Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние глубинных вод аэробной зоны Черного моря на жизнедеятельность гидробионтов

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

Автореферат диссертации по теме "Влияние глубинных вод аэробной зоны Черного моря на жизнедеятельность гидробионтов"

1 7 АПР

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕН^ УНИВЕРСИТЕТ им. МВЛОМОНОСОВА Биологический факультет

На правах рукописи

БЕЗН0С0В Виктор Николаевич

УДК 574.4 :504.05 :639.4/.6

ВЛИЯНЕ ГЛУБИННЫХ ВОД АЭРОБНОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО МОРЯ НА ЖЮ-ЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ГИДРОБИОНГОВ

11.00.11 - Охрана окружающей среда и рационального природопользования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1995

РаОота выполнена на кафедре гидробиологии Биологического факультета Московского Государственного Университета имени М.В.Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Д.Федоров

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор И.Е.Мишустина доктор биологических наук, профессор В.¿.Абакумов

Ведущая организация: Астраханский государственный технический университет

Защита состоится "/¿>" 1995 года на заседании

специализированного совета Д 053.05.91 в Московском государственном Университете по адресу: Москва 119899, Воробьевы горы, Биологический факультет МГУ ^ /3 г. ¿р^-ЛЗ^

Реферат разослан " /У" 1995 года.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Ученый секретарь (_

специализированного совета Л.И.Степанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Главное отличие современного характера эксплуатации водных ресурсов от предшествующих эпох заключается прежде всего в том, что если раньше объектом человеческой деятельности являлись практически исключительно прибрежные мелководные части водоемов, то на данный момент в хозяйственную деятельность постепенно вовлекается весь объем Мирового океана. Многие направления в освоении ресурсов гидросферы так или иначе связаны с подъемом к поверхности больших водных масс из более глубоких слоев. Их можно условно разделить на две группы. К первой из них можно отнести те виды хозяйственной деятельности когда подъем глубинных вод не служит целью, а является следствием - добыча полезных ископаемых, гидротехническое строительство, эксплуатация различных подводных объектов и т.п. Вторая груша включает непосредственное использование глубинных вод - получение электроэнергии, системы охлаждения и аквакультура. Во всех случаях глубинные воды резко отличающиеся по своим свойствам оказывают сильное воздействие на поверхностные экосистемы. По-видимому, по мере интенсификации освоения Мирового океана объемы поднимаемых на поверхность глубинных вод будут неуклонно возрастать. Это обусловливает необходимость проведения исследований, посвященных оценке степени и характера воздействия глубинных вод как на поверхностную экосистему в целом, так и на ее отдельные компоненты.

Цель и задачи исследования. Цель работы - исследование различных аспектов воздействия глубинных еод аэробной зоны Черного моря на рост и развитие основных групп гидробионтов, представители которых с одной стороны являются перспективными объектами марикультуры, а с другой стороны могут использоваться в процес-

сах биологической очистки глубинных вод от нежелательных компонентов. В соответствии с этим в задачи исследования входило:

1.Исследование вертикального распределения основных парамет ров водной среда, определяющих продуктивность гидробионтов в аэробной зоне.

2.Определение характера изменений в природном бактериопланк тоне и фитопланктоне основных слоев аэробной зоны, происходящих при подъеме глубинных вод к поверхности.

3.Исследование влияния глубинных вод на рост макрофитов, яб лящихся перспективными для промышленного культивирования в данном регионе.

4.Исследование влияния подъема глубинных вод на интенсивность оседания и рост черноморской мидии.

5.Исследование интенсивности поглощения из водной среда и характера трансформации основных биогенных элементов в процессах роста и развития гидробионтов.

Научная новизна. В процессе работы исследована динамика раг вития бактериопланктона и фитопланктона основных горизонтов аэробной зоны Черного моря, наблюдающаяся при подъеме глубинных вс в поверхностный слой. Дана оценка влияния глубинных вод аэробно® зоны на рост зеленой водоросли Ulva rigida Ag.ii бурой водоросли Cystoseira barbata (Good, et Wood.) Ag. Исследовано непосредственное воздействие искусственного апвеллинга на оседание и рос черноморской мидии (Mytilus galloprovincialis Lam.). Определены интенсивность поглощения!! характер трансформации различных фракций азота и фосфора, содержащихся в глубинных водах аэробной зоны, е процессах роста и развития гидробионтов.

