способ восстановления бентосных сообществ баренцевоморской береговой зоны после проведения дноуглубительных работ

Формула изобретения

Способ восстановления бентосных сообществ баренцевоморской прибрежной зоны после проведения дноуглубительных работ, включающий исследование условий обитания, численности, видового многообразия, границ распределения бентоса на месте проведения дноуглубительных работ, выделение приоритетных бентосных видов, на которые предположительно придется максимум антропогенного воздействия при проведении дноуглубительных работ, определение средств компенсации предположительного ущерба, оптимального периода проведения работ, отличающийся тем, что после проведения дноуглубительных работ устанавливают искусственные биотопы для бентоса, ориентированные на первоочередное поселение популяции мидии, в период, учитывающий репродуктивный цикл мидий, на участках, условия обитания на которых оптимальны для развития мидии и других восстанавливаемых видов бентоса, с глубиной 5-10 м, с хорошим водообменом и наличием на наиболее близком расстоянии банок естественных поселений мидий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам формирования донных морских биоценозов после проведения дноуглубительных работ.

При проведении гидротехнических работ в морской береговой зоне водным биоресурсам неизбежно наносится ущерб.

Дноуглубительные работы приводят к уничтожению сообществ донных организмов, изменению гидрологического режима, нарушениям условий природной среды и существования гидробионтов. Следствие этого - полная или частичная гибель организмов бентоса, а последствия для экосистемы в целом и для рыбных запасов такие же, как и при гибели зоопланктона. (Моллюски двустворчатые. Семейство Митилиды, мидии - Mytilidae. www.apus.ru/site.xp.)

Именно в прибрежной мелководной зоне донные макрофиты образуют биотопы, пригодные для нереста фитофильных рыб, к ней же приурочены наиболее высокие значения биомасс зообентоса, который составляет кормовую базу рыб (прежде всего молоди).

В зоне проведения дноуглубительных работ неизбежно также повышение мутности воды, в результате которого происходит изменение физико-химических свойств среды обитания бентоса, негативно влияющее на жизнь как донных растительных сообществ, так и зообентосных. Несмотря на временное воздействие, в зоне повышенной мутности, как правило, происходит частичная или полная гибель донных организмов, при этом в числе первых погибают моллюски, так как повышение концентрации взвешенных веществ приводит к закупориванию фильтрационного аппарата организмов, нарушению у них функций дыхания и питания.

После окончания воздействия природе требуется до 8 лет для формирования условий, пригодных для выживания бентоса. При этом новый биотоп, как правило, отличается от разрушенного.

Действующая в настоящее время «Временная методика расчета ущерба рыбным запасам в результате строительства, реконструкции и расширения предприятий, сооружений и других объектов и проведения различных видов работ на рыбохозяйственных водоемах (М.: Минрыбхоз СССР, 1990) предусматривает компенсацию ущерба рыбным ресурсам, например, путем создания «товарных рыбоводных хозяйств в данном районе». Однако в некоторых случаях такая компенсация неуместна, так как с точки зрения возмещения экологического ущерба и сохранения многовидового разнообразия бентоса в отдельных случаях необходимо восстановление природного биоценоза.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в максимальном снижении периода формирования донного биоценоза и стимуляции восстановления наибольшего количества видов бентоса, которые пострадали при проведении дноуглубительных работ.

Технический результат, получаемый при решении задачи, выражается в том, что при проведении компенсационных мероприятий обеспечивается ускорение процесса восстановления донного биоценоза и увеличение количества восстановленных видов бентосного сообщества по сравнению с тем, как это происходило бы в природе без проведения компенсационных мероприятий.

Результат достигается за счет стимуляции восстановления утраченных видов бентосного сообщества путем создания благоприятных условий для его развития на искусственных биотопах, ориентированных на первоочередное поселение на них мидий, быстро растущее поселение которых дает возможность заново создать кормовую цепочку для гидробионтов и этим стимулирует восстановление большего числа видов бентосного сообщества.

