Състояние на морските екосистеми пред българското
черноморско крайбрежие
Цонка Консулова
Институт по Океанология към БАН - Варна
Със Средиземно море се свързва посредством тесния Босфорски пролив (1.3 км. ширина и около 60 м. дълбочина), а с Азовско море - с Керченския пролив (45 км. дължина и средно 7 м. дълбочина). Това обстоятелство, паралелно с ниските соленост и температура на черноморските води са били решаващите фактори за формиране на черноморската флора и фауна. Черно море е генетично обременено с oтровния газ сяроводород, който заема 87% от неговия обем и водите му под 150 м. са напълно лишени от кислород.
УВОД
Черно море е уникален морски басейн, със следните собености: От всички континентални морета, то е най-изолирано от световния океан.
Огромния вток от речни води (346 куб. км годишно) допринася също за специфичния воден баланс на Черно море. Пълноводните реки Дунав, Днестър и Днепър, вливащи се в северо-западната му част, обезпечават над 70% от речния вток, и поради факта, че тяхното количество силно надвишава загубите от изпарение, солеността е два пъти по-ниска от тази на световния океан - 18 ‰.
Водосборната му площ е 5 пъти по-голяма от собствената му площ
Речния вток носи и огромен товар от замърсители и органика, което обуславя високата степен на еутрофност на Ч. море.
В сравнение със Средиземно море, което има 6 пъти по-голяма площ и над 7 пъти по-голям обем, количеството замърсители, които получава Ч. море е едва 2 пъти по-малко. Най-страшната форма на
замърсяване в Черно море е високата степен на еутрофикация - повишено съдържание на органична материя, както във водната маса, така и на дъното. Еутрофикацията, съпътствана с други форми на акутно замърсяване, води до редуциране на биоразнообразието и дестабилизация на пелагичнaтa и бентоснa екосистеми
В съответствие със степента на еутрофикация и реакцията на биотата в еволюцията на черноморските екосистеми се
различават два периода:
До 1970 г. е т.н. “девствен” период, през който екосистемите
функционират нормално.
Вторият период (1970-1992) е период на усилена антропогенна еутрофикация, интензивни “цъфтежи” на планктон, хипоксия и масови морове на дънни организми
Периодът след 1993 г се характеризира с понижаване нивото на еутрофикация в резултат на рецесията в икономиката на черноморските страни, спиране на редица екологонесъобразни производства и редуциране на индустриалния вток от замърсители, както и на промяната в статута на земеделските земи, което обезпечи липсата на безконтролно използване на изкуствени торове, смиващи се с дъждовете в морето.
Проследяване еволюцията в състоянието на пелагичната и бентосна екосистеми на Черно море
Определяне на екологичния ефект от някои стопански дейности с цел стимулиране постепенното възстановяване на черноморските екосистеми чрез устойчиво използване на морските биологични ресурси
ЦЕЛИ
Научно-изследователския кораб на ИО-БАН - Варна “Академик”
300
101 102 103 104
206205204203202201300
301 302 303 304 305 306 307 308
409408407406405404403402401
500
501 502 503 504 505 506 507 508 509
607606
605604
603602
601
600
27.60 27.80 28.00 28.20 28.40 28.60 28.80 29.00 29.20 29.40 29.60
42.00
42.20
42.40
42.60
42.80
43.00
43.20
43.40
43.60
43.80
300
101 102 103 104
206205204203202300
301 302 303 305 306 307 308
409408407406405403402401
500
501 502 503 504 506 507 508 509
607606
605603
602601
600
geological stattion
CTD station
chemistry station
biological station
VARNA
Мрежа на станциите за пробовземане
Хидрофизични, хидрохимични и хидробиологични изследвания на морските екосистеми
Изследванията се осъществяват посредством най-съвременна апаратура.
SBE 911plus CTD Carousel Rosette System
Криви на температура, соленост, плътност и скорост на звука, регистрирани на всяка
станция.
CTD - PROFILES
0
50
100
150
200
250
5 10 15 20 25
DEP
TH TEMP
SAL
DENS
SV
Изследванията през последните години установяват известно намаляване на концентрациите на биогенните елементи в черноморските води, което показва спад на нивото на еутрофикация.
