ЭКОЛОГИЯ (последнее)
Система принципов для сохранения биогеоценотической функции и биоразнообразия фильтраторов
Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.
Остроумов С. А. Система принципов для сохранения биогеоценотической функции и биоразнообразия фильтраторов // Доклады академии наук (ДАН) 2002. т. 383. № 5. С.710-713.
УДК 574.6: 574.64: 502.4+502.72+502.752
СИСТЕМА ПРИНЦИПОВ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ И БИОРАЗНООБРАЗИЯ ФИЛЬТРАТОРОВ
2002 г. С. А. Остроумов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Биологический факультет, 119234 Москва, Воробьевы горы
Представлено академиком В.Н.Большаковым 30.11.2001
Для сохранения биоразнообразия большое значение имеет экологически продуманная система охраняемых территорий [1] и акваторий.
Работы многих авторов [2-4] и наши работы [6, 7] свидетельствуют о важной роли фильтраторов в изъятии взвеси из воды, очищении ее, а следовательно, в сохранении местообитаний для других видов водных экосистем. Это приводит к мысли о том, что задача сохранения фильтрационной функции популяций гидробионтов должна быть в полной мере учтена при развитии системы охраняемых территорий и акваторий.
Цель работы – сформулировать и обосновать предложение дополнить систему охраняемых территорий и акваторий участками, предназначенными для сохранения фильтрационной функции популяций гидробионтов-фильтраторов (в особенности фильтраторов зообентоса); сформулировать и обосновать систему основных принципов режима их охраны.
Необходимо рассмотреть состояние популяций фильтраторов, в особенности двустворчатых моллюсков; причины, делающие необходимой их охрану; основные требования к природоохранному режиму.
Состояние популяций фильтраторов (на примере двустворчатых моллюсков).
Некоторые фильтраторы включены в Красную Книгу РФ (36 таксонов, из них 34 таксона двустворчатых моллюсков по состоянию на 2000 год) [8] и Красные Книги нескольких бывших республик СССР. В Северной Америке и Западной Европе многие популяции двустворчатых моллюсков находятся в угнетенном состоянии [9].
Во многих водных экосистемах численность и биомасса двустворчатых моллюсков на загрязненных участках снижается. Это относится и к пресноводным см. в [7 ], и к морским [4] водоемам.
Состояние гидробионтов-фильтраторов необходимо рассматривать в контексте общего состояния водных экосистем. Даже на территории заповедников состояние многих водных экосистем не является удовлетворительным. Показано неудовлетворительное состояние водных экосистем на территории государственного природного заповедника "Воронежский" (с использованием методик, характеризующих состояние популяций таких водных организмов, как плотва Rutilus rutilus, озерная лягушка Rana ridibunda) [10]. Установлено неудовлетворительное состояние водных экосистем на многих других территориях вне заповедников - например г. Воронежа, оз. Костомукшское (Карелия), озера в Железногорском районе Курской области и др. [10] и других водных экосистем (например, [8, 9, 11, 12]).
Причины, делающие необходимой охрану популяций фильтраторов. Существует несколько причин, в силу которых необходимо сохранять популяции фильтраторов, в том числе двустворчатых моллюсков. Среди них следующие:
-необходимость сохранения генофонда как части биоразнообразия;
-необходимость сохранения генофонда как ресурса и резерва для аквакультуры;
-необходимость сохранения самоочищения воды в водоемах.
Вопросы сохранения генофонда рассмотрены в других публикациях, посвященных общим проблемам сохранения биоразнообразия [11, 12] и более конкретным проблемам сохранения беспозвоночных [9].
Рассмотрим более детально третью причину. Роль беспозвоночных в процессах, важных для самоочищения водоемов анализировалась многими авторами (например, [2-7, 13-15]). Двустворчатые моллюски профильтровывают весь объем многих крупных водных экосистем за время от 0.7 дня (Южный залив Сан-Франциско, South San Francisco Bay) до 25 дней (Залив Наррагансетт, Narragansett Bay) [5]. За год морские двустворчатые моллюски удаляют из столба воды над 1 м2 дна от 4.9 до 263 г углерода [5]. Значимость общей фильтрационной активности популяций моллюсков показана в табл. 1.
Фильтраторы вносят вклад в регуляцию численности планктона, осветление воды, снижение содержания в ней взвесей – тем самым осуществляя процессы, важные для формирования и поддержания всей экосистемы (например, [13, 14]). Учитывая значимость фильтрационной активности гидробионтов, ее можно рассматривать как существенную функцию их популяций, важную для структурно-функциональной организации соответствующих водных биогеоценозов. Уменьшение общей фильтрационной активности (например, в результате снижения общей биомассы популяций моллюсков или подавления активности их особей – см. табл. 2) создает опасность торможения процессов самоочищения воды [15]. Поэтому необходимы меры по охране не только биоразнообразия, но и обилия двустворчатых моллюсков и других фильтраторов зообентоса. С этой целью предлагается создавать специальные малакологические и гидробиологические заказники.
