Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль мелководных экосистем в воспроизводстве рыбных запасов Куйбышевского водохранилища

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Роль мелководных экосистем в воспроизводстве рыбных запасов Куйбышевского водохранилища"

^Тр^ксрркий ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М.И.Ломоносова

1 о АПР 1995

Сп ещиализиро ванный Совет ДОЗ 205.71.

На правах рукописи УДК 639.2/.,3

ФЕДОСЕЕВ Олег Николаевич

РОЛЬ МЕЛКОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ в ВОСПРОИЗВОДСТВЕ РЫБНЫХ ЗАПАСОВ КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

03.00.10. - ихтиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань - 1995

Работа выполнена в Институте экологии природных Академии Наук Республики Татарстан.

Язучняй руководитель: Доктор биологических наук, профессор В. А. Кузнецов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор А.Г. Поддубный кандидат биологических наук А.Е. Бобырев

Ведущее учреждение - Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства.

Защита состоится 1995 г. в 15 часов 30 минут на

заседании специализированного Совета Д.053.05. 71 по присуждению Ученой степени каядвдата биологических- наук в Московском государственном университете ш. м.И. Ломоносова по адресу: 119399 Москва биологический факультет МГУ, ауд.557.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан "_" __18д5

Ученый секретарь специализированного СШк

Совета, кандидат биологических наук ' ¿Т^теы)

- 1 -

Общая характеристика работы Актуальность исследования. Современное развитие рыбного хозяйства на внутренних водоемах происходит в словных условиях. На фоне возрастающего воздействия хозяйственной деятельности человека на среду обитания накладывается отпечаток перевода экономики в русло рыночных механизмов. При этом значительную актуальность приобретают вопросы, связанные с обеспечением населения продуктами питания, в частности рыбой.

Куйбышевское водохранилище является основным рыбохозяйс-твенным водоемов РТ. Для равнинных водохранилищ характерно наличие обширных площадей залитых мелководий, где получили развитие крупные и мелкие системы островов. Мелководные экосистемы играют значительную роль в воспроизводстве рыбных запасов, в частности, фитофильной части ихтиоцекоза, составляющей основу добычи рыбы. Но до сих пор средняя рыбопродуктивность Куйбышевского водохранилища не превышает ? - 8 кг/га, а в отдельных его районах колеблется от 5 дс 24 иг/га (Монаков, 1983). При благоприятном соотношении продуктивных и непродуктивных биотопов рассчетная ихтиомасса оказывается низкой, главным образом, из-за необеспеченности фитофильннх рыб нерестилищами (Поддубный, 1983). Актуальность настоящего исследования определяется:

1. Необходимость») создания модели функционирования прибрежных ихтиопланктонннх сообществ.

2. Потребностями выявления факторов, определяющих эффективность "работы" мелководных экосистем водоема как мест нереста рыб и развития их личинок.

3. Неизученностьв закономерностей изменения качества и количества мест обитания личинок фитофилов в акватории Куйбышевского водохранилища.

4. Отсутствием стандартного метода определения качества участков побереяий с точки зрения их пригодности для нереста и развития личинок фитофильнах рыб.

5. Разногласиями в методах подсчета ущерба рыбным запасам, наносимого в результате проведения различного вида работ в приб-рекной зоне и отсутствием конкретных разработок в плане влияния уровенного режима водохранилища на воспроизводство рыбы.

Цель и задачи исследований. Целью работы было изучить состояние мелководий Куйбышевского водохранилища, как мест не-

P«ia » развития личинок Мтофшыш рыб, , гаме m г.™, » =То,с,ве РМШ запасов лр„ раз«« '

среды во-

зе-

доем. При этом были поставлены следуйте задачи-1. Вшить связь особенностей гидрометеоусловий Мешшского

х ан«7ппЯ ФеН°Л0Г™ ^«сов У фитофильных а водохранилища в пределах района исследования

чественноми ^^ ПРИбре*Й0Й

ИТ количественному составу ихтиолланктона, а также

тенить причины различной активности нереста в \121

3' 1ЗРа1°ТаТЬ МеТ°Л опреде™ пищевой обеспеченности личинок рыб, соответствующий специфике исследовании.

;ссле^ать связи различных показателей развития личинок м Фитофильного комплекса (лейа. плотвы, гу^ры Уклеи) с абиотическими и биотическими фактора ^

их ппп водохранилища, изучить закономерности изменен,

6 ян Г каковаСТВ8ННЫХ П0КаЗЗТеЛеЙ DT aposeKHO-

нов в ох„"ей и гп Р0Л,Ь ИеЛКОВОЙЯИХ 3^и"ем Различных районов верхней и средней части водоема в общей доле воспроизво димого потомства фитофильных рыб воспроизво-

тивности воспроизводства рыбных запасов

uLlZll Ы°Т ВЫЯВИТЬ °СН0ВНЫе лимитирования био-

массы поколений фитофильных рыб на водоеме uctJZTZ

личественные показатели при разных « в!*°-

S —ивнос" М~й зГоГ

S^sS-SSE

ее температуры, ветрового реаима, хищников и паразитов в различных местах их обитания.