Практическое значение. Результаты исследования могут быть использованы в следующих областях практической деятельности:

1.Производство мшых кормов на объектах морской аквакультуры.

2.Интенсивное культивирование макрофитов.

3.Биологическая очистка и деэвтрофикация глубинных вод при их использовании в энергетических установках и системах охлаждения.

4.Разработка природоохранных мероприятий при крупномасштабном гидротехническом строительстве и добыче полезных ископаемых на шельфе.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседании секции гидробиологии и ихтиологии МОИП (Москва,1987); III Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь, 1988); заседании кафедры гидробиологии Биологического факультета МГУ (Москва,1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура работы. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирована 29 рисунками и 31 таблицей. Она состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы, включающего 169 названий, в том числе 62 иностранных авторов.

«

ГЛАВА 1. Искусственный апвеллинг и его применение в аквакультуре.

В настоящее время подавляющее большинство исследований, касающихся воздействия глубинных вод на процессы жизнедеятельности гидробионтов, посвящено разработке интенсивных методов марикуль-туры, в которых богатые биогенами глубинные вода используются для повышения продуктивности морских хозяйств. В литературе этот метод повышения продуктивности аквакультуры получил по аналогии с природным явлением название "искусственный апЕеллинг".

-6В настоящее время существует довольно много различных проектов подъема глубинных вод с использованием для этой цели разнообразных насосов, эффектов, обусловленных разностью плотности, солености и температуры слоев вода, энергии ветра, волн, приливно-отливных и океанических течений и т.п. Работы по практическому применению искусственного апвелинга осуществляются в США, Бразилии, Норвегии и в России. Использование глубинных вод может существенно повысить продуктивность морских хозяйств, специализирующихся на культивировании различных гидробионтов. С другой стороны, при решении вопроса о целесообразности применения искусствен ного апвелжнга как правило возникает целый комплекс проблем. Например, неизвестно будет ли эффект обогащения распостраняться только в данной экосистеме или распостранится за ее пределы. Есл продуцируемое органическое вещество изымается из экосистемы в значительно большей степени, чем регенерирует внутри нее, то в условиях сравнительно небольшого морского Еодоема (фиорда, лагун и т.п.) запас биогенов в глубинных водах может быть быстро израс ходован. Резкое повышение уровня первичной продукции само по себ также может вызвать ряд негативных явлений, обусловленных трансформацией водной среды. Увеличение турбулентности, вызванное работой устройств искусственного апвеллинга способно уменьшить ста бильность природного сообщества, что в свою очередь может отрица тельно сказаться на продукционных процессах. Кроме того, глубинные воды могут содержать компоненты.

Глава 2. Материал и метода исследования.

Матералом для работы послужили данные наблюдений и экспериментов, проведенных в 1986-1988 г.г. на кавказском побережье Чер ного моря в районе пос.Большой Утриш, расположенного в 18 км к

югу от г.Анапа.

Исследование вертикальной структуры моря проводилось на трех станциях в акватории, прилегающей к м.Утриш. Две станции были расположены в открытом море на расстоянии 2 и 2,5 миль от берега. Глубина моря в этих точках превышала 200 м. Третья станция находилась в прибрежной зоне, на этом участке в периоды летних стати-фикаций 1986-1988 г.г. монтировались устройства искусственного апвеллинга. Эта точка находилась приблизительно в 300 м от берега, глубина на этом участке составляла 40 - 45 м.

Определение гидрохимических параметров проводилось по стандартным методикам (Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов,1988).

Общую численность бактериопланктона определялась методом прямого счета на мембранных фильтрах "СЫНПОР", окрашенных карболовым зритрозином. Биомасса микрорганизмов рассчитывалась, исходя из численности" и средних размеров клеток (Сорокин,1983).

