Введение

Первичная продукция органического вещества и деструкционные процессы в воде являются фундаментальными основами функционирования водных экосистем. Эти процессы происходят с участием планктонных сообществ и характеризуют баланс между образованием органического вещества (первичной продукцией) и его разложением (деструкцией). Уровень первичной продукции определяет уровень биологической продуктивности водоема в целом [1, с. 91], трофности водоема и риск усиления эвтрофирования, а также способность экосистемы к самоочищению и качество воды.

Изучение первичной продукции и деструкции органического вещества (ОВ), в отличие от стандартных количественных гидробиологических показателей (численности и биомасса сообществ), позволяет получить более полное представление о скорости трансформации органического вещества и потоках энергии через сообщества гидробионтов [2–4]. Накопленные к настоящему времени данные по первичной продукции описывают продуктивность пресных водоемов (озер и водохранилищ) [5, с. 32; 6; 7]. Особый интерес представляют исследования структуры сообществ фитопланктона и формирования первичной продукции в морских системах, особенно в зонах смешения соленых и пресных вод [8–10].

В научной литературе достаточно много публикаций с результатами изучения продукционно-деструкционных процессов в морских водах различных регионов. Активно описываются не только характеристики этих процессов, но и соотношение «продукция/деструкция», обусловливающее преобладание различных процессов, и влияние различных факторов (температура, свет, биогенная нагрузка, гидрологические условия, скорость водообмена и др.) на интенсивность продукции и деструкции органического вещества. Например, низкие концентрации биогенных веществ и высокая концентрация взвеси в эстуарных зонах рек Дальнего Востока с развитой приливной динамикой вод создают неблагоприятные условия для автотрофной продукции [10; 11].

В зонах смешения речных и морских вод при изменении солености происходит изменение соотношения процессов «продукция/деструкция». Авторами работ [10; 11] показано, что «деструкционные процессы ОВ доминируют при солености < 20 ‰, а доминирование продукционных процессов наблюдается при солености > 20 ‰ за счет резкого увеличения толщины фотического слоя». Интенсивность продукционно-деструкционных процессов авторы исследуют во взаимосвязи с уровнем рН среды и с параметрами карбонатно-кальциевой системы [11].

Особенно актуально изучение соотношения процессов «продукция/деструкция» в мелководном высокопродуктивном Азовском море, испытывающем высокую антропогенную нагрузку за счет активной сельскохозяйственной и рекреационной деятельности, влияние речного стока [12] и возможность эвтрофикации прибрежных вод за счет диффузного стока с водосборной территории. Речной сток Дона вносит значительный вклад в формирование гидролого-гидрохимических и гидробиологических характеристик экосистемы Таганрогского залива Азовского моря, который характеризуется высокой динамикой продукционно-деструкционных процессов, особенно в зоне смешения речных и морских вод [12].

В таком контексте изучение продукционно-деструкционных процессов в южных водоемах в условиях высокой эвтрофикации – в Таганрогском заливе Азовского моря и в авандельте Дона является важной задачей комплексного исследования экосистемы в целом. Особый интерес представляет восточная часть залива – зона смешения пресных донских вод с солеными водами Азовского моря.

Цель исследования – изучение характеристик продукционно-деструкционных процессов в водной толще восточной части Таганрогского залива и в авандельте р. Дон в 2025 г. на основе экспедиционных наблюдений.

Материалы и методы исследования

Материалом для данной работы послужили результаты исследований продукционно-деструкционных процессов в водной толще Таганрогского залива и авандельте р. Дон, проведенные в ходе трех рейсов ЮНЦ РАН на научно-исследовательском судне (НИС) «Профессор Панов» с 04 по 10 июня, с 30 июля по 04 августа и с 04 по 09 декабря 2025 г. и одного рейса на НИС «Денеб» с 06 по 16 декабря 2025 г. Район обследования и расположение станций отбора проб воды и проведения экспериментов приведены на рис. 1. Эксперименты по определению первичной продукции и деструкции ОВ были проведены на шести станциях. Четыре из них (ст. 12, 188, 21 (20), 231) расположены в восточной части Таганрогского залива, а станции 0 км и Донской находятся в авандельте р. Дон.