Предлагаемый нами способ предусматривает применение экосистемного подхода при выборе компенсационных средств возмещения непредотвращаемого ущерба в баренцевоморской береговой зоне.

Сначала в зоне проведения гидротехнических работ в известном порядке исследуют условия обитания, численность, видовое многообразие, границы распределения бентоса и выделяют приоритетные виды бентоса, на которые придется максимум антропогенного воздействия и восстановление которых необходимо. На основании проведенных исследований определяют средства для компенсации предположительного ущерба.

В соответствии с научными данными наиболее массовым представителем крупного зообентоса, распространенного в прибрежных водах Баренцева моря, является мидия. Здесь она широко распространена и является руководящей формой в биоценозах литорали и верхней сублиторали. Моллюски формируют сообщества (Woodin, 1976; Commito, Boncavage, 1989; Dittman, 1990; Crooks, Klim, 1998; Хайтов и др., 2002).

Мидиевые друзы являются укрытием для олигохет, ракообразных и формируют субстрат для прикрепления балянусов. Животные интенсивно заселяют скопления мидий, поскольку при оседании на дно продуктов жизнедеятельности моллюсков (слизистые пеллеты) участок обогащается органикой и веществами-биогенами (в первую очередь азото- и фосфоросодержащими ионами (Kautsky, Evans, 1987; Dolmer et al. 2001).

При этом мидии, развивающиеся на искусственных субстратах, еще в большей степени оказывают влияние на окружающую среду, поскольку обладают значительно более высоким уровнем жизнедеятельности и соответственно выделяют больше метаболитов по сравнению с особями естественных популяций (Временная инструкция по биотехнике культивирования мидий на ваерных устройствах в Баренцевом море. Мурманск, ПИНРО, 1981, с.47).

Соответственно, увеличение растворенного органического вещества оказывает положительное влияние на развитие фито- и зоопланктона, которые в свою очередь являются кормовым объектом для зообентоса и личинок рыб.

Восстановление поселений мидий дает возможность заново создать кормовую цепочку для гидробионтов, подверженных воздействию или погибших во время гидротехнических работ.

Хорошо известно, что условия баренцевоморской прибрежной зоны пригодны для успешного выращивания мидий.

Нельзя также не отметить еще одно положительное качество мидий - способность эффективно очищать от взвесей воду, загрязненную различными веществами.

Кроме того, являясь прикрепленными организмами, мидии могут служить индикаторами состояния среды при проведении биомониторинга в период восстановления биоценоза.

Плодовитость мидий очень велика и повышается с возрастом. Половозрелость баренцевоморской мидии и вымет половых продуктов наступает на 3-4 год жизни.

Размножаются мидии в наиболее теплое время года. Начинают нереститься при +7. Период вымета личинок может иметь значительную протяженность, так как особи, обитающие на разных глубинах, выметывают гаметы не одновременно, вследствие этого и сроки оседания молоди мидий на субстраты растянуты.

Обычно во время каждой кладки самка мидии выбрасывает от 5 до 12 млн. яиц, а крупные экземпляры - до 25 млн. Примерно через 20 часов после оплодотворения из яйца появляется личинка трохофора, которая дня через два плавания в толще воды превращается в личинку парусник (велигер). При размере 0,2-0,3 мм велигер оседает на дно, имея уже по 2 пары жаберных нитей. Некоторое время молодая мидия еще ползает по дну, но потом прикрепляется биссусом к субстрату и друг другу в виде друз (Временная инструкция по биотехнике культивирования мидий на ваерных устройствах в Баренцевом море. Мурманск, ПИНРО, 1981, с.47).

Опыт культивирования мидий показал, что в каждый сезон всегда имеется достаточное количество личинок в планктоне для обеспечения полного заселения искусственных субстратов (пат. РФ № 2294634, ПИНРО, 2007).

