Новости

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М.ВЛомоносова
Биологический факультет

На правах, рукописи

ПШЕНИЧНЫЙ
БОРИС ПАВЛОВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
ИСКУССТВЕННОГО ПОДЪЕМА ГЛУБИННЫХ ВОД ОКЕАНА
И ПУТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ОСВОЕНИЯ ИХ РЕСУРСОВ

03.00.16 –Экология
03.00.18 - Гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук

Москва, 2005

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ФГУП «ВНИРО») и Межведомственной Ихтиологической комиссии Министерства природных ресурсов Российской Федерации, Федерального агентства по рыболовству Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, Российской Академии Наук.

Научный консультант:
     доктор биологических наук В.Н. Безносов

Официальные оппоненты:
     доктор биологических наук, профессор В.А. Абакумов,
     доктор биологических наук, профессор В.М. Хромов,
     доктор биологических наук, профессор В.И. Козлов

Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (КрасНИИРХ)

Защита состоится " 27 " октября 2005 г. в 15 чаc. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.55 в Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119892 Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, 389 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан « 22 » сентября 2005 г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Рост населения Земли привел к резкому увеличению потребностей человека в природных ресурсах. Уже в первой половине ХХ столетия антропогенная деятельность по освоению ресурсов достигла масштабов, сравнимых с масштабами геологических процессов, происходящих на Земле (Вернадский, 1960, 1965). Многие природные ресурсы стали исчерпываться настолько быстрыми темпами, что их нехватка уже в ближайшем будущем может сказаться на развитии нашей цивилизации. В то же время антропогенное загрязнение биосферы, происходящее, главным образом, при освоении ресурсов, достигло такого уровня, что поставило нашу планету перед угрозой глобального экологического кризиса (Коммонер, 1976; Будыко, 1984; Израэль, 1984; Израэль, Цыбань, 1989; Абакумов, Калабеков, 2002).

Дальнейший рост населения Земли потребует освоения еще большего количества природных ресурсов, запасы которых ограничены и, в значительной степени, уже истощены. На освоение такого количества ресурсов потребуется затрачивать еще больше энергии. Однако запасы традиционных источников энергии также ограничены и находятся на грани исчерпания. Кроме того, их использование, загрязняющее окружающую среду, может ускорить наступление экологического кризиса. В связи с этим, поиск путей рационального освоения природных ресурсов, не приводящих к негативным экологическим последствиям, становится одной из наиболее актуальных проблем.

Одним из перспективных путей решения проблемы дефицита природных ресурсов является освоение многочисленных ресурсов океана, содержащихся в толще его вод и в водах больших глубин. Освоить эти ресурсы можно, поднимая в поверхностный слой глубинную воду. Однако антропогенный подъем в поверхностный слой морей и океанов глубинной воды, как правило, значительно отличающейся от водной массы поверхностного слоя по ряду абиотических и биотических параметров, нарушит природную вертикальную структуру вод в районах подъема, изменит условия поверхностного слоя моря и приведет к нарушению структурно-функциональной организации водных экосистем. Таким образом, крупномасштабные нарушения стратификации вод океана при освоении ресурсов его глубинных вод могут привести к негативным экологическим последствиям для биосферы (Малиновский, 1993; Несов, 1995; Пшеничный 2000; Пшеничный, Безносов, 2001; Пшеничный, 2002; 2003 а, б; 2004).

Экологические проблемы, возникающие при искусственном подъеме глубинных вод, являются новыми проблемами, с которыми человек не сталкивался ранее, и изучены явно недостаточно. Интенсивное освоение ресурсов глубинных вод океана, связанное с их подъемом в поверхностный слой, потребует разработки научно обоснованных прогнозов возможных экологических последствий такой деятельности и практических рекомендаций по рациональному освоению ресурсов, предотвращающих возникновение негативных последствий, что приобретает особую актуальность.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является исследование экологических проблем, возникающих при искусственном подъеме глубинных вод в поверхностный слой океана, и разработка путей их рационального освоения, предотвращающих негативные экологические последствия.