Подсчет мелких жгутиковых водорослей осуществлялся в "живой капле" через несколько часов после езятия проб (Ведерников и др., 1983). Остальной фитопланктон просчитывался в пробах, фиксированных 1% раствором нейтрализованного формалина. Биомасса водорослей определялась рассчетным способом (Кольцова,1970¡Федоров,1979).

ГЛАВА 3. Вертикальная структура аэробной зоны в период летней стратификации.

Вертикальная структура аэробной зоны в районе м.Утриш в целом достаточно характерна для Черного моря.

В расположенном над термоклином поверхностном слое среднемесячная температура воды летом колебалась от 19,8-22,4 в июне до 24,7- 25,2 °С в августе. Соленость воды у поверхности как правило

составляла от 17,0 до 17,4 , Верхняя граница термоклина в начале периода стратификации располагалась на глубине 10-12 м . В течение летнего периода наблюдалось ее постепенное понижение, в середине августа термоклин как правило находился на глубинах более 20 м. В зоне термоклина в большинстве случаев наблюдалось также резкое изменение солености воды. Ниже, до глубины 80-100 м, расположен "холодый промежуточный слой", за верхнюю и нижнюю границы которого обычно принимается изотерма +8°С . Температура воды холодного промежуточного слоя колебалась от 6,4 - 7,0°С в начале периода стратификации до 7,5 - 8,0°С в конце летнего сезона. Соленость воды на этих глубинах довольно плавно повышалась от 17,8 - 18,0%« на глубине 35-40 м до 19,0 на глубине 75-80 м. I нижнем слое кислородной зоны, расположенном между холодным промежуточным слоем и слоем сосуществования кислорода и сероводорода, средняя температура составляла 8,5-9,0°С. Соленость в этом слое продолжала постепенно повышаться достигая на глубине 120 м •

19,6-21,0%о.

Содержание нитратов в верхнем горизонте моря до глубины 2530 м колебалось от аналитического 0 до 1,5 мкг-ат./л, не обнаруж вая сколько-нибудь заметной тенденции в сторону увеличения или уменьшения с глубиной. Ниже концентрация нитратов планомерно воз р§стала, достигая максимума (2-5 мкг-ат./л) на глубинах 100-120м Нитриты, как правило, содержались в пробах в незначительном коли честве (максимальные значения концентрации нитритов не превышали десятых долей мкг-ат./л). Их содержание во всех исследованных го ризонтах достоверно не различались. Содержание аммонийного азота во всех горизонтах было подвержено сильным колебаниям. В целом, его средняя концентрация возрастала с глубиной, достигая на глубине 100-120 м 4 - 7 мкг- ат./л. Характер вертикального распре-

деления валового азота в течение периода летней стратификации существенно менялся. В начале лета максимальные значения содержания Еалового азота (до 60-70 мкг-ат./л) отмечались в поверхностном слое, что по-видимому было обусловлено азотсодержащей органикой фитопланктона и продуктов его жизнедеятельности (коэффициент корреляции с биомассой фитопланктона = 0,8). Ниже термоклина концентрация-валового азота сначала несколько снижалась, а затем снова возрастала до 50-70 мкг-ат./л на глубинах от 60 до 120 м. Начиная с конца июня, верхний максимум Еалового азота практически не наблюдался, его содержание было до глубины 50-60 м более или менее равномерным (в среднем 30-50 мкг- ат./л).

Концентрация фосфатов до середины июля в поверхностном слое в среднем составляла 0,02 - 0,12 мкг-ат./л. В слое температурного скачка содержание их возрастало до 0,15 - 0,25 мкг-ат./л. В остальное время периода летней стратификации концентрация фосфатов до глубины 40-45 м имела значения близкие к аналитическому 0. В более глубоких слоях их содержание было более или менее постоянным и составляло в среднем в ядре холодного промежуточного слоя 0,35 - 1,35 мкг-ат./л, а на глубине 100-120 м достигало 2,3 - 2,7 мкг-ат./л. Содержание валового фосфора до глубины 60м в течение летнего периода колебалось от 0,1 до 0,7 мкг-ат./л. В более глубоких слоях количество фосфора постепенно возрастало, достигая в нижних горизонтах аэробной зоны 3-5 мкг- ат./л.

