Формирование численности основных видов баренцевоморских рыб на ранних этапах развития тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.06, кандидат биологических наук Прозоркевич, Дмитрий Владимирович

• Прозоркевич, Дмитрий Владимирович
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Прозоркевич, Дмитрий Владимирович

Введение.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1Л Краткое описание района исследований.

1Л Л Структура вод и течения.

1Л .2 Гидрохимическая характеристика.

1Л .3 Фитопланктон.

1Л .4 Зоопланктон.

1Л .5 Ихтиопланктон.

1.2 Исследуемая ихтиофауна.

1.3 Обзор методов оценок численности рыб на ранних этапах развития применяемых в Баренцевом море.

1.3.1 Популяционная плодовитость.

1.3.2 Ихтиопланктонные съемки.

1.3.3 Съемка 0-группы рыб.

1.3.4 Развитие методологии оценок численности 0-группы рыб.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА.

2.1 Подготовка исходных данных.

2.2 Система стратификации.

2.3 Определение коэффициента уловистости трала.

2.4 Расчет численности.

2.5 Расчет средней длины объектов.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Распределение и численность поколений.

3.1.1 Треска.

3.3.2 Пикша.

3.3.3 Мойва.

3.3.4 Атлантическо-скандинавская сельдь.

3.2 Пространственное перекрытие ареалов распределения.

3.3 Размерный состав и темп роста поколений.

3.4 Межвидовые и внутривидовые зависимости темпа роста и численности поколений.

3.5 Численность поколений и условия внешней среды.

3.6 Сравнение полученных результатов с другими доступными оценками численности рыб и анализ динамики численности.

3.6.1 Треска.

3.6.2 Пикша.

3.6.3 Мойва.

3.6.4 Атлантическо-скандинавская сельдь.

3.7. Выживаемость поколений до вступления в промысловый запас.

3.8. Экологическая роль 0-группы рыб в экосистеме Баренцева моря.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование численности основных видов баренцевоморских рыб на ранних этапах развития»

Промысловые морские гидробионты, при условии их рациональной эксплуатации, являются восполняемым биологическим ресурсом и стабильным источником высококачественного пищевого сырья. Промышленное морское рыболовство - одно из важнейших отраслей мировой экономики, в том числе и экономики России. Суммарный вылов рыбы Российской Федерацией в 2010 г. в районах Мирового океана составил около 4 млн.т., из них около 1 млн т. было добыто на Северном рыбохозяйственном бассейне (Состояние биологических ресурсов.,2010).

В Баренцевом море годовая добыча гидробионтов в отдельные годы достигала более 3,0 млн. т. (Борисов, Пономаренко, Семенов, 2001). В последнее время объемы вылова значительно уменьшились, что связано с природоохранными мероприятиями, более рациональным рыболовством, изменением структуры промысла, а в ряде случаев последствием перелова.

Такие объемы изъятия являются существенным вмешательством человека в окружающую среду, что приводит к глобальным изменениям протекающих в ней естественных процессов (Карамушко, 2004). История современного рыболовства показывает, что значительная часть запасов морских рыб была практически полностью изъята промыслом и длительное время находилась в состоянии глубокой депрессии (Anon, ICES, 2010). Регулированием объемов вылова можно обеспечить рациональную и долговременную эксплуатацию запасов, но для этого требуются знания о причинно-следственных связях в экосистеме, природных процессах и антропогенных факторах, влияющих на численность объектов, их поведение и воспроизводство. Необходимым условием является возможность прогнозировать развитие этих процессов с учетом знаний об окружающей среде, состоянии кормовой базы, численности гидробионтов, их влиянии друг на друга и т.д.

Исследования раннего онтогенеза рыб базируются на значительном историческом ряде наблюдений и имеют большую важность для рыбохозяйственной науки (Серебряков, 1984). Изучение биологии требует специальной подготовки и организации узконаправленных исследований, ввиду небольших размеров объектов, особенностей распределения, сложностей с видовой идентификацией и т.д. (Расс, 1946).

