Гідробіологічні основи управління станом прибережних екосистем Чорного моря

51

2129 ± 736

1682 ± 545

4034 ±

1309

детритофаги

2046 ± 684

23 ± 6

58 ± 16

57 ± 16

137 ± 38

фітофаги

353 ± 101

4 ± 1

11 ± 3

11 ± 3

26 ± 8

хижаки

477 ± 74

4 ± 0,5

6 ± 1

7 ± 1

17 ± 2

ВСЬОГО

393102±

22398

2370 ± 290

9411 ± 975

4538 ± 597

16319±

1733

Мейо-бентос

сестонофаги

10 ± 2

0,2 ± 0,06

0,6 ± 0,2

0,8 ± 0,3

2 ± 0,6

детритофаги

12 ± 3

6 ± 0,10

1 ± 0,4

1 ± 0,3

2 ± 0,9

фітофаги

24 ± 7

9 ± 3

18 ± 7

18 ± 7

45 ± 18

хижаки

0,13

0,12

0,01

0,01

0,02

ВСЬОГО

45 ± 10

9 ± 3

20 ± 8

20 ± 7

49 ± 18

Б Е Н Т О С (м'який грунт)
Макро-зообентос	сестонофаги	36435 ± 20503	661 ± 368	2328 ± 1225	653 ± 350	3580 ± 1702
	фіто-детритофаги	2754 ± 2126	19 ± 15	69 ± 55	61 ± 47	149 ± 83
	детритофаги	33930 ± 25316	159 ± 63	167 ± 42	168 ± 43	428 ± 94
	фітофаги	8 ± 3	1 ± 0	0,3 ± 0,1	0,2 ± 0,1	0,4 ± 0,2
	хижаки	55 ± 39	0,3 ± 0,2	0,3 ± 0,2	0,3 ± 0,2	0,9 ± 0,2
	ВСЬОГО	73182 ± 35782	772 ± 381	2565 ± 1258	883 ± 386	4130 ± 1792
Мейо-бентос	сестонофаги	38 ± 21	0,8 ± 0,4	1 ± 0,5	2 ± 1	4 ± 2
	детритофаги	110 ± 24	3 ± 0,5	5 ± 0,7	5 ± 0,9	13 ± 2
	фітофаги	81 ± 28	55 ± 20	119 ± 44	116 ± 43	289 ± 108
	хижаки	1,2 ± 0,6	0,03	0,09	0,09	0,17± 0,09
	ВСЬОГО	230 ± 46	58 ± 21	125 ± 45	123 ± 44	307 ± 109
Н Е К Т О Н
Риби	планктофаги	24100	73	1903	494	2470
	бентофаги	12984	143	3072	803	4018
	ВСЬОГО	37084	216	4975	1297	6488

Примітка. *Q - енергетичний еквівалент маси, Дж·м^-3. Представлено дані середньорічної інтенсивності функціонування компонентів екосистеми у вегетаційний період 1991 року з вказівкою помилки визначення середньої величини

складає 96,7% енергії завислої ОР. З цієї кількості тільки угруповання обростання споживає 16,4 кДж·м^-3·добу^-1, або 78,7% ОР. Про виняткову роль мідії в трансформації речовини та енергії прибережної зони моря свідчить той факт, що на її частку припадає 46% продукції, 98% дихання, 90% виділення і 87% раціону всього угруповання обростання, через яке проходить 94% потоку енергії прибережної зони моря. Установлено, що 52% добового об'єму надходження завислої ОР падає на обростання, 35% - на зовнішні джерела, наприклад, річковий стік Дніпра і Південного Бугу.

Сезонну сукцесію обростання вивчали на основі зміни продукційно-деструкційного співвідношення угруповання. Для прибережної зони північно-західної частини Чорного моря встановлено, що відношення валової продукції до сумарної деструкції гетеротрофів не перевищує одиниці. Для продукційного (вегетаційного) періоду, що триває з середини травня до кінця серпня за рахунок розвитку автотрофів, величина P/R максимальна і в середньому складає 0,35. Для деструкційного періоду (інша частина року) значення P/R мінімальне і дорівнює в середньому 0,15. За рахунок посилення осадотворення в деструкційний період частка бентосу м'яких ґрунтів у сумарному метаболізмі безхребетних, при розрахунку на площу поверхні субстрату або дна, зростає з 11±8% до 23±16%, досягаючи величини 175 кДж·м^-2·добу^-1. Для порівняння: максимальна інтенсивність дихання обростання сягала 769 Дж·м^-2·добу^-1.

Визначення інтенсивності функціонування прибережної морської екосистеми в різні сезони року, включаючи швидкість утворення детриту, сприяло з'ясуванню взаємозв'язку цих процесів не тільки з вмістом завислої ОР, а і з іншими регламентованими показниками водного середовища. Установлено граничні значення функціональної активності прибережних угруповань, при яких відмічали перевищення нормативного рівня стану водного середовища за водневим показником і за біохімічним споживанням кисню. Перевищення рН спостерігалося при інтенсивності продукції макрофітів, при розрахунку на одиницю площі поверхні субстрату або дна, понад 150 кДж·м^-2·добу^-1, а БСК₅ - у випадку досягнення швидкості осадотворення, що забезпечує раціон макрозообентосу м'яких ґрунтів на рівні 280 кДж·м^-2·добу^-1. Оцінено зміни біотичного балансу під впливом дренажного стоку, який стимулююче впливає не тільки на обростання, але й на всю екосистему прибережної зони моря. Відмічено збільшення біомаси і продукції макрофітів відповідно на 23 і 32%. Загальна інтенсивність функціонування екосистеми збільшилася в 4 рази, склавши в середньому 11 кДж·м^-3·добу^-1.

