Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морские биоинвазии в заливе Петра Великого

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Морские биоинвазии в заливе Петра Великого"

Ыа правах рукописи

Городков Алексей Николаевич •

МОРСКИЕ БИОИНВАЗИИ В ЗАЛИВЕ ПЕТРА ВЕЛИКОГО (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)

03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

6 MAP 2073

Научный руководитель: д.б.н., с. и. с. АЛО. Звягинцев

Владивосток - 2013

005050345

Работа выполнена в лаборатории экологии шельфовых сообществ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук, старший.научный сотрудник Звягинцев Александр Юрьевич

Стороженко Сергеи Юрьевич

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Биолого-почвенный институт ДВО РАН, главный научный сотрудник

Раков Владимир Александрович,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник ФГБУН Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, главный научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Защита состоится 2 апреля 2013 г., в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.03 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022, г. Владивосток, пр-т 100-летия Владивостока, 159.

Факс: (423 ) 2310-193. E-mail: ibss@eastnet.febras.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН.

Автореферат разослан «_»_2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Официальные оппоненты:

Саенко

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема вселения видов входит в число важнейших экологических проблем конца XX века (Carlton, Geller, 1993). За последние 60-80 лет в связи с бурным развитием судоходства участились случаи расселения видов с помощью судов в самые различные районы Мирового океана. Происходит вселение не только отдельных животных - иногда это глобальные перемены на уровне целых фаун. С момента выхода в свет публикации в монографии Чарльза Элтона «The ecology of invasion by animals and plants» (Elton, 1958) стало очевидным, что серьезной угрозой существования естественных сообществ биосферы могут являться организмы-вселенцы. В последнее время процессы, связанные с появлением чужеродных видов и воздействиями их на местные сообщества, принято считать биологическими инвазиями (Дгебуадзе, 2002). Особое место занимают морские биоинвазии в результате постоянного процесса расселения видов с судовыми балластными водами и обрастанием. Для предотвращения нежелательных биоинвазий водные экосистемы-реципиенты России требуют постоянной оценки экологического риска таких биоинвазий.

В дальневосточных морях России эпизодические находки вселенцев отмечены в основном лишь в Японском море, преимущественно в зал. Петра Великого (Багавеева и др., 1984; Чаплыгина, 1992; Звягинцев, 2003, 2005, 2007; Bagaveeva, Zvyagintsev, 2000, 2001; Zvyagintsev, 2000). С момента опубликования этих работ в сообществах обрастания и бентоса произошли определенные изменения, изменился статус ряда видов-интродуцентов, появились новые виды на разных стадиях акклиматизации. В 2007 г. Институтом биологии моря ДВО РАН начаты комплексные исследования морских биоинвазий в соответствии с Целевой комплексной программой «Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской федерации». Результаты этих исследований приведены в соответствующих разделах диссертации.

К истории изучения морских биоинвазий в России и за рубежом. В данном разделе подробно анализируется история изучения процесса расселения видов отечественными и зарубежными учеными. Большое внимание уделено информации о правовом регулировании экологических проблем в России, в частности проблемы переноса чужеродных видов с балластными водами. Правовое регулирование экологических проблем имеет комплексный (интегральный) характер (Высоцкий др., 2003). Оно включает в себя не только текущие вопросы, но и законы, нацеленные на долгосрочный эффект (карантинные меры, систематический мониторинг, сбор и распространение информации). Исходя из сложности и продолжительности во времени разработки нового законодательного акта, предполагается, что более правильным было бы внести поправки в существующее законодательство в соответствии с Руководством Международной морской организации. Логическим продолжением работы этой организации было создание и принятие Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими (2005) на дипломатической конференции в 2004 г. (http://www.centrmag.ru/p4026.html').

Целыо настоящей работы является исследование особенностей процесса морских биоинвазий и их последствий в заливе Петра Великого Японского моря.

Для достижения цели было необходимо решить следующие задачи:

• Обозначить критерии и характеристики чужеродного вида для выявления статуса вселенца.

• Выбрать предмет и объект исследования и разработать методологию отбора проб судовых балластных вод.

• Выявить основные источники и пути проникновения чужеродных видов в зал. Петра Великого.

• Исследовать население судовых балластных вод на Российско-китайских и Российско-Японских транспортных линиях и установить

степепь превышения санитарных норм и степень инфицирования бактериями группы кишечной палочки (БГКП) в балластных водах.

• Составить аннотированный список чужеродных видов, отмеченных в зал. Петра Великого, находящихся на разных стадиях акклиматизации.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые адаптирована для местных условий и использована на практике международная методика исследования судовых балластных вод; составлен аннотированный список инвазионных видов в дальневосточных морях России и в зал. Петра Великого; установлен таксономический состав населения судовых балластных вод на Российско-Китайских и Российско-Японских транспортных линиях; выявлена роль дальневосточных морей России как водоемов-доноров инвазионных видов для тихоокеанского побережья Америки и европейских морей.

Теоретическое и практическое значение работы. Таксономическая инвентаризация инвазионных видов в зал. Петра Великого дополняет видовые списки исследуемого района и позволяет оценить экологические риски последствий их натурализации. Проведенные исследования морских биоинвазий в этом заливе позволяют дополнить и уточнить существующие положения экологии о расселении видов в северной части Тихого океана. Результаты исследований дают возможность прогнозировать возможность заноса и акклиматизации инвазионных видов. Содержащиеся в работе сведения могут быть использованы в целях рациональной организации обработки судовых балластных вод и предупреждения заноса инвазионных видов. Исследования, проведенные Институтом биологии моря ДВО РАН, в том числе непосредственно автором, в определенной мере послужили научно-практической основой для законопроектной деятельности в сфере морского и речного транспорта.

Основные положения, выносимые на защиту.

-'. Новые сведения о составе, количественных показателях, закономерностях распределения и методов переноса чужеродных видов в зал. Петра Великого.

Балластные воды являются одним из наиболее опасных способов переноса 39 чужеродных видов в зал. Петра Великого.

-: Большинство зарегистрированных чужеродных видов зал. Петра Великого находится на ранних стадиях акклиматизации, серьезных экологических катастроф в результате вселения видов не отмечено. Но даже незначительное изменение климата и гидрологических условий может привести к непредсказуемым последствиям.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в разработке деталей и адаптации к условиям порта Владивосток международной методики исследования судовых балластных вод. Автором совместно с коллегами непосредственно выполнен сбор всех проб судовых балластных вод танкеров на Российско-Китайской и Российско-Японских транспортных линиях. Автор принимал участие в экспедициях 2011-2012 гг. в Дальневосточный морской заповедник с целью сбора там материала по чужеродным видам и камеральной обработке собранных проб. Им проведено обобщение собственных и литературных данных по чужеродным видам в дальневосточных морях России, преимущественно в зал. Петра Великого и в Дальневосточном морском заповеднике.

