МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М.В. Ломоносова
Биологический факультет

На правах, рукописи

ИЛЬИН Игорь Николаевич

Экология океанического обрастания

03.00.16 – экология
03.00.18 - гидробиология

Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук

Москва
2003

Работа выполнена в Институте проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова Российской академии наук

Ведущая организация:
Российский университет дружбы народов

Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор В.Н. Безносов,
доктор биологических наук, профессор А. А. Нейман,
доктор биологических наук Л.А.Пономарева

Защита состоится 13 ноября 2003 г в 15 ч. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.55 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119992 Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, 389 аудитория.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан октября 2003 г.

Ученый секретарь Совета Кандидат биологических наук Н.В.Карташева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Вторая половина 20 в. характеризуется усилением темпов освоения человеком Мирового океана. Чрезвычайно увеличились использование и соответствующие исследования его биологических ресурсов. Соответственно, знание экологических закономерностей жизнедеятельности океанических организмов и сообществ приобретает все большее значение.

Прибрежное морское обрастание хорошо исследовано. Исключительно велико его практическое значение. Так, оно усиливает коррозию гидротехнических сооружений, снижает скорость судов и увеличивает потребление ими топлива, искажает показания или выводит из строя измерительную аппаратуру. С другой стороны, организмы прибрежного обрастания -биофильтраторы воды, сырье для промышленности, пища для животных и человека, биоиндикаторы среды обитания.

Иное положение наблюдалось до последнего времени в исследованиях океанического обрастания. Методологии его изучения не было. В публикациях часто отсутствовала видовая принадлежность организмов. Корректные данные об океаническом обрастании до 70-х годов 20 века были, как правило, единичными и (или) фрагментарными. Практически были неизвестны хорология видов Lepadidae, закономерности их развития, большинство функционально важных для них факторов среды. Представления об океаническом обрастании, в частности, о его экосистемах, были основаны почти исключительно на материалах изучения плавающих объектов (судов, организмов, плавника) с сообществами, как правило, неизвестного (часто прибрежного) происхождения и развития. Об обрастании фиксированных объектов бьшо лишь незначительное количество малоинформативных данных при почти полном отсутствии корректных сведений о лимитирующих факторах среды.

К середине 20 века были почти полностью исчерпаны возможности экологических исследований океанического обрастания, большую часть которых невозможно проводить с помощью изучения плавающих объектов. Соответственно этому общее представление об океаническом обрастании или отсутствовало, или господствовало мнение о маловажности, незначительности и даже о полной невозможности поселения обрастателей вне прибрежья (см., например, /Зенкевич, 1956/). Показательно, что даже в более позднем и весьма информативном обзоре по Lepadomorpha /Зевина, 1981, 1982/ сведения непосредственно об экологии Lepadidae (в значительной мере И.Н.Ильина с соавторами) занимают одну страницу.

Цель и основные задачи исследований. Целью работы являлось выявление закономерностей структуры, развития и характеристик сообществ океанического обрастания. В соответствии с этой целью были поставлены следующие основные задачи:

1. изучить его качественный и количественный состав, скорость роста обрастателей;
2. исследовать лимитирующие океаническое обрастание факторы среды и выявить срединих функционально-важные;
3. изучить закономерности его вертикального и горизонтального распределения;
4. разработать концептуальное представление об океаническом обрастании, в частности,для моделирования его сообществ и прогнозирования его образования и развития,
5. разработать экологическое обоснование снижения вредоносности обрастания;
6. обосновать возможность культивирования Lepadidae;
7. обосновать применение их в качестве биоиндикаторов;
8. для решения названных задач разработать комплекс методик изучения обрастания.

Основные защищаемые положения. Предметом защиты являются следующие положения:

Сообщества океанического обрастания характеризуются: 1. олигомикстностью, 2. подавляющим преобладанием в них видов Lepadidae с очень большой скоростью роста, 3. важнейшей ролью в них хищников, 4. сравнительной несложностью сообществ, 5. большой обособленностью, сочетающейся с невозможностью их автономного развития, 6. большой пространственно-временной изменчивостью, 7. возможностью существования в большей части Мирового океана, 8. резким возрастанием в последние десятилетия количества сообществ и взаимодействия между ними.