Большое число исследователей (Ковцова, 1989; Мухина, 1987; Мухина, 1988; Мухина, 2000; Ушаков, 1987; Helle, et all, 2000; Stensholt, Nakken,2001; Ottersen, 2008; Dings0r et. all, 2007; Ottersen, Hjermann, Stenseth, 2006; Helle et all, 2002; Ottersen, Loeng, 2000 и др.) посвящали свои работы изучению вопросов экологии промысловых видов рыб в Баренцевом море и моделирования динамики их популяций. Эти вопросы рассматривались как в контексте изучения последствий климатических изменений для популяций рыб, межвидовых и внутривидовых взаимоотношений, так и в контексте морской экологии в целом. Однако вся аналитическая работа, основывалась на исходных данных по численности рыб, которых в ряде случаев было недостаточно. Особенно это актуально для младших возрастных групп, в связи с тем что они не попадают в промысловую статистику, следовательно, не могут моделироваться стандартными математическими методами.

Данные по численности и биомассе гидробионтов получают различными способами. Для хорошо изученных видов применяются математические модели, учитывающие большое количество предикторов. В меньшей степени используют непосредственно инструментальные оценки (съемки), поскольку на больших акваториях это сложный, трудоемкий и финансово затратный процесс. Однако именно съемки часто служат основой для дальнейшего моделирования запаса, прогнозирования его динамики, изучения реакции на промысел и т.д.

Объем вылова любого вида основан на том, насколько многочисленным будет очередное поколение, вступающее в промысловый запас. Если допустить, что исходное количество особей в популяции, а также их убыль в результате естественной гибели и изъятия промыслом определены верно, то прогнозирование старших возрастных групп не вызывает трудностей. Иначе дело обстоит с пополнением, численность которого еще требуется спрогнозировать. В настоящее время это является актуальной проблемой любого математического моделирования популяционных процессов. Величина пополнения с заблаговременностью 1 год и более может быть определена как среднее арифметическое значение численности предшествующих поколений, так и с помощью сложных систем регрессионных уравнений с уже известными параметрами (например, величина нерестового запаса, биологическое состояние производителей и т.д.). Однако для большинства видов достаточно сложно подобрать параметры уравнения системы запас-пополнение (Needle, 2002; Anon, ICES, 2010). С другой стороны значительные флуктуации численности пополнения одного или нескольких видов рыб оказывают огромное влияние на перенос энергии в экосистеме (Карамушко, Карамушко, 1995). Миллионы тонн мальков являясь с одной стороны потребителями планктона и конкурентами планктоноядных рыб, а с другой - кормом для хищных рыб могут существенно менять распределение пищевых ресурсов в водоеме (Eriksen, Bogstad, Nakken, 2011).

Для определения урожайности очередных поколений промысловых видов рыб на ранних этапах онтогенеза Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО, Россия) и Бергенским институтом морских исследований (БИМИ, Норвегия) в 1965 г. была разработана Международная съемка сеголетков или «0-группы» основных промысловых видов рыб Баренцева моря и прилегающих вод (Anon, Proceeding, 2004). С конца 80-х годов прошлого века съемкой охватывается вся акватория Баренцева моря: от 4° в.д. до берегов о-вов Новая Земля и от берегов Норвегии и России до 78-80° с.ш. В последние годы она вошла в состав комплексных осенних российско-норвежских экосистемных исследований Баренцева моря (Anon, 2004). Автор принимал участие в планировании экспедиционных работ и сборе данных во всех экспедициях ПИНРО с 1994 по 2011 гг. При непосредственном участии автора создана база данных по уловам 0-группы рыб за период наблюдений с 1980 по 2011 гг.

Полученные в процессе съемки данные позволяли качественно оценивать будущее пополнение и, в той или иной мере, прогнозировать состояние запасов исследуемых рыб (Titov, 2004; Gundersen, Gj0S£eter, 1998). Основным недостатком съемки 0-группы являлась несоответствие индексов урожайности последующим оценкам поколений в более старших возрастах и отсутствие возможности количественной оценки численности сеголетков. Методика расчета индексов численности, разработанная более 30 лет назад (Dragesund, Midttun, Olsen, 1970; Haug, Nakken, 1973) устарела и не отвечала современным требованиям, что осложняло использование индексов в расчетах и обуславливало применение только в качестве экспертной оценки.

До выполнения настоящей работы, фактическая численность и биомасса пелагической молоди промысловых видов рыб в Баренцевом море была не известна.

