Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Физические предпосылки рыбопромысловой продуктивности морских экосистем

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Физические предпосылки рыбопромысловой продуктивности морских экосистем"

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БРЯНЦЕВ

Валентин Алексеевич

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РЫБОПРОМЫСЛОВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ МОРСКИХ ЭКОСИСТЕМ

(специальность 11,00,08 — океанология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических паук

Ленинград 1990

Работа выполнена в Южном научно-исследовательском ин статуте морского рыбного хозяйства и океанографии (ЮгНИРО).

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор биологических наук, член-корреспондент АН СССР М. Е. Виноградов (Москва)', доктор физико-математических наук, академик АН УССР В. И. Беляев (Севастополь), доктор географических наук А. Е. Антонов (Ленинград).

Ведущее предприятие: Ленинградский государственный уни верситег,

Защита диссертации состоится « 20» 199 О г

в IV час. 3 О мин. на заседании специализированного советг Д.063.19.01 по защите диссертаций на соискание ученой сте пени доктора наук при Ленинградском' гидрометеорологиче ском институте (195198, Ленинград, Малоохтииский проспект Д. 98),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛГМИ Автореферат разослан « I В» И О Я б р Я_* 19$'с? г.

Ученый секретарь специализированного -совета Л. Н. КАРЛ И Н

Актуальность проблемы. Человечество все острее испытывает дефицит животного белка. Проблема пищевых ресурсов ста-та одной из основных практически в мировом масштабе. При этом очевидно, что до решения задачи синтезируемой пищи и создания технологии искусственных белковых продуктов необходимо осуществить полное использование естественных ресурсов планеты. В настоящее время в значительной степени недо-яспользованной является биомасса Мирового океана. -

Дальнейшее развитие рыбного хозяйства СССР, единственной, кроме сельского хозяйства, отрасли, которая создает про-ювольственный базис страны, может осуществляться в первую эчередь при успешно развивающейся научной базе.

Рыбохозяйствениая наука должна обеспечить:

1. Рациональный промысел рыбы и морепродуктов в освоенных районах Мирового океана.

2. Выявление новых районов и объектов промысла. Последнее, осуществляется: а) путем вовлечения в сферу добычи массовых, ранее мало используемых, пелагических рыб посредством разработки орудий и способа лова значительных по биомассе, но не создающих плотных концентраций рыб; б) при развитии промысла антарктического криля и в) при организации промысла кальмаров.

3. Интенсивное развитие марикультуры, в том числе в ше-аьфовой зоне окраинных морей СССР.

4. Контроль за состоянием экосистем окраинных и внутренних морей СССР при существующих антропогенных воздействиях.

5. Разработку методов и, в дальнейшем, развитие марикуль-гуры в открытых водах Мирового океана. Мы предполагаем, что последнее-обусловит новый качественный скачок в деле

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

производства продуктов литания, подобный тому, который прс изошел при переходе человека от охоты и собирательства ведению культурного земледелия и животноводства.

Успешное решение перечисленных задач невозможно бе определения океанологических (в первую очередь физических предпосылок биологической продуктивности в осваиваемых эксплуатируемых районах Мирового океана, а также в искусст венно создаваемых аквахозяйствах. В настоящее время он, достаточно полно рассмотрены в плане значимости первичны элементов абиотической части экосистем, таких, как солнеч ный свет, тепло, соленость, плотность, перемешивание вод, он тические и акустические свойства гидросферы. Однако прс дуктивность высших трофических уровней, часть которой м! условно обозначаем как рыбопромысловую, имеет основы ко мплексные и более сложные по сравнению с перечисленными К таковым мы относим трехмерное поле течений, термохалин ную структуру, условия турбулентности и некоторые другие.

Эти предпосылки также рассматриваются в промыслово океанологии, однако их изученность пока недостаточна. Опре деление таких комплексных основ и экологической значимост: их отдельных сторон в качестве причин повышенной рыбопро мысловой продуктивности является в настоящее время важней шей задачей.

Цели и задачи исследований. Целями наших исследовани являлись: определение океанологических (физических, частич но гидрохимических) предпосылок общей (суммарной) продуй тивности морских экосистем, выявление и описание главны •комплексных факторов в механизме продуцирования, отыска ние общего, или наиболее общего, физического критерия повы шейной рыбопромысловой продуктивности, выбор и иллюстра ция ряда абиотических параметров среды для оценки опреде ленных районов Мирового океана в практическом рыбохозяй ственном смысле.

Для достижения поставленных целей были предприняты ре шения следующих задач:

1. Исследование экологической роли завихренности поля те чений. Определение роли и значимости циркулярных систе} обоих знаков. Разработка методики количественного учета кон кретной, преобладающей и суммарной завихренности как фак тора, обусловливающего урожайность и особенности в поведе нии объектов рыболовного промысла.

2. Исследования экологической значимости элементов тер мохалинной и плотностной структуры, как определяющих и кос венных (сигнальных) факторов повышенной биологической про дуктивности разномасштабных акваторий Мирового океана."

3. Исследование условий развития турбулентного перемешн-ания как фактора, определяющего существование постоянных ! изменяющихся зон пгпоксни и сероводородного заражения на римере Черного моря. Выявление признаков изменения его косистемы.

4. Поиск количественного показателя, суммарно отражающего уровень благоприятности абиотической части морской эко-нстемы. Пробные сравнения разнообразных районов океана ;0 такому признаку.

Проведено обобщение и иллюстрация ряда результатов на-иих исследований в качестве полезного вклада в современную ромысдовую океанологию и произведена оценка результатов сследозаний по уровню и возможностям практического ис-юльзования.

Методы. При выявлении физических предпосылок повышений биологической и рыбопромысловой продуктивности приметалась методика прямого качественного или количественного, аще всего статистического, сопоставления показателей обеих .торон.

В качестве общего подхода используется концепция второ-о закона термодинамики в его вероятностной интерпретации юльцмана, послужившей фундаментом современной статистической физики, а также теория Шенона, который1 предложил ис-юльзовать формулу энтропии Больцмана 5=— ;ля измерения информации.

В одном случае нами получена связь статистического рас-[ределения количества особей одного из промысловых видов |ыб в координатах океанографической характеристики. Для того метода мы предполагаем хорошую перспективу в деле щенки и прогноза рыбных запасов.

При анализе термохалинной структуры чаще всего исполь-овались различные модификации Т, 5-аналнза, в том числе [ объемно-статистический. В данный метод нами внесены важ-гые дополнения.

К статистическим методам относится и регрессионный ана-!нз, весьма распространенный в промысловой океанологии и асто применяемый нами. Здесь также использованы методы [искретной математики, в частности ранговой корреляции в из-¡оженнн Кендэла.

Для анализа полей атмосферной циркуляции при оценке ^таяния последней па изменения поля течений, термохалинной [ плотностной структуры в синоптическом масштабе времени фименялось разложение поля в ряд по полиномам Чебышева.

Широко использовался намн также простейший метод ка-[ественных сопоставлений, как кривых, так и; полей распре-

деления и изменения физических и биологических характерис тик. Для выделения потенциально продуктивных зон, в част ности, использован метод наложения полей различных океано графических параметров.