Принципы природоохранного режима в малакологических и гидробиологических заказниках. Накопленные сведения об экологии водных систем и гидробионтов указывают на необходимость того, чтобы при поддержании режима охраны гидробионтов в условиях гидробиологических и малакологических заказников учитывались и принимались за основу принципы, суммированные в табл. 3. Полное осуществление этих принципов на практике может быть недостижимым, но экологические соображения делают необходимым стремиться к максимально возможной реализации этих принципов.
Принцип 1. Сохранение максимально полного набора видов водной экосистемы представляется общим правилом сохранения экосистемы в течение длительного времени. Этот принцип обосновывается суммой знаний о связях между видами в экосистемах, необходимых для долговременной стабильности экосистемы [11, 12 ].
Принцип 2. Сохранение функциональной активности организмов и популяций является необходимостью, которая связана с необходимостью поддерживать способность экосистемы к очищению воды [13 –15]. Для сохранения последней, как было показано ранее, необходимо совместное осуществление не менее 19 - 20 процессов, из которых не менее 5-6 являются биологическими и обусловлены функционированием основных групп гидробионтов [6, 7, 13, 14], в том числе фильтраторов [2-7]. Нарушение этих процессов, в том числе снижение фильтрационной активности гидробионтов, создает опасность ухудшения качества воды и утраты местообитаний охраняемых видов.
Принцип 3. Сохранение биомассы и продуктивности водных сообществ и популяций гидробионтов является абсолютно необходимым условием реализации предыдущего принципа. В случае снижения биомассы фильтраторов (например, двустворчатых моллюсков) соответственно снижается общий объем воды, фильтруемый ими за единицу времени, и они не смогут в полном объеме выполнять функцию изъятия из воды взвесей, что создает опасность ухудшения качества воды в данной экосистеме.
Принцип 4. Сохранение популяций других организмов (в том числе за пределами охраняемого участка), от которых зависит выживание и цикл жизненный цикл охраняемых гидробионтов, является необходимым условием поддержания популяций последних. Например, жизненный цикл многих пресноводных моллюсков включает стадию глохидиев (glochidia), развитие которых происходит на жабрах рыб. Следовательно, без сохранения популяций рыб выживание популяций этих моллюсков невозможно [15]. Однако, рыбы обладают высокой подвижностью и ареалы их популяции могут выходить за пределы гидробиологического или малакологического заказника. Охрана этих популяций рыб должна осуществляться на всей площади или на максимальной части ареала популяций, в том числе на участках, находящихся за пределами малакологического заказника.
Принцип 5. Поддержание природоохранного режима на водосборной площади и на участках рек выше (по течению реки) охраняемого участка необходимо, поскольку от этого зависит поддержание качества воды на охраняемом водном участке. Применение ядохимикатов, удобрений, эрозия почв на водосборной площади будут негативно сказываться на качестве воды.
Вышеуказанные принципы не претендуют на новизну, но их сочетание и системное применение связано со следующими новыми акцентами в охране биоразнообразия. Традиционный подход к охране биоразнообразия требует сохранения организмов как вида. Если популяция поддерживается в жизнеспособном состоянии (даже если ее численность при этом понижена), то главная задача считается выполненной. В данной статье дополнительно к этому выдвигается в качестве цели, которая должна учитываться при организации природоохранных мер, максимальное сохранение и функциональной активности (Принцип 2), и биомассы популяций (Принцип 3) оберегаемых видов фильтраторов. Кроме того, как необходимость, связанная со спецификой рассматриваемых экосистем и гидробионтов, выдвигаются еще Принципы 4 и 5.
Приближение к реализации указанных принципов возможно лишь при значительных экономических затратах. Думается, можно назвать один из потенциальных источников финансовых ресурсов, необходимых для поддержания природоохранного режима гидробиологических и малакологических заказников. Таким источником являются организации, заинтересованные в больших объемах чистой воды. Гидробионты, в том числе фильтраторы, вносят вклад в поддержание качества воды [15], снижение которого не может не отражаться на затратах на водоподготовку воды в системе водоснабжения. Снижение качества природной воды, поступающей на водозабор, сказывается на нестабильности и удорожание водоподготовки и водоснабжения. Отсюда вытекает заинтересованность потребителей чистой воды вкладывать средства в гидробиологические и малакологические заказники указанного типа, которые не только сохраняют виды фильтраторов, но и поддерживают их фильтрационную активность на уровне, способствующем поддержанию необходимого качества воды.
Вопросы терминологии в данной работе детально не анализируются. Не исключено, что могут использоваться такие термины, как малакологический заказник и гидробиологический заказник. Могут использоваться также такие термины, как рефугиум, зона сохранения, и т.д. В английском языке могут использоваться термины refugium, sanctuary, protected area и другие. Могут использоваться и другие названия для охраняемых участков указанного выше типа.
