Биологический мониторинг на стационарных

Биологический мониторинг на стационарных
станциях в прибрежной зоне моря
Борис Александров
Институт морской биологии НАН Украины
borys.aleksandrov@gmail.com
Цель – определить сезонный ход изменения качества
морских прибрежных (или транзитных) вод.
Температура воды является одним из основных факторов, влияющих
на водные организмы и определяющих их функциональную
активность Температура определяет «биологические сезоны» в
море. (Portner, 2002; Hoffmann G.E., Todgham, 2010).
Hoffmann G.E., Todgham A.E. Living in the now: physiological mechanisms to tolerate a rapidly
changing environment // Annu. Res. Physiol.- T. 72.- 2010.- P. 127-145.
Portner H.O. Climate variations and the physiological basis of temperature dependent biogeography:
systemic to molecular hierarchy of thermal tolerance in animals // Comp. Biochem. Physiol.- 2002.- A,
T. 132.- P. 739-761.
Когда собирать пробы
3.2. Когда собирать пробы
температура воды, а не
предопределенные даты,
должна быть сигналом для
отбора проб (!)
Черное море является умеренно-континентальным водоемом с
большой амплитудой сезонных колебаний температуры.
Формирование сезонного термоклина начинается в апреле-мае, в
зависимости от региональных климатических условий.
Сезонность гидрофизических характеристик изменяеться
зависимости от региональных климатических условий
географического положения (Блатов и др., 1984).
в
и
Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Тужилкин В.С. Изменчивость
гидрофизических полей Черного моря.- Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- 268 с.
Гидрофизические условия формирования биологических
сезонов в Черном море (Виноградов и др., 1966;
Виноградов и др., 1992)




Зима – Tводы < 8° С (отсутствие термоклина)
Весна – Tводы 8-16° С (формирование термоклина)
Лето - Tводы > 16° С (термоклин)
Осень - Tводы 16-8° С (заглубление термоклина)
Виноградов К.А., Розенгурт М.Ш., Толмазин Д.М. Атлас гидрологических характеристик северозападной части Черного моря (в рыбопромысловых целях).- Киев: Наукова думка, 1966.- 93 с.
Виноградов М.Е., Сапожников В.В., Сушкина Е.А. Экосистема Черного моря.- Москва: Наука,
1992.- 112 с.
Среднемесячные значения температуры
поверхностного слоя воды
30
Температура воды
25
20
15
10
5
0
I
Одесса
Новороссийск
Геленджик
Батуми
1.6
6.8
8.2
10.4
Одесса
II
III
IV
V
0.9 2.4 8 14.8
5.9 6.8 10.4 15.7
7.4 8 11.2 16.1
8.9 8.9 11.2 16.4
Новороссийск
VII
I
18.7 20.3 20.6
20.5 23.6 24
20.9 24 24.6
21.5 24.7 25.8
Axis Title
VI VII
Геленджик
IX
X
18.3
21.2
21.8
24.1
13.9
17.2
17.4
20.3
XI XII год
8.9
13.2
13.8
16.7
4.1
9.2
10.2
12.9
11
14.5
15.3
16.8
Батуми
Справочник по гидрологическому режиму морей и устьев рек СССР, Ч.1, т. 4, вып 1: Черное
море – Киев, 1970. – 386 с.
Lg численности, экзм-3
Температурная стимуляция появления меропланктона
(Одесский залив, 30-31 июля 1985)
Т 0С
Температура воды
Личинки балянусов
Личинки полихет
В течнии 4-х часов Тводы
возрасла с 9 до 18,50С
Время суток, ч
Александров Б.Г. Экологические аспекты распределения и развития личинок обрастателей в
северо-западной части Черного моря / Автореф. диссер. на соиск. уч. степ. канд. биол. наук.Севастополь, 1988.- 22 с.
Эффект:
Увеличение численности
науплиусов Balanus
improvisus (I-II стадия) в
60 раз через 11 часов
после начала
стимулирующего
воздействия (18000 экзм3).
Увеличение личинок сем.
Spionidae (200-300 m) в
20 раз (1250 экзм-3).
Годовая динамика скорости изменения температуры
морской воды в разных районах Черного моря
•
Геленжик и Батуми близки по скорости изменения температуры.
•
В связи с разной скоростью изменеия температуры воды, если не учитывать ее
абсолютное значение:
зима у берегов Одессы короче на месяц, по сравнению с Геленжиком и Батуми,
весенний и летний периоды наступают на месяц раньше (при этом лето на один
месяц продолжительнее),
осенний период во времени совпадает.
Особенности выделения биологических сезонов в море
 Зима и лето характеризуются предельными температурами воды и отсутствием
выраженых градиентов скорости ее изменения.
 Весна и осень, наоборот выделяются по максимальной скорости изменения
температуры.
 Биологическая весна в Черном море начинается после достижения температуры
воды 8-10 0С (в этот период обитатели холодного промежуточного слоя становяться
обычными и в прибрежных районах моря).
