Том 2

Каспийское море

Каспийское море является внутренним и расположено в обширной материковой депрессии на границе Европы и Азии. Каспийское море не имеет связи с океаном, что формально позволяет называть его озером, однако оно обладает всеми особенностями моря, так как в прошлые геологические эпохи имело связи с океаном.

Сегодня Россия имеет выход только к Северному Каспию и дагестанской части западного побережья Среднего Каспия. Воды Каспийского моря омывают берега таких стран, как Азербайджан, Иран, Туркмения, Казахстан.

Площадь моря составляет 386,4 тыс. км², объем воды — 78 тыс. м³.

Каспийское море имеет обширный водосборный бассейн, с площадью — около 3,5 млн км². Характер ландшафтов, климатические условия и типы рек различны. Несмотря на обширность водосборного бассейна, только 62,6% его площади приходится на сточные области; около 26,1% — на бессточные. Площадь самого Каспийского моря — 11,3%. В него впадают 130 рек, но почти все они расположены на севере и западе (а восточный берег вообще не имеет ни одной реки, достигающей моря). Крупнейшая река бассейна Каспия — Волга, обеспечивающая 78% поступающих в море речных вод (следует отметить, что в бассейне этой реки расположено более 25% хозяйства России, и это, несомненно, определяет многие гидрохимические и прочие особенности вод Каспийского моря), а также реки Кура, Жайык (Урал), Терек, Сулак, Самур.

В физико-географическом отношении и по характеру подводного рельефа море делится на три части: северную, среднюю и южную. Условная граница между северной и средней частями проходит по линии остров Чечень–мыс Тюб-Караган, между средней и южной — по линии остров Жилой–мыс Куули.

Шельф Каспийского моря в среднем ограничен глубинами около 100 м. Материковый склон, который начинается ниже бровки шельфа, заканчивается в средней части примерно на глубинах 500–600 м, в южной части, где он очень крутой, на 700–750 м.

Северная часть моря мелководная, средняя ее глубина 5–6 м, максимальные глубины 15–20 м расположены на границе со средней частью моря. Рельеф дна осложнен наличием банок, островов, бороздин.

Средняя часть моря представляет собой обособленную котловину, область максимальных глубин которой — Дербентская впадина — смещена к западному берегу. Средняя глубина этой части моря — 190 м, наибольшая — 788 м.

Южная часть моря отделена от средней Апшеронским порогом, являющимся продолжением Большого Кавказа. Глубины над этим подводным гребнем не превышают 180 м. Наиболее глубоководная часть Южно-Каспийской впадина с максимальной для моря глубиной 1025 м расположена восточнее дельты Куры. Над дном котловины поднимаются несколько подводных хребтов высотой до 500 м.

Берега Каспийского моря отличаются разнообразием. В северной части моря они довольно сильно изрезаны. Здесь расположены заливы Кизлярский, Аграханский, Мангышлакский и множество мелководных бухт. Заметные полуострова: Аграханский, Бузачи, Тюб-Караган, Мангышлак. Крупные острова в северной части моря — Тюлений, Кулалы. В дельтах рек Волга и Урал береговая линия усложнена множеством островков и проток, часто меняющих свое положение. Много мелких островов и банок расположено и на других участках береговой линии.

Средняя часть моря имеет относительно ровную береговую черту. На западном побережье на границе с южной частью моря расположен Апшеронский полуостров. К востоку от него выделяются острова и банки Апшеронского архипелага, из которых наиболее крупный остров Жилой. Восточный берег Среднего Каспия более изрезан, здесь выделяется Казахский залив с бухтой Кендерли и несколько мысов. Самый крупный залив этого побережья — Кара-Богаз-Гол.

Южнее Апшеронского полуострова располагаются острова Бакинского архипелага. Происхождение этих островов, а также некоторых банок у восточного побережья южной части моря связано с деятельностью подводных грязевых вулканов, лежащих на дне моря. На восточном берегу расположены крупные заливы Туркменбашы и Туркменский, а вблизи от него остров Огурчинский.

