Сложившийся в Приморском крае дефицит инертных строительных материалов, и в частности строительного песка, диктует необходимость поиска новых месторождений и заставляет обратиться к ресурсам строительных песков на морском шельфе.
Сегодня не существует ни одной технологии добычи песков с морского дна, которая не приводила бы к тотальному уничтожению всего живого покрова в пределах полигона, подвергшегося разработке. Уничтожение природных биоценозов, например при гидротехническом строительстве, сдвигает равновесие в водоемах в сторону ухудшения качества среды. Вовлечение в разработку крупных площадей морского дна не может не сказаться на балансе экологически значимых акваторий. Совершенно очевидно, что без значительных затрат энергии и материальных средств восстановить экологический баланс поврежденных акваторий невозможно.
Исходя из сказанного, усилия должны быть направлены прежде всего на восстановление интегрального экологического баланса системы. Основой же последнего является продуктивность ландшафтов. Здесь уместно отметить принципиальное сходство концепций баланса в экологии и в экономике: как в экономической сфере, так и в нашем случае свести баланс без восстановления его приходной части невозможно. Поэтому основой компенсационных мероприятий необходимо принять восстановление первичной продукции донных ландшафтов полигона, создание условий возобновления обитания животных и приведение энергетического баланса в состояние, близкое к исходному.
В связи с тем что искусственное воссоздание экосистем и любых их частей влечет за собой значительные материальные затраты, эти затраты должны быть выражены через экономические показатели, т. е. через стоимость. В основу этой оценки необходимо положить величину стоимости воспроизводства первичной продукции, т. е. приходной части энергетического баланса.
Необходимая для расчетов и оценок информация получена в процессе подводных ландшафтных исследований в районе месторождения песка.
Было проведено подводное ландшафтное картографирование в масштабе: 1:5 000, измерены продукционные показатели ландшафтных полей, изучена генеральная картина гидродинамических процессов, получены основные гидрохимические показатели. Теперь стало возможным на документальной основе определить интегральную и парциальную продуктивность любой части донной морской экосистемы, подсчитать экологический ущерб и через введение эквивалента продуктивности, через самую простую комбинацию марикультуры произвести расчет экологической и экономической стоимости компенсационных мероприятий.
Экологический ущерб может быть рассчитан в различных энергетических или эквивалентных им вещественных показателях, принятых для выражения первичной продукции. При этом вполне очевидно, что ни кислород, ни углерод и никакой другой эквивалент продуктивности, являющийся в данном контексте внеэкономическим показателем, не может быть непосредственно выражен через денежный эквивалент. Тем не менее стоимость экологического ущерба (D), видимо, возможно исчислить в денежном выражении, например через стоимость замещающей (компенсирующей) марикультуры. введение которой в экосистему обеспечит объем производства органического вещества, эквивалентный интегральной первичной продукции всех ландшафтных полей, попавших под изъятие. Необходимые для компенсации площади марикультурных конструкций (Sm) могут быть рассчитаны по соотношению величины экологического ущерба, определяемой по формулам, и первичной продукции замещающей марикультуры (Рт), выраженных в любых единицах продуктивности на единицы площади:
Sm=D/Pm.
Тогда компенсационная стоимость эксплуатации экосистемы (С), соответствующая экологическому ущербу в денежном исчислении, выразится так:
C=(SmM)+ Dтп,
где М — затраты на создание замещающей марикультуры в денежном исчислении на единицу площади, Dтп — потери товарной продукции, рассчитанные, например, по методике ТИНРО.
На практике оценка экологического ущерба и расчет компенсационной стоимости эксплуатации экосистемы проводились следующим образом: по карте подводных ландшафтов оконтуривалась площадь изъятия песков по блокам — отдельным участкам полигона, выделенным с учетом гидрологических характеристик акватории. Проведенные гидрологические исследования позволяют утверждать, что в пределах полигона перенос взвеси при добыче песка происходит по всей водной толще вдоль изобат в юго-западном направлении, поэтому обработку месторождения следует начать с северо-востока. Эти меры должны исключить неуправляемое рассеивание взвеси по всей акватории, что позволит достигнуть максимального сохранения основной массы гидробионтов на нетронутых участках дна. Кроме того, сконцентрированная по блокам добыча песка может предотвратить связанное с рассеиванием взвеси падение продуктивности фитопланктона, что дает основание в конкретном расчете пренебречь изменениями продуктивности водной массы над полигоном.
