Понятие биологическое разнообразие включает в себя как разнообразие генов внутри локальной популяции, так и разнообразия сообществ и глобальных экосистем на планете. Выделяют шесть основных уровней биоразнообразия: видовой, филогенетический, морфологический, экологический, генетический и биохимический. Однако исходным и базовым этапом для изучения всех его компонент является исследование видового разнообразия и богатства. На протяжении многих лет вопросам изучения видового разнообразия морской биоты и проблемам сохранения биологического потенциала дальневосточных морей уделяется пристальное внимание ученых ТИНРО-Центра, ИБМ ДВО РАН и других организаций региона и России. По результатам этих исследований ежегодно публикуется большое число статей, монографии и тематические атласы.

Согласно материалам аналитического доклада ИБМ ДВО РАН [1] (ниже приводится в изложении) в районах интенсивного антропогенного воздействия, включая крупные заливы и бухты северной части Японского моря, и особенно в локализованных местах развития марикультуры, замечены изменения в составе и структуре популяций массовых видов донных беспозвоночных. Изменяются размерно-возрастная структура и плотность поселения доминирующих и подчиненных видов, происходят качественные изменения в видовых составах. Нарушаются трофические связи. Долговременные наблюдения как за животными искусственно интродуцированными в существующие биоты, так за самой биотой и ее изменениями, а так же окружающей средой позволяют выявлять факторы, способствующие изменению видового разнообразия, частичной смене первоначальных доминантов и другие популяционные характеристики, свидетельствующие о значительных нарушениях в прибрежных экосистемах. Нарушения, происходящие в донных сообществах в местах длительного антропогенного воздействия и марикультурного хозяйствования одинаково губительны как для биотической, так и абиотической среды. Происходит заиливание и загрязнение донных субстратов, заметно изменяются плотность поселения макро и мезобентоса, исчезают одни виды и развиваются другие; ухудшаются условия для развития молоди как местных, так и интродуцированных видов, возрастает смертность моллюсков, в наиболее загрязненных местах исчезают совсем ранее массовые виды беспозвоночных.

Проблемы изучения биологического разнообразия неразрывно связаны с проблемами сохранения биоты. На сегодняшний день наукой описано около 2 млн. видов микроорганизмов, простейших, водорослей, грибов и животных. В то же время, по наиболее скромным оценкам специалистов, видовое разнообразие планеты может составлять от 10 до 20 млн. видов. Около половины этого биологического разнообразия приходится на Мировой океан. Если на суше современная наука в лучшем случае обладает знаниями о 10 процентах видов живых организмов, то для морских биотопов эти показатели значительно ниже. Природоохранные мероприятия, направленные на сохранение биоразнообразия, не справляются с этими проблемами.

Залив Петра Великого и Южное Приморье – наиболее богатая с точки зрения видового разнообразия акватория не только российского сектора Японского моря, но и всей России. Удивительное сочетание теплых и холодных течений, климатические условия, разнообразные донные и береговые ландшафты, в совокупности своей и определяющие богатство биологическими ресурсами, делают этот район одним из наиболее интересных и многообещающих не только для России, но и для мирового сообщества. На сегодняшний день в заливе Петра Великого описано около 4000 видов морских организмов. Это существенно превышает подобные показатели не только для аналогичных акваторий, но для отдельных морей Европейской части России, Арктического сектора и морей Дальнего Востока. Видовой состав биоты в заливе не только многообразен, но и во многом уникален в силу удивительных сочетаний природных условий. Несмотря на незначительные для морских акваторий размеры залива, в нем удивительным образом соседствуют бореально-арктические, бореальные, низкобореальные, субтропические и даже тропические виды морских беспозвоночных и рыб. Видовое разнообразие залива Петра Великого впечатляет. Здесь описано около 640 видов морских водорослей, среди которых встречаются ценные виды, используемые в пищевой и медицинской промышленности (анфельция, агарум, три вида ламинарии); около 70 видов морских грибов; около 100 видов кишечнополостных животных; 222 вида плоских, 178 видов круглых и 277 видов кольчатых червей, 322 вида моллюсков, среди которых ценнейшие промысловые объекты (гребешок, мидия, устрица, нептунея, букцинум, головоногие моллюски (кальмары и осьминоги)); 618 видов ракообразных, среди которых 93 вида десятиногих раков, многие из которых являются ценными объектами промысла (камчатский, синий, колючий, волосатый крабы, десятки видов креветок), 74 вида иглокожих, в том числе около 20 видов голотурий, среди которых наиболее ценными являются дальневосточный трепанг и японская кукумария, 8 видов морских ежей, более 200 видов рыб – от многочисленных и обычных промысловых видов до субтропических (рыба-фугу, морские коньки), 2 вида морских черепах и 2 вида морских змей; около 60 видов морских птиц и птиц, кормящихся морепродуктами, более 15 видов морских млекопитающих (тюлени, дельфины, касатка, кашалот, кит-полосатик) [1].