Рис. 1. Район работ и расположение станций в восточной части Таганрогского залива Азовского моря Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Определение первичной продукции фитопланктона и деструкции ОВ проводилось непосредственно в точке (станции) с помощью гирлянды на стандартных горизонтах скляночным методом в кислородной модификации [1, с. 92]. В декабре на станциях, расположенных в Таганрогском заливе, из-за низкой прозрачности (0,25–0,30 м) и волнения 0,4–0,6 м горизонты 0,5 и 1 п. д. С (прозрачность по диску Секки) выделялись не всегда. Начало экспозиции приходилось на период не ранее чем через час после восхода и не позднее чем за час до захода солнца. При постановке экспериментов для каждой станции и каждого горизонта фиксировали начальное содержание кислорода. Продолжительность экспозиции составляла не менее 2 ч в августе и 2–3 ч в декабре. По окончании экспонирования определяли конечное содержание кислорода в воде по стандартной методике. Титрование из одной кислородной склянки проводили в трехкратной повторности согласно руководству [1, с. 96] и количество кислорода в воде (мгО2/л) определяли расчетным способом по формуле, представленной в [1, с. 97], что обеспечивает достоверность результатов измерений. При пересчете мгО2/л·ч в мгС/л·ч использовался коэффициент 0,375 [1, с. 109].

На каждой станции, где выполнялись эксперименты по определению первичной продукции и деструкции ОВ, измеряли с помощью многопараметрического зонда Fuscin FS080114 температуру, соленость воды, концентрацию растворенного кислорода и степень насыщения воды кислородом (%).

Расчет продукции в суточном цикле производился путем пересчета величин валовой продукции (в гС/м³·ч) на продолжительность светового дня, исключая час после рассвета и час перед закатом, когда интенсивность солнечного излучения недостаточна для процессов фотосинтеза). Величины деструкции ОВ пересчитывались на 24 ч.

Результаты исследования и их обсуждение

При естественном цикле функционирования водных экосистем в теплый период года (в вегетационный период) в поверхностных слоях водной толщи чаще преобладает процесс продукции органического вещества (ОВ) фитопланктоном, в холодный период – деструкция ОВ. В современных условиях антропогенного воздействия (прямого или косвенного) этот естественный процесс может нарушаться за счет точечного или диффузного поступления биогенных веществ с водосборной территории, за счет изменений солености воды и термического режима моря и других факторов. Результаты исследования продукционно-деструкционных процессов в акватории восточной части Таганрогского залива Азовского моря и в зоне смешения морских и речных вод в районе хутора Донской за 2025 г. представлены на рис. 2.

В восточной части Таганрогского залива и в авандельте интенсивность продукционно-деструкционных процессов в теплый и холодный периоды характеризовалась четкими различиями. В теплый период значения продукции и деструкции ОВ в поверхностном горизонте были значительно выше, чем в холодный период (декабрь 2025 г.). Самые максимальные значения продукции ОВ фитопланктоном зафиксированы в августе 2025 г. на станциях 12 и 21 (20) на уровне 8,14 и 9,22 гС/м3 в сут. В фитопланктонном сообществе Таганрогского залива продукционные процессы в августе протекали намного интенсивнее, чем в июне 2025 г. В холодный период значения продукции и деструкции были минимальны, но соответствовали среднемноголетним величинам. Исключение составляет ст. 188 в заливе, где в декабре деструкция ОВ преобладала над продукционными процессами, что может быть связано с влиянием локального загрязнения и дополнительным поступлением биогенных и органических соединений в прибрежные акватории с прилегающей территории.

Во время проведения исследований in situ (при экспонировании склянок) проводились измерения основных гидролого-гидрохимических характеристик поверхностного горизонта воды (табл. 1). Температурный режим морских масс полностью соответствовал периодам исследования. В августе температура воды (в среднем 26,8 ºС) была выше, чем в июне (22,6–23,8 ºС), а в декабре – варьировала от 3,3 до 7,3 ºС. Значительных различий в значениях температуры воды в поверхностном и придонном слое не выявлено.

В научных статьях современного периода отмечается резкий рост солености воды Азовского моря [13; 14], который вызван длительным периодом маловодья, ростом температуры воды и воздуха в последние десятилетия и, соответственно, повышением испарения с акватории моря. Соленость морских вод в точках исследования на станциях восточной части Таганрогского залива (опресненной части Азовского моря) составляла в теплый период 1,66–6,24 е. п. с., в холодный период – 6,93–9,72 е. п. с. (табл. 1). Кислородный режим в исследуемой части моря можно считать благополучным, насыщение кислородом в теплый период в поверхностном слое достигало 107–131 %, в холодный период варьировало в пределах 93–99 %, что связано со снижением активности фитопланктона.

Рис. 2. Значения валовой первичной продукции и деструкции ОВ в поверхностном горизонте в восточной части Таганрогского залива Азовского моря в 2025 г. Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Таблица 1

Гидролого-гидрохимические характеристики поверхностного горизонта воды восточной части Таганрогского залива и авандельты р. Дон в 2025 г.