Хидрохимия
Хидрохимияc. Galata
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1984 1989 1994 1999Years
P, µM
spring, 20 n.m.summer, 20 n.m.spring, 10 n.m.summer, 10 n.m.
c. Kaliakra
0
0.1
0.2
0.3
0.40.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1984 1989 1994 1999Years
P, µM
spring, 20 n.m.summer, 20 n.m.spring, 10 n.m.summer, 10 n.m.
c. Kaliakra
100
105
110
115
120125
130
135
140
145
1984 1989 1994 1999Years
OS, %
spring, 20 n.m.summer, 20 n.m.spring, 10 n.m.summer, 10 n.m.
c. Galata
100110120130140150160170180190200
1984 1989 1994 1999Years
OS, %
spring, 20 n.m.summer, 20 n.m.
spring, 10 n.m.summer, 10 n.m.
Фитопланктон
Намаляване на броя, интензитета и сезонността на цъфтежите (хипоксия и замори) обуславят наличието на признаци за
подобряване екологичното състояние на морето.
Пелагична екосистема
Консумирайки първичната продукция и бивайки хранителен ресурс за планктоноядните риби, зоопланктонът играе значителна роля в хранителните вериги.
Зоопланктон
Ято лефери Ято кефали
Попче Морска иглаСнимки Л. Клисуров
Риби
През 80-те години (периода на висока еутрофикация) настъпват драматични промени в пелагичната екосистема (фитопланктон, зоопланктон и рибни запаси) в резултат на навлизането на нови
видове - вселенци в Черно море
Mnemiopsis leidyi
Черноморски нашественици
Подводни снимки:инж. Л.Клисуров, ИО-БАН
Един от нашествениците в Черноморската екосистема е видът Mnemiopsis leidyi, интродуциран чрез баластните води в средата на 80-те години.
В резултат на това през 90-те години разнообразието и биомасата на видове от групите Cladocera и Copepodа намалява до 45%.
Mn. leidyi консумира до 70% от общия запас на ихтиопланктона в крайбрежната зона и е конкурент в храненето на рибите, което води до драстично намаляване запасите на пелагичните видове риби в Черно море.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997
0
100
200
300
400
500
600
700
N.scintillans [ind.m-3] zooplankton biomass [mg.m-3]
year
[mg.m
-3][ind
.m-3
]A
0
50
100
150
200
250
300
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997
Bacillariophyceae Dinophyceae
Euglenophyceae Chrysophyceae
year
N [
1x10
6 cel
ls/l]
C
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997anch
ovy
biom
ass
in th
ousa
nd to
ns
0
200400
600
8001000
1200
1400
16001800
2000
Catches Total biomass M.leidyi wet weight [g.m-2]
year
[g.m-2]
B
Нарастналото органично замърсяване през 80-те години провокира по-нататъшни драматични промени във фитопланктона, като “цъфтежите” стават все по-интензивни, по-продължителни и по-чести, особено през пролетно-летния период.
През 90-те развитието на фитопланктона постепенно и вариращо от година на година показва тенденция към едно нормализиране на сезонната динамика. (Kamburska et al., 2003)
Намаляване биомасата на зоопланктона през 80-те съвпада с интензифициране на фитопланктонните “цъфтежи” и увеличаване биомасата на хамсията..(А)
След депресията през 1989-1991 г. биомасата на хамсията нараства през 1993, резултиращо от високи улови през 1994-1997 г., близки до тези от 1977-1988 (B). Критично ниската биомаса в края на 80-те може да се обясни с преулов и бурното развитие и хищната преса на ктенофората-вселенец M. Leidyii - конкурент в храната на хамсията, обуславяща резкият спад на уловите на пелагични риби в Черно море.
Beroe ovata
Инвазията на екзотични видове продължава:• Наскоро бе интродуцирана ктенофората Bеroe ovata, която се явява единствен хищник на Mn. laidyi и редуцира популацията му активно в края на лятото и есента.• Въпреки това, нашествието на нови видове се явява глобален екологичен проблем и е определено като една от четирите форми на негативно въздействие върху Световния океан.
(Konsulov, Kamburskа, 1998).
Черноморски нашественици
Подводни снимки:инж. Л. Клисуров
Делфини300.000 *
Риби100.000 t
Зоопланктон500.000 t
Фитопланктон100.000 tB
1950
делфини70.000 *
риби250.000 t
зоопланктон
2.000.000 tФитопланктон
1.000.000 tB
1970
делфини20.000 *
риби50.000 t
зоопланктон300.000 t
фитопланктон800.000 tB
1990
делфини30.000 *
риби100.000 t
зоопланктон Фитопланктон
B
1994-5
* Численост
400.000 *150.000 т
100.000.000 т400.000 *
1.000.000 т 30.000 *300.000.000 т
10.000.000т100.000.000 т
100.000 *
ПтициAurelia aurita
Mnemiopsis leidyi
Фигура 5. Генерална схема на структурата на класическата хранителна верига на Черно море преди и след регистрацията на M. leidyi до 1995 г. (По: Yu. Zaitsev – непубликувани данни).