На основе вышеперечисленных анализов, картирования и ихтио-планктонной съемки поберений Волнского, Волго - Камского и Камского плесов водохранилища впервые построена действующая математическая модель зависимости различных показателей развития личинок плотвы, леща, густеры,"синца, уклеи и сазана, а также промыслового возврата данных видов рыб от факторов среды.

Произведен анализ адекватности построенной модели и показаны возможности увеличения эффективности воспроизводства фито-филькнх рыб на мелководьях Куйбышевского водохранилища.

Теоретическое и практическое значение. Результаты исследований показывают и моделируют механизм действия мелководий как мест, в которых происходит воспроизводство фитофильной части их-тиоценоза, йодель позволяет определять следующие показатели в зависимости от конкретных условий среды в вегетационный период:

- количественные и качественные характеристики ихтиопланктонных сообществ мелководных экосистем Волкского, Волго - Камского и Камского плесов,

- величины промыслового возврата фитофильных рыб как в целом по исследованным плесам, так и по отдельным их участкам и биотопам.

Полученные сведения могут быть использованы в практике эксплуатации Куйбывевского водохранилища с целью увеличения его рыбопродуктивности.

Построенный с использованием вышеупомянутой модели программный комплекс методики расчета ущерба рыбным запасам от производства различных работ на водохранилище одобрен Минприродой РТ и рекомендован к использованию ТатГОСНИОРХом и Гос. Инспекцией рыбоохрана РТ (письмо Н 237/01 от 25.03.94.).

Апробация работы и публикации. Материалы, включенные в диссертации, доловенк на II) Поволжской конференции молодых ученых (Казань, 1990); Научных конференциях Ш КНЦ РйН (Казань, 1990,

1991); 1 - ой научно - технической конференции "Проблемы природопользования и экологии Камского бассейна" (Наберекные Челны,

1992); Нендународной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" С Тольятти, 1593); 1 - ой региональной научной конференции "Актуальные проблемы Республики Татарстан" (Казань, 1994);

По теме диссертации опубликовано б работ.

__^А^__

Объем и структура диссертации. Работа излокена на 149 страницах машинописного текста, содержит 52 таблицы и 21 рисунок. Список цитированной литературы включает 174 названия, из которых 10 иностранных авторов. Диссертация состоит из введения, 11 глав, заключения, выводов, списка литературы, прилоаения ( 40 таблиц, 8 рисунков) и дискеты, содеркащей программы математической модели (Р1бЬ0, Р1бЬ1) и ее прикладной интерпретации (МЕТОП).

Глава 1. Краткая физико - географическая характеристика Куйбышевского водохранилища

В данной главе на основе литературных источников дается характеристика природных условий Куйбымевского водохранилища. Отмечается, что как химические, биологические, так и физике - географические факторы водоема отличаются рядом особенностей. Главное внимание уделено определении понятия мелководных экосистем, обсуядению их особенностей, располоаения и структуры.

Глава 2. Материал и методика

Материал, использованный в настоящей работе, собран в Ме-юинском заливе и прилегающей части Волго - Камского плеса Куйбышевского водохранилища в 1988 - 1991 гг. *, в Волжском и Камском плесах в 1989 - 1991 гг. Количество станций, на которых отбирали пробы личинок и сеголеток приведены в табл. 1.

Табл. 1. Количество станций взятия проб

Район Годы наблюдений

1988 1989 1990 1991

Мешинский залив 3 7 8 8

Волго-Камский плес - 2 3 5

Камский плес - 1 1 18

Волнений плес - 1 2 12

Пробы брали с учетом методик А.Ф. Коблицкой (1966) и В.й.

Кузнецова (1985) еяегодно на одних и тех же станциях, хотя в 1989 г., в связи с маловодностью в мае обычные места взятия проб на некоторых станциях оказались не залитыми половодьем. В таких случаях отлов производили на близленащих участках. Для лова личинок и сеголеток использовали: газовый сачок диаметром 30 см, коническая газовая сеть диаметром 60 см, газовая волокуша длиной 2 м, мальковая волокуша длиной 12 м с ячеей 3 мм. Личинки рыб определяли по руководствам А.Ф. Коблицкой (1963, 1966).

