Одним из базовых условий рационального экономического освоения энергетических ресурсов является гарантированное обеспечение экологической безопасности всего регионального пространства [1]. Это особо актуально для арктических морских экосистем, которые становятся чрезвычайно уязвимыми ввиду холодного климата и повышенной ледовитости, а также из-за низкой интенсивности движения воды, и химико-биологической активности среды обитания [2].
Важнейшим показателем устойчивости больших экосистем служит видовое разнообразие. На него влияют все известные абиотические факторы, которые могут быть связаны как с антропогенной нагрузкой: выбросы предприятий коммунального хозяйства и промышленности, продукты разведки, добычи и переработки углеводородного сырья, тяжелые металлы и другие отходы металлургического производства, загрязнители с береговых военных баз, отходы судов, работающих на атомном топливе, так и изменения климатического характера.
При интенсификации работ в шельфовой зоне бентосные организмы первые испытывают негативное воздействие, в особенности сообщества мелководных песчано-илистых грунтов, как, например, на юге-востоке Баренцева моря.
Цель работы – проанализировать видовой состав и структуру сообществ бентоса юго-восточной части Баренцева моря, оценить возможное влияние хозяйственной деятельности в районах нефтегазовых месторождений на примере лицензионного участка «Приразломное» в Печорском море.
Настоящая работа основана на литературном анализе исследований отечественных и зарубежных ученых по данной тематике. В качестве информационной базы были использованы справочные издания, монографии, публикации в периодической печати, отчеты ОВОС и интернет-ресурсы.
Характеристика района исследований
Юго-восточная часть Баренцева моря по гидрологическим и метеорологическим характеристикам относится к морям арктического типа. Для них характерно короткое и холодное гидрологическое лето с долгим зимним периодом и полярная ночь, продолжающаяся почти 2,5 месяца. С октября до конца июня (иногда до начала июля) образуется ледовый покров. К концу июля Печорское море полностью высвобождается ото льда [3].
Печорским морем называют наиболее мелководный юго-восточный участок Баренцева моря. На сегодняшний день это район не выделен в самостоятельный водоём. Но ряд существенных особенностей, таких как сравнительная замкнутость и мелководность, действие речного стока и таяния снегов береговой полосы, близость к холодным водам Карского моря, дают основания употреблять наименование Печорское море, где подчеркиваются и географические, и гидрологические особенности района [4].
Первые крупнейшие месторождения углеводородов на юго-востоке Баренцева моря были открыты ещё в 1990-х гг. Они привлекают как запасами нефти (например, на Долгинском месторождении запасы оцениваются порядка 200 млн т), так и качеством нефти [5]. Кроме того, небольшие глубины (глубина моря в районах месторождений не превышает 50 м) позволяют вести добычу без излишних экономических затрат. Главной проблемой считаются сложные климатические особенности (температура воздуха зимой может опускаться до –45 °С) и достаточная отдаленность от основных промышленных центров переработки углеводородного сырья [3]. Кроме тех месторождений, на которых уже ведётся добыча, разведано еще более двух десятков перспективных. В отношении запасов углеводородов Печорское море является уникальным районом: по количеству и концентрации месторождений сопоставимо со всем Баренцевым морем.
Состояние бентосных сообществ Печорского моря
Бентосные организмы являются важной экологической группой, имеющей важное хозяйственное значение, в том числе в качестве объектов промысла. На разных стадиях развития они входят во все трофические цепочки в арктических экосистемах. Кроме того, они способны изменять физические и химические свойства донных осадков.
По разнообразию макрозообентоса среди арктических морей лидирует Баренцево море. По разным оценкам число видов бентосных животных колеблется от 2435 до 3300 видов [6, 7], в прочих морях российской Арктики видовое разно- образие донных сообществ в несколько раз меньше: Карское море – 1302 вида [8, 9]; Чукотское море – 1217 видов [10]; Белое море – 1185 видов [6].; море Лаптевых – 1143 вида [11, 12]; Восточно-Сибирское море – 850 видов [6, 13]. Баренцево и Чукотское моря арктического шельфа относятся к умеренно высокопродуктивным, а от Карского до Восточно-Сибирского – к малопродуктивным [2, 13].