Бентосна екосистема0
20
40
60
80
100
120
140
160
Дъ
лб
оч
ин
а
0
5
10
15
20
25
Бр
ой
ви
до
ве
Видовото богатство намалява с нарастване на дълбочината
Пространствено разпределение на бентосните зооценози през 60-те години
По: Кънева-Абаджиева и Т. Маринoв, 1960).
Митилусова тиня
Пясъчна зооценоза
Крайбрежна тиня
142 вида
90 вида
45 вида
40 27 41
46 22 41
29 20 40
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1954-57 1982-85 1998-2002
%
Polychaeta Crus tacea Mollusca
• Делът на мекотелите нараства устойчиво и достига максимум през съвременния период.
• Делът на ракообразните е най-висок през “чистия” период , най-нисък през периода на интензивна еутрофикация и показва възстановяване през съвременния период без, обаче, да е достигнал равнището от 1954-1957.
• Делът на полихетите нараства през периода на интензивна еутрофикация и се връща на референтното равнище през съвременния период.
Фигура 11. Изменение на таксо-номичната структура (процентно съотношение на ключовите таксономични групи) и абсолютния брой видове на макрофауната по периоди.
Сравнителен анализ на таксономичната структура на зообентоса по периоди
(Тодорова и кол., 2004)
0
10002000
30004000
50006000
70008000
9000
1954-57 1983-85 1998-2002
Чи
сл
ен
ос
т (е
кмз.
m-2
)
Polychaeta Crus tacea Mollusca Varia
217 265
5330
438 319853
50654
21
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1954-57 1983-85 1998-2002
Чи
сл
ен
ос
т %
Polychaeta Mollusca Crus tacea Varia
Структура на зообентоса по численост по периоди
• 10-кратно нарастване на общата средна численост
• Изместеното количествено доминиране от еквилибриумни видове (мекотели) към видове-опортюнисти (полихети) е признак за силно нарушаване на структурата на дънните зооценози в резултат на повишено органично натоварване на дъното– тенденция, продължаваща и през съвременния период, която свидетелства за поддържане на висок трофичен потенциал на екосистемата.Средна численост (a) и процентно
участие (b) на ключовите зоо-бентосни групи по периоди
а
b
(Тодорова и кол., 2004)
Морски стопански дейности – екологичен ефект
Установено в световен аспект е, че ролята на науката при вземане на управленски решения по проблемите на околната среда чувствително намалява през последните години.
• Най-важните задачи пред морските еколози днес са:
оценка на стопанските дейности в морето по отношение на тяхната екологосъобразност.
въвеждане на защитно-възстановителни дейности.
участие в законодателната дейност, чрез представяне на научно-обосновани становища за устойчива експлоатация на морските ресурси.
Дънно тралиране за Rapana
Естествените мидени полета са съставени от два основни компонента: мидени петна, които се издигат над дъното на 25-50 см и тинести петна между тях.
Първоначално добивът на Rapana се осъществяваше чрез ръчно събиране от леководолази, но през последните 9-10 години започна масово да се прилага и дънно тралиране върху естествените мидени полета, където е съсредоточена основната храна на рапаните - черната мида.
В тралираната зона мидените петна са разрушени и 93.7% от
дъното е тинест грунт.
427
729636
889
1191
668 642
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Years
Tons
0
20
40
60
80
100
120
140
Meat yield in tons Number of traw lers
Общ улов на рапани (тегло на месото в тонове – t) и брой на тралиращи кораби по години (по данни на Национална Агенция Митници и Изпълнителна Агенция по Рибарство и Аквакултури).
Огромни количества, извадени с траловете като съпътстващ улов травмирани миди, се изхвърлят обратно на морското дъно,
където в процесa на гниене се изчерпва кислорода в придънните слоеве и настъпва масов мор на дънни ракообразни и риби през последните 2-3 години.
Щети от дънното тралиране
A
Б
В
Г
М а с о в а с м ъ р т н о с т н а д ъ н н и о р г а н и з м и п р е з а в г у с т , 2 0 0 1 г и 2 0 0 2 г (А , Б и В ) . П о д в о д н и с н и м к и и н ж . Л ю б о м и р К л и с у р о в .