Один из самых ярких феноменов Каспия — периодическая изменчивость его уровня. В историческое время Каспийское море имело уровень более низкий, чем Мировой океан. Колебания уровня Каспийского моря настолько велики, что уже в течение более чем столетия привлекают внимание не только ученых. Его особенностью является то, что на памяти человечества его уровень всегда был ниже уровня Мирового Океана. С момента начала инструментальных наблюдений (с 1830 г.) за уровнем моря амплитуда его колебаний составила почти 4 м, от –25,3 м в восьмидесятых годах XIX в. до –29 м в 1977 г. В прошлом столетии уровень Каспийского моря существенно изменялся дважды. В 1929 г. он стоял на отметке около –26 м, и, поскольку он был близок к этой отметке в течение почти столетия, это положение уровня рассматривалось как среднемноголетнее или вековое. В 1930 г. уровень стал стремительно снижаться. Уже к 1941 г. он понизился почти на 2 м. Это привело к осыханию обширных прибрежных площадей дна. Понижение уровня, при небольших его колебаниях (кратковременных незначительных подъемах уровня в 1946–1948 гг. и 1956–1958 гг.), продолжалось до 1977 г. и достигло отметки –29,02 м, т. е. уровень занял самое низкое положение за последние 200 лет.

В 1978 г. началось, вопреки всем прогнозам, повышение уровня моря. По состоянию на 1994 г. уровень Каспийского моря находился на отметке –26,5 м, то есть за 16 лет уровень поднялся более чем на 2 м. Скорость этого поднятия 15 см в год. Приращение уровня в отдельные годы было выше, и в 1991 г. достигало 39 см.

На общие колебания уровня Каспийского моря накладываются его сезонные изменения, среднемноголетняя которых достигает 40 см, а также нагонныe явления. Последние особенно ярко проявляются в Северном Каспии. Для северо-западного побережья характерны большие нагоны, создаваемые преобладающими, особенно в холодный период года, штормами восточных и юго-восточных направлений. Здесь за последние десятилетия наблюдался ряд крупных (более 1,5–3 м) нагонов. Особенно крупный нагон с катастрофическими последствиями отмечен в 1952 г. Колебания уровня Каспийского моря приносят большой ущерб государствам, окружающим его акваторию.

Климат. Каспийское море располагается в умеренной и субтропической климатических зонах. Климатические условия меняются в меридиональном направлении, так как с севера на юг море протянулось почти на 1200 км.

В Каспийском регионе взаимодействуют различные системы атмосферной циркуляции, однако, в течение года преобладают ветры восточных румбов (влияние Азиатского максимума). Положение в довольно низких широтах обеспечивает положительный баланс притока тепла, поэтому Каспийское море большую часть года служит источником тепла и влаги для проходящих воздушных масс. Средняя годовая температура воздуха в северной части моря — 8–10°С, в средней — 11–14°С, в южной — 15–17°С. Однако в самых северных районах моря средняя январская температура — от –7 до –10°С, а минимальная при вторжениях арктического воздуха — до –30°С, что и обусловливает формирование ледяного покрова. Летом над всем рассматриваемым регионом господствуют довольно высокие температуры — 24–26°С. Таким образом наиболее резким температурным колебаниям подвержен Северный Каспий.

Для Каспийского моря характерно очень небольшое количество осадков, выпадающих за год — всего 180 мм, причем большая их часть приходится на холодный сезон года (с октября по март). Однако Северный Каспий отличается в этом отношении от остального бассейна: здесь и среднегодовая норма осадков меньше (для западной части всего 137 мм), и распределение по сезонам более равномерное (10–18 мм в месяц). В целом можно говорить о близости климатических условий к аридным.