Для фауны арктических морей характерно следующее соотношение групп бентосных беспозвоночных: макробентос – 60 % от общего числа видов, мейобентос – 34 %. Наибольшей численностью среди макробентоса обладают полихеты (Polyсhaeta – 347 видов), бокоплавы (Gammaridae – 337 видов, предпочитающих мелководные участки), мшанки (Bryozoa – 273 вида), брюхоногие моллюски (Gastropoda – 258 видов) [6].
Промысловыми видами беспозвоночных Баренцева моря являются краб камчатский (Paralithodes camtschaticus), краб-стригун опилио (Chionoecetes opilio), морской гребешок (Chlamys islandica), креветка северная (Pandalus borealis), шримсы-медвежата (ракообразные рода Sclerocrangon), кукумария (морской огурец Cucumaria frondosa), морской ёж зеленый (Strongylocentrotus droebachiensis), двустворчатые моллюски модиолус (Modiolus modiolus) и мидии (Mytilus edulis), эвфаузиды (Thysanoessa inermis, T. raschii) [14].
Распределение зообентоса в Печорском море неоднородно и в начале прошлого века оценивалось как сравнительно бедное в таксономических и количественных характеристиках [15]. Исследователи насчитывали в составе бентоса Печорского моря только 220 видов. Однако число таксонов, найденных в результате экспедиционных исследований в 1990-е гг., составило около семисот, что в три раза больше, чем отмечено в исследованиях 1925–1932 гг. [15]. Таким образом, количество видов, зарегистрированных в фауне Печорского моря к настоящему времени, не превышает 40 % от общего числа видов, известных для всего Баренцева моря [15]. Основываясь на исторической оценке экспедиционных работ в Печорском море, описанной в монографии С.Г. Денисенко, можно сделать предварительный вывод о том, что с 1990-х гг. и до начала эксплуатации данного района таксономический состав и показатели обилия бентосных организмов достаточно стабильны. Незначительные отличия в многолетней динамике биомассы, численности бентоса и доминирование разных таксонов во многом связаны с вертикальным и горизонтальным перемещением органического вещества [15].
Результаты мониторинговых исследований на акватории Приразломного месторождения
В качестве примера эксплуатации акватории Печорского моря было выбрано месторождение «Приразломное», поскольку имеется достаточный набор данных опубликованных в свободном доступе, в том числе на официальных ресурсах ООО «Газпром нефть шельф» (дочернее общество ПАО «Газпром нефть») – нефтяная компания, осуществляющая добычу нефти на арктическом шельфе России в Печорском море. По данным ООО «Газпром нефть шельф» [16], мониторинговые исследования в районе лицензионного участка Морской ледостойкой стационарной платформы (МЛСП) «Приразломная» проводятся с 2010 г. Мониторинговые станции и сам лицензионный участок показаны на рис. 1.
Рис. 1. Карта мониторинговых станций в районе месторождения «Приразломное» [16]
Результаты первых исследований 2010 и 2011 гг. могут являться контрольными, поскольку эксплуатация данного района началась только с 2012 г. Непосредственная добыча нефти на месторождении началась в декабре 2013 г., в апреле 2014 г. была отгружена первая партия арктической нефти [5].
Для оценки возможного воздействия на акватории Приразломного месторождения (Печорское море) далее будут использованы данные съёмок ПИНРО за 2010 и 2011 гг. [9], а также краткие отчеты о результатах производственного экологического контроля и мониторинга, в том числе морской биоты, в районе расположения МЛСП «Приразломная» за 2015, 2016 и 2017 гг., находящиеся в свободном доступе [17–19].
Как правило, наиболее показательными и понятными широкому кругу специалистов являются биомасса, плотность и число таксонов в сообществе. Они в целом отражают состояние экосистемы, особенно при многолетних исследованиях. По имеющимся данным [16, 19] средняя (по выборкам) биомасса в 2010, 2011 и 2017 сильно варьировала в пределах от 20 до 70 г/м2 (рис. 2, A), при плотности поселений 450–1300 экз/м2. Приведенные в отчетах стандартные ошибки, показанные на рис. 2, позволяют обсуждать изменения средних значений биомассы и плотности. Колебания этих показателей не позволяют выявить негативное влияние на донную фауну, так как в 2011 г. наблюдалось их увеличение. При этом анализ данных показывает снижение количества таксонов (рис. 3) в этот период.