В исследованиях промысловой океанологии, естественно, не возможно обойтись без расчетных методов классической океа нографии, относящихся к классу детерминистических. Расчеть течений с помощью аналогового моделирования, с помощью ди намического метода или методов расчета дрейфовых теченш выполнялись нами в различных случаях и для различных ак ваторий. Однако описание этих способов приводится в работ! только как необходимый элемент общей методики анализа.

Фактический материал. В работе использованы в иервук очередь данные океанографических исследований ЮгНИРО ; Черном море и Индийском океане. В общей сложности они со ставляют более 7 тыс. станций. Систематизация материала 1 его обработка на ЭВМ по ряду программ осуществлена пр) использовании банка информации на машинных носителях, соз данный отделом банка АСУ и лабораторией промысловой оке аногафии ЮгНИРО. Банк дополнялся заказываемыми мате риалами МЦД-Б, которые также использованы в работе.

Для решения отдельных задач взят материал специальны, океанографических съемок в Черном море, Индийском и Ат лантическом океанах, в Мексиканском заливе. По последнем; району обобщались данные, собранные во время. совместны. советско<кубинских исследований за период с 1966 по 1970 го, и принадлежащие Центру Рыбохозяйственных Исследован!!! (ЦРИ) в Республике Куба (Гавана). Материалы специальны: съемок в различных районах Атлантического океана взяты и океанографического архива АтлантНИРО.

При анализе синоптической изменчивости течений и гндро структуры нами использовались в основном ежедневные кар ты приземного давления, взятые непосредственно или поел опубликования в бюллетенях Гидрометцентра СССР. В случа ях подобных исследований акваторий индоокеанского сектор, Антарктики брались аналогичные карты, принимаемые на экс педиционных судах с помощью факсимильной аппаратуры с сс ветской антарктической станции «Молодежная». Этот же мате риал при исследованиях в районе Юкатанского шельфа прея ставлен нам Гаванским институтом метеорологии.

Существенную долю в использованных для исследований ма териалах занимают данные океанографических наблюдений, первую очередь за течениями, на автономных буйковых стаи цнях. Последние выполнялись непосредственно автором ил

е )

ргапизовывались с его участием при постановке соответствую1 дих задач в специальных рейсах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Структура изложения результатов наших исследований, в бщем, содержит три основных логических этапа. Вначале, как езультат обобщения предшествующих исследований и сфор-'ировавшихся представлении, мы рисуем общую схему, кото-ая качественно иллюстрирует сложную систему потоков и рансформации энергии в морских экосистемах. Она ограниче-а в конце двумя блоками живой части экосистемы: фито-ланктоном и, обобщенно, блоком всех остальных трофических ровней. Основная задача схемы — отразить возможные усло-ия сохранения энерии внутри системы или локального сниже-ия энтропии при усложнении ее структуры, при увеличении а ей количества и разнообразия информации.

Затем рассматриваются ключевые узлы этой системы, оп-еделяющие, по нашему мнению, успешность развития биоти-еской части экосистемы, как в количественном (биомасса), ак и в качественном (количество трофических уровней, коли-гство биомассы на каждом из них, в особенности конечного родукта, используемого человеком) плане.

В заключение предпринимается попытка найти наиболее 5щий качественный показатель физических предпосылок по-ышенной рыбопромысловой продуктивности. К новым и важным результатам исследований мы относим первую очередь доказательство определяющей экологической эли антициклонической завихренности как элемента поля те-;ний и плотностной структуры, имеющего такое же важное тчение, как н циклоническая завихренность, но обладающе-) более общим характером при определении биологической эодуктнвности в тропических, умеренных и полярных зонах [ирового океана. Благодаря этому дополняется и общее пред-гавление о роли завихренности вообще.

Предполагаем также, что в практике промысловой океано-эгии будет полезной наша методика расчета завихренности.

нее включены такие новые подходы, как расчет относительно вихря и его пространственной изменчивости, прямой и костный учет конкретной и суммарной завихренности через рас-;ты воздействия атмосферной циркуляции с типизацией бари-к:ких полей и учетом повторяемости типов. Важны и выяв-мгные связи между характером атмосферной циркуляции, по-;м течений (определяющим приток биогенных солей в слой отосинтеза), изменениями в урожайности и в поведении объ-

ёктбв промысла в ряде конкретных районов, таких как Юка танскнй шельф, индоокеанский сектор Антарктики, Черно* море.

Принципиально новым и перспективным считаем мы наш» представление термохалннной структуры как аргумента рас пределения объектов промысла не только в пространственно;, смысле, но и в статистическом. Примером этому служит выяв ленная связь между особенностями распределения черномор ской ставридщ в температурном поле поверхностного слоя во; с ее общим количеством.

Представляет интерес методика выявления потенциалы!« продуктивных зон в тропических и умеренных областях Миро вого океана с помощью количественной оценки пространствен ных аномалий океанографических характеристик.

Таким способом, с использованием аномалий температуры выявлены потенциально продуктивные зоны в Мексиканског заливе. Нами также, предложен метод наложения полей йно малий нескольких характеристик: температуры, топографии се зонного термоклина, -солености, распределения гидрохимиче склх характеристик, таких как растворенный кислород и фос фатный фосфор, рассчитанных элементов циркуляции вод. ( его помощью выявлены потенциально продуктивные зоны юго западной части Индийского океана и всей его акватории, з; исключением антарктической части.

Весьма полезным оказался модифицированный вариан Т, ^-анализа, позволивший нам с помощью системы треуголь инков смешения исследовать структуру и происхождение вод ных масс Мексиканского залива.

Экологическая роль условий развития турбулентного пере мешнвання, выраженная количественно посредством такого па раметра, как число Ричардсона , определена нами как ос новной показатель прц выявлении механизма черноморски: заморов в его северо-западной части.

Было установлено, что причиной возникновения гипоксии ] полного исчезновения кислорода в придонных слоях акваторш является сочетание океанографических условий, при которы Ш становится более 10, — критического значения для процесс, кислородного обмена в воде, которое мы определили эксперн ментально. Последнее достигается при повышении страти«|)и кадии пли снижении динамизма в водах конкретного ело: (уменьшение сдвига течений). Под возникшим блокнрующш слоем быстро исчерпываются на окисление органики все запа сы кислорода и развивается сероводородное заражение. Дан ный процесс является общим для самых разных акваторий: глу боководной части Черного моря, некоторых фиордов, впадиш

<ариахко, Аравийского моря при северо-восточном муссоне, >яда акваторий в Тихом и Атлантическом океанах, некоторых шливов н эстуариев. Повсеместно органика играет роль не ос-ювной причины заморов, а общего фона. Ее бывает достаточ-ю в пределах любой акватории, чтобы исчерпать раствореп-шй кислород под блокирующим слоем, и любое ее поличест-¡о окисляется без создания дефицита указанного газа при его :вободном притоке, когда не существует для этого препятствии

Оказалось, что в Черном море вследствие увеличившегося ¡зъятня речного стока на нужды народного хозяйства, увели-П1ЛСЯ приток соленых черноморских вод в пределах шельфо-юй зоны, усилилась стратификация в летний период, снизился динамизм за счет ослабления в прибрежных районах течений и стали чаще козникать условия для заморов, которые наблюдались здесь в меньшем масштабе и ранее.