М ъ р т в а U p o g e b ia p u s il la
Ж и в е к з е м п л я р U p o g e b ia p u s il la
Г о л я м П а г у р ( E r if ia v e r r u c o s a )
Д ъ н н а р и б а о т с е м . G o b iid a e
Защитена зона (650 ха) чрез позициониране на морското дъно на
специално конструирани бетонови блокове бе изградена пред
Варненски залив на 18 м. дълбочина през 1999 г.
МетодикаДве години по-късно бяха осъществени сравнителни изследвания на дънните съобщества от защитената зона и отприлежаща тралирана зона.
Защитена зона
19 19 17 15
14 129
7
1514
15
13
43
2
3
0
10
20
30
40
50
60
PS-MP PS-SP TS-MP TS-SP
Sp
ecie
s n
um
ber
Vermes Crustacea Mollusca Varia
РезултатиВидово богатство на съобществата в двете зони
Общ брой и брой по таксономични групи на видовете в мидените петна (MP) и тинестите петна (SP) на протежираната зона (PS) и
тралираната зона (TS).
0
20
40
60
80
100
120
PS TS
%
Pelit Alevrit Psamit Psefit
Състояние на хабитата и сонарна оценка на процентното покритие с мидени петна в протежираната (PS) и
тралирана (ТS) зони след 2 годишен период
Най-едрозърнестата фракция е 4 пъти по-голяма в PS.
Гранулометрична структура на седиментите в PS и ТS.
Средното процентно покритие с мидени петна в протежираната зона (а) е 22.8 %, а в тралираната зона (b) близо 4 пъти по-ниско - 6.3%.
Сонарни снимки на протежираната (а) и тралирана зони (b)
а b
Изкуствен твърд субстрат - блокове
91
13
10
413
4
0
10
20
30
40
2000 2001Years
Sp
eci
es
nu
mb
er
Varia
Mollusca
Crustacea
Vermes
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
2000 2001Years
ind
/ m2
0
10000
20000
30000
40000
50000
2000 2001Years
ind / s
q.m
Общ и по групи брой видове (а), численост (b) и биомаса ( c ) на обрастателите
През втората година от поставяне на блоковете (2001 г) броят на видовете обрастатели, числеността и биомасата им нарастват съответно 4, 9 и 6 пъти в сравнение с 2000 г. Най-съществено по брой на видове и численост нарастват Crustacea (13 пъти и 93 пъти), докато биомасата на Mollusca се увеличава 6 пъти.
1999 2000
2001
Култивиране на миди – исторически обзор
M. galloprovincialis е единственият вид от молюските използван за храна от населението на черноморските страни.
Мидена ферма край н. Калиакра
През 1984 г бе създадена пълна нормативна документация за дейността култивиране на миди.
Мидена ферма край г. Созопол
0
10
20
30
40
50
60
70
V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV
months
mm
; g
mean length (mm) mean ind. weigth (g)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Xmonths
mm
; g
mean length (mm) mean ind.weigth (g)
Предимства на култивираните миди
Щормоустойчива оригинална инсталация тип “звезда” (Konsulov, 1980-Pat. N 28585).
1/ Висок темп на нарастване
2/ Висок индекс на охраненост
3/ Липса на примеси (тиня, пясък)
4/ Не са застрашени от хищната преса на Rapana и хипоксията на дъното
5/ Регулярно изследвани от санитарно-хигиенните институции
6/ Безопасни за консумация и поради липса на токсичен планктон в Ч. море
Темп на нарастване на култивирани миди (пролетно поколение)
Темп на нарастване на култивирани миди ( есенно поколение)
Култивиране на миди – съвременен етап
Фермата за култивиране на миди “Дълбока” е разположена близо до
н. Калиакра
Ферма “Дълбока”Тази ферма е създадена през 1993 г. с инсталация подводен тип.
Капацитета и е 50 т (тегло с черупките) култивирани миди годишно.
Ферма “Дълбока”
Паралелно с подводната инсталация се използва и метода “дълги линии”, които се обслужват от повърхността.