Взрослую рыбу и ее молодь отлавливали в йеиинском заливе и прилегающей части Волго - Камского плеса ставными рамовыми сетями с ячеей: 14, 20, 26, 28, 36, 40, 50. 55, 65, 70. 100 мм и обрабатывали согласно рекомендаций И.Ф. Правдина (!966).

Располояение нерестилищ фитофилоэ в мелководьях Мешинсксго залива составляли на основе наховдения кладок икры, ее инкубации и видового определения личинок, а танке поимки личинок рыб на ранних этапах развития и визуального обнаружения нерестящихся производителей.

Этапы развития личинок рыб приведены по В.В. Васнецову (1953) с учетом дальнейшей разработки теории зтапности развития (Васнецов и др.. 1957).

Периодичность отбора проб личинок в 1988 - 1990 гг. на всех станциях - 3 дня, в 1991 году на станциях Мешинского залива - 3 дня, а на остальных станциях - 10 дней.

При определении средней численности личинок с больвим периодом отбора проб пользовались разработанной ранее методикой (Федосеев, 1991).

Среднюю массу особи определяли согласно руководству А.Ф. Алимова (1989). Средник продукцию личинок исследуемых видов рыб и их коэффициент выживаемости рассчитывали по формулам Г.П. Ру-денко (1985). При этом, с целью приведения значений выкиваемости к "общему знаменателю", N0 - начальную численность генерации принимали равной п, а - численность генерации в момент времени (I) равной численности на конечных этапах развития личинок.

Выживаемость личинок от зтапа к этапу рассчитывали по уравнении В.й. Кузнецова (1970),

Сбор материала по питании взрослых рыб, их молоди и личинок, а такие расчет их суточного рациона методом баланса энергии производили согласно Методических рекомендаций... (1982). Восстановление массы потребляемых личинками рыб организмов осущест-

вляли согласно рекомендаций ft.ft, Салазкина и др. (1982). Методика проведения экспериментов по влиянию температуры воды и размера потребляемых организмов на скорость эвакуации пищи у личинок рыб приведена в работе О.Н. Федосеева и М.А. Горшкова (1991).

Обоснование метода определения обеспеченности пищей личинок дано в главе "Обеспеченность пищей...". При этом расчет суточного рациона с использованием показателей скорости эвакуации производили по формуле fi.Д. Байкова CBaikov, 1935).

Для расчета абсолютной численности личинок фитофилов в мелководьях исследуемых районов использован метод площадей.

Определение численности рыб-хишников в прибрежье производили при помоги мечения и повторного отлова из огорояенной тройным рядом сетей с ячеей 20, 26, 36 m части прибрекья.

Паразитологический анализ осуществляли по общепринятым методикам (Догель, 1941).

Расчет площадей и протякенности береговой линии участков плесов водохранилища проводили по картам 1:50000 З.М. Мозжерина и др. (1990) с помощью курвиметра KU-fl и пинетки. Нровенный ре-яим и температуры воды в районе Волго-Канского плеса приводятся на основании данных гидрометеопоста КИБ КНЦ РАН в устье р, Меии.

При статистической обработке использовали руководства H.fi. Плохинского (1970,. 1978). Программирование математической модели зависимости промыслового возврата от факторов среды произведено на языке Turbo Pascal - 7.

Всего собрано и обработано около 1Q0Q проб личинок рыб. Для определения скорости эвакуации было задействовано более 1000 особей личинок и произведено 70 опытов с двойной повторностью. Для определения суточной динамики питания личинок проанализировано около 50 их кииечников. Обработано на питание более 5000 особей личинок, из них леща - 1560 . плотвы - 1300, густеры -850, синца - 600, уклеи - 750, сазана - 280, щуки - 105, карася - 90 особей. Обработано на питание рыб, использующих личинок в качестве пищи: берша - 20, окуня - 120, чехони - 80, плотвы -95, язя - 5, жереха - 12, ерша - 10, судака - 15 особей.

Материал по рыбе и их личинкам собран и обработан автором. Материал по биомассе и численности зоопланктона собран и обработан И.Г. Овчаркиной. Паразитологический анализ проведен совместно с сотрудниками КИБ, каф. зоол. беспозв. КГУ и каф. зоол. ГПИ. Программирование математической модели зависимости промыслового

возврата от факторов среды ШзИО) произведено совместно с доц. каф. математической статистики КГУ Е.А. Беговатовым.

Глава 3. Обзор литературы

На основании анализа литературных источников разобраны сук-цессионные процессы, произошедшие с популяциями фитофильных рыб с момента образования Куйбышевского водохранилища и их экология в настоящий период. Определено значение качественных и количественных характеристик мелководной зоны водоема в зизненном цикле данных видов рыб, а также механизмы их адаптации к новым условиям среды. Выяснены основные факторы и характер их влияния на численность и выживаемость личинок рыб. В заключение даны основные результаты исследований размножения фитофильных рыб и роли, которую в нем играли мелководья за предшествующий период. Намечены пути к реализации, модели зависимости эффективности воспроизводства фитофильных рыб от факторов среди водоема.