Таковы причины э ко логических кризисов в Черном море, соторые нанесли серьезный урон местному биоценозу, в том шеле и в его промысловой части. Они будут продолжаться до тол ной перестройки гидроструктуры шельфовой, зоны. Однако ¡атем существенная трансформация ее была предсказана, а ¡атем обнаружена в глубоководной части моря. Она вырази-гась в подъеме границы блокирующего поверхностного слоя, з увеличении солености на горизонтах от 50 до 200 м, в изменении термической и гидрохимической структуры моря, в ¡аметпых изменениях биологической части его экосистемы.

Задача третьего этапа исследований, то есть поиск едино-■о физического критерия биологической или рыбопромысловой фодуктивности в море, оказалась весьма сложной. Зафиксн-ювать количество энергии, проходящее, трансформирующееся, фемеино сохраняющееся и рассеивающееся на выходе системы, в настоящее время не под силу самым совершенным дс-•ермипированным моделям. В то же время, существующий :одход косвенной оценки эффективности морской экосистемы по /розню разнообразия абиотических условий (Т. А. Айзатуллнн, 1 Л. Лебедев, К. М. Файлов) наводит на мысль о нозможнос-") строгого количественного отражения этого разнообразия в саком-нибудь из ее физических полей.

Океанологам такое поле известно — это поле плотности, )тражан:щес динамические н структурные особенности водно"; •олщн. Вертикальные и горизонтальные градиенты этого поля 'же используются в качестве показателя продуктивных регио-юв Атлантического океана А. А. Ешзаровым.

Разнообразие условий, меру сложности трехмерного плот-юстного поля мы предполагаем выразить через уровень энт-

ропии информации с помощью вышеупомянутой формулы в фи зико-статистическом смысле Больцмана и Шеннона. Практи чески это было осуществлено для 18-ти разнообразных райо нов, в широких пространственных пределах от антарктическо го сектора Индийского океана до Черного моря. Ранжирова ние по энтропии информации, отражающей эффективность £ продуцировании экосистемы, в первом ряду подтверждаете только общей качественной экспертной оценкой. Физически« предпосылки биологической продуктивности оценены дополни тельно по независимому критерию, представляющему собой ко личественную оценку интенсивности вертикального водообменг при завихренности потоков над подводными возвышенностями Значения его оказались пропорциональными уровню энтропш информации трехмерного поля плотности, рассчитанного п( данным мезомасштабных океанографических съемок, выпол ненных в районах этих банок.

Данный критерий (rj) оказался подходящим для отраже ния потенциальных физических возможностей экосистем в тро пической зоне океана, которые при размыкании сбалансирован ной биологической цепи, в том смысле, в котором на это ука зывал М. Е. Виноградов, могли бы давать гораздо больше! количество необходимого для человека продукта. Такое раз мыкание в выявленных по нашему критерию тропических рай онах Мирового океана можно осуществить с помощью искусст венного апвеллинга. Технические возможности для этого опи сываготся в ряде научных и научно-популярных источников. Ря; соображений по этому поводу представляются нами. При соз дании таким образом в океане обширной цепи искусственны: экосистем человечество смогло бы реализовать упомянутый на ми в начале качественный скачок в деле производства продук тов питания.

Практическая значимость работы. Последнее из вышеупо мянутых положений, по нашему мнению, должно рассматри •ваться как наиболее значительное, хотя оно и представляете: в работе как гипотеза и как проект направления дальнейши: исследований, инженерных разработок и организации по суще ству нового рыбного хозяйства, способного удовлетворить по требность страны в пищевом белке в удвоенном масштабе п сравнению с существующим уровнем. Мы считаем, что массо вое искусственное рыборазведение в открытых водах тропиче ской зоны Мирового океана на базе использования солнечно и волновой энергии, а также потенциальной, заключенной в тер мохалинной и плотностной структуре водной толщи, являете: оптимальным и эффективным путем увеличения производств пищевых продуктов в ближайшем будущем.

¡10 f

Показатель уровня энтропии информации трехмерного поля плотности (q), рассчитываемый по данным мезомасштабных океанографических съемок по изложенной в работе методике, может практически использоваться а настоящее время для количественной оценки и сравнения экосистем, где существует регулярный промысел, и в исследуемых в рыбохозяйственном плане районах. Критерий будет репрезентативным для любых акваторий, где поле плотности отражает особенности движения вод и термохалинной структуры.

Выявление критического значения числа Ричардсона для условий кислородного обмена в водной толще и определение механизма и причин заморных явлений в северо-западной части Черного моря уже используется в настоящее время для прогноза этих явлении с двух-трехмесячиой заблаговремешюстыо. Такие прогнозы представлялись лабораторией промысловой океанографии ЮгНИРО по запросу промышленности.

Одновременно мы считаем, что весьма важное значение имеют наши выводы по поводу осуществляющейся сейчас общей трансформации черноморской экосистемы. Они были изложены в специальном докладе на Ученом совете ВНИРО, представлены Министерству рыбного хозяйства, сообщены в двух специальных докладах для ГК.НТ СССР, на III съезде советских океанологов, на ряде совещаний и симпозиумов по проблеме изменения экосистемы Черного моря.

Сущность нашей гипотезы состоит в том, что при увеличении изъятия речного стока з бассейне Черного моря произойдет осолоиеиие верхнего слоя вод и усиление кислородного обмена, что приведет к интенсивной трансформации его сероводородного с доя. Этот процесс в осеннее время может ускоряться и отрицательно влиять на живую часть экосистемы.

Переход современно.! черноморской экосистемы к другому типу, когда указанное море станет солоноводяым заливом Средиземного, неизбежно будет сопровождаться снижением биомассы объектов современного промысла. Весьма вероятно полное исчезновение некоторых из и их. С другой стороны, министерства, планирующие, хозяйственные организации и правительство СССР в настоящее время скорее всего не смогут предпочесть вариант прекращения изъятия речных вод. В этом случае необходимо разумно учесть предстоящие изменения черноморского биоценоза, чтобы избежать значительного экономического ущерба.

К практическим результатам наших исследований, которые уже используются, молено отнести следующие:

Построение карт потенциально продуктивных зон Индийского океана (без антарктического сектора), которые позволяют

'М

сократить объем научно-поисковых работ ориентировочно в 4 раза. Постановлением «Совещания по новым методам поиска с применением космической техники» они рекомендованы для использования всем бассейновым институтам Минрыбхоза.

Выделение потенциально продуктивных зон в юго-западной части Индийского океана послужило ориентиром при дальнейших научно-исследовательских экспедициях. В определенной степени благодаря этому в 1980 году научно-поисковыми судами Управления «Югрыбпромразведка» были обнаружены промысловые скопления некоторых видов рыб в районе банок Западно-Индийского хребта, где может вестись эпизодический промысел.

На основе количественных показателей атмосферной циркуляции над акваторией Черного моря создана методика прогноза (гидрометеорологическая часть) урожайности и поведения основных промысловых видов: хамсы, шпрота и ставриды.

Нижеследующие результаты могут быть применены в ры-бохозяйственной практике, практике научно-поисковых и научно-исследовательских работ.

К ним относятся прежде всего методика расчета завихренности поля течения в различных масштабах его временного осреднения по данным приземного барического поля. Косвенная оценка предпосылок урожайности и уровня продуктивности вод в районе Юкатанского шельфа, оценка поля завихренности в районах промысла антарктического криля для суждения об изменениях обстановки в синоптическом масштабе времени, оценка изменений динамических предпосылок для успешности промысловых работ на банках Обь и Лена, определение уровня теплового фона Черного моря, как важного во многих отношениях экологического параметра, — все это может рассчитываться по элементам указанной методики учета атмосферной циркуляции.