Рис. 2. Биомасса (А) и плотность (Б) зообентоса на акватории МЛСП «Приразломная»
Также можно отметить снижение общего количества таксонов, найденных на мониторинговых станциях в течение всего периода, охватываемого исследованием [16–18] (рис. 3).
Рис. 3. Количество таксонов зообентоса на акватории МЛСП «Приразломная»
Однозначно нельзя утверждать, что приведенные выше данные указывают на непосредственное влияние МЛСП «Приразломная» на бентосные сообщества Печорского моря. Существует много естественных факторов, которые могут привести к уменьшению биомассы, плотности и таксономического состава зообентоса.
Во-первых, влияние оказывают естественные циклы снижения биомассы и численности крупных бентосных организмов. Они хорошо изучены на двустворчатых моллюсках, хотя могут распространяться и на других беспозвоночных животных [20, 21]. Кроме того, имеются факты смены эдификаторных видов в стагнационном бентосном сообществе, которые могут проходить раз в 6–10 лет [22–24]. Снижение числа таксонов и показателей обилия бентоса также может быть связано с естественным перемещением органического вещества в Печорском море [15].
Ещё одной причиной может являться увеличение численности крупного хищника, как показывают изученные нами материалы в районе МЛСП «Приразломная», к 2017 г. увеличилась численность краба-стригуна опилио (Chionoecetes opilio), что привело к смене доминатов на мониторинговых станциях. Крупные двустворчатые моллюски и асцидии заместились полихетами и мшанками [19]. Некоторые исследователи отмечали возможность расселения краба-стригуна в Печорском море, поскольку наличие мягких грунтов, низкие среднегодовые температуры воды (не превышающие 3 °С) присутствие кормового бентоса, в частности моллюсков и асцидий, создают в совокупности оптимальные условия для его расселения и развития [25, 26].
На протяжении обзорного периода ежегодно встречаются такие виды, как Hyas araneus, Macoma calcarea, Nephtys paradoxa, и Serripes groenlandicus, которые входят в «Перечень видов флоры и фауны, являющихся индикаторами устойчивого состояния морских экосистем Арктической зоны Российской Федерации» [27]. Таким образом, можно сделать вывод, что техногенное воздействие на бентосные сообщества в районе акватории МЛСП «Приразломная» не является основным фактором изменения структуры сообществ. А снижение показателей обилия и числа таксонов может быть вызвано и естественными причинами.
В настоящее время, когда идет активное освоение пространств и ресурсов Арктики, природа которой очень уязвима ввиду чрезвычайной чувствительности особенно арктических морских экосистем к любым антропогенным воздействиям, становится весьма актуальной задача поиска современных методов ранней диагностики и прогнозной (среднесрочной, долгосрочной) оценки состояния окружающей среды, в том числе состояния бентосных сообществ арктических морей, как одного из важных маркеров, позволяющих выявлять на разных временных стадиях, даже незначительные изменения морских экосистем. Это особенно важно для мониторинга влияния техногенных факторов в местах активного антропогенного воздействия, связанного с шельфовыми проектами добычи углеводородов.
В этой связи представляются актуальными научные исследования и технологические разработки на принципах междисциплинарных знаний, позволяющие всесторонне и комплексно оценивать параметры окружающей среды. Важнейшим фактором в решении этой сложной проблемы является задача объединения усилий академической науки и высшей школы с целью создания специализированной (арктической) инновационной научно-технологической экосистемы, интегрированной в глобальную инновационную экосистему и предусматривающую организацию ультрасовременных научных лабораторий и инжиниринговых центров, позволяющих проводить на принципах коллективного пользования передовые научные исследования и технико-технологические разработки в области наукоемкого арктического морепользования, включая разработки современных методов мониторинга, оценки, прогнозирования и предупреждения рисков антропогенного воздействия на морские арктические экосистемы, возникающего в результате активного освоения пространств и ресурсов Арктических морей.
