Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-гидрологическая характеристика залива Посьета как района культивирования моллюсков

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Григорьева, Нина Ивановна, Владивосток

61 ЧЧ-'д/Ы-Ь-ч

АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ

На правах рукописи

ГРИГОРЬЕВА НИНА ИВАНОВНА

ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЛИВА ПОСЬЕТА КАК РАЙОНА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МОЛЛЮСКОВ

03.00.16 - экология

ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ДОКТОР БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, ПРОФЕССОР Н.К. ХРИСТОФОРОВА

Владивосток 1999

Содержание

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 3

1. РАЙОН РАБОТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Характеристика бухт, входящих в залив Посьета 9

2.2. Материалы и методы 14

2. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ 19

3. ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАЛИВА ПОСЬЕТА

3.1. Климатические и гидрологические особенности залива Посьета 41

3.2. Температура воды 48

3.3. Соленость 56

3.4. Содержание растворенного кислорода 61

3.5. Активная реакция среды (рН) 65

3.6. Щелочность 68

3.7. Биогенные элементы 69

3.8. Течения 71

4. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МОЛЛЮСКОВ

4.1. Краткая характеристика культивируемых видов 81

4.2. Влияние термохалинных условий на нерест и оседание личинок 85

4.3. Влияние абиотических факторов на вертикальное распределение личинок 91

5. ИЗМЕНЕНИЕ СРЕДЫ КУЛЬТИВИРУЕМЫМИ МОЛЛЮСКАМИ

5.1. Краткая характеристика биохимических и биологических изменений при культивировании моллюсков 98

5.2. Изменение активной реакции среды (рН) устрицами 105 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110 ВЫВОДЫ 113 ЛИТЕРАТУРА 115

ВВЕДЕНИЕ

Качество морской воды и ее параметры определяют особенности биологических процессов и поведение живых организмов, которые, в свою очередь, влияют на среду, изменяя ее характеристики. К физико-химическим факторам, определяющим продуктивность вод океана, относятся температура, соленость и плотность воды, содержание химических элементов, горизонтальная и вертикальная циркуляция вод, процессы перемешивания, приливные явления, световые волны, гидростатическое давление. Воздействие этих факторов на организмы сказывается на их распределении, вертикальной и горизонтальной миграциях, переносе и активности. Кроме того, они непосредственно влияют на формирование кормовой базы. Именно факторы внешней среды создают ограничивающие условия для распространения тех или иных видов растений или животных, определяя их биогеографическую принадлежность, а вся совокупность абиотических условий позволяет отнести данную акваторию к тому или иному гидрологическому типу.

В районах выращивания объектов марикультуры наряду с традиционным исследованием гидрологического режима вод большое внимание уделяется вопросам общего экологического и санитарного состояния акваторий: мощные искусственные скопления организмов вызывают заметные изменения в среде обитания. Без этого комплексного и регулярного наблюдения невозможно представить экологическое состояние акваторий, оценить и предупредить возможные негативные последствия промышленной деятельности.

Зал. Посьета, входящий в состав зал. Петра Великого, является самым теплым заливом российского Дальнего Востока. Расположенный на стыке умеренной и

субтропической зон, этот залив представляет собой уникальный район. В нем отмечено большое разнообразие биотопов и физико-химических условий и, как следствие, большое многообразие населяющих его видов животных и растений — от субтропических до бореально-арктических. Кроме того, зал. Посьета своим шельфом близок к фронтальному разделу основных водных масс Японского моря, что определяет своеобразие его гидрологического режима.

Актуальность проблемы. Зал. Посьета - один из наиболее исследованных в зал. Петра Великого. Его животный и растительный мир изучен достаточно полно. Это нашло отражение в крупных обобщающих работах А.Н.Голикова и О.А.Скарлато с коллегами (1967, 1968), касающихся качественного и количественного распределения моллюсков. В то же время эколого-гидрологические наблюдения в заливе всегда носили эпизодический характер. До 1970 г. вышло лишь несколько работ, характеризующих условия среды в этом районе (Даричева и др., 1962; Бирюлин и др., 1970; Микулич, Бирюлина, 1970). Затем в 1979-1980 гг. появились статьи сотрудников Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра (Скокленева, 1979, 1980; Щербак, 1979; Винокурова, Скокленева, 1980, 1981 и др.), проводивших исследования на акватории залива. Регулярный мониторинг гидрологических и гидрохимических условий, в которых принимал участие и автор данной работы, стал осуществляться с 1975 г. после создания базы марикультуры в п. Посьет и продолжался до 1990 г. Однако работы по выращиванию моллюсков продолжаются, поэтому обобщение материалов по условиям обитания животных является актуальным. Кроме того, в районах культивирования беспозвоночных необходимо уделять внимание санитарному состоянию акваторий. Без комплексных и регулярных исследований факторов среды

нельзя оценить и предупредить возможные последствия промышленного выращивания морских организмов.

Цели и задачи работы. Цель данной работы - дать эколого-гидрологическую характеристику зал. Посьета как района культивирования моллюсков. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Проанализировать накопленную информацию по климатическим условиям и дать гидрометеорологическую характеристику зал. Посьета.

2. Выявить эколого-гидрологические особенности прибрежных мелководий зал. Посьета и представить данные по основным факторам среды.

3. Исследовать влияние термохалинных условий на нерест культивируемых видов моллюсков и распределение в планктоне их личинок.

4. Изучить влияние выращиваемых моллюсков на водную среду, определить

«

степень и характер их воздействия на ее химические характеристики.

Научная новизна. Впервые на основе многолетних наблюдений дана полная гидрометерологическая характеристика зал. Посьета. Представлено его климато-гидрологическое описание, и для каждой бухты показано характерное распределение параметров среды с представлением среднемесячных и экстремальных величин.

Впервые для исследованного района получена схема основного переноса вод, установлены средние скорости суммарных течений, определены границы вертикальных зон. Выяснено, что воды на акватории западной мелководной части залива преимущественно переносятся в поверхностном слое от 0 до 5-7 м; в придонных горизонтах 10-15 м наблюдаются постоянные подтоки вод, отличающиеся низкими температурами и высокой соленостью.

Исследовано влияние термохалинных условий на нерест культивируемых моллюсков, распределение личинок в толще воды и их оседание. Установлено, что максимальное число (43-91%) личинок приморского гребешка и тихоокеанской мидии сосредоточено в горизонтах с температурой 11-13°С, соленостью 31-33%0, содержанием растворенного кислорода 5,7-6,2 мл/л (92-98% насыщения) с незначительными вертикальными градиентами: температуры в пределах 0-0,2°С/м, солености - 0-0,5%с/м, т.е. для личинок этих двух видов характерна избирательность по отношению к факторам среды. Личинки устрицы распределяются в толще воды более или менее равномерно.

Исследовано воздействие культивируемых моллюсков, в частности, гигантской устрицы, на водную среду при выращивании ее в подвесной культуре. Выявлено, что устрицы способны регулировать уровень рН в поселениях, что обусловливает их лучшую приспосабливаемость к изменениям окружающей среды: рост устриц на ранних стадиях выше в плотной культуре, где рН поддерживается стабильнее.

Практическая значимость. Многолетние эколого-гидрологические наблюдения за акваторией зал. Посьета могут быть использованы в практике выращивания моллюсков. Выявленная зависимость нереста моллюсков, концентрации личинок в определенных слоях от термохалинных условий позволяет изменять тактику биотехнологических работ, например, переносить сроки выставления коллекторов при получении спата в зависимости от гидрометеорологической ситуации конкретного года. Полученные сведения о воздействии культивируемых моллюсков на среду обитания позволяют предвидеть

возможные экологические изменения в водоеме и могут служить основой для организации правильного природопользования.

Защищаемые положения. 1. Воды мелководной части зал. Посьета относятся к типично морским - эугалинным, хотя и подвергающимся значительному опреснению. К эстуариям относятся только лагуны рек, впадающих в залив. Это означает, что для целей марикультуры Moiyr использоваться и мелководные бухты западной части зал. Посьета, по крайней мере их придонные горизонты.

2. Личинки приморского гребешка и тихоокеанской мидии дискретно размещаются в толще воды. Максимальное количество (43-91%) личинок гребешка и мидии предпочитает температуру воды от 11 до 13°С, соленость - от 31 до 33%о, содержание растворенного кислорода от 5,7 до 6,2 мл/л (92-98% насыщения), незначительные вертикальные градиенты: температуры в пределах 0-0,2°С/м, солености - 0-0,5%о/м. Это позволяет определить, в каких горизонтах и в какое время размещение коллекторов будет наиболее оптимальным.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 4-ой региональной конференции молодых ученых и специалистов (Владивосток, 1989), Всесоюзной конференции по рациональному использованию биоресурсов Тихого океана (Владивосток, 1991), на VII съезде Гидробиологического общества РАН (Казань, 1996), 3-ей Дальневосточной конференции по заповедному делу (Владивосток, 1997), Региональной конференции по актуальным проблемам морской биологии и экологии (Владивосток, 1998), Всероссийском совещании по изучению моллюсков Дальнего Востока России (Владивосток, 1998), а также на семинарах и конференциях Института биологии моря ДВО РАН (1995-1999) и Дальневосточного государственного университета (1999).

По теме диссертации опубликовано 12 работ, 3 приняты к печати.

Автор искренне благодарит научного руководителя д.б.н., проф. Н.К.Христофорову за неизменное внимание и требовательное отношение к работе, акад. А.В.Жирмунского за ценные советы и практическую помощь, всех коллег Лаборатории физиологической экологии к.б.н. Л.М.Ярославцеву, к.б.н. С. Д.Кашенко, кб.н. Э.П.Сергееву, к.б.н. Н.А.Айздайчер, к.б.н. В.М.Кавуна, к.б.н. Т.М.Малиновскую, А.В.Ащепкова, Ю.А.Певнову за помощь и моральную поддержку в процессе выполнения работы. Кроме того, автор выражает сердечную благодарность д.б.н. В.Г. Тарасову, к.б.н. В.А.Брыкову, к.б.н. Д.Д.Габаеву, к.г.н. Л.А.Гайко за критические замечания, позволившие существенно улучшить качество диссертации.

Особую признательность автор испытывает к тем людям, с которыми приходилось работать в разные периоды времени, и без помощи которых данный труд не был бы осуществлен. Это коллеги по Экспериментальной базе марикультуры - Л.А.Золотова, Г.В.Поликарпова, Н.Н.Коновалова и В.Н.Регулев, сотрудники ТИНРО-центра А.В.Кучерявенко, Н.А.Шепель, В.А.Раков и Е.А.Белогрудов, коллеги из ИБМ А.В.Новожилов (ныне покойный) и А.В.Мощенко. Основную благодарность автор высказывает своим родственникам - маме, А.А.Львовой, и мужу, В.Н.Григорьеву, за Всестороннюю помощь и материальную поддержку на трудном пути становления и подготовки диссертации.

1. РАЙОН РАБОТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 1.1. Характеристика бухт, входящих в состав зал. Посьета Зал. Посьета расположен на юге Приморья между м. Суслова и м. Гамова от 42°ЗГ с. ш. 130°52' в.д. до 42°33' с. ш. 131°13' в.д. и вдается в сушу на 31 км. Берега залива представляют собой чередующиеся возвышенные учас тки и заболоченные низины. Значительная изрезанность берегов зал. Посьета способствовала образованию большого количества более мелких заливов и бухт, наиболее крупными из которых являются такие бухты, как Экспедиции, Новгородская, Постовая, Рейд Паллада, Троицы, Витязь, Халовей, Миноносок, Крейсерок, а также зал. Китовый. Западные мелководные бухты зал. Посьета (с глубинами меньше 20-25 м) подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние бухты - Экспедиции, Новгородская, Постовая и Посьетский Рейд - сообщаются с открытой частью залива (б. Рейд Паллада) через узкий пролив, водообмен через который сильно ограничен (рис. 1). Внешние бухты - это небольшие бухты Халовей, Миноносок, Крейсерок и довольно крупная и глубокая б. Рейд Паллада.

Бухты Экспедиции, Постовая, Посьетский Рейд и Новгородская находятся в западной и северной частях зал. Посьета. Общая протяженность акватории с запада на восток составляет 17 км. Во внутренние бухты впадает множество речек и ручьев, а сами они очень мелководны (кроме б. Посьетский Рейд). Основные реки района -Гладкая, Цукановка, Камышевая, Тесная, Лебединка - впадают в б. Экспедиции. Эти реки имеют неустойчивый водный режим с паводками, приходящимися преимущественно на летний период. Расходы рек составляют от 2,5 м3 /ч зимой до 14400 м3/ч летом. Максимальная амплитуда колебаний уровня воды в реках во время прохождения тайфунов достигает 3,5 м (Даричева и др., 1962).

Рис. 1. Батиграфическая карта западной части зал. Посьета. 1 - бух. Постовая, 2 - бух. Посьетский рейд, 3 - о-в Черкавского.

Бухты Экспедиции и Новгородская - водоемы закрытого типа. Из них б. Экспедиции - наиболее обширная по акватории, ее площадь составляет 80,9-106 м2; она сплошь усеяна банками, очень мелководна, средняя глубина составляет 2,9 м. Б. Новгородская имеет площадь 30,7-106 м2, мелководна, кутовая часть отделена узким проливом от основной акватории и составляет около 50% всей площади бухты. Средняя глубина также 2,9 м (Вьппкварцев, 1984).

Б. Экспедиции относится к фациальному типу подводных дельт. Для нее характерен сглаженный, выположенный рельеф дна, преимущественно пелитовый состав осадков и повышенное содержание в них железа (до 6%). В б. Экспедиции осадки фации представлены пелитами, алевритовыми пелитами, пелитовыми алевритами, псаммитовыми миктитами и реже мелкозернистыми псаммитами. Пелиты и алевритовые пелиты серые и темно-серые с зеленоватым оттенком, с поверхности покрыты тонкой пленкой (0,5-2 см) окисленного слоя желтовато-серого цвета, однородные, неслоистые, иногда с обломками раковин, жидкие и полужидкие (Даричева и др., 1962; Лихт и др., 1983).

Б. Новгородская относится к фациальному типу малых заливов-ловушек. В геоморфологическом выражении он представляет собой корытообразную седиментационную форму со слабовогнутым днищем. К этому фациальному типу относятся спокойные, затишные участки бухт и заливов с полным или почти полным отсутствием придонных течений, осаждением практически всей взвеси и своеобразным составом макро- и микрофауны. Для данной фации характерен преимущественно пелитовый состав осадков, которые в б. Новгородская представлены алевритовыми миктитами. Пелиты темно-серые, реже серые, с

зеленоватым оттенком, с поверхности буровато-серые (окисленный слой), однородные, неслоистые, жидкие и полужидкие (Лихт и др., 1983).

Характерными элементами мелководных бухт являются также рифы, как биогенного происхождения, так и сложенные коренными породами. Они локально располагаются среди илистой равнины, образуя иногда в закрытых бухтах целые системы рифовых построек. Форма их различна, высота рифов бывает от 0,4 до 6,0 м. Особенно изобилует рифами б. Экспедиции (Вышкварцев, Пешеходько, 1984; Петренко, 1993).

Б. Постовая - бухта открытого типа, имеет небольшую площадь 0,5-106 м2, мелководна, средняя глубина 3,6 м (Григорьева, Кучерявенко, 1995).

Б. Посьетский Рейд находится в средней части описываемого района, является зоной смешения вод, приходящих из трех внутренних бухт, и бухтой ее можно назвать лишь условно. Глубины бухты превышают 10 м, в центре ее, ближе к о. Черкавского, расположен небольшой каньон-провал с глубиной, превьппающий 20 м.

Внешние бухты располагаются в более открытой части залива. Из них Халовей, Миноносок, Крейсерок являются вторичными бухтами. Наиболее глубоководная б. Рейд Паллада является переходной между внутренними бухтами и открытой частью залива.

Бухты Халовей и Крейсерок - это акватории открытого типа. Б. Халовей имеет площадь 0,9-10® м2, приглубая, со средней глубиной 10,8 м (Григорьева, Кучерявенко, 1995). Б. Крейсерок - маленькая, с глубинами 7-10 м.

Б. Миноносок - бухта полузакрытого типа площадью 1,0-106 м2, приглубая, со средней глубиной 8,6 м (Григорьева, Кучерявенко, 1995). Кутовая часть ее

замкнута и отделена узким проходом от остальной акватории бухты с глубинами 7-9 м.

Б. Рейд Паллада - наиболее открытая и глубокая бухта залива Посьета. С запада она отделена от б. Экспедиции узкой песчаной косой. Эта часть бухты мелководная, с глубинами около Юм, восточная - глубоководная, с глубинами 20-25 м. Б. Рейд Паллада имеет площадь 65,6-106 м2, средняя глубина 15,1 м (Вышкварцев, 1984).

Б. Рейд Паллада относится к фациальному типу малых заливов. Рельеф дна довольно сложный и представляет собой затопленную морем равнину, сохранившую реликты речных долин с террасами. Рассматриваемый фациальный тип, как и д