Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Факторы воздействия на среду и биоту на этапе установки платформ, бурения и начала нефтедобычи на шельфе морей (обзор литературы) 5
1.1. Дноуглубительные работы и дампинг 6
1.2. Буровые растворы и шламы 11
1.3. Нефтяные углеводороды 17
1.4. Суммарный биологический эффект 29
Глава 2. Район работ, материалы и методы 32
2.1. Природно-климатические условия северо-восточного шельфа Сахалина 32
2.17. Климат 32
2.1.2. Течения, ветровой и ледовый режим 34
2.1.3. Берега и донные осадки 38
2.1.4. Донное население
2.2. Пильтун-Астохская площадь и полигон установки платформы 43
2.3. Материалы и методы обработки данных
2.3.1. Методы отбора и хранения проб 47
2.3.2. Лабораторный анализ проб 49
2.3.3. Статистические методы анализа данных 51
Глава 3. Характеристика донных осадков и состояние бентоса в начальный период освоения месторождения (результаты и обсуждение) 53
3.1. Межгодовые изменения условий существования бентоса 53
3.1.1. Гранулометрический состав донных отложений 53
3.7.1. Содержание нефтяных углеводородов 63
3.1.1. Содержание тяжелых металлов 67
3.2. Межгодовые изменения структурных показателей бентоса 74
3.2.1. Биомасса и численность 74
3.2.2. Соотношение фаунистических групп и численность отдельных массовых видов 78
3.3. Взаимосвязь факторов среды и структурных показателей бентоса 83
3.3.7. Связь донных сообществ с условиями биотопов 83
3.3.2. Закономерности распределения донных сообществ в связи с
характером и динамикой грунтов Выводы
Список литературы
- Буровые растворы и шламы
- Течения, ветровой и ледовый режим
- Методы отбора и хранения проб
- Межгодовые изменения структурных показателей бентоса
Буровые растворы и шламы
Бурение разведочных скважин на ПАМ и Луньском месторождениях началось в 1992 г. С того времени на шельфе Сахалина пробурено более 20 разведочных и эксплуатационных скважин глубиной 1500-3500 м (Кочергин и др., 2000). Основное воздействие на водную среду при бурении оказывают хозяйственно-бытовые и буровых сбросы. Последние включают буровые растворы, шламы, пластовые воды и остатки цементных растворов. Кроме того, буровые отходы включают производственные стоки и льяльные воды. Для утилизации буровых отходов в мировой практике используются следующие методы: сбросы в море, вывоз на берег с последующей утилизацией, закачка в скважины, а также сочетание этих методов. Наиболее, распространен сброс в море низкотоксичных буровых отходов, что . является одним их основных факторов воздействия на среду и биоту на этапе эксплуатации месторождения. При этом степень воздействия зависит от объемов и интенсивности сбросов, от компонентного состава буровых растворов (БР). Долгое время в мире использовали буровые растворы на нефтяной основе. В последние 10 12
15 лет стали широко использоваться БР на водной и синтетической основе, что привело к снижению сброса нефти с буровыми шламами, несмотря на рост числа промысловых платформ (OSPAR, 2000). На Сахалинском шельфе наиболее часто применялся полный или частичный сброс отработанного БР в море, где он подвергался рассеиванию под действием гидродинамических факторов (Отчет ДВНИГМИ..., 1997; Кочергин и др., 2000). В последние годы освоена технология закачки буровых отходов в подземные пласты, что существенно минимизирует влияние на морскую среду.
В соответствие с российскими природоохранными требованиями, а также международными правилами МАРПОЛ 73/78, хозяйственно-бытовые стоки перед сбросом в море подвергаются обязательной механической очистке. Согласно «Правилам охраны от загрязнения прибрежных вод морей, 1984» при нормировании сбросов устанавливается контрольный створ смешения не более 500 м, а для рыбохозяйственных водоемов - 250 м, где сбрасываемые вещества не должны превышать ПДК.