Апробация. Результаты исследований и основные положения докладывались на ежегодных конференциях Института биологии моря ДВО РАН (Владивосток, 2010, 2011, 2012); Международной конференции «Alien species in Holarctic» (Борок, 2010); выступление с докладом на английском языке на семинаре Рабочей группы (WG-21 PICES) в ходе выполнения международной программы экспресс-обследования на биостанции Восток ИБМ (2011) и на заседании

Рабочей группы (WG-21 PICES) с докладом на английском языке (Хабаровск, 2011); на семинарах лаборатории экологии шельфовых сообществ Института биологии моря, а также на заседании отдела зоологии Биолого-почвенного института ДВО РАН. (2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, приложения и списка литературы, включающего 313 источников, из которых 134 иностранные, 11 вебсайтов и приложения. Работа изложена на 242 страницах и содержит 13 таблиц и 22 рисунка.

Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю д.б.н. А. Ю. Звягинцеву за постоянное внимание, поддержку и ценные советы при написании диссертации. Выражает благодарность товарищам по экспедициям - сотрудникам ИБМ ДВО РАН В.В. Ивину, И.А. Кашину и A.A. Бегуну, а также всем специалистам института и других организаций, принимавших участие в таксономической идентификации материала и в написании совместных статей.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ 11-04-00618-а «Мониторинг морских биоинвазий и роль судовых балластных вод в расселении видов; грантов Президиума ДВО РАН 09-1-П15-03, 09-1-П16-04, 09-1-П23-01; целевой комплексной программы ДВО РАН «Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской федерации»; гранта фонда APN ARCP2006-FP14-Adrianov; проекта ПРООН/ГЭФ «Укрепление морских и прибрежных особо охраняемых территорий России» по разделу «Мониторинг и контроль морских чужеродных видов на примере Дальневосточного морского государственного природного биосферного заповедника».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, указанны научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава состоит из трех разделов. Первый раздел посвящен общей характеристике залива Петра Великого, особенностям его гидрологического и гидрохимического режимов. Во втором разделе особое внимание уделено гидрологическим условиям Амурского залива. В этом заливе, в зависимости от влияния речного стока и погодных условий, температура и соленость воды испытывают значительные зональные, вертикальные и сезонные колебания (Подорванова и др., 1989). Ход годовой температурной кривой этого залива в целом характерен для всего залива Петра Великого. Для Амурского залива в целом свойственно повышение солености с севера на юг. В третьем разделе рассматривается бухта Золотой Рог. Воды бухты в сильной степени загрязнены городскими бытовыми и промышленными стоками, причем максимальное количество биогенных элементов наблюдается в кутовой части. Здесь же наблюдается повышение температуры воды на 5-6°С в результате «термального загрязнения» сбросными водами Владивостокской ТЭЦ-2.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава содержит 5 разделов. Первый раздел посвящен установлению вероятности статуса вселенца. Выявление чужеродных видов - весьма непростая задача, для решения которой необходимо участие высококвалифицированных специалистов-систематиков и знания об исходном составе биоты в регионе. Для установления вероятности статуса вселенца (ВСВ) была предложена простейшая шкала наличия/отсутствия критерия вида и характеристики акватории в процентах на основании параметров. В эту шкалу (Табл. 1) включены не только конкретные критерии вселенца (3-8), но и характеристики, без которых невозможно установление ВСВ, а также экологические условия акватории, повышающие вероятность

натурализации вселенца. Стопроцентная ВСВ чаще возможна лишь в некоторых очевидных случаях и характерна для крупных, хорошо изученных промысловых видов.

Таблица 1

Шкала основных критериев вида-вселенца и некоторых других характеристик для организмов-обрастателей (расположены по

№ Критерии вселсица Значимость критерии, %

1 Высокая степень изученности акватории высококвалифицированными специалистами в течение ряда лет 15

2 Установление таксономической принадлежности вида-вселенца специалистом высшей квалификации с использованием современных методик 15

3 Факт массового развития популяции данного вида, способного к размножению, в хорошо изученном районе, где этот вид никогда не был отмечен ранее 15

4 Широкое расселение вида в ХХ-ХХ1 веках 10

5 Эврибионтность вида 10

6 Нахождение вида в новом месте на судах каботажного плавания 10

7 Неоднократное нахождение вида в портах, куда заходят суда дальнего плавания 10

8 Обнаружение вида в местах, подверженных термальному либо иному типу антропогенного загрязнения 5

9 Предоставляемый водоемом-реципиентом соответствующий градиент основных факторов среды 5

1 0 Наличие в водоеме-реципиенте потенциальных экологических ниш 2.5

1 1 Слабая конкуренция со стороны видов-аборигенов в водоеме-реципиенте 2.5

Второй раздел содержит описание экспресс-обследования морского обрастания для обнаружения видов-вселенцев. В 2011г. в России впервые проведено международное экспресс-обследование для обнаружения видов-вселенцев в российских портах Японского моря. С целыо сбора возможных видов-вселенцев на акваториях

различных портов в зал. Петра Великого Японского моря в июне 2011 г. были установлены специальные пластины-коллектора. По два коллектора были установлены в б. Золотой Рог и на нефтяном терминале на Первой Речке в г. Владивостоке, а также на акватории судоремонтного завода в п. Ливадия и на пирсе МБС «Запад» в п. Авангард. Остальные коллектора были сняты в период экспресс-обследования 11 октября 2011г. и доставлены на МБС Восток для изучения таксономистами (КаёазЬеузку е! а1., 2012).

В третьем разделе главы детально анализируется методология гидробиологических исследованной судовых балластных вод. Применение разработанной в ИБМ методики исследования судовых балластных вод и осадков (Звягинцев и др., 2009а) позволило значительно увеличить список видов гидробионтов и потенциальных вселенцев, перемещаемых с балластными водами в дальневосточные моря России. Расширение географии и масштабности исследований позволило пересмотреть актуальность и технологичность отдельных методов исследования и адаптировать эти методы к условиям работы в п. Владивосток. Наряду с этим, были разработаны новые методы исследования балластных вод и осадков. Для сбора, обработки и хранения информации создана база данных биологических проб балластных вод судов (Кашина, Кашин, 2010).

В четвертом разделе главы описаны методы обработки балластных вод для предотвращения сброса чужеродных организмов. Балластировка судов в настоящее время является неотъемлемой и неизбежной частью морских перевозок. Для минимизации риска сброса нежелательных организмов существует пять методов обработки балластной воды, но все они далеки от совершенства (Звягинцев и др., 2009а). Каждый из выбранных методов должен в полной мере соответствовать основным требованиям: он должен быть экономичным и эффективным, безопасным для людей, не должен наносить вред окружающей среде (Кудюкин, 2003).

