Биологические ресурсы Белого моря
Теоретические и прикладные основы их восстановления и рационального использования
Почти тысячу лет Белое море обеспечивало поморов добычей рыбы и морских млекопитающих, давало пищу и товары для торговли, позволяло развивать мореплавание, строить поселки, города и монастыри, развивать экономику. В прошлом веке промыслы пришли в упадок. Одновременно происходил отток местного населения с берегов моря и вымирание поморских деревень.
Некогда процветающий край, не знавший крепостного права, отличавшийся высоким уровнем образования и культуры, развитым мореплаванием превратился в заброшенную окраину. Ситуация не улучшилась и после распада СССР, когда оно осталось единственным полностью российским морем. Его по-прежнему считают бедным и неперспективным, с чем нельзя согласиться. Во-первых, фаунистическая обедненность - не основание для вывода о количественной бедности Белого моря (Кудерский, Скарлато, 1986). Во-вторых, данные о низком обилии планктона и бентоса (Зенкевич, 1947, 1963; Ижевский, 1961; Эпштейн, 1963) ошибочны и не могут использоваться при оценке его продукционного потенциала. В-третьих, беломорские промыслы знали лучшие времена (Кузнецов, 1960) и море нельзя считать исходно бедным. Нужно выяснить причины нынешней депрессии промыслов и найти пути выхода из создавшейся ситуации. И, наконец, обнадеживающие результаты марикультуры свидетельствуют о высоких продукционных возможностях моря и позволяют наметить один из наиболее эффективных путей повышения его промыслового уровня.
При относительно хорошей изученности недостаточно сделано для оценки продукционного потенциала и обоснования рационального изъятия промысловых объектов. Необходим комплексный анализ процессов, протекающих в основных экосистемах Белого моря. Это и попытался сделать автор, обобщив оригинальные и литературные материалы.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
1) на основе системного подхода к исследованию продукционных процессов, протекающих в Белом море и определяющих уровень биологических ресурсов и рационального, научно обоснованного промысла, оценить продукционные возможности беломорских экосистем и промысловый потенциал, как отдельных видов и групп населяющих его организмов, так и водоема в целом;
2) взяв за основу исторический подход, проанализировать динамику беломорских промыслов и составить представления о максимальном уровне добычи макрофитов, рыб и морских млекопитающих;
3) суждение о бедности или богатстве моря может быть обоснованным только при наличии сравнительного подхода, позволяющего соотнести биологические ресурсы и продукционный потенциал различных морей, как из одной биогеографической зоны Мирового океана, так и из его различных частей. Такое сравнение, являвшееся одной из основных задач диссертационной работы, также было осуществлено.
4) выяснить причины нынешней депрессии беломорских промыслов и наметить пути выхода из сложившейся ситуации, направленные на повышение его промысловой продуктивности и развитие марикультуры ценных промысловых объектов.
Общая характеристика Белого моря.
Белое море - часть Северного Ледовитого океана. Его площадь равна 89600 км2, а объем - 5400 км3, средняя глубина составляет 60 м, а максимальная - 343 м. Море глубоко вдается в материк и со всех сторон окружено сушей, что приводит к преобладанию континентальных черт климата. Лето относительно теплое, а зима суровая. В открытых частях моря климат мягче и ровнее, чем в глубине заливов. Температура воздуха опускается зимой до -30°С и ниже, а летом обычно не превышают +20°С. Около полугода море покрыто льдом. Температура поверхностных вод зимой близка к точке замерзания. Прогревание начинается обычно в мае. Осенью пространственная изменчивость температуры воды в открытой части моря минимальна. В октябре отмечается быстрое охлаждение прибрежных вод, и они становятся значительно холоднее вод открытого моря.
В районах с интенсивной турбулентностью (Горло, Онежский залив) температуры воды на глубине и на поверхности обычно слабо отличаются. В Бассейне и заливах моря на поверхности она достигает обычно 13 - 15°С, а на мелководьях бывает значительно выше (до 20 - 24°С). Летний прогрев сказывается на глубинах порядка 15 м. Ниже температура резко падает и глубже 60 м имеет отрицательные значения весь год.
Соленость воды ниже, чем в Баренцевом море. Глубокие части моря имеют соленость 29.5-30%о. На поверхности открытых районов она варьирует от 24 до 27%о. В вершинах заливов и эстуариях крупных рек соленость сильно понижена. Наибольшее снижение солености в верхнем 2-Зх метровом слое наблюдаются в период таяния льда. При этом вода на поверхности становится почти пресной (Луканин, Бабков, 1985).
Воды хорошо аэрированы. Содержание кислорода варьирует от 6 до 9 мл/л. Максимально обогащены кислородом поверхностные воды Онежского залива и Горла, т.е. места повышенной гидродинамики.