Развитие океанического обрастания определяет комплекс закономерностей и функционально важных факторов среды, в значительной мере выявленных или (и) исследованных нами. Для Lepadidae этими факторами являются: 1. особенности и глубина нахождения субстрата, 2. температура, соленость и скорость тока воды, 3. макро-, мезо- и микрогеографические факторы, 3. временные и антропогенные факторы, 4. циркуляция водных объемов, содержащих циприсов Lepadidae, 5. внугри- и межвидовые отношения в биоценозах.

Полученные результаты могут быть использованы для рациональной эксплуатации гидротехнических объектов, для культивирования Lepadidae, для применения их в качестве биологических индикаторов вод.

Предлагаемый комплекс методик изучения океанического обрастания определяется разработанной автором методологией, обоснованной проведенными исследованиями.

Научная новизна и теоретическая значимость полученных результатов В работе впервые: 1. сформировано концептуальное представление об океаническом обрастании; 2. установлена возможность возникновения за короткий (2-4 недели) срок большого по биомассе и плотности обрастания Lepadidae; 3. установлена его хорологическая структура; 4. рассмотрены лимитирующие и определены функционально важные для него факторы среды; 5. выявлены основные закономерности развития Lepadidae.

Практическое значение проведенных исследований. 1. Разработан комплекс методов и приспособлений для синхронных исследований океанического обрастания и факторов среды; 2. проведенные исследования позволяют прогнозировать океаническое обрастание Lepadidae в различных условиях; 3. показана возможность большой вредоносности обрастания в пелагиали; 4. обоснованы мероприятия, снижающие эту вредоносность; 5. предложено и обосновано культивирование Lepadidae; 6. показана возможность использования Lepadidae для биоиндикации вод и их динамики.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены на международных, всесоюзных, общероссийских совещаниях:

«2 всесоюзный симпозиум по биологическим повреждениям и обрастаниям материалов, изделий и сооружений», Москва, 1972; «Роль организмов в биокоррозии и биоповреждениях различных типов материалов, применяемых на море», Одесса, 1972; «Биокоррозия, биоповреждения, обрастания», Батуми, 1974; «Биокоррозия, биоповреждения, обрастания», Киев, 1976; «1 съезд советских океанологов», Москва, 1977; «4 съезд ВГБО», Киев, 1981; «2 всесоюзный съезд океанологов», Ялта, 1982; «1 конференция по биоповреждениям», Абовян, 1983; «38 научная сессия НТОРЭС», Москва, 1983; «Применение методов теории информации для повышения эффективности и качества сложных радиоэлектронных систем». Таганрог, 1984; «Природная среда и биологические ресурсы морей и океанов», Ленинград, 1984; «Морская коррозия и обрастание», Батуми, 1984; «40 научная сессия НТОРЭС», Москва, 1985; «Методы оптимального синтеза сложных систем и их приложения в инженерной экологии», Черноголовка, 1985, "3 конференция Защита судов от коррозии и обрастания», Калининград, 1986; «3 конференция по биоповреждениям», Донецк, 1987; «3 съезд советских океанологов, 1987; «Системология и ее приложения в системотехнике и экологию), Черноголовка, 1987; «Защита материалов и изделий от атмосферной, биологической коррозии и тропикостойкость материалов и изделий», Минск, 1989. «Всесоюзное совещание по морскому обрастанию и биокоррозии», Владивосток, 1989, «Биоповреждения в промышленности», Пенза, 1994; «Биологические проблемы экологического материаловедения», Пенза, 1995; «Экологические проблемы стойкости техники и материалов», Адлер, 1996; «Современные методы и средства океанологических исследований», Москва, 1997; 1998; 1999; «Научные чтения памяти профессора А.А.Браунера», Одесса, Украина, 2000; а также на сессиях Научного совета по биоповреждениям РАН (Москва, 1972-1991), Ученых советах ИОРАН и ИПЭЭ (Москва, 1972, 1983, 1997), коллоквиумах ИОРАН и ИПЭЭ (Москва, 1971-2001), коллоквиумах Российско-вьетнамского научно-исследовательского центра (Москва, Сайгон, 1987-1992) и др.

Публикация результатов исследований. Основные материалы диссертации опубликованы в 59 работах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 280 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения, приложения и списка использованной литературы. Диссертация включает 39 таблиц и 24 рисунка. Список литературы содержит 251 названия на русском языке и 259 - на иностранных языках.