Впервые систематизирован большой ряд наблюдений (с 1980 по 2010 гг.) за численностью поколений основных промысловых рыб Баренцева моря на этапе пелагического сеголетка. Получены данные по численности и биомассе пелагической молоди, плотности ее распределения на акватории моря. Рассчитаны показатели темпа роста для каждого поколения. Проанализированы зависимости численности, темпа роста рыб от условий внешней среды, как во внутривидовом, так и в межвидовом аспекте. Количественно оценены величины естественной смертности на ранних этапах онтогенеза (от икры до рекрута).

Актуальность работы обусловлена необходимостью оптимизации и совершенствования обработки данных, получаемых в процессе морских ресурсных исследований. Результаты исследований должны соответствовать современным требованиям прикладной рыбохозяйственной науки, а также требованиям международных организаций, занимающихся вопросами оценок запасов и регулирования промысла, в первую очередь это The International Council for the Exploration of the Sea (ICES, www.ices.dk).

Целью настоящей работы является оценка численности сеголетков в абсолютных единицах измерения (экземплярах), обеспечив тем самым сопоставимость оценок с прочими данными по численности исследуемых видов.

Для выполнения целевой программы предполагалось решить следующие задачи:

1. Разработать методику расчета численности 0-группы рыб, основанную на фактических траловых уловах.

2. Получить данные по распределению, численности и размерному составу сеголетков в Баренцевом море за период наблюдений (1968-2011 гг.).

3. Проанализировать полученные данные по численности и темпу роста сеголетков во внутривидовом и межвидовом аспектах.

4. Провести предварительный анализ связи численности и темпа роста с условиями внешней среды.

5. Выполнить сравнительный анализ полученных данных с другими доступными оценками на разных этапах жизненного цикла рыб.

6. Проанализировать выживаемость поколений и экологическую роль 0-группы рыб в экосистеме Баренцева моря.

7. Сделать заключение о качестве и практической значимости полученных данных, их возможном использовании в прогнозировании пополнения запасов рыб.

На защиту выносятся следующие положения:

• Методика расчетов численности 0-группы рыб

• Полученные результаты по численности, распределению и темпу роста рыб на этапе сеголетка для четырех рассматриваемых видов.

• Результаты сравнительного анализа численности 0-группы с прочими доступными оценками запасов и условиями внешней среды.

Материалы исследований по теме опубликованы в 19 печатных работах, статьях и докладах в отечественных и зарубежных изданиях, включая 5 статей в отечественных и зарубежных изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Основные результаты докладывались и обсуждались на заседаниях Ученого совета ПИНРО, отчетных сессиях ПИНРО, ежегодных встречах ученых ПИНРО-БИМИ. На Рабочие группы ИКЕС представлено 8 рабочих документов по теме диссертации. Результаты работы докладывались и обсуждались на IX и X Всероссийских конференциях по проблемам промыслового прогнозирования и международных симпозиумах (11-й и 12-й российско-норвежские симпозиумы, Мурманск, 2005 г.; Тромсё, 2007 г.).

Полученные в результате исследований данные используются специалистами ПИНРО и Рабочими группами ИКЕС для расчета величины пополнения трески, пикши, сельди и мойвы и прогноза состояния сырьевой базы, а также могут быть использованы в целях изучения роли и значения массовых видов сеголеток в экосистеме Баренцева моря.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору биологических наук, профессору Рыжкову Леониду Павловичу за помощь в подготовке работы. Искренне признателен сотрудникам ПИНРО: доктору биологических наук Ярагиной Наталье Анатольевне, кандидатам биологических наук Крысову А.И., Мухиной Н.В, Соколову К. М., Долгову A.B. за ценные замечания, а также Елене Эриксен (IMR Bergen, Norway) за совместную работу по подготовке и анализу данных.

Заключение диссертации по теме «Ихтиология», Прозоркевич, Дмитрий Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы, которые соответствуют поставленным задачам.

1 .Разработана методика расчета численности сеголетков трески, пикши, мойвы и сельди, основанная на фактических траловых уловах, получены коэффициенты уловистости трала. Рассчитанная численность годовых классов впервые выражена в общепринятых для оценки запасов рыб единицах (экземплярах), что дает представление о величине пополнения на стадии сеголетка в пределах доверительного интервала

2.Получены данные по распределению и размерному составу сеголетков. Установлено, что наиболее значительно перекрываются ареалы 0-группы сельди со всеми прочими видами, а также трески и мойвы между собой.