Суммируя сказанное, в статье предлагается дополнить существующую систему охраняемых территорий и акваторий специальными участками, цель которых состоит в сохранении популяций гидробионтов-фильтраторов не только как части биоразнообразия, но и как носителей важнейшей биогеоценотической функции фильтрации и очищения воды. Предлагается система принципов (пять пунктов), формирующая экологическую основу природоохранного режима этих участков (малакологических или гидробиологических заказников).
Благодарю В.Л.Касьянова, В. В. Малахова, А.В.Яблокова, других сотрудников МГУ и РАН, сотрудников ИНБЮМ НАНУ Г. Е. Шульмана, Г. А. Финенко, З. А. Романову, А.В.Пиркову, В.И.Холодова, А.Я.Столбова, членов ASLO, NABS, а также Peter J. Wangersky, J. Widdows, N. Walz и других за обсуждение общеэкологических вопросов, советы и помощь, А. Ф. Алимова и А.И.Азовского за чтение предварительного варианта статьи и критические замечания, О. С. Остроумова за помощь. Часть работы поддержана the Open Society Support Foundation, grant RSS No. 1306/1999.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов В.Е., Филонов К.П., Нухимовская Ю.Д., Шадрина Г.Д. Экология заповедных территорий России. М.: Янус-К. 1997. 576 с.
2. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. Л.: Наука, 1981. 248 с.
3. Сущеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных. Минск: Наука и техника, 1975. 208 с.
4. Шульман Г.Е., Финенко Г.А. Биоэнергетика гидробионтов. Киев: Наукова думка. 1990. 248 с.
5. Dame R.F. Ecology of Marine Bivalves. Boca Raton et al.: CRC Press. 1996. 277 p.
6. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу. М.: МАКС-Пресс, 2000. 116 с.
7. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на организмы. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М.: МГУ, 2000.
8. Красная книга Российской Федерации. М.: Издательство АСТ. 2001. 864 с.
9. The IUCN Invertebrate Red data Book. Gland: IUCN. 1983. 632 p.
10. Захаров В.М., Чубинишвили А.Г. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях. М. Центр экологической политики России. 2001. 148 с.
11. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. М.: Наука. 1985. 176 с.
12. Yablokov A.V., Ostroumov S.A. Conservation of Living Nature and Resources: Problems, Trends and Prospects. Berlin et al.: Springer-Verlag. 1991. 272 p.
13. Остроумов С.А. // ДАН 2000. Т. 372. № 2. С. 279-282.
14. Остроумов С.А. // ДАН. 2000, Т. 374, №3. С.427- 429.
15. Остроумов С.А. // ДАН 2002. Т. 382. № 1. С. 138-141.
Табл. 1. Суммарная фильтрационная активность популяций моллюсков-фильтраторов (данные многих авторов, цит. по [5, 7]).
Место изучения Единицы Численное значение
Залив Брест (Bay of Brest) Франция Время фильтрации всего объема, дни 2.8
Эстуарий Оостершелде (Oosterschelde), Нидерланды Время фильтрации всего объема, дни 3.7
Западная часть Wadden Sea Время фильтрации всего объема, дни 5.8
Восточная часть Wadden Sea Время фильтрации всего объема, дни 2.1
Реки Северной Америки Объем фильтрации за день над 1 м2 дна, м3 0.3-10
Различные экосистемы морей Западной Европы Объем фильтрации за день над 1 м2 дна, м3 1-10
Табл. 2. Воздействие на эффективность изъятия взвеси из воды в результате нарушения фильтрационной активности в присутствии загрязняющих веществ [ 7 ]
Виды моллюсков Вещества ВЭИ
Unio tumidus СМС1, 50 мг/л 112.2 – 186.7
Mytilus galloprovincialis СМС2, 20 мг/л 127.7- 276.4
Crassostrea gigas СМС3, 30 мг/л 153.2 – 10800
Crassostrea gigas СМС4, 20 мг/л 153.4 – 261.7
Crassostrea gigas СМС5, 1 мг/л 121.0 - 200
Примечание. ВЭИ – воздействие на эффективность изъятия взвеси (см. [7]). СМС1 – синтетическое моющее средство ОМО; СМС2 - синтетическое моющее средство IXI; СМС3 - синтетическое моющее средство Дени-Автомат; СМС4 -Lanza; СМС5 - синтетическое моющее средство Весна-деликат.
Табл. 3. Система принципов природоохранного режима в гидробиологических и малакологических заказниках (подробнее в тексте)
№ Принцип (требование к режиму охраны гидробионтов) Краткое обоснование
1 Сохранение всего или максимально полного набора видов водной экосистемы Ввиду взаимосвязи видов это условие является необходимым для целей долгосрочного сохранения наиболее интересующей нас группы гидробионтов.
2 Сохранение фильтрационной активности организмов и популяций Установлена значительная роль фильтрационной активности гидробионтов для изъятия взвесей и очищения воды [2-7, 13-15].
