Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Желтоперая нототения (Patagonotothen guentheri Norman) района скал Шаг Южной Атлантики

ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Живов, Борис Давидович, Мурманск

Государственное предприятие промысловой разведки и научно-исследовательского флота (Севрыбпромразведка)

На правах рукописи

Живов Борис Давидович

Желтоперая нототения (Patagonotothen guentheri Norman) района скал Шаг Южной Атлантики (биология, запасы, промысел)

Специальность - 03.00.10 - ихтиология

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук

К. В. Шуст

Мурманск, 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение........................................................................................................ 1

I. Материал и методы.................................................................................. 4

И. Физико-географическая характеристика мелководья скал Шаг.........10

III. Биология и экологическая характеристика желтоперки.................... 26

IV. Основные закономерности распределения желтоперки и условия образования промысловых концентраций...........................................68

V. Состояние запасов желтоперки и ее промысел....................................72

Выводы.........................................................................................................96

Список литературы.....................................................................................98

ВВЕДЕНИЕ

Отечественное и международное изучение Южного океана, осуществляемое в рамках Конвенции по сохранению морских живых ресурсов Антарктики (термин "сохранение" подразумевает здесь рациональное использование биоресурсов (Голицын, 1985), развивается по многим направлениям. Одно из основных направлений - изучение биологии и экологии обитающих здесь массовых видов рыб с целью организации рационального их промысла и тем самым сведение до минимума опасности изменений в экосистемах от его воздействия. Коммерческие интересы заставляют большинство стран, в том числе и Россию, акцентировать внимание на исследованиях промысловых и потенциально промысловых видов антарктических рыб, 70% которых относятся к семейству Notothenidae (Андрияшев, 1964,1986; Шуст, 1993). С 1972 года исследования антарктических и прилегающих вод проводились на научно -исследовательских и поисковых судах Управления "Севрыбпромразведка" (СРПР). Причем, начиная с 1978 года, они стали регулярными и приобрели целенаправленный и специализированный характер. В результате этих экспедиционных работ, в более чем 45 научно-поисковых рейсах был собран обширный научный материал по антарктическим и патагонским нототениям. Это семейство объединяет более 40 видов, относящихся к 14 родам (Балушкин,1976,1984).

Среди многочисленных представителей этого семейства значительное внимание уделялось изучению патагонских нототений (род Patagonotothen, Balushkin,1976), удельный вес вылова которых флотом СССР в отдельные годы был достаточно велик, достигая нескольких десятков тыс. т. Из 13 известных представителей этого рода промыслом используется два - нототения Гюнтера - Patagonotothen guentheri shagensis Balushkin et Permitin (промысловое название желтоперка) и нототения Рамсея - Patagonotothen ramsayi Norman (промысловое название океанический судачок). В связи с закрытием Фолклендского шельфа для работы отечественного флота, нототения Рамсея временно утратила свое промысловое значение. Данные, касающиеся другого вида - желтоперки, полученные в рейсах СРПР и других промразведок, а также морских рыбохозяйственных институтов, ведущих исследования ихтиофауны района о. Южная Георгия, позволили изучить основные черты её биологии и поведения. Однако, рациональное использование этого вида и достижение оптимальной величины улова сдерживается недостаточной изученностью сезонного и

межгодового распределения желтоперки, а также динамики ее численности. Из-за межгодовых различий в сроках и масштабах образований промысловых скоплений особую актуальность имеет изучение условий концентрирования и распада скоплений. Кроме того рациональная и эффективная эксплуатация популяции желтоперки требует достаточно высокого уровня знаний её биологии и прежде всего аспектов, наиболее значимых для определения ОДУ и ведения лова, размерно-возрастной структуры популяции, воспроизводительной способности, питания и межгодовых изменений численности.

В этой связи, для качественного прогнозирования ОДУ и вылова желтоперки на рациональной основе, возникла необходимость детального анализа и обобщения накопленного в экспедициях материала. Основные задачи проведенного исследования были следующими:

-определение размерно-возрастной и половой структуры популяции, трофических взаимоотношений с другими видами, особенностей репродуктивной биологии;

-изучение распределения, поведения и условий образования промысловых скоплений желтоперки с учетом абиотических и биотических факторов;

-определение положения желтоперки в биоценозе района обитания; -оценки численности и биомассы желтоперки с целью выявления межгодовой изменчивости и определение закономерностей формирования урожайных поколений;

-исследование возможности прогнозирования конкретной промысловой обстановки;

-разработка рекомендаций по долговременному рациональному использованию запасов желтоперки.