Численность бактерий в поверхностном слое в среднем составляла 200-500 тыс.кл./мл, при биомассе 60-200 мг/м . Увеличение численности бактериопланктона на верхней границе термоклина наблюдалась далеко не всегда, даже во время штилевой погода. Зачастую распределение бактериопланктона в верхнем горизонте было практически равномерным. В тех случаях, когда пик численности

микроорганизмов на Еерхней границе термоклина был хорошо выражен, численность бактерий в нем достигала 1,5 млн.кл./мл. Под термоклином численность микроорганизмов как правило понижалась в несколько раз. В более глубоких слоях кислородной зоны наблюдалось дальнейшее снижение численности и биомассы бактериопланктона, которые на глубинах 60-120 м в среднем соответственно составляли 40-70 тыс.кл./л и 8-20 мг/м3.

Из отмеченных для Черного моря свыше 700 видов фитопланктона в пробах было обнаружено 147 видов. Из них 76 относились к диатомовым, 51 - к перидиниевым, 9 - к зеленым, 7 - к синезеле-ным, 2 - к кремнежгутиковым и 2 вида к кокколитинам. Кроме того, в пробах было встречено значительное количество мелких жгутиковых неустановленной систематической принадлежности. Величины среднемесячных значений общей численности и суммарной биомассы фитопланктона поверхностного слоя в летний период составляли соот-

■5

ветственно 514,2 - 1160,4 тыс. клеток/л и 235,1 - 767,9 мг/м . Численность и биомасса фитопланктона в слое, расположенном непосредственно под термоклином во время более или меннее продолжительных штилей, как правило, была в несколько раз ниже. При нарушениях термоклина во время штормов и сгонно-нагонных ветров фитопланктон в отдельных случаях распределялся практически равномерно до глубины 40-45 м. Фитопланктон холодного промежуточного слоя был относительно беден. Из обнаруженных в поверхностных горизонтах 147 видов в нем встречено только около 70. Среднемесячные значения численности фитопланктона составляли от 55,6 до

■а

141,9 тыс.кл./л, биомассы - 19,7-45,1 мг/м . От 5 до 20% клеток фитопланктона, обнаружен ных в холодном промежуточном слое имели обесцвеченные хроматофоры, что по-видимому указывает на их длительное пребывание в условиях дисфотической зоны. В более глубо-

ких слоях кислородной зоны количество фитопланктона продолжало снижаться. Общая численность на глубине 120 м в среднем за месяц составляла 6,7-29,4 тыс. кл./л, биомасса - 10,6-22,4 мг/м3. Всего в этом слое было обнаружено более 60 видов фитопланктона, большинство из которых встречено в единичных количествах. Значительная часть клеток (в среднем 60-70Ж) фитопланктона нижнего горизонта кислородной зоны находилась в плохом физиологическом состоянии (хроматофэры частично или полностью разрушены).

ГЛАВА 4. Развитие бактериопланктона и фитопланктона при культивировании на глубинной воде из основных слоев аэробной зоны.

В летние периоды 1987-1988 г.г. было проведено три длительных эксперимента, продолжительностью от 15 до 30 суток, целью которых являлось изучение динамики развития природных сообществ бактериопланктона и фитопланктона, с использованием в качестве культуральной среды вода из различных горизонтов кислородной зоны Черного моря. Эксперименты проводились в мезокосмах, проставляющих из себя изолированные объемы воды с природным планктонным сообществом. В процессе экспериментов исследовалось развитие бак-терио- и фитопланктона в поднятой на поверхность глубинной воде из следующих горизонтов: 1)слой, расположенный непосредственно под термоклином (глубина 30м); 2)зона ядра холодного промежуточного слоя (глубина 60м); 3)ншзшй слой кислородной зоны (глубина 120м). В качестве контрольного опыта использовалась вода из поверхностного слоя. Результаты экспериментов, проведенных в различные фазы летней стратификации, показали, что вода из значительной части аэробной зоны обладает высоким биопродукционным потенциалом. Биомасса фитопланктона, развивающегося в поднятой в фо-

