Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Промысловые китообразные Южного полушария

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора биологических наук, Михалев, Юрий Алексеевич, Москва



■О

л/

Чье/

/* На правах рукописи

1ое"зидиум

А К России

И (оешение от || присудил учен

аеетвДОЮ'О^:

11с'

Начальник управ

БИОЛОГИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

Специальность 11.00.11 -

охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва -1997

щ.'т/т-х

На правах рукописи

МИХАЛЁВ Юрий Алексеевич

ПРОМЫСЛОВЫЕ КИТООБРАЗНЫЕ ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ: БИОЛОГИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и

рациональное использование природных ресурсов

Диссертация в виде научного доклада 5 на соискание ученой степени

доктора биологических наук

! 1

Москва -1997

Работа выполнена на кафедре анатомии и физиологии ЮжноУкраинского педагогического университета им. К. Д. Ушинского

(гор. Одесса)

Научный консультант:

профессор, доктор биологических наук В. А. Земский

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Л. С. Богословская доктор биологических наук О. Л. Россолимо член-корреспондент РАН, профессор, доктор биологических наук А. В. Яблоков

Ведушая организация: -у«; Институт океанологии РАН им, П. П. Ширшова

5384-99

Защита состоится "¿о г декабря 1997 г. в у час, на заседании диссертационного совета Д.002.48.03 при Институте проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН по адресу: 117071, Москва В-71, Ленинский пр-т 33.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ИПЭЭ им А. Н. Северцова РАН.

Диссертация в виде научного доклада разослана "¿¿/^''НхЯ.У/,^^! г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук ^ И. Н. Янковская

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.................................................5

Актуальность проблемы........................................................................5

Цели и задачи исследования.................................................................5

Научная новизна работы.......................................................................6

Теоретическое и практическое значение.............................................6

Публикации............................................................................................7

Апробация работы.................................................................................7

Материалы и методы исследования.....................................................8

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...........................................................9

Раздел I. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА...................................9

Глава 1.1. Связь между длиной и массой китов.......................................9

Теоретическое обоснование метода...................................................10

Связь между длиной и массой китов в пренатальный

период развития.........................................................................11

Связь между длиной и массой китов в постнатальный

период развития.........................................................................13

Глава 1.2. Построение кривой роста эмбрионов китообразных...........16

Пренатальный рост китообразных.....................................................17

Особенности индивидуального роста эмбрионов............................23

Вариационная изменчивость темпа роста эмбрионов......................23

Различия в темпе роста эмбрионов самцов и самок.........................24

Зависимость размеров эмбрионов от размеров самок......................24

Глава 1.3. Относительный рост частей тела и изменение

морфоструктуры эмбрионов китов...............................................26

Аллометрический рост китообразных в пренатальный

период.........................................................................................26

Изменение формы тела и окраски эмбрионов..................................28

Глава 1.4. Рост китов в постнатальный период......................................30

Ушные пробки и зубы как регистрирующие структуры у

китообразных.............................................................................30

Экспертная, или субъективная, оценка наслоений...........................32

Количественная характеристика наслоений.....................................32

Скорость образования наслоений......................................................33

Опыт определения возраста китов по регистрограммам.................35

Построение кривых роста китообразных..........................................36

Раздел П. БИОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ КИТООБРАЗНЫХ.............38

Глава 2.1. Возраст наступления половой зрелости................................39

Проблема определения возраста половой зрелости по

"трансфазе" в ушных пробках..................................................41

Глава 2.2. Определение средних размеров новорожденных................44

Соотношение между размерами самок и их

новорожденных..........................................................................45

Продолжительность беременности китов, пики и

растянутость сезонов спаривания и деторождения................47

Продолжительность репродуктивных сезонов, районы

спаривания и деторождения.....................................................48

Глава 2.3. Лактация и продолжительность лактационного

периода............................................................................................49

Питательность китового молока........................................................49

Роль "парных образований" на концах челюстей

китообразных.............................................................................51

Продолжительность лактации у китов и районы

размножения..............................................................................54

Раздел Ш. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КИТООБРАЗНЫХ..............................60

Глава 3.1. Распространение и миграции китообразных........................61

Встречаемость различных видов китов.............................................61

Характер миграций различных биологических групп

китов...........................................................................................69

Глава 3.2. Выявление различий стад китов............................................70

Парные образования" как фенопризнак............................................71

Травматическая изменчивость кожного покрова китов...................72

Различия стад китов по средним длинам эмбрионов.......................75

Структура зубов кашалотов как фенопризнак..................................76

Различие косаток южного полушария...............................................77

Киты северо-западной части Индийского океана.............................79

Раздел IV. РЕПРОДУКТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОПУЛЯЦИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИХ

ЧИСЛЕННОСТИ (вместо заключения)........................................83

Глава 4.1. Воспроизводительная способность китов............................83

Глава 4.2. Перспективы восстановления численности популяций......84

ВЫВОДЫ...................................................................................................90

Список работ, опубликованных по теме диссертации..........................93

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Киты играют важнейшую роль в экосистемах Мирового океана, так как являются верхними звеньями в трофических цепях. Велико и их промысловое значение. Однако хищнический промысел и браконьерство привели к резкому сокращению численности китов. Одни виды оказались под угрозой уничтожения, запасы других - существенно подорванными. В связи с этим в 1982 году Международная китобойная комиссия объявила мораторий на коммерческий промысел китов в Мировом океане, а в 1994 году ее решением был создан заповедник китов в водах южнее 40° ю. ш. (исключая лишь территориальные воды Чили и Аргентины). Таким образом начата эпоха сохранения популяций и восстановления численности китов. Успешное решение этих задач возможно только при более глубоком познании в первую очередь закономерностей распределения, роста и биологии размножения китообразных, что и определяет актуальность данной темы.

Цели и задачи исследования. Цель исследования - создать биологические предпосылки для верной оценки состояния запасов китов, выделения заповедных зон и определения сроков мораториев для восстановления численности популяций, а затем и расчета возможной оптимальной стабильной добычи. Для этого было необходимо:

- установить характер распределения китов в течение года;

- выявить различия отдельных локальных стад и популяций;

- изучигь характер миграций различных биологических групп китов на поля и с полей нагула.

- установить общую закономерность пренатального роста китообразных;

- рассчитать продолжительность беременности разных видов китов, пики и растянутость сезонов спаривания и деторождения, длительность репродуктивного цикла;

- усовершенствовать методы определения возраста усатых и зубатых китов на основе количественных и графических характеристик наслоений в регистрирующих структурах;

- определить время наступления половой и физической зрелости, продолжительность жизни и воспроизводительную способность китов;

- на основе комплексного подхода к изучению биологии различных видов китов дать рекомендации к дальнейшим природоохранным мероприятиям и рациональному использованию природных ресурсов.

Научная новизна работы. В рамках концепции комплексного исследования роста в период всего онтогенеза, биологии размножения и распределения китообразных как основополагающей научной базы для разработки методов рационального ведения промысла китов установлено:

- пренатальный рост китов почти на всем протяжении эмбриогенеза имеет монопараболический характер, в процессе роста геометрическое подобие формы тела не соблюдается, выявлена периодизация утробного развития;

~ усовершенствован метод количественной оценки наслоений в регистрирующих структурах китообразных, предложен оригинальный способ их дешифровки;

- уточнены ареалы распространения промысловых видов китообразных в Южном полушарии, установлены различия некоторых популяций в субантарктических и антарктических зонах, выявлен характер миграций различных биологических групп китов в воды Антарктики;

- обосновано выделение китов Аравийского моря (блювалы пигмеи, киты Брайда и кашалоты) в самостоятельные популяции и возвращение горбачам этого региона ранга вида Megaptera indica (Gervais, 1888);

- показано наличие в Южном полушарии не одного, а двух видов косаток: обыкновенной (Orcinas orea) и малорослой (Orcinus папа).

Теоретическое и практическое значение. Установление связи между длиной и массой китообразных позволило создать диаграммы и таблицы для определения веса добытых китов и расчета выхода продукции, которые в свое время были внедрены в производство. Коэффициенты регрессии этих связей, а также установленные новые метрические и неметрические признаки позволяют выявлять популя-ционные различия китообразных, что в случае возобновления промысла даст возможность планировать его не по секторам и зонам Антарктики, а на популяционной основе.

Использование ь математических моделях результатов проведенных биологических исследований (определение продолжительности жизни китов, времени наступления половой и физической зрелости, продолжительности репродуктивного цикла) позволит с большей точностью и достоверностью рассчитывать первоначальные запасы и современное состояние численности промысловых видов китообразных.

Уточненные биологические характеристики и расчет воспроизводительной способности китов необходимы для определения сроков мораториев на добычу китов в Южном полушарии и для оценки пер-

спектив восстановления численности популяций, подорванных промыслом.

Материалы исследований, представленные Научному комитету МКК, были использованы при выработке рекомендации по созданию в Антарктике китового заповедника южнее 40° ю. ш. Новые разработки могут быть положены в основу решения вопроса о расширении заповедной зоны на все Южное полушарие и о придании Аравийскому морю особого статуса научно-хозяйственного китового полигона.

Новые сведения об ареалах и популяционной структуре, установление закономерностей распределения различных видов китов в Южном полушарии и характера их миграций на поля и с полей нагула необходимы для научно обоснованной организации мониторинга на период запрета промысла, а после восстановления численности популяций и снятия запрета — для организации рационального ведения промысла китов.

Публикации. По теме диссертации опубликована 71 работа; 23 из них на английском языке. Три статьи приняты к печати. Общий объем работ составляет 67,5 печатных листов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Научной конференции Кишиневского госуниверситета, 1965 г.; на 4-10 Всесоюзных совещаниях по изучению морских млекопитающих, проходивших в Калининграде, 1969 г.; Махачкале, 1972 г.; Киеве, 1975 г.; Симферополе, 1978 г.; Астрахани, 1982 г.; Архангельске, 1986 г.; Светлогорске (Калининградская область), 1990 г.; на конференции молодых ученых Одесского госуниверситета, 1969 г.; на Межвузовской конференции по Охране рыбных запасов и увеличению продуктивности водоемов Южной зоны СССР, Кишинев, 1969 г.; на конференции молодых биологов и медиков, Одесса, 1971 г.; на конференции молодых ученых АзЧерНИРО, Керчь, 1973 г.; на конференции по Охране природы и рациональному использованию природных ресурсов Юга Украины, Симферополь, 1977 г.; на конференциях Научного комитета Международной китобойной комиссии: Пуэрто Ваярта (Мексика), 1994 г.; Голвей (Ирландия), 1995 г.; Дублин (Ирландия) 1995 г.; Абердин (Шотландия), 1996 г.; Бурнмуд (Англия), 1997 г.; на отчетной научной конференции Одесского педуниверситета, Одесса, 1984 г.; на Республиканских научно-практических конференциях, Одесса, 1989 г.; 1990 г.; на 1-м Международном симпозиуме по морским млекопитающим Черного моря, Стамбул (Турция), 1994 г.; на Международной конференции по изучению и охране морских млекопитающих, Голицино (Московская область), 1995 г.

Материалы и методы исследования. Основным районом исследования являются воды Южного полушария, а также прилежащие воды Атлантики и Индийского океана от экватора до 30° с. ш. Объектом исследования являются промысловые виды китов Антарктики.

Материалом послужили сборы, проведенные автором в составе научных групп в рейсах китобойных флотилий "Советская Украина" (1964/65 г.г.), "Слава" (1965/66 г.г.) и "Юрий Долгорукий" (1966/67 г.г. и 1968/69 г.г.); на научно-поисковом китобойном судне "Бодрый"-25 (1973/74 г.г. и 1974/75 г.г.).

В обработку включены фактические данные о промысле китов советскими китобойными флотилиями, которые существенно отличаются от переданных ими в МКК, и сведения всех стран по мечению китов (21456 китов помечено, 759 меток вернулось).

Определена масса туши, частей тела и отдельных органов у 750 эмбрионов (888 с литературными данными) и 1250 китов различных видов (с литературными данными 1382). Взвешивание производилось на пружинных динамометрах. Кривые пренатального роста построены на основе размеров (зоологическая длина) 16443 эмбрионов от ранних стадий развития до предродовых плодов. Использованы также данные МКС. Серией многочисленных промеров измерено 655 эмбрионов и 550 китов. Изменение формы тела и окраски описаны у 404 эмбрионов. Возраст определен у 1877 зубатых и 12800 усатых китов. Записано более 2000 регистрограмм. Карты распределения китов построены на основе около 200000 данных координат их обнаружения. Цифровой материал обрабатывался на ПЭВМ. При составлении вычислительных программ использованы методы биометрии, приближенных вычислений и графико-аналитических способов (Рокицкий, 1961, 1967; Плохинский, 1961, 1970; Бейли, 1962; Погорелов, 1968; Лапин, 1973; и др.). Оценка достоверности качественных показателей проводилась ранговым методом Вилкоксона (Урбах, 1963). Степень различий популяций и локальных стад оценивалась по критериям сходства и идентичности (Животовский, 1980, 1982).

Декальцинация зубов муравьиной кислотой производилась по методике Боу, Пьюдея (Bow, Purday, 1966). Содержание Ca в наслоениях зубов зубатых китов определялась атомно-абсорбционным методом. Жирность китового молока устанавливалась бутерометрическим методом. При гистологических исследованиях зубов, ушных пробок, гипофизов и "парных образований" использовалось окрашивание азотнокислым серебром, гематоксилином и эозином. Для получения графических записей слоистости зубов и ушных пробок (регистрограмм) использован отечественный профилограф-профилометр М-201, английский профилограф Талийлан-4, регистри-

рующий микрофотометр ИФО-451 и плетизмограф со специальным датчиком собственной конструкции.

Так как диссертация во многих моментах носит методический характер, тс для удобства изложения и восприятия материала более подробно используемые методики описаны в главах, где они применяются и разрабатываются. Литературные данные и материалы, переданные нам другими исследователями, оговорены в соответствующих местах.

В работе рассмотрены следующие представители отряда китообразных — Cetacea Brisson, 1762:

Блювал — Balaenoptera musculiis Linnaeus, 1758

Блювал пигмей — Balaenoptera brevicaudis Zemsky, 1972

Финвал — Balaenopteraphysalus Linnaeus, 1758

Сейвал — Balaenoptera borealis Lesson, 1828

Кит Брайда — Balaenoptera edeni Anderson, 1878

Малый полосатик — Balaenoptera acutorostrata Lacepede, 1804

Горбач — Megaptera novaeangliae Borowski, 1781

Южный — Eubalaena glaciatis Muller, 1776

Кашалот — Physeter macrocephalus Linnaeus, 1758

Косатка — Orcinus orca Linnaeus, 1758

В тексте используются следующие сокращения: МКК — Международная китобойная комиссия; МКС — Международная китобойная статистика; обозначения на картах: ранняя стадия развития — +; предродовые плоды — Л; лактирующие самки — О; обозначения на графиках: О — кит; А — самец; + — самка.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Раздел I. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА КИТООБРАЗНЫХ.

В разделе рассматриваются проблемы как пренатального, так и постнатального роста китообразных. Обос