Экологическая ситуация Дагестанской части Каспия

Современный Каспий по своему происхождению является частью древнего слабосоленого Понтического озера-моря, существовавшего 5-7 млн. лет тому назад. Поэтому наиболее древними организмами является группа солоноватоводных. Среди них наиболее высокой процент эндемичных видов и даже родов. Остальная часть организмов Каспия, в основном, происходит из 3 главных источников: Средиземноморского, Арктического и пресноводного (речного) комплексов. Благодаря относительной стабильности во времени, режиму солености (постоянно солоноватоводному) и его географическому положению, почти все автохтонные виды обнаружены в Среднем Каспии и соответственно наивысшее число эндемичных видов насчитывается здесь. Напротив Северный Каспий обладает наибольшим разнообразием местообитаний и биоты. Это обусловлено наличием крупных рек, таких как Волга и Урал, благодаря стоку которых происходит смешение морской и пресноводной фауны. Именно через речную систему Волги в разное время могли проникнуть в Каспийское море арктические и средиземноморские виды.

В пределах Каспия выделено более 200 культур гетеротрофных бактерий, принадлежащих к 60 видам и 22 разновидностям родов Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina, Chromobacterium. Северный Каспий содержит больше видов и разновидностей, чем Южный и Средний, что опять же связано с поступлением волжских вод богатых биогенными элементами. Из 145 исследованных штаммов 59 могут окислять сырую нефть. Всего в Каспии описано 13 видов аспорогенных дрожжей, относящихся к 4 родам. Все они в небольших количествах обнаружены в Северном Каспии и некоторые из них активно ассимилируют нефть и нефтепродукты [14].

Высшие растения Северно-Каспийского региона насчитывают около 950 видов из 88 семейств, среди которых большинство относятся к двудольным (766 видов), меньше к однодольным (171 вид) и только 9 видов споровых растений. Истинно прибрежная флора значительно беднее - 357 видов из 35 семейств. Основу составляют такие широко распространенные семейства как Asteraceae (65 видов), Chenopodiaceae (48), and Fabaceae (40). Господствующей жизненной формой являются травы - 86% от общего числа видов. Присутствуют представители европейской, сибирской, ирано-туранской и средиземноморской флоры. Среди высших водных растений встречаются редкие и эндемичные виды: Nelumbium caspica, Trapa natans, Aldrovanda vesiculosa, Zostera marina, Ruppia spiralis многие из которых нигде, кроме Северного Каспия не встречаются [25].

Во всем Каспийском море зарегистрировано около 450 видов фитопланктона, 120 видов и форм зоопланктона, 380 видов макрозообентоса и 126 видов и подвидов рыб. Распределение этого биоразнообразия по акватории неравномерно, наибольшее разнообразие наблюдается в Северном Каспии благодаря его особым гидрологическим, физическим и геологическим условиям. Например, из 450 видов и форм фитопланктона 414 обитает в Северном Каспии и только 71 - в Южном. Фитопланктон представлен 6 основными отделами, из которых наиболее богаты видами Bacillariophyta и Chlorophyta. Кроме этого Chrysophyta и Euglenophyta представлены 1-5 видами, которые обнаружены только в Северном Каспии. Основная биомасса фитопланктона сосредоточена в дельтах рек Волги и Урала, а также на границе Северного и Среднего Каспия. Дельтовые районы обладают наи большим разнообразием видов. Причем 203 вида относятся к пресноводным. Количество истинно морских видов невелико (39 видов) в Северном Каспии. 120 видов и форм зоопланктона были описаны в Каспийском море. Веслоногие представлены 18 видами, ветвистоусые 24 видами, коловратки 33 видами. С учетом пресноводных видов из дельт Волги и Урала количество видов веслоногих возрастает до 50, ветвистоусых до 43, а коловраток до 300 видов, таким образом, основное разнообразие видов зоопланктона приурочено к дельтовым районам и опресненному Северному Каспию. Однако, большинство автохтонных видов (около 50% зоопланктофауны) обитают при солености 12-23 ‰, в основном в глубоководной части моря. 5 представителей арктических видов также являются глубоководными и выдерживают высокую соленость. Представители Средиземноморского комплекса в основном эвригалинны и обитают во всех районах Каспия. Эндемизм зоопланктофауны достаточно высок: 16 видов ветвистоусых рачков, 7 видов веслоногих рачков, 2 вида коловраток, что составляет около 20% от общего числа видов.  Донная фауна всего Каспийского моря представлена 379 видами из 13 классов. Как и для всей фауны Каспия среди донной фауны высок процент эндемизма родов и видов (41%). Эндемизм характерен для ракообразных и моллюсков, что свидетельствует о древности экосистем Каспия [20,21]. В целом донная фауна распределена следующим образом:

1. автохтонный Каспийский комплекс - 310 видов;

2. средиземноморский комплекс -29 видов;

3. арктический комплекс - 9 видов;

4. пресноводный комплекс - 31 вид.

Более половины автохтонных видов приспособлены к различным условиям солености и температуры. Донная фауна Северного Каспия по сравнению со Средним и Южным гораздо беднее в видовом отношении. С продвижением с юга на север постепенно исчезают автохтонные двустворчатые и брюхоногие моллюски, нематоды, турбеллярии, глубоководные амфиподы, изоподы и кумовые. В Северном Каспии обнаружено 234 вида донных животных, 132 вида автохтонного комплекса, 4 вида средиземноморского комплекса и ни одного представителя арктического комплекса [7].

Ихтиофауна Каспийского моря не отличается видовым разнообразием, имея гораздо меньше видов, чем открытое море, Например, в Черном море обитает 180 видов рыб, в Средиземном море 540 видов, а во всем Каспии только 62 вида. С учетом речных видов рыб это число возрастает до 126 видов и подвидов. Большинство рыб похожи на рыб Черного и Аральского морей. Более редки виды Азовского, Средиземноморского и комплекса Красного моря. Особенностью ихтиофауны Каспия является большое количество эндемиков. Именно поэтому Л.С.Берг выделил Каспий в особую ихтиогеографическую подобласть. В Каспии обитают представители 17 семейств рыб: большинство из них карповые (33% от общего числа видов), бычки (28%) и пузанки (14%). Относительно высокий процент составляют осетровые (5,5%). 63 вида рыб (50%) по происхождению являются автохтонами, 5 видов относятся к Средиземноморскому комплексу, 2 вида к Арктическому и 56 видов (44%) к пресноводному комплексу. 8 видов рыб появились в Каспии в результате деятельности человека (кета, пестрый и белый толстолоб, белый амур, речной угорь, гамбузия и два вида кефалей). Во всем Каспии в настоящее время обитает 4 эндемичных рода, 31 эндемичный вид и 45 эндемичных подвидов рыб. Наибольшее количество эндемичных видов и подвидов относятся к семействам бычковых и сельдевых, что свидетельствует об энергичном процессе видообразования в этих группах. Особые гидрологические условия позволили образоваться двум разным группам сельдей - проходной (черноспинка) и морской (пузанки). Различия этих групп достигли видового статуса, что привело к образованию 6 новых эндемичных видов. Причины быстрого видообразования бычков не ясны. С одной стороны некоторые морские виды приспособились к обитанию в опресненных дельтовых водах, с другой стороны максимальное видовое разнообразие бычков отмечается в глубоководных районах Среднего и Южного Каспия [1,23].

В Каспийском море обитает 6 видов осетровых, 5 из них в Северном Каспии. Это древняя филогенетическая группа. Такого разнообразия осетровых больше нет нигде в мире. Наличие разветвленных и обширных речных систем, таких как Волга, Урал, Кура и др. позволили существовать богатейшему видовому и экологическому разнообразию осетровых Каспия. Кроме того, внутри видов существуют группировки различающиеся по местам нереста, срокам захода в реки на нерест и местам нагула. Это привело к максимальному освоению осетровыми ресурсов Каспия. Все это свидетельствует о древности Каспийского моря и его уникальности как природной лаборатории, где существующие условия позволяют сохраняться древней группе осетровых и активно развиваться другим группам рыб, таким как бычки и сельди.