3 Сохранение биомассы и продуктивности водных сообществ и популяций гидробионтов Без выполнения этого требования невозможно выполнение предыдущего условия (см. вышерасположенную строку)
4 Сохранение популяций других организмов (в том числе за пределами охраняемого участка), от которых зависит выживание и цикл жизненный цикл охраняемых гидробионтов Некоторые гидробионты в ходе жизненного цикла зависят от популяций других организмов, в том числе выходящих за пределы охраняемых участков
(см. текст и [15])
5 Поддержание природоохранного режима на водосборной площади и на участках рек выше (по течению реки) охраняемого участка Качество воды на охраняемом участке зависит от степени загрязненности и эрозии водосборной площади; качество воды в реках зависит также от вышерасположенных участков реки
Комментарий и дополнение в связи с помещением статьи на сайт SciPeople (2009).
Новые исследования, проведенные после опубликования этой статьи, подтвердили ее основные выводы. Как показано дополнительными исследованиями автора данной статьи, найдены новые свидетельства того, что индивидуальные ПАВ и ПАВ-содержащие синтетические моющие средства (СМС) и другие смесевые препараты ингибировали скорость питания фильтраторов (т.е. скорость изъятия фитопланктона из воды фильтраторами). В дополнение к исследованиям бентосных фильтраторов, были получены новые факты, показавшие негативное воздействие ПАВ на скорость изъятия клеток водорослей из воды в результате активности беспозвоночных-фильтраторов из числа планктонных организмов (ракообразных). Так, в 2009 году в ДАН опубликована статья, в которой показано, что низкие концентрации ПАВ додецилсульфата натрия (ДСН) ингибировали скорость питания дафний Daphnia magna, клетками зеленых водорослей, т.е. ПАВ ДСН ингибировал скорость изъятия клеток водорослей из воды этими планктонными фильтраторами [16].
Комментируемая статья и другие статьи автора вошли в число работ, которые были обобщены в книге [17], отмеченной Дипломом Академии проблем водохозяйственных наук и Дипломом лауреата конкурса МОИП (2007), а также получившей позитивные отзывы специалистов в опубликованной рецензии профессора Л.П.Брагинского и соавторов [18]. Новые данные суммированы в монографии [19], также получившей позитивные отклики в печати [ 20 ]. Опубликована также совместная работа с английским исследователем Дж. Виддоусом, которая изложила результаты наших исследований данные о негативного воздействии ПАВ на фильтрационную активность атлантических мидий [21, 22]. Часть более поздних исследований суммирована в монографии [23].
Таким образом, новые научные результаты подтверждают логику данной статьи и ее выводы.
Тексты некоторых из цитируемых статей размещены на сайтах: http://scipeople.ru/users/2943391/
http://sites.google.com/site/ostroumovsa/
Дополнение к списку литературы:
16. Ворожун И.М., Остроумов С.А. К изучению опасности загрязнения биосферы: воздействие додецилсульфата натрия на планктонных фильтраторов // ДАН. 2009, Т. 425, No. 2, с. 271–272.
17. Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем [= Pollution, self-purification and restoration of aquatic ecosystems]. М.: МАКС Пресс. 2005. 100 с. ISBN 5-317-01213-9.
18. Брагинский Л.П., Калениченко К.П., Игнатюк А.А. Обобщенные механизмы самоочищения природных вод. Рец. на кн.: С. А. Остроумов. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 100 с. // Гидробиологический журнал - 2007 – т. 43, № 6 - С. 111- 113.
19. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
20. Ермаков В.В. Рец. на книгу: Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p. // Токсикологический вестник, 2009, № 2, с.40.
21 Остроумов С.А., Виддоус Дж. (Widdows J.). Воздействие катионного поверхностно-активного вещества на мидий: ингибирование фильтрации воды // Вестник МГУ. Сер.16. Биология. 2004. № 4. С. 38 - 41. [Ингибирующее воздействие ПАВ ТДТМА 0.3 – 5 мг/л на фильтрацию воды мидиями-гибридами Mytilus edulis × M. galloprovincialis из природной популяции в Северной Атлантике].
22. Ostroumov S.A., Widdows J. Inhibition of mussel suspension feeding by surfactants of three classes. // Hydrobiologia. 2006. Vol. 556, No. 1. P. 381 – 386. [Effects of SDS, TDTMA, and Triton X-100 on M. edulis and M. edulis / M. galloprovincialis. Effects of three surfactants on the filtration rates by marine mussels were studied. The xenobiotics tested represented anionic, cationic and non-ionic surfactants (tetradecyltrimethylammonium bromide, a representative of a class of cationic surfactants; sodium dodecyl sulphate, a representative of anionic alkyl sulfates; and Triton X-100, a representative of non-ionic hydroxyethylated alkyl phenols). All three surfactants inhibited the clearance rates. The significance of the results for the ecology of marine ecosystems is discussed].
23. Остроумов С. А. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. М. МАКС-Пресс. 2008. 200 с. ISBN 978-5-317-02625-7.