Буровые растворы используются для удаления бурового шлама, обломков выбуренной породы, регулирования внутрискважинного давления, смазки бурильной колоны, а также для уплотнения стенок скважины. Как отмечает Т.А. Гаврилова (1999), альтернативы использованию БР не существует. БР - это многокомпонентные смеси, насчитывающие несколько сотен наименований. В зависимости от содержания и степени токсичности веществ, входящих в БР, их можно разделить на три основные группы.
Первая группа - это макрокомпоненты, которые составляют 20 - 30% БР. Сюда входят буровые глины (бентонит), утяжелители (барит), а также эфиры, целлюлозы, лигносульфонаты, хлориды солей и ряд других веществ, определяющих главные химические и физико-химические свойства БР. Хлориды натрия, калия и кальция добавляются для предотвращения растворения солей в выбуриваемых породах и стабилизации буровой суспензии. Эти компоненты являются низко-токсичными и во многих странах их относят к материалам, представляющим незначительную опасность для морской среды и потому не требующим строгой регламентации.
Во вторую группу входят вещества и препараты, содержащиеся в малых концентрациях, но обладающие повышенной токсичностью. К ним относятся биоциды (например, оксиалкилированные фенолы, дихлорфенолы, карбаматы, соли аммония), ингибиторы коррозии и отслаивания (карбонат и хромат цинка, сульфат натрия, салидоловое масло и др.). Биоциды - это препараты, предназначенные для подавления бактериальной микрофлоры в буровых жидкостях и трубных циркуляционных системах. Во многих странах применение сильнотоксичных препаратов в составе БР запрещено.
Третья группа включает в себя широкий набор веществ самого различного назначения: антифрикционные добавки, моющие смеси, эмульгаторы, диспергенты, полимерные смолы, нефть и нефтепродукты. БР имеет высокую щелочную реакцию (рН 10-12), щелочная среда создается с целью стабилизации свойств раствора и предотвращения коррозии оборудования в кислой среде. В качестве щелочей используются гидроксиды натрия, калия и кальция.
Содержание металлов в буровых растворах
Поскольку БР подается в скважину при высокой температуре и давлении, эти факторы, а также щелочность среды способствуют вымыванию солей тяжелых металлов в раствор. Барит и бентонит являются природными материалами, и примеси тяжелых металлов находятся в их составе в сорбированном состоянии или в структуре кристаллической решетки. Об уровнях содержания ТМ в этих двух важнейших компонентах дает представление табл. 2.
Кроме того, источниками поступления ТМ в морскую среду могут быть БР, приготовленные на нефтяной основе (Ni, V, Pb), хозяйственно-бытовые сточные воды (Zn, Си), а также многокомпонентные пластовые воды (Fe, Mn, V, Ni, Cr, Ag, Cd и др.). Токсические свойства пластовых вод к настоящему времени изучены слабо.
Положение осложняется высокой изменчивостью их состава. Как отмечено в обзоре С.А. Патина (2001), большинство исследователей полагают, что пластовые воды оказывают ограниченное и незначительное воздействие на морские сообщества из-за быстрого и сильного их разбавления в толще воды. Однако гидрологические условия в разных районах и в разное время бесконечно различаются и потому трудно исключить ситуации, когда сброшенные пластовые воды разбавляются, не столь быстро, как это бывает в открытом море. Кроме того, как отмечает Патин (1997), и это особенно важно, до сих пор практически не изучены долговременные эффекты биологического действия низких концентраций компонентов пластовых вод.
Как следует из обзора литературы, ТМ находятся в сбрасываемых отходах в трех формах: в растворенном состоянии (буровые растворы, пластовые воды, хозбытовые стоки), в сорбированном (бентонит и барит), а также в составе кристаллических решеток выбуренных пород, однако биологический эффект ТМ обусловлен лишь их количеством в доступном для организмов состоянии.
Буровой шлам (БШ), т.е. выбуренная порода, является инертным материалом. В отличие от твердой фазы БР, в шламе преобладают более крупные частицы (более 250 мкм) с более высокой скоростью осаждения. Негативное механическое воздействие такого шлама на планктонные организмы, несомненно, хотя менее значимо по-сравнению с тонкодисперсной фазой БР. Выносимый из скважины материал пропитан остатками БР, а при бурении в продуктивных пластах -нефтяными или газоконденсатными углеводородами (УВ). Кроме того, нефть неизбежно присутствует в шламе при использовании БР на нефтяной основе. И даже сепарация и промывка не снижают содержания нефти в шламах ниже 100 г/кг (Патин, 1997).