Біомеліораційні властивості угрупування обростання і його роль в самоочищенні водних екосистем різного типу

Широкий діапазон фізико-хімічних умов водних екосистем басейну Чорного моря викликає необхідність розробки узагальнених підходів для оцінки їхньої біологічної різноманітності, продуктивності та інтенсивності самоочищення. Одною з істотних характеристик прибережних водойм, що впливає на склад їхньої флори і фауни, є мінералізація води. Діапазон їхньої солоності складає 0,3-296,0‰. Для виявлення узагальнюючих залежностей, що відображають функціональну активність угруповання обростання в процесах самоочищення води, із застосуванням єдиної методики і теоретичних підходів були досліджені прісноводні, солонувато-водні і морські екосистеми прибережної зони Чорного моря. Географічними об'єктами проведених досліджень стали українська частина дельти Дунаю, прибережна зона Одеської затоки та острова Зміїний.

За рівнем валової первинної продукції плавні дельти Дунаю можна віднести до поліевтрофних водойм. Встановлено, що їх середньо багаторічний рівень валової первинної продукції в літній період у 2,7 рази перевищив інтенсивність функціонування однотипного мілководдя дельти Дніпра. Виявлено, що основний внесок у формування валової первинної продукції прісноводних плавневих екосистем вносять приблизно в рівних частинах одноклітинні водорості обростання очерету (46%) і занурена водна рослинність, у тому числі макрофітобентос (42%). На долю фітопланктону в середньому приходиться 10, мікрофітобентосу - 2% загального обсягу продукції.

Основним видом твердих субстратів плавневих екосистем, на яких формується угруповання обростання, є поверхня зануреної частини стебел очерету. Установлені регресійні залежності між площею поверхні твердого субстрату, біологічною різноманітністю і продуктивністю плавневих екосистем стали за основу обґрунтування заходів щодо регуляції ступеня заростання водного дзеркала вищою водною рослинністю для підтримки оптимального рівня продуктивності і максимальної біологічної різноманітності водної екосистеми. Зокрема, виведені кількісні закономірності були використані для обґрунтування регуляції площі очеретяних заростей на території Дунайського біосферного заповідника.

Використаний загальний підхід до визначення функціональної активності гідробіонтів дозволив порівняти різні прісноводні акваторії дельти Дунаю (від зарослих очеретом плавневих екосистем з обмеженим водообміном до водотоків з високою проточністю - рукава дельти), оцінити інтенсивність їх самоочищення. Неповне використання утвореної у ході фотосинтезу ОР призводить до її накопичення в плавнях зі швидкістю 46,4 кДж·м^-2·добу^-1, що відповідає 2 г беззольної легкомінералізованої ОР. Основний внесок у її розклад вносять бактерії, на частку яких, з урахуванням ролі зоопланктону і зообентосу в трансформації ОР, приходиться більше 90%.

У прибережній зоні Одеської затоки, де сформувалася солонуватоводна екосистема, встановлено три типи обростання: епіфітон, обростання “балянусного” і “мідійного” типу (по назві видів-едифікаторів угруповання: вусоногого рака B. improvisus і двостулкового молюска M galloprovincialis). Ключовими видами макрофітів, що формували епіфітонні угруповання (ядра консорцій), були три види: Bryopsis plumosa, Enteromorpha intestinalis і Ceramium elegans. У середньому сира маса домінантних видів водоростей, які були живим твердим субстратом для епіфітону, коливалася в межах 325-548 г·м^-2. Середньорічна біомаса безхребетних у складі обростання “епіфітонного”, “балянусного” і “мідійного” типів склала відповідно 130, 750 і 15200 г·м^-2.

У результаті статистичної обробки масиву вихідних даних розподілу епіфітону на різних видах водоростевого субстрату була виведена регресійна залежність, що дозволяє прогнозувати біомасу безхребетних за площею поверхні водоростевого субстрату:

W = 717,6 · ІПФ^-1,464 (r= -0,53; n= 20)

де W - сира маса безхребетних епіфітону, г·м^-2 (поверхні твердого субстрату), ІПФ - індекс поверхні фітоценозу, од. (Миничева, 1998), відповідний загальній площі фотосинтетичної поверхні макролітів, населяючи кв. метр твердого субстрату - S_Ф.

Наведені докази свідчать про те, що епіфітон, обростання “балянусного” та “мідійного” типу є послідовними стадіями сукцесії угруповання обростання. Виведено залежності високого ступеня значущості, які дозволяють прогнозувати якість водного середовища за геометрією твердого субстрату, що визначає розвиток і самоочищувальну здатність обростання. Зокрема виявилося, що рівень продукційно-деструкційного співвідношення визначається ступенем насичення біопозитивним субстратом об'єму досліджуваної акваторії. За абсолютною величиною середньорічна інтенсивність споживання завислої ОР угрупованням обростання прибережної зони моря дорівнювала 379±53 кДж·м^-2·добу^-1, що відповідало вилученню 8,5 г С_орг з одного квадратного метра твердого субстрату протягом доби.