УДК 574.6: 574.64: 502.4+502.72+502.752
СИСТЕМА ПРИНЦИПОВ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ И БИОРАЗНООБРАЗИЯ ФИЛЬТРАТОРОВ
2002 г. С. А. Остроумов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Биологический факультет, 119234 Москва, Воробьевы горы
Представлено академиком В.Н.Большаковым 30.11.2001
Для сохранения биоразнообразия большое значение имеет экологически продуманная система охраняемых территорий [1] и акваторий.
Работы многих авторов [2-4] и наши работы [6, 7] свидетельствуют о важной роли фильтраторов в изъятии взвеси из воды, очищении ее, а следовательно, в сохранении местообитаний для других видов водных экосистем. Это приводит к мысли о том, что задача сохранения фильтрационной функции популяций гидробионтов должна быть в полной мере учтена при развитии системы охраняемых территорий и акваторий.
Цель работы – сформулировать и обосновать предложение дополнить систему охраняемых территорий и акваторий участками, предназначенными для сохранения фильтрационной функции популяций гидробионтов-фильтраторов (в особенности фильтраторов зообентоса); сформулировать и обосновать систему основных принципов режима их охраны.
Необходимо рассмотреть состояние популяций фильтраторов, в особенности двустворчатых моллюсков; причины, делающие необходимой их охрану; основные требования к природоохранному режиму.
Состояние популяций фильтраторов (на примере двустворчатых моллюсков).
Некоторые фильтраторы включены в Красную Книгу РФ (36 таксонов, из них 34 таксона двустворчатых моллюсков по состоянию на 2000 год) [8] и Красные Книги нескольких бывших республик СССР. В Северной Америке и Западной Европе многие популяции двустворчатых моллюсков находятся в угнетенном состоянии [9].
Во многих водных экосистемах численность и биомасса двустворчатых моллюсков на загрязненных участках снижается. Это относится и к пресноводным см. в [7 ], и к морским [4] водоемам.
Состояние гидробионтов-фильтраторов необходимо рассматривать в контексте общего состояния водных экосистем. Даже на территории заповедников состояние многих водных экосистем не является удовлетворительным. Показано неудовлетворительное состояние водных экосистем на территории государственного природного заповедника "Воронежский" (с использованием методик, характеризующих состояние популяций таких водных организмов, как плотва Rutilus rutilus, озерная лягушка Rana ridibunda) [10]. Установлено неудовлетворительное состояние водных экосистем на многих других территориях вне заповедников - например г. Воронежа, оз. Костомукшское (Карелия), озера в Железногорском районе Курской области и др. [10] и других водных экосистем (например, [8, 9, 11, 12]).
Причины, делающие необходимой охрану популяций фильтраторов. Существует несколько причин, в силу которых необходимо сохранять популяции фильтраторов, в том числе двустворчатых моллюсков. Среди них следующие:
-необходимость сохранения генофонда как части биоразнообразия;
-необходимость сохранения генофонда как ресурса и резерва для аквакультуры;
-необходимость сохранения самоочищения воды в водоемах.
Вопросы сохранения генофонда рассмотрены в других публикациях, посвященных общим проблемам сохранения биоразнообразия [11, 12] и более конкретным проблемам сохранения беспозвоночных [9].
Рассмотрим более детально третью причину. Роль беспозвоночных в процессах, важных для самоочищения водоемов анализировалась многими авторами (например, [2-7, 13-15]). Двустворчатые моллюски профильтровывают весь объем многих крупных водных экосистем за время от 0.7 дня (Южный залив Сан-Франциско, South San Francisco Bay) до 25 дней (Залив Наррагансетт, Narragansett Bay) [5]. За год морские двустворчатые моллюски удаляют из столба воды над 1 м2 дна от 4.9 до 263 г углерода [5]. Значимость общей фильтрационной активности популяций моллюсков показана в табл. 1.
Фильтраторы вносят вклад в регуляцию численности планктона, осветление воды, снижение содержания в ней взвесей – тем самым осуществляя процессы, важные для формирования и поддержания всей экосистемы (например, [13, 14]). Учитывая значимость фильтрационной активности гидробионтов, ее можно рассматривать как существенную функцию их популяций, важную для структурно-функциональной организации соответствующих водных биогеоценозов. Уменьшение общей фильтрационной активности (например, в результате снижения общей биомассы популяций моллюсков или подавления активности их особей – см. табл. 2) создает опасность торможения процессов самоочищения воды [15]. Поэтому необходимы меры по охране не только биоразнообразия, но и обилия двустворчатых моллюсков и других фильтраторов зообентоса. С этой целью предлагается создавать специальные малакологические и гидробиологические заказники.
Принципы природоохранного режима в малакологических и гидробиологических заказниках. Накопленные сведения об экологии водных систем и гидробионтов указывают на необходимость того, чтобы при поддержании режима охраны гидробионтов в условиях гидробиологических и малакологических заказников учитывались и принимались за основу принципы, суммированные в табл. 3. Полное осуществление этих принципов на практике может быть недостижимым, но экологические соображения делают необходимым стремиться к максимально возможной реализации этих принципов.