Изменения численности черноморской ставриды, видимо, можно рассчитывать по эксцессу ее распределения в температурном поле. Этот метод, разработанный совместно с В. А. Кос-тюченко, может быть использован, по нашему мнению, при наличии соответствующих наблюдений, и по отношению к другим промысловым видам рыб в различных районах Мирового океана.

Косвенный критерий динамических предпосылок биологической продуктивности над автономными банками в открытом океане, использованный нами для доказательства репрезентативности более общего показателя, — энтропии информации трехмерного поля плотности (г}), может быть полезен и сам по себе для подобных оценок таких районов.

Личный вклад автора. Предлагаемая работа, с учетом ее направленности, основных идей, замысла и назначения, является в своей значительной части обобщением научного и практического опыта автора, полученного за 30-летний период работы в области промысловой океанологии. Поэтому в ее изложении основная часть относится к результатам исследований, идеям и концепциям автора. Существенную часть результатов составляют решения, полученные коллективами сотрудников н отдельными сотрудниками под руководством автора, но при условии, что последнему принадлежала основная идея или гипотеза исследования. В значительной степени это определялось тем обстоятельством, что автор возглавлял лабораторию промысловой океанологии АтлантНИРО (1968—1969 и 1971 —1974), промысловой океанографии ЮгНИРО (с 1974 по настоящее время) и осуществлял руководство океанографическими работами в Кубинском Центре Рыбохозяйственных Исследований (Гавана) с 1969 по 1971 год.

В работу включены также результаты, полученные при совместных исследованиях с другими океанологами при равноценном вкладе автора. Они составляют примерно пятую часть в общем изложении и обнаруживаются с помощью соответствующих ссылок. Последние же представляют перечень работ, включенных в необходимые обобщения, а также относящихся к тем, что послужили автору основой и отправными моментами в его исследованиях.

Автор принимал участие в организации и планировании практически всех экспериментов и экспедиций, материалы которых использовались для получения изложенных результатов. При этом, в более чем 20 экспедициях принимал непосредственное участие. Из 30 автономных буйковых станций, например, чьи данные использованы в перечисленных исследованиях, 27 выполнены автором.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались: на 2-й, 3-й, 4-й, 5-й Всесоюзных конференциях по промысловой океанологии (соответственно: Калиниград, 29—31.05.73; Керчь, 15—17.10.1975; Мурманск, октябрь 1977; Калиниград, 13—15.11.1979); на научно-практической конференции «Биологические ресурсы больших глубин и пелагиалн открытых районов Мирового океана» (Мурманск, 12—13.03.1981); на 3-м Всесоюзном совещании по изучению биологических ресурсов больших глубин и эпипелагиали открытого океана; па Совещании по новым методам поиска с применением авиакосмической техники (Минрыбхоз, Керчь, 17—18.11.1981); на 3-м Всесоюзном симпозиуме по антропогенному эвтрофированию природных вод (Москва, сентябрь 1983);

на 8-м съезде Географического общества СССР (Киев, октябрь 1985); на Симпозиуме по экосистеме Черного моря (ИО АН СССР, февраль 1989); па заседаниях Бассейновой секции АН УССР: «Индийский океан и южные моря» (Севастополь, ноябрь 1978, 20—21.11.1980); на расширенном заседании секции Центрального правления НТО пищевой промышленности (Севастополь, 14—15.10.1981); па заседании Ученого совета ВНИРО (Москва, апрель 1981); на балансовых конференциях Центра Рыбохозянственных Исследований Республики Куба (Гавана) в 1969 и 1970 годах; на 2-м и 3-м съездах океанологов (Ялта, 10—17 декабря 1982; Ленинград, декабрь 1987); на ежегодных отчетных сессиях ЮгНИРО с 1975 по 1989 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертационная работа изложена на 286 страницах и включает 20 таблиц и 56 рисунков. Список литературы содержит 231 наименование, из них 16 работ на иностранных языках. Работа состоит из введения, 4-х разделов и заключения.

Введение. Во введении нами представляются актуальность проблемы, цели и задачи исследований, определяются основные термины. Подчеркивается, что продуктивность морских экосистем понимается в соответствии с Богоровым как производительность органического вещества всем сообществом живой части экосистемы, частью которой является рыбопромысловая продуктивность, а океанологические основы — как комплексные физические элементы ее абиотической части, к которым мы относим трехмерное поле течений, термохалинную и плотностную структуру, условия развития турбулентного перемешивания.

Дается обобщение предшествующих исследований в плане оценки роли и значимости первичных физических параметров: солнечной радиации, тепла, солености и плотности среды, движений в водной толще и т. д., а также экологической роли вторичных параметров, которая выявляется, в основном, исследователями в рамках собственно промысловой океанологии.

Описываются некоторые подходы к обобщению механизма продуцирования в морских экосистемах, к которым мы относим энергетическое направление и концепцию общей оценки эффективности систем по уровню разнообразия их абиотической составляющей.

1. Экологическая роль завихренности поля течений. Завихренность — физическое явление, исследование которого не завершено даже в общей теоретическом плане. Изучению океанских вихрен разного масштаба уделяется в настоящее время большое внимание.

Экологическая роль вихря в водной среде обусловлена его этносительнон стационарностью и замкнутостью, которые создают таким образом систему, именуемую иногда станцией, благоприятную для существования биоценозов. Промысловые виды рыб могут реализовывать в нем весь жизненный цикл или часть гго, и тем успешнее, чем большая степень устойчивости и закрытости будет у данной циркуляционной системы.

Несмотря на то, что детерминированная модель завихрен-яостн, достаточно адекватная реальной, пока не создана, промысловая океанология рассматривает в физико-статическом плане зависимости между поведением и урожайностью объектов промвсла и определенными элементами циркуляционных систем, которые можно определить, прямо или косвенно, при условии упрощенного или достаточно обобщенного подхода, крупномасштабных осреднений, оценки косвенных признаков, рассмотрения отдельных важных сторон. К последним могут относиться: место циркуляционной системы, ее синоптическая и сезонная устойчивость, ее знак и размеры.

Наши исследования выполнялись в общем плане задач промысловой океанологии в конкретных районах. Они включают непосредственные инструментальные наблюдения над течениями, различные способы их расчета, оценку циркуляции по косвенным признакам, поиски связи с изменениями гидрострукту-эы с атмосферной циркуляцией и, основное, с поведением или /рожайностью определенных промысловых рыб.

При производстве наблюдений наибольшее внимание уделяюсь автономным буйковым станциям. Нами использованы данные 30. Продолжительность станций от одних суток до 45-ти. Районы постановок-" восточные шельфы США и Канады, Юкатанский шельф, район архипелага Кергелен, Черное море. Описываются методы постановок, производства работ, анализа ре-$ультатов. '

Для расчетов течений чаще всего использовалась геостро-})ическая модель (динамический метод). В практике ее применения приходилось использовать различные приемы для оп-)еделения глубины нулевой поверхности. Наиболее широко использовался метод Л. К. Моисеева, в технику которого мы внесли некоторые полезные детали.

