Введение Участок коренного русла р. Волги в Астраханской области является местом интенсивной антропогенной активности, в первую очередь за счет загрязнения нефтепродуктами, проникающими как в водную среду, так и в донные отложения. Ввиду того, что донные осадки являются средой обитания бентосных организмов, накопление в них нефтепродуктов, так же как и их присутствие в воде, может вызывать структурную перестройку либо отдельных сообществ водных организмов, либо гидробиоценозов в целом [1]. В этом случае в оценке состояния водотоков наиболее объективным показателем являются донные сообщества [2]. Целью исследований являлось изучение видового состава, численности и биомассы бентоса, а также определение влияния, оказываемого нефтяными углеводородами (НУВ) на эти сообщества. Для этого необходимо было решить следующие задачи: - изучить видовой состав зообентоса участка коренного русла р. Волги; - определить годовую и сезонную динамику показателей бентоценоза, а также НУВ, содержащихся в воде и донных отложениях рассматриваемого участка реки; - выявить изменения в бентосном сообществе в присутствии в воде и донных отложениях нефтепродуктов. Материалы и методы исследований Сбор материала осуществляли в течение 2011-2013 гг. в весенний, меженный и осенний периоды. Протяженность участка составляла около 600 км, количество створов - 10: хутор Барбаши, с. Каменный Яр, с. Старица, с. Соленое Займище, с. Никольское, с. Цаган-Аман, с. Енотаевка, с. Сероглазовка, п. Волжский, с. Замьяны. Пробы зообентоса отбирали согласно [3], обработку проводили с использованием общепринятых методик [4, 5]. Виды идентифицировались с использованием Атласа беспозвоночных Каспийского моря [6] и Определителя пресноводных беспозвоночных [7]. Для оценки структуры бентосного сообщества использовались показатели численности и биомассы видов, соотношение различных таксономических групп донных животных. Параллельно проводили отбор проб воды и поверхностного слоя донных осадков для определения содержания НУВ. Анализ проводили флуоресцентным методом, рекомендованным в качестве арбитражного Межправительственной океанографической комиссией и Всемирной метеорологической организацией (МОК/ВМО) [8], согласно нормативным методикам [9, 10]. Калибровки проводили с помощью государственного стандартного образца состава нефтепродуктов в гексане (разработчик ООО «Люмекс»). Всего было обработано 90 проб воды, 86 зообентоса и 86 проб донных отложений. Результаты исследований Для участка коренного русла р. Волги характерны главным образом песчаные грунты. Особенность этого типа осадков - бедный видовой состав зооценозов, т. к. данные биотопы подвержены постоянному волновому размыву [11, 12]. Осваивались эти биотопы в основном высшими ракообразными класса (кл.) Crustacea отряда (отр.) Amphipoda - Dikerogammarus haemobaphes, Niphargoides deminutus, N. robustoides, N. corpulentus, N. compactus, N. carausui, Gammarus ischnus, Corophium curvispinum, отр. Cumacea - Pterocuma pectinata, отр. Mysidacea - Paramysis intermedia, которые, в свою очередь, являлись доминирующей группой зообентоса (рис. 1). Рис. 1. Процентное соотношение групп бентосных организмов по численности Субдоминирующую группу бентоценоза составляли насекомые кл. Insecta, представленные отрядами Odonata - Orthetrum cancellatum, Trichoptera - Hydropsyche angustipennis, а также личинками и куколками хирономид подсемейства Chironominae, Orthocladiinae, Tanypodinae. Кроме того, в бентоценозе коренного русла р. Волги регистрировались моллюски кл. Bivalvia (Dreissena polymorpha, Pisidium inflatum, Bithynia tentaculata, Unio pictorum) и Gastropoda (Theodoxus pallasi, Viviparus viviparus, Lithoglyphus naticoides). Группа червей была представлена двумя классами - Oligochaeta и Hirudinae. Сравнительный анализ основных групп зообентоса показал, что в 2012 г. наиболее значительное развитие отмечалось в группе ракообразных (до 60 % численности), но при этом их биомасса составляла лишь 32 %, что указывает на мелкоразмерные формы донных беспозвоночных. Следует обратить внимание также на то, что в этот период сократились количественные показатели в группе моллюсков, а в группе малощетинковых червей, напротив, увеличились (рис. 1, 2). В межгодовом аспекте наибольшие значения численности зообентоса, за счет активного развития ракообразных и моллюсков, отмечены в 2011 и 2013 гг. Наименьшие значения этих показателей регистрировали в 2012 г. вследствие сокращения моллюсков и развития более мелких организмов (рис. 3). Рис. 2. Процентное соотношение групп бентосных организмов по биомассе Рис. 3. Среднегодовые показатели численности и биомассы бентоса Характеризуя распределение значений численности бентосных организмов на протяжении всего периода наблюдений, можно отметить, что в 2011 и 2013 гг. эти показатели