Птицы, тюлени и наземная флора, и фауна составляют основу экосистемы Каспийского моря. Этот регион находится на пересечении путей миллионов перелетных птиц. Изменение в морской фауне неизбежно уменьшит привлекательность Каспийского моря, как зоны транзита, как это наблюдалось в Аральском море. Таким образом, высокий эндемизм фауны Каспия подтверждает его глобальное значение для сохранения его генофонда. В этой связи особый интерес вызывает именно Северный Каспий, как место смешения пресноводной и морской фауны. Тем более что систематическое положение многих эндемичных видов требует уточнения [31]. Научные исследования и охрана уникальных животных необходимы для продолжения существования уникальной экосистемы Каспийского моря, так как подобные экосистемы очень уязвимы. Дефицит воды и изменение солености могут безвозвратно изменить условия обитания, что приведет к сокращению численности и ареала многих видов, возможно к исчезновению. Дефицит воды в Аральском море полностью изменил его экосистему, а повышение солености в озере Балхаш изменило его планктонную фауну более, чем на 70%. Подобные изменения возможны в Каспии, если не будут приняты своевременные и всесторонние меры. Береговая зона Каспия в Дагестане охватывает Приморскую террасированную низменность. Флора и фауна этого района очень древняя и развивалась при постепенном отступании моря, что происходило при формировании ровных террасных образований. Каждая из трех террас характеризуется своеобразными условиями местообитаний, способствующих формированию здесь видов растений, разнообразных по происхождению. Благодаря стабильности режима здесь была возможность для развития эндемов и сохранения теплолюбивых реликтов гирканского происхождения. Биоразнообразие биогеоценозов и флоры сформировалось за счет проникновения сюда в разные времена гирканских, ирано-туранских, евро-сибирских, закавказских, понтически-казахстанских, кавказских видов и развития на месте каспийских и дагестанских видов. Наряду с развитием флоры и фауны в Приморской террасированной низменности произошло формирование уникальных по химическому составу и массе подземных, грунтовых и озерных вод и мощных надземных потоков, стабилизирующих речной сток [16,17]. Уникальные по температурному режиму и солености подземные воды - горячие источники, уникальное сероводородное грязевое озеро развилось у Каякента среди пустынных и лесных биогеоценозов. Лес выполняет важную функцию аккумуляции и стабилизации дебита, температуры и солености источников и особенно уникального соседнего озера. Леса дельты Самура играют важную инфильтрационную роль. Растения леса своей корневой системой формируют нисходящий ток воды, а это очень важно в условиях пустынного климата в районе. Основными факторами риска для биоразнообразия Прикаспия являются изменение речного стока при зарегулировании рек, режима озер, плавней и других внутренних водоемов, усиление засоленности почвы с помощью ирригационных систем и водной мелиорации, сведение лесов, перевыпас скота на отгонных пастбищах, осушка лугов, лесов, скотобой на песчаных лугах, что приводит к развитию на их месте сыпучих песков, псаммофильной растительности, песчаных степей и полупустынь, проведение рубок древесины имеющихся лесов, что может привести к исчезновению лесов и редких гирканских элементов как видов. Резкий подъем экономического развития береговой зоны благодаря разведке и эксплуатации минеральных ресурсов, климатические изменения в водосборном бассейне, приводящие к подъему уровня моря и затоплению и заболачиванию обширных береговых территорий, посевов, лесов, лугов, плавней, подъему уровня грунтовых вод и естественному засолению почвы. Затопление приведет к резкому повышению площадей лугов, плавней, ивовых, тополевых лесов, солончаков и солончаковых лугов, загрязнению водных и наземных нефтепродуктами и пестицидами. При этом почвы аккумулируют повышенное содержание свинца, кадмия, молибдена, пестицидов. Растения (особенно красные солянки) активно поглощают токсические элементы. Грунтовые воды в районах нефтепромыслов сильно заражаются нефтепродуктами. По сравнению с другими окраинными или внутренними морями, Каспийское море все еще способно функционировать как естественная природная система. Однако, плохое управление ресурсами представляет серьезную и острую проблему для Каспийского моря, которая приведет его к коллапсу, если факторы, угрожающие его биоразнообразию не будут ликвидированы [20,23].