Дрейфовые течения моделировались с помощью аналоговых лашин при многолетних (с 1967 по 1989 гг.) хоздоговорных эаботах АтлантНИРО и ЮгНИРО с Лабораторией электриче-жого моделирования ЛГМИ (по методике, описанной в моно--рафии В. А. Макарова и А. Б. Мензина). Определенные тем ¡ли иным способом течения в значительной части служили материалом расчета завихренности. Последняя, естественно, не'

Могла быть получена с помощью полного уравнения вихря из-за его сложности и недостатка необходимых данных. Нами обычно использовалось выражение относительного вихря

^__Су _ ди

их ду

где и и о соответственно составляющие течения на параллель и меридиан, рассчитанного по одной из вышеперечисленных Методик.

Именно поле относительного вихря, а также, в ряде случаев, поле индекса его пространственной изменчивости, при сопоставлении с распределением различных организмов, таких, например, как определенные виды бентоса на шельфе островов Кергелен или антарктического криля в море Содружества, позволили нам прийти к весьма важному выводу об определяющей экологической роли антицнклоннческой завихренности. Эта форма циркуляции обеспечивает скапливающий эффект, препятствующий механическому разносу рыб и беспозвоночных, их икры, личинок н молоди. Для активно двигающихся особен здесь реализуется оптимальный режим энергетических затрат, молодь и личинки избегают в таких круговоротах рассеяния и обеспечиваются пищей, которая также механически скапливается в этой области. Ряд океанологов в общем плане уже указывали на такой эффект антициклонической завихренности. Нами эта закономерность показана на конкретных примерах. Это позволило сделать вывод о том, что анткцнклониче-ская завихренность является не только весьма важным в экологическом смысле динамическим фактором, но и косит более общий характер по сравнению с циклонической. Если последняя обеспечивает приток биогенных солей в фотическнй слой в тропической н умеренных зонах океана (апвеллинг), то аккумулирующий эффект антициклонического вихря важен как в этих, так и в полярных широтах, где он становится основной предпосылкой биологической и промысловой продуктивности.

Значительное внимание уделено описанию различных методов количественной оценки атмосферной циркуляции, поскольку она позволяет выявить особенности режима циркуляции вод я изменений термохалннной структуры в конкретных районах. При найденном или предполагаемом механизме взаимодействия успешно находятся корреляционные связи между урожайностью или поведением (образование и распад скоплений) объектов промысла с одной стороны и изменениями в гидроструктуре под. действием атмосферной циркуляции с другой.

В третьем подразделе приводятся наиболее характерные решения конкретных задач с помощью оценки поля течений. В

случае исследовании Юкатанского шельфа показана зависимость интенсивности поступления глубинных продуктивных вод в фотический слой, что определяет урожайность некоторых промысловых видов рыбы, от изменений приземного барического поля над акваторией Мексиканского залива и Карибского моря. Иллюстрируется связь атмосферной циркуляции с изменением поля течений н гидроструктуры. Описывается методика расчетов таких изменений по материалам ежедневных барических карт для суждения о перспективах изменений продуктивности вод района банки Кампече.

Рассчитанные с помощью аналогового моделирования, а также взятые из Атласа Антарктики, карты течений поверхностного слоя пндоокеанского сектора Антарктики использованы для расчета карг относительного вихря и его пространственных изменений. Сопоставление этих карг с распределением скоплений антарктического криля позволило выявить экологическую значимость антициклонической завихренности и интенсивности завихренности вообще. Наиболее благоприятное воздействие антнциклонических мезомасштабных вихрей, по нашему предположению, обусловлено повышенной вероятностью зон с минимальным горизонтальным переносом, сопоставимых по масштабам с крплевыми скоплениями (пятнами). В циклонических круговоротах такая вероятность меньше, и наименьшая она имеет место в незавихренных потоках, где условия для разноса в указанном масштабе встречаются наиболее часто.

Предлагаемая методика расчета изменений динамических условии по данным барических карт, принимаемых с помощью факсимильной аппаратуры с советской антарктической станции «Молодежная», может быть использована на промысле криля в море Содружества для оперативного прогнозирования.

Для Черного моря в методическом подразделе описываются также способы оценки его теплового фона и урожайности ставриды с помощью данных атмосферной циркуляции и солнечной активности.

2. Экологическая значимость некоторых сторон гидроструктуры. Вместе с динамикой физическая структура водной толщи обеспечивает усложнение механизма морских экосистем, удлинение пути трансформации доступной энергии, уменьшение скорости нарастания энтропии, увеличение предпосылок для существования и развития биоценоза. Задачей данного раздела является представление методов, которые выявляют особенности гидроструктуры, пригодные для оценки районов Мирового океана с повышенной интенсивностью продуцирования живой биомассы и условиями для образования скоплений объектов рыболовного промысла.

Экологически значимыми производными термохалиниой и плотностной структуры вод являются поверхности повышенных градиентов океанографических характеристик — пикноклии и фронтальные зоны. Именно эти граничные поверхности, как указывают Т. А. Айзатулин, В. Л. Лебедев и К. М. Ханлов, являются преобразователями, накопителями и источниками энергии.

Общеизвестно, что пикноклин является необходимым условием первичного продуцирования в океане, однако он не менее важен и для высших трофических уровней биологической цепи. Без него невозможны образования скоплений антарктического криля, реализация жизненного цикла различных представителей флоры и фауны гидросферы, накопления кормовой биомассы. Топография сезонного пикно- и термоклина является указателем признаков апвеллинга и ориентиром при поиске тунцов. Фронтальные зоны являются признаками тесного соприкосновения водных масс различного происхождения и отличающихся по своим океанографическим характеристикам. Оба указанные явления создают аномалии в пространственном распределении океанографических характеристик — главную н наиболее значимую особенность гидроструктуры, приносят новую информацию при проникновении в пределы более высоких или низких широт, больших или меньших глубин, что стимулирует усиление развития живой части экосистемы. Такую роль выполняют водные массы тропических и умеренных широт, принося дополнительное тепло в полярные акватории, или воды высоких широт, приносящие биогенные соли при проникновении в поверхностные и, особенно в глубинных горизонтах, в умеренные и тропические широты.

Представляемые в работе методы выявления экологически важных особенностей гидроструктуры делятся на три группы: учет распределения объектов промысла в температурном иоле, использование косвенных признаков подъема и опускания вод, Т, 5-анализ водных масс.

В первую группу входят два основных метода. Первый, весьма широко применяемый в промысловой океанографии и состоящий в отыскании приуроченности рыбных скоплений к водной массе с определенным диапазоном температуры, использован нами для прогноза времени образования промысловых скоплений черноморского шпрота и для оценки успешности промысла серебристого хека на Новоанглийском и Новошотлапд-ском шельфах. Второй, принципиально новый, основан на оценке относительного изменения запаса определенного вида рыб по характеру их статистического распределения в температурном поле. Он разрабатывался с учетом предположения Ройса,

считающего, что при увеличении количества особей любой вид рыб должен расширять свой оптимальный диапазон существования основных океанографических характеристик. На примере черноморской ставриды нам удалось показать, что ее количество (Р) пропорционально не линейному увеличению диапазона температуры поверхностного слоя вод, а эксцессу распределения (Е) ее в температурных координатах:

Р— 1380(£ + 2)-'-в _

Мы предполагаем, что такой подход к оценке численности зеобей, относительной или абсолютной, может быть применен ш многим промысловым видам.

