авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Влияние изменений климата на океанологический режим и экосистему японского моря

-- [ Страница 5 ] --

Рис. 10. Межгодовые изменения аномалий индекса летнего муссона WNMPI в июне (летнему муссону соответствует отрицательная аномалия) и доли по биомассе "морских" видов в сообществе раннелетнего зоопланктона прибрежных вод зал. Петра Великого

Рис. 11. Схема транспортировки различных видов зоопланктона в потоках сгонной

кроссшельфовой циркуляции вод, развивающейся осенью у берегов южного

Приморья (на основе наблюдений за перераспределением зоопланктона на акватории к югу от бухты Киевка в октябре 2000 г. после сгона, вызванного штормовым отжимным ветром)

Глава 6. Изменения состояния популяций основных промысловых видов

нектона Японского моря в связи с климатическими изменениями

В последней, шестой главе рассмотрено влияние условий среды обитания на воспроизводство важнейших видов нектона Японского моря: дальневосточной сардины, минтая и тихоокеанского кальмара, и как изменения условий климатического масштаба влияют на численность этих популяций.

Влияние условий среды в районах нагула и нереста на успешность воспроизводства сардины исследовано с помощью регрессионной модели величины запаса Sj в году j вида

Sj = i=3,4,5,6 [Ki * Sj-i * (f + kNТN(j-i-1)+ kWTW(j-i) +

kMM(j-i) + kDSj-i) * (1 – m)i], (24)

учитывающей численность производителей (Sj-i), фактор их плотности, смертность (m – коэффициент годовой смертности) и несколько факторов среды (ТN – ТПМ в районе нагула в год, предшествующий нересту; TW – зимняя ТПМ в районе нереста;

M – параметр соотношения зимних и весенних термических условий, как индикатор совпадения-несовпадения сроков выклева личинок и массового развития планктона). В модели использованы подходы Рикера (зависимость пополнения от численности производителей) и Кушинга (зависимость доступности корма для личинок от совпадения/несовпадения сроков выклева личинок и массового развития планктона). При оптимальном подборе эмпирических коэффициентов f, kN, kW,

kM, kD и Кi модель обеспечивает удовлетворительное соответствие фактическим изменениям годового вылова сардины в Японском море, характеризующееся коэффициентом детерминации r2 = 0.83 (рис. 12). Среди факторов среды наибольшее значение имеют факторы условий зимовки (которым обусловлено 14 % дисперсии ряда) и совпадения/несовпадения сроков выклева личинок и массового развития планктона (9 % дисперсии). Во второй половине ХХ века, когда в районе нерестилищ сардины преобладали пониженные температуры в весенне-летний период, годы с пониженными зимними температурами были более благоприятны для воспроизводства этого вида (в 1980-е гг. годовой вылов всеми странами в Японском море достигал 1600 тыс.т), а климатический сдвиг в сторону высоких зимних температур, обусловленный ослаблением зимнего муссона в конце 1980-х гг. (рис. 13), привёл к «сардиновой катастрофе», в результате которой промысел этого важнейшего промыслового вида в Японском море полностью прекратился.

Рис. 12. Изменения годовых выловов сардины в реальности и в эмпирической

модели

Развитие тенденции к потеплению зим в Японском море в будущем, при условии роста весенних температур, может уже в скором времени (в климатическом масштабе, естественно) привести к повторению ситуации 1930-х годов, когда, хотя весеннее «цветение» заканчивалось рано, его ресурсы успешно использовались личинками сардины, которая нерестилась тоже очень рано, т.е. следует ожидать восстановления высокого запаса этого вида, и он вновь станет доминирующим видом ихтиоцена Японского моря. Соответственно, возобновятся массовые нагульные миграции сардины и её подходы к берегам Приморья.

.

Рис. 13. Изменения аномалий зимних ТПМ в южной части Японского моря.

Подчёркнут период, благоприятный для нереста сардины.

