К междисциплинарному подходу в оценке К междисциплинарному подходу в оценке распределения и состояния донных распределения и состояния донных

биотопов прибрежной зоныбиотопов прибрежной зоны

М.И. Орлова, Н.Г. Богуцкая, Д.В. Рябчук, СМ.И. Орлова, Н.Г. Богуцкая, Д.В. Рябчук, С.. Бак Бак

(Зоологический институт РАН, ФГУП(Зоологический институт РАН, ФГУПВсероссийский научно-исследовательский Всероссийский научно-исследовательский

геологический институт им. А.П. Карпинского геологический институт им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ), (ВСЕГЕИ), Finnish Environmental institute)Finnish Environmental institute)

marina_orlova@rambler.rumarina_orlova@rambler.ru

Некоторые пространственные выделы и их значение в процессе управления природными ресурсами:

БАССЕЙНЫ ЭКОРЕГИОНЫ (3)

ЛАНДШАФТЫ

(landscapes, seascapes, functional landscapes)

менеджмент , “the units best representing communities and ecosystems of an ecoregion, underlying ecological processes that sustain them” (Grove et al., 2002 ); «“contiguous areas with similar habitats, communities and species” [=biotopes] (Green et al., 2003)БИОТОПЫ мониторинг и научные исследования

ИНФОРМАЦИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ

МЕНЕДЖМЕНТ

БИОТОПБИОТОП

- функциональная единица ландшафта и базовый геоэкологический выдел, включающий в себя:

• местообитание (=среда для обитания живых организмов)

• биоценоз (как таковой и результаты его присутствия в местообитании)

находящиеся

(1)во взаимодействии друг с другом и

(2)под влиянием внешних источников вещества и энергии, внешних абиотических, биотических и антропогенных воздействий.

Комплекс основных дисциплин:

Геология

Аэрокосмические исследования

Гидрофизика и Геофизика

Гидрохимия и Геохимия

Систематика (ботаника и зоология)

Экология (ботаника, зоология (беспозвоночные и рыбы), микробиология)

Информатика (обработка, визуализация и хранение данных)

(Dahl, 1908…Беклемишев, 1961, 1974; Connor, 1995, Hiscock, 1995; Olenin, Ducrotoy, 2007)

К чему междисциплинарностьК чему междисциплинарность в подводных в подводных исследованияхисследованиях??

ВОПРОСЫ:

ГРАНИЦЫ ВЫДЕЛОВ РАЗНОЙ ИЕРАРХИИ?

ИЗ КАКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОНИ СОСТОЯТ, КАК ЭЛЕМЕНТЫ СООТНОСЯТСЯ ДРУГ С ДРУГОМ, И ЧЕМ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ИХ СОСТОЯНИЕ?

ПОДВОДНОЕ КАРТИРОВАНИЕ: ГДЕ, КАКИМ ОБРАЗОМ, НАСКОЛЬКО ДЕТАЛЬНО?

КАК ОЦЕНИТЬ СОСТОЯНИЕ бИОТОПОВ И, СООТВЕТСВЕННО, ЛАНДШАФТА ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ (ПОСЛЕДСТВИЯ) ПРИМЕНЕННЫХ МЕР?

И.Т.Д.

К чему междисциплинарность в подводных К чему междисциплинарность в подводных исследованияхисследованиях??

ИМЕЕТСЯ:

Рофф и Тэйлор (Roff &Taylor 2000/ marine L concept) - подготовка карт для экологических и природоохранных целей, основана на имеющихся крупномасштабных геологических, физических и гидрологических материалах, при крайне незначительном использовании или полном отсутствии биологических сведений. Применена для Балтийского моря (Al-Hamdani et al 2007a, b (BALANCE)).

Отсутствие всесторонней информации [без биологической составляющей] делает разграничение ландшафтов приблизительным, основанным на их «географической целостности и внутренней связности» в пределах экорегиона (Green et al., 2003).

Биологические исследования в свою очередь ориентированы на биоценоз или отдельные виды и сбор информации об отдельных внешних по отношению к биоценозу факторах (см. любой поисковик на публикации в реферируемых изданиях)

Прибрежная зона!!! Биологические, геологические, гидрофизические исследования часто разобщены в пространстве и времени

Планирование природоохранных мер ориентировано на отдельные (промысловые) виды, территории, безотносительно к взаимосвязям всех компонентов ландшафта (его биотопов)

Конкретный случай…(2004-2007 гг, Финский Конкретный случай…(2004-2007 гг, Финский залив, субаквальная часть береговой зоны)залив, субаквальная часть береговой зоны)

Разработка основ мониторинга чужеродных видов в рамках Разработка основ мониторинга чужеродных видов в рамках экологического мониторинга Комитета по экологического мониторинга Комитета по природопользованию при Правительстве СПб (2004-2007)природопользованию при Правительстве СПб (2004-2007)