3.Доказано, что зависимости между темпом роста и численностью поколений во внутривидовом аспекте не наблюдается. В межвидовом аспекте для большинства видов существует синхронное увеличение темпа роста на первом году жизни. Взаимное межвидовое влияние численности 0-группы выражено слабо. Имеется некоторая тенденция к синхронному увеличению численности пикши и сельди. Можно сказать, что увеличение численности одного вида не приводит к уменьшению численности другого. Это служит признаком того, что пищевые ресурсы Баренцева моря намного превосходят потребности сеголетков в питании и отсутствии серьезной пищевой конкуренции.

Предварительный анализ зависимости, как численности, так и темпа роста 0-группы от условий внешней среды показал, что для трески, пикши и сельди наблюдаются слабые, хотя и статистически достоверные связи с температурными наблюдениями на разрезе «Кольский меридиан».

5. Сравнение полученных величин численности сеголетков с доступными оценками этих же поколений в последующих возрастах показало, что численность 0-группы рыб не противоречит прочим оценкам.

6. Определено, что среднемноголетняя естественная убыль сеголетков до момента вступления их в промысловый запас составляет: для мойвы -61 %, трески - 94%, пикши - 93% и сельди -89 %. Основной причиной флуктуаций численности от сеголетка до рекрута скорее всего является потребление их хищниками в первые 2-3 года жизни, уже после завершения стадии пелагической молоди.

Экологическая роль 0-группы в экосистеме Баренцева моря может быть весьма велика, поскольку их значительная численностью и биомасса формирует особый «пелагический запас», сопоставимый по величине с баренцевоморскими пелагическими видами.

7.Установлено, что численность 0-группы может являться стартовой величиной характеризующую «мощность» годового класса и может использоваться как вспомогательный предиктор в моделировании динамики запаса.

Для трески и мойвы возможен минимальный уровень численности 0-группы, при котором пополнение промыслового запаса будет удовлетворительным независимо от внешних условий. Для трески эта величина соответствует более 100* 109 экз., а для мойвы - более 400*109 экз.

Многочисленное поколение 0-группы трески с вероятностью 80 % случаев будет средним и только с вероятностью 20 % -многочисленным на стадии рекрута в возрасте 3 года.

Для пикши средние по численности поколения 0-группы в 90 % случаев сохранят свою численность на среднем уровне до вступления в промысловый запас. Многочисленные поколения сохранятся многочисленными в 75 % случаев.

Для сельди характерно сохранение качественной характеристики поколений до возраста 4 года. Многочисленные поколения на стадии 0-группы сохраняют свою высокую численность и до стадии рекрута. Средние поколения в 70 % случаев останутся средними, бедные - в 100 % случаев бедными.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Прозоркевич, Дмитрий Владимирович, 2012 год

1. Акустическая оценка уловистости трала/Бердичевский З.М., Зубов В.И, Мамылов B.C., Сергеева Т.М. // Рыбное хозяйство - 1984. -№8. с.60-61.

2. Алдонов, В. К. Численность икринок аркто-норвежской трески к северу от Лофотенских островов / В. К. Алдонов, В. П. Серебряков // Воспроизводство и пополнение трески. Сб. докладов Первого советско-норвежского симпозиума. М.: Изд. ВНИРО, 1984. - 370 с.

3. Андрияшев А.П. Рыбы северных морей СССР. Определитель по фауне СССР. -M.-JL: Изд-во АН СССР, 1954. -567 с.

4. Андрияшев А.П., Чернова Н.В. 1994.Аннотированный список рыбообразных и рыб морей Арктики и сопредельных вод //Вопр. ихтиологии Т 34 № 4, с .435-456.

5. Асланова Н.Е. Изучение поведения рыб в зоне действия орудий лова.- «Труды ВНИРО», 1958, т.36, с.33-51.

6. Бараненкова A.C. Многолетние колебания численности икринок и личинок рыб Баренцева моря.//Материалы рыбхоз, исслед. Северного бассейна, Мурманск, 1974.-ВЫП.21.-С.93-100.

7. Баранов Ф. И. К вопросу о биологических основаниях рыбного хозяйства Изв. Отд. Рыбоводства и научно-промысл. исслед. 1918. Т.1, вып. 1. 84-128

8. Гюльбадамов С.Б. Промыслово-биологические основы проектирования пелагических тралов,- «Труды ВНИРО», 1958, т. 36, с. 192-241.

9. Добровольский А.Д., Залогин B.C. Моря СССР. М.: Изд-во МГУ, 1982. -190.