тический сдой глубинной воде, в большинстве случаев более чем на порядок превышала его количество в поверхностном слое (рис.1) Средние значения биомассы водорослей в этих мезокосмах к концу экспериментов были значительно выше чем в период весеннего пика большинстве районов Черного моря.

Содержание фосфора в среде менее 0,15-0,55 мкг-ат./л лимитирует развитие культур морских планктонных водорослей (Ketchum, 1939¡Goldberg et al.,1951;Thomas,Dodson,1968). Исходя из этого, судя по характеру вертикального распределения фосфора в аэробной зоне можно заключить, что развитие фитопланктона в большинстве случаев определяется содержанием в глубинной воде этого биогенного элемента. Так, если в водах холодного промежуточного слоя (горизонт SO м) и нижнего слоя аэробной зоны (горизонт 120 м), содержащих фосфор в значительном количестве, биомасса водорослей достигала весьма высоких значений, то в мезокосмах, с водой из 30-метрового горизонта, существенное увеличение биомассы фитопланктона наблюдалось только в эксперименте проведенном в начале периода летней стратификации, когда содержание фосфора в этом слое было значительно выше чем у поверхности (табл.1).

По стехиометрической модели Редфилда-Ричардса оптимальное соотношение содержания азота и фосфора в среде для развития фитопланктона, в области умеренных широт составляет 13:1 (Аржанова, Буркальцевэ,1986). Из этого следует, что содержание азота в глубинной воде из аэробной зоны как правило является избыточным. В 30-метровом горизонте соотношение N:P составляло от 33:1 до 153:1, на глубине 60 м - от 18:1 до 55:1. Б пользу такого предположения свидетельствуют относительно высокие концентрации нитратов и аммонийного азота, в большинстве случаев отмеченные на заключительных фазах экспериментов. Содержание фосфатов, напро-

гз

Рис.1. Биомасса фитопланктона (В, мг/м ) в мезокосмах с глубинной водой.

в

■з

Рис.2. Биомасса бактерионланкгона (В, мг/м ) в мезокосмах с глубинной водой.

в

— К -Ь- 30 -*- 60 120

Сутки

тив, в конце экспериментов, как правило, имело значения близкие к аналитическому нулю. Однако, в самых нижних слоях аэробной зоны (100- 120м) соотношение n-.p в отдельные периоды составляло 7:1. В связи с этим, в ряде мезокосмов с водой из этого горизонта при развитии фитопланктонного сообщества наблюдалась несколько иная динамика основных биогенных элементов. Концентрации нитратного и аммонийного азота в этих мезокосмах к концу эксперимента снизи-

Таблица 1. Содержание валового фосфора в глубинной воде и биомасса фитопланктона в конце эксперимента.

Дата отбора глубинной воды Горизонт М Содержание валового фосфора в глубинной воде, мкг-ат./л Биомасса фитопланктона мг/м3

20.07.87 30 0,2910,011 1333,3±97,3

60 1,6710,056 8279,41670,4

120 3,54Ю,014 15862,811713,1

10.06.B8 30 1,2110,081 3331 ,41227,5

60 2,0310,016 7992,51637,6

120 2,69-0,005 17112,111547,8

15.08.88 30 0,3210,080 657,9181,0

60 2,2410,132 9050,611276,5

120 4,6910,119 13544,411021,1

лись до уровня, ограничивающего дальнейшее развитие фитопланктон а содержание фосфатов в этот период было существенно выше лимита

рующей концентрации. Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод,- что развитие фитопланктона в поднятой на поверхность глубинной воде может определяться как содержанием в ней фосфора, так и азота, в зависимости не только от их абсолютных концентраций, но и их соотношения.

