Введение к работе
Актуальность темы. Морские мелководья являются основной биопродукционной зоной Мирового океана, где сосредоточены практически все мировые запасы рыбы и морепродуктов и именно они подвергаюіся самому значительному антропогенному воздействию Возникает необходимость оценить антропогенные изменения подводных ландшафтов и по возможности, предсказать их состояние в будущем В ряде случаев такие оценки можно сделать на основе экспериментальных наблюдений путем сравнения состояния природных комплексов до и после антропогенного воздействия. Однако возможности таких оценок весьма ограничены в связи с дороговизной подводных исследований, сложностью строений мелководий как природного образования и многогранностью их использования.
Научной географической школой достигнуты значительные успехи в установлении общих региональных особенностей подводных ландшафтов [Панов, 1949, 1950; Зенкевич, 1959; Марков, 1968; 1975; 1980; Солнцев, 1969; Мильков, 1970; Лымарев, 1975; 1978; Петров, 1975; 1989; Мануйлов, 1982; 1990; Арзамасцев, 1988; Преображенский, Жариков, Дубейкова, 2000]. Вместе с тем структура подводных ландшафтов, количественные связи между отдельными элементами подводных ландшафтов, а также их возможная изменчивость при антропогенных нагрузках и внешних воздействиях исследовались недостаточно. Значимость разработки научного обоснования комплексного хозяйственного использования морских мелководий огромна- необходимы исследования их биологических и минеральных ресурсов, оценка возможностей их рационального использования, знание их специфики при строительстве на побережьях, обеспечение развития рекреации в прибрежных районах, проведение водоохранных работ.
Без наличия подробных данных об особенностях рельефа, климата, гидрологического
режима, качества воды, биологического разнообразия невозможно установить целостную
картину подводных ландшафтов, их пространственную физико-географическую
дифференциацию, переход различных форм географической структуры от простых к более
сложным, их устойчивость и подверженность антропогенным изменениям. Проведение
детальных комплексных исследований подводного ландшафта в рамках небольшого по
площади, но разнообразного по природным условиям тестового полигона - акватории дает
возможность разработать методические подходы для количественной дифференциации
подводных ландшафтов и изучения их структуры, а также найти пути к оценке их
чувствительности к антропогенным воздействиям и прогнозированию изменений их
компонентов в результате антропогенного воздействия и изменения климата.
ЮС. НАЦИОНАЛЫ^ БИБЛИОТЕКА
Цель работы - создание новой методологии определения механизмов взаимодействия компонентов и формирования структуры подводных ландшафтов морских мелководий, оценки стабилизирующей роли их элементов при антропогенном воздействии, обоснование рекомендаций по их рациональному использованию Достижение этой цели по требовало постановки и решения следующих задач: на основе детальных комплексных исследований тестового полигона мелководной зоны Японского моря
1. Разработать принципы классификации и районирования подводных ландшафтов
морских мелководий,
2. Дать оценки эколог ического состояния подводных ландшафтов
-
Определить основные ландшафтообразующие факторы и их изменчивость при антропогенном воздействии,
-
Получить прогностические зависимости для оценки чувствительности элементов подводных ландшафтов мелководной зоны моря в результате возможного изменения климата.
-
Обосновать методы оценки природно-ресурсного потенциала подводных ландшафтов
-
Разработать рекомендации по рациональному использованию мелководной зоны моря и восстановлению при деградации.
Личный вклад автора состоит в разработке программы и методик исследований, проведении полевых наблюдений, отборе и обработке проб, систематизации и интерпретации анализов и полевых наблюдений, теоретическом обобщении собственных и литературных материалов. Проанализированы данные многолетних экспедиционных исследований и фондовые материалы Комплексной Восточной экспедиции Географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, Тихоокеанского института географии РАН, ежегодники состояния экосистем поверхностных вод России Института глобального климата и экологии, литературные источники Основные результаты получены автором лично в процессе работы по плановым и инициативным темам в КВЭ МГУ им В Л Ломоносова и в Институте водных проблем РАН. Развито научное направление ландшафтно-экологических исследований, основанное на количественном анализе детальных комплексных исследований структуры подводных ландшафтов, направленное на развитие методов классификации, оценки изменчивости и устойчивости подводных ландшафтов при антропогенных нагрузках Предложены методы определения чувствительности подводных ландшафтов к возможным изменениям климата, а также оценки частных и общего природно-ресурсного потенциала подводных ландшафтов для обоснования природоохранных мер.
Научная ноннша. Впервые разработана методика классификации донных природных комплексов (ДПК) морских мелководий на основе количественных методов, примененных для комплексной обработки большою объема фактического материала Обоснована внутриландшафшая иерархическая структура ДПК и выявлены информативные доминирующие признаки ДПК разных рангов
Выполнено определение основных ландшафтообразующих факторов изучаемой мелководной зоны Японского моря с использованием статистических методов и построены регрессионные связи между ландшафтообразующими факторами для прогнозирования трансформации подводных ландшафтов в результате возможного ишенения климата и определения их изменчивости при антропогенных нагрузках
Выявлены основные составляемые зкотонной структуры подводных ландшафтов морских мелководий. Обоснован принцип неравнозначности взаимодействующих компонентов ландшафта морских метководий с использованием количественных методов
Сформулированы принципы определения и методические подходы к оценкам частных природно-ресурсных потенциалов подводных ландшафтов морских мелководий по некоторым видам хозяйственной деятельности на ландшафтно-экологической основе с учетом комплекса природоохранных мероприятий
Разработана методика оценки общего природно-ресурсного потенциала ДПК, с помощью которой учитываются слабые взаимодействия с неустойчивыми во времени, быстро изменяемыми компонентами подводных ландшафтов.