Температура воды. Отличительные черты Каспийского моря (большие различия глубин в различных частях моря, характер рельефа дна, изолированность) оказывают определенное влияние на формирование температурных условий. В мелководном Северном Каспии вся толща воды может рассматриваться как однородная (то же касается мелководных заливов, расположенных в других частях моря). В Среднем и Южном Каспии можно выделить поверхностную и глубинные массы, разделенные переходным слоем. В Северном Каспии и в поверхностных слоях Среднего и Южного Каспия температура воды меняется в широком диапазоне. Зимой температуры меняются в направлении с севера на юг от менее 2 до 10°С, температура воды у западного побережья на 1–2°С выше, чем у восточного, в открытом море температура выше, чем у побережий: на 2–3°С в средней части и на 3–4°С в южной части моря. В зимний период распределение температуры с глубиной более однородное, чему способствует зимняя вертикальная циркуляция. В умеренные и суровые зимы в северной части моря и мелководных заливах восточного побережья температура воды понижается до температуры замерзания.

Летом температура изменяется в пространстве от 20 до 28°С. Наиболее высокие температуры наблюдаются в южной части моря, также довольно высоки температуры в хорошо прогреваемом мелководном Северном Каспии. Зона распространения наиболее низких температур прилегает к восточному побережью. Это объясняется подъемом к поверхности холодных глубинных вод. Относительно невысоки температуры и в плохо прогреваемой глубоководной центральной части. В открытых районах моря в конце мая–начале июня начинается формирование слоя скачка температуры, который наиболее четко выражен в августе. Чаще всего он располагается между горизонтами 20 и 30 м в средней части моря и 30 и 40 м в южной. В средней части моря, вследствие сгона у восточного побережья, слой скачка поднимается близко к поверхности. В придонных слоях моря температура в течение года составляет около 4,5°C в средней части и 5,8–5,9°С в южной.

Соленость. Значения солености определяются такими факторами, как речной сток, динамика вод, включающая главным образом ветровые и градиентные течения, результирующий водообмен между западной и восточной частями Северного Каспия и между Северным и Средним Каспием, рельеф дна, определяющий расположение вод с различной соленостью, в основном, вдоль изобат, испарение, обеспечивающее дефицит пресных вод и подток более соленых. Эти факторы влияют в совокупности и на сезонные различия солености.

Северный Каспий можно рассматривать как водоем постоянного смешения речных и каспийских вод. Наиболее активно смешение происходит в западной части, куда непосредственно поступают как речные, так и среднекаспийские воды. Горизонтальные градиенты солености при этом могут достигать 1‰ на 1 км.

Восточная часть Северного Каспия характеризуется более однородным полем солености, так как большая часть речных и морских (среднекаспийских) вод поступает в этот район моря в трансформированном виде.

По значениям горизонтальных градиентов солености можно выделить в западной части Северного Каспия контактную зону река — море с соленостью вод от 2 до 10‰, в восточной части от 2 до 6‰.

Значительные вертикальные градиенты солености в Северном Каспии формируются в результате взаимодействия речных и морских вод, определяющую роль при этом играет сток. Усилению вертикальной стратификации способствует также неодинаковое термическое состояние слоев воды, поскольку температура поверхностных опресненных вод, поступающих летом со взморья, на 10–15°С выше, чем придонных.

В глубоководных впадинах Среднего и Южного Каспия колебания солености в верхнем слое составляют 1–1,5‰. Наибольшая разность между максимальной и минимальной соленостью отмечена в районе Апшеронского порога, где она равна 1,6‰ в поверхностном слое и 2,1‰ на горизонте 5 м.

Понижение солености вдоль западного берега Южного Каспия в слое 0–20 м вызывается стоком реки Кура. Влияние куринского стока с глубиной уменьшается, на горизонтах 40–70 м размах колебаний солености не более 1,1‰. Вдоль всего западного побережья до Апшеронского полуострова тянется полоса опресненных вод с соленостью 10–12,5‰, поступающих из Северного Каспия.

Кроме того, в Южном Каспии повышение солености происходит при выносе осолоненных вод из бухт и заливов на восточном шельфе под действием юго-восточных ветров. В дальнейшем эти воды переносятся в Средний Каспий.