В развитии фитопланктонного сообщества в мезокосмах с глубинной водой можно выделить несколько фаз.

1)Фаза адаптации. В течение этого периода происходит адаптация организмов фитопланктона к резко изменившимся условиям среды - температуре, освещенности и т.п. Значительная часть фитопланктона на этой стадии погибает, в результате чего его численность и биомасса существенно снижаются.

2)Лаг-фаза, ео время которой наблюдается незначительное увеличение количества водорослей. Длительность этой фазы у различных групп фитопланктона неодинакова. У диатомовых задержка роста наблюдается обычно в течение 1-2 суток, у периданиевых - 3-5 суток. Лаг-фаза у мелких жгутиковых в мезокосмах с водой из 60-ти и 120-метрового горизонтов составляла от 1 до 2 суток, а мезокосмах с водой с глубины 30 м в большинстве случаев не наблюдалась совсем.

3)Фаза бурного развития мелких жгутиковых. На этой стадии сукцессии флагелляты резко доминировали по численности, их биомасса в большинстве мезокосмов с глубинной водой составляла более 50%. Приблизительно в это же время в ряде мезокосмов наблюдалось более или менее значительное развитие некоторых других таксономических групп фитопланктона - синезеленых, зеленых, кремнекгути-ковых водорослей.

4)Фаза развития диатомовых. В этот период в мезокосмах с глубинной водой наблюдался логарифмический рост диатомей, имеющих сравнительно небольшой размер клеток. В конце этой фазы био-

масса фитопланктона достигала максимальных значений. Как правило бурное развитие диатомовых начиналось еще в период интенсивного размножения флагеллят, в связи с чем суммарная биомасса фитопланктона в течение этих двух фаз обычно плавно возрастала.

5)Стационарная фаза. На этой стадии развития биомасса водорослей находилась приблизительно на одном и том же уровне. В от дельных мезокосмах наблюдалось некоторое снижение общей численности фитопланктона и появление в массовом количестве более крупных видов диатомовых.

Состав доминантов во всех мезокосмах с глубинной водой, где биомасса существенно отличалась от контроля, к концу эксперимента был довольно сходным - различные вида рода ШЛизс1х1а и близкая к ним Т11а1аЕв1опета гплгбсмс^еб бгип. Большинство этих видов относится к выделенному Н.В. Морозовой-Водяницкой (1950;1954) "тенелюбивому" комплексу. В период летней стратификации представител! этого комплекса в массе встречаются в слоях, расположенных ниже термоклина, и в значительно меньших количествах присутствуют в поверхностном слое или отсутствуют в нем совсем (Белогорская, Кондратьева, 1965;Зернова, 1981). ~

В развитии бактериопланктона е мезокосмах с глубинной водой можно выделить два пика (рис.2). Первый из них наблюдался в самом начале экспериментов и, по-видимому, был связан интенсивным разложением органики в результате резкого повышения температуры. Второй пик численности и биомассы микроорганизмов отмечался в конце экспериментов, что вероятно было обусловлено развитием фитопланктонного сообщества. Этот пик наблюдался только в тех мезокосмах с глубинной водой, где биомасса фитопланктона к концу эксперимента значительно превышала количество водорослей в контроле. В среднем биомасса бактериопланктона в воде из 60-ти и

-17120-метрового горизонтов на заключительном этапе составляла

г>

0,8-2,1 г/м , что в несколько раз превышало биомассу бактерио-планктона в контроле.

Результаты экспериментов показали, что глубинную воду из значительной части аэробной зоны можно использовать в качестве культуральной среды для выращивания бактерио- и фитопланктона. Следует отметить, что во время развития бактериальной и водрос-левой фракций планктона происходит аккумуляция и переход из растворенного во взвешенное состояние большей части содержащихся в глубинной воде фосфора и азота.

ГЛАВА 5. Рост макрофитов в глубинной воде из аэробной зоны.

В качестве объектов исследования были выбраны зеленая водоросль Ulva rígida Ág. и бурая водоросль Cystoseira barbata (Wood, et Good.) Ag.