Приморская популяция важнейшего промыслового вида северной части Японского моря – минтая последние годы также находится в глубокой депрессии, что практически исключает возможность её промышленной эксплуатации, хотя в 1970-е годы годовой вылов этого вида у берегов Приморья достигал 100 тыс. т. При анализе зависимости состояния популяции от условий среды (прежде всего – в промежуточных слоях моря, где обитает минтай) выявлено, что эта зависимость неоднозначна. С одной стороны, в межгодовом масштабе воспроизводство минтая происходит успешнее (появляются высокочисленные поколения) в относительно тёплые годы, с другой стороны, в масштабе десятилетий и более «тёплые» периоды для минтая неблагоприятны (рис. 14), что предположительно связано с ростом численности массовых субтропических видов, в т.ч. хищных, способных конкурировать с минтаем за пищу. Потепление вод Японского моря, наблюдаемое в последние десятилетия и являющееся следствием глобальных климатических изменений, неблагоприятно для приморской популяции минтая, и сохранение этой тенденции в будущем лишь закрепит её депрессивное состояние, как это уже случилось с обитающей южнее корейской популяцией.

В условиях депрессии сардины и минтая в нектоне Японского моря уже более десятилетия абсолютно доминирует тихоокеанский кальмар, численность которого резко возросла в начале 1990-х годов (рис. 15). В диссертации представлены две разных точки зрения на механизмы, определяющие состояние япономорской популяции кальмара. Обе концепции рассматривают воздействие факторов среды на ранний онтогенез: по мнению проф. Я. Сакураи, определяющим фактором является непосредственно сила зимнего муссона, в зависимости от которой главные нерестилища кальмара в южной части Японского моря и северной части Восточно-Китайского моря формируются либо на островном шельфе, что неблагоприятно для выживаемости параличинок, либо на материковом шельфе, где условия для их развития лучше; а по мнению автора диссертации, выживаемость параличинок тихоокеанского кальмара определяется обилием в южной части Японского моря их основной пищи – зоопланктона (см. рис. 15), которое, впрочем, также зависит от силы зимнего муссона (что подробно рассматривается в предыдущей главе). Обе концепции дают одинаковую оценку влияния происходящих изменений климата на состояние популяции минтая – ослабление зимнего муссона и связанные с этим изменения термических условий способствует успешному воспроизводству тихоокеанского кальмара, поэтому следует ожидать сохранения его запаса на высоком уровне и в обозримом будущем. Следует отметить, что несмотря на значительные ресурсы кальмара в Японском море и активный его промысел соседними странами, российские рыбаки пока не могут освоить промысел этого вида – но, видимо, эти усилия следует продолжать, учитывая благоприятные перспективы этой популяции.

Рис. 14. Изменения средней по десятилетиям аномалии температуры верхнего слоя промежуточных вод (термоклин-200 м) на стандартном разрезе 41o30-42o20 с.ш. 132o00 в.д. и численности поколений приморской популяции минтая, сглаженной скользящим десятилетним осреднением

В заключительном разделе Главы 6 рассмотрено влияние происходящих в Японском море изменений климатического масштаба на распространение субтропических видов рыб, в т.ч. промысловых. Современные изменения в сторону потепления вод моря дают возможность теплолюбивым видам мигрировать дальше на север и подходить к берегам Приморья (рис. 16). Учитывая, что массовые субтропические виды (тунцы, скумбрия, ставрида, лакедра и др.) в последнее время значительно увеличили свою численность, их миграции в российскую экономическую зону способны серьёзно улучшить ресурсную обеспеченность российского рыболовства в Японском море, которое в последние десятилетия, после сокращения запасов минтая и сельди и прекращения подходов сардины, практически ограничивается прибрежным промыслом, при резком падении вылова.

Рис. 15. Изменения суммарного годового вылова тихоокеанского кальмара в Японском море Японией и Южной Кореей и среднегодовых аномалий общей биомассы зоопланктона в южной части моря

Рис. 16. Число видов рыб – южных мигрантов, отмеченных в водах Приморья в разные периоды лет (составлено по данным Соколовского и др., 2004)

Таким образом, происходящие и ожидаемые изменения условий среды в Японском море, связанные с глобальным потеплением, обусловливают перестройку биоцена в направлении снижения доли бореальных видов и усиления роли субтропических видов нектона, при общем росте биомассы (без учёта сардины). Что касается сардины, то флуктуации численности этого вида не имеют однозначной зависимости от климатических трендов, однако наблюдаемые тенденции термических условий не исключают восстановления её популяции в ближайшем будущем. В целом, изменения в экосистеме Японского моря, вызванные изменениями климата, улучшают ресурсное обеспечение российского рыболовства, хотя и требуют некоторой перестройки промысла, связанной с изменениями его видового состава (табл. 6).

