Проекты

Краткое описание

Подземные водные экосистемы Кавказа — пещеры, карстовые источники и грунтовые водоносные системы — представляют собой один из самых скрытых и наименее изученных компонентов природного наследия региона. Эти изолированные биотопы долгое время оставались вне фокуса исследований, хотя подземные водоносные системы играют ключевую роль в гидрологическом балансе: они питают значительную часть рек и являются истоками многих водотоков Кавказа. Они населены специфической и высокоэндемичной фауной беспозвоночных, приспособленной к экстремальным условиям подземной среды. Доминирующую роль здесь играют миниатюрные моллюски семейства Hydrobiidae: все известные виды являются узкими эндемиками, чьи ареалы часто ограничены одним родником, и выступают чрезвычайно чувствительными индикаторами состояния среды.
Однако именно эти экосистемы первыми страдают от водозабора, загрязнения и растущей рекреационной нагрузки. Подземные воды быстро реагируют на любые изменения, и даже незначительные нарушения гидрологического режима приводят к сокращению популяций организмов, полностью зависящих от стабильности условий. Биоразнообразие, которое еще не описано наукой, исчезает, оставаясь вне поля зрения природоохранной политики. Отсутствие систематических исследований делает невозможным формирование эффективных мер охраны.
Проект направлен на создание научной основы для сохранения подземных водных экосистем Кавказа. На примере модельной группы моллюсков Hydrobiidae будет проведено комплексное исследование, объединяющее морфологический анализ, современные молекулярно-генетические методы и экологическую оценку местообитаний. Такой подход позволит выявить реальное разнообразие подземных моллюсков, установить их эволюционные связи и историю формирования фауны, а также определить виды-индикаторы, наиболее чувствительные к антропогенному воздействию.
Полученные данные станут важными для природоохранной практики. В ходе проекта будет создана методика мониторинга состояния грунтовых вод; сформирована база данных, объединяющая генетическую и морфологическую информацию; подготовлены картографические материалы и научное обоснование для выделения или расширения охраняемых территорий в местах концентрации эндемичных организмов. Коллекционные образцы будут переданы в государственные музеи, обеспечивая долгосрочное хранение и доступность материалов для исследователей. Интеграция различных типов данных создаст единый ресурс для последующих природоохранных исследований и управленческих решений.
Проект адресован экспертам природоохранных структур, исследователям и специалистам особо охраняемых природных территорий. Его реализация позволит закрыть ключевые пробелы в знаниях о подземной фауне региона и заложить основу для системного мониторинга и охраны уникальных экосистем, уязвимых к современным климатическим и антропогенным воздействиям.

Цель

1. На примере модельной группы моллюсков семейства Hydrobiidae реконструировать историю формирования фауны грунтовых вод Кавказа и оценить современные угрозы для ее сохранения, создав научную основу для охраны.

Задачи

1. 1. Провести целевые полевые исследования для сбора репрезентативного материала (живых особей, раковин, проб воды и донных отложений) в ключевых родниках, пещерах и карстовых выходах региона, охватывая как ранее известные, так и потенциальные новые местообитания подземных моллюсков
2. 2. Выполнить морфологическое исследование собранного материала, включая анализ признаков раковины, и внутреннего строения моллюсков, с подготовкой описаний таксонов при необходимости
3. 3. Провести молекулярно-филогенетический анализ с использованием маркеров COI, H3, 18S и 28S для оценки генетического разнообразия, выявления криптических видов и уточнения границ таксонов.
4. 4. Построить интегративную филогению гидробиид Кавказа, объединив морфологические и генетические данные для реконструкции филогенетических отношений, оценки времени дивергенции и выявления исторических центров видообразования.
5. 5. Оценить современное состояние локальных популяций, включая численность, площадь местообитаний, гидрологические параметры и уровень антропогенной нагрузки, и определить виды гидробиид, обитающих в наиболее уязвимых локалитетах.
6. 6. Актуализировать сведения о редких и уязвимых видах, включая таксоны, внесённые в Красную книгу Краснодарского края (Геерия вальватообразная, Паладихиопсис восточный, Белграндиелла кавказская), уточнив их морфологию, генетическую принадлежность и распространение.
7. 7. Создать Атлас гидробиид Кавказа, включающий диагностические признаки, сведения о распространении, генетические данные и статус охраны, доступный специалистам ООПТ, исследователям и природоохранным организациям
8. 8. Разработать рекомендации по мониторингу и охране ключевых местообитаний, определив основные риски, меры управления для ООПТ и критерии раннего выявления деградации подземных источников и пещер