увеличивались от мая к сентябрю. Наибольшая величина биомассы была зарегистрирована в июле 2011 г. за счет развития моллюсков. В 2012 г. наблюдается наименьшая биомасса организмов зообентоса за весь период исследований, т. к. в это время активно развивались ракообразные с низкой индивидуальной массой (рис. 4). Рис. 4. Динамика количественных показателей зообентоса При анализе пространственной картины распределения количественных показателей бентоценоза было отмечено увеличение численности и биомассы вниз по течению реки (у с. Замьяны), где наиболее массовое развитие получили моллюски. Кроме этого, численность зообентоса увеличивалась в районе с. Никольское за счет активного развития ракообразных. В межгодовой динамике содержания НУВ в воде и донных отложениях изучаемого участка р. Волги выявлена существенная нагрузка на водоем по этому виду загрязнения. Самое значительное повышение отмечено в 2011 г., когда показатель токсикантов в воде составлял 504,1 мкг/л, в донных отложениях - 203,0 мкг/100 г сухого грунта (рис. 5). Рис. 5. Среднегодовые концентрации нефтяных углеводородов За весь период наблюдений - с весны 2011 г. по сентябрь 2013 г. - показатели изменялись крайне динамично. Наибольшей вариабельностью отличались значения НУВ в воде: их концентрация возрастала до максимума (843,5 мкг/л) в июле 2011 г. и снижалась до минимума (120,4 мкг/л) в сентябре 2012 г. (рис. 6). Показатели содержания НУВ в осадках значительно выше, т. к. грунты обладают высокой адсорбционной способностью и более низкой, по сравнению с водой, скоростью деградации органических соединений. При этом изменения содержания НУВ в донных отложениях происходили в менее широких пределах, увеличиваясь в сентябре 2011 г. (240,3 мкг/100 г сухого грунта) и июле 2013 г. (242,6 мкг/100 г сухого грунта). Рис. 6. Динамика содержания нефтяных углеводородов Пространственное распределение НУВ в воде характеризовалось снижением от верхних створов (хутор Барабаши, с. Старица) к нижним (с. Замьяны), в донных отложениях содержание токсикантов чаще всего увеличивалось в районе с. Замьяны, а также с. Никольское. Для того чтобы оценить интенсивность перехода нефтепродуктов из водной толщи в донные осадки, был рассчитан коэффициент донной аккумуляции нефтепродуктов (КДА). Значения КДА варьировали в пределах от единиц до сотен единиц при среднем показателе: в 2011 г. - 28,8; в 2012 г. - 66,8: в 2013 г. - 18,8. Таким образом, гидрологические условия, сложившиеся в 2012 г., несмотря на сравнительно невысокие значения концентрации НУВ в воде и грунтах, способствовали активизации их накопления в осадках. Для выявления зависимости между интенсивностью нефтяного загрязнения водной среды и характеристиками бентосного сообщества был проведен корреляционный анализ. Достоверных связей обнаружено не было. Поскольку неоднородность массивов была крайне высокой и распределение было далеким от нормального, т. к. величины стандартного отклонения σ в несколько раз превосходили средние арифметические значения X, весь массив данных был подвергнут модификации. В ходе ее были исключены нехарактерные значения - свыше (X + σ), после чего между исследуемыми параметрами удалось выявить наличие связей различной силы и направления. Оценивая статистические сопряженности, можно сказать, что присутствие НУВ в воде, при интенсификации аккумуляции этих токсикантов донными осадками (КДА = 28,8 - 2011 г., 66,8 - 2012 г.), не оказывает какого-либо заметного влияния на бентосные организмы (r = -0,22; 0,10; 0,08). В условиях уменьшения степени накопления нефтепродуктов в донных отложениях (КДА = 18,9 - 2013 г.) отмечено слабое отрицательно влияние на численные показатели бентоса (r = -0,45; -0,42; -0,54) (рис. 7, а). а б Рис. 7. Зависимости между численностью бентоса и показателями: а - нефтяного загрязнения воды; б - донных осадков Загрязнение донных отложений нефтепродуктами, как правило, положительно коррелирует с численностью организмов зообентоса с наиболее выраженной связью в 2011 г. - r = 0,60 (рис. 7, б), и эта связь ослабевает с уменьшением КДА (r = 0,30 - 2013 г.). С показателями биомассы корреляция была также положительной, но связи были выражены слабее. Заключение Обобщая вышеизложенное, необходимо отметить следующие важные аспекты: донные организмы подвержены влиянию нефтепродуктов, которое выражается в изменении количественных и качественных характеристик донных сообществ, их структуры. При этом нефтяное загрязнение воды и донных осадков по-разному воздействует на организмы зообентоса. Если загрязнение воды в условиях затруднения перехода токсикантов из воды в грунты способно негативно повлиять на организмы бентофауны, то присутствие токсикантов в осадках, в границах их умеренного загрязнения, может способствовать росту численности бентосных организмов в сообществе.