Глава 4. Особенности размножения фитофильных и других видов рыб, нерестящихся в прибрежье Нешинского залива

В этой главе при выявлении специфики гидрологических условий йевинского залива, показано, что все различия в среднемного-летней динамике охватывают периоды нереста рыб и развития их личинок. В отличие от выделенных Б.Р. Кузнецовым (¡978) типов динамики уровней водохранилища особенностью залива является то, что летом уровень в среднем всегда повивается до НПУ. На основании характеристик гидрологического ренима в период исследования выяснено, что нерест фитофилов происходил при 1-ом и 3-ем типе динамики со средними, низкими и высокими отметками уровней.

Сравнительный анализ прохождения фенологических процессов у фитофильных раб показал, что сроки нереста в заливе приближаются к таковым в средней части Воляского плеса, но в отличие от этого района всегда при прибыли воды. Характер захода производителей на нерест в залив зависит от уровенного режима, а его сроки от температуры воды. При этом данные процессы соответствуют результатам исследований А.А. Попова ( 1984 ).

На основании картирования нерестилищ фитофильных рыб в Ме-иинском заливе определено, что для подразделения их стаций разм-

JШL£l^из_вшжшш-иcIIOJlьзoвaниe--клaccиlIlИкaциИl—данной-АтР-;—Под-— дубным ( 19?1 ) с учетом специфики Куйбышевского водохранилища.

Глава 5. Эффективность воспроизводства фитофильных рыб в биотопах прибрежной литорали Меиинского залива и прилегающей части Волго - Камского плеса

Сравнение качественного состава ихтиопланктона и мест нереста фитофильных рыб показало, что в условиях Меиинского залива местообитания личинок практически полностью совпадают с расположением мест нереста производителей данных видов. Б отношении количественного состава сделаны выводы, что с этапа развития С2 и далее миграционные процессы наиболее интенсивны у леща, плотвы и синца. При этом по численности и видовому разнообразив ихтиопланктона прибрежная литораль была ранжирована на ряд биотопов, отличающихся по данным показателям.

Используя среднюю численность личинок рыб и их выживаемость разбираются причины различной эффективности нереста фитофильных рыб. Основными причинами явились: различная динамика уровня воды в период размножения и летом предыдущего года: температурный режим в период развития личинок; изменение площади различных биотопов обитания личинок в прибрежной литорали Меиинского залива.

Сравнительная характеристика средней численности личинок в аналогичных биотопах различных районов водохранилища показали, что в заливе создаются исключительно благоприятные условия для размножения фитофильных рыб, и что это связано с большой площадью прилегающей акватории и высоким коэффициентом изрезанности береговой линии этого участка.

Глава 6. Показатель обеспеченности пищей личинок рыб на основании разности суточных рационов, рассчитанных методами баланса энергии и скорости эвакуации пищи из кииечника рыб на примере ихтиопланктона Меиинского залива

В данной главе производится сравнительный анализ некоторых методов определения суточного рациона (СР). При этом метод расчета СР с помощью показателя скорости эвакуации (СЭ) модифицирован исследованием и использованием его зависимости от температу-

ры воды и относительного размера потребляемых личинками рыб кормовых организмов (0Р1).

В качестве показателя обеспеченности пищей использовано понятие относительной биомассы кормовых организмов (Об), потребляемых личинками, пределом которого является сумма частных Бз(П/Бл, где: Бз(1) и Бл - биомасса организмов зоопланктона (с одинаковым ОРШ в пищевом комке личинок и среде) и личинок рыб, а значением - его произведение на коэффициент избираемости или избегания данных организмов.

. Оценка разности СР, полученной методами БЭ и СЭ показала, что принятое соотношение скорости обмена рыбы в природных условиях и стандартного (1,5) в уравнении расчета пищевых затрат, используемых организмом рыбы на энергетический обмен является Функцией 06(1). При сниаении 06(1) разность СР уменьшается (Федосеев, 1993). Зто положение дало возмовность оценки пищевой обеспеченности личинок рыб в момент времени и за весь период личиночного развития по разнрсти СР без затрат на проведение гидробиологических съемок.

