Введение к работе
Актуальность исследований. В последнее время уделяется большое внимание изучению шельфовой зоны океана как наиболее продуктивной его области. Большинство важных рыбопромысловых районов связаны с шельфом. В этих районах находятся большие запасы нефти и газа, уже осваиваемые человеком. Прибрежные участки морей являются зонами рекреации и отдыха людей.
Все большее развитие в шельфовых водах получает марикульту-ра. Однако, успешное развитие марихозяйств и эффективное культивирование гидробионтов в естественных условиях невозможно без всестороннего изучения экологии прибрежных вод. Важнейшей составной частью экологических исследований, в свою очередь, является изучение закономерностей формирования и распределения первичной продукции. Комплексная оценка первичной продуктивности включает в себя прямые и рассчетные определения первичной продукции, исследования распределения биогенных элементов - кормовой базы фитопланктона, а также хлорофилла"а", который является важным биогидрохтлическим показателем, так или иначе связанным со всеми компонентами экосистемы.
В силу ряда обстоятельств большинство работ по комплексному изучению закономерностей распределения хлорофилла "а", биогенных элементов и первичной продукции проводилось в глубоководных районах Черного моря и в его северо-западной части. Исследования в самой мелководной части шельфа - от уреза .воды до изобаты 100 м в основном приурочены к нескольким станциям вблизи расположения научно-исследовательских организаций.При этом наименее изученной можно считать значительную по протяженности акваторию восточного шельфа моря - от Батуми на юге до Тамани на севере.
Целью данной работы было исследование основных закономерностей изменчивости фитопигментов, биогенных элементов и оценка первичной продукции в шельфовой зоне Черного моря. Конкретные задачи работы включали:
-
Исследование гидролого-гидрохимической структуры прибрежных вод Черного моря.
-
Изучение пространственного распределения хлорофилла"а" и его связей с мезо- и микромасштабными океанологическими процес-
сами в шельфовых водах (течения, фронтальные зоны, распресне-ние, апвеллинг, вихревые образования).
-
Оценка первичной продукции прямыми и рассчетными методами.
-
Исследование временной (суточной и сезонной) динамики хлорофилла"а".
-
Изучение пигментных отношений черноморского фитопланктона.
-
Определение связи концентрации хлорофилла "а" с прямыми и косвенными показателями трофности вод: взвешенным органическим веществом, биомассой фитопланктона, относительной прозрачностью воды.
На защиту выносятся следующие положения:
пространственно-временное распределение хлорофилла"а" и первичной продукции в шельфовой зоне моря формируется под влиянием микро- и мезомасштабных океанологических процессов, характерных для прибрежных вод;
установлены связи содержания хлорофилла "а" с показателями трофности вод прибрежной экосистемы: относительной прозрачностью воды, взвешенным органическим веществом, биомассой фитопланктона;
содержание биогенных элементов и соотношение их минеральных и органических форм в эвфотической зоне определяется в основном речным стоком и потреблением фитопланктоном;
по величинам первичной продукции и концентрации хлорофилла "а" классифицированы различные участки шельфа по уровню трофности и произведена оценка их вклада в общую продуктивность Черного моря;
определены зоны, подверженные эвтрофированию и установлены основные факторы, способствующие повышению продуктивности вод.
Научная новизна работы обусловлена следующими положениями:
-
Впервые на значительной акватории в шельфовой зоне Черного моря от уреза воды до изобаты 100 м исследовано и представлено в виде карт и схем пространственно-временное распределение хлорофилла "а", биогенных элементов и первичной продукции.
-
Показано' влияние на пространственно-временную изменчивость хлорофилла "а", биогенных элементов и первичной продукции океанологических условий черноморского шельфа - речного стока, вдольбереговых и пограничных течений,фронтальных зон, вихрей,
апвеллинга и т.д.
-
На основе большого фактического материала для шельфовых вод Черного моря определены и количественно выражены связи концентрации хлорофилла "а" с прямыми и косвенными показателями трофности вод.
-
Исследованы закономерности распределения хлорофилла "а" и первичной продукции в местах функционирующих хозяйств марикуль-туры в восточной части моря.
-
Впервые проведено исследование микро- и мезомасштабной изменчивости фитопигментов, первичной продукции и биогенных элементов в прибрежных водах Черного моря с борта вертолета.
-
Предложен способ расчета биомассы фитопланктона по концентрации хлЬрофилла "а" и пигментному индексу.
Практическая ценность работы:
Выполненные исследования позволили оценить первичную продуктивность участков шельфа, являющихся зоной интенсивно развивающейся марикультуры. Полученные результаты использованы для размещения марихозяиств в восточной части Черного моря. Результаты внедряются в организациях, занимающихся культивированием объектов марикультуры на восточном шельфе моря (ВНТК "Мидия", 000 "Марипоиск").
Научные результаты, представленные в работе, использованы в ВНТК "Мидия" при создании информационной системы, включающей в себя банк данных океанологических параметров шельфовых вод Черного моря, а также компьютерную программу "Выбор акваполигонов марикультуры" для персонального компьютера типа IBM.
Данные, представленные в работе, использованы в ВНТК"Мидия" при разработке методики контроля качества водной среды с борта вертолета.
Построенные карты и схемы распределения биогенных элементов, хлорофилла "а" и первичной продукции являются составной частью опубликованного "Атласа распределения океанологических параметров в восточной части Черного моря". "Атлас.." представлен в организации, занимающиеся марикультурой.
Материалы, представленные в работе, используются для разработки экологической программы Краснодарского края.
Выявленные закономерности пространственно-временного распределения хлорофилла "а", первичной продукции и биогенных элемен-
тов могут быть использованы для прогноза состояния экосистемы шельфа Черного моря, динамики его продуктивности и оценки эвт-рофирования прибрежных районов.
Полученные количественные связи хлорофилла"а" и различных экологических параметров среды могут быть применены для построения моделей функционирования экосистемы шельфа Черного моря.
Предложенный способ расчета биомассы фитопланктона может Сыть рекомендован для гидробиологических исследований.
Апробация и публикации
По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 3 написаны самостоятельно.
Материалы диссертации были доложены на 2-ой Всесоюзной школе-семинаре "Автоматизированные методы определения гидрохимических параметров при морских рыбохозяйственных исследованиях и оценка продукционно-деструкционных процессов"(Рыбное,1990), на 3-ем Всесоюзном семинаре "Экология прибрежных акваторий"(Рыбное, 1991), УШВсесоюзной конференции по промысловой океанологии (Ленинград,1990), на научно-практической конференции "Проблемы рационального природопользования и экологическая экспертиза" (Краснодар,1990), на конференции "Социально-экологические проблемы Кубани" (Краснодар,1991), на научно-практической конференции "Среда обитания человека"(Краснодар,1993), на Международном симпозиуме "Антропогенная экология шельфа, устьев рек и лиманов"(Одесса,1992), на Консультативной встрече стран-участниц ЧЭС (Геленджик,1994), на расширенном заседании лаборатории экологических и. химико-биологических исследований пресноводных экосистем Гидрохимического института (Ростов-на-Дону,1995), на Международном симпозиуме по марикультуре (г.Краснодар, п.Не-буг,1995).
Структура и объем работы