При использовании БР на водной основе негативное действие от сбросов шлама локализуется на дне в непосредственной близости от места сброса и проявляется в основном в физическом нарушении биотопов. Тонкодисперсные системы (бентонит), попадая в морскую среду, оседают медленно и распространяются в виде взвеси на километр и более. Барит же, практически нерастворимый в воде, и обладающий большим удельным весом (4.2), быстро осаждается рядом с местом сброса, внося вклад в загрязнение ограниченного участка. Нормирование по взвешенным веществам довольно жесткое: допускается увеличение концентраций взвеси по сравнению с фоновым содержанием не более, чем на 0.025 мг/л (Корчергин и др., 2000).
Биологические эффекты. В токсикологическом отношении тяжелые металлы более опасны, чем нефтепродукты. Чувствительность к ним гидробионтов на 2-3 порядка выше (Нельсон-Смит, 1977; Эколого-токсикологические аспекты ..., 1985). Физико-химические свойства каждого из металлов определяют специфику их биохимического воздействия на морские организмы, что обусловливает характер токсических эффектов. Большинство тяжелых металлов обладает свойством образовывать прочные комплексы с белками, и, следовательно, являться ингибиторами ферментов. Воздействие многих металлов способно нарушать структуру хромосом, подавлять синтез хлорофилла, изменять проницаемость клеточных мембран. Все это приводит к нарушению таких важнейших функций организмов, как фотосинтез, дыхание.
Ряд токсичности этого класса поллютантов для морских прибрежных районов выглядит следующим образом: Hg Cu Zn Cd Ni Pb
Ртуть. Наибольшую опасность для морских организмов представляет ртуть и ее соединения. Опасность ртути усугубляется ее способностью превращаться под воздействием микроорганизмов в органическую форму (метилртуть), обладающую более высокой токсичностью, чем исходное соединение. Бентосные организмы способны аккумулировать органическую и неорганическую формы ртути, содержащиеся как в воде, так и донных отложениях. Концентрации ртути в воде более 1 нг/л уже способны оказывать токсическое воздействие на морские организмы (Эколого-токсикологические аспекты .... 1985; GESAMP, 1990 а).
Медь широко распространена в природе, встречается как в медных рудах, так и самородном состоянии. В водной среде медь находится в трех формах: взвешенной, коллоидной и растворенной. Так же как и цинк, марганец и железо, медь постоянно содержится в живых организмах, а у водных беспозвоночных в ходит в состав гемоцианина. В случае избытка, медь является остро токсичной для большинства морских организмов. Летальные концентрации, при которых погибает 50% особей беспозвоночных, обычно ниже 0.5 мг/л (Христофорова и др., 1994).
Течения, ветровой и ледовый режим
Вследствие сложности взаимодействия биологических систем и абиотических параметров среды одни лишь однофакторные методы анализа не позволяют в полной мере охарактеризовать существующую экологическую ситуацию, в то время как методы многомерного статистического анализа являются более чувствительными и позволяют разграничивать природную изменчивость от изменений, вызванных техногенными факторами. Поэтому в данной работе использовали одновременно как однофакторные, методы, так и методы многомерного статистического анализа.
Классификация проб по гранулометрическому составу выполнялась на основе факторного анализа (Афифи, Эйзен, 1982; Ким и др., 1989; Кулаичев, 1996; Современное осадкообразование, 1997; Боровиков, Боровиков, 1998). Выбор числа факторов производили на основе критерия Кайзера (выделяются факторы с собственными числами 1) и теста «каменистой осыпи» при соблюдении принципа факторной экономии (из двух конкурирующих решений принимаются модели, включающие минимальное число общих факторов). Для выяснения структуры взаимосвязей между концентрациями поллютантов применяли методы анализа главных компонент и наибольшего правдоподобия (Афифи, Эйзен, 1982; Ким и др., 1989).