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 2

Значения валовой первичной продукции (Рвал) и деструкции (Д) органического вещества в восточной части Таганрогского залива и в авандельте в теплый период 2025 г.

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таким образом, никаких аномальных значений гидролого-гидрохимических параметров, способных значительно повлиять на продукционно-деструкционные процессы, в исследуемой части Таганрогского залива и авандельты р. Дон в 2025 г. не выявлено.

Интенсивность продукционно-деструкционных процессов значительно варьирует в зависимости от глубины водного объекта, мутности воды и глубины проникновения солнечной энергии. Результаты оценки и распределения валовой первичной продукции и деструкции ОВ на разных глубинах в восточной части Таганрогского залива Азовского моря в теплый период (июнь – август 2025 г.) приведены в табл. 2, в холодный период (декабрь 2025 г.) – в табл. 3. В теплый период распределение значений продукции и деструкции ОВ по горизонтам происходило практически однотипно и характеризовалось плавным снижением значений с глубиной (табл. 2, рис. 3, а). Исключение составил участок акватории залива на ст. 21 (20), где с глубиной отмечался рост интенсивности деструкции ОВ (рис. 3, б).

В холодный период распределение интенсивности продукции и деструкции ОВ по горизонтам значительно различалось по районам обследования. Так, на станциях, относящихся к акватории восточной части Таганрогского залива, происходило снижение значений с глубиной (табл. 2), на станции Донской в авандельте – отмечалось увеличение продукции и деструкции ОВ на глубинах 1,40 м и 0,70 м (1–2 п. д. С.) до максимальных значений 0,34 и 1,18 гС/м3 в сут. соответственно (табл. 3, рис. 4).

Таким образом, распределение интенсивности продукции и деструкции ОВ по глубине имеет общие черты, значения параметров в большинстве случаев снижались с глубиной.

Таблица 3

Значения валовой первичной продукции (Рвал) и деструкции (Д) органического вещества в восточной части Таганрогского залива и в авандельте в холодный период 2025 г.

Примечание: прочерк означает, что эксперимент не получился.

Составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

а) б)

Рис. 3. Изменчивость в теплый период продукции (а) и деструкции (б) на различных горизонтах станции 21 (20) в восточной части Таганрогского залива 01.08.2025 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

а) б)

Рис. 4. Изменчивость в холодный период продукции (а) и деструкции (б) на различных горизонтах станции Донской в авандельте 04.12.2025 Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Важность изучения и оценки первичной продукции Азовского моря обусловлена необходимостью этих данных для оценки рыбопродуктивности водоема и сохранения биоресурсов, особенно ценных сортов рыб. По многолетним данным исследований Южного научного центра РАН [15, с. 132], начиная с 1980-х гг. наблюдается рост первичной продукции в Азовском море. По данным Ю. В. Косенко с соавт. [14], в современный период осолонения Азовского моря происходит снижение первичной продукции Таганрогского залива (данные на 2021 г.) относительно среднемноголетнего уровня.

По нашим данным за 2025 г., в восточной части Таганрогского залива, наиболее продуктивной части Азовского моря, первичная продукция экосистемы превышает показатели периода 2008–2010 гг. [15], что подтверждает ранее представленный возрастающий тренд. Полученные результаты имеют предварительный характер и будут уточняться в дальнейших исследованиях.

Заключение

Проведена оценка изменчивости продукционно-деструкционных процессов в восточной части Таганрогского залива и авандельте р. Дон в 2025 г. Отмечено, что максимальная продукционная активность экосистемы ОВ вещества над процессами деструкции указывает на то, что в экосистеме накапливается органика, что может усиливать процесс эвтрофирования. Выявлена выраженная разнонаправленная вертикальная стратификация валовой первичной продукции и деструкции ОВ с глубиной.

Сравнение значений валовой первичной продукции и деструкции ОВ 2025 г. в восточной части Таганрогского залива и авандельте р. Дон с аналогичными данными за более ранний период 2008–2010 гг. показало, что продуктивность экосистемы возрастает, что требует дальнейших детальных исследований и уточнения взаимосвязи с соленостью воды и другими гидролого-гидрохимическими параметрами.

Полученные результаты об интенсивности продукционно-деструкционных процессов Таганрогского залива Азовского моря имеют высокую прикладную значимость и могут быть использованы при оценке современного эколого-гидрохимического состояния водоема и разработке экологически обоснованных мероприятий по сохранению биоресурсов.