Инсталации тип “дълги линии”
Ферма “Дълбока”
Оригинална стабилна надводна инсталация бе построена през
2003 г с финансово обезпечение по проект “Сапард”
Колектор ( C )
Скала (R ) Дъно под фермата (U)
Пясък ( S )
Митилусова тиня ( M ) Дъно до фермата ( O )
Основни видове хабитати и бентосни съобщества в района на н. Калиакра
10 9 11
2418 20
11 5
24
1113
15
4
6
17 9
3
4
11
10
0
10
20
30
40
50
60
70
C U O R M S
Sp
ecie
s n
um
ber
Vermes Crustacea Mollusca Miscellaneous
Сравнителна характеристика на съобществата в района на н. Калиакра
Видово богатство
Общ и по групи брой видове в съобществата на : Колектори ( C ), Дъно под фермата ( U ), Дъно до фермата ( O ), Скала ( R ), Митилусова тиня ( M ) и
Пясъчна зооценоза ( S )Най-богатo на видове е съобществото на скалната зооценоза – R (58), следвано от митилусовата зооценоза – M (47), и пясъчната зооценоза – S (43). В района на фермата, съобществата които обитават дъното под нея и колекторите се характеризират с почти еднакво видово богатство (25 и 24 респективно), докато най-бедно е съобществото в зоната до фермата (20 вида).
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C U O R M S
Vermes Crustacea Mollusca Miscellaneous
Структура на съобществата по численост
Процентно участие на основните зообентосни групи в общата численост
Опортюнистичните видове от групата Vermes доминират в съобществото обитаващо зоната до фермата. Минимумът на тези представители е регистриран в новосформираното съобщество под фремата (11.6%), където се установява максимално участие на представителите на Crustacea (70.1%).
70.1 96.0
Пристанище “Варна-Запад” – кейово място за насипни (а) и контейнерни
(б) товари ( август, 2000 г.)
а б
Пристанищна дейност
В зоната на кейово място за насипни товари са установени 3 вида представители на червеите – типични обитатели на силно замърсени и деструктирани зони. Средната численост е 280 екз/кв/м, а ср. биомаса – 0.12 г/кв.м
В зоната на кейово място за обработка на контейнерни товари зообентосът е предствен от 32 вида ,включително миди и ракообразни, със средна обща численост 82720 екз/кв.м и средна биомаса – 3588.42 г/кв.м
Намаляване на броя и интензитета на цъфтежите (регулярна хипоксия и масови морове) и редуцираната хранителна преса от вселенеца Mnemiopsis обуславят през последните години една колеблива тенденция към подобряване екологичното състояние на пелагичната екосистема. В бентосната екосистема се запазват все още някои негативни тенденции, които свидетелстват за поддържане на еутрофикационния натиск върху дънните съобщества.
Изводи
Дънното тралиране за Rapana thomasiana пред българското черноморско крайбрежие има определен негативен ефект, като причинява сериозен дисбаланс в крайбрежната екосистема и възпрепятства сериозно естественият процес на възстановяване на екосистемите.
Култивирането на миди се утвърждава като една полезна екологосъобразна стопанска дейност, в резултат на която в пелагиала се имплантира богата на видове бентосна ценоза, обитавана преимуществено от биофилтратори, което води до възстановяване на биологичното равновесие в крайбрежните екосистеми.
Неспазването на технологичните изисквания за екологосъобразна товаро-разтоварна дейност в пристанищата води до деструкция на организмовите съобщества в прилежащите зони.
Изводи
Фото 1. Колектор с промишлена продукция Фигура 11. Щормоустойчива инсталация култивирани миди в района на г. Созопол. тип “Звезда” в района на н. Калиакра
[Консулов, 1980]
Законодателни инициативи
и препоръки В резултат на научно обосновано становище за негативния
екологичен ефект от дънното тралиране тази стопанска дейност е забранена със Закона за Рибарство и Аквакултури през 2001 г. Липсата на ефективен контрол от страна на оторизираните органи, обаче, обуславя създаването на по-мащабни защитени зони в най-интензивно тралираните райони.
На базата на изводите за екологосъобразността на култивирането на миди, в Националната Стратегия за развитие на марикултурите в България се препоръчва да бъдат приети законодателни преференции за фермерите, които практикуват митиликултура, като стимул за интензифициране на една алтернативна на опустошителното дънно тралиране морска стопанска дейност.
Наложително е осъществяването на периодичен мониторинг върху състоянието на биотата в районите на пристанищата, който ще допринесе за навременното диагностициране на критичните зони и приемане на съответни мерки за предотвратяване на по-мащабно разрастване на негативния ефект върху околната среда.
Законодателни инициативи
и препоръки