Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время при исследо-
—ванші- экологии сообществ водотоков сложилось два основных
подхода. Первый 7Ї1Г них—предусматривает выделение биотопов и
изучение населения гндробионтов в пределах^этих ^биотопов
Второй предполагает наличие континуальности распределения сообщества организмов по профилю водотока. При этом считается, что атрибутом континуальности является закономерное изменение размерного состава органического вещества в направлении от истоков к устью.
В рамках этих подходов получены уникальные данные по экологии сообществ и продолжение работы в этом направлении представляется необходимым. С другой стороны, ряд экологических феноменов, например, воздействие влекомых и взвешенных донных наносов на экосистему водотока, некоторые проблемы дрифта донных беспозвоночных, динамика структуры сообществ в условиях паводков с помощью данных подходов объяснить не удается.
Негативной чертой современных экологических исследований водотоков является отсутствие комплексного изучения, где наряду с гидробиологическими данными привлекались бы материалы по гидрологическому режиму потока и тесно связанной с ним динамики процессов руслообразования. То есть недостаточное внимание при изучении водотоков уделяется именно той группе факторов, которые непосредственно влияют на динамику самого донного биотопа и процессы транспорта аллохтонного и автохтонного органического и неорганического материала.
В течение последних десятилетий на Севсро-Востоке Аши интенсивно развивалась горнодобывающая промышленность, в результате чего ряд важных в рыбохозяйственном отношении лососевых рек промышленных районов верхнего и среднего течения Колымы, Чукотки, Охотоморского и Беринговоморского побережий загрязнялись промышленными стоками этих предприятии. Специфичные формы воздействия загрязнения промстоками с повышенным содержанием нетоксичных неорганических частиц (взвешенных и влекомых наносов) привели к снижению рыбопродуктивности важных в рыбохозяйственном отношении лососевых водоемов и водотоков. В этих условиях требовалось детальное исследование механизма воздействия загрязнения на донные сообщества — основу кормовой базы рыб лососевых рек.
Работы, проводимые лабораториями гидробиологии ИБПС и водных экосистем НИЦ «Чукотка» ДВО РАН по исследованию влияния загрязнений на структуру сообществ организмов водотоков Северо-Востока Азии, осуществлялись по двум основным направлениям. Во-первых, изучались изменения структуры водных экосистем под действием стока влекомых и взвешенных наносов в загрязняемых водотоках. При этом наблюдения проводились практически на всех загрязняемых притоках р. Колымы и реках Чукотки. Во-вторых, с 1983 г. с целью изучения влияния гидрологических процессов и интенсивности руслообразования на структуру сообществ водотоков были начаты многолетние гидробиологические исследования на руч. Контактовом в бассейне верхней Колымы. Детальная гидрологическая изученность руч. Контактового, на площади водосбора которого расположена Колымская водно-балансовая станция, позволила связать важнейшие структурно-функциональные характеристики сообществ гидробионтов с параметрами гидрологического режима и выявить роль факторов руслообразования в жизнедеятельности речных сообществ.
Цели и задачи исследования. Основной целью данной работы являлось выявление закономерных изменений структурных и функциональных характеристик сообществ донных беспозвоночных водотоков Северо-Востока Азии под действием процессов руслообразования — стабильности и подвижности донных отложений, транспорта и осаждения влекомых и взвешенных донных наносов и продуктов эрозии с водосборной площади. Фактор русло-образования рассматривался в сезонном аспекте и в ключевых состояниях гидрологического режима — половодье, паводок, межень. На фоне изменения или относительной стабильности процессов руслообразования исследовались сезонная динамика структуры зообентоса и таких функциональных характеристик сообществ, как скорость заселения субстратов и дрифт. Выявлялись основные закономерности распределения зообентоса по профилю водотока.