Общая площадь отработочного полигона составляет 160 га. Границы полигона оконтуривают площади дна, занятые главным образом двумя типами подводных ландшафтов, определяемыми в терминах существующей классификации донных ландшафтов прибрежного мелководья Японского моря как ареноид и метагест. Оба типа характеризуются рыхлыми грунтами с преобладанием песка разной крупности, незначительными уклонами дна и обилием зарывающихся организмов — полихет, моллюсков, морских ежей и др. Значительных количеств макрофитобентоса в этих ландшафтах не наблюдается, лишь течение приносит сюда обрывки талломов водорослей и фрагменты листовых пластинок морских трав. Поэтому первичная продуктивность этих ландшафтов определяется активностью микрофитобентоса на поверхности и в верхнем слое грунта. Продукция фотосинтеза микроводорослей и дыхание биоты в ландшафтах ареноид и метагест была измерена нами во время проведения комплексных ландшафтных исследований полигона. Из литературных данных известно, что продукция мягких грунтов сублиторали достигает высоких значений и в пересчете на углерод может находиться в пределах от 9 до 250 г/м2 в год.
К сожалению, у нас не оказалось возможности провести исследования сезонной динамики продукции макрофитобентоса и оценить среднегодовое значение этого показателя. Тем не менее можно предположить, что амплитуда сезонных колебаний, как и среднегодовые значения продукции фотосинтеза донных сообществ полигона, вряд ли сильно отличается от величин, полученных в географически близком зал. Восток, где сотрудниками Института биологии моря проведены специальные многолетние исследования на эту тему. По всей видимости, условия обитания биоты в сравниваемых акваториях близки. Фотосинтез донных диатомовых водорослей, основного продуцирующего элемента мягких грунтов на опорном полигоне зал. Восток, составляет в среднем за год 83,0 г С/м2.
Учитывая время проведения наших исследований и принимая во внимание годовой ход фотосинтеза, описанный в цитируемом исследовании, можно полагать, что сезонные изменения значений величин фотосинтеза в двух описанных ландшафтах должны находиться в пределах от 0,10 до 0,35 г С/м2 в сутки, а среднегодовые величины этого показателя составят 69,3 и 73,0 г С/м2 в год для метагеста и ареноида соответственно. Отметим, что оценка, сделанная исходя из среднегодового содержания хлорофилла А в микрофитобентосе рыхлых грунтов уже упомянутого зал. Восток, — 137 мг С/м2 в год, отношение этого показателя к углероду биомассы и величин годовых Р/В-коэффициентов микроводорослей дает значение фотосинтеза от 51 до 200 г С/м2 в год, что вполне согласуется с используемыми нами данными.
Таким образом, полученные величины вполне могут в первом приближении характеризовать первичную продукцию ландшафтов полигона.
С учетом сезонной динамики величин дыхания на мягких грунтах зал. Восток амплитуда его колебаний в донных ландшафтах полигона в течение всего года оценивается величинами от 0,07 до 0,57 г С/м2 в сутки, а годовые значения — 124,0 (ареноид) и 43,8 г С/м2 (метагест).
Величины дыхания микрофитобентоса рассчитаны из средних значений в 10-30% от валового фотосинтеза. Траты на обмен макробентоса по данным о его биомассе на грунтах тех типов, которым соответствуют грунты полигона, с применением годовых Р/В-коэффициентов для макробентоса из сводки уравнения Макнейла-Лаутона, из которого следует, что энергетический эквивалент количества продукции популяций в среднем составляет около трети энергии, рассеиваемой в процессе обмена. Принимая эти положения, получим, что дыхание макробентоса в ландшафтах полигона составляет 19-26% от суммарных трат на обмен всего сообщества, что подтверждает ведущую роль микробентоса в общем обмене сообществ мягких грунтов.
Отношение валового фотосинтеза к дыханию в ландшафтах метагест и ареноид меньше единицы (0,6 в том и другом случае), т. е. гетеротрофные процессы преобладают над автотрофными. Это значит, что кроме первичной продукции микрофитобентоса в районе полигона должны существовать и другие источники органического вещества. Сопоставление продукции фотосинтеза микрофитобентоса с продукцией фитопланктона близлежащих акваторий показывает, что за счет фотосинтеза донных микроводорослей образуется от 30 до 50% первичной продукции. Кроме фитопланктона приток органического вещества могут обеспечить, например, макрофиты, получающие сильное развитие в прибрежной полосе в летнее время, а также береговой сток.
Основываясь на приведенных данных и изложенных выше принципах расчетов, можно оценить первичную продукцию ландшафтов полигона с целью определения экологического ущерба. Площади ландшафтов полигона, определенные по карте, составляют 120 га (метагест) и 40 га (ареноид). Подставляя величины фотосинтеза и занятые ландшафтами площади в формулы (2) и (3), получаем, что для сохранения приходной части энергетического баланса биоты необходимо поддерживать производство органического вещества в донных ландшафтах полигона на уровне 112,10 ккал в год. При этом мы предполагаем, что последовательность обработки полигона с учетом гидродинамической обстановки и отсутствие на этих площадях грунтов, способных при изъятии песка земснарядом образовывать на продолжительный период значительные количества взвеси и мутьевые облака, практически исключают уменьшение прозрачности водной толщи.
Повышение продуктивности отработанных участков морского дна до необходимого уровня может быть осуществлено указанным выше способом путем размещения на отработанных акваториях искусственных конструкций, занятых макрофитами, например плантаций ламинарии.
