Ю Ю Юрченко - Геометрия искусственных жилищ как фактор определяющий плотность их заселения морскими беспозюночными - страница 1

Страницы:
1 

ОДЕССКИЙ ФИЛИАЛ ИНСТИТУТА БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ НАН УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. МЕЧНИКОВА

ОДЕССКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНСПЕКЦИЯ ОХРАНЫ ЧЕРНОГО МОРЯ МИНЭКОБЕЗОПАСНОСТИ УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Экологические проблемы Черного моря

Сборник научных статей

Одесса ОЦНТЭИ 1999

ББК 26.221 (922.8) Э40

УДК 551.46.09:628.5(262.5)

Редакционная коллегия: AM Андрианов, докт. хим. наук, профессор, А .К.Виноградов, докт.биол.наук; ЮП. Зайцев, докт биол. наук, профессор, академик НАЛУ; В.Н. Золотарев, докт биол. наук; ВА. Иваница, докт. биол. наук, профессор; ГГ. Миничева, докт. биол наук; ВИ Михайлов, докт. геогр наук; ТА. Сафранов, докт геол-мин наук, профессор; ЮН. Соколов докт техн наук, профессор; А.Г. Тарнопольский, докт. геогр наук, профессор; А Г Топчиев, докт геогр наук,профессор; АЛ Цыкало,докт хим. наук, профессор; Г И Швебслокт геоф. наук, профессор;

Ответственные редакторы  к.б.н., Б.Г. Александров

д.г.-м н., проф., ТА. Сафранов д..т.н.,проф., А.Г. Топчиев

Экологические проблемы Черного моря: Сб. научн. ст. / ОЦНТЭИ; - Одесса: ОЦНТЭИ,

1999,- 330 с.

ISBN 966-7635-02-3

Настоящий сборник посвящен вопросам современного состояния и прогнозируемых изменений экосистемы Черного моря в условиях антропогенного воздействия, проблемам экологической безопасности морепользования, различным аспектам охраны природы. В нем отражены основные итоги  работы  специалистов  различных  ведомственных учреждений  Украины,  связанных с реализацией.   Стратегического  плана действия по  реабилитации   и  охране  Черного моря, утвержденного Министерской Конференцией (г.Стамбул, г.Турция, 30 - 31 октября 1996 г.). Статьи представляют ранее не опубликованные результаты  научных исследований  и  печатаются в соответствии с решениями Ученых советов Одесского филиала Института биологии южных морей НАН  Украины   (по   спец   "Биология")  и   геолого-географического   факультета Одесского госуниверситета им. ИИ. Мечникова (по спец "Конструктивная география и рациональное использование природных ресурсов").

Предназначен для широкого круга специалиств в области биологии и экологии моря, океанографии и техногенной безопасности.

Ecological problems of Black Sea: Collected papers /OCSTEI; -Odessa: OCSTEI, 1999.-330p.

Issues on the contemporary state and predicted changes in the Black Sea ecosystem in conditions of anthropogenic impact, on ecological safety of marine use, on different aspects of nature conservation are considered. The main results of the studies carried out by specialists of different sectors of institutions of Ukraine connected with the realization of the strategic Action Plan for rehabilitation and protection of the Black Sea declared at the Ministerial Conference (Istambul, Turkey, 30-31 October 1996) have been elaborated. Papers deal with unpublished sesults of scientific investigations and have been Submitted according to decisions of the Scientific Councils of the Odessa Branch Institute of Biology of Southern Seas, National Academy of Sciences of Ukraine (Speciality "Biology") and the Geological - Geographical Faculty of Odessa Mechnikov State University (Speciality "Constructive Geography and Rational Use of Natural Resources"). Designated for specialists in the field of Biology and Ecology of the Sea, Oceanography and Technogenic Safety.

1903040000 ББК 26,221 (922.8)

УДК 551.46.09:628.5(262.5)

О Составитель

Одесский центр научно-технической и экономической информации, 1999.

ГЕОМЕТРИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ЖИЛИЩ КАК ФАКТОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПЛОТНОСТЬ ИХ ЗАСЕЛЕНИЯ МОРСКИМИ БЕСПОЗЮНОЧНЫМИ

Ю.Ю. Юрченко

Одесский филиал Института биологии южных морей, г. Одесса

В  последние десятилетия  широкое развитие получила практика создания искусственных конструкций, заселяемых морскими организма­ми, для мелиоративных целей. Научно значимой задачей в этом случае является разработка конструкций, наиболее плотно и избирательно засе­ляемых морскими организмами.