Высокий темп жизнедеятельности мидий в благоприятных условиях оказывает значительное влияние на развитие сообщества.

Установлено, что при увеличении показателей обилия мидий число других видов в зооценозе, как правило, возрастает. По результатам исследований, в разреженных поселениях мидий присутствовало 10 видов беспозвоночных, тогда как в зооценозе с наибольшей массой и плотностью мидий общее количество макрозообентоса возросло до 14. (Кольский залив. Освоение и рациональное природопользование. М.: Наука, 2009, с.381; Машнин А.А., Кравец П.П. Влияние мидий Mytilus edulis L. на структуру литоральных бентосных сообществ Кольского залива Баренцева моря. http://www.rae.rn/forum2012/pdf3277.pdf).

В связи с вышеприведенными данными по предлагаемому нами способу за основу создаваемой искусственной популяции бентоса взяты мидии - как наиболее массовый и пригодный для этих целей представитель крупного зообентоса, способный к быстрому восстановлению.

Далее определяют оптимальный период проведения дноуглубительных работ с тем, чтобы создание биотопов было осуществлено в оптимальные сроки для развития мидии, учитывающие репродуктивный цикл выбранного объекта.

Затем выбирают участки баренцевоморской прибрежной зоны для размещения биотопов для бентоса.

Далее устанавливают искусственные биотопы для бентоса, ориентированные на первоочередное создания поселений мидий как доминирующего объекта, увеличение скоплений которого позволит более интенсивно восстанавливаться и другим видам бентоса.

Основными аргументами в пользу выбора места установки биотопов должны быть: глубина моря в районе размещения биотопа в пределах 5-10 м, хороший водообмен и наличие на наиболее близком расстоянии хотя бы небольших банок естественных поселений доминирующего объекта - мидии Mutilus edulis L.

Искусственные субстраты биотопов устанавливают на глубину большую, чем принято при товарном выращивании мидий с учетом создания оптимальных условий для активного оседания личинок всех видов бентоса, восстановление которых было намечено. Это позволит обитающим на всех уровнях толщи воды личинкам бентоса найти свое место на субстрате. Практически субстрат может касаться донной поверхности.

Искусственные биотопы могут быть выполнены в виде любых известных конструкций: надводных канатов, труб, плотов-коллекторов или поплавков, к которым прикрепляют подвесные субстраты в виде сетных полотен, рукавов, канатов, оснащенных средствами для закрепления на дне, грузами (пат. РФ № № 2202881, 2003; 2019963, 2006; 58853, 2006; 2373705, 2009).

Учитывая известные факты, что создание на искусственных субстратах более благоприятных, чем в природе, условий обитания для мидии способствует значительному повышению жизнедеятельности моллюсков, которое в свою очередь положительно влияет на развитие других видов бентоса, можно сделать вывод о том, что условия обитания на биотопах, ориентированных на первоочередное поселение на них мидий, более благоприятны также для развития других видов бентоса, и, как результат, это позволяет существенно ускорить процесс восстановления донного биоценоза и увеличить число восстановленных видов бентоса по сравнению с тем, как это происходило бы в природе без проведения компенсационных мероприятий.

Пример выполнения способа.

Организация проводит работы по ремонтному черпанию на акватории Кольского залива в районе технологического причала, что предусмотрено проектом строительства.

Работы связаны с достижением проектных глубин в районе технологического причала, равных 10.53 м с допуском частичного перебора 0.5 м.

Установлено, что при проведении гидротехнических работ на акватории Кольского залива будет нанесен ущерб водным биоресурсам: на площади 1500 м² будет уничтожен бентос, который является кормовым объектом для рыб бентофагов и камчатского краба.

Величина ущерба в натуральном выражении составит 1424,6 кг рыбы.

Проведены исследования и установлены виды бентоса, восстановление которых необходимо для возмещения ущерба природному биоценозу: мидии, гребешок, морские ежи, звезды, офиуры и т.д.