Современная система мониторинга морских экосистем должна предусматривать регулярный контроль над уровнем биологического разнообразия в данной акватории с последующими рекомендациями по природоохранной деятельности. Это довольно дорогостоящий подход, требующий привлечения большого количества специалистов, способных охватить таксономическое разнообразие биоты в данной акватории. При проведении мониторинга требуется соблюдение сезонности прежде всего при фаунистических исследованиях, позволяющее учитывать виды-мигранты и их сезонный вклад в экосистемы Приморья. Проведение регулярных исследований позволяет не только контролировать уровень биоразнообразия в заливе, но и, например, обнаруживать виды-вселенцы, контролируя их воздействие на стабильность экосистем. Сохранение морской биоты – комплексная проблема, которая складывается из ее охраны; разведения коммерчески ценных видов, которым в противном случае грозит уничтожение, изучения всего комплекса взаимодействий в системе биота – абиотическая среда – человек; а также охраны среды обитания животного и растительного мира. Представленная на рисунке 1 схема отражает основные «уровни» взаимодействия организаций, занимающихся решением данных проблем в Приморском крае. Их функции часто перекрываются, однако можно выделить первостепенные:

- Федеральное агентство по рыболовству – охрана и изучение биоты и среды.

- Администрация Приморского края и его ведомства – координация действий на территории края.

- Министерство сельского хозяйства Российской Федерации – охрана, изучение и пополнение биологических ресурсов.

- Федеральная служба безопасности РФ (в приложении к рассматриваемым вопросам) – охрана морских ресурсов от браконьерского использования.

- Министерство природных ресурсов и экологии РФ – охрана водных ресурсов.

Российская академия наук – изучение всех аспектов сохранения морской биоты и ее охрана.

Рисунок 1 – Система институтов и специально уполномоченных органов, занимающихся решением проблем сохранения морской биоты [1] по состоянию на начало 2000 гг.

Причиной серьезных экологических нарушений, обусловливающих сокращение продуктивного потенциала морской биоты, являются самые различные виды хозяйственной деятельности (таблица 1). Особенно тяжелые последствия вызывает загрязнение моря в результате сброса в морские акватории чужеродных веществ, нарушающих сбалансированность естественных биологических процессов. В результате происходит изменение качества вод, структуры и состава пелагических и донных сообществ, нарушение сезонной динамики, снижение биоразнообразия и в целом полная перестройка экосистем.

Таблица 1 – Оценка влияния различных видов хозяйственной деятельности на состояние морской биоты [1]

Основные угрозы прибрежному и морскому биоразнообразию связаны с увеличением антропогенных нагрузок на экосистемы (эвтрофикация, химическое загрязнение) и интродукцией чужеродных видов. Развитие судоходства, увеличение числа судов неизбежно приводит к росту числа чужеродных для данной фауны видов, что может приводить к глобальным изменениям состава биоты запасов промысловых видов морепродуктов. Скорость расселения видов с помощью судов зависит от интенсивности судоходства и пригодности условий обитания для видов-вселенцев. Благодаря расположению залива Петра Великого на границе двух биогеографических областей, а также разнообразию условий среды, можно ожидать интенсивного заселения залива новыми видами-вселенцами. По данным исследований в последние годы в заливе Петра Великого в бентосных сообществах антропогенных субстратов было зафиксировано 17 видов-вселенцев (гидроиды, усоногие раки, амфиподы, полихеты, мшанки, асцидии). В последние годы здесь обнаружены 25 новых видов (12 – новые для морей России) потенциально ядовитых диатомовых и динофитовых водорослей, токсины которых вызывают сильнейшие отравления людей и животных. Основным источников инвазий токсичных водорослей являются балластные воды судов [2]. Другая проблема связана с инвазией мелких оппортунистических видов, расширением их ареалов и замещении ими массовых видов бентоса. Начиная с 70-80-х годов прошлого столетия, в прибрежных зонах вблизи крупных населенных и промышленных центров широко распространились экологически-пластичные виды, ранее считавшиеся редкими. Основная причина этого явления, по-видимому, связана с увеличением антропогенной нагрузки на морскую среду, при котором происходит возрастание общего уровня загрязнения и разрушение биотопов.