3.1. Изменение биологического разнообразия Каспия за счет вселенцев.

Разнообразие солености в пространстве, широкие масштабы его варьирования во времени, большое разнообразие температурных условий в течение года и в целом высокая открытость экосистем определяет широкие возможности для вселения новых видов, возможно влекущих и структурные преобразования экосистем.

Атлантические и средиземноморские вселенцы проникали в Каспийское море 3 раза:

1. Самые первые вселенцы  проникли в течение Хвалынского  времени еще 50 тысяч лет назад. Они пришли естественным путем  по Кумо-Маныческому Проливу между Черным и Каспийским морем. Это были 7 видов: Zostera папа, iium edule, Fabricia sabella, Atherina mochon pontica, Syngnathus lineatus, Pomatoschistus caucasicus, Bowerbankia imbricata. Следующие вселенцы появились в начале XX столетия или несколько позже. Некоторые из инвазий были естественными, а некоторые - искусственные. Естественным путем, без участия человека и только случайно проникли 4 вида: Rhizosolenia iravis, Mytilaster lineatus, Leander squilla, L adspersus. R. calcaravis появились в Каспийском море в 1930 г., но уже в 1936 г. составила 2/3 общего количества биомассы фитопланктона. А специально были акклиматизированы 5 видов: Mugil auratus, M. salies, Pleuronectes flesus luscus, Nereis divcrsicolor, Abra ovata. Все они проникли в Каспийское море по Волго-Донскому каналу, который открылся в 1954 г. Это было естественное (вероятно с балластными водами больших судов как обрастание) вселение, а не осуществленное человеком преднамеренно. Первоначально проникло 7 видов: Balanus impovisus, Balanus eburneus, ibranipora crustulenta, Ceramium diaphanum, C. tenuissimum, Ectocarpus rvoides, Polysiphonia variegata. Вскоре вселения Ceramium diaphanum стал доминирующим видом в Северном Каспии. Еще 2 вида проникли в Каспий через  Волго-Донской канал немного позже: медуза Blackfordia virginica и краб hropanopeus harrisii. Оба вида попали в Каспийское море от Северо-восточного побережья Северной Америки, заселив сначала Азовское море. Вслед за этими 9 видами еще несколько видов проникло в Каспийское море по Волго-Донскому каналу. Например, еще 6 видов морских водорослей было найдено Зевиной; 2 вида морских Cladocera: Pleopis polyphemoides и Penilia istris были зарегистрированы Мордухай-Болтовским[21]. Возможно, что еще несколько атлантическо-средиземноморских видов вторгается в Каспийское море прямо сейчас и будут зарегистрированы в ближайшем будущем. Среди них гребневик Mnemiopsis leidyi. Этот вид гребневиков, в свою очередь завезенный от Атлантического побережья Северной Америки, оказал  отрицательное воздействие на промышленное рыболовство в Черном море и в свою очередь на вылов планктоноядных рыб. После предварительных сообщений из Азербайджана и Туркменистана о наблюдениях гребневика в Каспии, осенью 1999 российским исследователям из КаспНИРХа Ушивцеву и Камакину удалось на глубине 30 метров у туркменского побережья заснять на видеопленку этот организм, а также неизвестных для Каспия медуз. Предварительный анализ показал, что медуз можно отнести к черноморским Aurelia, а гребневиков к Mnemiopsis leidyi. Последующие трагические для рыбохозяйственного комплекса Каспия события, подтвердили факт вселения этого гребневика в Каспийское море. Таким образом, число черноморских вселенцев в Каспий продолжает стремительно увеличиваться. Есть очень много вселенцев из Каспийского моря в Волгу [29]. Согласно Бирштейну 44 вида отмечено беспозвоночных: 1 вид lsopoda, 26 видов Amphipoda, 10 видов Cumacea, 6 видов Mysidacea, 1 вид Decapoda,  18 видов рыб проникло в Волгу из Каспия. Наиболее известные вселенцы из Каспия в пресные воды: Cordylophora caspia, Polypodium hydriformc, Dreissena polymorpha, Hypania invalida, H. kovalewskyi, виды из родов Theodoxus и Melanopsis. He только Cordylophora caspia но также и Victorella pavida сегодня становится космополитическим видом. Оба организма сегодня обитают в прибрежных водах Северной и Южной Америки, Китая, Австралии и Новой Зеландии. Недавно, еще два вида черноморского происхождения проникли в эпилимнион Каспийского моря. Эти виды - планктонные Copepoda: Calanipeda aquaeduJcis и Acartia clausi. Вселенцы из Атлантики и Средиземноморья будут и далее появляться в Каспии, пока в ближайшие годы или, возможно, десятилетия не установится новое равновесие между аборигенами и вселенцами. Когда это равновесие появится, очень трудно сказать, потому что в настоящее время окружающая среда Каспия неустойчива из-за изменения климата, антропогенного загрязнения и некоторые других важных аспектов воздействия на окружающую среду. Обычно изменения в абиотической и биотической компоненте экосистемы Каспийского моря поддерживают вселенцев[23].