Лимитирующим фактором в развитии фитопланктона является азот, находящийся в минимуме (Белая, Федоров, 1972; Федоров и др., 1995; Ильяш и др., 2003). Продолжительность регенерации нитратов близка к трем месяцам. Сроки регенерации фосфатов вдвое меньше (Максимова, 1982).
Флоро-фаунистический состав Белого моря.
Животный и растительный мир моря весьма разнообразен и неоднороден. Его многокомпонентность обусловлена разнородностью гидрологических условий в различных участках акватории и сложностью постгляциальной истории моря (Дерюгин, 1928; Квасов, 1975; Наумов, 2004).
По числу таксонов планктонные микроводоросли Белого моря практически не уступают баренцевоморским (Макаревич, Ларионов, 1992; Ильяш и др., 2003). Доминируют арктическо-бореальные (28%) и космополитические (25%) формы диатомовых. В течение года формируется четыре основных сезонных комплекса фитопланктона, сменяющие друг друга. Они имеют разный состав, отличаются показателями обилия, темпами размножения, отношением к температуре и концентрации биогенных элементов. В арктических морях от Карского до Чукотского имеется всего один максимум развития фитопланктона (биологическая весна) и зоопланктона (биологическое лето). Для фитопланктона Белого характерны два максимума развития (Федоров и др., 1995; Ильяш и др., 2003).
Зоопланктон насчитывает 142 вида. Основу составляют Сорероёа (Перцева, Прыгункова, 1995). Массового развития достигают те из них, которые обитают в верхних слоях воды. Живущие глубже 20 - 25 м менее обильны. Изменения показателей обилия в течение года носят обычно моноциклический характер. Пик численности приходится на конец июля - август, а пик биомассы - на июль. Растянутый летний период максимального обилия зоопланктона характеризуется наложением периодов развитием видов из различных экологических комплексов (Прыгункова, 1984).
Макрофитобентос состоит из 183 видов водорослей и 2 видов высших растений. Доминируют бурые водоросли (75 видов). На красных и зеленых приходится соответственно по 69 и 39 видов. Преобладают широкобореальные и арктическо-бореальные формы (Возжинская и др., 1995). Фитобентос приурочен главным образом к верхней сублиторали. Глубже 22 м макрофиты отсутствуют.
Важный элемент биоценозов бентали - морская трава зостера. Она служит нерестовым субстратом многим рыбам, в первую очередь сельди, трехиглой колюшке и др. В ее зарослях находят убежище их личинки и мальки. Сильно разветвленные корни укрепляют грунт. Отмирающие надводные и подводные части растений служат источником детрита. В 1960г. беломорская популяция погибла, вероятно, в результате поражения паразитическим миксомицетом ЬаЬтпШ1а тасгосузйз. Заросли зостеры постепенно восстанавливаются, но их биомасса еще не достигла прежних показателей (Вехов, 1995).
Зообентос исследован достаточно полно (Дерюгин, 1928; Кудерский, 1966; Беклемишев и др., 1975; Ыаитоу, 2001). Общее число видов достигает 800. Основу составляют многощетинковые черви, бокоплавы, моллюски и кишечнополостные. На долю арктическо-бореальных форм приходится около 50%. По способу питания преобладают фильтраторы и детритофаги.
Ихтиофауна, не столь разнообразная, как в Баренцевом море, насчитывает 56 - 57 видов. На долю арктических, бореальных и арктическо-бореальных видов приходится соответственно 45,46 и 9% от общего числа (Расс, 1995). Основу ихтиофауны составляют тресковые и керчаковые (по 5-6 видов). Семейства бельдюговых, сиговых, корюшковых, люмпеновых, агоновых и липаровых насчитывают по 3 - 4 вида. В остальных 17 семействах - по 1 - 2 вида. Беломорские рыбы представлены в основном мелководными прибрежно-шельфовыми видами солоноватых вод. Белое море - часть ареала арктических видов. В тоже время оно служит пределом проникновения в Арктику бореальных видов атлантического генезиса. Китовая акула, опах, угорь, сарган и скумбрещука встречаются эпизодически и далеко не каждый год. Скумбрия также заходит в Белое море, иногда большими стаями, дающими уловы промышленного значения (Андрияшев, 1954). Часто встречаются полярная и колючая акулы, сайда, пикша, сайка, морской окунь, морская камбала и молодь атлантической сельди, не размножающиеся в Белом море.
В Белом море гораздо меньше видов морских птиц, чем в Баренцевом. Практически нет птиц, предпочитающих открытые морские просторы и рыбные корма. Преобладают бентофаги. Обширные мелководья и множество островов весьма благоприятны не только для их гнездования и откорма, но и для отдыха и кормежки мигрантов из Восточной Европы и Западной Сибири (Бианки и др., 1995).