Прибережну зону острова Зміїний було розглянуто як еталон морської екосистеми. З використанням легководолазної техніки була обміряна питома поверхня твердих субстратів підводних схилів острова, що дорівнювала 0,153 м^-1. Установлено, що за величиною цього показника острів займає проміжне положення між очеретяними заростями ізольованих водойм (С_S = 5,400 м^-1), де відзначається максимальна інтенсивність самоочищення, і відкритими водотоками (С_S = 0,001 м^-1) дельти Дунаю. На основі кількісних досліджень епіфітону та обростання твердих субстратів острова була оцінена інтенсивність самоочищення водного середовища за участю угруповання обростання. Інтенсивність добового розкладу ОР безхребетними обростання була оцінена величиною 464 ±152 кДж·м^-2, що дорівнює 10,4 г С_орг·м^-2 твердого субстрату.

Основи управління якістю водного середовища за допомогою організмів обростання

Дослідження безхребетних обростання в діапазоні об'ємів населених просторів (V_НЖП, або найближчий населений простір) у межах 14 порядків величин дало можливість встановити кількісні залежності високого ступеня значущості, що дозволяють прогнозувати залежність їхніх структурно-функціональних характеристик (біомаса та інтенсивність дихання) від різних геометричних показників V_НЖП. Таким чином, було доведено, що раніше виявлені зв'язки структури і функціональної активності водоростей з параметрами заселених ними просторів (Хайлов та ін., 1993, 1994) характерні і для тваринної компоненти угруповання. Із збільшенням розмірів заселених просторів значення біологічних характеристик обростання закономірним чином зменшуються, при цьому існують критичні обмеження розмірів заселених просторів, зумовлені величиною живих організмів. Зокрема, на межі об'ємів 10³-10⁴ см³ відбувається перехід між розмірами заселених просторів для макро- і мейобентосу. Відмінності у формуванні угруповання обростання починають чітко виявлятися при величині V_НЖП = 100 см³, що відповідає умовам появи в структурі обростання видів з більшим розміром тіла і середньою тривалістю життя більше одного місяця. Виведено кількісні залежності для використання їх в інженерних розрахунках оптимальних розмірів конструкцій для вирощування гідробіонтів, а також гідротехнічних споруд типу ШР з вираженим меліоративним ефектом.

Відмінною рисою тваринної компоненти угруповання обростання, у порівнянні з рослинною, є їхня здатність істотно збільшувати об'єм заселеного простору, окресленого зовнішніми контурами структурних елементів, за рахунок активного залучення додаткових обсягів води в ході фільтраційного живлення. Виходячи з вищезгаданого, були запропоновані уточнені визначення поняття найближчого життєвого простору водяних організмів, а також рівняння для визначення V_НЖП за індивідуальним розміром тіла тварин, енергетичним еквівалентом маси, а також швидкістю їх дихання. Установлено, що в розвинутих угрупованнях визначення об'єму життєвого простору обростання цілком припустимо вести, спираючись на рівень добового обсягу фільтрації домінуючих видів. Для цього доцільно використовувати залежність, виведену на основі узагальнення даних фактичних спостережень за планктонними і бентос ними безхребетними з фільтраційним типом живлення:

F = 148 · R_Q^1,037 (r= 0,35; n= 67)

де F - скорость фільтрації воды, см³·доб^-1; R_Q - інтенсивність дихання безхребетних, Дж·доб^-1.

Для обліку спільного внеску рослинної і тваринної компоненти обростання в процес самоочищення води було запропоновано використовувати величину S_Ф/V_НЖП, визначену як співвідношення сумарної фотосинтетичної поверхні водоростей (S_Ф), що населяють одиницю площі поверхні твердого субстрату, до V_НЖП з урахуванням сумарного обсягу фільтрації води безхребетними обростання. Запропонований показник для всіх досліджених типів екосистем добре узгоджується з специфікою сезонних змін функціональної активності обростання, що було показано на прикладі його зв'язку з БСК₅.

Зіставлення біомаси водоростей і безхребетних у складі обростання твердих субстратів показало, що в процесі розвитку угруповання співвідношення його рослинної і тваринної компоненти змінюється на користь зообентосу. Встановлено кількісне співвідношення рослинної і тваринної компоненти обростання.

У прибережній зоні моря функціональна активність обростання обумовлює меліоративний ефект водного середовища за цілим рядом показників. Зокрема, у межах населеного простору угруповання відмічено достовірне зниження вмісту мінерального фосфору, завислої органічної речовини, а також підвищення насичення води киснем. Виведені рівняння, що дозволяють прогнозувати зміну нормованих показників якості водного середовища за конфігурацією твердих субстратів і структурно-функціональними характеристиками обростання (табл. 3).