Анализ результатов, полученных при исследовании различных методик обработки балласта, показывает, что среди всех методов нет достаточно эффективных и экономичных (Звягинцев и др., 2009а). Так, например, механическая обработка занимает много времени и не обеспечивает удаления бактерий и микроводорослей. Применение химикатов, как самый доступный способ, само по себе влечет ряд

проблем: очевидный риск для здоровья экипажа, коррозия трубопроводов и насосов, загрязнение морской среды при сбросе балласта.

Физическое воздействие ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, нагревание балластной воды также опасно для здоровья экипажа, может усилить коррозию, при сбросе на акватории порта - вызвать термальное загрязнение. Таким образом, основные правила смены балласта и их биологическое обоснование можно сформулировать следующим образом. Смену балласта производить в водах открытого океана и в светлое время суток. Ночью многие виды планктонных и бентосных организмов совершают миграцию к водной поверхности. Таким образом, общая концентрация и видовое разнообразие гидробионтов в темное время суток в приповерхностном слое, где производится забор балластной воды, оказывается существенно выше.

К сожалению, в порту Владивосток настоящие правила не соблюдаются. Также нередко происходит неконтролируемый сброс балластных вод на акваториях Дальневосточного морского государственного природного биосферного заповедника или непосредственно у причала нефтебазы Первая Речка, что является грубейшим нарушением Международной Конвенции о контроле судовых балластных вод. Причиной тому капитаны судов называют отсутствие ратификации данной Конвенции в нашей стране.

Завершает данную главу общая характеристика материала, собранного специалистами ИБМ ДВО РАН, и методов его сбора. При составлении аннотированного списка чужеродных видов в дальневосточных морях России использованы данные авторов, полученные в соответствии с оригинальными методиками (Звягинцев, Михайлов, 1980; Кашин, 1982; Горин и др., 1975).

Отбор проб балластных вод, осадков и обрастания проведен нами в 2007-2010 гг. (рис. 1). Объектами исследования были выбраны лесовоз «Timber Star» и танкер «Sunrise Wisteria» иа российско-японских линиях, а также танкер «Minotaur» на российско-китайской линии. Всего произведено 50 комплексных съемок этих судов, собрано и обработано 710 качественных и количественных проб различных групп населения балластных вод и осадков.

120° US" 130 135° Ш" US'

Рис. 1. Порты отбора проб балластных вод и основные направления заноса инвазионных видов с балластными водами судов на Российско-Китайских и Российско-Японских линиях.

Для отбора проб планктона были использованы планктонная сеть Апштейна (диаметр входного отверстия 200 мм, размер ячеи 20 мкм) и батометр Молчанова. Батометрические пробы отбирали с поверхностного и придонного горизонтов. Пробы обрастания отбирали специальным скребком-сачком в диапазоне глубин 0,5-1 м. Пробы балластных осадков на танкере «Minotaur» отбирали лотом Наумова для мягких грунтов и грунтовой трубкой в почти полностью осушенном танке. В лабораторных условиях производили обработку проб в соответствии со стандартными методиками (Орлова и др., 2007; Зверева, Высоцкая, 2005; Корн, 1999; Чавтур, Касьян, 2002; Общая и санитарная..., 2004). Таксономическая принадлежность видов установлена специалистами ИБМ ДВО РАН, Институт защиты моря и шельфа МГУ им. адм. Г.И. Невельского и ДВФУ.

Фитопланктон фиксировали раствором Утермеля до светло-жёлтого цвета и концентрировали методом осаждения. Количество клеток учитывали в камере «Sedgewick-Rafter» объемом 1 мл. При проведении экологического анализа использована классификация фитопланктона по горизонтальному распространению (Киселев, 1969).

Зоо- и меропланктон фиксировался 4% раствором формалина. Обработка проб осуществлялась автором по стандартной гидробиологической методике (Инструкция по количественной

обработке..., 1982). Представители важнейших групп голопланктона - Copepoda и Cladocera - определялись до вида. С целью выявления чужеродных видов проводилось сравнение биологического разнообразия голопланктона акватории зал. Петра Великого за последние 2 года.

Для проведения микробиологического анализа забор проб воды осуществляли, соблюдая стерильность, с помощью одноразовых шприцев (V 20 мл), транспортировали в пластиковых пакетах и производили посевы в день отбора материала. Учет общей численности гетеротрофных микроорганизмов проводили методом последовательных разведений (Методы общей бактериологии, 1983). Для этого использовали среду для культивирования морских микроорганизмов - СММ (Youchimizu, Kimura, 1976): MgS04 - 1 г, пептон - 5 г, дрожжевой экстракт - 5 г, глюкоза - 1 г, СаС03 - 1 г, IC2HP04 - 0.2 г, морская вода - 500 мл, дистиллированная вода - 500 мл, агар-агар - 15 г, pH = 7.8. При проведении микологического исследования балластных вод и осадков в лабораторных условиях производили обработку проб в соответствии со стандартными методиками. Для микологического исследования использовали только живой биологический материал. Выявление микроскопических мицелиальных грибов, проводили с помощью универсальной агаризованной питательной среды Сабуро. С целью подавления сопутствующей бактериальной флоры в среду добавляли антибиотики: пенициллин (500 тыс. ед./л) и стрептомицин (0.5 г/л) (Зверева, Высоцкая, 2005).

ГЛАВА 3. ЧУЖЕРОДНЫЕ ВИДЫ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ МОРЯХ

Глава состоит из трех разделов. В первом разделе приведен аннотированный список чужеродных видов в дальневосточных морях России. Основным районом нахождения этих видов были российское побережье Японского моря и залива Петра Великого, где проводили целенаправленные исследования морских биоинвазий в последние годы.

В аннотированном списке этих видов мы привели вероятность статуса вселенца для каждого вида, рассчитанную по предложенной нами таблице. Около половины исследованных видов имеют минимальную ВСВ - 30 %, стопроцентную ВСВ имеют лишь 13 видов, которые можно считать натурализовавшимися. Отмечено, что 30 % значение ВСВ половины зарегистрированных видов может быть

вызвано лишь двумя первыми характеристиками - высокой степенью изученности акватории и видовой идентификация специалистом высшей квалификации с использованием современных методик.

В дальневосточных морях России, в частности Охотском и Беринговом, чужеродные виды отмечались эпизодически, в ходе изучения биоты этого региона нами зарегистрировано 66 чужеродных видов на разных стадиях акклиматизации. Основу этого списка (56 видов) составляют виды из зал. Петра Великого (рис 2).

120 1 100 -80 -

еа 60

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 Порядковый помер видя

Рис. 2. Вероятность статуса вселенца (ВСВ) 56 чужеродных видов в зал. Петра Великого. Виды ранжированы по возрастанию

показателя ВСВ.