Для создания компактных и плотных поселений водных организ­мов зачастую специально разрабатывались искусственные сооружения, объединяемые под термином "искусственные рифы". Предпосылкой для их создания послужила идея о предоставлении неподвижным и малопод­вижным организмам, таким как водоросли и прикрепленные беспозво­ночные, дополнительных поверхностей для прикрепления. Размещение в прибрежной зоне объектов, образующих дополнительные поверхности и способствующих увеличению биомассы и разнообразия организмов в шельфовых районах морей может способствовать не только извлечению из воды избыточных количеств биогенных веществ, но и увеличивать легкодоступную кормовую базу для крупных передвигающихся морских животных (например, рыб). Для того, чтобы искусственный риф заселял­ся организмами оптимальным (исходя из целей его сооружения) образом, необходимы способы конструирования, позволяющие прогнозировать биологические характеристики его населения.

Для организмов, населяющих искусственный риф, он, прежде все­го, является "домом", поэтому в ряду многих факторов, влияющих на плотность заселения конструкций (температура, соленость, обилие взве­шенной и растворенной пищи и т. д.) одним из наиболее значимых и наименее изученных факторов может быть пространственная организа­ция обитаемого пространства (жилища) организмов. Сочетание твердых

317

(косных) поверхностей и заключенных между ними объемов образует обитаемые пространства (ОП), объем которых собственно и используют поселившиеся в них организмы. Геометрия ОП может быть описана с помощью ряда простых параметров, наиболее важными из них являются объем (V), площадь твердой поверхности (S'), площадь поверхности гид­родинамического, пищевого или светового входа (Sin). Простейшие со­отношения объема ОП и указанных поверхностей дают характерную ве­личину длин путей миграции химических веществ Ll=V/Sin, L2=V/S' в обитаемом пространстве. Соотношение S'/Sin является одновременно и соотношением путей L\ и L2 [1,4]-

Геометрия ОП должна определять возможность поступления пищи с потоком воды к поселившимся внутри ОП организмам. Так как опти-мумы интенсивности водообмена и освещенности для разных организмов различаются в широком диапазоне, геометрия обитаемых пространств может быть фактором, позволяющим регулировать не только плотность обрастания, но и его качественный состав. Задача работы - проверка это­го предположения.

Для исследования связи между геометрическими параметрами ОП и биологическими характеристиками селящихся в них животных был из­готовлен ряд экспериментальных конструкций из нетоксичной пластмас­сы (варианты конструкций приведены на рис.1). В большинстве обра­зующие поверхности конструкций естественным образом создают места для заселения, очерчивают "гидродинамический вход", а также очерчи­вают объем будущего обитаемого пространства (ОП).

Геометрические параметры конструкций подбирались таким обра­зом, чтобы они варьировали в достаточно широком диапазоне, так как ожидалось, что их соотношения будут определять доступность пищевых ресурсов для организмов, что будет отражено в плотности заселения кон­струкций [2,3].

Конструкции типа В,Г, Д (рис.1) были изготовлены и проэкспони-рованы в море в периоды с февраля по июль 1994 и 1995 годов. Все кон­струкции типа В, Г, Д монтировались на стенды таким образом, чтобы их входные отверстия были ориентированы одинаковым образом. Стенды с моделями станавливались на дне в небольшой (примерно 30x100 м) ог­ражденной молом, открытой с одной стороны морской акватории. Доми­нирующих течений в акватории не было. Изменчивые ветровые условия создавали, как правило, слабо выраженные гидродинамические различия. Есть все основания полагать, что в течение периода экспозиции стенда в море условия обтекания моделей менялись многократно и случайным

318образом. Ряд моделей (А, Б, рис.1) был изготовлен и проэкспонирован ранее в 1991-1992 годах. Модель типа Е (рис.1) экспонировалась в море в течение 3-х лет, и была заселена в основном мидиями. По окончании экс­позиции в море производился учет суммарной биомассы (воздушно-сухой вес) и численности организмов. Характеристикой обрастания конструк­ций, отражающей степень заполнения пространства является концентра­ция массы живых организмов в объеме камер конструкций (Cw, мг/смА).

Рис. 1. Типы конструкций для заселения беспозвоночными. А,Б - пластинчатый тип, экспозиция 1991-1992 годы, В - трубки, эксп. 1994 г., ГД - конструкции сото­вого типа, эксп. 1994 -1995 годы, Е - бетонный риф для заселения мидиями (размеры даны в сантиметрах).

На рис. 2 приведены зависимости концентрации массы населяю­щих конструкции организмов (спирорбисы, балянусы, мидии) от основ­ных геометрических параметров камер. Величина Cw связана с S'/Sin, V и V/S' (рис.2, А, Б, В) одновершинными зависимостями. Максимумы этих зависимостей для каждого вида организмов отличаются, что свидетельствует о предпочтении ими жилищ различной формы. Однако, само наличие одновершинных зависимосей позволяет сделать вывод о том, что среди всего многообразия естественных и искусственных обитаемых пространств всегда существуют пространства с наиболее предпочтительными ддя заселения геометрическим характеристиками. Так, из рис. 2 (А,Б) следует, что спирорбисы предпочитают ОП более закрытые (параметр S'/Sin) и меньших объемов, чем мидии и балянусы.

Зависимость на рис. 2 (Г) отражает общее снижение величины Cw при уменьшении открытости ОП во внешнюю среду (увеличение пути миграции Li химических веществ из окружающего объема воды в объем ОП). При рассмотрении зависимости на рис. 2 Б в более широком диапа-

319зоне значений V, можно наблюдать общую регрессию, состоящую из от­дельных одновершинных зависимостей, соответствующих отдельным видам организмов [1,3]. Этому явлению может быть дано наглядное объ­яснение - увеличение объема ОП сопровождается увеличением длины пути миграции химических веществ, что затрудняет питание организмов

(рис. 2 Г).

Рис. 2. Зависимость плотности заселения искусственных конструкций Cw (mg/cm ) от основных геометрических параметров конструкций.

Следует отметить, что величина S'/Sin является соотношением ве­личин Ll и L2- Соотношение длин путей миграции химических веществ на последовательных участках пути является фактором, регулирующим плотность заселения ОП. Максимумы Cw на рис. 2 А для всех изучаемых организмов находятся в довольно узком диапазоне значений S'/Sin -обычно от 5 до 20. Это может свидетельствовать о наличии оптимальных (для ОП в целом) соотношений длин путей последовательных участков в цепи переноса химических веществ.

320

Как видно и рис. 2, оптимумы заселения ОП организмами разных видов в большинстве случаев не совпадают, а значит, есть возможность создания искусственных ОП избирательно заселяемых организмами оп­ределенного вида. Создание искусственных конструкций, заселяемых ор­ганизмами преимущественно одного вида может стать лишь вопросом подбора соответствующих геометрических параметров предлагаемого им ОП. Естественно, что виды близкие по каким-либо характеристикам мо­гут выбрать в качестве оптимальных одинаковые геометрические усло­вия ОП.

Суммируя экспериментальную часть работы, можно выделить не­сколько основных положений:

1. Физические модели ОП оказались удобным средством для ис­следования феномена заполнения организмами свободного пространства.

2. Эксперименты показали, что плотность заселения ОП может за­висеть, по крайней мере, от четырех параметров, отражающих геометри­ческую организацию ОП - V, V/S', V/Sin, S'/Sin. Последние два его тро-фобоеспеченность, определяемую морфологией жилища.

3. При достаточно широком диапазоне геометрических условий плотность заселения объема ОП изменяется по одновершинной кривой и выявляется ее максимум (кроме зависимости Cw от V/Sin), что соответствует оптимальным (для данных организмов) по форме и разме­ру ОП.

4. Несовпадение оптимумов заселения ОП предполагает возмож­ность создания искусственных ОП, избирательно заселяемых организма­ми определенного вида.

5. Наличие продемонстрированных зависимостей дает в руки ис­следователя мощный инструмент для создания искусственных жилищ с прогнозируемыми характеристиками биологического населения.

Литература:

1. Хайлов К.М., Празукин А.В., Ковардаков С.А., Рыгапов В.Е. Функ­циональная морфология морских многоклеточных водорослей. Киев: Наукова думка. 1992. 277 с.

2. Хайлов К.М., Празукин А.В., Рабинович М.А., Чепурнов А.В. Связь биологических параметров фитообрастания с физическими парамет­рами экспериментальных "рифовых" конструкций в евтрофируемой морской акватории // Водные ресурсы.1994.Т.21.Л.2.С.166-175.

3. Хайлов К.М., Рыгалов В.Е., Ковардаков С.А., Празукин А.В.Связь концентрации  фитомассы  и  объема ближайшего функционального

321пространства в водных биокосных системах // Водные ресурсы. 1995.Т. 22.N6. С.738-745.

4. Хайлов К.М., Юрченко Ю.Ю., Смолев Д.М.,Празукин А.В.Геометрические условия заполнения гидробионтами пространств и поверхностей искусственных жилищ // Успехи современной биоло-ГИИ.1998.Т.118. Вып.5.С.585-596.

322

Страницы:
1 


Похожие статьи

Ю Ю Юрченко - Геометрия искусственных жилищ как фактор определяющий плотность их заселения морскими беспозюночными