Обоснование социальной значимости

Грунтовые воды Кавказа образуют разветвлённую сеть подземных водотоков и являются источником пресной воды, питающим реки и используемым людьми. Однако биологическое разнообразие этих подземных систем остаётся практически не изученным, а их состояние — вне сферы системного мониторинга. Для жителей и специалистов, работающих с водными ресурсами, подземные экосистемы нередко остаются вне фокуса внимания, несмотря на их ключевую роль в формировании качества и устойчивости водоснабжения (Saccò et al. 2023).
Основная проблема заключается в сочетании трёх факторов: недооценённость подземных вод как природного ресурса, нарастающая антропогенная нагрузка и исключительная уязвимость подземных организмов к изменениям среды. Кавказ относится к наиболее южным регионам России и испытывает последствия аридизации: сокращение ледников, уменьшение стока рек, пересыхание источников. На фоне климатического давления усиливаются антропогенные угрозы: бесконтрольный водозабор, застройка, использование источников как мест хранения мусора, загрязнение сельскохозяйственными и бытовыми стоками, разрушение родников при земляных работах. Как показывают исследования, подземные экосистемы реагируют на такие воздействия быстрее и острее, чем поверхностные: даже небольшие изменения температуры или химического состава воды приводят к гибели локальных популяций стигобионтов, а их восстановление практически невозможно (Hose et al. 2022; Becher et al. 2022).
Грунтовые воды являются глобальными «горячими точками» биоразнообразия, но одновременно одной из самых быстро деградирующих экосистем планеты (Englisch et al. 2024). По последним оценкам, не менее половины подземных видов мира ещё не описано, и именно такие таксоны исчезают прежде, чем будут обнаружены. В условиях высокой фрагментации кавказских карстовых районов исчезновение даже одного источника может означать утрату уникальной эволюционной линии и снижение функциональной устойчивости подземных сообществ. Особенно актуально это для видов, включённых в региональные Красные книги: три таксона, входящие в рамки нашего исследования, формально учтены в Красной книге Краснодарского края, однако фактические данные о них крайне скудны и в основном базируются на эпизодических находках пустых раковин.
Ситуацию усугубляет отсутствие адекватной природоохранной инфраструктуры. Хотя большая часть известных местообитаний гидробиид находится в границах ООПТ, эти территории в целом ориентированы на охрану ландшафтных и высокогорных комплексов, тогда как родники и пещеры, выступающие локальными «островками» эндемизма, часто не включены в предмет охраны и не имеют специального режима защиты. Карстовые родники и пещеры Кавказа остаются уязвимыми к рекреации, строительству и хозяйственной активности, и ключевые зоны разгрузки подземных вод, по сути, не охраняются. Проблема носит глобальный характер: по Rohde et al. (2024), лишь 21% экосистем, зависящих от грунтовых вод, находятся в пределах охраняемых территорий или регионов с устойчивой политикой управления водными ресурсами.
Пробелы в научных данных также крайне существенны. На Кавказе отсутствуют долгосрочные наблюдения за подземными экосистемами, а сведения о морфологии, филогенетических связях и пространственной структуре подземных беспозвоночных разрозненны. Между тем стигобионты — одни из наиболее чувствительных индикаторов изменений среды, и их изучение позволяет выявлять как текущие, так и исторические тенденции. Современные молекулярные методы дают возможность реконструировать эволюционную историю сообществ, определить времена дивергенции, исторические пути расселения и связать их с климатическими и геологическими событиями прошлого. Это существенно повышает точность прогнозирования состояния водоносных полостей в условиях продолжающихся климатических и антропогенных изменений. На фоне ускоряющегося потепления и участившихся аномальных погодных явлений такие прогнозы становятся ключевым инструментом адаптации природоохранной политики.
Предлагаемый проект направлен на устранение этих критических пробелов. Он позволит получить современные данные о биоразнообразии подземных сообществ, оценить их уязвимость, и уточнить биогеографическую структуру региона. Результаты станут научной основой для разработки методов мониторинга, оценки рисков и обоснования мер охраны, включая необходимость защиты предгорных участков, где сосредоточены ключевые источники разгрузки подземных рек. Создание атласа гидробиид Кавказа и обновлённые данные по краснокнижным видам станут основой для уточнения режимов охраны ООПТ и подготовки целевых природоохранных мер. В долгосрочной перспективе проект создаст фундамент для формирования устойчивой системы управления подземными водами, основанной на объективных данных о состоянии экосистем и их реакциях на внешние воздействия. Тем самым проект предложит инструменты для устойчивого управления водными ресурсами и сохранения уникальной подземной фауны Кавказа.

География проекта

Полевые исследования будут сфокусированы на территории Российской Федерации и Абхазии, что обеспечит репрезентативный охват ключевых карстовых районов Западного и Центрального Кавказа: • Северный Кавказ: Кабардино-Балкария, Карачаево-Черкесия, Северная Осетия • Краснодарский край: Горные и предгорные районы • Республика Дагестан • Республика Абхазия: Карстовые массивы на южных склонах Большого Кавказа (Гагрский, Бзыбский хребты, Джальское, Дурипшское карстовые плато, крупные водоносные пещерные системы: Шакуранские пещеры, Новоафонская пещера), известные многочисленными пещерами и источниками.

Объекты природы и (или) люди,
для которых будет реализован проект

1. Вместилища экосистем грунтовых вод Кавказа — карстовые родники и источники, трещинно-карстовые водоносные системы и пещерные водотоки, представляющие собой изолированные, малоплощадные и высокоуязвимые участки подземной гидросети.
2. Моллюски семейства Hydrobiidae — эндемичные крено- и стигобионты, обитающие в родниках и обводненных пещерах Кавказа. Особое внимание уделяется видам из Красной книги Краснодарского края — Geyeria valvatiformis, Paladilhiopsis orientalis и Belgrandiella caucasica.
3. Целевой группой являются специалисты, использующие данные о подземных экосистемах и биоразнообразии грунтовых вод: сотрудники ООПТ и природоохранных ведомств, водохозяйственных организаций, а также учёные-гидробиологи, малакологи и биоспелеологи. В перспективе — местные гиды, турсфера и вузы региона