Таблиця 3

Параметри залежності (виду lg Y = lg a + b lg X) між характеристиками структурно-функціональної організації угруповання обростання, заселеного ним простору та меліоративного впливу на водяне середовище

Вид залежності	N	r	lg a	b
DWЗ = f (Cs)	43	0,64*	-0,104 ± 0,477	0,846 ± 0,157
R = f (Cs)	42	0,55*	-0,563 ± 0,563	0,830 ± 0,201
Pвал = f (VБЖП)	46	0,34*	-0,459 ± 0,124	0,040 ± 0,016
DWЗ = f (S/So)	43	0,89*	-0,557 ± 0,288	1,112 ± 0,091
R = f (S/So)	42	0,91*	-0,883 ± 0,275	1,223 ± 0,087
CS = f (S/So)	42	-0,35*	-1,940 ± 0,469	-0,328 ± 0,148
SФ/VНЖП = f (S/So)	42	-0,17	-0,553 ± 0,433	-0,153 ± 0,137
Nмін = f (S/So)	46	-0,30*	-0,166 ± 0,159	-0,091 ± 0,043
Nвал = f (S/So)	42	-0,44*	-0,258 ± 0,163	-0,158 ± 0,051
Рвал = f (S/So)	42	0,27	0,022 ± 0,127	0,065 ± 0,035
O% = f (S/So)	42	-0,35*	-0,039 ± 0,053	-0,040 ± 0,017
ЗОР = f (S/So)	41	0,31	0,313 ± 0,281	0,186 ± 0,090
РФ = f (S/So)	46	-0,18	-0,003 ± 0,569	-0,187 ± 0,156
Nмін = f (DWЗ)	42	-0,50*	-0,322 ± 0,147	-0,139 ± 0,038
Nвал = f (DWЗ)	42	-0,53*	-0,369 ± 0,153	-0,158 ± 0,039
O% = f (DWЗ)	42	-0,36*	-0,056 ± 0,053	-0,033 ± 0,014
ЗОР = f (DWЗ)	41	0,35*	0,407 ± 0,278	0,166 ± 0,072
Nбак = f (DWЗ)	41	-0,11	-0,115 ± 0,238	-0,044 ± 0,063
БСК5 = f (SФ/VФ)	42	-0,11	-0,088 ± 0,208	-0,052 ± 0,075

Позначення. *критичні значення r достовірні для 95% імовірності. Показники заселеного простору обростання: V_НЖП - обсяг найближчого життєвого простору, см³, Сs - питома поверхня твердого субстрату, м^-1, S/So - відношення сумарної площі твердого субстрату до площі дна на який він розташований; показники структурно-функціональної організації обростання: DW_З - загальна біомаса сухої беззольної речовини безхребетні обростання, приведена до V_НЖП, мг·см^-3, R - інтенсивність дихання, Дж·см^-3·добу^-1, S_Ф - фотосинтетична поверхня водоростей макрофитів, од.; показники меліоративного ефекту: N_мін - вміст азоту мінерального, N_вал - азоту валового, Р_вал - фосфору валового, О_%- насичення води киснем, ЗОР - вміст завислої органічної речовини, Р_Ф - продукція фітопланктону, N_бак - загальне мікробне число, БСК₅ - біохімічне споживання кисню. Меліоративний ефект оцінювали за величиною відношення абсолютних значень показників якості водного середовища за та у межах V_НЖП.

Виведені залежності між показниками стану угруповання обростання і якісними характеристиками водного середовища, поряд із теоретичним значенням, можуть бути використані і на практиці для управління властивостями прибережних вод, на основі регуляції співвідношення їхнього обсягу і площі розміщеної в ньому поверхні твердого субстрату природного і штучного походження.

Висновки

1. Вперше для 76 видів і надвидових груп гідробіонтів Чорного моря (у тому числі макрофітів - 42 види, зоопланктону - 7 видів, мейобентосу - 5 таксономічних груп і макрозообентосу - 22 види) визначено калорійність, виведено рівняння, що дозволяють з високим ступенем точності визначати енергетичний еквівалент маси тіла макрофітів, а також донних та пелагічних безхребетних будь-якої систематичної належності, необхідний для біоенергетичних розрахунків, оцінки ролі гідробіонтів у біотичному балансі водних екосистем. Калорійність гідробіонтів коливалась в широкому діапазоні і залежала від їхніх розмірних характеристик та вмісту сухої беззольної ОР.

2. Виявлена тісна залежність темпів росту і інтенсивності дихання безхребетних від їхньої питомої калорійності. Виведено “універсальні” рівняння для прогнозування питомої продукції і дихання безхребетних за енергетичним еквівалентом маси їх тіла (PQ = 0,051·Q^-0,235 і RQ = 0,049·Q^-0,262), які дозволяють передбачити темпи росту організмів і їхній внесок в самоочищувальну здатність водойм на будь-якій стадії їх онтогенезу.

3. Уперше на основі фактичних даних про формування і розвиток угруповання обростання, а також фізико-хімічних властивостей твердих субстратів дана кількісна оцінка матеріалів, які найчастіше використовують у гідротехнічному будівництві (бетон, вапняк, граніт і гума використаних автопокришок). Встановлено стимулюючий ефект виділень гуми автопокришок на ріст морських одноклітинних та багатоклітинних водоростей, що необхідно враховувати при використанні цього розповсюдженого виду субстрату для будівництва ШР у евтрофованих акваторіях. З проаналізованих субстратів найбільш прийнятними для великомасштабного використання слід визнати вапняк і бетон.