Рост uiva rígida исследовался в экспериментальных емкостях с глубинной водой, экспонировавшихся в поверхностном слое моря. В качестве культуральной среды для ульвы использовалась вода из низшего горизонта кислородной зоны (глубина 120 м). Для контрольных опытов вода отбиралась из поверхностного слоя. Эксперимент продолжался в течение 15 суток. Сырой вес талломов ульвы в начале эксперимента колебался от 12 до 15 г. По окончании эксперимента сырой вес ульвы в мезокосмах с глубинной водой в среднем составлял 30,1±2,1 г, а в мезокосмах с водой из поверхностного слоя -18,6+1,7 г. Таким образом, прирост сырой массы водорослей е глубинной воде составил более 100% от исходного веса, что довольно близко к максимальному темпу роста ульвы по данным А.А.Калугиной-Гутник (1975).

В мезокосмах с глубинной водой и талломами ульвы в течение

первых 11-13 суток концентрация валового фосфора, представляющая собой суммарное содержание растворенной и взвешенной фракций этого биогенного элемента, постепенно снижалась. К концу эксперимента общее содержание фосфора в воде этих мезокосмов не превышало 10-12« от его изначального количества. Биомасса фитопланктона в пробах из этих мезокосмов, взятых по окончании эксперимента, сос-

г>

тавляла 300-500 мг/м , т.е. существенно не отличалась от таковой в поверхностном слое моря в летний период. Таким образом, ульва в процессе своего роста, поглощая из глубинной воды большую часть содержащегося в ней фосфора, препятствует развитию фитопланктонно-го сообщества.

Влияние глубинной вода на рост цистозиры исследовалось в зоне действия устройства искусственного апвеллинга, поднимавшего воду с глубины 30м. Эксперимент проводился в 1986 г. в течении двух месяцев (с 10 июля по 10 сентября). Сырой вес талломов цистозиры, отобранных для эксперимента колебался от 100 до 110 мг. По окончании эксперимента сырой вес талломов цистозиры, экспонировавшихся в зоне действия устройства искусственного апвеллинга в среднем более чем в 2 раза превышал вес водорослей в"контрольных точках (соответственно 1,82+0,17 и 0,79±0,12 г).

Таким образом, применение глубинных вод аэробной зоны при культивировании макрофитов существенно увеличивает темп роста водорослей, что свидетельствует о перспективности использования метода искусственного апвеллинга б морских хозяйствах данного региона .

Глава 6. Влияние искусственного апвеллинга на оседание и рост черноморской мидии (Mytilus galloprovincialis Lam.).

Исследование интенсивности оседания личинок мидий провода-

лось б августе-сентябре 1936 г. Коллекторы, представляющие из себя отрезки капронового фала длиной 1 м, экспонировались в поверхностном слое моря в зоне действия устройства искусственного апвеллинга, осуществляющего подъем воды с глубины 30 м, и двух контрольных точках. По данным гидрохимических и гидробиологических съемок, проведенных в период предшествующий монтажу устройства искусственного апвеллинга, условия во всех трех точках были идентичными. В зоне искусственного апвеллинга коллекторы были размещены по четырем противоположным направлениям на расстоянии 1,2,3,5,10,15,20 и 30 м от устройства. По окончанию месячной экспозиции был произведен подсчет осевшей молоди мидий. Наименьшая численность молоди отмечена на коллекторах расположенных на расстоянии нескольких метров от устройства искусственного апвеллинга (рис.3). На расстоянии свыше 10 м и более количество моллюсков, обнаруженных на коллекторах, достоверно не отличалось от такового в контрольных точках. Следует отметить, что численность готовых к оседанию личинок мидий в плактоне в поднимаемой устройством глубинной воде и в поверхностном слое моря существенно не различалась и составляла в среднем 150-200 экз./м3.