Таблица 6

Изменения численности популяций важнейших видов нектона Японского моря вследствие изменений климата

Вид Механизм внешнего воздействия Доминирующий внешний фактор Наблюдаемая тенденция численности Ожидаемая тенденция численности
Сардина соотношение сроков нереста и массового развития планктона зимние и весенние ТПМ снижение рост
Минтай сочетание термических условий воспроизводства и биоценологических условий обитания температура промежуточных вод снижение снижение
Тихоокеанский кальмар термические, динамические и трофические условия воспроизводства зимний муссон, обилие планктона рост рост
Массовые субтропические виды рыб (тунцы, лакедра, ставрида, скумбрия) термические условия нагула летняя ТПМ рост рост

Заключение

В заключении представлены основные результаты работы, которые обобщены в виде единой концепции. С точки зрения океанологии, основным результатом выполненного исследования является выяснение того, какие именно океанологические процессы и каким именно образом влияют и будут влиять на экосистему Японского моря в процессе происходящих изменений климата. Рассмотрение самых разных процессов из числа имеющих значение для функционирования экосистем показало, что не все из них существенны при передаче эффекта изменений среды климатического масштаба к экосистеме моря: некоторые процессы не имеют явной климатической изменчивости, другие имеют, но их изменения, по-видимому, не значимы для экосистемы, во всяком случае на современном уровне понимания экосистемных отношений. Так, за тридцатилетний период с конца 1970-х гг., в условиях существенных изменений климата, в Японском море не выявлено изменений климатического масштаба для общей циркуляции вод, положения Полярного фронта, ледовитости, интенсивности приливного перемешивания, при том, что все эти факторы важны для функционирования морских экосистем. С другой стороны, климатические изменения солёности, очевидно, не оказывают какого-либо существенного влияния на функционирование экосистемы Японского моря, во всяком случае, пока. Но изменения такого фактора, как активность муссонов, и обусловленные им изменения океанологических параметров и процессов: температуры воды, толщины ВКС, интенсивности конвекции разных видов, прибрежной циркуляции вод, апвеллингов оказались, во-первых – значительными, во-вторых – они вызвали серьёзные изменения в экосистеме моря.

Суть влияния изменений активности муссонов на экосистему Японского моря состоит в том, что от силы муссонов зависит температура на поверхности моря, интенсивность турбулентного перемешивания и количество осадков, что в свою очередь влияет на глубину конвекции, толщину ВКС, температуру и содержание кислорода и биогенных элементов в разных слоях моря, силу апвеллингов, активность кроссшельфового водообмена, объём материкового стока и его распределение в прибрежной зоне моря – все эти факторы важны для биогеохимических процессов в море и распределения биогенных элементов и кислорода, для первичного продуцирования, для воспроизводства, развития и распределения зоопланктона, рыб и других морских организмов.

С другой стороны, с точки зрения морской биологии и рыбопромысловой практики, важен результат выяснения того, как именно меняется и будет меняться экосистема Японского моря в процессе происходящих изменений климата. Основные направления воздействия изменений параметров среды на разные уровни экосистемы и характер отклика экосистемы на эти воздействия проиллюстрированы в табл. 7.

Нетрудно видеть, что изменения условий среды климатического масштаба, направленные в сторону потепления климата, обусловливают сугубо негативные последствия для гидрохимических основ продуктивности, в основном неблагоприятны для первичных продуцентов, оказывают разнонаправленное воздействие на консументов низших порядков и в основном благоприятны для консументов высших порядков. То есть, в результате воздействия факторов, связанных с изменением климата в сторону потепления, экосистема Японского моря перестраивается в направлении повышения эффективности её функционирования. Количественная оценка потоков вещества и энергии между уровнями экосистемы Японского моря, сравнительно с другими морями, не является предметом океанологической науки и потому выходит за рамки данного исследования, однако складывается впечатление, что её перестройка происходит в направлении от относительно высокопродуктивной, но низкоэффективной бореальной экосистемы к низкопродуктивной, но высокоэффективной экосистеме субтропического типа.

Таблица 7

Влияние климатических тенденций основных океанологических параметров на разные уровни экосистемы Японского моря

Параметр Гидрохимические условия Первичные продуценты Зоопланктон Нектон
Рост температуры воды на поверхности моря ослабление притока биогенных элементов в поверхностный слой снижение обилия весной и летом уменьшение обилия рост численности сардины, миграции субтропических рыб на север
Рост температуры промежуточных вод не влияет не влияет рост обилия снижение численности минтая, рост численности тихоокеанского кальмара
Уменьшение толщины ВКС ослабление притока биогенов в поверхностный слой рост обилия зимой в южной части моря не влияет рост численности тихоокеанского кальмара
Ослабление конвекции уменьшение О2 и рост биогенов в донных и глубинных водах, рост О2 и снижение биогенов в промежуточных водах, ослабление притока биогенов в поверхностный слой снижение обилия весной не влияет не влияет
Ослабление кроссшельфового водообмена ослабление обмена биогенами между прибрежной зоной и открытым морем, рост О2 у дна в эстуариях снижение обилия осенью в прибрежной зоне, ухудшение воспроизводства ламинарии уменьшение видового разнообразия в прибрежной зоне не влияет
Ацидификация Снижение рН в придонном слое не исследовалось не влияет не влияет

Основные результаты работы сформулированы в виде следующих выводов:

  1. В конце ХХ – начале XXI века в Японском море произошли следующие значительные изменения океанологического режима климатического масштаба (> 30 лет): рост температуры воды (на 0,01-0,04 о/год, в зависимости от слоя, района и сезона), уменьшение содержания кислорода в нижних слоях моря, ослабление конвекции, ослабление интенсивности прибрежной циркуляции вод и апвеллингов. Для остальных исследованных океанологических процессов и параметров климатические изменения были незначительными, либо значимая изменчивость климатического масштаба вообще не выявлена.
  2. Все отмеченные климатические изменения океанологического режима в основном обусловлены одной внешней причиной: изменениями режима муссонов. При этом от силы зимнего муссона зависит температура на поверхности моря, глубина конвекции, толщина ВКС, температура и содержание кислорода и биогенных элементов в разных слоях моря, возможность апвеллингов и активность кроссшельфового водообмена. От силы летнего муссона зависит активность кроссшельфового водообмена, толщина ВКС, объём материкового стока и его распределение в прибрежной зоне моря, в меньшей степени температура на поверхности моря. В климатическом масштабе наблюдается существенное ослабление зимнего муссона и незначительное изменение активности летнего муссона. В междесятилетнем масштабе отмечены существенные изменения в оба сезона: в конце ХХ века зимний муссон ослабевал, летний – усиливался; в первые годы XXI века зимний муссон усилился, летний – ослабел.
  1. Повышение зимних температур на поверхности Японского моря, произошедшее в конце ХХ века, стало причиной уменьшения глубины конвекции и практического прекращения склоновой конвекции, что привело к перестройке структуры вод Японского моря с образованием новых водных масс: глубинной и промежуточной (в двух модификациях).
  1. Помимо изменений климатического масштаба, в конце ХХ – начале XXI века в Японском море наблюдались междесятилетние изменения океанологического режима, причём разнонаправленные: в конце ХХ века происходило повышение температуры, повышение солёности, усиление тёплых течений, увеличение толщины ВКС, ослабление конвекции, уменьшение ледовитости, а в начале XXI века рост температуры замедлился, солёность понижалась, тёплые течения слабели, ледовитость увеличивалась, и в некоторые зимы усиливалась конвекция. Междесятилетние изменения связаны с колебаниями активности в этом масштабе как зимнего, так и летнего муссонов.

5. Динамические процессы в Японском море существенно влияют на круговорот биогенных элементов и кислорода, в частности, наблюдаемое в результате ослабления зимнего муссона уменьшение интенсивности конвективного перемешивания является причиной роста концентраций биогенов и уменьшению содержания кислорода в глубинном и донном слоях моря и обратным изменениям в вышележащих слоях, а ослабление кроссшельфового водо

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.