Неоднородность и вертикальная зональность прибрежной Неоднородность и вертикальная зональность прибрежной зоны (зоны (максимальное число чужеродных видов в бентали максимальное число чужеродных видов в бентали прибрежной зоныприбрежной зоны))

Проблема выбора станций (число и местоположение) для Проблема выбора станций (число и местоположение) для получения репрезентативных гидробиологических данных получения репрезентативных гидробиологических данных при очевидном разнообразии местообитаний и при очевидном разнообразии местообитаний и небезграничных возможностях обработки проб…небезграничных возможностях обработки проб…((РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДОННЫХ БИОТОПОВРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДОННЫХ БИОТОПОВ))

Интерпретация данных… неучтенные факторы Интерпретация данных… неучтенные факторы ((СОСТОЯНИЕ ДОННЫХ БИОТОПОВСОСТОЯНИЕ ДОННЫХ БИОТОПОВ))

+

Цифры: общее число обнаруженных чужеродных видов, далее в квадратных скобках: растения, планктонные беспозвоночные, донные и некто-бентические беспозвоночные, рыбы)

Зона бассейновой аккумуляции (Курортный район) или область накопления современных алевро-пелитовых илов (Невская губа)

МелководьеПрибрежье

Каменистые и смешанные грунты; мобильные пески различного гранулометрического состава

Алевро-пелитовые осадки (мягкие грунты)

Субаквальная часть береговой зоны

8[0,4,4,0]

10[2,0,6,2]

11[0,5,8,0]

Курортный район

Примеры разнообразия донных биотопов Примеры разнообразия донных биотопов субаквальной части береговой зоны КРсубаквальной части береговой зоны КР

Тип 8

Типы 3 и 4 в

Типы 3 и 4 а в 2006-2007 гг…

0

0,51

1,52

2,53

3,5

р. Нева

14 15 16 42 19 20 21 21 23 13 (5)

15 (3)

15 (5)

7 (3)7 (5)

7 (7)11 (5)

11(7)

ПМ-2

ББ8 (5)

Красная Горка - 5

м

Photo and video by Jaan Ekeboom

9

Field inventory methods used by MetsähallitusField inventory methods used by Metsähallitus

VIDEO

SCUBA DIVING

PHOTOGRAPHY SAMPLI

NG

В восточной части Финского залива

Венеция…2006Венеция…2006

(ECSA’41)(ECSA’41)

Балтийский форум…2007 Балтийский форум…2007

transect 11

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 200 400 600 800

distance from shoreline

transect 7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 200 400 600 800

distance from shoreline

transect 13

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 200 400 600 800

transect 15

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 200 400 600 800

distance from shoreline

Типы донных биотопов (предварительно)

(1)

Biotopes in basin accumulation zone

8÷12 - …м

(2)

Biotopes in intermediate zone

Битопы субаквальной части береговой зоны

Мелководья и подводная терраса (2÷4 – 8 м)

Сугубое мелководье (littoral zone) (2÷4 м)

(3а 3b 3c) biotopes at hard and mixed sediments

(4а 4б 4в)

Biotopes at sands of various size-fraction content and mobility

(5) Biotopes of Erosion grooves

(6) Biotopes of Underwater ridges

(8) Biotopes at zone of aquatic vegetation

Стратификация водных масс в летнее время, газовый режим и

окислительно-восстановительные условия

Волновая и ветровая активность

Прозрачность и другие гидрооптические характеристики (содержание и природа взвешенных веществ)

Основные формирующие факторы

Геологическое строение, рельеф, процессы абразии, транзита, накопления терригенного материала

Аккумуляция мелкодисперсных осадков

Аккумуляция мелкодистперсных

осадков

(7)

Biotopes at zone of underwater cliff abrasion

Соленость

Газовый режим (ночное время)

Популяции видов - средообразователей

Ги поксия/Аноксия

Биотопы 3а типаБиотопы 3а типа

ВИДЫ-СРЕДООБРАЗОВАТЕЛИ (ЭДИФИКАТОРЫ)

ВИДЫ-ИНДИКАТОРЫ (в другой раз)

Район профиля 13. Карта с указанием зоны, занятой зарослями кладофоры, сообществом дрейссены, прочими участками дна. Справа вырезанные для взвешивания участки сонограмм

Биотопы с грубообломочными отложениями (типы 3а-в)

Дрейссена

Кладофора

Запасы дрейссены в районе профиля 13 на дистанции 2.5 км побережья около 197 тонн в 2000 и 421 тонн в 2001 г