Для решения этой цели поставлены следующие конкретные задачи:

• проанализировать современное состояние и использование биологических, химических, тепловых и энергетических ресурсов океана, особенности их распределения по глубинам и перспективы освоения при подъеме глубинных вод в поверхностный слой;
• рассмотреть существующие проекты и устройства для подъема в поверхностный слой океана глубинных вод и разработать устройства, использующие для этой цели возобновляемые источники энергии океана;
• проанализировать процессы, происходящие в поверхностном слое вод океана и в функционировании пелагических экосистем в районах природных подъемов глубинных вод, и выявить их связи с экологическими последствиями;
• исследовать воздействие основных факторов среды при искусственном подъеме глубинных вод на условия поверхностного слоя моря, жизнедеятельность организмов и функционирование пелагических экосистем;
• изучить причины возникновения экологических последствий в различных случаях распространения глубинной воды при ее искусственном подъеме в поверхностный слой моря;
• оценить перспективы использования биопродукционного потенциала глубинных вод океана при их подъеме в поверхностный слой c целью комплексного освоения ресурсов и предотвращения негативных экологических последствий;
• обосновать целесообразность создания искусственного подъема глубинных вод для промысла рыбы и культивирования гидробионтов и использования для этих целей глубинных вод, поднимаемых в качестве побочного продукта при других видах антропогенной деятельности;
• разработать мероприятия по управлению распространением глубинной воды при ее подъеме в поверхностный слой, позволяющие предотвратить действие факторов среды, приводящих к негативным последствиям, и использовать действие факторов, приводящих к позитивным последствиям для производства биологической продукции;
• разработать мероприятия и устройства по искусственной дестратификации вод загрязненных природных водоемов, способствующие улучшению качества их вод и комплексному использованию ресурсов, содержащихся в глубинных слоях.

Основные защищаемые положения. Предметом защиты являются следующие положения:

1. Искусственный подъем глубинных вод является мощным фактором воздействия на среду поверхностного слоя моря, жизнедеятельность водных организмов, структуру и функционирование пелагической экосистемы и биосферу.
2. К негативным экологическим последствиям при искусственном подъеме глубинных вод приводит, главным образом, действие температурного фактора среды, вызывающее изменение теплосодержания вод поверхностного слоя моря, и функционирование высокопродуктивных пелагических экосистем, образующихся в местах подъема вод, приводящее к нарушению современного баланса биогеохимических процессов биосферы.
3. Одним из путей рационального освоения природных ресурсов глубинных вод океана является их комплексное использование, включающее использование биопродукционного потенциала глубинных вод. Культивирование гидробионтов в местах искусственного подъема глубинных вод может быть одним из основных мероприятий по мелиорации вод поверхностного слоя, предотвращающих возникновение негативных экологических последствий.
4. Организация промысла рыбы и культивирования гидробионтов в местах искусственного подъема глубинных вод может быть перспективным направлением антропогенной деятельности по производству биологической продукции. Для этой цели целесообразно как создание искусственного подъема вод в некоторых районах океана, так и использование глубинных вод, поднимаемых к поверхности в качестве побочного продукта при других видах антропогенной деятельности.
5. На основании дифференцированного подхода к оценке действия факторов среды при искусственном подъеме глубинных вод разработана система мероприятий, технологических схем и рекомендаций по управлению распространением глубинной воды, направленных на предотвращение действия факторов среды, приводящих к негативным последствиям и использование действия факторов, приводящих к позитивным последствиям. Проведение предложенных мероприятий предотвратит возникновение негативных последствий и обеспечит создание высокопродуктивных экосистем для производства биологической продукции.
6. Искусственная дестратификация вод загрязненных водоемов волновыми устройствами, интенсифицирующими водообмен и аэрацию вод, способствует улучшению качества водной среды и рациональному использованию ресурсов глубинных слоев, увеличивая выход биологической пищевой продукции.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Настоящая работа является первым целенаправленным исследованием экологических проблем, возникающих в океане при искусственном подъеме глубинных вод, позволившим разработать некоторые пути их рационального освоения, предотвращающие возникновение негативных экологических последствий.

На основании полученных материалов по воздействию факторов среды на воду поверхностного слоя и жизнедеятельность пелагических организмов предложена принципиальная схема структурной перестройки и функционирования пелагической экосистемы при искусственном подъеме глубинных вод и возникновения экологических последствий.

