Объекты, на которых были произведены исследования, – реки Фирсовка (прокладка трубопровода способом горизонтально-направленного бурения) и Ай (траншейный способ прокладки). При прокладке нефтегазопровода траншейным способом (рис. 1) происходит следующее: сведение растительности, снятие почвенно-плодородного слоя, выемка грунта глубиной более 1,5 м. После этого происходит закладка трубы и обратная засыпка грунта. В водотоке засыпку осуществляют щебнем. На последней стадии засыпки возвращают почвенно-плодородный слой. Т.к. с помощью экскаватора проводятся работы и в самом водотоке, это приводит к резкому увеличению твердого стока. Как уже было сказано, уничтожается растительность, а это, в свою очередь, ведет к усилению водной эрозии (плоскостного стока) – смыв верхнего горизонта почвы под влиянием стекающих по склону дождевых или талых вод [1]. Под действием осадков формируются глинистые массы, которые стекают в водотоки. Попадание этих масс в реки и ручьи приведет к их заилению, а это свою очередь влияет на жизнедеятельность донных организмов и снижению их численности и биомассы [14].
К основным преимуществам способа горизонтально-направленного бурения (рис. 2) (р. Фирсовка) можно отнести следующие: трубопровод, уложенный в скважину, находится в массиве ненарушенного грунта на большой глубине – ниже прогнозируемых русловых деформаций; водоем и его берега не затрагиваются строительством, нe нарушается естественный ландшафт, не угнетается флора и фауна водоемов [11].
Рис. 1. Река Ай – строительство перехода нефтегазопровода, рытье траншеи, 2006 год (Источник: официальный сайт «Сахалин Энерджи»www.sakhalinenergy.com)
Рис. 2. Методы бурения: горизонтально-направленное бурение (переходы трубопроводов) [11]
Материал и методы исследования
Работа выполнена в октябре 2012 года на р. Ай и р. Фирсовка. Пробы грунта брали на 3 станциях по две пробы на каждую (правый и левый берега). Первая станция – 500 м выше пересечения нефтегазопровода и реки, вторая станция – место пересечения и третья станция – 500 м ниже пересечения. В установленных точках грунт отбирали при помощи грунтосборника, представляющего собой раму размером 50×50 см, обтянутую мелким мельничным газом, не пропускающим тонкие частицы грунта диаметром более 0,01 мм. Грунтосборник устанавливали ниже по течению за местом отбора пробы, чтобы уносящиеся потоком частицы попадали внутрь мешка. Грунт откидывали в грунтосборник лопатой. Собранную пробу массой 5–10 кг высушивали на противнях и разделяли по фракциям при помощи набора почвенных сит; последнее сито должно имело размер ячеи 0,05 мм. Взвешивание сухого грунта проводили для тонких фракций с точностью до 1 мг, для грубых – до 1 г. Затем рассчитывали долю каждой фракции [2].
Для отбора проб макрозообентоса использовали бентометр. Прибор представляет собой прямоугольный каркас с площадью захвата 0,3×0,4 м2 и высотой 0,4 м. Три боковые грани каркаса затянуты мельничным газом № 25, а к четвертой грани пришит мешок из капронового газа № 23 длиной 1,5 м. Процедуру сбора макрозообентоса осуществляли в соответствии с методикой сбора [12]. Реакцию зообентоса на изменения гранулометрического состава грунта оценивали по количеству видов и биомассе беспозвоночных гидробионтов.
Камеральную обработку проб зообентоса проводили по определителям [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13].
Результаты исследования и их обсуждения
Содержание в процентах доли мелких фракций в донных отложениях в р. Фирсовке значительно меньше по всем станциям, чем в р. Ай (табл. 1).
Таблица 1
Содержание доли мелких фракций грунта в реках Ай и Фирсовка
|
Название объекта |
Средняя доля в процентах песчано-илистой фракции < 1 мм |
||
|
Станция № 1 |
Станция № 2 |
Станция № 3 |
|
|
р. Фирсовка |
4,6 |
6,01 |
5,95 |
|
р. Ай |
5,74 |
11,25* |
11,9* |
Примечание. *Данные 2011 г., собранные и любезно предоставленные М. Кройт.
Следует заметить, что в ходе исследований 2012 г. отметили значительное формирование наилка в р. Ай, т.е. осадконакопление на участке пересечения трассы нефтегазопроводов продолжается и приводит к тому, что здесь, в отличие от незатронутых траншейным методом участков, меняется биотоп дна водотока (рис. 3).
Рис. 3. Общий вид грунта выше, в месте и ниже трассы прокладки нефтегазопроводов через р. Ай
Высота наилка на участке пересечения трассы варьируется от 2–3 до 20 и более сантиметров.
К чему привело изменение биотопа в реке, а именно, изменился ли видовой состав бентосных организмов, численность и их биомасса, а также экологическая принадлежность?