 Районы стационарных гидробиологических исследований по температурным
условиям можно разделить на две области
Низкотемпературную – Одесский залив (среднегодовая температура воды – 11,1 0С,
среднесуточная скорость изменения температуры воды - 0,2 0Ссут-1).
Высокотемпературную – Голубая бухта (16,60С и 0,30Ссут-1 соответственно), Батумское
побережье (17,30С и 0,30Ссут-1 соответственно).
График отбора проб по сезонам
Примечание. Допускается температурная погрешность при отборе проб до 3 0С.
Во время отбора проб фиксировать среднюю Тводы за предшествующую
декаду и Тводы в день отбора проб.
Общее правило выбора времени отбора проб
Взятие проб необходимо осуществлять после достижения морской
водой регламентируемой температуры и адаптации прибрежной
экосистемы к данному режиму в течении декады (исключить отбор
проб при воздействии сгонно-нагонных ветровых явлений).
40 суток -зоопланктон
4 суток - фитопланктон
Зависимость
продолжительности
жизни водных
организмов и
минимального объема
их жизненного
пространства (Parsons,
1982).
Parsons T.R. The future of controlled ecosystem enclosure experiments / In: Marine mesocosms: biological
and chemical research in experimental ecosystems / Ed. By G.G. Grice and M.R. Reeve.- New York:
Springer-Verlag, 1982.- P. 411-418.
Как собирать пробы
Гетерогенности распределения бентоса выше, чем планктона
На исследуемой акватории изначательно необходимо осуществить
«нулевую» (предварительную) съемку с отбором не менее 30 проб для
изучаемых жизненых форм на расстоянии 1-2 м друг от друга.
После количественной обработки проб определить:
- характер распределения общей биомассы и численности объектов
(в случае распределения нормального (симметричного) возможно
вычисление среднего арифмитеческого значения, в случае неравномерного
– среднего геометрического;
- необходимый объем выборки для обеспечения не менее 70%
точности оценки средней величины (Лакин, 1980).
Опыт исследований, проведенных в Одесском заливе показал, что для
определения достоверной численности и биомассы мидий (доминирующего
вида) в составе обрастания твердого субстрата с ошибкой не более 30%
потребуется собрать не менее 11 проб рамкой 10 х 10 см, взятой на
расстоянии не менее 2-х м друг от друга.
Лакин Г.Ф. Биометрия.- М.: Высшая школа, 1980.- 293 с.
Выход из затруднительной ситуации
Cбор интегральных проб (Сорокин, 1968), притом не менее
трех в каждую съемку для определения средней величины и
ее ошибки.
Для планктона интегральная проба может объединять от 3-5
проб, для бентоса - 10-15.
Для получения интегральной пробы обязательно необходим
делитель Фолсома (f), Мотоды (c) или Котта (d).
Сорокин Ю.И. Микробиологические исследования в Черном море: о методах отбора проб при
изучении бактериального населения водной толщи // Микробиология.- 1962.- Т. 31.- С. 684-692.
Где собирать пробы
Особенности отбора проб на разных глубинах
Прибрежные воды выделяются в пространстве от уреза воды на удаление до
1 мили (1852 м) от берега. Если соленость воды в этой зоне ≤ 14,7 ‰ , то это
транзитная зона. Фиксация солености в поверхностном и придонном слое в
период сбора проб обязательно для идентификации категории вод.
На глубинах ≥ 10 м сбор проб
 Фитопланктон на двух горизонтах поверхностный и придонный 1 м слой
(в случае регистрации термоклина: поверхностный слой, термоклин и
холодный промежуточный слой).
 Зоопланктон – вертикальный лов сетью на трех горизонтах, при наличии
необходимой глубины.
 Фитобентос – рамкой 10х10 см с любых твердых субстратов
(преимущество поверхность навигационных буев и гидротехнических
сооружений).
 Зообентос – дночерпатель с площадью захвата 0,25 или 0,1 м2.
Особенности отбора проб на разных глубинах
Прибрежные воды выделяются в пространстве от уреза воды на удаление до
1 мили (1852 м) от берега. Если соленость воды в этой зоне ≤ 14,7 ‰ , то это
транзитная зона. Фиксация солености в поверхностном и придонном слое в
период сбора проб обязательно для идентификации категории вод.
На глубинах < 10 м сбор проб
 Фитопланктон на двух горизонтах поверхностный и придонный 1 м слой.
 Зоопланктон – горизонтальный лов сетью на глубине 1 м (использовать
счетчики расхода воды, либо репéра).
 Фитобентос – рамкой 10х10 см с любых твердых субстратов
(преимущество поверхность навигационных буев и гидротехнических
сооружений).
 Зообентос – рамка количественного учета на мягких, либо твердых
грунтах.
Что собирать
Jarmila Makovinska
MACROZOOBENTHOS
???