В глубинных слоях Среднего и Южного Каспия соленость около 13‰. В центральной части Среднего Каспия такая соленость наблюдается на горизонтах ниже 100 м, а в глубоководной части Южного Каспия верхняя граница вод с повышенной соленостью опускается до 250 м. Очевидно, что в этих частях моря вертикальное перемешивание вод затруднено.

Циркуляция поверхностных вод. Течения в море носят, в основном, ветровой характер. В западной части Северного Каспия наиболее часто наблюдаются течения западной и восточной четвертей, в восточной — юго-западные и южные. Течения, обусловленные стоком рек Волга и Урал, прослеживаются лишь в пределах устьевого взморья. Преобладающие скорости течений 10–15 см/с, в открытых районах Северного Каспия максимальные скорости около 30 см/с.

В прибрежных районах средней и южной частей моря в соответствии с направлениями ветра наблюдаются течения северо-западного, северного, юго-восточного и южного направлений, у восточного побережья часто имеют место течения восточного направления. Вдоль западного побережья средней части моря наиболее устойчивые течения — юго-восточные и южные. Скорости течений в среднем около 20–40 см/с, максимальные достигают 50–80 см/с. Существенную роль в циркуляции вод моря играют и другие виды течений: градиентные, сейшевые, инерционные.

Льдообразование. Северный Каспий ежегодно в ноябре покрывается льдом, площадь замерзающей части акватории зависит от суровости зимы: в жестокие зимы льдом покрывается весь Северный Каспий, в мягкие лед держится в пределах 2–3 метровой изобаты. Появление льда в средней и южной частях моря приходится на декабрь-январь. У восточного побережья лед местного происхождения, у западного — чаще всего приносной из северной части моря. В суровые зимы у восточного побережья средней части моря замерзают мелководные заливы, у берегов образуются забереги и припай, у западного побережья дрейфующий лед в аномально холодные зимы распространяется до Апшеронского полуострова. Исчезновение ледяного покрова наблюдается во второй половине февраля–марте.

Содержание кислорода. Пространственное распределение растворенного кислорода в Каспийском море имеет ряд закономерностей.

Центральная часть акватории Северного Каспия характеризуется довольно однородным распределением кислорода. Повышенное содержание кислорода обнаруживается в районах предустьевого взморья реки Волга, пониженное — в юго-западной части Северного Каспия.

В Среднем и Южном Каспии наибольшие концентрации кислорода приурочены к прибрежным мелководным районам и предустьевым взморьям рек, за исключением наиболее загрязненных районов моря (Бакинская бухта, район Сумгаита и т. д.).

В глубоководных районах Каспийского моря во все сезоны сохраняется основная закономерность — понижение концентрации кислорода с глубиной.

Благодаря осенне-зимнему охлаждению, плотность вод Северного Каспия возрастает до значения, при котором становится возможным поступление северокаспийских вод с высоким содержанием кислорода по материковому склону до значительных глубин Каспийского моря.

Сезонное распределение кислорода, в основном, связано с годовым ходом температуры воды и сезонным соотношением продукционно-деструкционных процессов, протекающих в море.

Весной продуцирование кислорода в процессе фотосинтеза весьма существенно перекрывает снижение кислорода, обусловленное уменьшением его растворимости с повышением температуры воды весной.

В районах устьевых взморьев рек, питающих Каспийское море, весной происходит резкое повышение относительного содержания кислорода, что в свою очередь является интегральным показателем интенсификации процесса фотосинтеза и характеризует степень продуктивности зон смешения морских и речных вод.

Летом, благодаря значительному прогреву водных масс и активизации процессов фотосинтеза ведущими факторами формирования кислородного режима, в поверхностных водах являются фотосинтетические процессы, в придонных — биохимическое потребление кислорода донными отложениями.