Рассмотренный ущерб водным биоресурсам отнесен к категории «временный» и, по данным ФГУП «ПИНРО», при отсутствии компенсационных работ частичное восстановление бентоса возможно через 7-8 лет.

ФГУП «ПИНРО» даны рекомендации и принято решение о возмещении наносимого вреда водным биоресурсам путем установки биотопов - искусственных субстратов для оседания личинок бентосных гидробионтов с целью более полного и быстрого восполнения нанесенного природе ущерба.

За основу искусственно создаваемой популяции бентоса взяты мидии, так как в соответствии с научными данными это наиболее массовый представитель крупного зообентоса, распространенного на небольших глубинах в Баренцевом море и на оцениваемых в данной работе участках.

Естественные поселения зообентоса в районе работ находятся в литоральной зоне с плотностью поселения 40-60 г/м³ .

Определен период, благоприятный для проведения работ, учитывающий репродуктивный цикл мидий: май-июнь в год установки и далее в течение 5-ти лет.

После консультаций со службой мореплавания и в соответствии с рекомендациями по параметрам безопасности определено место размещения биотопов - севернее причалов в средней части залива согласно карте-схеме.

Биотопы выполнены в виде плотов-коллекторов из полиэтиленовых труб диаметром 200 мм с заглушками из пенопласта, связанных в конструкции посредством досок.

К плотам прикреплены секции с сетными субстратами из капроновой дели с ячеей от 10×10 до 20×20 мм, к нижней стороне которой прикреплены грузы. Искусственные субстраты биотопов установлены на глубину большую, чем принято при товарном выращивании мидий, чтобы создать оптимальные условия для активного оседания личинок всех видов бентоса, восстановление которых было намечено.

На акватории, выбранной в соответствии с рекомендациями, основанными на научных данных по мониторингу поселений донных популяций, с учетом хозяйственной деятельности и судоходства, установлены 7 плотов-коллекторов. На выбранном месте сначала устанавливали якоря, тросы, на них крепили плоты, место установки ограждали бонами.

Плоты размещены на расстоянии 10 м от береговой полосы, глубина моря в районе размещения в пределах 6-10 м.

У берега отмечены большие амплитуды приливов и хороший водообмен с открытым морем, поэтому расположение биотопов оптимально и пригодно для активного оседания личинок бентосных организмов. Рядом, на неповрежденных участках морского дна, находятся банки с естественными поселениями мидий.

Первоочередное восстановление поселений мидий позволяет заново создать кормовую цепочку для других видов бентоса, подверженных воздействию или погибших во время гидротехнических работ, и таким образом восстановить биоценоз в целом.

Мидии, интенсивно развивающиеся в более благоприятных условиях на субстратах установленных биотопов, оказывают благотворное влияние на окружающую среду, на развитие зоо- и фитопланктона (корм для бентоса и личинок рыб), выделяя большое количество биогенов.

Увеличение растворенного органического вещества оказывает положительное влияние на развитии зоо- и фитопланктона, которые в свою очередь служат кормом для бентоса и личинок рыб.

Гидробионты интенсивно заселяют скопления мидий, поскольку высокий темп осадконакопления оказывает значительное влияние на жизнедеятельность всего донного сообщества.

Таким образом, выполнение вышеописанных компенсационных мероприятий дает возможность ускорить восстановление трофических взаимосвязей донных сообществ и, как результат, в более короткие сроки и более полноценно восстановить биоценоз, пострадавший от проведения дноуглубительных работ.

Реализация мероприятия по восстановлению нарушенных биоценозов произойдет в течение 4-5 лет, т.е. период полноценного восстановления биоценоза сократится примерно на 2-3 года.

Предложенный способ позволяет при сравнительно незначительных затратах на проведение компенсационных работ ускорить процесс более полноценного восстановления донных биоценозов, разрушенных при осуществлении гидротехнических работ по сравнению с тем, как это происходило бы в природе без проведения таких мероприятий.