Введение к работе
Актуальность темы. Изучение граничных областей между двумя крупными элементами биосферы - материковыми и морскими экосистемами - издавна привлекает внимание широкого круга специалистов: географов, океанологов, биологов и экологов. Наиболее очевиден утилитарный -природопользовательский и природоохранный - аспект таких исследований: прибрежная зона - область сосредоточения значительной части населения Земли, с сопутствующей высокой степенью локального воздействия на окружающую среду истольжевысокимипотребностямивресурсах.получаемых из этой среды. Менее очевидно то, что решение большинства прикладных задач "завязано" на проблемах чисто научного, академического плана, одна из которых - раскрытие механизмов формирования и функционирования эстуарных экосистем и их отдельных составляющих, в частности, сообщества первичных микропродуцентов - фитопланктона, ведущая роль которого в системе жизнедеятельности всей морской биоты неоспорима.
Объект и предмет исследования. Выбор в качестве объекта исследований экосистемы Кольского залива продиктован очевидным несоответствием между темпом преобразований природной среды, сопровождающих освоение биологических, энергетических и прочих ресурсов арктических областей России, и уровнем знаний о механизмах и последствиях этих преобразований. В этом отношении баренцевоморское побережье, в том числе - Кольский залив с расположенным на нем ключевым пунктом региона Мурманском, представляет собой удачный и, возможно, единственный объект, где относительно короткий период масштабного индустриального строительства сопровождался развитием региональных научных исследований и отражен с той или иной степенью полноты в научной литературе. Предметом исследований, соответственно, явились качественные (таксономический состав) и количественные (биомасса и численность) параметры развития микроводорослей в пелагиали залива, рассматриваемые в их связи с абиотическими факторами среды и хозяйственной деятельностью человека.
Степень разработанности проблемы. Несмотря на более чем вековую историю исследований Кольского залива, фитопланктону посвящено незначительное число работ; большая их часть, с начала XX в. (Дерюгин, 1906; 1915; Линко, 1912; Киселев, 1928; Ширшов, 1931; 1933) и до последнего времени (Дружков и др., 1999; Матишов и др., 2000а; 20006; Макаревич и др., 2004; 2010; Трофимова и др., 2006; Дружкова, 2009;), имела преимущественно флористическую направленность, а заключения фитоценотического плана базировались на фрагментарных данных и носили, в целом, предварительный характер. Настоящая работа, сохраняя элемент таксономического исследования, главным образом направлена на то, чтобы восполнить
существенные пробелы в знаниях об экосистемных процессах в водах залива: о структуре годового продукционного цикла фитопланктона, его особенностях на разных участках акватории, долговременных тенденциях в звене первичных микропродуцентов пелагиали.
Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Методологической базой диссертационного исследования является представление о сукцессии как одной из форм развития растительных сообществ, сформулированное в пионерных работах RE. Clements'a и В.Н. Сукачева. Сукцессионная парадигма в приложении к водным фитоценозам разрабатывалась рядом авторов, в частности, для эстуариев высоких и умеренных широт она оформлена в виде концептуальной схемы развития фитопланктона (Макаревич, 2007; Макаревич, Олейник, 2007). Предложенная концепция послужила теоретической базой, в рамках которой проведен анализ развития фитопланктона в Кольском заливе. Эмпирическая база исследования представляет собой массив данных, собранный автором на основе анализа как ранее опубликованных, так и архивных источников, а также собственных фитопланктонных сборов на исследуемой акватории.
Цель работы: изучение видового состава, структуры и закономерностей функционирования пелагического альгоценоза Кольского залива. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
определить видовой состав микроводорослей;
-
выделить основные флористические и ценотические компоненты альгоценоза;
-
оценить продукционные характеристики всего микроводорослевого сообщества и его компонентов;
4) выявить особенности пространственного распределения
продукционных характеристик альгоценоза в Кольском заливе;
5) оценить влияние океанологических факторов на формирование
структуры пелагического альгоценоза.