Поставленные задачи представляют собой лишь небольшую часть обширной проблемы комплексного и рационального использования биоресурсов Антарктики. В этой связи, учитывая важность изучения биоресурсов Южного океана в целом и с учетом экологической роли доминирующих групп и видов (Любимова, 1987), в предлагаемой работе сделана попытка полностью охватить весь круг вопросов, связанных с особенностями биологии и экологии желтоперки, концентрируя в то же время внимание на вопросах наиболее значимых для организации рентабельного и рационального промысла. Необходимость познания основных черт биологии и экологии желтоперки, как одного из массовых видов нототениид Южного океана, заставила нас рассматривать полученные нами результаты не только с чисто

биопромысловых позиций, но и как еще один шаг в организации мониторинга биоресурсов антарктических экосистем.

Подготовка работы стала возможной благодаря регулярному и качественному сбору и частичной первичной обработке материалов сотрудниками СРПР В.В. Патокой, В.М. Полищуком, B.C. Засельским, A.A. Железняковым, В.Г. Рудневым,

A.C. Кокорой и др.. Недостающие данные были любезно предоставлены сотрудниками АтлантНИРО, ВНИРО. Методическую и консультационную помощь постоянно оказывали сотрудники АтлантНИРО, ВНИРО, ПИНРО и ЗИН РАН.

Работа выполнена в Управлении промысловой разведки и научно-исследовательского флота "Севрыбпромразведка". В обработке и оформлении материалов рукописи принимали участие сотрудники лаборатории ЮАТО

B.Л.Сенюков, A.M. Соколов, В.М. Криворучко, О.П. Сердюк. Значительную помощь в выполнении работы оказали сотрудники АтлантНИРО В.Н. Шлибанов и к.б.н. А.В.Гущин.

Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность всем коллегам и сотрудникам указанных учреждений за помощь в подготовке представляемой работы, а также научному руководителю К.В. Шусту.

I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Основой для исследования послужили сборы материалов в 24экспедициях на научно-поисковых судах Управления " Севрыбпромразведка" в 1978- 1987 годах. Затем полученные нами сведения были существенно дополнены биологическими материалами экспедиций вводы Антарктики Управления "Запрыбпромразведка", АтлантНИРО и ВНИРО (всего 20 рейсов), любезно предоставленными нам сотрудниками этих организаций. Для описания хода промысла желтоперки были использованы также отчеты промысловых экспедиций ВРПО "Севрыба" в район Атлантики и данные статистического бюллетеня АНТКОМ(ССАМЬ11-8В/90/1,2).

Большинство проб взято из стандартных промысловых разноглубинных и донных тралов, где была использована рубашка с ячеей в мотневой части 8-12 мм. Из разноглубинных хорошо зарекомендовал себя трал, имеющий раскрытие до 75 м, он показал хорошие результаты на облове концентраций "занавесовидной" формы.

Объём собранного и обработанного материала представлен в таблице 1.

Характеристики тралов, применяемых для облова желтоперки приведены в таблице 2.

Сбор и обработка биологических материалов проводились в соответствии с "Руководством по изучению рыб" (Правдин,1966), "Методическими указаниями по сбору и первичной обработке ихтиологических материалов в водах Антарктики"(Шуст и др., 1983) и "Инструкцией по проведению биологических работ на судах управления Севрыбпромразведка" (Живов и др., 1984).

Во время биологического анализа и массовых промеров длина рыб измерялась от начала рыла до конца хвостового плавника с точностью до одного см. Динамика изменений размерного состава желтоперки в уловах по сезонам и годам рассматривалась на сглаженных рядах (Плохинский, 1970).

Взвешивание ( общая масса тела и масса тела без внутренностей) проводилось с точностью до одной десятой грамма. Печень, желудок, внутренний жир и гонады взвешивались на электронных весах ( ВБЭ- 1 кг) с точностью до одной сотой доли грамма.

Возраст желтоперки определялся по чешуе. Этот способ менее трудоемок по сравнению с обработкой других регистрирующих структур и дает, по нашему мнению, удовлетворительные результаты. Наряду с определением возраста анализировались

Объем использованного биологического материала ( 1978 - 1987гг.)