Это так же обусловливает необходимость адаптации региональной (арктического макрорегиона) системы профессионального образования под меняющуюся технологическую структуру арктической экономики, динамика которой может быть описана как процесс развития и последовательной смены технологических укладов. Несмотря на то, что данный процесс является эволюционно естественным для экономики в целом, но арктическая экономика требует в силу экстремальных условий хозяйствования более совершенных технологий и соответственно более подготовленных кадровых ресурсов – человеческого капитала, который становится основным катализатором развития в экономике знаний и инноваций.
При этом высшая школа арктического макрорегиона должна обеспечить подготовку перспективных кадров новой технологической волны, так называемой категории «знание», обладающих не только уникальными компетенциями в области современных арктических научных исследований и технологий, но и способных работать в условиях неопределенности (неструктурированных задач), выполнять сложные аналитические исследования, требующие научной импровизации и творчества.
В этом смысле представляется целесообразным создание на принципах коллективного пользования межвузовского центра превосходства арктического морепользования, включающего лабораторный комплекс технологических процессов и операций на Арктическом шельфе, лабораторный и бассейновый комплекс для тестирования технологий ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в условиях арктических морей, лабораторный комплекс по исследованию свойств нефти в морских условиях и оценке эффективности применения диспергентов, лабораторного комплекса биомониторинга, лабораторию ихтиопатологии, криоколлекции гидробионтов, что позволит проводить на междисциплинарной основе комплексные исследования, направленные, с одной стороны, на создание инновационных технологий, продуктов и сервисов по освоению ресурсов океана в Арктическом регионе, с другой, защиту окружающей среды и техносферную безопасность морских арктических экосистем.
В этом подходе перспективными и заслуживающими, на наш взгляд, интенсивных научных исследований и разработок могут быть следующие целевые направления.
1. Морская робототехника (механотроника) – разработка и использование морских подводных автономных аппаратов (беспилотников), позволяющих с минимальными затратами и на системной основе производить комплексный мониторинг морской среды в Арктическом бассейне, в том числе в отдаленных, малодоступных и глубоководных районах (акваториях), а также подледные (под паковыми льдами) исследования.
2. Комплексное изучение экологического состояния на основе исследования всех элементов биологической пищевой цепи; для определения влияния загрязнений, вызванных в результате активного освоения пространств (развитие судоходства по СМП) и ресурсов (шельфовые проекты добычи и переработки углеводородов) в Арктическом бассейне.
3. Изучение заболеваний рыб в условиях индустриализации производства аквакультуры (марикультуры), разработка методологии мониторинга, оценки, прогнозирования и предупреждения рисков, связанных с распространением заболеваний (эпидемий) в арктических экосистемах.
4. Математическое моделирование (совершенствование математических моделей), описывающих возможные последствия антропогенного воздействия в разных сценариях развития техногенных ситуаций (включая аварийные), связанные в том числе с добычей, перевалкой и транспортировкой углеводородов.
Заключение
На рассматриваемой акватории Баренцева моря наблюдается неоднородный видовой состав зообентосных сообществ. Анализ рассматриваемых в статье работ свидетельствует о стабильном, устойчивом и ненарушенном состоянии донных сообществ, об отсутствии на современном этапе значительных очагов антропогенной нагрузки, выраженных негативными изменениями в структуре донных сообществ в районе исследуемого месторождения. В целом следует отметить, что разработки нефтяных месторождений в юго-восточной части Баренцева моря дали, с одной стороны, толчок для изучения биоразнообразия в данном районе, с другой, вызвали необходимость в проведении научных исследований в области арктического эколого-устойчивого природопользования (морепользования), разработки современных методов мониторинга, оценки, прогнозирования и предупреждения рисков, связанных с активным промышленным освоением пространств и ресурсов Арктического бассейна.
Исследования выполнены в соответствии с базовой частью государственного задания высшим учебным заведениям Минобр- науки России в части инициативных научных проектов по теме НИР «Совершенствование методов оперативной и долгосрочной диагностики среды обитания морских гидробионтов в условиях активного промышленного освоения углеводородов арктического шельфа», № 13.11485.2017/8.9 БЧ.