Принцип 1. Сохранение максимально полного набора видов водной экосистемы представляется общим правилом сохранения экосистемы в течение длительного времени. Этот принцип обосновывается суммой знаний о связях между видами в экосистемах, необходимых для долговременной стабильности экосистемы [11, 12 ].
Принцип 2. Сохранение функциональной активности организмов и популяций является необходимостью, которая связана с необходимостью поддерживать способность экосистемы к очищению воды [13 –15]. Для сохранения последней, как было показано ранее, необходимо совместное осуществление не менее 19 - 20 процессов, из которых не менее 5-6 являются биологическими и обусловлены функционированием основных групп гидробионтов [6, 7, 13, 14], в том числе фильтраторов [2-7]. Нарушение этих процессов, в том числе снижение фильтрационной активности гидробионтов, создает опасность ухудшения качества воды и утраты местообитаний охраняемых видов.
Принцип 3. Сохранение биомассы и продуктивности водных сообществ и популяций гидробионтов является абсолютно необходимым условием реализации предыдущего принципа. В случае снижения биомассы фильтраторов (например, двустворчатых моллюсков) соответственно снижается общий объем воды, фильтруемый ими за единицу времени, и они не смогут в полном объеме выполнять функцию изъятия из воды взвесей, что создает опасность ухудшения качества воды в данной экосистеме.
Принцип 4. Сохранение популяций других организмов (в том числе за пределами охраняемого участка), от которых зависит выживание и цикл жизненный цикл охраняемых гидробионтов, является необходимым условием поддержания популяций последних. Например, жизненный цикл многих пресноводных моллюсков включает стадию глохидиев (glochidia), развитие которых происходит на жабрах рыб. Следовательно, без сохранения популяций рыб выживание популяций этих моллюсков невозможно [15]. Однако, рыбы обладают высокой подвижностью и ареалы их популяции могут выходить за пределы гидробиологического или малакологического заказника. Охрана этих популяций рыб должна осуществляться на всей площади или на максимальной части ареала популяций, в том числе на участках, находящихся за пределами малакологического заказника.
Принцип 5. Поддержание природоохранного режима на водосборной площади и на участках рек выше (по течению реки) охраняемого участка необходимо, поскольку от этого зависит поддержание качества воды на охраняемом водном участке. Применение ядохимикатов, удобрений, эрозия почв на водосборной площади будут негативно сказываться на качестве воды.
Вышеуказанные принципы не претендуют на новизну, но их сочетание и системное применение связано со следующими новыми акцентами в охране биоразнообразия. Традиционный подход к охране биоразнообразия требует сохранения организмов как вида. Если популяция поддерживается в жизнеспособном состоянии (даже если ее численность при этом понижена), то главная задача считается выполненной. В данной статье дополнительно к этому выдвигается в качестве цели, которая должна учитываться при организации природоохранных мер, максимальное сохранение и функциональной активности (Принцип 2), и биомассы популяций (Принцип 3) оберегаемых видов фильтраторов. Кроме того, как необходимость, связанная со спецификой рассматриваемых экосистем и гидробионтов, выдвигаются еще Принципы 4 и 5.
Приближение к реализации указанных принципов возможно лишь при значительных экономических затратах. Думается, можно назвать один из потенциальных источников финансовых ресурсов, необходимых для поддержания природоохранного режима гидробиологических и малакологических заказников. Таким источником являются организации, заинтересованные в больших объемах чистой воды. Гидробионты, в том числе фильтраторы, вносят вклад в поддержание качества воды [15], снижение которого не может не отражаться на затратах на водоподготовку воды в системе водоснабжения. Снижение качества природной воды, поступающей на водозабор, сказывается на нестабильности и удорожание водоподготовки и водоснабжения. Отсюда вытекает заинтересованность потребителей чистой воды вкладывать средства в гидробиологические и малакологические заказники указанного типа, которые не только сохраняют виды фильтраторов, но и поддерживают их фильтрационную активность на уровне, способствующем поддержанию необходимого качества воды.
Вопросы терминологии в данной работе детально не анализируются. Не исключено, что могут использоваться такие термины, как малакологический заказник и гидробиологический заказник. Могут использоваться также такие термины, как рефугиум, зона сохранения, и т.д. В английском языке могут использоваться термины refugium, sanctuary, protected area и другие. Могут использоваться и другие названия для охраняемых участков указанного выше типа.
Суммируя сказанное, в статье предлагается дополнить существующую систему охраняемых территорий и акваторий специальными участками, цель которых состоит в сохранении популяций гидробионтов-фильтраторов не только как части биоразнообразия, но и как носителей важнейшей биогеоценотической функции фильтрации и очищения воды. Предлагается система принципов (пять пунктов), формирующая экологическую основу природоохранного режима этих участков (малакологических или гидробиологических заказников).