Глава 7. Выживаемость личинок рыб в зависимости от различных факторов среды

В этой главе, используя имеющиеся в наличии материалы ихти-опланктонных съемок и показатели обеспеченности пищей; паразито-логичесного анализа личинок рыб, определения численности, пищевого спектра и суточных рационов хищников в биотопах Меиинского залива, а такке данных гидрометеопоста института (гидрологический, температурный и ветровой режимы), произведены корреляционные, дисперсионные и регрессионные анализы зависимостей выживаемости личинок от данных показателей для леща, плотвы, густеры, синца, уклеи и сазана в различных биотопах мелководий. Обнару-аенные зависимости в большинстве случаев достоверны для порога вероятности 0,95, некоторые из них показаны на рис. 1. Найдены закономерности изменения средней численности личинок этих видов рыб в зависимости от уровня воды в период нереста для выделенных биотопов. При этом их мовно подразделить на три типа. Зависимость численности от уровня носят характер: 1-ый тип - параболы второго порядна с одним максимумом (оптимальные); 2-ой тип биотопов - параболы второго порядка с одним минимумом (субоптималь-

Рис. 1. Граница разброса экстремальных значений различных зависимостей для 6-и видов рыб в выделенных биотопах мелководий. Условные обозначения: I - выживаемость личинок, X; Р - пищевая обеспеченностьV, К - ко-во аертв хищников, ist. личинок/м3; N -средняя численность личинок, шт./и ;' Т - средняя температура воды, С; Ü - кол-во суток со скоростью ветра >10 м/с, суг; 1 -произведение интенсивности на экстенсивность заражения паразитами личинок-рыо; — - sin,--шах.

ные) и 3-ий тип - различные кривые с отрицательным коэффициентом регрессии (открытое прибрежье литорали без растительности). Выяснено, что данные типы биотопов для различных видов фитофилов не однозначны.

На их основании составлена математическая модель взаимодействия определяющих (абиотических) факторов и исследуемых показателей биотн, схема которой представлена на рис. 2.

Учитывая частоту превышения уровней над НПУ и над кромкой вероятного развития нерестового субстрата, а также характер продольных уклонов водной поверхности заключено, что исчисление численностей личинок в других районах плесов возможно с использованием пересчетных коэффициентов.

Глава 8. Зависимость площади и соотношения биотопов обитания личинок рыб в мелководных экосистемах от уровня воды в Волжском, Камском и Волго - Камском плесах. Сравнение некоторых географических и климатических показателей

В результате картирования побережий и ихтиопланктонной съемки произведен сравнительный анализ наличия различных биотопов мелководий в Волжском, Камском и Волго - Намеком плесах водохранилища (20 участков по 12,5 км длиной).

Охарактеризовано их состояние с точки зрения распространения и условий существования личинок фитофильных рыб.

Выведены зависимости площадей исследуемых плесов и конкретно зон мелководий от уровня воды в водохранилище ( функции вида: ^ - а * ехр (Ь * 1п(х) с уровнем достоверности не ниже 0.993). На основании изменения площадей биотопов обитания личинок в Волго - Камском плесе при различных уровнях воды определены закономерности трансформации их соотнесения в различных участках района исследования. Выяснено, что сила трансформации зависит от рельефа местности участка (коэффициента изрезанности береговой линии), а характер от типа биотопа (оптимальные - неоптимальные).

При сравнении температурного и ветрового режимов участков плесов в период развития личинок фитофильных рыб обнаружено, что при прохождении личинками одинаковых этапов развития достоверных отличий величин данных факторов не имеется.

Биотические факторы I-1

хищники

1

ларазитофаунаI

выживаемость личинок

рыб

Абиотические факторы

ветровой реким

уровенный ревим

I__

температурный реним

биотоп

численность личинок рыб

обеспеченность пищей личинок рыб!

Рис. 2. Зависимость выживаемости личинок рыб от- факторов среды, * - связувщиеся факторы, + - направление снязи, 1 - прохождение через дополнительный фактор, опосредующий силы влияния (для численности) или вид зависимости (для биотопов).

Глава 9. Абсолютная численность личинок фитофильных и других видов рыб в мелководных экосистемах различных участков плесов

На основании определения показателей развития личинок рыб на станциях, расположенных в прибреяной литорали районов исследования, используя площади биотопов их обитания, рассчитанных в предыдущей главе, вычислена средняя абсолютная численность личинок (ЙЧЛ) на участках плесов. При этом разобрано - каким образом расположение участка, количество и соотношение биотопов, а такве площадь участка оказывают влияние на АЧЛ и состав ихтиопланктон-ных сообществ.

Дисперсионный анализ показал, что АЧЛ в прибреаных экосистемах исследованных участков на 92 У., а продукция ихтиопланктона. на 86 У. зависит от показателей площади участка и коэффициентов изрезанности береговой линии. При этом общая продукция личинок рыб (Дн/м3) возрастает при увеличении площади в более значительной мере, чем АЧЛ. Все это указывает на то, что влияние геологических, климатических и антропогенных факторов на величину АЧЛ во всех исследованных районах значительно на отличается и по сравнении с силой влияния географического фактора невелико. Однако, в районах с высоким прессом антропогенного фактора происходит замещение леща в ихтиопланктоне на плотву и густеру (сила влияния неорг. факторов на продукцию леща составляет 69 7.).