характер обработки материала 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 всего

измерение длины рыб, шт. 1470 5434 42406 40180 26955 15930 8886 25088 3098 18051 187498

определение возраста рыб, шт. 200 - - 200 700 1192 690 715 465 557 4719

определение половозрелости, шт. 280 1100 5480 5350 3950 4025 2937 5324 806 4294 33546

качественный анализ питания, шт. 280 1100 5500 5350 3950 2775 2378 5050 806 4294 31483

определение упитанности рыб, шт. 100 1050 3250 4450 1550 2625 2187 4397 806 4294 24709

Таблица 2.

Характеристики тралов, применяемых для облова желтоперки на судах ВРПО "СЕВРЫБА" (на основании пособия:"Морские орудия лова северного бассейна" (рекомендации промысловикам).ЦПКТБ, Мурманск, 1986,ДСП.И5С).

тип трала по чертежу раскрытие трала, м агрегатное сопротивление, тс площадь затенения,м периметр устья в условной посадке, м доски

вертикал, горизонтал. площадь,м номер по чертежу

Разногл убинные

1763-А-03 55 45-50 14-16 " 217,9 420 8 036 - 05 - 01 - 300

2412-01 -000 65-56 50-60 18-30 245 464 8 052 - 41 - 000

27825 68-66 - 32 271,2 640 8 036 - 05 - 01 - 300

2510-00-000 60 55 - 217 622 8 036 - 05 - 01 - 300

Донные

2283 - 02 - 000 6,5-6,2 24-26 6,9- 11,8 80,1 39,6 5,5 0,53-33-100

2364 - 01 - 000 10,0-8,0 20-24 12- 14 263,2 39,4 6,5 0,36 - 05 - 01 - 700

Примечание: донный трал ВРПО"ЗАПРЫБА" - "Хек - 4М" по характеристикам и параметрам близок к тралу 2283 - 02 - ООО.

кривые распределения рыб по длине методом Петерсена. Учитывая, что продолжительность жизни желтоперки не превышает 7 лет, а основу промысловой части запаса составляют особи в возрасте от 2 до 5 лет, мы исходили из предположения (Kutty, Qasim, 1968), что возможные неточности в определении возраста рыб старших возрастных групп не могут в значительной степени повлиять на все последующие расчеты, основанные на возрастном составе рыб в уловах.

Возраст рыб определялся по чешуе с помощью бинокуляра МБС-1 и аппарата Микрофот-5ПО в проходящем поляризованном свете. Большая часть проб (75%) обработана специалистами АтлантНИРО. Для каждого возрастного класса находили средние величины длины и массы.

Параметры уравнений роста Берталанффи (Bertalanffy, 1938) рассчитывались по методике К. Хохэндорфа (Hohendorf, 1966; Рикер, 1979). Годовые приросты были получены , как разность между вычисленными длинами и массами двух смежных годовых классов.

Для выражения зависимости между массой W и длиной L использовано отношение вида:

W = aLn ,

где а и п коэффициенты, полученные на массовом материале.

Расчет параметров уравнения Берталанффи и зависимости между значениями длины и массы выполнены на ЭВМ "Искра -1256" по программам Стар-1 и Стар -2, разработанным с участием автора.

Стадии зрелости гонад желтоперки определяли в полевых условиях визуально в шестибальной шкале, с учетом особенностей созревания нототениевых рыб (Никольский, 1963; Методические указания..., 1983; Лисовенко, 1987).Для идентификации самок с гонадами YI-III стадии зрелости использовали бинокуляр МБС-1. Расчет гонадосоматического индекса ( ГСИ ) производился по формуле:

Рг х 100

ГСИ = -------------- ,

Р

где Р г - вес гонад, Р - вес рыбы без внутренностей.

С целью определения плодовитости рыб использовали методы, рекомендованные JI.C. Овен (1976). Для определения индивидуальной абсолютной и относи-

тельной плодовитости исследовано 68 самок, гистологическому анализу подвергнуто 35 гонад самок.

Для приготовления гистологических препаратов использовали общепринятые методики (Роскин, Левинсон,1957; Пирс,1962; Лилли,1969). Фрагменты яичников фиксировали в 10 или 20 % формалине и в жидкости Буэна. Затем дегидратировали в спиртах восходящей крепости, проводили через ксилол и заливали в парафин. Фрагменты яичников с ооцитами, имеющими большое количество желтка, выдерживали неделю в целлоидине - касторовом масле. Гистологические срезы толщиной 4-7 мкм изготавливали на санном микротоме и окрашивали гематоксилином по Гейденгай-ну и Маллори.

Для изучения питания желудки и кишечники фиксировали в стандартном 4% растворе формалина. Молодь фиксировалась целиком. Определялся видовой состав пищи, размеры и степень переваренности кормовых организмов. Визуальный просмотр степени наполнения и содержимого желудков дополнялся определениями систематической принадлежности пищевых объектов. Для выявления степени значимости тех или иных пищевых компонентов в питании желтоперки были использованы показатели частоты встречаемости (в процентах от всех желудков с пищей). По этим показателям были выделены основные, второстепенные и случайные компоненты питания. Визуально определялась доля каждого компонента в объёме пищевого комка.

В качестве количественных характеристик питания были использованы индексы наполнения желудков (отношение веса содержимого желудка к весу порки, выраженное в процентах), а также данные полной обработки 75 желудков весовым методом. Накормленность рыб на момент вылова определяли по степени наполнения всего пищевого тракта. Интенсивность питания определяли по величинам суточного рациона, рассчитанным по индексам потребления.

Характер распределения и плотность скоплений желтоперки исследовались по эхограммам, полученным при поиске, выполнении контрольных тралений, гидроакустических и траловых съёмок. Для анализа использовались эхограммы как отечественных ("Прибой-101", "Сарган-Э" и др.),так и иностранных эхолотов ("Атлас-Крупп", "Коден" и др.) с рабочей частотой 20 Кгц.

Обработка материалов по оценке величин запаса и возможного вылова выполнена в отделе краткосрочного прогнозирования АтлантНИРО (рук. В.Н. Шлибанов).

Математические расчеты выполнены группой математического обеспечения на ЭВМ ЕС -1033 (рук. P.C. Доровских).

Статистические данные о вылове и уловах на усилие взяты из ежемесячных обзоров промысловой обстановки и хода промысла СРПР, ЗРПР, ЮРПР, а также из Статистического бюллетеня АНТКОМ (CCAMLR-SB/90/1,2).

Для расчета коэффициента естественной смертности желтоперки использовали семь различных методов, изложенных в методических рекомендациях ВНИРО и других работах (Бабаян и др., 1984; Шлибанов,1987; Biverton, Holt, 1956; Ropson, Chapman, 1961). Оценка численности и расчет коэффициентов промысловой смертности по поколениям и сезонам промысла производились методом виртуального популяционного анализа (ВПА).

Коэффициент естественной смертности определялся путем решения системы уравнений для первого и второго периодов: Zi = FI + М Zn = Fn + M

Для получения величины биомассы желтоперки в практике промысловой разведки хорошо зарекомендовали себя методы прямого учета или учетно-траловой съемки.

Для расчета нами была использована формула: 1852 х ах ск хек

Р= --------------------

Ку х Нг х Нв х

где Р - биомасса, т;

1852 - коэффициент перевода милей в метры;

а - средняя производительность траления, т/час траления;

ск - площадь участка, кв. миля;

CK - высота скопления, м;

Ку - коэффициент уловистости трала;

Нг - расстояние между досками в момент траления;

Hb - вертикальное раскрытие трала, м;

х - средняя скорость траления, узлы.

Так как расчет проводится на основании выборочных характеристик, которые, как правило, не совпадают по абсолютной величине со своими генеральными параметрами, для полученных результатов были установлены доверительные интервалы. Определение доверительных границ вычисленной биомассы производилось по вариации средней производительности тралений.

Вариационно-статистический анализ собранных материалов проводился методами, изложенными в руководствах H.A. Плохинского (1970), Г.Ф. Лакина (1980), У.Е. Рикера (1979). Материалы биопромысловой статистики обработаны на ЭВМ "Искра -1256","Электроника-60".

П.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕЛКОВОДЬЯ

СКАЛ ШАГ

Район острова Южная Георгия (или подрайон 48.3 по делению принятому АНТКОМ) ограничен параллелями 50 °-57 0 ю.ш. и меридианами 30 °-50 0 з.д. Сюда входит участок мелководья скал Шаг, расположенный в северо-западной части общего южногеоргианского геологического блока (Рис.1).

Площадь всего подрайона 48.3 приблизи