Благодарю В.Л.Касьянова, В. В. Малахова, А.В.Яблокова, других сотрудников МГУ и РАН, сотрудников ИНБЮМ НАНУ Г. Е. Шульмана, Г. А. Финенко, З. А. Романову, А.В.Пиркову, В.И.Холодова, А.Я.Столбова, членов ASLO, NABS, а также Peter J. Wangersky, J. Widdows, N. Walz и других за обсуждение общеэкологических вопросов, советы и помощь, А. Ф. Алимова и А.И.Азовского за чтение предварительного варианта статьи и критические замечания, О. С. Остроумова за помощь. Часть работы поддержана the Open Society Support Foundation, grant RSS No. 1306/1999.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов В.Е., Филонов К.П., Нухимовская Ю.Д., Шадрина Г.Д. Экология заповедных территорий России. М.: Янус-К. 1997. 576 с.
2. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. Л.: Наука, 1981. 248 с.
3. Сущеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных. Минск: Наука и техника, 1975. 208 с.
4. Шульман Г.Е., Финенко Г.А. Биоэнергетика гидробионтов. Киев: Наукова думка. 1990. 248 с.
5. Dame R.F. Ecology of Marine Bivalves. Boca Raton et al.: CRC Press. 1996. 277 p.
6. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу. М.: МАКС-Пресс, 2000. 116 с.
7. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на организмы. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М.: МГУ, 2000.
8. Красная книга Российской Федерации. М.: Издательство АСТ. 2001. 864 с.
9. The IUCN Invertebrate Red data Book. Gland: IUCN. 1983. 632 p.
10. Захаров В.М., Чубинишвили А.Г. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях. М. Центр экологической политики России. 2001. 148 с.
11. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. М.: Наука. 1985. 176 с.
12. Yablokov A.V., Ostroumov S.A. Conservation of Living Nature and Resources: Problems, Trends and Prospects. Berlin et al.: Springer-Verlag. 1991. 272 p.
13. Остроумов С.А. // ДАН 2000. Т. 372. № 2. С. 279-282.
14. Остроумов С.А. // ДАН. 2000, Т. 374, №3. С.427- 429.
15. Остроумов С.А. // ДАН 2002. Т. 382. № 1. С. 138-141.
Табл. 1. Суммарная фильтрационная активность популяций моллюсков-фильтраторов (данные многих авторов, цит. по [5, 7]).
Место изучения Единицы Численное значение
Залив Брест (Bay of Brest) Франция Время фильтрации всего объема, дни 2.8
Эстуарий Оостершелде (Oosterschelde), Нидерланды Время фильтрации всего объема, дни 3.7
Западная часть Wadden Sea Время фильтрации всего объема, дни 5.8
Восточная часть Wadden Sea Время фильтрации всего объема, дни 2.1
Реки Северной Америки Объем фильтрации за день над 1 м2 дна, м3 0.3-10
Различные экосистемы морей Западной Европы Объем фильтрации за день над 1 м2 дна, м3 1-10
Табл. 2. Воздействие на эффективность изъятия взвеси из воды в результате нарушения фильтрационной активности в присутствии загрязняющих веществ [ 7 ]
Виды моллюсков Вещества ВЭИ
Unio tumidus СМС1, 50 мг/л 112.2 – 186.7
Mytilus galloprovincialis СМС2, 20 мг/л 127.7- 276.4
Crassostrea gigas СМС3, 30 мг/л 153.2 – 10800
Crassostrea gigas СМС4, 20 мг/л 153.4 – 261.7
Crassostrea gigas СМС5, 1 мг/л 121.0 - 200
Примечание. ВЭИ – воздействие на эффективность изъятия взвеси (см. [7]). СМС1 – синтетическое моющее средство ОМО; СМС2 - синтетическое моющее средство IXI; СМС3 - синтетическое моющее средство Дени-Автомат; СМС4 -Lanza; СМС5 - синтетическое моющее средство Весна-деликат.
Табл. 3. Система принципов природоохранного режима в гидробиологических и малакологических заказниках (подробнее в тексте)
№ Принцип (требование к режиму охраны гидробионтов) Краткое обоснование
1 Сохранение всего или максимально полного набора видов водной экосистемы Ввиду взаимосвязи видов это условие является необходимым для целей долгосрочного сохранения наиболее интересующей нас группы гидробионтов.
2 Сохранение фильтрационной активности организмов и популяций Установлена значительная роль фильтрационной активности гидробионтов для изъятия взвесей и очищения воды [2-7, 13-15].