Высокая АЧЛ фитофилов обнаруаена на участках ( млн. ит ): Свияяский залив (5333,5); Теньки (2617,7); Атабаево - Лаишево (30759,1); Сорочьи Горы (4425,7); Чистополь - Берсут (7620,6). Наименьшая - Криуни (543,5); Казань (674,2); Иеланга (82,1); Иу-ран (842,8); Нумбут (1062,2).

Глава 10. Прогностическая модель зависимости промыслового возврата части популяций фитофилов, личинки которых использовали в качестве мест своего развития различные биотопы прибрелья от факторов среды

В данной главе изложены основные принципы и структура построения математической «одели, суть которых заключается в том, что эффективность воспроизводства фитофильных рыб складывается из нескольких компонентов. Зто - численность личинок рыб, их вы-

-----н—-

аиваемость и площадь обитания, а целевые функции зависимостей, использованных в модели, слагаются с применением цепей взаимодействующих факторов, определенных в предыдущих главах при перерасчете суммы сил их влияния к 100 X.

Величина промыслового возврата (ПВ) рассчитывается с использованием стандартных коэффициентов ПВ (Широков и др., 1990) и следующих вводимых данных для 6 видов раб, 12 биотопов и 20 участков: наименьшее количество данных - средние уровни воды в водохранилище в период нереста и в период развития личинок; наибольшее - вышеуказанные плюс средняя численность личинок, средняя температура воды, числа иториовых суток.

Разобраны случаи, при которых возможно функционирование модели, а также произведена оценка адекватности на основании сравнительного анализа результатов, получаемых с дисплея при загрузке машины исходными данными, изложенными э настоящей работе и Фактическими, полученными в результате исследований при использовании основных вариантов работы программы. Параметры оценки адекватности вклвчавт численность личинок фитофилов, их выживаемость и ЙЧЛ по-показателям коэффициента корелляции, критерию и средней относительной погрешности. Приводится сравнение промысловых возвратов по ретроспективным данным (Лукин,1984; Кузнецов, 1989; ГосНИОРХ, 1991) и результатам работы модели (рис. 3). На основании вышеперечисленных анализов сделан вывод, что математическая модель соответствует процессам, происходящим в мелководных экосистемах Куйбышевского водохранилища. Средняя относительная погрешность результатов составляет от 13,3 до 23,2 У..

7.0

МЛН. ET., е.0

4.0 4.0 3.» 2.0 1.0 0.(1 ■

--fUct ----teor.

поколения, годы

Рис. 3. Промысловые возвраты фактические (ГосНИОРХ, 1991) и теоретические, рассчитанные программой математической модели.

|ЯС<П»11«в31Ш1<б418<: пса 1»«7 lSiMSS<IS701S7U»7J 1S73 117* I<i3l«7«IS77 1<7CI<TIU<0

Глава 11. Возможность увеличения продуктивности мелководных экосистем

В результате использования разработанной модели связи Факторов среды и основных показателей развития личинок фитофильных рыб построены номограммы зависимости этих показателей, а также промыслового возврата поколений леща, плотвы, густеры, синца, уклеи и сазана от уровней воды водохранилища в период нереста и личиночного развития. В качестве примера представляем зависимость ПВ всех фитофильных рыб от уровней воды в водохранилище во время нереста и период личиночного развития (рис, 4).

Рис. 4. Зависимость промыслового возврата от уровней воды во время нереста (ШП и в период развития личинок (1Л.) фитофильных рыб по данным математической модели.

Выделены три группы видов с различной выраженность» эксцесса поверхностей полученных номограмм и разобраны причины этих результатов, данные модели позволили выяснить возможности увеличения продуктивности мелководий. Выяснено, что основными методами для этого являются: оптимизация уровенного режима, изменение соотношения биотопов в мелководьях и соотношения различных видов фитофильных рыб в ихтиопланктоне прибрежной литорали.

Определена величина потерь рыбопродукции фитофильных рыб при неблагоприятных уровнях воды в водохранилище в период нереста производителей и в период развития их личинок, которая доходит у различных видов рыб от 300 до 2700 тонн.

На основании сравнительного анализа возможного приплода по-

Промысловый возврат, тыс. тонн

:-:-:-~lfi—-

колений исходя из численности половозрелой части популяций леча, плотвы, густеры и синца и величин ПВ при самых благоприятных уровнях воды по данным программы модели выяснено, что с точки зрения воспроизводительной способности стад этих видов рыб ограничений для получения максимальных приплодов не имеется.