DreissenaDreissena как пример средообразующего видакак пример средообразующего вида

bacterioplankton

phytoplankton

zooplankton

planktivorous fishes

phytobenthos

sediments

nutrients

zoobenthos

faeces, pseudofaeces

benthivorous fishes

waterfowl

Species-competitors

water transparency

Phytobenthos (Cladophora)

DIP= till 513 kg/day (S=4.7 km2)

microhabitats, substrate Faeces +

pseudofaeces = till 94 t/day (S=4.7 km2)

Gasropods vs Dreissena

0

200

400

600

800

1000

1200

0 50000 100000 150000 200000

Dreissena (mg)

Gas

tro

po

ds

(mg

)

Oligochaeta vs Dreissena

y = 0,0076x + 54,902

R2 = 0,7668

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 50000 100000 150000 200000

Dreisena (мg)

Oli

go

chae

ta (

мg

)

Chironomidae vs Dreissena

y = 0,0069x - 7,6054

R2 = 0,6698

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 50000 100000 150000 200000

Dreissena (mg)

Ch

iro

no

mid

ae (

мg

)

Что делатьЧто делать??

Биотоп Биотоп ==биоценоз в местообитании в многообразии присущих им внутренних биоценоз в местообитании в многообразии присущих им внутренних и внешних взаимодействийи внешних взаимодействий==функциональная единица (подводного) функциональная единица (подводного) ландшафталандшафта

Протяженность и границы биотопов и ландшафтов, пространственное Протяженность и границы биотопов и ландшафтов, пространственное распределение гомологичных биотоповраспределение гомологичных биотоповРазнообразие биотопов (включая статически е и динамические Разнообразие биотопов (включая статически е и динамические характеристики) и пространственно-временная изменчивость ландшафтовхарактеристики) и пространственно-временная изменчивость ландшафтовКлассификация биотоповКлассификация биотоповФормирующие и поддерживающие существование биотопов внешние Формирующие и поддерживающие существование биотопов внешние воздействиявоздействияРоль конкретные биотопов в формировании особенностей ландшафта – Роль конкретные биотопов в формировании особенностей ландшафта – экорегиона – бассейна, протекающих в них процессов (потоки энергии и экорегиона – бассейна, протекающих в них процессов (потоки энергии и биогеохимические циклы)биогеохимические циклы)

Биоценозы и виды: Биология

Местообитания: Науки о Земле

На основе:На основе:

Объединения представителей различных естественных научных дисциплин (в первую очередь дистанционное зондирование, науки о земле, физика, химия, экология, систематика) для разработки основных положений подхода и плана его реализации применительно к местным условиям в рамках проектов, где это требуется;

Совмещенного в пространстве и (желательно) во времени сбора ВСЕСТОРОННЕЙ (слайд 3) текущей информации о структуре биотопа, внутренних связях между его компонентами и действующих на него внешних факторам и ее дальнейшей совместной интерпретации

Хранения первичной информации, визуализацию результатов работ с использованием общих для участников информационных ресурсов, что может рассматриваться также и как эффективный инструмент распространения полученных знаний, а также осуществления связей между наукой и управлением природными ресурсами.

Практический выход (биотопический подход – Практический выход (биотопический подход – мониторингу, управлению, охране и.т.д. ландшафтов мониторингу, управлению, охране и.т.д. ландшафтов

прибрежной зоны)прибрежной зоны) Пересмотр накопленной и анализ вновь поступающей информации о взаимодействиях внутри биотопа, между соседними биотопами, с внешними физическими, биологическими и антропогенными факторами, определяющими структуру и функционирование, пространственное и временное разнообразие биотопов в пределах ландшафта; Идентификация и картирование биотопов в отдельных подводных ландшафтах прибрежной зоны ВЧФЗ с последующим созданием иерархической классификации, совместимой с ранее разработанными (Connor et al., 2004; CORINE, EUNIS, Benthic habitat directive, BioMar, BALANCE); Оценка разнообразия и пространственно-временных трендов в гомологичных биотопах (Беклемишев, 1962; 1973) различных ландшафтов, расположенных в разных экорегионах; Экспертная оценка состояния подводных ландшафтов и разработка рекомендаций по их мониторингу и рациональному использованию.

БлагодарностиБлагодарности

Использованная информация была собрана в рамках Государственной программы «Биоразнообразие», инициативных проектов Санкт-Петербургского научного центра РАН, Finnish-Russian Littoral Ecology project funded by Finnish Environment institute and Maj and Tor Nessling Foundation. Персональные благодарности специалистам Отделения Региональной геоэкологии и Морской геологии ВСЕГЕИ М.А. Спиридонову, В.А. Жамойде, Е.Н. Нестеровой, коллегам из Geological Survey of Finland A.Kotilainen and A.Reijonen for useful discussions.

Особая благодарность:

и

«РИСК»Н.А. КОВАЛЬЧУК (БИН РАН)