Исследование теша роста взрослых моллюсков в зоне искусственного апвеллинга проводилось по следующей методике - моллюски 5 размерно-возрастных групп (длина раковины 20, 30, 40, 50 и 60 мм) были помещены в мешочки из капроновой дели, каждый из которых содержал 10 моллюсков одной размерно-возрастной группы. Также как и при исследовании интенсивности оседания молоди мидий, мешочки с моллюсками были размещены на глубине приблизительно 1 м, по четырем противоположным направлениям на расстоянии 1, 2, 3, 5, 10, 15 и 20 м от устройства искусственного апвеллинга. В каждой точке экспонировалось по 10 моллюсков пяти размерно-возрастных

Рис.з. Интенсивность оседания молоди мидий.

160 140 120 100 80 ео

40

20 о

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 28 28 30

Расстояние, м

Рис.4. Теш роста мидий. ^Прирост раковины, мм

26 20 16

10!

б: О

О 2 4 е 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 -20 -+- 30 -*" 40 -в" 60 -*- 60

Расстояние, м

Рис.4. Теш роста мидий.

Прирост раковины, мм

групп. Кроме того, по 20 моллюсков из каждой группы было помещено в двух контрольных точках. Экспозиция продолжалась 3 месяца с 15 июня по 15 сентября 1986 г. Наименьший прирост во всех размерно-возрастных группах мидий наблюдался на участках, расположенных в непосредственной близости от устройства искусственного апвеллинга (рис 4). По мере удаления от него темп роста мидий постепенно увеличивался и на расстоянии 10 м и более не отличался от такового в контрольных точках.

Как следует из полученных результатов интенсивность оседания молоди и темп роста взрослых моллюсков в зоне искусственного ап-Ееллинга значительно снижаются. По-видимому, это обусловлено более низкой температурой глубинной воды и значительно меньшим количеством содержащихся в ней планктонных микроорганизмов и еодо-рослей, являющихся важным компонентом рациона мидий.

ВЫВОДЫ

1. Глубинные воды холодного промежуточного слоя и нижних горизонтов аэробной зоны Черного моря обладают высоким биопродукционным потенциалом и могут использоваться в качестве источника биогенов в морских хозяйствах.

2. Биомасса фитопланктонного сообщества, развивающегося в поднятой на поверхность глубинной воде из холодного промежуточного слоя и нижних горизонтов кислородной зоны, значительно превышает количество водорослей в поверхностном слое. Элементом, лимитирующим развитие фитопланктона, может являться как фосфор, так и азот, в зависимости от их количественного соотношения в глубинной воде. „

-223. Теш роста перспективных для использования в черноморской аквакультуре макрофитов Ulva rigida и Cystoseira barbata в глубинной воде существенно увеличивается, что свидетельствует о возможности использования искусственного апвеллинга при их промышленном культивировании.

4. Подъем глубинных вод в поверхностный слой моря может оказывать негативное воздействие на интенсивность оседания молоди черноморской мидии и значительно снижает темп роста моллюсков.

5. Фитопланктон и макрофиты в процессе своего роста и развития поглощают из глубинных еод аэробной зоны большую часть содержащихся в них биогенных элементов и, следовательно, могут использоваться для их деэвгрофикации на различных гидротехнических объектах.

6. При одновременном культивировании ульвы и природного фитопланктона в глубинной воде, фитопланктонное сообщество, по мере возникновения дефицита биогенов, прекращает свой дальнейший рост. Таким образом, применение ульвы в качестве деэвтрофикатора может исключить нежелательное "цветение" глубинных вод при их подъеме в фотическую зону.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Безносов В.Н..Побединский H.A..Исенгулова А.Р. Влияние искусственного апвеллинга на экосистему поверхностного слоя моря. Iii Всесоюзн.коф. по морск.биологии. Тез.докл.,4.1. Киев,1988,

с.105-106.

2.Безносов В.Н..Побединский H.A. Рост цистозиры в зоне искусственного апвеллинга. ш Всесоюзн.коф. по морск.биологии. Тез.докл.,4.2. Киев,1988, с.196.

3.Безносов В.Н..Исенгулова А.Р..Побединский H.A.*Изменения в