Вторая группа включает метод расчета пространственных зномалий океанографических характеристик и метод наложения полей. Уровень аномальности на любом горизонте, например, температуры воды, оценивается с помощью формулы;

где 2 — глубина горизонта, {г — значение температуры в конфетной точке на данном горизонте, 1 г — среднее значение •емперагуры в пределах определенной акватории па анализируемой плоскости. Выборы площади осреднения — основная ¡адача метода, решаемая для каждой анализируемой аквато-шн.

При графическом сложении карт аномалий нескольких окс-[нографнчеекпх характеристик можно классифицировать полушише зоны по степени их устойчивости и надежности в зашей мости от количества совпадающих характеристик.

К третьей группе относятся некоторые разновидности Т, Б-шализа. Последний широко применялся нами для района Но-юшотландского шельфа и банки Джорджес, где с его помощью >ыла произведена количественная оценка не только основных юдных масс, но и сезонная изменчивость тепло- и солезапаса | их объемах. При использовании в других районах было уста-ювлено, что метод треугольников смешения не всегда оказы-астся эффективным, в особенности в сложных районах, вклю-ающих источники распреснсиных и осолоняющнхся вод или :росто в достаточно обширных районах. Поэтому нами была ¡азработапа и использована другая модификация, Т, 5-аналн-а, включающая в качестве основного элемента систему из не-кольких объединенных треугольников, отражающую процесс бразоваиия н трансформации водных масс. Данный метод ус-ешно использован для анализа водных масс Мексиканского алива.

Ряд примеров анализа термохалинной структуры выделен в отдельную третью часть раздела. Все они являются образцами исследования весьма обширных акваторий, на которых с помощью указанной методики выделяются потенциально продуктивные зоны, то есть зоны с признаками устойчивого апвел-лннга. К этим акваториям относятся: Мексиканский залив, юго-западная часть Индийского океана и весь Индийский океан, за исключением его антарктической части (южнее 40° ю. ш.).

Для Мексиканского залива выявлены зоны подъема вод для двух полугодий с помощью осреднения значений температуры ьод на горизонте ¡00 м. Вся акватория залива разделена сначала па районы подъема и районы опускания вод, затем выделены зоны интенсивного подъема, оцениваемые по отрицательным аномалиям температуры, величиной в 3 и более градусов.

В юго-западной части Индийского океана (20—40° ю. ш„ 40—70° в. д.), где под руководством автора была выполнена специальная макромасшгабная океанологическая съемка (НПС •«.Профессор Месяцев», январь—март 1977 г.), получены поля распределения температуры, солености, растворенного в воде кислорода, фосфатного фосфора, кремнекислоты. Удалось сопоставить аномалии температуры, солености, топографию сезонного термоклнна и завихренности течений. При совпадении всех четырех характеристик (отрицательная аномалия температуры, положительная солености, приподнятый термоклни и циклопическая завихренность) обозначились потенциально продуктивные зоны района, а при наличии некоторых признаков (три н менее) — соответственно признаки зон.

Выявление потенциально продуктивных зон всего Индийского океана — наиболее значительная по объему и важности работа. Были рассчитаны аномалии температуры на горизонте 100 м, построены карты топографии сезонного термоклина, карты распределения фосфатного фосфора на нижней границе фо-тнческого слоя (В. А. Хнмица) и карты вертикальных течений (Н. П. Помазанова). Специальными обозначениями отражены зоны совпадения всех перечисленных признаков подъема вод. а также комбинации трех, двух и наличие хотя бы одного признака. В такой последовательности оценивается надежность выделения пли временная устойчивость зоны.

Выделенные зоны показывают в первую очередь области известных прибрежных апвеллингов, что является хорошей проверкой репрезентативности метода. Благодаря этому мы можем с уверенностью обозначить зоны устойчивого апвеллнн-га в открытом океане.

3. Условия развития турбулентного перемешивания ка:: предпосылка трансформации экосистемы Черного моря. Турбулентность является главнейшей и неотъемлемой частью физического механизма экосистемы. Без турбулентных движений, как отмечают А. С. Монин и Р. В. Озмидов, невозможно снабжение верхних слоев океана биогенными солями, а глубинных — кислородом. Наиболее широко характеристики турбулентности используются при исследованиях загрязнения водной сре-я,ы. В экологическом и рыбохозяйствепном плане они до сих пор практически не рассматривались.

Нами используется параметр условий развития турбулентного перемешивания, именуемый числом Ричардсона (Ш). Он является критерием развития турбулентности в стратицифици-рованном океане и в этой форме служит достаточно общей характеристикой, поэтому часто используется океанологами для исследования многих физических процессов: перемешивания, трансформации водных масс, разрушения внутренних волн, перемещения вод и льдов и т. д. Считается целесообразным в настоящее время создание массива данных Ш и разработка специального прибора для его измерений.

Критерий предложен Ричардсоном для оценки состояния атмосферы. Для водной среды он используется в виде:

где % — ускорение силы тяжести, р — плотность (р — средняя плотность) воды, и — скорость течения. Объединение в одном показателе условий стратификации и сдвига течении эбусловливает трудность его получения при наблюдениях в море, но зато позволяет объяснить некоторые особенности водной толщи, что невозможно выполнить при обычном анализе полей океанографических характеристик.

Данный показатель мы используем для оценки условий кислородного обмена при выяснении причин заморных явлений па шельфе северо-западной части Черного моря.

Для расчетов ЭД использовано вышеуказанное выражение в копечно-разноегкой форме. При наблюдении в море получались данные на границах определенных слоев, так как по* а невозможно получение Ш в виде непрерывной функции. Наблюдения на многосуточной стационарной станции можно было выполнять с повышенной подробностью — до 1 м. При представлении этой характеристики в виде поля с помощью океанографических съемок (например, специальная съемка НПС «Скиф» в рейсе по программе СЭВ под руководством автора) замеря-

лись значения температуры, солености и скорости течений на границах слоя наивысшего вертикального градиента плотности для Черного моря в зимний период — 50 — 75 м. Данные наблюдений в дрейфе не давали возможности получения истинных значений течений из-за искажающего влияния движения судна, но их разница (сдвиг) получалась реальной, так как это искажение входило в оба значения.

Графическое сопоставление распределения кислорода и па-рячетра Ri позволило найти критическое значение последнего при кислородном обмене, равное примерно 10. Отличие его от критических значений для перехода к турбулентному движению (0,25; 0,5; 0,1) иллюстрирует указание А. Иванова в ere «Введении в океанографию» о разнице таковых при обмене количеством движения, теплом и субстанцией. При переходе значения через 10 обнаруживались признаки разрушения верхнего, блокирующего кислородный обмен, слоя. Превышение этой величины его восстанавливало. Полагаем, что найденное значение не является региональным, но имеет универсальный характер и скорее всего определяет условия гипоксии во многих районах Мирового океана, в таких, например, как Аравийское море (при зимнем муссоне), некоторые фиорды, впадина Кариакко, обширные области в тропической части Тихого океана, районы Бенгельского течения в Атлантике.

