип сезонной динаН
мики
характерен для эвтрофных и гипертрофных
водоемов.
Наиболее сильно процессы эвтрофирования
и «цветения» воды выражены в южной и
центральной российских частях Куршского
залива (75% акватории), где условия исключительно
благоприятны для развития синезеленых
водорослей: высокое содержание в
илах биогенных элементов, которые из-за
мелководья постоянно поступают в толщу
воды, отсутствие затока морской воды,
замедленный водообмен, пресноводность и
сильный летний прогрев воды (до 25-26°С).
Здесь накапливаются максимальные концентрации
азота и фосфора. В частности, концентрация
минерального фосфора выше
величин (30-50 мкг/л), лимитирующих размножение
водорослей. Высокая концентрация
фосфора является предпосылкой и показателем
эвтрофного состояния.
В северной, литовской, части Куршского
залива (25% акватории) показатели эвтрофирования
ниже [7]. Этот район прилегает к
морскому проливу и находится под влияниРис.
1. Расположение станций экологического мониторинга в
Куршском заливе (1* – район проведения исследования в прибрежной
зоне)
Вопросы экологии 3
Стр.2
ем речного стока и Балтийского моря.
Высокая проточность и соленость препят ству
ют интенсивному развитию синезеленых
водорослей.
В 1980-х – 2000-х гг. биомасса потенциально
токсичных синезеленых водорослей (Aphani
zo menon flos-aquae, Мicrocystis aerugino sa)
в летний период всегда была на уровне
«интен сивного цветения» (более 10 г/м3), а
в течение 11 сезонов достигала состояния
«гиперцветения» (более 100 г/м3) [1-3].
Массовое развитие синезеленых водорослей
в заливе приводит к увеличению биомассы
фитопланктона, содержания хлорофилла и
биогенных элементов в воде. Таким образом,
Куршский залив можно оценить как гиперэвтрофный
водоем. Это один из самых
высокопродуктивных водоемов Европы,
включая и морские акватории [1, 2]. Первичная
продукция фитопланктона в Куршском
заливе превышает разложение органического
вещества в среднем за период 2001-08 гг.
в 1,4 раза. Такое соотношение свидетельствует
о накоплении органического вещества в
воде и донных осадках, что ведет к вторичному
(или биологическому) загрязнению
Курш ского залива и дальнейшей эвтрофикации,
о чем свидетельствует увеличение первичной
продукции в последние десятилетия.
Среднегодовая первичная продукция органического
вещества в настоящее время
составляет около 470 гС/м2 в год, что в 1,5
раза выше, чем в середине 70-х гг. XX века.
Возможно, это свидетельствует о значительном
эвтрофировании лагунной экосистемы в
условиях «цветения» синезеленых водорослей
и слабого водообмена.
Массовое развитие синезеленых водорослей
создает неблагоприятную экологическую
ситуацию в акватории Куршского залива,
прежде всего в российской части. В период
«гиперцветения» биомасса фитопланктона
на протяжении нескольких месяцев (июльоктябрь)
превышает уровень, при котором
Ключевые слова:
эвтрофикация,
синезеленые
водоросли,
«цветение» воды,
Куршский залив
происходит вторичное (биологическое)
загрязнение водоема. На отдельных станциях
в заливе биомасса водорослей может
достигать 1200 – 2500 г/м3, а содержание
хлорофилла – 700-3400 мг/м3 [1, 2].
Содержание аммонийного азота достигает
800–1000 мкг/л, значение БПК5 – 10 –
24 мгО2/л, водородный показатель (рН)
воды – 9,8 – 10,0, что значительно превышает
значения предельно допустимых концентраций
(ПДК) для рыбохозяйственных водоемов.
В
прибрежной зоне Куршского залива, на
участках покрытых зарослями макрофитов и
в небольших бухтах, в период «цветения»
биомасса фитопланктона за счет накопления
может достигать сотен кг/м3. В воде резко
возрастают процессы разложения, идущие с
поглощением кислорода, накапливаются
органические вещества и продукты их распада.
В зонах разложения наблюдается гибель
зоопланктона и замор рыб [1]. Данные явления
носят локальный характер, и их формирование
определяется ветровым режимом в
период «цветения». Особенно неблагоприятны
годы, когда в июле-августе отмечаются
устойчивые восточные ветра, которые приводят
к перемещению водорослей к западному,
наиболее обжитому и используемому для
рекреационных целей, берегу (в район национального
парка «Куршская коса» и г. Зелено
градска) (рис. 1).
Скопление синезеленых водорослей и замор
рыб лишь «видимая» часть неблагоприятного
воздействия. Доминирующие в Куршском
заливе и вызывающие «гиперцветение» воды
виды синезеленых водорослей Aphani zomenon
flos-aquae и Мicrocystis aeruginosa
относятся к потенциально-токсичным видам.
По современным данным отдельные популяции
Aphanizomenon flos-aquae синтезируют
нейротоксины, а Мicrocystis aeruginosa –
гепатотоксины, которые могут воздействовать
на разные группы гидробионтов и чело4
С.В.
Александров // ВОДА: ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ №4, апрель 2009 г. с. 2-6.
Стр.3