Наблюдения за состоянием морской и прибрежной биоты, сбор данных и их анализ проводят государственные организации. Они представлены институтами Академии наук, Агенства по рыболовству Министерства сельского хозяйства, Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу природной среды, Министерства по науке и образованию. Биологические исследования в институтах производятся учеными в составе отделов, лабораторий или отдельных групп квалифицированных специалистов. Исследования выполняются по федеральным и региональным программам, а также по грантам Российского фонда фундаментальных исследований и договорам с заинтересованными организациями. Наблюдательная система за морской и прибрежной биотой формируется и поддерживается организациями, осуществляющими мониторинг окружающей природной среды и состояния природных ресурсов. Она состоит из нескольких компонент в зависимости от объектов исследований. Мониторинг состава и численности земных и прибрежных биологических сообществ проводят, в основном, штатные сотрудники заповедников, сотрудники институтов ДВО РАН и других ведомств. Прибрежный мониторинг охватывает такие группы, как птицы, морские и земные млекопитающие, а также отдельные виды водорослей и бентоса и другие биологические классы, обитающие на границе материк-море. Дополнительные прибрежные наблюдения производят сотрудники институтов вузов и студенты. Материалы наблюдений заносятся в специальные формы, разработанные и утвержденные ведомственными и институтскими инструкциями. Наблюдения за водными биотическими объектами производятся, преимущественно, с борта плавучих платформ. Морские и прибрежные работы выполняются в рамках рыбохозяйственных исследований, утвержденных федеральных и региональных программ, а также по контрактам и международным проектам.

Данные наблюдений рассредоточены по институтам, лабораториям и хранятся на персональных компьютерах исследователей в виде фрагментов электронных баз данных (БД). Сопутствующая продукция включает в себя публикации, библиографию, программное обеспечение, Интернет ресурсы и другую справочную информацию.

Объем информации и уровень знаний о морских биологических ресурсах в последние годы существенно увеличились, поэтому возникает необходимость в систематизации данных и их анализе, используя современные информационные технологии (ИТ). Создание БД и приложений проводится в соответствии с потребностями научных исследований той или иной организации, поиска и добычи морских биологических ресурсов. В настоящее время наибольшее развитие ИТ в этой области по региону отмечается во ВНИРО и ТИНРО-Центре, где над его созданием работают специализированные информационные лаборатории. Здесь разрабатываются программы для регистрации данных в электронном виде по различным видам наблюдений (рыбы, беспозвоночные, планктон). В начале 2000 г. созданы программы, которые могут быть рекомендованы для широкого использования при сборе и обработке биологических данных. К их числу можно отнести программу «Зоопланктон», разработанную в ТИНРО-центре и программу «КартМастер», созданную во ВНИРО. Программа КартМастер представляет собой современную электронно-картографическую систему, предназначенную для обработки данных рыбохозяйственных съемок морских биоресурсов. С помощью ГИС КартМастер можно производить следующие действия:

- строить карты распределения и оценивать запас промысловых видов по данным траловых, ловушечных и водолазных съемок;

- производить анализ нескольких съемок в целях оценки среднего распределения и запаса;

- осуществлять подготовку (планирование) съемки.

При обработке и интерпретации данных широко применяются ПП статистической обработки, а в ряде случаев - географические информационные системы. Для дальневосточных морей и прибрежной зоны Приморского края подготовлены цифровые карты (базовые тематические слои), которые передаются заинтересованным организациям по заявкам. В ГИС обычно используют средства ArcView, ARC/INFO и векторизатор Easy Trace. Для визуализации результатов обработки широко применяются также программные средства Excel и Surfer.

Более подробная информация в предметной области содержится в разделе «Биоразнообразие».

 

Литература к разделу

1. Аналитический доклад «Проблемы устойчивого развития зоны TREDA (российская часть)». - [Электронный ресурс]. Доступно из URL: http://www.imb.dvo.ru/misc/trdap/doc005.htm .

2. Звягинцев А.Ю. Морское обрастание и биоинвазии как реакция биоты на антропогенное изменение среды // Реакция морской биоты на изменение природной среды и климата: материалы Комплексного регионального проекта ДВО РАН по программе Президиума РАН. Рук. проекта А.В. Адрианов. Владивосток: Дальнаука. 2007. - С. 130-169.