Целенаправленное изучение морских биоинвазий проводилось лишь в Японском море и в основном в заливе Петра Великого. Расположенный в северо-западной части Японского моря, этот залив находится недалеко от границы умеренной и субтропической зон и отличается большим разнообразием гидрологического режима и населяющих его организмов. В водах залива обитают широкобореальные, субтропическо-низкобореальные и

субтропические виды (Кусакин, 1979; Кафанов, Кудряшов, 2000). Географическое положение залива также способствовало развитию на его акватории крупных морских портов, обеспечивающих экономические связи России не только с соседними странами Азиатско-Тихоокеанского региона, но практически со всеми морскими державами мира. Увеличение морских перевозок в последние годы и особенно использование крупнотоннажных сухогрузов и супертанкеров несомненно способствует антропогенному переносу на акваторию залива и Японского моря в целом разнообразных чужеродных организмов (Звягинцев, Гук,

2006). Отсутствие правового регулирования в этой области и, как следствие, неконтролируемый сброс балластных вод на акватории портов являются одной из насущных проблем, связанных с сохранением естественного биологического разнообразия России. В связи с этим в рамках целевой комплексной программы ДВО РАН "Биологическая безопасность дальневосточных морей РФ" во Владивостоке в Институте биологии моря им. A.B. Жирмунского в 2007 г. был создан Центр по изучению морских биоипвазий. Полученные нами данные предоставлены для электронной базы данных NISIS (Zvyagintsev et al., 2011).

На рис. 3 показаны места нахождения чужеродных видов в заливе Петра Великого. Как следует из рисунка, основная часть этих находок приходится на Южный район заповедника и залива Посьета. Это вполне объяснимо - инвазионные виды заповедника в основном субтропического происхождения и наиболее благоприятные условия находят в южной части заливе Петра Великого. На основании этих данных можно прогнозировать находки новых видов-вселенцев именно в этих районах, преимущественно в районе острова Фуругельма.

Рис. 3. Места нахождения чужеродных видов в заливе Петра Великого.

Как показали наши исследования, большое значение в появлении 8 видов-интродуцентов в заливе Петра Великого имеет бухта Золотой Рог, подверженная термальному загрязнению

Владивостокской ТЭЦ -2. Термальное загрязнение определенным образом влияет на условия существования флоры и фауны бухты Золотой Рог. Попадание в море нагретых водных масс приводит к повышению температуры природных вод в районе сброса, уменьшению их насыщенности кислородом, понижению вязкости, смещению гидрологических сезонов в поверхностных слоях (ненормальному удлинению гидрологического лета). Эти изменения способствуют застойности вод, интенсивному осадкообразованию, изменению гидродинамики водных масс. Воздействие термального загрязнения на биоту может быть самым разнообразным. Так, нагрев природных вод на 4-6 а летом иногда всего на 1 °С, может привести к гибели ряда стенотермных организмов, подавлению размножения многих видов, изменению состава сообществ за счет видов-интродуцентов, изменению биологических характеристик местной флоры и фауны - обмена веществ, формообразования у колониальных животных, поведения, питания. Этот факт подтверждается также последними гидрологическими данными (Звягинцев, Мощенко, 2010).

Во втором разделе описан мониторинг и контроль морских чужеродных видов на примере Дальневосточного морского государственного природного биосферного заповедника (ДВМГПБЗ). Созданный в 1978 г., этот заповедник является единственным в нашей стране настоящим морским заповедником, свыше 98% площади которого составляет акватория. В нем обитает более 5000 видов растений и животных, но это далеко не окончательное число - ряд таксономических групп требует более детального изучения, а некоторые группы по разным причинам вообще не описывались (Малютин, 2008). Предполагается, что морские особо охраняемые природные территории (МООПТ) должны защищать морские экосистемы от вмешательства человека. Однако в морской среде нет физических барьеров, которые бы преграждали путь чужеродным видам (Залота, 2011). В научной литературе было не раз отмечено, что чужеродные виды в МООПТ менее изучены, чем в наземных. Мировая практика показывает, что наиболее эффективный метод борьбы с вселенцами - это предотвращение их внедрения. Поэтому возникла необходимость проводить постоянный мониторинг чужеродных видов на морских охраняемых природных участках. Это позволит определить, какие чужеродные виды могут заселиться в будущем и по каким путям они могут проникнуть на МООПТ. В ДВМГПБЗ и прилегающих к нему акваториях на основании

доступных нам литературных данных отмечено 35 инвазионных видов, составляющих более половины общего списка для ДВ морей. Почти половина исследованных видов-вселенцев здесь имеют минимальную ВСВ - 30 %, стопроцентную ВСВ имеют лишь 8 видов, которые можно считать натурализовавшимися. Как видно на рисунке 4, основные направления заноса инвазионных видов из разных районов Мирового океана в ДВМГПБЗ исходят из совершенно разных и отдаленных районов Мирового Океана. Объясняется это тем, что многие эврибионтные виды постепенно завоевывали все новые и новые акватории, расселяясь с помощью судов.

Рис. 4. Основные направления заноса инвазионных видов из разных районов Мирового океана в ДВМГПБЗ.

Третий раздел главы содержит результаты Международного Экспресс-Обследования 2011 г. В заливе Восток были определены 103 вида амфипод, 187 видов полихет, 64 вида водорослей и более 50 видов других морских беспозвоночных бентосных и планктонных животных и рыб, т.е. всего более 400 видов морских организмов. Таким образом, проведена значительная ревизия морской биоты в исследованном регионе.

Среди 187 видов полихет 4 вида были определены как чужеродные. Три вида амфипод, Corophium acherusicum, С. insidiosum и Ampithoe valida определены как вселенцы в российских водах Японского моря. Сопоставление результатов настоящего Эк:спресс-0бследования-2011 с результатами подобного обследования, проведенного в 2010 году в штате Орегон, США, а

также изучение списков видов морских организмов, обитающих на азиатском и американском побережьях Тихого океана, позволяют сделать некоторые выводы. Так, азиатский северо-тихоокеанской регион в настоящее время является больше донором видов, которые расселяются в другие регионы Мирового океана, чем реципиентом видов-вселенцев. Американский северо-тихоокеанской регион в настоящее время является больше реципиентом видов, которые прибывают сюда в основном из азиатского региона, чем донором видов-вселенцев. Морские биоинвазии в дальневосточных морях России находятся на начальной стадии и число видов-вселенцев в этом регионе не превышает 3% от общего числа видов.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУДОВЫХ БАЛЛАСТНЫХ ВОД И ОСАДКОВ В ПОРТУ ВЛАДИВОСТОК

4.1. Фитопланктон. В балластных танках теплохода «Timber Star» было зарегистрировано 33 вида микроводорослей, относящихся к пяти отделам (Звягинцев и др., 20096). В целом эколого-географическая характеристика микроводорослей, обнаруженных в балластных водах, соответствовала таковой для фитопланктона заливе Петра Великого в поздне-весенний период. В балластных водах этого судна были обнаружены виды, вызывающие вредоносное «цветение» воды и токсичные виды. В результате анализа батометрических и сетных сборов фитопланктона из балластных танков танкера «Minotaur» было обнаружено 157 видов микроводорослей, относящихся к 6 отделам. Максимальное число видов фитопланктона было отмечено в марте, а минимальное в январе 2009 г. (рис. 5).