Морские млекопитающие представлены меньшим числом видов, чем в Баренцевом море. Среди постоянно обитающих в Белом море морских млекопитающих самым крупным является белуха. Эти животные встречаются на всей акватории Белого моря, а на зиму, как правило, уходят в Баренцево море. В Белом море белухи питаются в основном сельдью и мойвой, и в меньшей степени корюшкой, навагой, пинагором, треской и креветками (Виноградов, 1949).
Гренландский тюлень издавна был объектом интенсивного промысла. В начале зимы тюлени образуют на льдах северо-восточной части Бассейна и юге Горла большие скопления и приступают к деторождению. После него происходит линька. Затем тюлени покидают Белое море вместе с дрейфующими льдами. За беломорский период они практически не питаются. Откорм происходит в основном в Баренцевом море (Тимошенко, 1995).
Кольчатая нерпа распространена по всему морю, держится поодиночке, образуя временные скопления на льду только в период спаривания и линьки. Детеныши появляются на свет в конце февраля - начале марта.
Основа питания - стайные рыбы и ракообразные (Тимошенко, 1995).
Морской заяц встречается по всей акватории. Щенка проходит в конце апреля на льдах Воронки и Мезенского залива. После нее наступают спаривание и линька, когда животные не питаются. Морской заяц -бентофаг, питающийся моллюсками и креветками (Виноградов, 1949).
Относительно редки и малочисленны в Белом море атлантический морж, серый тюлень и хохлач. Эпизодически заходят касатки и один из самых мелких дельфинов - морская свинья. Единично встречаются финвалы, сейвалы, кашалоты и бутылконосы.
Основные составляющие продукционных процессов.
В 70 - 80-х годах XX в. содержание органических веществ в Белом море было в среднем около 7 мг/л . В последние годы зарегистрированы более высокие концентрации (Агатова и др., 1994). В Баренцевом море содержание органики составляет 4.6 -6.6 мг/л (Максимова, 2004). Следовательно, по концентрации органических веществ Белое море превосходит Баренцево.
С речным стоком за год поступает около 5.4 млн. т. органических веществ (Максимова, 1991). В зоне действия маргинальных фильтров (Лисицин, 1994) осаждается около 1.9 млн. т. Поскольку органика, приносимая реками, усваивается в три раза хуже автохтонной (Максимова, 1991), то оставшиеся 3.5 млн. т. аллохтонной органики эквивалентны 1.2 млн. т. усвояемого автохтонного вещества (0.6 млн. т. углерода).
Средневзвешенная концентрация хлорофилла в фотическом слое близка к 1.5 мг/м3, что выше, чем в Баренцевом море в 2 - 3 раза (Бобров, Шмелева, 1985).
Сезонные и межгодовые изменения показателей обилия фитопланктона лучше всего исследованы в проливе Великая Салма и в устьевой части губы Чупа (Федоров и др., 1995). Уровень первичной продукции, определенный радиоуглеродным методом, составлял в 60-х годах XX в. в этих точках Кандалакшского залива в среднем 200 - 250 мг С/м2 в сутки. Суммарный уровень первичной продукции можно оценить величиной порядка 3 млн. тонн органического углерода в год. Сходные показатели получены при расчете первичной продукции, исходя из зимнего запаса биогенных элементов и их 1.5 - 2-кратной оборачиваемости за период вегетации и по динамике биомассы фитопланктона (Федоров, 1970; Бобров и др., 1995).
Южные районы Баренцева моря имеют более высокую первичную продукцию (500 - 600 мг С/м2 в сутки), чем в Белом море. Западные районы сходны, а там, где в Баренцевом море преобладают арктические воды, суточная первичная продукция (50 - 140 мг С/м2) меньше беломорской в несколько раз (Бобров, 1980; Савинов, 1987). Карское, Лаптевых и ВосточноСибирское моря в 2 - 3 раза уступают Белому и лишь Чукотское превосходит его (200 - 500 мг Сш в сутки) по уровню продукции фитопланктона.
Годовая продукция макрофитов, рассчитанная разными методами, составляет в среднем 0.6 х 1013 ккал, что в 5 раз меньше продукции фитопланктона. В Мировом океане этот показатель не превышает 1% (Моисеев, 1989). Высокая продукция беломорских макрофитов обусловлена наличием больших мелководных участков, благоприятных для произрастания водорослей. Однако, продукция макрофитов играет совершенно иную роль, чем продукция фитопланктона. В Белом море практически нет организмов, питающихся макрофитами. Они могут входить в состав пищи в виде кусочков слоевищ, подвергающихся бактериальной деструкции. Очевидно, что высокая продукция макрофитов свидетельствует о развитости в Белом море детритной цепи.
Зоопланктон имеет высокие биомассы: в среднем 120 - 200 мг/м3 (Перцова, Прыгункова, 1995). В ряде случаев они могут достигать 1.8 и даже 2.5 г/м3 (Трошков, 1998). Доминировавшее долгое время представление о низком обилии зоопланктона не соответствует действительности.