Исследование ПВ всех фитофилов, личинки которых используют в качестве мест своего обитания различные биотопы, выяснено, что при низких уровнях воды наибольиув биомассу поколений дают неоптимальные биотопы - открытые действию ветров и волнобоя без залитой растительности. При средних и высоких отметках уровней максимальные ПВ дают оптимальные - "зарастаемые" биотопы (малые заливы и протоки, соответственно 353,6 и 304,4 тонн).

Анализ ПВ на различных участках исследования показал, что при всех уровнях воды основная биомасса потомства воспроизводится в Волкском плесе - район Свиянского залива (до 254,8 т.): в Волжске - Камском плесе - Мешинский залив (до 989,1 т.); в Камском - участок Сорочьи Горы (до 1045,5 т.) и район устья р. ¡Еешмы (до 715,9 т.). Наименыую биомассу дают в Волкском плесе участок ¡¡¡еланга (до 11,9 т.); в Волиско - Камском - Шуран (до 42,0 т.); в Камском - Шумбут (до 111,2 т.).

Используя данные возможностей кормовой базы водоема (общая биомасса бентосоядной части популяций фитофилов не должна превышать 1180 тонн), учитывая потери биомасс планктснофагов составлена номограмма оптимальных уровней воды и соответствующие этим уровням ПВ популяций фитофилов (рис. 5).

Рассчитано, что, используя предлагаемые методы повышения

иь, м

55 54 . 53 52 51 50

51,0 51,5 52,0 52,5 53,0 53,5 54,0 54,5 ОН, и Рис. 5. Номограмма оптимальных 1Л при различных Ш с учетом возможностей кормовой базы бентоса (1) и соответствующие данным уровням воды промысловые возвраты поколений фитофилов (2).

тыс. /тонн

■-6 -5 ■4 -3 •2 1

эффективности воспроизводства фитофильных рыб водохранилища, мовно добиться увеличения его рыбопродуктивности на исследованных участках по данным видам рыб до 33,5 кг/га, против 7-8 кг/га в настоящее время.

Заключение

Рассмотрены перспективы применения полученных результатов в практике эксплуатации Куйбышевского водохранилища с целью увеличения его рыбопродуктивности. Основным фактором, определяющим эффективность воспроизводства фитофильной части ихтиоценоза, является уровенный реаим водоема. При известных принципах его регулирования слоанлась ситуация, когда их игнорирование привело к тому, что госсобственность терпит убыток в тысячи тонн рыба ежегодно. Выход из данной ситуации возможен только во взаимодействии водопотребителэй совместно с точным прогнозированием объемов пропускаемых через гидроузлы водных масс в вегетационный период. Зто взаимодействие должно основываться ка создании информационной сети с единым терминалом, разрабатывающем динамику уровней, при которых рыбному хозяйству наносился бы как монно меньший ущерб. Большую помощь в этом могет оказать существующая модель зависимости ПВ от факторов среды в водохранилище.

Выводы

1. Выделенные для Куйбышевского водохранилища типы динамики уровня характерны и для Нешинского залива, хотя третий тип динамики здесь имеет несколько иной характер, а именно: в среднем, при таком типе динамики летом уровень воды всегда повышается до НПЗ. Среди сравниваемых районов нерест раньше начинается в Волжском плесе, далее следует Мешикский залив, затем Камский и Волго -Камский плесы. Различие в сроках нереста составляет меаду ними около 2-3 дней. Чем благоприятнее гидрометеорологические условия года, тем различие менее существенно.

2. Для получения достоверной информации по исследованию эффективности воспроизводства фитофильных рыб в мелководьях водохранилища необходимо ранжирование прибрежной литорали на биотопы, которые имевт разные количественные и качественные характеристики ихтиолланктона.

-,--1В---

3. Эффективность воспроизводства фитофильных рыб складывается из показателей численности личинок, их выживаемости и площадей биотолов обитания, которые, в свою очередь, зависят от уровней воды в водохранилище в период нереста, в период развития личинок, динамики уровней в предыдущий сезон и температурных условий

4. Показателем лицевой обеспеченности личинок рыб, может выступать разница суточных рационов, рассчитанных методом баланса энергии и модифицированным методом скорости эвакуации пищи

Средняя численность личинок фитофильных рыб зависит от уровня воды в период нереста. По характеру влияния уровня воды на численность различные биотопы мелководий группируются в три типа морфологически отличающиеся друг от друга степень» зарастания после летне-осеннего осукения.