В процессе анализа биологических данных для каждого из исследуемых полигонов определялись следующие статистические характеристики: средняя общая биомасса и средняя общая плотность поселения бентосных организмов, средняя биомасса и плотность поселения основных групп и основных видов. Кроме того, подсчитывались следующие показатели: общее число и среднее число видов для каждого полигона, индекс видового богатства Маргалефа (R) и видового разнообразия Шеннона-Винера (Н). Экологические индексы подсчитывали по формулам:
Н = -2p/xf/og2p І) R = (S-1)/log2N; где р; - доля вида / от общей численности, S - общее число видов в пробе, N - общее число особей в пробе. Под термином сообщество, синонимом которого выступал термин группировка, подразумевалась совокупность донных животных второго и третьего трофического уровня, населяющих определенный биотоп, и характеризующаяся определенными количественными соотношениями между видами (Пропп, 1971).
Для описания структуры сообществ использовали величины общей биомассы, численности и экологических индексов, а также методы множественного статистического анализа, включающие классификацию (кластер-анализ) и анализ видового подобия (Similarity Percentage, PRIMER; UNEP, 1995 b).
Первичной основой для выполнения кластер-анализа и анализа видового подобия служила четырехугольная матрица данных, представляющая собой перечень видов бентоса для каждой пробы или станции с количественной характеристикой видов (биомасса и численность). На основе матрицы данных рассчитывался коэффициент подобия Брея-Кертиса между каждой парой проб (например, между пробами j и к): Sjk = 100 х 1ры 2 min (Y„, УІк) #i-i (Y,j+Yik) где: Yjj- значение биомассы (численности) вида і в пробе j (i=1,2 р; j=1,2... n). Построение дендрограммы осуществлялось по методу средней связи (UNEP, 1995 Ь). Кластеры с уровнем сходства не менее 40% относили к одному сообществу.
Для выявления изменений в видовом составе бентоса во временном аспекте использовалась статистическая программа SIMPER (Similarity Percentage, PRIMER; UNEP, 1995 b). Данная методика находит виды, определяющие подобие донного населения между каждой парой станций внутри сообщества, а также те виды, которые определяют различия в составе нескольких самостоятельных сообществ. Таким образом, из всего списка SIMPER выявляет несколько видов, характеризующихся максимальными величинами частоты встречаемости и численности и определяющих сходство или различие между сообществами. При этом мы рассматриваем макрофауну в районе платформы Моликпак в различные годы наблюдений как отдельные донные группировки.
Для анализа и интерпретации данных использовали пакеты прикладных программ: EXCEL, STATISTICA, PRIMER. В целом, процедура отбора, обработки и анализа проб соответствовала российским и зарубежным методикам (Руководство, 1980; Manual of methods..., 1992; UNEP, 1995 b).
Характерной чертой участка северо-восточного шельфа о-ва Сахалин, локализованного в пределах Пильтун-Астохской нефтегазоносной площади, является исключительно высокий уровень гидро- и литодинамических процессов (Безруков, 1960, Рыбаков, 1991). Интенсивная литодинамика и связанные с этим перемещения осадков в значительной степени затрудняют интерпретацию техногенного воздействия на донные отложения на фоне их значительной естественной изменчивости, как в пространстве, так и во времени. Поэтому для выявления такого воздействия необходимо детальное изучение гранулометрического состава и распределения осадков.
В рассматриваемый период антропогенное влияние на гранулометрический состав донных отложений и распределение различных типов осадков вблизи платформы Моликпак было связано с выемкой грунта для ее установки, созданием песчаной «подушки» и обваловкой ее основания в 1998 г., а также сбросами буровых отходов (бурового раствора и шлама) в течение 1998-2001 гг. Наблюдения, выполненные в июне 1998 г., позволили получить представление о состоянии поверхности дна до начала работ, а съемка в октябре этого же года - об изменениях, вызванных механическим перемещением грунтов при минимальном (по времени) нивелирующем воздействии придонных гидродинамических процессов. Съемки последующих лет показывают динамику перераспределения отсыпанного под основание платформы грунта и характеризуют устойчивость изменений донных отложений, вызванных вмешательством человека.