Общее содержание зоопланктона равно 0.9 х 106 т. При годовом Р/В-коэффициенте, равном 2.5 (Константинов, 1986), продукция зоопланктона составляет 1.125 х 10 ккал. При коэффициентах усвояемости и эффективности продукции соответственно 0.6 и 0.22 (Алимов, 1989) можно подсчитать, что количество пшци, потребляемой зоопланктоном за год, эквивалентно 8.5 х 1012 ккал.
Биомасса макробентоса вырьирует от 100 г/м2 (псевдобатиаль) до 59 кг/м2 - мидиевые банки в верхней сублиторали (Луканин и др., 1983). Средняя биомасса -200 г/м2 (Ыашпоу еХ а1., 2003), что в 10 раз превосходит ранее приводимые данные (Зенкевич, 1963). Средняя биомасса бентоса на шельфе океана составляет 70 - 200 г/м2 (Моисеев, 1989). Следовательно, и по этому показателю Белое море может отнести к продуктивным водоемам.
Суммарная биомасса макробентоса составляет около 2 млн. т. (Ыаишоу еХ а1., 2003). При годовом Р/В-коэффициенте - 0.5 (Константинов, 1986) годовая продукция макрозообентоса составляет 0.5 х 1012 ккал. Исходя из данных о коэффициентах усвояемости и эффективности продукции (Алимов, 1989), можно подсчитать, что пища, потребляемая этими организмами за год, эквивалентна 3.8 х 1012 ккал.
Суммарный запас рыб составляет в настоящее время 24 - 30 тыс. т. Калорийность - 1 ккал/г, а годовой Р/В-коэффициент равен 0.3 (Яблонская, 1971; Алимов, 1989). Годовая продукция - 0.8 х Ю10 ккал. Близкую величину указывают и другие исследователи (Алимов и др., 2005). Учитывая соответствующие коэффициенты усвояемости и эффективности продукции (Алимов, 1989), можно определить рацион рыб: 4 х Ю10 ккал /год.
Суммарная биомасса млекопитающих, живущих в Белом море постоянно (кольчатая нерпа и морской заяц) или значительную часть времени (белуха), составляет около 2 тыс. т. При Р/В-коэффициенте 0.35 и энергетическом эквиваленте 1 ккал/г (Моисеев, 1989) годовая продукция равна 7 х 108 ккал. Усвояемость и коэффициент эффективности роста неизвестны, но, принятые равными таковым у рыб, дают рацион млекопитающих около 3.5 х 109 ккал.
Птицы в первом приближении (Бианки и др., 1995) потребляют за год около 15 тыс. тонн моллюсков и 1 тыс. тонн рыбы, что в сумме эквивалентно 8.5 х 109 ккал.
Рыб можно разделить на две основные группы по характеру питания: планктонофагов и бентофагов. Основу промысла составляют планктонофаги, среди которых на долю сельди приходится наибольшая биомасса (около 12 тыс. т.). Если соотнести годовую продукцию зоопланктона (1.125 х 1012 ккал) с его потреблением сельдью (1.8 х 1010 ккал), то оказывается, что эти величины различаются почти на 2 порядка (табл.1). Следовательно, запасы сельди не лимитированы пищевыми ресурсами.
Бентофаги базируется на продукции зообентоса, составляющей около 0.5 х 1012 ккал, и выедают за год количество донных организмов, эквивалентное 2.2 х Ю10 ккал. Следовательно, эта группа рыб, хотя и не лимитирована продукцией зообентоса, но пищевые взаимоотношения в ней гораздо более напряженные, особенно если учесть, что значительную часть макробентоса выедают многие птицы и млекопитающие. Суммарно различными бентофагами (рыбами, птицами и ластоногими) за год выедается около 0.5 х 1011 ккал.
Таблица 1.
Составляющие баланса вещества и энергии (ккал/год) в Белом море (ориг.)
Элементы экосистем Продукция Потребление
Продуценты
Фитопланктон 3.0x10°
Макрофиты 0.6 х 1013
Аллохтонная органика 0.6 хЮ13
Сумма: 4.2 х 10"
Консументы
Зоопланктон 1.125 х 10'^ 8.5x10"
Зообентос 0.5x1012 3,8x10"
Сумма: 1.625 х Ю12 1.23 х 10"
Рыбы 0.81 х 10ш 4х10ш
Птицы - 8.5 х 10у
Млекопитающие 0.7 х 10у 3.5 х 10*
Перспективы производительности Белого моря
Марикультура и акклиматизация в Белом море
Причины современного состояния промыслов Белого моря и пути их восстановления
Современное состояние запасов и уровень рационального промысла в Белом море
Динамика беломорских промыслов