4. Розроблено методику прогнозування чисельності личинок обростателів в періоди репродуктивної активності батьківських популяцій для виявлення тривалоперіодних змін їхнього кількісного розвитку. Установлено, що одним з компенсаторних механізмів підтримки стабільної чисельності личинок донних безхребетних у північно-західній частині Чорного моря (двостулкові молюски - 14300±4900, вусоногі раки - 2700±600, поліхети - 1600±200 екз·м^-3) в умовах масової загибелі бентосу м'яких ґрунтів при евтрофуванні є посилення розвитку угруповання обростання прибережної зони моря. Лише за рахунок зростання їхньої нерестової активності тут за останні десятиліття зареєстровано збільшення чисельності двостулкових молюсків у 3, вусоногих раків - у 17, поліхет - у 29 разів.

5. Внаслідок евтрофування, яке порушило рівновагу між продукцією та розкладом ОР, і інтенсифікації перевезень водним транспортом, що широко використовує водяний баласт, істотну роль в біологічній структурі та функціональній активності екосистеми Чорного моря почали відігравати екзотичні види, що переселилися з інших районів Світового океану. В останні десятиліття відмічено збільшення питомої продукції масових мешканців планктону і бентосу Чорного моря в 1,5-2,1 рази, при цьому з 52 зареєстрованих екзотичних видів 17 - одержали масового розвитку. Більш 40% екзотів, не враховуючи риб, своїм життєвим циклом пов'язані з обростанням. Інтенсивність ненавмисного вселення гідробіонтів у Чорне море, спричиненого господарською діяльністю людини, за останнє десятиліття досягла максимальної швидкості - 1 вид/рік.

6. Вперше для Чорного моря складено біотичний баланс на прикладі прибережної морської екосистеми північно-західної частини моря, що включає донні і пелагічні рослини, безхребетних і риб. Встановлено, що основний потік енергії в прибережній зоні проходить через детритний харчовий ланцюг. При цьому зоопланктон, включаючи інфузорій, утилізує не більше 1,5%, а усі бентичні безхребетні, включно з організмами обростання - 96,7% енергії завислої ОР. Ключова роль у трансформації речовини та енергії належить обростанню, добовий обсяг споживання ОР яким складає 78,7%, що відповідає 16,4 кДж·м^-3·добу^-1 при розрахунку на одиницю об'єму водного середовища у життєвому просторі прибережної екосистеми.

7. Встановлено граничні значення функціональної активності угруповання обростання, що свідчать про зміни якості водного середовища, при яких відзначалося перевищення регламентованих нормативних показників. Перевищення рівня рН спостерігалося при інтенсивності продукції макрофітів більше ніж 150 кДж·м^-2·добу^-1, а БСК5 - у випадку досягнення швидкості осадонакопичення, що забезпечує раціон макрозообентосу більше ніж 280 кДж·м^-2·добу^-1 при розрахунку на одиницю площі поверхні субстрату або дна.

8. Розраховано кількісні співвідношення між рослинною і тваринною компонентами угруповання обростання. У процесі сукцесійних змін відзначено поступову заміну рослинної компоненти безхребетними. На стадії зрілого угруповання обростання в прибережній зоні Чорного моря співвідношення рослинної (WМ, г·м^-2) і тваринної (WБ, г·м^-2) біомаси може бути описано залежністю WМ = -0,01· WБ + 150.

9. Уперше виведена кількісна залежність, що дозволяє прогнозувати біомасу епіфітону (W, г·м^-2) за величиною площі поверхні водоростевого субстрату (SФ, од.): W= 717,6 · SФ.

10. Обґрунтовано новий показник для опису взаємозв'язку угруповання обростання з водним середовищем, що відображає функціональну активність рослинної і тваринної компоненти угруповання. Установлено достовірну залежність якості водного середовища від коефіцієнта упакування твердого субстрату, що дорівнює відношенню загальної поверхні субстрату до площі дна, на якому він розміщений.

11. Уточнено визначення поняття найближчого життєвого простору (НЖП) обростання, що включає, поряд з геометричним обсягом води в межах зовнішнього контуру структурних елементів угруповання, об'єм води, який активно залучають тварини-обростателі в процесі життєдіяльності, наприклад, фільтрації. Запропоновано залежність для розрахунку обсягу НЖП за об'ємом тіла, енергетичним еквівалентом маси або швидкістю дихання безхребетних, що входять до складу обростання.

12. Вперше виведені залежності, що дозволяють прогнозувати біомеліораційні властивості гідробіоценозів, у тому числі обростання, для морських і прісноводних екосистем Чорного моря. Одержані кількісні характеристики мають важливе практичне значення і були використані при обґрунтуванні заходів щодо регулювання площі очеретяних заростей у Дунайському біосферному заповіднику.

13. Дослідження безхребетних обростання у межах 14 порядків величин НЖП уперше дозволило встановити кількісні залежності високого ступеня значущості. Вони дозволяють прогнозувати біомасу безхребетних (DW, мг·см^-3) і самоочищувальну здатність водойми за рівнем дихання (R, мг О2·см^-3·год^-1), за різними показниками геометрії НЖП (VНЖП, см³ та S/S0, од.), зокрема DW = 26,9·VНЖП^-0,18, R = 2,04·10^-4·(S/S0)^0,74.