Донные отложения вблизи места установки платформы Моликпак в 1998-2001 гг. отличались высоким разнообразием и были представлены мелко-, средне-, крупнозернистыми и гравелистыми песками, а также гравийными грунтами различной степени сортированности (от хорошо сортированных до почти абсолютно несортированных, табл. 3.1) при низком содержании алевропелитов (не более 15%). Осредненные кривые распределения зерен осадка по фракциям для всего полигона имеют сложную форму, отражая гетерогенность грунтов в районе установки платформы (рис. 3.1).
Методы отбора и хранения проб
В массиве полученных данных повышенные концентрации НУ в грунтах встречались на разном удалении от платформы. Так, в октябре 1998 г. концентрация 7.29 мкг/г была выявлена на станции 5000N, в октябре 2000 г. концентрация 8.07 мкг/г - на станции 500S. Возможной причиной повышенных концентраций НУ, особенно если говорить об очень удаленных от платформы станциях, могли быть процессы естественного просачивания углеводородов из месторождения в результате эрозии поверхности дна. Возможно также, что повышенные содержания НУ на отдельных станциях являлись следствием подготовительных работ еще до установки платформы, в частности высокой активности судов, доставлявших множество необходимых технических деталей (Ткалин и др., 1999). В целом же за весь период наблюдений прослеживалось устойчивое снижение среднего содержания НУ в донных осадках.
Известно, что более интенсивное накопление НУ происходит в тонких фракциях грунта (пелитовые) (Миронов, 1985; Обзорная информация..., 1986; Патин, 1997). Однако корреляционный анализ зависимости фракций грунта и уровней содержания НУ в нашем случае этого не подтвердил, а выявил связь максимальных концентраций с грубозернистыми песками (Приложение 2). Этот факт также может свидетельствовать о том, что причина повышенных концентраций -высачивание из дна. По сравнению с результатами исследований, выполненных на шельфе северо-восточного Сахалина в конце 80-х - начале 90-х гг. (среднее 2.1 мкг/г), содержание НУ в ДО в районе платформы в период 1998-2001 гг. характеризовалось меньшими величинами (среднее 0.86 мкг/г) (Konovalova et al., 2001; Lischavskaya et al., 2002). Как уже отмечалось в обзоре литературы, в России нормативы на предельно допустимые уровни (ПДУ) нефтяных углеводородов для донных осадков не разработаны. Сравнивая с Европейскими стандартами (5 мг/г), нужно отметить, что полученные для нашего района значения в 1000 раз ниже этой величины (Circular on..., 2000).
Таким образом, некоторое повышение содержания НУ в северном и северозападном направлении вблизи платформы в 2001 г. может свидетельствовать о распространении сброшенных веществ в соответствие с направлением придонных течений. На остальных станциях полигона, включая контрольный створ, низкий уровень содержания НУ (ниже фоновых значений) указывает на отсутствие влияния технологического процесса на загрязнение донных отложений месторождения нефтяными углеводородами. Полиароматические углеводороды (ПАУ). Поскольку ПАУ наиболее токсичны, их долю стремятся выделить из общего содержания НУ. Так как уровни концентраций НУ на полигоне установки платформы были невелики, определение содержания ПАУ в ДО было сделано выборочно - всего лишь в 4-х пробах, имевших максимальные содержания НУ.