Как уже отмечали ранее, для суждения о специфике биоценоза на различных участках р. Ай, а также на р. Фирсовке были собраны пробы бентоса. Данные по численности и биомассе бентоса в каждом из водотоков представлены в табл. 2 и 3.
Таблица 2
Численность и биомасса беспозвоночных гидробионтов в реке Фирсовка
|
Показатели |
Станция № 1 |
Станция № 2 |
Станция № 3 |
|||
|
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 1 |
Проба 2 |
|
|
N, экз./м²* |
241,6 |
383,3 |
133,3 |
300 |
541,6 |
158,3 |
|
B, г/м²* |
1,38 |
5,53 |
1,09 |
2,5 |
8,71 |
4,17 |
Примечания:
N, экз./м² – численность беспозвоночных, количество экземпляров на м2;
B, г/м² – биомасса беспозвоночных, количество грамм на м2.
Таблица 3
Численность и биомасса беспозвоночных гидробионтов в реке Ай
|
Показатели |
Станция № 1 |
Станция № 2 |
Станция № 3 |
|||
|
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 1 |
Проба 2 |
|
|
N, экз./м² |
241,6 |
500 |
75 |
33,3 |
166,6 |
291,6 |
|
B, г/м² |
2,95 |
16,6 |
1,6 |
1,4 |
4,8 |
4,08 |
Судя по представленным данным, как численность, так и биомасса бентоса в р. Ай значительно больше на участке, расположенном выше трассы нефтегазопроводов. Она существенно уменьшается (почти в семь раз) на участке пересечения трассой водотока и несколько увеличивается на расстоянии 500 м от него. Видовое разнообразие как на участке выше трассы, так и ниже участка пересечения практически не отличаются. Здесь насчитывается 5 групп беспозвоночных – Amphipoda, Coleoptera, Diptera, Ephemeroptera, Plecoptera, по одному виду в каждом. В тоже время на участке пересечения трассой видовое разнообразие значительно уменьшилось. Заметим, что на всех станциях присутствует вид, обитающий как на каменистых, так и на заилённых грунтах – Eogammarusbarbatus (сем. Amphipoda).
Что касается реки Фирсовка, то сколько-нибудь значительных различий по численности, биомассе и видовому разнообразию бентоса на различных участках нами не отмечено (см. табл. 2).
Считаем, что значительное уменьшение как численности, так и биомассы зообентоса в р. Ай на участке № 2 – следствие обильного заиления дна фракциями грунта менее < 1 мм.
Более того, на участках, затронутых антропогенным воздействием, отмечено наличие видов, нетребовательных к содержанию кислорода и обитающих в илистых грунтах: Hexatomasp. (сем. Diptera), Ephemerastrigata (Ephemeroptera). В то время как численность и биомасса подёнок, веснянок и ручейников значительно превалирует в реке Фирсовка на станции № 1, т.к. эти виды обитают в чистых водах и на каменистых грунтах. Встречаются виды подёнок (сем. Ephemeroptera) Ameletusgr. Costalis, Ephemerella (Torleya) lenoki, Ephemerasp.; веснянок (сем. Plecoptera) Diurasp., Stavsolussp.; ручейников (сем. Trichoptera) Apataniacrymophila, Ceratopsycheorientalis, Rhyacophila (Hyporhyacophila) sp.
В р. Ай такие виды, как подёнки, веснянки и ручейники практически отсутствуют, т.к. они не могут обитать на заилённых участках грунта.
Заключение
В результате проведённого исследования выявлено, что прокладка нефтегазопроводов через реки способом горизонтально-направленного бурения не оказывает существенного воздействия на состояние в них биотопа и, соответственно, биоценоза. Численность, биомасса, биоразнообразие, а также экологическая приуроченность макробентоса практически в этих водотоках не изменяются на различных участках. В то же время на реке, пройденной траншейным способом, происходят весьма значимые изменения биотопа, а именно, формирование большого количества наилка и изменение гранулометрического состава грунта (увеличение частиц диаметром менее 1 мм).Существенное осадконакопление привело к изменению биоценоза в направлении уменьшения его видового разнообразия, численности, биомассы и экологической принадлежности на участке пересечения нефтегазопроводами, а именно, исчезли представители оксифильного комплекса и их заменили представители эвриоксибионтов.
Итак, от способа прокладки труб зависит будущее состояние биотопа и как, следствие, биоценоза, представители которого либо будут значимы в трофических цепях мезоэкосистемы, либо станут её практически тупиковой составляющей, не используемой консументами второго порядка.
Рецензенты:
Ерёмин В.М., д.б.н., профессор кафедры экологии и природопользования естественнонаучного факультета, ФГБОУ ВПО «Сахалинский государственный университет», Министерство образования и науки, г. Южно-Сахалинск;
Простаков Н.И., д.б.н., профессор кафедры зоологии и паразитологии биолого-почвенного факультета, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет», Министерство образования и науки, г. Воронеж.
Работа поступила в редакцию 06.02.2013.