3 Сохранение биомассы и продуктивности водных сообществ и популяций гидробионтов Без выполнения этого требования невозможно выполнение предыдущего условия (см. вышерасположенную строку)
4 Сохранение популяций других организмов (в том числе за пределами охраняемого участка), от которых зависит выживание и цикл жизненный цикл охраняемых гидробионтов Некоторые гидробионты в ходе жизненного цикла зависят от популяций других организмов, в том числе выходящих за пределы охраняемых участков
(см. текст и [15])
5 Поддержание природоохранного режима на водосборной площади и на участках рек выше (по течению реки) охраняемого участка Качество воды на охраняемом участке зависит от степени загрязненности и эрозии водосборной площади; качество воды в реках зависит также от вышерасположенных участков реки
Комментарий и дополнение в связи с помещением статьи на сайт SciPeople (2009).
Новые исследования, проведенные после опубликования этой статьи, подтвердили ее основные выводы. Как показано дополнительными исследованиями автора данной статьи, найдены новые свидетельства того, что индивидуальные ПАВ и ПАВ-содержащие синтетические моющие средства (СМС) и другие смесевые препараты ингибировали скорость питания фильтраторов (т.е. скорость изъятия фитопланктона из воды фильтраторами). В дополнение к исследованиям бентосных фильтраторов, были получены новые факты, показавшие негативное воздействие ПАВ на скорость изъятия клеток водорослей из воды в результате активности беспозвоночных-фильтраторов из числа планктонных организмов (ракообразных). Так, в 2009 году в ДАН опубликована статья, в которой показано, что низкие концентрации ПАВ додецилсульфата натрия (ДСН) ингибировали скорость питания дафний Daphnia magna, клетками зеленых водорослей, т.е. ПАВ ДСН ингибировал скорость изъятия клеток водорослей из воды этими планктонными фильтраторами [16].
Комментируемая статья и другие статьи автора вошли в число работ, которые были обобщены в книге [17], отмеченной Дипломом Академии проблем водохозяйственных наук и Дипломом лауреата конкурса МОИП (2007), а также получившей позитивные отзывы специалистов в опубликованной рецензии профессора Л.П.Брагинского и соавторов [18]. Новые данные суммированы в монографии [19], также получившей позитивные отклики в печати [ 20 ]. Опубликована также совместная работа с английским исследователем Дж. Виддоусом, которая изложила результаты наших исследований данные о негативного воздействии ПАВ на фильтрационную активность атлантических мидий [21, 22]. Часть более поздних исследований суммирована в монографии [23].
Таким образом, новые научные результаты подтверждают логику данной статьи и ее выводы.
Тексты некоторых из цитируемых статей размещены на сайтах: http://scipeople.ru/users/2943391/
http://sites.google.com/site/ostroumovsa/
Дополнение к списку литературы:
16. Ворожун И.М., Остроумов С.А. К изучению опасности загрязнения биосферы: воздействие додецилсульфата натрия на планктонных фильтраторов // ДАН. 2009, Т. 425, No. 2, с. 271–272.
17. Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем [= Pollution, self-purification and restoration of aquatic ecosystems]. М.: МАКС Пресс. 2005. 100 с. ISBN 5-317-01213-9.
18. Брагинский Л.П., Калениченко К.П., Игнатюк А.А. Обобщенные механизмы самоочищения природных вод. Рец. на кн.: С. А. Остроумов. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 100 с. // Гидробиологический журнал - 2007 – т. 43, № 6 - С. 111- 113.
19. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
20. Ермаков В.В. Рец. на книгу: Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p. // Токсикологический вестник, 2009, № 2, с.40.
21 Остроумов С.А., Виддоус Дж. (Widdows J.). Воздействие катионного поверхностно-активного вещества на мидий: ингибирование фильтрации воды // Вестник МГУ. Сер.16. Биология. 2004. № 4. С. 38 - 41. [Ингибирующее воздействие ПАВ ТДТМА 0.3 – 5 мг/л на фильтрацию воды мидиями-гибридами Mytilus edulis × M. galloprovincialis из природной популяции в Северной Атлантике].
22. Ostroumov S.A., Widdows J. Inhibition of mussel suspension feeding by surfactants of three classes. // Hydrobiologia. 2006. Vol. 556, No. 1. P. 381 – 386. [Effects of SDS, TDTMA, and Triton X-100 on M. edulis and M. edulis / M. galloprovincialis. Effects of three surfactants on the filtration rates by marine mussels were studied. The xenobiotics tested represented anionic, cationic and non-ionic surfactants (tetradecyltrimethylammonium bromide, a representative of a class of cationic surfactants; sodium dodecyl sulphate, a representative of anionic alkyl sulfates; and Triton X-100, a representative of non-ionic hydroxyethylated alkyl phenols). All three surfactants inhibited the clearance rates. The significance of the results for the ecology of marine ecosystems is discussed].
23. Остроумов С. А. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. М. МАКС-Пресс. 2008. 200 с. ISBN 978-5-317-02625-7.
У автора есть сайт: http://scipeople.com/users/2943391/ →.
Опубликовано 08 июля 2010 года
Новые статьи на library.by:
ЭКОЛОГИЯ:
Комментируем публикацию: Система принципов для сохранения биогеоценотической функции и биоразнообразия фильтраторов
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1278598069 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций