Кіріспе

Жарым-жабық жағалаудағы тұзды-тұщы сулардың қосылатын жері. Эстуарий – бір немесе бірнеше өзендер мен ағындар құятын, ашық теңізге еркін байланысы бар, жарым-жабық жағалаудағы тұзды-тұщы сулардың қосылатын жері. Эстуарийлер өзендік және теңіздік орталардың арасындағы көшу аймағын құрайды және экотонның мысалы болып табылады. Эстуарийлер теңіздің әсеріне – яғни, толқындар мен су тасқынына, сондай-ақ тұзды судың құйылуына, және өзеннің әсеріне – яғни, тұщы су мен шөгіндінің ағынына ұшырайды. Теңіз және тұщы судың араласуы су қабатында да, шөгіндіде де қоректік заттардың жоғары деңгейін қамтамасыз етеді, бұл эстуарийлерді әлемдегі ең өнімді табиғи орталардың біріне айналдырады. Қазіргі кездегі эстуарийлердің көпшілігі Голоцен дәуірінде, теңіз деңгейінің шамамен 10 000–12 000 жыл бұрын көтерілуімен, өзендермен ойылып алынған немесе мұздықтармен тегістелген аңғарлардың суға батуы нәтижесінде пайда болды. Эстуарийлер әдетте олардың геоморфологиялық ерекшеліктеріне немесе су айналымының үлгілеріне сәйкес жіктеледі. Олардың түрліше атаулары болуы мүмкін, мысалы, шығанақтар, бейдер, лагуналар, құятын жерлер немесе бұғаздар, бірақ осы су объектілерінің кейбіреулері жоғарыдағы эстуарий анықтамасына толық сәйкес келмейді және толығымен тұзды болуы мүмкін. Көптеген эстуарийлер топырақ эрозиясы, орманды кесу, малдың шамадан тыс жайылуы, балық аулаудың шектен шығуы және батпақты жерлердің толуы сияқты түрлі факторлардың салдарынан деградацияға ұшырайды. Эутрофикация кәрі сулар мен жануарлар қалдықтарынан артық қоректік заттарға, сондай-ақ кәрі сулардан ауыр металдар, полихлорлы бифенилдер, радионуклидтер және көмірсутектер сияқты ластаушы заттарға, су тасқынын бақылау немесе суды басқа бағытқа бұру мақсатындағы бөгеттер мен тоғандар салуға әкелуі мүмкін.

Анықтама

"Эстуарий" сөзі латын тіліндегі "aestuarium" сөзінен туындаған, ол теңіздің құятын жері, яғни толқынмен келетін теңіздің сағасы деген мағынаны білдіреді. Өзі "aestuarium" сөзі "aestus" терминінен шыққан, ол "толқын" немесе "су тасқыны" дегенді білдіреді. Эстуарийді сипаттау үшін көптеген анықтамалар ұсынылған. Ең көп қабылданатын анықтамасы: "ашық теңізбен байланысы бар, жартылай жабық жағалау су алабы, онда теңіз суы құрлықтан келген тұщы сумен араласып, белгілі бір деңгейде сұйытылады".

Фьорд типті

Плейстоцендік мұздықтар өзен аңғарларын тереңдетіп, кеңейтіп, олардың көлденең қимасын U пішіндес етіп қалыптастырған жерлерде фьордтар пайда болды. Олардың аузында әдетте мұздық шөгінділерінен пайда болған тау жыныстары, тізбектер немесе шеті болады, бұл эстуарлық айналымға өзгеріс енгізеді. Фьорд типті сағалар мұздықтардың күшті эрозиясына ұшыраған аңғарларда қалыптасады. Бұл U пішіндес сағалардың көбінесе тік беткейлері, тау жыныстарынан түзілген түбі және мұздық қозғалысымен қалыптасқан су асты шеті болады. Сағаның аузында мұздық мореналары немесе тау жыныстарынан тұратын тізбектер су ағынын шектейтін шеттерді құрайды. Сағаның жоғарғы бөлігінде тереңдігі енінен асып кетуі мүмкін. Енінен тереңдігі шамалы сағаларда, судың толқуы тек шеттің тереңдігіне дейін ғана әсер етеді, ал одан терең сулар ұзақ уақыт бойы тоқтау күйде қалуы мүмкін, сондықтан сағаның терең сулары мен мұхит арасында сирек алмасу жүреді. Егер шеттің тереңдігі жеткілікті болса, су айналымы шектелмейді және саға мен мұхит арасында баяу, бірақ үздіксіз су алмасу жүзеге асырылады. Фьорд типті сағаларды Аляска, Вашингтон штатының батысындағы Пьюджет Саунд аймағы, Британдық Колумбия, Канаданың шығыс жағалауы, Гренландия, Исландия, Жаңа Зеландия және Норвегия жағалауларында кездестіруге болады.

Тектоникалық жолмен пайда болған

Бұл сағалар жердің шөгуінен немесе жердің қозғалыстарына байланысты мұхиттан бөлініп қалған жерлерден пайда болады, бұл қозғалыстар жарықтар, жанартаулар және көшкіндермен байланысты. Голоцен дәуіріндегі эвстатиктік теңіз деңгейінің көтерілуінен туған су басу да осы сағалардың қалыптасуына үлес қосты. Тектоникалық әрекет нәтижесінде пайда болған сағалардың саны шектеулі; мысалы, Сан-Франциско шығанағы Сан-Андреас жарық жүйесінің қабық қозғалысынан пайда болды, ол Сакраменто және Сан-Хоакин өзендерінің төменгі ағысын су басуға себеп болды.

Тұзды клин

Мұндай сағаларда өзеннің шығыны теңіздің кірісінен әлдеқайда артық, ал толқын әсері шамалы болады. Тұщы су теңіз суының үстінде қабаттап жатыр, теңізге қарай жылғанда біртіндеп жұқарады. Тығыз теңіз суы сағаның түбімен құрлыққа қарай жылжиды, құрлыққа жақындаған сайын қалыңдығы азаятын үшбұрышты қабатты құрайды. Екі қабат арасында жылдамдық айырмашылығы туғанда, серпілу күштері интерфейсте ішкі толқындарды жасайды, теңіз суын тұщы сумен араластырады. Мысалы, Миссисипи өзені – мұндай тұздық конус сағасы. Бұл су төмен қарай итеріліп, теңізге де, құрлыққа да қарай төменгі жағымен таралады. Салум және Касаманс өзендері, Сенегал.

Ара-тұра пайда болатын

Эстуардың типі тұщы су мөлшеріне қарай күрт өзгеріп, толығымен теңізден құралған ойыстан кез келген басқа эстуар типіне айналуға қабілетті.

Физиохимиялық өзгерісі

Эстуарлық судың ең маңызды өзгермелі сипаттамалары – еріген оттегінің концентрациясы, тұздылығы және шөгінді мөлшері. Тұздылықтың кеңістіктегі айтарлықтай өзгергіштігі бар, өзендердің тармақтарының су тасқыны шегінде шамалы ғана, ал эстуардың аузында 3,4%-ға дейін жетеді. Кез келген нүктеде тұздылық уақыт өте келе және маусымдарға байланысты қатты өзгереді, бұл организмдер үшін оны қиын ортаға айналдырады. Шөгінді көбінесе су тасқыны кезінде пайда болатын сазды жазықтарға жиналады, оларды мекендеу өте қиын. Алгаларға бекінуге жарамды нүктелер болмайды, сондықтан өсімдіктерге негіделген орта құрылмайды. Шөгінді түрлердің тамақтану және тыныс алу мүшелерін бітеп тастауы мүмкін, сондықтан сазды жазықтың түрлерінде осы мәселені шешу үшін арнайы бейімделулер қалыптасқан. Соңында, еріген оттегінің өзгеруі тірі организмдерге қиындық тудыруы мүмкін. Адамның әрекетінен туындаған қоректік заттарға толы шөгінділер бастапқы өндірістің тіршілік циклын жандандырады, бұл судағы еріген оттегінің жоғалуына және ыдырауға әкелуі мүмкін; осылайша гипоксиялық немесе аноксиялық аймақтар пайда болуы мүмкін.

Эвтрофикацияның биогеохимиялық циклдерге әсері

Азот көбінесе қоңыржай аймақтардағы өзен сағаларында эвтрофикацияның басты себебі болып табылады. Эвтрофикация кезінде биогеохимиялық кері байланыс қолжетімді кремнийдің мөлшерін азайтады. Бұл кері байланыстар азот пен фосфордың түсуін де арттырады, бұл зиянды балдырлар гүлдеуінің жалғасуына жағдай жасайды. Қазіргі теңгерімсіз азот циклын ескере отырып, өзен сағалары азот шектеуінен гөрі фосфор шектеуіне ұшырауы мүмкін. Фосфордың азот пен кремнийдің қолжетімділігімен өзара әрекеттесуі фосфор циклының теңгерімсіздігіне елеулі әсер етеді. Экожүйедегі қоректік заттардың көп болуынан өсімдіктер мен балдырлар шамадан тыс өсіп, соңында ыдырайды, нәтижесінде көп мөлшерде көмірқышқыл газы пайда болады. Суға және атмосфераға шығарылғанда, бұл организмдер қолжетімді оттегінің барлығын немесе дерлік барлығын сіңіріп алып, гипоксиялық орта мен теңгерімсіз оттегі циклын құрайды. Көміртек артық болуы pH деңгейінің төмендеуіне және мұхиттың қышқылдануына алып келуі мүмкін, бұл өзен сағалары сияқты осал жағалау аймақтары үшін қатты зиянды.

Эвтрофикацияның сағалық өсімдіктерге әсері

Эутрофикация эстуарлық экожүйелердегі көптеген өсімдік қауымдастығына теріс әсер ететіні байқалды. Тұзды батпақтар – кейбір эстуарларда эутрофикацияның теріс әсеріне ұшыраған экожүйелердің бір түрі. Артық қоректік заттар өсімдіктерге жер үсті биомассасын жылдам өсіруге мүмкіндік береді, бірақ қоректік заттар жеткілікті болғандықтан, энергия тамырларға аз бөлінеді. Бұл жер астындағы өсімдік биомассасының төмендеуіне алып келеді, батпақтың жағалауларын тұрақсыздандырады және эрозия жылдамдығын арттырады. Азоттың артуы вегетацияның өсуін күшейтеді және тамырлардың өсуін азайтады. Кейбір эстуарлық жануарлар эутрофикацияның әсерін басқаларына қарағанда күштірек сезінеді. Мысалы, Еуропалық Альпіде кездесетін ақ балық түрлері. Эутрофикация олардың мекендейтін жерлеріндегі оттегі деңгейін соншалықты төмендетті, ақ балық жұмыртқалары тірі қалмады, бұл жергілікті түрлердің жойылуына әкелді. Бұл басс немесе шұбар балық популяцияларында байқалады. Балықшылар балықтардың көбейгенін байқады. Алғашқы өнімділіктің күрт өсуі балық популяциясының өсуіне және оттегі тұтынудың артуына әкеледі. 2016 жылы ойын-сауық және коммерциялық балық аулаудан түскен өнім АҚШ-тың жалпы ішкі өніміне (ЖІӨ) миллиардтаған доллар үлесті. Қыста балық қауымдастығында теңіз тұрғындары басым болады, ал жазда теңіз және анадромалық балықтардың әртүрлі түрлері эстуарларға кіріп, шығып, олардың жоғары өнімділігін пайдаланады. Эстуарлар өмірлік циклын аяқтау үшін эстуарларға тәуелді түрлерге маңызды тіршілік ортасын қамтамасыз етеді. Тынық мұхитының шабақ балығы (Clupea pallasii) жұмыртқаларын эстуарлар мен шығанақтарда шашады, серфперш эстуарларда туады, жас тас балық және лақ балық эстуарларға азықтандыру үшін көшеді, ал анадромалық лосось және миногалар эстуарларды көші-қон дәліздері ретінде пайдаланады. Сонымен қатар, көшпенді құс популяциялары, мысалы, қара құйрықты құсқұс, эстуарларға тәуелді. Эстуарлық өмірдің екі негізгі қиындығы – тұздылықтың және шөгіндінің өзгеруі. Балықтар мен омыртқасыздардың көптеген түрлері тұз концентрациясының өзгеруін бақылауға немесе оған бейімделуге қабілетті және олар осмоконформерлер және осморегуляторлар деп аталады. Көптеген жануарлар да жыртқыштардан қорғану және тұрақтанған шөгінді ортада өмір сүру үшін шұңқыр қазады. Дегенмен, шөгіндіде өте көп бактериялар кездеседі, олар көп мөлшерде оттегі қажет етеді. Бұл шөгіндідегі оттегі деңгейін төмендетеді, көбінесе ішінара аноксиялық жағдайларға әкеледі, бұл шектеулі су ағынымен одан әрі нашарлауы мүмкін. Фитопланктон – эстуарлардың негізгі біріншілік өндірушілері. Олар су ағынымен қозғалады және таяп сумен бірге ағып кетеді немесе шығады. Олардың өнімділігі көбінесе судың бұлыңғырлығына байланысты. Басты фитопланктон түрлері – диатомиялар және динофлагелляттар, олар шөгіндіде көп кездеседі. Эстуарлардағы көптеген организмдер үшін, бактериялар да оның ішінде, тамақтың негізгі көзі – шөгінділердің орнығуынан пайда болатын шөгінділер.