Благодаря высокой температуре вод, стратификации водной толщи, большому притоку органического вещества и его интенсивному окислению, кислород быстро расходуется при минимальном его поступлении в нижние слои моря, в результате чего в Северном Каспии образуется зона дефицита кислорода. Интенсивный фотосинтез в открытых водах глубоководных районов Среднего и Южного Каспия охватывает верхний 25-метровый слой, где насыщение кислородом составляет более 120%.

Осенью в хорошо аэрированных мелководных районах Северного, Среднего и Южного Каспия формирование полей кислорода определяется процессами выхолаживания вод и менее активного, но все еще продолжающегося процесса фотосинтеза. Содержание кислорода растет.

Пространственное распределение биогенных веществ в Каспийском море обнаруживает следующие закономерности:

– повышенными концентрациями биогенных веществ характеризуются районы предустьевых взморий рек, питающих море и мелководные районы моря, подверженные активному антропогенному влиянию (Бакинская бухта, залив Туркменбашы, акватории, прилегающие к Махачкале, Форт-Шевченко и т. д.);

– Северный Каспий, являющийся обширной зоной смешения речных и морских вод, характеризуется значительными пространственными градиентами в распределении биогенных веществ;

– в Среднем Каспии циклонический характер циркуляции способствует поднятию глубинных вод с высоким содержанием биогенных веществ в вышележащие слои моря;

– в глубоководных районах Среднего и Южного Каспия вертикальное распределение биогенных веществ зависит от интенсивности процесса конвективного перемешивания, и с глубиной их содержание увеличивается.

На динамику концентраций биогенных веществ в течение года в Каспийском море оказывают влияние такие факторы, как сезонные колебания биогенного стока в море, сезонное соотношение продукционно-деструкционных процессов, интенсивность обмена между грунтом и водной массой, ледовые условия в зимнее время в Северном Каспии, процессы зимней вертикальной циркуляции в глубоководных районах моря.

Зимой значительная акватория Северного Каспия покрыта льдом, но биохимические процессы активно развиваются в подледной воде и во льду. Лед Северного Каспия, являясь своеобразным аккумулятором биогенных веществ, трансформирует эти вещества, поступающие в море с речным стоком и из атмосферы.

В результате зимней вертикальной циркуляции вод в глубоководных районах Среднего и Южного Каспия в холодное время года происходит обогащение деятельного слоя моря биогенными веществами за счет поступления их из нижележащих слоев.

Весна для вод Северного Каспия характеризуется минимальным содержанием фосфатов, нитритов и кремния, что объясняется весенней вспышкой развития фитопланктона (кремний активно потребляется диатомовыми водорослями). Высокие концентрации аммонийного и нитратного азота, характерные для вод значительной акватории Северного Каспия во время половодья, обусловлены интенсивным промыванием речными водами дельты Волги.

В весеннее время года в районе водообмена между Северным и Средним Каспием в подповерхностном слое, при максимальном содержании кислорода, содержание фосфатов оказывается минимальным, что, в свою очередь, свидетельствует об активизации в этом слое процесса фотосинтеза.

В Южном Каспии распределение биогенных веществ весной, в основном, аналогично их распределению в Среднем Каспии.

В летнее время в водах Северного Каспия обнаруживается перераспределение различных форм биогенных соединений. Здесь существенно уменьшается содержание аммонийного азота и нитратов, в то же время происходит некоторое увеличение концентраций фосфатов и нитритов и довольно значительное увеличение концентрации кремния. В Среднем и Южном Каспии концентрация фосфатов снизилась в связи с потреблением их в процессе фотосинтеза и затруднением водообмена с глубоководной зоной накопления.

Осенью в Каспии в связи с прекращением деятельности некоторых видов фитопланктона возрастает содержание фосфатов и нитратов, а концентрация кремния снижается, так как имеет место осенняя вспышка развития диатомовых водорослей.

Более 150 лет на шельфе Каспийского моря добывается нефть.

В настоящее время на российском шельфе ведется разработка крупных запасов углеводородного сырья, ресурсы которого на дагестанском шельфе оцениваются в 425 млн т в нефтяном эквиваленте (из них 132 млн т нефти и 78 млрд м³ газа), на шельфе Северного Каспия — в 1 млрд т нефти.