От 1998 г. к 2001 г. наблюдалось увеличение содержания ПАУ как в абсолютных значениях, так и по отношению к общему содержанию НУ. В то же время в 2001 г. суммарные ПАУ в районе платформы представляли собой крайне низкие величины. Так, на станции 1000N содержание составляло 3.91 нг/г, на 250N -71.9, на 250NW - 45.5, на 500W - 34.47, на станции контрольного полигона - 21.1 нг/г. Как видно из этого ряда, непосредственно у платформы содержание ПАУ было более высоким по сравнению с удаленной и контрольной станциями. Тем не менее, эти величины были многократно ниже (40 нг/г) - Европейского стандарта ПДУ суммарного содержания 10 ПАУ (нафталин, антрацен, фенантрен, флюарантен, бензо(а)антраен, хризен, бензо(а)пирен, бензо(д,п,і)перилен, бензо(к)флюорантен, индено(1,2,3,4-с(с1)пирен) (Circular on..., 2000). На рис. 3.8 показаны величины концентраций только тех компонентов ПАУ, содержание которых в пробах ДО в районе платформы было выше предела обнаружения. Как можно видеть, среди соединений ПАУ заметно преобладали нафталин и его производные, что свидетельствует о петрогенном происхождении ПАУ и НУ. Это же резюме подтверждается и отсутствием в составе НУ биогенных углеводородов (Отчет ДВНИГМИ, 2001).
Обнаруженные уровни содержания ПАУ на полигоне установки платформы на 2 порядка ниже суммарной концентрации ПАУ (4000 нг/г), способной вызвать негативные изменения в донных ценозах (Long et al., 1995). 3.1.3. Содержание тяжелых металлов
В анализе грунтов на содержание ТМ осуществлялся разный подход. В 1998 и 2000 гг. определялось их валовое содержание металлов после разрушения кристаллической матрицы пород. В 1999 и 2001 гг. определяли содержание кислоторастворимых форм, которые более адекватно отражают влияние технологических процессов, производимых на платформе. Рассмотрим изменение содержания ТМ в донных отложениях на полигоне установки платформы и контрольном створе с начала для июня и октября 1998 г., затем для всего периода наблюдений. Осредненное содержание металлов для полигона в целом представлено в табл. 3.4.
Как можно видеть по результатам июньской и октябрьской съемок, на полигоне установки платформы произошло значительное уменьшение содержания Fe и AI. Особенно выразительны различия в содержании этих породообразующих элементов на станциях контрольного створа, где непосредственно произошла замена грунтов и увеличение доли мелкого песка. Сопутствует породообразующим элементам и Сг. По его содержанию также видно, как резко изменился состав грунта. Эти три элемента являются трассерами терригенного материала и по изменению их концентраций всегда можно судить о характере грунтов (Христофорова, 1989; Христофорова и др., 1994; Горюнова и др., 1997).
На особом положении находится Ва, появление которого в грунтах связано исключительно со сбросом баритов. Несмотря на то, что он легко разносится течениями, поскольку сбрасывается в тонкодисперсном состоянии, видно, что на полигоне в целом произошло его незначительное увеличение. Присутствие Ва в июньских пробах свидетельствует о «следе», оставшемся после разведочного бурения. Его возрастание на полигоне в целом в октябре может быть связано с пробным бурением после установки платформы. На контрольном створе в октябре содержание бария снизилось, что является следствием превалирования процесса замены грунта и захоронения предыдущих поверхностных слоев над поступлением элемента с буровыми сбросами в формировании уровня его концентраций.
Концентрации остальных «следовых» металлов, которые, с одной стороны, поступают с выбуренной породой из глубинных слоев земли, с другой стороны, являются микрокомпонентами донных отложений, мало изменяются на полигоне в целом, но проявляют выраженную тенденцию к снижению на станциях контрольного створа, что также свидетельствует о замене грунта.
Переходя к анализу распределения ТМ по станциям в течение последующих лет, необходимо еще раз подчеркнуть, что 1998 г. был годом разведочного бурения, установки платформы Моликпак и пробного бурения с нее. В 1999 г. было пробурено основное количество нефтедобывающих скважин и начата добыча нефти. В 2000 г. завершено бурение планового количества скважин и продолжена добыча и отгрузка нефти. 2001 г. был исключительно годом нефтедобычи. Анализ распределения кислоторастворимых форм ТМ в донных осадках выявил четкую картину дифференциации их концентрации как по разрезу в направлении север-юг, так и в направлении запад-восток. Остановимся только на наиболее показательных элементах - Ва, Cd, Zn и Pb, которые поступили в среду и являются яркими индикаторами происходящих на платформе технологических процессов.