14. Уперше виведені рівняння, що дозволяють прогнозувати зміни нормованих показників якості водного середовища (а саме: вмісту валового азоту і фосфору, завислої ОР, насичення води киснем, БСК5) за різними показниками геометрії твердих субстратів і структурно-функціональною організацією угруповання обростання. Знайдені залежності, поряд з теоретичним, мають велике практичне значення, оскільки можуть бути використані для управління якістю прибережних вод враховуючи розміщення твердого субстрату природного і штучного походження з оптимально підібраними розмірними характеристиками.

Основні роботи з теми дисертації

Егоров В.Н., Поповичев В.Н., Бурлакова З.П., Крупаткина Д.К., Коваленко Т.П., Александров Б.Г. Математическая модель седиментационной функции экосистемы фотического слоя западной халистатики Черного моря // Молисмология Черного моря. Киев: Наук. думка, 1992. С. 50-62.

Александров Б.Г., Зайцев Ю.П., Воробьева Л.В., Рясинцева Н.И. Гидробиологические исследования // Мониторинг, поддержание биологического разнообразия в водно-болотных угодьях Украины. Мелитополь: Бранта, 1995. С. 108-134.

Zaitsev Yu.P., Alexandrov B.G. Recent man-made changes in the Black Sea ecosystem // Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea. - Dordrecht: Kluwer Academic Publ., 1997. P. 25-31.

Alexandrov B.G., Zaitsev Yu.P. Black Sea biodiversity in eutrophication conditions // Conservation of the Biological Diversity as a Prerequisite for Sustainable Development in the Black Sea Region. Dordrecht: Kluwer Academic Publ., 1998. P. 221-234.

Александров Б.Г. Влияние Дуная на формирование мезозоопланктона Черного моря // Экосистема взморья украинской дельты Дуная. Одесса: Астропринт, 1998. С. 245-261.

Александров Б.Г., Зайцев Ю.П. Биоразнообразие придунайского района Черного моря в условиях эвтрофирования // Там же. С. 304-322.

Alexandrov B.G. The function of wetlands // The Black Sea in Crisis. Singapore, New Jersey, London, Hong Kong: World Scientific Publishing Co. Рte. Ltd., 1998. P. 84-89.

Александров Б.Г. Взаємозв'язок якості середовища і структури водних угруповань. Меліораційний ефект плавневих екосистем // Біорізноманітність Дунайського біосферного заповідника, збереження та управління. Київ: Наукова думка, 1999. С. 449-473.

Exotic species in the Aegean, Marmara, Black, Azov and Caspian Seas / Ed. by Yu. Zaitsev and B. Oztьrk. Istambul: Published by Turkish Marine Research Foundation, 2001. 267 pp.

Зайцев Ю.П., Воробьева Л.В., Александров Б.Г. Северный источник пополнения фауны Черного моря // Докл. АН УССР. Сер. Б. 1988. № 11. С. 63-65.

Александров Б.Г., Анн И. Экспресс-метод определения численности одноклеточных водорослей и некоторые рекомендации по их культивированию // Биология моря. 1989. Вып. 1. С. 72-75.

Зайцев Ю.П., Александров Б.Г. Антропогенное влияние на нейстон прибрежной зоны моря и способы его оценки // Биология моря. 1989. Вып. 2. С. 56-60.

Зайцев Ю.П., Гаркавая Г.П., Павленко А.Д., Александров Б.Г., Руснак Е.М. Активная поверхность “река - море”, как специфический биотоп // Гидробиол. журн. 1989. 25, № 6. С. 23-24.

Зайцев Ю.П., Александров Б.Г., Волков С.О., Воробьева Л.В., Дятлов С.Е., Колесникова Е.А., Миничева Г.Г., Нестерова Д.А., Руснак Е.М., Синегуб И.А., Хуторной С.А. Биология прибрежных вод острова Змеиный // Доп. НАН України. 1999. № 8. С. 111-114.

Александров Б.Г. Значення морської біоти острова Зміїного для екосистеми шельфу // Вісн. Одеськ. держ. ун-ту. 2000. 5, вып. 1. С. 193-198.

Александров Б.Г. Методологические аспекты управления качеством водной среды с помощью обрастания твердых субстратов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь, 2000. С. 351-359.

Александров Б.Г., Юрченко Ю.Ю. Зависимость структурно-функциональных свойств морского зоообрастания от геометрии твердых субстратов // Там же. С. 367-376.

Александров Б.Г. Калорийность беспозвоночных Черного моря. I. Зоопланктон и мейобентос // Экология моря. 2001. Вып. 55. С. 5-10.

Александров Б. Г. Калорийность беспозвоночных Черного моря. II. Макрозообентос // Там же. 2001. Вып. 56. C. 71-76.

Александров Б.Г. Калорийность водорослей-макрофитов Черного моря // Альгология. 11, № 2. 2001. С. 180-187.

Александров Б.Г., Теплинская Н.Г., Андриенко А.А. Роль микроорганизмов в формировании морского обрастания твердых субстратов различной природы // Вісн. Одеськ. нац. ун-ту. 2001. 6, вып. 4. С. 3-7.

Александров Б.Г. Теоретические основы управления качеством водной среды с помощью твердых субстратов // Доп. НАН України. 2001, № 5. С. 181-184.

Александров Б.Г. Использование искусственных рифов для управления состоянием прибрежных морских екосистем // Наук. зап. Тернопіл. держ. пед. ун-ту. Сер. Біол. 2001. 14, № 3. С. 119 - 120.