3.2. Анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня Каспия.

Приморская часть Дагестана сложена четвертичными морскими, большей частью засоленными осадочными породами. Здесь часто встречаются засоленные грунтовые и подземные воды. Расположение района в зоне полупустыни, сильные антропогенные нагрузки приводят к засолению почвы, остепненнию лугов, опустыниванию степей, развитию галофильных пустынь. Главным неблагоприятным фактором в приморских районах Дагестана являются ухудшение физических и химических свойств почвы. Сильные антропогенные нагрузки привели к изреживанию травостоя естественных фитоценозов и параллельному упрощению почвы. Это в свою очередь вызвало ускорение замены рыхлодернинных видов сначала плотнодернинными многолетниками, а затем полукустарниками, что сопровождалось ускорением естественного процесса накопления глинистых минералов в почве, увеличения капиллярности, снижения порозности почвы. В таких условиях увлажнение, полив или подъем уровня грунтовых вод почвы приводят к засолению и дальнейшему ухудшению физических и химических свойств почвы. На ней формируются пустынные галофильные сообщества [13,16]. На побережье Каспийского моря среди песчаной растительности наблюдаются следующие сукцессионные ряды:

Гидроморфная песчаная растительность.

1. Прибрежно-псаммофильные разнотравные мезофильные луга;

2. Солончаковатые тростниково-солеросовые псаммофильные луга;

3. Тростниково-подорожниковые солончаковые луга.

Данный сукцессионный ряд формируется изменением степени увлажнения и засоления почвы, определяемым степенью нарушения фитоценоза. При отсутствии возмущающего фактора из сукцессионного ряда могут частично выпадать солончаковатые и солончаковые формации при интенсивном накоплении влаги и гумуса в почве. В этом случае луга могут непосредственно перейти в солонцеватые тростниково-разнотравные и затем в мезофильные злаково-бобово-разнотравные луга. Однако, в настоящее время, состояние псаммофильной растительности таково, что из вышеприведенного сукцессионного ряда наблюдается выпадение не солончаковых, а мезофильных луговых песчаных фитоценозов, что чревато интенсивным разрастанием малопродуктивных солонцеватых и солончаковых песчаных лугов при довольно  быстром наступлении моря [4].

Автоморфная песчаная растительность. Формируется на приморских дюнах, где развит полупустынно-степной тип питания и водный режим. Гребни дюн представлены развеваемыми незакрепленными песками. Растительный покров здесь очень редкий. В его составе Elymus giganteus, Artemisia arenaria, Convalvulus persica, Sirenia siliqulosa. У подножия дюн развивается псаммофильная растительность на полузакрепленных песках. Здесь наблюдается большая сомкнутость растительного покрова. В нем в одних районах принимают участие Astragalus karakugensis, A.brachy-lobus, в других - Calligonum aphyllum, Artemisia arenaria, Salix caspica. В засоленных западинах растет Tamarix ramosissima, на песчаных буграх, подстилаемых засоленными осадочными породами - Nitraria schoberi.