Рис. 5. Динамика числа видов микроводорослей, обнаруженных в балластных водах, прибывших из залива Лайжоу, Желтое море. По оси абсцисс - месяцы, по оси ординат - число видов.

Ill IV V VI VII VIII IX X XI XII

Основу видового богатства фитопланктона в балластных водах составляли диатомовые и динофитовые водоросли, на долю которых приходилось от 86 до 100% от всего видового состава. В мае-июне и октябре-ноябре в пробах также были обнаружены представители золотистых водорослей. В отдельные месяцы были встречены единичные представители остальных отделов. В 2009 г. в его балластных водах было обнаружено 4 новых для залива Петра Великого видов диатомовых водорослей: СусШеИа ШогаШ, Еисатр'ш госИаст /. суИпйгосогтя, Ыо1ота расфсит и 81еркапорух1$ ра1тег1апа. В июне и октябре в балластных водах в заметном количестве найдена новая для залива Петра Великого бентическая динофлагеллята РгогосеШгит гкавгутит.

На основании полученного материала можно сделать вывод о возможности транспортировки потенциально токсичных и чужеродных видов в балластных водах из Желтого моря. Однако акклиматизация последних зависит от целого ряда факторов и не всегда оказывается успешной (Могогоуа е! а1., 2011).

4.2. Голоплапктон. Полученные в течение 3-х лет показатели таксономического состава балластных вод исследуемых судов позволили выявить 8 видов веслоногих ракообразных, которые не встречаются или являются случайными компонентами планктонных сообществ прибрежных вод залива Петра Великого (Касьян, 2010). Из копепод сем. Рзеис1оса1ашс1ае в балластных водах судна, прибывшего из порта Саката, отмечен Рхеис1оса1апш тортт. Из веслоногих ракообразных сем. Са1аш(1ае в балластных водах отмечено присутствие широко распространенного Са1апи$ аипсих. Среди копепод сем. Рагаса1ашс1ае в балластных водах судов, прибывших из порта Кавасаки (Токийский залив), портов Янчжоу, Наньтун (р. Янзы) и портов Лункоу, Лайчжоу (Бохайский залив), обнаружен солоноватоводный Раг\>оса1апин сгаяхиояМя. Поскольку в новых местах обитания экологическая ниша интродуцированпых видов голопланктона не занята и конкуренты отсутствуют, весьма вероятна их успешная натурализация в заливе Петра Великого и вытеснение аборигенных видов. Поэтому необходим регулярный мониторинг, как балластных вод судов, так и портовых акваторий. Мониторинг позволит в дальнейшем прогнозировать воздействие инвазионных видов голопланктона на местную экосистему и своевременно решать порождаемые ими экологические и экономические проблемы.

4.3. Меропланктоп. При исследовании меропланктона в балластных водах присутствовали личинки 46 таксонов, из них 25

неизвестных для залива Петра Великого, для которых допустим статус вселенцев. Личинки, обнаруженные в пробах балластных вод танкера «Minotaur», принадлежат обитателям Бохайского залива, хотя северная часть Желтого моря является южной границей ареала многих видов, обитающих в зал. Петра Великого, и списки видов этих районов в значительной степени перекрываются. Часть видов меропланктона из Желтого моря на данный момент не подлежит видовой идентификации, для этого необходимо сотрудничество с китайскими специалистами. В пробе балластных вод танкера «Minotaur», прибывшего из Бохайского залива (Желтое море) обнаружена личинка рака-отшельника Diogenes nitidimanus (0.6 экз./м ). Обнаружение D. nitidimanus в балластных водах является подтверждением возможности вселения этого рака-отшельника в зал. Петра Великого, обнаруженного в этом заливе ранее (Звягинцев, Корниенко, 2008).

4.4. Гетеротрофные микроорганизмы. На основании анализа наших данных отмечена достаточно стабильная общая численность гетеротрофных бактерий в балластных водах, забор которых проводили в китайских портах Лункоу и Лайчжоу Жёлтого моря (Бузолева и др., 2012) в пределах 103 - 104 КОЕ/ мл, что соответствует умеренному уровню бактериального загрязнения вод (Гидрохимические показатели..., 2007). Результаты

бактериологического анализа проб воды, отобранных из балластных танков танкера «Minotaur», прибывшего из порта Лункоу, показали, что средняя численность гетеротрофных бактерий изменялась в зависимости от сезона года. Воды портов Китайской Народной Республики, из которых забирали балластные воды, можно отнести к категории «грязные» и «очень грязные», особенно в летний период времени. Они высокоинфицированны бактериями группы кишечной палочки (БГКП), численность которых значительно превышает санитарные нормы (в 40 и более раз). Показано, что балластные воды Японии вносят в воды Амурского залива такое количество гетеротрофных микроорганизмов, которое не превышает численность собственной микрофлоры в этой акватории. По степени инвазионности, порты, из которых были привнесены балластные воды в прибрежную зону г. Владивостока, могут быть выстроены в следующий ряд: Nantong > Longkou > Yangzhou > Laizhou > Mizushima > Iwakuni > Kawasaki > Lanshan. Микробиологический анализ балластных вод позволил охарактеризовать воды порта Longkou как хронически загрязнённые. Балластные воды из порта

Laizhou в большей степени по сравнению с остальными пробами инфицированы санитарно-показательными микроорганизмами, характерными для вод с высоким фекальным загрязнением. Среди условно патогенных бактерий нами обнаружены ранее не упоминавшиеся в литературе бактерии рода Hafnia и Shigella, которые считаются достаточно эпидемически опасными, так как являются возбудителями кишечных инфекций и пневмоний. Известно, что полной смены балласта и очистки танков от бактерий достичь невозможно. Проводимая в соответствии с инструкцией в нашем случае замена балласта в открытом море не является полностью эффективной, так как осадок в основании резервуаров судов не может быть полностью удален во время обмена.

4.5. Микроскопические мицелиалыше грибы. Микроскопические морские грибы - один из компонентов объектов морских биоинвазий. Микроскопические грибы входят в состав сообществ обрастания поверхности корпусов судов, а также заселяют внутренние поверхности судовых танков, заполненных балластными водами. Эти организмы известны как условно-патогенные и токсинообразующие, способные вызывать микозы и микотоксикозы беспозвоночных и рыб. Из обнаруженных нами в балластных водах и в осадках 43 таксономических форм мицелиальных грибов Aspergillus japonicus и А. sclerotiorum в морских местообитаниях (морская вода и донные осадки) прибрежных районов залива Петра Великого Японского моря ранее не отмечены. Таксономический состав и эколого-биологическая характеристика обнаруженных мицелиальных грибов в балластных водах и осадках свидетельствуют о значительном антропогенном загрязнении портовых экосистем Китая (Бохайский залив Желтого моря и река Янцзы) и определяют характер экологического риска при биоинвазии данных грибов в дальневосточные моря России. В то же время при исследовании микроскопических мицелиальных грибов в балластных водах и осадках, учитывая их физиолого-биохимические и штаммовые различия, все обнаруженные виды этих микроорганизмов следует рассматривать как объекты потенциальных биоинвазий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении обобщены результаты проделанной работы и показано, что чужеродные виды по праву считаются второй по значению угрозой биоразнообразию (после разрушения мест

обитания). В ряде случаев ущерб окружающей среде от чужеродных видов значительно превышает отрицательные последствия всех других антропогенных факторов. Обоснована необходимость мониторинга морских биоинвазий и постоянного контроля переноса инвазионных видов с балластными водами и судовым обрастанием.

ВЫВОДЫ

1. Установлены критерии и характеристики чужеродного вида для выявления статуса вселенца. Предметом и объектом исследования выбраны чужеродные виды в заливе Петра Великого. Разработана методология отбора проб судовых балластных вод.

2. Основные источники и пути проникновения чужеродных видов в зап. Петра Великого - обрастание корпусов судов и судовые балластные воды. Морские биоинвазии в результате преднамеренной интродукции и в качестве объектов аквакультуры в дальневосточных морях нам неизвестны.

3. В настоящей работе впервые представлен аннотированный список 56 чужеродных видов, отмеченных в зал. Петра Великого, 35 видов из этого списка обнаружены в Дальневосточном морском заповеднике. Всего в дальневосточных морях России отмечено 66 чужеродных видов, находящихся на разных стадиях акклиматизации. Важнейшие «группы риска» вселенцев в зал. Петра Великого - асцидии, усоногие раки и многощетинковые черви. Нами предложена шкапа, позволяющая определять вероятность статуса видов как чужеродных.

4. Из 445 видов гидробионтов, обнаруженных в балластных водах, лишь 39 ранее не отмечались в зал. Петра Великого. Специальных работ по выявлению этих видов в водах залива не проводилось, это задача последующих исследований. При этом даже незначительно изменение климата, в частности - повышение температуры воды, может привести к непредсказуемым последствиям.

5. Показано, что воды портов КНР, из которых забирали балластные воды, можно отнести к категории «грязные» и «очень грязные», особенно в летний период времени. Они высокоинфицированны БГКП, численность которых значительно превышает санитарные нормы (в 40 и более раз).

6. Серьезных экологических катастроф, вызванных морскими биоинвазиями, как это произошло в европейских морях России, в дальневосточных морях до настоящего времени не зарегистрировано. Большинство отмеченных видов-вселенцев находятся на ранних стадиях акклиматизации. Натурализовавшиеся виды в подавляющем большинстве случаев не стали доминирующими в донных сообществах, за исключением A. improvises. Показано, что морские биоинвазии в

дальневосточных морях России находятся на начальной стадии и число видов-вселенцев в этом регионе не превышает 3% от общего числа видов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Звягинцев АЛО., Ивин В.В., Кашин И.А., Орлова Т.Ю., Селина М.С., Касьян В.В., Корн О.М., Куликова В.А., Корниенко Е.С., Безвербная И.П., Зверева JI.B., Радашевский В.И., Белогурова JI.C., Бегун A.A., Городков А.Н. Население балластных вод в порту Владивосток// Биология моря. 2009. Т. 35, № 1. С. 29-40.

2. Zvyagintsev A.Yu., Radashevsky V.l., Ivin V.V., Kashin I.A.,

A.N. Gorodkov. Nonindigenous Species in the Far Eastern Seas of Russia //Russian Journal of Biological Invasions. 2011. Vol. 2, No. 3. P. 164-182.

3. Звягинцев А.Ю., Ивин B.B., Кашин И.А., Бегун A.A., Городков А.Н. Чужеродные виды в Дальневосточном морском государственном морском биосферном заповеднике // Известия ТИНРО. 2012. Т. 170. С. 60-81.

Раздел п коллективной монографии

i 4. Звягинцев АЛО., Ивин В.В., Радашевский В. И., Кашин И.А., Бегун A.A., Городков А.Н., Орлова Т.Ю., Морозова Т.В., Касьян

B.В., Зверева JI.B., Корн О.М., Куликова В.А., Бузолева JI.C., Четырбоцкин А.Н. Исследование чужеродных видов в дальневосточных морях России // Биологическая безопасность дальневосточных морей России. Владивосток//Дальнаука, 2013. С. 436-570.

Работа, опубликована в материалах международной конференции

5. Zvyagintsev A.Yu., Radashevsky V.l., Ivin V.V., Kashin I.A., A.N. Gorodkov. Alien species in the Russian Far East Seas // Proceeding International Symposium «Alien species in Holarctic». 5-9 oct. 2010. Borok, Russia, P. 103-104.

Городков Алексей Николаевич

МОРСКИЕ БИОИНВАЗИИ В ЗАЛИВЕ ПЕТРА ВЕЛИКОГО (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)

03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 14.02.2013. Формат 60x84/16. Усл.печ. л. 1.0 Уч. изд.л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 35. Отпечатано в типографии «БАЛС». Лицензия ПД № 20-0035

Владивосток - 2013

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Городков, Алексей Николаевич, Владивосток

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ ИМ.А.В. ЖИРМУНСКОГО ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

ГОРОДКОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МОРСКИЕ БИОИНВАЗИИ В ЗАЛИВЕ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

(ЯПОНСКОЕ МОРЕ)

03.02.08 - экология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

Доктор биологических наук, старший научный сотрудник А.Ю. Звягинцев

Владивосток 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................4

1. Актуальность проблемы морских биоинвазий...............................................4

2. К истории изучения морских биоинвазий в России и за рубежом...............5

3. Цель и задачи работы.......................................................................................19

4. Научная новизна...............................................................................................20

5. Теоретическое и практическое значение работы..........................................20

6. Личный вклад автора.......................................................................................20

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................23

1.1. Общая характеристика залива Петра Великого........................................23

1.2. Амурский залив............................................................................................24

1.3. Бухта Золотой Рог.........................................................................................28

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................................35

2.1. Определение вероятности статуса вселенца..............................................35

2.2. Экспресс-обследование морского обрастания для обнаружения видов-вселенцев..............................................................................................................40

2.3. Методология гидробиологических исследованной судовых балластных вод.........................................................................................................................42

2.4. Методы обработки балластной воды для предотвращения сброса чужеродных организмов.....................................................................................56

2.5. Общая характеристика материала, собранного специалистами ИБМ ДВО РАН, и методов его сбора..........................................................................60

ГЛАВА 3. ЧУЖЕРОДНЫЕ ВИДЫ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ МОРЯХ РОССИИ...................................................................................................................67

3.1. Аннотированный список чужеродных видов в дальневосточных морях России (преимущественно в зал. Петра Великого)..........................................67

3.2. Мониторинг и контроль морских чужеродных видов на примере Дальневосточного морского государственного природного биосферного заповедника........................................................................................................105

3.3. Результаты Международного Экспресс-Обследования 2011 г.............115

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУДОВЫХ БАЛЛАСТНЫХ ВОД И ОСАДКОВ В ПОРТУ ВЛАДИВОСТОК.................................................................................119

4.1. Фитопланктон.............................................................................................119

4.2. Голопланктон..............................................................................................127

4.3. Меропланктон.............................................................................................136

4.4. Гетеротрофные микроорганизмы.............................................................144

4.5. Микроскопические мицелиальные грибы...............................................158

4.6. Мейофауна обрастания..............................................................................172

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................174

ВЫВОДЫ...............................................................................................................186

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................................188

ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................................................221

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность проблемы морских биоинвазий. Разнообразие - одно из неотъемлемых качеств материального мира. Система не может состоять из однотипных элементов, и разнообразие - это признак и важнейшее свойство любых систем, в том числе и биологических. Неуправляемое и непредсказуемое расселение видов - один из аспектов обширной и весьма популярной в настоящее время важнейшей экологической проблемы исследования биоразнообразия (Протасов, 2003).

Проблема вселения видов входит в число важнейших экологических проблем конца XX века (Carlton, Geller, 1993). За последние 60-80 лет в связи с бурным развитием судоходства участились случаи расселения видов с помощью судов в самые различные районы Мирового океана. Происходит вселение не только отдельных животных - иногда это глобальные перемены на уровне целых фаун.

С момента выхода в свет публикации в монографии Чарльза Элтона «The ecology of invasion by animals and plants» (Elton, 1958) стало очевидным, что серьезной угрозой существования естественных сообществ биосферы могут являться организмы-вселенцы. В последнее время процессы, связанные с появлением чужеродных видов и воздействиями их на местные сообщества, принято считать биологическими инвазиями (Дгебуадзе, 2002). Особое место занимают морские биоинвазии в результате постоянного процесса расселения видов с судовыми балластными водами и обрастанием. Для предотвращения нежелательных биоинвазий водные экосистемы-реципиенты России требуют постоянной оценки экологического риска таких биоинвазий.

В дальневосточных морях России эпизодические находки вселенцев отмечены в основном лишь в Японском море, преимущественно в зал. Петра Великого (Багавеева и др., 1984; Чаплыгина, 1992; Звягинцев, 2003, 2005, 2007, 2012; Bagaveeva, Zvyagintsev, 2000, 2001; Zvyagintsev, 2000). С момента опубликования этих работ в сообществах обрастания и бентоса произошли определенные изменения, изменился статус ряда видов-интродуцентов,

появились новые виды на разных стадиях акклиматизации. В 2007 г. Институтом биологии моря ДВО РАН начаты комплексные исследования морских биоинвазий в соответствии с Целевой комплексной программой «Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской федерации». Результаты этих исследований приведены в соответствующих разделах диссертации.

2. К истории изучения морских биоинвазий в России и за рубежом. В данной работе мы не стали выделять обзор литературы в отдельную главу. Литобзор частично распределен по соответствующим разделам диссертации ввиду их специфичности и широкого диапазона затрагиваемых экологических проблем.

Мониторинг инвазионных видов является частью мониторинга биологического разнообразия. Согласно современным представлениям, биологическое разнообразие, в широком понимании, представляет собой все разнообразие живых организмов в регионе, всю их индивидуальную изменчивость и взаимосвязи между ними. Биологическое разнообразие связано с разнообразием мест обитания организмов и экосистем, состояние которых является основой для проявления как существующего, так и утраченного разнообразия. Проблема биологического разнообразия в последние годы выходит на одно из лидирующих мест среди биологических дисциплин. Становится всё более очевидным, что в наше время - время активного вмешательства человека в природу - сохранение разнообразия живых организмов необходимо для существования биосферы. Неудивительно, что не только ученые, но и политические деятели уделяют особое внимание этой проблеме. Оно проявляется в разработке и принятии соответствующих международных соглашений, среди которых наиболее известна Конвенция о биологическом разнообразии, принятая в Рио-де-Жанейро в 1992 г. (ратифицирована Российской Федерацией 17 февраля 1995 г.).

Настоящая Конвенция предусматривает проведение регулярного мониторинга биологического разнообразия. Мониторинг является

эффективным инструментом для измерения эффективности мероприятий, предпринятых для сохранения биоразнообразия, и для выявления биологических тенденций, как природных, так и антропогенных.

Мониторинг биологического разнообразия позволяет оценивать изменения в составе, обилии, распространении видов и сообществ с целью:

проведения инвентаризации имеющихся в районе видов с их взаимными связями;

разделения естественных сезонных или межгодовых флуктуаций численности видов и изменений, вызванных катастрофическими или иными причинами.

Проведение мониторинга биологического разнообразия требует наличия экологической инфраструктуры, экономической поддержки и значительных человеческих ресурсов. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что при целенаправленных специальных исследованиях чужеродных видов требуется обработка гораздо большего по объему материала и с большим числом повторностей, чем это, например, предусмотрено в стандартных экологических методах.

Оптимальные методы оценок экологического состояния прибрежных экосистем в условиях антропогенного воздействия возможны лишь при выполнении определенных необходимых условий. При изучении организмов из балластных вод, морского обрастания, бентоса или пелагиали первой и основной задачей является установление его качественного состава, т.е. биоразнообразия. На основании этого возможны дальнейшие этапы его изучения - выявление количественных показателей каждого из видов, их роли в сообществе, закономерности их расселения, оценка степени экологического риска загрязнения балластными водами и т.п.

Большая часть морских экосистем в планетарном масштабе в настоящее время в большей или меньшей степени подвержены антропогенному воздействию (Sanderson et al., 2002), и таким образом человек играет важную роль в изменении и скорости изменения этих экосистем, в частности, их

биоразнообразия. Кроме того, резкое возрастание темпов международной торговли способствует нарушению биогеографических границ и распространению видов в регионах, которых они никогда не достигли бы при нормальных условиях (МсЫее1у, 2000).

Стремительно возрастающая интенсивность морского судоходства за последние десять лет обострила проблему вторжения в бассейны морей чужеродных потенциально опасных видов, влекущие за собой серьезные нарушения в экосистемах. В Новороссийской бухте (Черное море), куда заходят под погрузку тысячи иностранных судов, в течение 2004-2005 гг. обнаружено 36 новых не свойственных Черному морю видов зоопланктона, которые повлекли за собой перестройку сложившихся биоценотических связей (Матишов, Селифонова, 2006). Нерегулируемый сброс балластных вод в Балтийское море привел к вселению в него более 20 видов беспозвоночных, значительная часть которых занесена судами из бассейнов Каспийского, Черного, Азовского морей и Северной Америки (Алимов и др., 1998). Недавнее вселение в Балтийское море понто-каспийской хищной кладоцеры церкопагиса {Cercopagis реп^ог) может привести к значительным изменениям в пелагических сообществах и уже привело к существенным экономическим потерям для прибрежного рыболовства (Рапоу е1 а1., 1999). Таким образом, можно сделать неутешительный вывод о том, что нанесенный чужеродными морскими организмами ущерб ликвидировать практически невозможно, по крайней мере, на сегодняшний день науке неизвестны достаточно эффективные и безвредные способы восстановления баланса морской экосистемы (Алимов и др., 2000; С1оВа11а81:, 2000).

В пользу актуальности проблемы биоинвазий свидетельствует тот факт, что информация о новейших антропогенных интродукциях, в том числе с судовым обрастанием и балластными водами, вошла в одно из последних учебных пособий для ВУЗов (Кафанов, Кудряшов, 2000). Авторами приводится значение нескольких специальных терминов, показаны основные векторы расселения интродуцированных видов в Тихом океане. Показаны как

трансокеанические пути интродукции, так и локальные случаи биотических миграций. В последней монографии, затрагивающей историко-методологические аспекты общей и морской биогеографии, А.И. Кафанов (2005) также признает значительную роль биоинвазий в формировании современных дизъюнктивных ареалов гидробионтов. Им отмечено, что возрастающий масштаб преднамеренных и непреднамеренных антропогенных интродукций животных и растений затрудняет достаточно четкое различение экологического и пространственно-временного шкалирования. Большое внимание процессу интродукции экзотических видов в европейские моря России уделяется специалистами Зоологического института РАН, недавно ими на эту тему опубликована коллективная монография (Биологические инвазии..., 2004), представляющая собой своеобразную «энциклопедию расселения видов». В настоящей работе используется терминология из «Словаря терминов», предложенного авторами монографии, а также принятая нами терминология (Звягинцев, 2005). Так, под чужеродным видом мы подразумеваем вид за пределами своего исторического ареала. Инвазионный вид - чужеродный вид в процессе расселения и натурализации. Под биологической инвазией мы понимаем расселение вида за пределы исторического ареала после неолита, индуцированного (прямо или косвенно) деятельностью человека. Кольским научным центром РАН издается монография «Виды-вселенцы в европейских морях России» (2000), посвященная различным аспектам биологии инвазивных видов в Каспийском, Черном, Азовском, Белом и Баренцевом морях. Проводятся Международные симпозиумы в Борке «Чужеродные виды в Голарктике» (Zvyagintsev е1 а1., 2010). Публикуются результаты Круглого стола «Экологическая безопасность и инвазии чужеродных организмов» (2002) в Москве. Это лишь немногие работы европейских специалистов по проблеме морских биоинвазий.

Одним из основных способов биоинвазий морских организмов является их перенос с судовыми балластными водами. Сброс балласта, как правило, не заметен зрительно, его трудно обнаружить без применения специальных

исследований (в отличие, скажем, от сброса нефтесодержащих вод), однако последствия могут быть даже неизмеримо катастрофическими. Дело в том, что разлив нефтепродуктов достаточно легко заметить, и вполне возможно ликвидировать, хотя это и требует больших материальных затрат. Ущерб же, нанесенный чужеродными морскими организмами новой среде обитания, происходит из-за нарушения природного баланса морской экосистемы, что грозит зачастую полным вымиранием каких-либо местных видов флоры и фауны. Чужеродные организмы, как правило, не имеют в новой среде обитания естественных противников, которые поддерживают баланс экосистемы, в результате чего происходит интенсивное размножение таких «пришельцев» и угнетение ими местных форм жизни (Биологические инвазии..., 2004).

Исследования балластных вод, проведенные с начала 80-х годов прошлого века в различных частях Мирового океана, показали значительный вклад морского транспорта в трансграничное перемещение водных организмов (Carlton, 1985; Williams et al., 1988; Carlton, Geller, 1993; Hay et al., 1997; McDonald, Davidson, 1997; Gollasch, 1998; Gollasch et al., 2000; Olenin et al., 2000; Wonham et al., 2001; Gollasch, 2002, 2005; Gollasch et al., 2002; Murphy et al., 2002; Coutts et al., 2003). Также была показана способность переноса с балластными водами ряда патогенных для человека организмов (Ruiz et al., 2000а). Процесс расселения чужеродных видов с балластными водами судов принял глобальный характер и, в силу своей непредсказуемости, даже получил такое красноречивое название как «экологическая рулетка» (Carlton, Geller, 1993). Не всякое вселение чужеродных организмов завершается ощутимыми экологическими последствиями и экономическими потрясениями, однако по мере развития водного транспорта такие случаи стали повторяться все чаще, а масштабы их последствий возрастать. Так, вселение североамериканского гребневика Mnemiopsis leidyi в Черное море в начале 1980-х годов вызвало экономические потери из-за снижения запасов хамсы в размере 240 млн. долларов в год (Zaitsev, Öztürk, 2001). Моллюск

Dreissena polymorpha, вселившись из Днепро-Бугского лимана в Великие Озера в начале 1990-х годов, в результате обрастания водоводов систем охлаждения промышленных предприятий привел к экономическим потерям США в размере до 500 млн. долларов в год (Sea Grant..., 1995). Вся отрасль марикультуры Новой Зеландии, занимающаяся разведением моллюсков и ракообразных, была закрыта для внутреннего и внешнего рынков ввиду «цветения» воды, вызванного массовым развитием интродуцированных токсичных видов водорослей (IMO Bulletin, 1998). Экономические потери, связанные с расселением видов в мировом масштабе, составляют более 10 млрд. долларов в год. Ежегодно в балластных танках судов по всему миру переносится около 10 млрд. тонн воды, в которых зарегистрированы более 3000 видов водных организмов, многие из которых могут представлять собой серьезную угрозу морским экосистемам, экономике и даже здоровью людей.

Между тем идет многолетняя реализация совместного проекта Глобального экологического фонда, программы по развитию ООН и Международной морской организации (ГЭФ, ПРООН, ИМО) по устранению барьеров на пути организации управления судовыми балластными водами и контроля за ними в развивающихся странах — программы ГлоБалласт. Одной их основных задач этой программы, реализуемых в шести демонстрационных центрах (в Бразилии, Индии, Иране, Китае, Украине, Южной Африке), является оценка уровня и типа рисков, прежде всего, для наиболее уязвимых природных ресурсов (Работнев, 2003). В России аналогичные демонстрационные центры программ