Научно обоснованы перспективы комплексного освоения природных ресурсов глубинных вод океана, включающего использование биопродукционного потенциала этих вод для культивирования растительных и животных организмов. Показано, что культивирование гидробионтов в местах антропогенного подъема вод может быть одним из основных мероприятий по предотвращению возникновения негативных экологических последствий.

Научно обоснована целесообразность создания искусственного подъема глубинных вод в некоторых районах океана для промысла рыбы и культивирования гидробионтов, а также использования для этих целей глубинных вод, поднимаемых в качестве побочного продукта при других видах антропогенной деятельности.

Разработана методологическая основа системы мероприятий, технологических схем и рекомендаций по управлению распространением глубинной воды при ее подъеме в поверхностный слой, предотвращающих возникновение негативных экологических последствий и способствующих созданию высокопродуктивных, сбалансированных пелагических экосистем с целью увеличения производства биологической пищевой продукции. Предложена гипотетическая схема функционирования пелагических экосистем при проведении таких мероприятий.

Разработаны мероприятия по искусственной дестратификации вод загрязненных водоемов, для реализации которых разработаны и апробированы устройства, интенсифицирующие водообмен и аэрацию вод, использующие энергию волн.

Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы в следующих областях практической деятельности:

• для оценки возможных экологических последствий воздействия различных видов антропогенной деятельности, связанной с подъемом глубинных вод, на окружающую среду (ОВОС);
• для оценки ущерба деятельности по подъему глубинных вод;
• при разработке и проведении в водоемах природоохранных мероприятий по предотвращению негативных экологических последствий антропогенного подъема глубинных вод;
• для организации рационального, комплексного использования ресурсов глубинных вод;
• при организации промысла рыбы и хозяйств по культивированию гидробионтов в местах искусственного подъема глубинных вод с целью увеличения производства биологической продукции в водоемах;
• при разработке технологий интенсивной аквакультуры;
• при проведении природоохранных мероприятий по улучшению качества вод загрязненных природных водоемов различного назначения.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на международном симпозиуме по биопродуктивности экосистем апвеллингов (Москва, 1979); научно-техническом совещании «Использование физических раздражителей в целях развития морского рыбного промысла» (Клайпеда, 1982); П-м Всесоюзном съезде океанологов (Ялта, 1982); 1-м Всесоюзном симпозиуме «Теоретические основы аквакультуры» (Москва, 1983); заседании Ученого Совета ВНИРО (Москва, 1984); заседании лаборатории планктона института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва, 1984); Всесоюзной конференции «Природная среда и проблемы изучения, освоения и охраны биологических ресурсов морей СССР и Мирового океана» (Ленинград, 1984); Международном симпозиуме по районам апвеллингов Западной Африки (Бaрселона, 1985); Научно-консультативном совете по биологическим ресурсам Мирового океана Межведомственной Ихтиологической комиссии (Москва, 1985); Всесоюзной конференции «Искусственные рифы для рыбного хозяйства» (Москва, 1987); Ш-м съезде советских океанологов (Ленинград, 1987); Ш-й Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь, 1988); Международном симпозиуме по современным проблемам марикультуры в социалистических странах (Б.Утриш, 1989); Международном конгрессе «Вода: экология и технология» (Москва, 1994); Международном симпозиуме «Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре» (Краснодар, 1996); 1-м Конгрессе ихтиологов России (Астрахань, 1997); Международном Тихоокеанском конгрессе (PACON) «Человечество и океан» (Москва, 1999); Научной конференции «Водные экосистемы и организмы – 3» (Москва, 2000); ХП-й Международной конференции по промысловой океанологии (Светлогорск, 2002); Международном семинаре «Роль климата и промысла в изменении структуры зообентоса шельфа» (Мурманск, 2003); Ученом Совете Межведомственной Ихтиологической комиссии (Москва, 2004).

Результаты работы демонстрировались на международных выставках. На ВДНХ СССР в 1990 г. работа отмечена серебряной медалью, на выставке «Инрыбпром - 2000» в 2000 г. - дипломом.

Публикации. По теме работы опубликовано 58 работ, из которых 15 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 416 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов и списка литературы. Диссертация включает 23 таблицы и 40 рисунков. Список литературы содержит 558 отечественных и 106 иностранных наименований работ.