Александров Б.Г., Миничева Г.Г., Стрикаленко Т.В. Экологические аспекты использования резины автомобильных покрышек как субстрата искусственных рифов // Биология моря. 2002. Т. 28, Вып. 2. С. 131-137.

Александров Б.Г., Курилов А.В. Биотический баланс сообщества пелагиали прибрежной зоны Черного моря // Экология моря. 2002. Вып. 61. - С. 5-10.

Александров Б.Г., Полищук Л.Н. Пелагические личинки бентосных беспозвоночных северо-западной части Черного моря / Ин-т биол. южн. морей АН УССР им. О.О. Ковалевского, Одес. отд. Одесса, 1994. 44 с. Деп. в ВИНИТИ 14.03.94, № 592-В94.

Alexandrov B.G. Biotic balance of the ecosystem of the coastal zone of the Black Sea in conditions of intensive antropogenic influence // Proc. Intern. Black Sea Symp.: “Ecological Problems and Economical Prospects”, Istanbul, Turkey 16-18 Sept., 1991. Istanbul: Acar Matbaacilic A.S., 1994. P. 77-84.

Alexandrov B., Garkava G., Dyatlov S., Ivanov A., Minicheva G., Polischuk L., Sinegub I. The influence of the Ecosystem of the Stentsovskie-Zhebrianskie Marshes in the Danube Delta // Limnologische Berichte Denau 1997, Band I Wissenschaftliche Referate. 32 Konferenz. Der I. A.D. Wien / Osterreich, 1997. P. 179 -184.

Alexandrov B.G. Management possibilities of marine coastal waters quality on Odessa Bay example // Management and conservation of the northern-western Black Sea coast: Sci. publ. proc. of the EUCC Intern. symp., Odessa, 1996. Одеса: Астропринт, 1998. P. 7-14.

Alexandrov B.G., Khutornoy S.A. Using of the fish for regulation of the sea water quality in the Odessa coast (realities and prospects) // Ibid. P. 15-19.

Александров Б.Г., Юрченко Ю.Ю. Теоретические аспекты конструирования искусственных рифов для мелиорации прибрежных акваторий Черного моря // Экология, экономика, рынок. Одесса: ОЦНТЭИ, 1999. С. 8-12.

Александров Б.Г., Ходаков И.В. Изменение структуры и самоочистительной способности обрастания прибрежной зоны Черного моря в условиях антропогенного воздействия // Экологические проблемы Черного моря. Одесса: ОЦНТИ, 1999. С. 192-197.

Alexandrov B., Zaitsev Yu. Chronicle of exotic species introduction into the Black Sea // Proc. Intern. Symp. "The Black Sea ecological problems", Odessa, Ukraine 31 Oct.-5 November, 2000. Odessa, OCNTI, 2000. P. 14-19.

Zaitsev Yu.P., Alexandrov B.G. Origin and present state of biological diversity in the Black Sea with special comments about Ukrainian area // Збереження і моніторинг біологічного та ландшафтного різноманіття в Україні. К.: Нац. екол. центр України, 2000. С. 188-193.

Александров Б.Г. Экологические последствия антропогенного преобразования прибрежной зоны Черного моря в ХХ веке // Исследование береговой зоны морей. Киев: Изд-во "Карбон-Лтд", 2001. С. 25-34.

Орлова І., Дерезюк Н., Костильов Е., Танасюк О., Александров Б., Зайцев Ю.П. Біологія // Стан довкілля Чорного моря: Нац. доп. України, 1996-2000 рр. Одеса: Астропринт, 2002. С. 54-63.

Alexandrov B., Berlinsky N., Bogatova Yu., Bushuev S., Garkavaya G., Zaitsev Yu. The Danube role in the Black Sea contamination // Problems of regional seas 2001: Proc. of the Intern. Symp. On the Probl. Of Reg. Seas, Istanbul, Turkey, 12-14 May 2001. Istanbul: Tьrk Deniz Araєtirmalarib Vakfi, 2001. P. 64-75.

Александров Б.Г. Определение веса и калорийности мидий северо-западной части Черного моря // Тез. докл. I съезда гидроэкол. об-ва Украины (Київ, 16-19 листопада, 1993). Киев, 1994. С. 10.

Александров Б.Г., Гаркавая Г.П., Горбылева Т.П., Миничева Г.Г., Теплинская Н.Г. Возможности и перспективы гидробиологической мелиорации Одесского залива // Тр. междунар. научн.-практ. конф. “Экологические проблемы Одесского региона и их решение”, 14-15 дек. 1994. Одесса, 1995. С. 157-159.

Александров Б.Г. Прогнозирование продукции и дыхания водных беспозвоночных в онтогенезе // Тез. доп. Другого з'їзду гiдроекол. тов. України (Київ, 27-31 жовтня, 1997). Київ, 1997. Т.1. С. 98-100.

Alexandrov B. Changes in productivity of the Black Sea and some practical recommendations for it's protection // Materials of Intern. Symp. "The Black Sea ecological problems", Odessa, Ukraine. 31 Oct. 5 Nov., 2000. Odessa: OCNTI, 2000. P. 8-13.