На основе комплексной оценки ресурсного потенциала подводных ландшафтов предложены научно-обоснованные рекомендации использования природных ресурсов моря.
Объект исследований - участок Дальневосточного прибережья Японского моря протяженностью в 60 км. Исследования охватывали весь профиль мелководной зоны, простирающийся в данном регионе до глубины 40 м Береговая линия моря исследуемого участка ориентирована вдоль горной цепи, преимущественно северо-восточною простирания, которая, делая ряд плавных изі ибов, образует несколько бухт, приуроченных к устьям рек Репрезентативность его как тестового полигона определяется разнообразием форм абразионно-аккумулятивного бухтового рельефа береговой зоны, многообразием гидрологического и гидродинамического режима вод, ненарушенными рекреацией подводными биоценозами, малонаселенностью и практически неосвоенностью берега промышленными объектами, наличием в пределах полигона 11 малых рек (как загрязненных, так и фоновых), при впадении в море формирующих различные по качеству воды и по размеру устьевые области (рис. 1).
Концептуальной основой работы явгяется комплексный междисциплинарный подход, рассматривающий морские мелководья как экотонную лону, расположенную на границе сопряжения вода - суша морские воды - пресные воды, включающую взаимозависимые и взаимодействующие компоненты ландшафтов материка, береіа и моря Морское мелководье (М.м.) понимается как область активного взаимодействия суши и моря, охваїмваюіпес приливно-отливную зону и верхнюю часть внешнего шельфа М. м расположено, как правило, в диапазоне глубин волнового поля, где наиболее крупные штормовые вотны, свойсівенньїе данному региону, создают при наиболее низком уровне моря придонные скорости, достаточные для направленного перемещения наносов или для размыва коренного дна, В случае высокой прозрачности вод и слабого волнения нижняя граница морских мелководий совпадает с границей проникновения солнечною света и воіможпостьіо существования фитобентоса Поя устойчивостью іандшафта понимается его способность сохранять на фоне изменений и антропогенных нагрузок постоянной свою внутреннюю структуру набор и взаимодействие составляющих его компонентов, посредством изменения отдельных параметров компенсируя последствия, возникающие под влиянием внедрения в ландшафт новых элементов различного происхождения Способность ландшафта под влиянием внешних воздействий принимать оптимальное состояние (изменять некоторые параметры своих компонентов или компонента), с целью сохранения своей внутренней структуры называется пластичностью.
Практическая значимость. Разработанная методика классификация ДПК на основе количественных методов позволяет существенно сократить трудоемкость ландшафтных исследовании, в том числе картографирование подводных ландшафтов морских мелководий, делает возможным интерполяцию свойств выявленных ДПК на ландшафты значительных по площади абразионных, аккумулятивных, бухтовых и абразионно-аккумулятивных бухтовых берегов морей бореалыюй зоны Методика общей оценки экологического состояния ДПК в зоне влияния пресною стока по показателям доминирования и разнообразия макрофитобентоса применима для оперативной оценки экологического состояния перечисленных морских мелководий На основе полученных выводов по экологическому состоянию ДПК даны рекомендации по природоохранным мероприятиям Оценки ресурсного потенциала ДПК морских мелководий полезны для планирования их хозяйственного использования В случае рассмотрения различных уровней антропогенных нагрузок возможно также обнаружение факторов устойчивости природных комплексов, что может помочь в решении оптимальных «обратных шагов» в процессе восстановления
дефадированпых Результаты могут быть также использованы при экологической экспертизе объектов, строящихся и проектируемых в районе мелководий умеренных широт Основные іащищаемьіе положения:
1. Обоснование принципов физико-географической дифференциации, классификации и
районирования ДПК морских мелководий как экотонной струкгуры, включающей
взаимодействующие и взаимозависимые компоненты ландшафтов материка, берега и моря
2. Методика оценки экологического состояния подводных ландшафтов морских
мелководий, основанная на исследовании процесса развития очагов деградации,
образованных при антропогенном воздействии
-
Оценка изменчивости и устойчивости подводных ландшафтов при антропогенном воздействии на основе определения их ландшафтообразующих факторов и выявления фактора-инварианта, а также их чувствительности к возможным изменениям климата
-
Концепция природно-ресурсного потенциала морских мелководий для обоснования рекомендаций по рациональному использованию и восстановления при деградации.
Апробации. Материалы диссертации докладывались на международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" [Тольятти,1993], 2-ой международной конференции по инженерной гидрологии [Пекин, 1995], 2-ой Международной конференции 1AHS по экологическим проблемам гидрологии [Киото, Япония, 1996], Совещании Международной Организации Гидрологических Систем «Устойчивое управление водными ресурсами» [Ухань, КНР, 1998], международном симпозиуме Британского гидрологического общества "Гидрология в условиях изменяющейся окружающей среды'' [Экзегер, Великобритания, 1998J. 2-ой международной конференции ВМО "Климат и вода" [Хельсинки, 1998], ХХ1У и ХХУ ассамблеях Европейского геофизического союза [Ница, Франция, 1999. 2000], 2-ом 3-ем и 4-ом Международных конгрессах "Вода- экология и технология" Москва, IV и V Международных Геоморфологических конференциях [Ьолонья, Италия, 1997] и [Токио, Япония, 2001], 3-ей Международной конференции 1AHS по экологическим проблемам гидрологии [Дрезден, Германия, 2002], заседаниях Московского отделения Русского географического общества, Московского общества испытателей природы, научных семинарах ИВП РАН, Географического факультета МГУ им М В. Ломоносова и факультета Географии и геоэкологии Санкт-Петербургского университета
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, изложенных на 260 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 49 таблицами и 53 рисунками Приложение включает 1 карту. Список литературы содержит 296 наименований