Научная новизна. Структурно-функциональные характеристики сообществ беспозвоночных водотоков рассмотрены в их зависимости от интенсивности и направленности руслообразователь-ных процессов. В этой связи выявлены основные закономерности распределения сообществ по профилю реки и основные абиотические факторы, определяющие типы этого распределения. Уточнены многие региональные черты экосистем водотоков Северо-Востока Азии: сезонная и многолетняя динамика численности и
биомассы зообентоса, сезонная динамика интенсивности дрифта. Приведены данные о зимовке донных беспозвоночных в условиях перемерзання водотока.
На основе анализа различий структурно-функциональных
характеристик зообентоса выявлены основные различия между
сообществами горных- и-равнинных-водотоков.
Показана динамика структурно-функциональных характеристик сообществ зообентоса разных зон водотока в экстремальных гидрологических ситуациях: в паводки и половодье, в условиях межени и полного прекращения поверхностного и подруслового стока.
Усовершенствована методика оценки плотности населения зообентоса по миграционной активности и дрифту.
Уточнена биология и экология массовых видов зообентоса горных и предгорных водотоков Северо-Востока Азии.
Теоретическая и практическая ценность работы. Полученные материалы позволили выявить основные закономерности изменения структуры сообщества зообентоса водотока по профилю водотока в направлении от истоков к устью. Показаны принципиальные отличительные черты структуры населения ручьев, горных и равнинных рек с позиций различий транспорта и аккумуляции влекомых и взвешенных наносов.
Найдены аналогии в изменении структурно-функциональных характеристик сообществ под действием загрязнения водотоков промстоками горнодобывающих предприятий с повышенным содержанием подвижных минеральных частиц ті в условиях паводков. При этом открываются широкие возможности прогнозирования изменения сообществ при действии загрязнений и оценки скорости восстановления измененных сообществ.
Положения работы, которые выносятся на защиту.
1. Условия существования организмов бентоса во многом
определяются стабильностью или подвижностью донных субстра
тов, стоком влекомых и взвешенных наносов.
-
Характер распределения донного сообщества по профилю водотока по направлению от истоков к устью подчиняется основным закономерностям процессов руслообразования. Сочетание дискретности и непрерывности в русловых процессах находит отражение в размещении особей, популяций и сообществ организмов.
-
Воздействие процессов руслообразования на зообентос проявляется на всех структурных уровнях экосистемы: от отдельного организма и популяций до сообществ организмов водотока в целом.
4. С позиций теории русловых процессов адекватно объясня
ются многие процессы изменения структуры сообществ в экстре
мальных ситуациях (паводки и половодье, глубокая межень). Про
цессы руслообразования во многом определяют сезонный аспект
динамики структуры сообществ.
5. Структурные изменения сообществ донных организмов
локальных участков водотока под влиянием процессов руслообра
зования сопровождаются изменением таких функциональных ха
рактеристик, как миграционная активность и интенсивность дрифта
донных беспозвоночных.
Публикации и апробация результатов. Материалы диссертации были доложены на 4-м Всесоюзном совещании «Пути интенсификации сельского хозяйства Крайнего Севера» (Магадан, 1980), Всесоюзной конференции «Комплексное экономическое и соци-;\льнос развитие Магаданской области» (Магадан, 1980), 10-м Всесоюзном симпозиуме «Биологические проблемы Севера» (Магадан, 1984), 45-й арктической научной конференции «Научные мосты между Северной Америкой и российским Дальним Востоком» (Владивосток, 1994), Международном симпозиуме «Эволюция земных геосфер» (Хабаровск, 1994), Международной научно-практической конференции «Регион и география» (Пермь, 1995), на научных экологических семинарах НИЦ «Чукотка» ДВО РАН (Анадырь) и лаборатории гидробиологии института биологических проблем Севера ДВО РАН (Магадан).
Основное содержание работы опубликовано в 15 статьях и одной монографии.
Структура и объем работы. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста и включает в себя введение, семь глав и заключение. Список цитированной литературы состоит из 154 названий, в том числе 38 на иностранных языках. В диссертации содержится 16 таблиц и 41 рисунок.
