Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Теоретические основы применения системного подхода в рыбохозяйственных исследованиях и информационном обеспечении управления водными биоресурсами внутренних водоемов

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Шибаев, Сергей Вадимович

ОГЛАВЛЕНИЕ.

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА.

2. ФОРМАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ

2.1. Формальное описание рыбохозяйственной экосистемы.

2.2. Информационное обеспечение системного подхода.

3. РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ВОДОЕМ КАК СИСТЕМА.

3.1. Рыбохозяйственное районирование водоемов, как метод идентификации иерархической структуры.

3.2. Состав параметров рыбохозяйственных водоемов.

3.3. Организация мониторинга параметров рыбохозяйственного водоема.

4. МОНИТОРИНГ ДОБЫВАЮЩЕЙ БАЗЫ И ПРОМЫСЛОВАЯ СТАТИСТИКА

4.1. О содержании понятия «рыбодобывающая база».

4.2. Структура рыбодобывающей базы.

4.3. Пользователи рыбных ресурсов.

4.4. Рыбопромысловый флот.

4.5. Орудия рыболовства.

4.6. К методике оценки некоторых параметров орудий рыболовства.

4.7. Рыбопромысловая статистика.

5. МОНИТОРИНГ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ВОДОЕМА.

5.1. Место мониторинга водных биоресурсов в системе мониторинга окружающей среды и рыбохозяйственного кадастра.

5.2. Состав и структура ихтиологической информации.

5.3. Параметры особи.

5.4. Производные параметры особи.

5.5. Параметры популяции.

5.6. К методике оценки популяционных параметров.

5.7. Параметры ихтиоценоза.

5.8. Биологические аспекты регулирования рыболовства.

5.9. Источники информации о состоянии водных биоресурсов.

6. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ

СОСТОЯНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И УПРАВЛЕНИЯ РЫБОЛОВСТВОМ «РЫБВОД»

6.1. Состояние информационных ресурсов регионального рыбохозяйственного мониторинга.

6.2. Комплексный анализ рыбохозяйственной информации.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Теоретические основы применения системного подхода в рыбохозяйственных исследованиях и информационном обеспечении управления водными биоресурсами внутренних водоемов"

В современных условиях наблюдается значительное усложнение задач, стоящих перед рыбохозяйственной наукой. От простого описания особенностей биологии различных видов рыб, характеристики гидрологического и гидрохимического режима водоемов, состояния кормовой базы, происходит переход к управлению биологическими ресурсами водоемов. Под управлением мы понимаем совокупность действий, направленных на сохранение текущего состояния сырьевой базы, его поддержания или изменения в нужном направлении. Цели управления обозначены в концепции устойчивого развития, принятой ООН [450].

Рыбохозяйственные исследования, целью которых является информационное обеспечение управления биологическими ресурсами водоемов, имеют весьма специфический характер, т.к. учитывают не только биологические, но и небиологические компоненты экосистем, в том числе, антропогенные. Сложившаяся методика организации исследования рыбохозяйственных водоемов в простейшем случае может быть описана как 1) изучение абиотической компоненты (гидрологические и гидрохимические исследования), 2) исследование биоты (гидробиологические исследования, как правило, отдельно от рыбного населения), 3) собственно ихтиологические исследования, включающие исследование различных биологических параметров популяций рыб. К настоящему времени методологические аспекты реализации каждого из этих направлений достаточно хорошо разработаны, изложены в ряде учебных и методических пособий, и требуется лишь их дальнейшее совершенствование и детализация. Но, вместе с тем, нельзя не признать, что исследования по выделенным выше направлениям зачастую проводятся изолированно друг от друга, хотя они служат для описания различных аспектов одной и той же экосистемы.

Разрозненность различных источников рыбохозяйственной информации не только не позволяет вскрыть закономерности функционирования экосистем, но и приводит к значительному возрастанию затрат на проведение научных исследований, когда данные смежных областей знаний, не укладывающиеся в схему определенных направлений, и по объему зачастую превышающие собственно ихтиологические материалы, просто игнорируются. Решение задачи комплексного анализа рыбохозяйственной информации возможно в рамках концепции системного подхода.

Другим аспектом современного этапа развития рыбохозяйственных исследований является широкое внедрение компьютерной техники, но применение ее связано с необходимостью достижения определенного уровня унификации методов исследования, формализации методик и стандартизации понятий. Не останавливаясь на оценке достижений в области формализации ихтиологических методик, можно заметить, что и здесь, без целостного представления рыбохозяйственной информации в виде системы, невозможно эффективно решать задачи по анализу и управлению водными биоресурсами. Так, до настоящего времен, разработка банков ихтиологических данных или кадастров базировалась, по сути дела, на эмпирическом подходе и сводилась к решению чисто технической задачи по составлению программы. Используемая структура информации не публиковались и не обосновывались теоретически. Не случайно, поэтому большинство ихтиологических компьютерных программ предназначено для представления справочной информации, решения описательных задач - оценке параметров роста, расчету уравнений регрессий и т.п., но не таких, которые бы давали информационную основу принятия решений по управлению рыбными запасами, например, выбор оптимального комплекса орудий лова или оценка динамики структуры промысловой ихтиофауны.

И, наконец, отсутствие системной концепции обуславливает трудность организации подготовки специалистов в области рыбного хозяйства, когда студенты изучают набор методов определения возраста рыб, плодовитости, упитанности и других параметров, но не методы анализа состояния эксплуатируемых запасов или управления ими.

Цель исследований - разработка системной концепции сбора, обработки и анализа рыбохозяйственной информации для обеспечения управления водными биоресурсами.

Задачи исследований:

1) провести интерпретацию основных понятий системного анализа применительно к рыбохозяйственным исследованиям;

2) дать обоснование состава и структуры рыбохозяйственной информации, необходимой для анализа состояния рыбных запасов и управления ими;

3) провести стандартизацию параметров характеризующих состояние основных элементов экосистемы рыбохозяйственного водоема;

4) разработать принципиальную схему соподчиненности параметров экосистемы рыбохозяйственного водоема и анализа его состояния;

5) разработать принципиальную схему решения основных рыбохозяйственных задач;

6) разработать компьютерную информационно-аналитическую систему контроля состояния сырьевой базы рыбохозяйственных водоемов региона.

Научная новизна и теоретическая значимость. Автором проведено комплексное изучение методик рыбохозяйственных исследований и разработана теоретическая база применения системного подхода к организации рыбохозяйственного мониторинга внутренних водоема, интеграции и анализа всех видов рыбохозяйственной информации.

Предложенная концепция системного подхода позволяет

1) применить терминологию и аппарат системного подхода для интерпретации и анализа рыбохозяйственной информации; провести стандартизацию основных понятий, применяемых в ихтиологии;

2) осуществить единый принцип описания, состава, структуры, иерархии параметров, характеризующих экосистему рыбохозяйственного водоема, независимо от их принадлежности биотическому или абиотическому компоненту системы;

3) разработать принципиальную схему методов и источников получения рыбо-хозяйственныной информации, оценить их информативные возможности;

4) установить соподчиненность между различными биологическими и небиологическими параметрами экосистемы и разработать принципиальную схему анализа рыбохозяйственной информации для решения задач по управлению сырьевой базой водоемов:

5) провести формализацию методик рыбохозяйственных исследований для их компьютерной реализации.

В процессе работы автором разработан ряд оригинальных методик ихтиологических исследований.

Практическая значимость. Предложенная системная концепция послужила теоретической базой для создания компьютерной информационно-аналитической системы «Рыбвод», предназначенной для решения задач по управлению рыбными запасами на внутренних водоемах. Сама компьютерная программа и методическое обеспечение, разработанное лично автором, послужило основой информационного обеспечения деятельности ихтиологической службы ^Бассейновом управлении «Запбалтрыбвод». Отдельные версии компьютерной программы были внедрены также в ряде других регионов России и Белоруссии.

Применение унифицированного подхода к организации информационного обеспечения позволило, за счет привлечения различных источников, многократно увеличить объем биологических данных, доступных для анализа состояния эксплуатируемых популяций рыб, перейти к новым принципам планирования ихтиологических наблюдений.

1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Представленные результаты являются обобщенным итогом работы автора по сырьевым исследованиям на Горьковском и Чебоксарском водохранилищах, участия в работе временного творческого коллектива по разработке математического обеспечения кадастра рыб СССР, а также рыбохозяйственных исследований, проводимых на внутренних водоемах Калининградской области, Балтийском море и его заливах. В процессе создания и внедрения оригинальной компьютерной системы в практическую деятельность органов рыбоохраны, благодаря применению унифицированного подхода был вовлечен в анализ огромный массив фондовой ихтиологической информации, ранее не имевшей применения. Фактические материалы, собранные в результате указанных исследований, были включены в банк данных компьютерной информационно-аналитической системы (ведущийся совместно Запбалтрыбводом и Калининградским государственным техническим университетом) и послужили основой для отработки методических подходов и их иллюстрации. Общий объем информации, использованный для анализа в настоящей работе, составляет более 10 тыс. материалов контрольных обловов на различных типах водоемов, видовой состав уловов включает 65 видов рыб, более 170 тыс.экз рыб учтено в материалах биологического анализа; при отработке системы кадастра водоемов и добывающей базы использованы данные по более чем 53 водоемам и водотокам, 447 пользователям рыбных ресурсов, 1433 судам, 15 типам и 225 спецификациям орудий лова. Учитывая, что основной фактический материал относится преимущественно к внутренним водоемам и исключительной экономической зоне РФ, автор считает необходимым оговорить и возможность применения результатов настоящих исследований именно к данным или аналогичным объектам.

Учитывая, что настоящая работа имеет в значительной степени методический характер, описание всех примененных или разработанных непосредственно автором методик приводится в соответствующих разделах.

Заключение Диссертация по теме "Ихтиология", Шибаев, Сергей Вадимович

выводы

1. В современных условиях информационное обеспечение управления водными биоресурсами основывается на комплексных исследованиях рыбохозяйственных систем. Рыбохозяйственная система состоит из взаимодействующих между собой биотических, абиотических элементов и рыболовства. Промысел является способом использования биологических ресурсов водоема и одновременно средством управления экосистемой.

2. Методика организации рыбохозяйственных наблюдений не может быть сведена только к ихтиологическим, гидрологическим и гидробиологическим исследованиям. Изучение рыбодобывающей базы и ее динамики, анализ качества, количества и структуры промысловых, и экспериментальных уловов - являются важнейшими направлениями исследований, которые обеспечивают выработку управленческих решений.

3. Для всех элементов системы - рыбохозяйственного водоема, добывающей базы, водных биоресурсов разработана процедура системного анализа. Наиболее важным в современных условиях является структурный анализ системы. Применение системного подхода в рыбохозяйственных исследованиях способствует адекватному описанию состава, структуры и функции рыбохозяйственной системы с помощью унифицированного набора стандартных параметров.

4. Разработана структура рыбохозяйственного мониторинга внутренних водоемов, который включает в себя наблюдения за абиотическими, биотическими, и антропогенными составляющими, а также различными видами хозяйственной деятельности, которые оказывают влияние на состояние рыбных запасов. При этом мониторинг водных биоресурсов рассматривается как одна из составных частей рыбохозяйственного мониторинга.

5. Внедрение в учебный процесс принципов системного подхода к организации рыбохозяйственных исследований и методов применения современных компьютерных технологий способствует повышению эффективности управления водными биоресурсами. Разработанная концепция использована при подготовке выпускников по специальности «Водные биоресурсы и аквакультура» и в курсах повышения квалификации специалистов Главрыбвода.

6. Рыбохозяйственная информация характеризуется большой сложностью, а ее анализ не может быть проведен без применения современных компьютерных технологий, разработанных на базе системного подхода с учетом современных методик рыбо

397 хозяйственных исследований. Примером удачного сочетания теоретической основы и практической реализации является разработанная автором компьютерная информационно-аналитическая система «Рыбвод».

7. Рыбохозяйственная отрасль обладает мощными информационными ресурсами, которые до последнего времени использовались крайне неэффективно. Создание регионального банка данных обеспечивает переход от эмпирических оценок к изучению закономерностей и выработке стратегий управления водными биоресурсами внутренних водоемов. Банк данных представляет собой интеграцию на предложенной системной основе различных видов и источников информации о состоянии рыбохозяйст-венных систем.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Шибаев, Сергей Вадимович, Калининград

1. Абакумов В.А. Временная структура популяций и методы прогноза ее численности // Тр.ВНИРО. - 1973. - Т. 91. - С. 68-86. 1

2. Абросов В.Н. Опыт построения классификации озер Великолукской области. -Тр. Белорус, отд-ния ВНИОРХ, 1957. т. 1. - С. 167-181.

3. Авакян А.Б., Салтанкин В.П. Акваториальное районирование, планировка и обустройство водохранилищ // Водохранилища мира. М.: Наука, 1979. - С.