Адамға әсері

1990 жылдардың басында әлемдегі ең ірі 32 қаланың 22-сі өзен сағаларында орналасқан. Экожүйе ретінде өзен сағалары ластану мен шамадан тыс балық аулау сияқты адам қызметінен қауіп көріп отыр. Оларға сондай-ақ, канализация, жағалаудағы елді мекендер, жерді тазалау және тағы да басқа нәрселер қауіп төндіреді. Өзен сағалары өзеннің жоғары ағысындағы оқиғаларға сезімтал келеді және ластаушы заттар мен шөгінділер сияқты материалдарды шоғырландырады. Жер бетінен ағып келетін су, өнеркәсіптік, ауыл шаруашылығы және тұрмыстық қалдықтар өзендерге құйылып, өзен сағаларына жеткізіледі. Теңіз ортасында жылдам ыдырамайтын пластик, пестицидтер, фурандар, диоксиндер, фенолдар және ауыр металдар сияқты зиянды заттар енгізілуі мүмкін. Мұндай улар көптеген су жануарларының тіндерінде биоаккумуляция процесі арқылы жиналуы мүмкін. Олар сондай-ақ, өзен сағалары мен шығанақтардағы лайлы ортада жинақталады, бұл өткен ғасырғы адам қызметінің геологиялық жазбасы. Биопленканың элементтік құрамы адам қызметінің әсеріне ұшыраған өзен сағасының аймақтарын көрсетеді және уақыт өте келе экожүйенің негізгі құрамын өзгерте алады, сондай-ақ жүйелердің абиотикалық және биотикалық бөліктерінде төменнен жоғарыға қарай қайтымды немесе қайтымсыз өзгерістерге әкелуі мүмкін. Мысалы, қытай және ресейлік өнеркәсіптік ластану, мысалы, фенолдар мен ауыр металдар Амур өзеніндегі балық қорын жойды және оның өзен сағасындағы топырағына зиян келтірді. Өзен сағалары табиғи түрде эвтрофтық болып келеді, себебі жер бетінен ағып келетін сулар қоректік заттарды өзен сағаларына жеткізеді. Адам қызметінің нәтижесінде жер бетінен ағып келетін сулар ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылатын көптеген химиялық заттарды, сондай-ақ мал және адам қалдықтарын да қамтиды. Судағы оттегінің деңгейін төмендететін химиялық заттардың артық болуы гипоксияға және "өлі аймақтардың" пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл судың сапасының, балық және басқа жануарлар популяциясының азаюына әкелуі мүмкін. Балық аулау да орын алады. Чесапик шығанағында балық аулаудың шамадан тыс көптігі салдарынан бұрынғыдай гүлденген острицалардың саны дерлік жойылды. Острицалар осы ластаушы заттарды сүзіп, жейді немесе оларды зиянсыз пакеттерге жинап, түбіне шөгізеді. Тарихи тұрғыдан алғанда, острицалар өзен сағасының суын үш-төрт күн ішінде толығымен тазартуға қабілетті болған. Бүгінде бұл процеске шамамен бір жыл уақыт керек, ал шөгінділер, қоректік заттар мен балдырлар жергілікті суларда проблемалар тудыруы мүмкін.