Научные результаты, выносимые на защиту:
в таксономической структуре альгофлоры Кольского залива ведущая роль принадлежит представителям отдела Bacillariophyta (Диатомовые);
ключевым элементом экологической структуры альгофлоры являются неритические виды, в географической структуре ведущая роль в равной степени принадлежит видам с арктобореальным типом распространения и видам-космополитам;
уровень количественного развития микроводорослей характеризуется выраженной сезонной изменчивостью;
специфика гидродинамических процессов в Кольском заливе определяет состав и структуру альгоценоза, продукционные параметры водной толщи.
Научная новизна. В результате исследований в планктоне Кольского залива зарегистрированы новые для флоры Баренцева моря виды микроводорослей. Впервые сделана оценка и проведен сравнительный анализ параметров обилия фитопланктона в разных частях залива, для акватории южного колена описана годовая динамика альгоценоза и ее различия в двух областях пелагиали. Показаны изменения, произошедшие в структуре фитопланктона за время индустриального освоения региона.
Теоретическая и практическая значимость. В результате исследований показана роль отдельных компонентов фитопланктона в формировании общей продуктивности вод Кольского залива, определен основной вектор трансформации годового цикла развития альгоценоза при изменении океанологических условий. Этот аспект исследований представляет собой необходимый этап развития уже имеющихся теоретических построений, этап верификации предложенной ранее концептуальной модели, детализации и уточнения отдельных выдвинутых положений на примере конкретных акваторий.
Практическим приложением результатов исследований может быть использование в системе мониторинга арктических экосистем, в первую очередь - для оценки продуктивности арктических эстуарных бассейнов, прогнозирования изменений качества вод, как один из способов биоиндикации различного рода антропогенных влияний.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует п. 6. "Биологические процессы в океане, их связь с абиотическими факторами среды и хозяйственной деятельностью человека, биопродуктивность районов Мирового океана" и п. 11. "Антропогенные воздействия на экосистемы Мирового океана" паспорта специальности 25.00.28 - "Океанология (науки о Земле)".
Апробация и реализация результатов работы. Основные результаты исследований были представлены на рабочих совещаниях по международному проекту "Meris-based assessment of carbon supply into the Arctic by river runoff" (Москва, 2008 г.; Санкт-Петербург, 2009 г.), на международных научных конференциях: "Современные экологические проблемы Севера (к 100-летию со дня рождения О. И. Семенова-Тян-Шанского)" (Апатиты, 2006 г.), "Современные проблемы альгологии" (Ростов-на-Дону, 2008г.), "Природа морской Арктики: современные вызовы и роль науки" (Мурманск, 2010 г.), доложены на заседании Ученого совета ММБИ КНЦ РАН.
Отдельные результаты реализованы в ходе работ по проектам «Инженерно-экологические изыскания для ТЭО "Портовые комплексы для угля и генеральных грузов в составе Мурманского портового транспортного узла"», «Инженерно-экологические изыскания в Кольском заливе для объектов ООО Тазфлот", расположенных на реконструируемых производственных
площадях в районе Абрам-мыса (западный берег) и Мурманской судоверфи (восточный берег) », "Проведение экологического мониторинга у рейдового комплекса перегрузки нефти, расположенного южнее мыса Мишуков в Кольском заливе".
Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 - в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 147 страницах, включает 83 рисунка и 7 таблиц, включая приложение. Список литературы содержит 111 источников, в том числе 32 - на иностранных языках.
Благодарности. Считаю своим долгом выразить признательность моему научному руководителю д.б.н. П.Р. Макаревичу за неоценимую практическую помощь навсехэтапахисследования, руководителю лаборатории планктона ММБИ к.б.н. Е.И. Дружковой - за предоставленные архивные материалы и конструктивную критику рукописи, к.б.н. СИ. Бар дану, к.б.н. В.В. Куклину, к.г.-м.н. М.В. Митяеву, к.б.н. Д.Г. Ишкулову, взявшим на себя труд прочтения текста и внесшим полезные замечания и предложения. Отдельную благодарность хочу выразить сотрудникам издательского отдела ММБИ СВ. Тимофеевой и Н.Ю. Ивановой, и зав. библиотекой ММБИ О.В. Дружининой за помощь в работе.