4. Аверкин А.Н., Прокопчина C.B. Краткий очерк концепции мягких измерений. -http ://www.bitis .ru/short-htm 4

5. Аксютина З.М. Элементы математической оценки результатов наблюдений в биологических и рыбохозяйственных исследованиях. Москва: Пищевая пром-сть, 1968,-289 с. 5

6. Алекин O.A. Основы гидрохимии. JL: Гидрометеоиздат, 1970. - 442 с. 6

7. Алексеев Н.К., Пробатов А.Н. Зоогеографический очерк пресноводной ихтиофауны Калининградской области// Тр. КТИРПХ.- Калининград, 1969.-Вып. 24. -С. 7-17.

8. Альтман Ю.С., Козлов A.A. Концепция автоматизации прогнозных исследований // Основы системы промыслового прогнозирования. Труды АтлантНИРО, 1989.-С. 57-76. 8

9. Андреев B.JI. Классификационные построения в экологии и систематике. М.: Наука, 1980. - 340 с.

10. Анохина J1.E. Закономерности изменения плодовитости рыб. М.: 1969 10

11. Антомонов Ю.Г. Моделирование биологических систем. Киев: Наукова думка, 1977.-20 с.

12. Афанасьев Ю. И. Биологическая неоднородность волжской стерляди в реч-ных условиях и факторы, обусловливающие ее изменение в водохранилищах // Сб. науч. трудов ГосНИОРХ, 1981. Вып. 165. - С. 76—89. 12

13. Афанасьев Ю. И. Закономерности изменчивости роста стерляди в условиях неза-регулированной Волги в районе Чебоксарского водохранилища до его образования,— Сб. науч. трудов ГосНИОРХ, 1985. 240. - С. 73—85. 13

14. Афанасьев Ю. И. Особенности сезонного распределения стерляди Средней Волги в связи с проблемой ее воспроизводства// Сб. науч. трудов ГосНИОРХ, 1980.-Вып. 152.-С. 54—65. 14

15. Бабаян B.B. Методические рекомендации к оценке параметров рационального промыслового режима. М.: ВНИРО, 1982. - 47 с.

16. Бабаян В.К. Математические модели теории рыболовства. М., 1988.- 68 с.

17. Базы данных по экологии Финского залива. -http://www.evol.nw.ru/lew/basel/html/base-hom.htm.

18. Баканов А.И. Обзор существующих подходов к районированию водохранилищ// Экологическое районирование пресноводных водоемов. Тр. ИБВВ, 1990. -Вып. 62(55).-С. 3-16.

19. Баканов А.И. Основы физико-географического районирования// Экологическое районирование пресноводных водоемов. Тр. ИБВВ, 1990.- Вып. 62(55). С. 1642.

20. Балан А.И., Гнатюк Е.В. Проект государственного рыбохозяйственного кадастра водоемов СССР // Рыбное хозяйство, 1982. № 11. - С. 39-41. 20,

21. Балушкина Е.В., Винберг Г.Г. Зависимость меду длиной и массой тела планктонных ракообразных // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. JL: Наука, 1979. - С.58-80. 21

22. Бандура В.И., Донцов Ю.С., Пономарева Э.Н. Современное состояние ихтиологических комплексов в водоемах Волго-Ахтубинской поймы // Сб.науч.трудов Гос-НИОРХ, 1998. Вып. 323. - С. 3-27.

23. Бандура В.И., Дронов В.Г., Шибаев C.B. Параметры оптимального промысла сома в Цимлянском водохранилище // Сб. науч. трудов ГосНИОРХ, 1987. Вып. 270: -С. 23-39. 23

24. Бандура В.И., Шибаев C.B. Использование методов математического моделирования в целях определения параметров оптимального рыболовства на внутренних водоемах // Сб. науч. трудов ГосНИОРХ. 1986. - Вып. 244. - С. 3-37. 25

25. Бандура В.И., Шибаев C.B. Моделирование эксплуатируемых популяций рыб (на примере леща Чебоксарского водохранилища) // Круговорот вещества и энергии в водоемах. Иркутск, 1985. С. 6-7. 26

26. Бандура В.И., Шибаев C.B. Численность, продукционные возможность и роль плотвы в экосистеме Горьковского водохранилища// Сб. науч. трудов ГосНИОРХ. 1984. - Вып. 222. - С. 103-109. 2728.