Александров Б.Г., Полищук Л.Н. Долгопериодные изменения развития личинок обрастателей в северо-западной части Черного моря // Cб. доп. наук.-практ. конф. “Екологічні проблеми водних екосистем та забезпечення безпеки життєдіяльності на водному транспорті”, Одеса, 24-25 травня 2001р. Одеса, 2001. С. 137-139.

Анотація

Александров Б. Г. Гідробіологічні основи управління станом прибережних екосистем Чорного моря.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.17 - гідробіологія. - Інститут біології південних морів НАН України, Севастополь, 2002.

У роботі розвинуто новий напрямок гідробіологічних досліджень функціональної ролі водних угруповань у формуванні якості прибережних вод на основі біогеохімічного підходу. З метою оцінки внеску гідробіонтів у трансформацію речовини та енергії визначено калорійність масових видів планктону і бентосу Чорного моря, виведено “універсальні” рівняння для визначення продукції і дихання безхребетних на будь-якій стадії онтогенезу. На основі схеми біотичного балансу подано кількісну оцінку виняткової ролі обростання в самоочищенні прибережної зони моря. Описано фундаментальні закономірності сукцесії обростання на твердих субстратах різного типу. Оцінено біопозитивні властивості матеріалів, які найчастіше використовуються у гідробудівництві. Виведено кількісні залежності структурно-функціональної організації водних угруповань від геометрії їх життєвого простору. Уточнено визначення поняття “найближчий життєвий простір”, запропоновано спосіб визначення його обсягу. Обґрунтовано новий показник функціональної активності угруповання обростання, що відображає внесок його рослинної і тваринної компоненти. Виведено рівняння для оцінки внеску організмів обростання в самоочищення прибережних екосистем за рядом регламентованих показників.

Ключові слова: Чорне море, твердий субстрат, обростання, калорійність, біотичний баланс, самоочищення, якість води.

Аннотация

Александров Б.Г. Гидробиологические основы управления состоянием прибрежных экосистем Черного моря. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.17 - гидробиология. - Институт биологии южных морей НАН Украины, Севастополь, 2002.

В работе развивается новое направление гидробиологических исследований функциональной роли водных сообществ в формировании качества прибрежных вод на основе использования биогеохимического подхода. Для оценки вклада гидробионтов в трансформацию вещества и энергии определена калорийность массовых видов планктона и бентоса Черного моря, выведены “универсальные” уравнения для определения продукции и дыхания беспозвоночных на любой стадии онтогенеза. На основе схемы биотического баланса дана количественная оценка исключительной роли обрастания в самоочищении прибрежной зоны моря. Описаны фундаментальные закономерности сукцессии обрастания на твердых субстратах разного типа. Оценены биопозитивные свойства материалов, наиболее часто используемых в гидростроительстве. Выведены количественные зависимости структурно-функциональной организации водных сообществ от геометрии пространства их обитания. Уточнено определение понятия “ближайшее жизненное пространство”, предложен способ определения его объема. Обоснован новый показатель функциональной активности сообщества обрастания, отражающий вклад его растительной и животной компоненты. Выведены уравнения для оценки потенциала самоочищения прибрежных экосистем за счет обрастания по ряду регламентируемых показателей.

Ключевые слова: Черное море, твердый субстрат, обрастание, калорийность, биотический баланс, самоочищение, качество воды.

Annotation

Alexandrov B.G. Hydrobiological fundamentals of the Black Sea coastal ecosystems management. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 03.00.17 - Hydrobiology. - The Institute of Biology of Southern Seas of National Academy of Science of Ukraine, Sevastopol, 2002.

Recent trend of hydrobiological researches concerned with estimations of a function role of aquatic communities in formation of water quality in the coastal zone develops on the basis of biogeochemical approach has been presented in this work. For an estimation of the quantitative contribution of hydrobionts into transformation of substance and energy the definition of calorie content of mass Black Sea plankton and benthos species, "universal" equations for calculation of invertebrates production and respiration has been fulfilled. Is submitted biotic balance coastal ecosystem of the Black sea, on the basis of which the input of fouling community in transformation of substance and energy is appreciated. The fundamental rules of the fouling succession on the different type of hard substrates are described. The biopositive properties of materials of a natural and artificial origin that most used in hydraulic engineering construction, including rubber tire covers are appreciated.

The method of forecasting the number of the fouling larvae during maximal reproduction activity of parent populations has been work up. Long-term changes of fouling structure and functional activity, caused by eutrophication and introduce species in the Black Sea are appreciated.

The quantitative dependencies of structurally and functional organization of fresh-water and marine communities of the Black Sea from geometry of inhabited space are deduced. The definition of concept "the nearest living space" is specified, the way of calculation of its volume is offered. The new index of function activity of fouling community, reflecting contribution its plant and animal components is proved. Quantitative dependence allowing to prognosticate epiphyton biomass on size the area of a surface of seaweed substrate is deduced for the first time. The equations for an estimation of potential of self-purification of the coastal ecosystems by the fouling account on series of regulated indexes are deduced. Prescribed dependencies alongside with theoretical importance have the large practical meaning, as can be utilised for management of properties of coastal waters on the basis of placement hard substrate of the different origin with the optimally selected dimensional characteristics.

Key words: the Black Sea, hard substrate, fouling, calorie content, biotic balance, self-purification, water quality.

Размещено на Allbest.ru