6. Выживаемость личинок, как итог действия множества факторов на исходную численность, находится в зависимости от определяющих элементов - абиотических факторов среды (уровней воды и температуры). Связь коэффициентов выживаемости личинок фитофильных рыб с определяющими факторами осуществляется посредством цепей звеньями которых выступают различные показатели биоты.

По силе влияния на вывиваекость личинок главное место занижает цепь: уровень воды - численность личинок - обеспеченность пищей - выживаемость. Второе место занимает цепь: температура воды - обеспеченность пищей - выживаемость. На третьем месте стоят факторы, действующие на выживаемость личинок непосредственно, но сила влияния которых находится в зависимости от их численности. Это хищники, паразиты и ветровой режим.

ИсслеД°еанные плесы водохранилища различаются по соотношению выделенных в них типов биотопов. Достоверные отличия в средней площади и доле обнаружены между Волжским плесом и плесами р Камы. Оптимальные места обитания личинок фитофильных рыб расположены на участках с высоким коэффициентом изрезаннссти береговой линии. При изменении уровня воды доли зарастаемых и незарастае-тх в летний период биотопов на участках плесов изменяются в обратных направлениях, что приводит к трансформации соотнося всех биотопов в экосистеме. Сила трансформации зависит от реаь-ме"Н°"и участка. Площадь зарастаемых биотолов зависит такие от уровенного режима водохранилища в предыдущий сезон.

РазРаб"анная математическая модель зависимости промыслового возврата фитофильных рыб (леща, плотвн, густеры, синца, уклеи

сазана) от факторов среды соответствует процессам, происходящим в ихтиопланктонных сообществах мелководий. При этом в зависимости от увеличения количества вводимых в модель данных средняя относительная погрешность расчетного промыслового возврата для всех исследованных видов рыб сниаается от 23 до 13 '/..

9. Данные модели показали, что основной причиной лимитирования биомассы поколений фитофильных рыб в Куйбышевском водохранилище является несоответствие уровенного ревима интересам рыбного хозяйства. Основными путями увеличения продуктивности мелководий являются:

- оптимизация уровенного режима в период нереста и в период развития личинок рыб;

- изменение соотношения биотопов прибревной литорали методом своевременного снижения уровня воды в летний период, а также намывом прибрежных островных гряд;

- изменение соотношения различных видов фитофильных рыб в мелководных экосистемах методом оптимизации уровенного ревима и создания прибревных охранных зон:

10. С точки зрения воспроизводительной способности популяций фи-тофилов препятствий к увеличению продуктивности водохранилища не имеется. При этом, используя вывеперечисленные методы с учетом возмояностей кормовой базы водохранилища рыбопродуктивность на исследованных участках по фитофильным рыбам монет возрасти до 33,5 кг/га.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. йюпов Й.С., бойко В.А., Григорьян Б.Р., Салзхутдинов А.Н.. Федосеев О.Н., Голубева И.Д., Влак Т.Л., йбашев В.Д., Овчаркина И.Г. Экологическая обстановка на участке акватории Волги между поселками Васильево и йракчино Республики Татарстан // Казанский мед. »урн., Казань, 1994. т. ?5., !f 1. с. 10 - 15.

2. Бартов Н.й,, Браславская Ü.M., Гончаренко К.С., Калайда й. Л., Карпова Н.С., Кузнецов В.Й., Кузнецов В.В., Йахотина Н.К., Миловидов В.П., Федосеев О.Н., Хузеева О. Состояние запасов и рациональное использование рыбных ресурсов // Современное состояние и оценка антропогенного воздействия на окрунавщую среду Республики Татарстан /У Зеленая Книга Республики Татарстан. Казань, йзд - во КГУ, 1993. с. 315 - 32?.

- 20 -

3. Салахутдинов А.Н., Ахметзяноза HJ., Овчаркина М.Г., Хали-уллина О., Федосеев О.Н. Гидробиологические и ихтиологические исследования ка мелководьях Нижней Камы // Проблемы природопользования и экологии Камского бассейна // Тез. докл. 1- ой регион, науч. - техн. конференции, Набережные Челны, 1982, с. 49 - 50.

4. Федосеев О.Н. Расчет численности личинок рыб в прибреяннх водных экосистемах // Тр. IV Поволжской конференции " Проблемы охраны вод и рыбных ресурсов ". Казань, 1991, т. 2. с. 36 - 39.

5. Федосеев О.Н., Гориков H.A.,К определении суточного рациона в питании личинок рыб // Тр. 10 Поволжской конференции "Проблемы охраны вод и рыбных ресурсов ". Казань, 1991, т. 2, с. 39 -43.

6. Федосеев O.K., Овчаркина И.Г. Анализ некоторых методов расчета суточного рациона личинок рыб // Гидробиол. курн., Киев, "НаукоЕа Думка", 1993, т.29.,К 2. с. 25 - 30.