Как видно на рис. 3.9, станции северного направления, особенно расположенные вблизи платформы (125N, 250N, и даже 1000N), отличаются высокими уровнями содержания Ва. На станции 500N его количество было максимальным - 126 мкг/г сух. осадка. Также наблюдался подъем концентраций в направлении берега (восток-запад) на станциях 250W, 500W и 1000W. Однако здесь этот подъем не такой сильный, как на северном направлении, и самая высокая концентрация на расстоянии 250 м от платформы - 50 мкг/г, в 2-3 раза ниже значения, обнаруженного вблизи платформы на станции северного направления.
Межгодовые изменения структурных показателей бентоса
Осенью 2000 г. в исследуемом районе было выделено четыре группировки (рис. 3.18, табл. 3.14). Первая (кластер I, пять станций) соответствовала таковой предыдущих лет, характеризовалась самой высокой биомассой и низким видовым разнообразием и была приурочена к области мелкозернистых песков, где доминировали плоские морские ежи и кумовые раки. Вторая группировка (кластер II, 7 станций) обитала в зоне мелких, средних и крупных песков. Здесь также доминировал Е. рагта, вторым видом-доминантом являлся моллюск М. kurilensis, а кумовые раки входили в разряд субдоминантных видов. Третья группировка (кластер III, 10 станций) занимала область гравелистых грунтов, а также крупно- и среднезернистых песков. В ней преобладали сразу несколько видов животных без явного доминирования. Данная группировка отличалась самой низкой средней биомассой и максимальным видовым разнообразием, что близко к группировке III предыдущего года. Четвертый кластер образован двумя станциями на мелкозернистых песках (5000N, 1000W), где руководящим видом был D. bidentata. Заметим, что в октябре 1998 г. на этих станциях с мелкозернистым песком доминировали, кроме кумовых раков, морские ежи и крупные амфиподы.
Как и в 2000 г., осенью 2001 г. также были выделены четыре группировки донных животных. Первая, в которой доминировали Е. рагта и D. bidentata, занимала участки дна с преобладанием мелкозернистых песков (REF01, REF03, 3000Е). В ней отмечалась максимальная биомасса и самое низкое разнообразие (рис. 3.19, табл. 3.15). Вторая группировка (шесть станций) располагалась на средних и мелких песках. Здесь доминировали плоские морские ежи и актинии. Третья группировка (пять станций) находилась на гравелистых грунтах с примесью средних и крупных песков. В состав руководящих видов входили актинии, мизиды и М. kurilensis. Четвертая группировка (семь станций) с максимальным видовым разнообразием отмечена в районе смешанных гравелистых грунтов, а также крупных и средних песков. Здесь руководящими видами были актинии, кумовые и амфиподы. 30. ті
Дендрограмма видового подобия на полигоне установки платформы Моликпак в октябре 2000 г. По вертикали - уровень видового подобия в процентах, по горизонтали - станции полигона Таблица 3.14 Количественные (среднее значение ± стандартная ошибка) и качественные характеристики бентосных группировок на полигоне установки платформы Моликпак в октябре 2000 г. В скобках - субдоминантные виды
Сообщество Станции Тип донных осадков Доминирующие виды Биомасса, г/м2 Численность, экз/м2 H
Количественные (среднее значение ± стандартная ошибка) и качественные характеристики донных сообществ на полигоне установки платформы Моликпак в октябре 2001 г. В скобках - субдоминантные виды
Сообщество Станции Тип донных осадков Доминирующие виды Биомасса, мг/м2 Численность, экз/м2 H I REF3, REF1.3000E МЗП Е. рагта (D. bidentata) 1790.6±532.5 99138.8± 5063.9 1.010.25 II REF2, 125S,125W, 5000S, 250Е,1000Е КЗП+СЗП Е. рагта (Anonyx sp., MysidaceaJ 342.2±139.25 9977.7± 9127.9 1.2±0.2 III 500Е,3000W,3000N,125N,1000S КЗП+СЗП Actiniaria,N. caeca,M. kurilensis,Anonyx sp.Mysidacea 158.9±59.4 20247.0 ± 11613.5 1.710.36 IV 500N,125Е,250W, 250S,3000S, 250N,1000N Гр Actiniaria,N. caeca,M. kurilensis,D. bidentata. 473.0±84.4 41928.2 ±12053.25 2.2 ±0.3 Таблица 3.16 Сопряженность выделяемых группировок бентоса и типов донных отложений и результаты статистической проверки гипотезы об их независимости
Примечание: N - число совпадений (+) и несовпадений (-); 1, 2-3, 4 - типы донных отложений (2 и 3 типы грунтов объединены); GFT - результаты применения критерия согласия (goodness-of-fit test); p - вероятность справедливости гипотезы о независимости переменных. Группировки бентоса выделены кластерным анализом биомасс видов по обобщенной для всего периода исследований матрице (Приложение 3).