Кроме высокой продукции макрофитов, плантации создают благоприятные условия для обитания гидробионтов: на посадках ламинарии обнаружены поселения 50 видов животных и 65 видов растений. Это безусловно будет способствовать быстрейшему заселению отработанных участков полигона.
Известно, что выращивание ламинарии с использованием канатов и поводцов в марикулътурных хозяйствах Приморья дает от 30 до 60 т сырца на 1 га. Принимая для расчетов среднее значение 45 т и учитывая, что годовая продукция макрофитов соответствует примерно удвоенной наличной биомассе, получаем, что на 1 га плантации первичная продукция составляет около 72·10-3 ккал. Из них 37% попадает в воду с прижизненными выделениями, а 20% составляет естественную убыль при культивировании. Это означает, что приблизительно 34·10-3 ккал в виде растворенного и взвешенного органического вещества, а также разрушающихся отмерших листовых пластин могут быть использованы донным населением — детритофагами и сестонофагами. При такой интенсивности притока органического вещества в донные сообщества для восстановления приходной части баланса полигона необходимо занять плантациями ламинарии около 33 га, т. е. на каждые 15 га отработанного полигона необходимо создать 1 га компенсационной марикультуры.
В приведенном расчете получение товарной продукции с плантаций ламинарии не предусмотрено, поскольку основной целью создания компенсационной марикультуры является восстановление продукционного потенциала донных ландшафтов акватории. Тем не менее получение товарной продукции на этих плантациях в принципе возможно. Поскольку ламинария японская вегетирует два года, можно предполагать, что в течение второго года существования плантации биомасса ламинарии, по крайней мере, не уменьшится и составит в среднем за год не менее 3,6·10-3 ккал/га. В естественных популяциях биомасса ламинарии осенью и зимой уменьшается приблизительно в 2 раза по сравнению с летней. Если такая тенденция сохраняется и в искусственных поселениях, можно ожидать, что количество отмирающих слоевищ и их фрагментов увеличивается по сравнению с первым годом более чем в 2 раза. Кроме того, с увеличением среднегодовой биомассы ламинарии должна увеличиваться ее продукция (годовой Р/В-коэффициент 2,5) и, соответственно, та ее часть, что попадает в воду с прижизненными выделениями. Таким образом, количество органического вещества, доступного детритофагам и сестонофагам, возрастет до 51·10-3 ккал/га за год. Это дает возможность убрать урожай ламинарии с части площади плантации, сохраняя ее компенсационные способности. С каждых 5 га марикультуры в конце первого года можно получить урожай около 60 т сырца, оставив остальную биомассу ламинарии в неприкосновенности.
Другим вариантом компенсации ущерба при уничтожении природных биоценозов описанным выше способом является создание в водоеме дополнительных твердых поверхностей в виде искусственных рифов для поселения гидробионтов. Интенсивные продукционные процессы на этих сооружениях обеспечивают высокую кормовую продуктивность для донных беспозвоночных и рыб. В искусственных рифах находят необходимый субстрат и убежище многие виды гидробионтов. Если предположить, что на искусственных рифах, размещенных на полигоне, биомасса макрофитов может достигнуть известных для естественных зарослей на скальных поверхностях в Приморье величин — свыше 10 кг/м2, то вполне вероятно, что использование таких конструкций окажется более эффективно по сравнению с традиционной технологией марикультуры ламинарии, хотя финансовые затраты при этом будут, несомненно, значительно большими.
Таким образом, описанный метод позволил вплотную подойти к решению основной задачи — выражению экологического ущерба, оцененного во внеэкономических показателях, в денежном исчислении. Исходя из стоимости организации 1 га плантации ламинарии, теперь легко подсчитать рыночную цену компенсационных мероприятий по ликвидации последствий отработки донного месторождения строительных песков в заданном районе. К полученной сумме должны быть прибавлены потери, которые возникают в результате истребления запасов товарного приморского гребешка, серого ежа и других видов промысловых организмов. Из общей суммы затрат может быть вычтена стоимость товарной продукции ламинарии, если пользователь примет соответствующее решение. Разумеется, неизбежна коррекция полученного результата специалистами по экономике с учетом инфляции, учетных ставок и конъюнктуры международного рынка.
Следует подчеркнуть, что приведенный нами пример расчета является лишь одним из конкретных частных приложений предложенной методики. В каждом отдельно взятом месте цена рекультивации будет, естественно, меняться в зависимости от того, какие именно ландшафты будут подвергаться воздействию и какой эквивалент компенсации может быть применен в каждом конкретном случае.
Для того чтобы сделать возможным проведение таких расчетов для любой акватории Приморского края, предстоит провести большую работу по составлению ландшафтных карт на все Приморье.
При этом придется провести многие сотни подводных натурных измерений по опорным районам и составить справочные таблицы, аналогичные приведенным выше, по всем типам подводных ландшафтов для каждого гидроклиматического района, что является предметом самостоятельного крупномасштабного исследования.