Усилившиеся в 70-е годы заморные явления на шельфе северо-западной части Черного моря нанесли ущерб биоценозу района и определили необходимость установления их причин перспектив развития и возможностей предотвращения. Были предложены гипотезы по механизму явления, преобладающая часть которых включала загрязнение и эвтрофикацию бассейна

Специальными исследованиями, проведенными лабораторией промысловой океанографии ЮгНИРО в период с 1978 пс 1989 год удалось установить, что заморные ситуации в данном районе создаются при условиях подавления вертикального перемешивания блокирующим слоем, в котором плотностнаг стратификация и сдвиг течений вместе определяют значение Ri > 10. При этом количество органики является фоновым условием. Последняя в любом количестве успешно окисляется прг свободном доступе кислорода интенсивного турбулентного перемешивания, не создавая дефицита этого газа. При наличш слоя, блокирующего перемешивание, даже небольшое количе ство органических веществ обусловливает гипоксию и ссрово дородное заражение.

Оказалось, что непосредственными океагографическими при чинами заморпых явлений были следующие:

1. Распространение при слабом перемешивании пресных и прогретых в водохранилищах вод во время их сброса в конце весны.

2. Существование и адвекция при незначительном перемешивании глубинных холодных и соленых вод, создающих условия чрезвычайно высокой плотностной стратификации в летний период.

3. Ослабление течений при многодневных штилевых погодах во второй половине лета.

4. Распространение в придонных горизонтах соленых и сравнительно быстро выхолаживаемых в начале осени вод из со-лоноводных (так называемых «отрицательных») эстуариев.

Причиной усиления заморов является изменение гидроструктуры региона из-за изъятия речного стока на нужды народного хозяйства. Ни одна гидрометеорологическая характеристика в районе Черного моря при наших исследованиях не показала в своих изменениях устойчивого многолетнего тренда, кроме солености придонных горизонтов в ряде точек северозападного шельфа. Приток соленых вод в пределы указанной акватории, обусловленный нарастающим изъятием пресных, способствует усилению стратификации в прибрежных районах, в интервале глубин от 10 до 30 м.При снижении интенсивности течений в маловетренные сезоны и относительно засушливые годы реализуются обширные экологические кризисы. В последнее время они происходят ежегодно, увеличиваясь по пространству и времени.

Дальнейшее осолонение шельфовых вод обеспечит уменьшение вертикального градиента плотности, и заморные явления прекратятся. Однако одновременно продолжится ослабление блокирующего слоя в открытой глубоководной части моря. Таким образом, при планируемом увеличении объема пресного стока (до 40% от общего годового) неизбежна трансформация основного сероводородного слоя Черного моря, которая в. отдельные периоды (например, осенью, при разрушении сезонного термоклина) может происходить весьма быстро, создавая условия для массовых выходов сероводорода в верхние слои моря и даже за пределы водной толщи. Эти изменения повлияют (н уже по некоторым данным повлияли) на гидрохимический режим моря, что заведомо отрицательно скажется на живой части экосистемы.

При хозяйственном планировании на предстоящий период, когда Черное море будет превращаться в солоноводный залнв Средиземного, а его экосистемы полностью изменятся, необходимо разумно учесть неизбежные снижения в объеме добычи объектов промысла и даже их исчезновение, чтобы сделать

экономический ущерб минимальным. Альтернативное решение — прекращение увеличения отъема речных вод бассейна и постепенное его сокращение.

4. Мера разнообразия (энтропия, информация) трехмерного поля плотности как наиболее общий показатель физических предпосылок биологической продуктивности морских экосистем.

В данном разделе решается вопрос о возможности выражения физических основ биологической и рыбопромысловой продуктивности морских экосистем, в том числе и рассмотренных в предшествующих разделах, одним количественным показателем.

Если иметь в виду полное количественное отражение всех физических сторон экосистемы, то на поставленный вопрос следует ответить отрицательно. Даже при учете всей энергии иа входе и выходе системы мы не смогли бы учесть длину путей ее трансформации и скорость нарастания энтропии. Механизм природной экосистемы, в отличие от искусственного, технического, включает комплекс деталей, с самых разных сторон и в разной степени влияющих, или влияющих периодически, на систему трансформации энергии. Этот комплекс представляет собой неупорядоченную (энтропийную) часть системы, которая снижает общую эффективность, но обеспечивает ее живой части определенное количество степеней свободы для приспособительных изменений.

В то же время, видимо, возможно частное решение данной задачи, если попытаться найти не абсолютный, но наиболее общий показатель. Известно, например, что такой наиболее общей океанографической характеристикой любой достаточно обширной морской акватории является трехмерное поле плотности, отражающее поле течений, термохалннную структуру и в их сочетании — условия развития турбулентного перемешивания.

Мера сложности и разнообразия указанного поля, по нашему предположению, может отразить и уровень физических предпосылок суммарной биологической продуктивности морской экосистемы. Эта мера выражается статистикой значений вертикальных и горизонтальных градиентов плотности в ограниченном мезо.масштабном объеме вод. Общей оценкой их совокупности может служить количество информации (энтропия) или уровень разнообразия.

Работа над методикой расчета этого показателя для конкретных районов Мирового океана включала выбор следующих параметров: основания логарифма в ее формуле, оптимальных размеров исследуемого объема вод, величины дискретности при разделении значений градиентов на классы, переходного мно-

жителя для объединения выборок вертикальных и горизонтальных градиентов в одну совокупность.

Задача решалась с помощью численных экспериментов на ЭВМ АС ВТ М—4030 в отделе АСУ ЮгНИРО. В качестве оптимального варианта принята методика расчета по формуле:

1, = - ¿/^лР,,

где Р[ — вероятность различных состояний системы, в данном случае значений пространственных изменений плотности воды. Мощность исследуемого слоя — 500 и менее метров при горизонтальном масштабе порядка десятков и сотен миль. Шаг разделения на классы значений плотности равен 10 ~3 условных единиц, о ' на метр. Объединяющий множитель — Ю-3.

Величины значений были вычислены для 6-ти районов, существенно различающихся по своим океанографическим характеристикам. Из них наибольшая оказалась для акватории шельфа северо-западной части Черного моря, наименьшая — для антарктических банок Обь и Лена. Промежуточные значения расположились в такой "последовательности: открытая часть Черного моря, район Сомалийской котловины, район Западно-Индийского хребта. Правильность отражения- сложности плот-ностного поля здесь очевидна. Последовательность в уровне суммарной продуктивности экосистем тоже представляется верной, хотя экспертные оценки ее менее однозначны.

Для объективной проверки нами предпринят поиск другого физического критерия, который отражал бы; по возможности, обе стороны — абиотическую н биотическую.' Наилучшим оказался вариант оценки'степени, вертикального водообмена в районах подводных возвышенностей, отражающий, перенос глубинных продуктивных вод в зону фотосинтеза. Среди всех физических предпосылок это явление (апвеллннг) наиболее достоверно ассоциируется с биологической, продуктивностью.

Выражение для расчета указанного критерия выглядит следующим образом: ' ' ' '

где И — значение глубины изопнкны, выбранной в слое минимальных изменений этой величины, я — количество значений Н в выбранной для фоновой характеристики области, А и к — соответственно значения глубин этой же изопикны н количе-, ство значений в пределах мезомасштабной съемки над подводной возвышенностью, Н„,п и Ьт — соответственно наибольшее

и наименьшее значения глубины изопнкны в вышеуказанной выборке.