Среди всего многообразия группировок донных животных, выделенных на полигоне установки платформы в течение 1998-2001 г., только две из них характеризуются четкой и статистически достоверной приуроченностью к определенному типу грунтов (табл. 3.16). Во первых, это группировка псефитов, характеризующаяся относительно низкой биомассой, высоким видовым разнообразием с заметным вкладом прикрепленной эпифауны (преобладают актинии, асцидии, крупные полихеты N. caeca, A. goesi, A. lindstromi, моллюски М. pseudoarenaria). Во-вторых, это группировка псаммитов разной крупности, характеризующаяся заметно более высокой биомассой и относительно низким видовым разнообразием (виды-доминанты - плоский морской еж Е. рагта, кумовый рак D. bidentata).
Очевидно, только две этих группировки можно рассматривать как бентосные сообщества, а их дифференциация на довольно отчетливые группировки связана, по всей видимости, с изменением гранулометрического состава донных отложений. С увеличением доли гравия растет количество прикрепляющихся видов - гидроидов, мшанок, актиний, асцидий и т.д., т.е. животных, характерных для первого сообщества, которое при дальнейшем росте содержания псефитовых фракций постепенно замещает первое. Эти изменения отражаются, как было показано в разделе 3.3.1, в изменениях экологических индексов и их статистически значимой связи с «гранулометрическими» факторами.
Таким образом, на акватории Пильтун-Астохского месторождения, также как и на любом участке дна, состав и распределение бентосных сообществ определяются преобладанием того или иного типа донных осадков. Естественно, что замена части донных отложений вблизи места установки платформы (гравелистые грунты были заменены на более тонкие, псаммитовые) привела к изменениям состава и структуры донного населения, которые, главным образом, выразились в пространственном перераспределении группировок бентосных организмов.
Изменения в видовой структуре бентоса прослеживаются не только вблизи платформы (250 м), но и на удаленных от нее станциях. По-видимому, это обусловлено особенностями придонной лито- и гидродинамики и, соответственно, изменениями и мозаичностью распределения донных отложений. Рассматриваемый полигон находится в зоне влияния интенсивных штормов и представляет собой полого наклоненный участок дна, осложненный небольшими холмами и разделяющими их ложбинами, а его глубина варьирует, примерно, в пределах 24-35 м. Известно, что при такой гидродинамической ситуации и рельефе дна зерна крупных фракций преобладают на тех склонах холмов, которые оказывают лобовое сопротивление волновому удару, взмучивающему весь осадок целиком (Современное осадкообразование..., 1997). При этом происходит удаление из осадка более мелких частиц. Среднепесчаные фракции откладываются на привершинных участках склонов, тыльных по отношению к волновому удару и на самых вершинах, а мелкопесчаные - мигрируют еще дальше и скапливаются в ложбинах с несколько более затишными условиями.
В целом, в условиях интенсивной гидродинамической активности бентосные сообщества адаптируются к естественной подвижности грунтов и, поэтому, перемещение донных отложений, вызванное установкой платформы не было катастрофой для донного населения и не нарушило его видовой структуры.
Похожие диссертации на Оценка состояния донных осадков и бентоса на Пильтун-Астохском нефтегазовом месторождении на начальном этапе освоения (Северо-Восточный шельф Сахалина)