Всего на Каспии уже добыто около 2 млрд т нефти.

Потери нефти и продуктов ее переработки при добыче, транспортировке и использовании достигают 2% от общего объема.

Основные источники поступления загрязняющих веществ, в том числе нефтепродуктов, в Каспийское море — это вынос с речным стоком, сброс неочищенных промышленных и сельскохозяйственных стоков, коммунально-бытовых сточных вод городов и поселков, расположенных на побережье, судоходство, разведка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, расположенных на дне моря, транспортировка нефти морским путем. Места поступления загрязняющих веществ с речным стоком на 90% сосредоточены в Северном Каспии, промышленные стоки приурочены, в основном, к району Апшеронского полуострова, а повышенное нефтяное загрязнение Южного Каспия связано с нефтедобычей и нефтеразведочным бурением, а также с активной вулканической деятельностью (грязевой вулканизм) в зоне нефтегазоносных структур.

С территории России ежегодно в Северный Каспий поступает около 55 тыс. т нефтепродуктов, в том числе, — 35 тыс. т (65%) со стороны реки Волга и 130 т (2,5%) со стоком рек Терек и Сулак.

Утолщение пленки на водной поверхности до 0,01 мм нарушает процессы газообмена, грозит гибелью гидробиоты. Токсичной для рыб является концентрация нефтепродуктов 0,01 мг/л, для фитопланктона — 0,1 мг/л.

Освоение нефтегазовых ресурсов дна Каспийского моря, прогнозные запасы которых оцениваются в 12–15 млрд т условного топлива, в ближайшие десятилетия станет основным фактором антропогенной нагрузки на экосистему моря.

В Каспийском море обитает 1809 видов и подвидов животных, из них свободноживущих беспозвоночных 1069, паразитических — 325 видов и позвоночных животных — 415 видов. Выделяются 5 групп свободноживущих животных (1172 вида).

Каспийская автохтонная фауна. Общее число автохтонов — 513 видов или 43,8% всей фауны, к которым относятся сельди, бычки, моллюски и др.

Арктические виды. Общее число арктической группы составляет 14 видов и подвидов, или лишь 1,2% всей фауны Каспия (мизиды, морской таракан, белорыбица, каспийский лосось, каспийский тюлень и др.). Основу арктической фауны составляют ракообразные (71,4%), которые легко переносят опреснение и обитают на больших глубинах Среднего и Южного Каспия (от 200 до 700 м), так как здесь в течение всего года удерживаются наиболее низкие температуры воды (4,9–5,9°С).

Средиземноморские виды. Это 2 вида моллюсков, игла-рыба и др. В начале 20-х годов нашего столетия сюда проник моллюск митиелястр, позже 2 вида креветок (с кефалями, при их акклиматизации), 2 вида кефалей и камбала. Некоторые средиземноморские виды проникли в Каспий после открытия Волго-Донского канала. Средиземноморские виды играют существенную роль в кормовой базе рыб Каспийского моря.

Пресноводная фауна (228 видов). К этой группе относятся проходные и полупроходные рыбы (осетровые, лососевые, щуковые, сомовые, карповые, а также, коловратки).

Морские виды. Это инфузории (386 форм), 2 вида фораминифер. Особенно много эндемиков среди высших ракообразных (31 вид), брюхоногих моллюсков (74 вида и подвида), двустворчатых моллюсков (28 видов и подвидов) и рыб (63 вида и подвида). Обилие эндемиков в Каспийском море делает его одним из самых своеобразных солоноватых водоемов планеты.

Каспийское море дает более 80% мировых уловов осетровых рыб, основная часть которых приходится на Северный Каспий.

Для увеличения уловов осетровых, резко снизившихся в годы падения уровня моря, осуществляется комплекс мер. Среди них — полный запрет лова осетровых в море и регулирование его в реках, увеличение масштабов заводского разведения осетровых.