Критерии I) и /), были вычислены нами для одиннадцати мезомасштабных съемок в районах банок, относящихся к хребтам: Мозамбикскому, Западно-, Центрально- и Восточно-Индийскому. Графическое сопоставление полученных значений обоих критериев показало их прямую связь. Таким образом, первый более универсальный критерий может быть использован для оценки различных районов Мирового океана, как промысловых, так и исследуемых для сравнительной оценки продуктивности их экосистем.

Дополнительным результатом вышеописанных исследований явилась гипотеза об отражении показателем 1] также благоприятных потенциальных физических предпосылок высокой биологической продуктивности тропических районов Мирового океана, которая могла бы быть реализована при создании на базе искусственного апвеллннга аквахозянств в открытом море.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

(Основные результаты исследований)

Раздел является обобщающим и заключительным. Поскольку в разных главах работы отражены решения ряда важных вопросов, получены практические результаты, которые использованы или могут быть использованы в рыбохозяйственной практике, а также представляются определенные методические решения, которые могут быть полезными при океанографических исследованиях, возникла необходимость их выборки, обобщения и отдельного изложения с разделением по предлагаемой классификации для удобства оценки и, в дальнейшем, использования.

Содержание раздела фактически уже изложено во второй части реферата, где перечисляются научные и практические результаты исследований.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Смещение границ водных масс района банки Джорджес под действием атмосферной циркуляции // Труды АтлантНИРО, 1970. Вып. 27. С. 27—33.

2. Объемный статистический Т, 5-аналпз водных масс района Новошотландского шельфа и банки Джорджес // Океанология, 1971. Т. П. № 1. С. 22—26 (совместно с А. А. Барино-вым).

3. Постоянные течения в районе банки Кампече // Океанология, 1973. Т. 13. № 2. С. 222—255 (совместно с X. А. Гоме-

СОМ);.

4. Водные массы и продуктивные зоны Мексиканского залива // Советско-Кубинские рыбохозяйственные исследования: Тр. ВНИРО — ЦРИ. М„ 1974. Вып. 4. С. 16—24.

5. Колебания постоянных течений и уровня глубинных вод у склонов Юкатанского шельфа под действием атмосферной циркуляции // Советско-Кубинские рыбохозяйственные исследования: Тр. ВНИРО — ЦРИ, 1974. Вып. 4. С. 25—33.

6. Абиотические индексы урожайности черноморской ставриды // Вопросы ихтиологии, 1977. Т. 17. Вып. 6 (107). С. 1131— 1134 (совместно с В. А. Костюченко).

7. Опыт определения макромасштабных зон скоплений антарктического криля (Euphausia Superba Dana). // Результаты рыбохозяйственных исследований в индийском секторе Антарктики: Тр. ВНИРО, 1977. Т. 120—А. С. 50—54 (совместно с Э. 3. Самышевым).

8. Течения поверхностного слоя вод в районе острова Кергелен. // Закономерности формирования зоны продуктивности в районе острова Кергелен: Тр. ВНИРО — 1978. Т. 133—А. С. 11 —18 (совместно с Т. Г. Касич и Н. П. Помазановой).

9. Особенности распределения массовых видов агглютинирующих форамннифер на шельфе острова Кергелен. // Закономерности формирования зоны продуктивности в районе острова Кергелен: Тр. ВНИРО, 1978. Т. 133—А. С. 48—60 (совместно с И. Г. Рубинштейном, В. И. Михалевич, Т. Г. Касич).

10. Связь распределения сеголетков черноморской ставридн в температурном поле с численностью поколений разных лет // Вопросы ихтиологии, 1979. Т. 19. Вып. 4 (117). С. 751—752 (совместно с В. А. Костюченко).

11. Особенности геострофических течений и зоны субтропической конвергенции в юго-западной части Индийского океана // Океанология, 1979. Т. 19. № 4. С. 593—599 (совместно с С. В. Павлухиным и А. С. Пелевиным).

12. Число Ричардсона как показатель интенсивности вертикального переноса кислорода в Черном море // Океанология, 1981. Т. 21. № 4. С. 624—626.

13. Расчет синоптической изменчивости циркуляции вод в антарктическом секторе Индийского океана // Исследование и освоение Мирового океана. Вып. 77. Л.: Изд-во Лен. политехи, нн-та, 1982. С. 28—33 (совместно с А. Б. Мензиным, Н. А. Рябчиковой, Н. А. Сыроватко).

14. Энтропия информации трехмерного поля плотности как показатель физических предпосылок биологической продуктив-

ности морских экосистем // Результаты океанографических исследовании в пелагиали Индийского океана; ВНИРО, М., 1983. С. 72—81.

15. Условия образования скоплений сквамы на банках Обь и Лена в Антарктике. // Условия образования промысловых скоплений рыб: ВНИРО, М., 198 . С. 171 — 174 (совместно с П. О. Ломакиным и А. Б. Фримером).

16. Методика выделения потенциально продуктивных зон Индийского океана // Промысловая океанология. М.: Агропром-издат, 1986. 336 с. (С. 287—297) (совместно с Н. П. Помаза-новой и В. А. Химицей).

17. Методические рекомендации по гидрометеорологическому прогнозированию для основных объектов промысла в Черном море. Керчь: 1987. 42 с.

18. Динамика верхней границы сероводородной зоны Черного моря: анализ натурных наблюдений я результатов моделирования // Океанология, 1988. Т. 28. Вып. 2. С. 236—243 (совместно с Д. Я. Фащуком, Т. А. Айзатуллиным, С. В. Ба-гоцким и А. В. Леоновым).

19. О структуре верхней границы сероводородного слоя Черного моря Ц Океанология, 1988. Т. 28. Вып. 3. С. 405 (совместно с А. А. Новоселовым и Д. Я. Фащуком).

20. Перемещения скоплений антарктического криля (Euphan-sia Superba Dana) в районе моря Содружества // Океанология, 1989. Т. 29, № 5. С. 832—835 (совместно с В. А. Бибиком).

21. Гидрометеорологическая база основных черноморских рыбопромысловых прогнозов // Долгопериодная изменчивость условий природной среды и некоторые вопросы рыбопромыслового прогнозирования: Тр. ВНИРО, 1989. С. 282—291.

22. Carta de ¡as corrientes constantes del banco de Campeche. // 3 Reunion de Balance de Trabajo: CIP. La Habana, 1972, p. 165—199 (con. J. A. Gomes).

23. Masas de agria y zonas productivas del Golfo de Méjico. // 3 Reunion de Balanse de Trabajo: CIP. La Habana, 1972, p. 79-86.

24. Oscilasiones de las corrientes constantes y del nivel de las aguas profundas junto a los taludes de la plataforma de Yucatan bajo la acción de la circulación atmosférica. // 3 Reunion de Balance: CIP. La Habana, 1972, p. 145—153.

25. A volumetric statical T—S analisis of the Nova Scotia Shelf and Georges Bank water masses. // Research Bulletin, no 9, Canada, 1972, p. 21—25 (with A. A. Barinov).

26. Water Temperatures in the Nova Scotia Shelf and Georges Bank Areas. 1960—68. // Spec, publ, ICNAF, 1975, no 10, p. 107— 114. ...