«A.Yu. ZVYAGINTSEV MARINE FOULING IN THE NORTH-WEST PART OF PACIFIC OCEAN Vladivostok Dalnauka 2005 Р О С С И Й С К А Я А К А Д ЕМ И Я Н А У К ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТ ИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ А.Ю. ЗВЯГИНЦЕВ МОРСКОЕ ...»

Автор посвящает свой

труд светлой памяти своих

Учителей, известных

специалистов в области

изучения морского

обрастания Галины

Бенициановны Зевиной и

Олега Германовича

Резниченко

R U S S I A N A C A D E M Y O F S C IE N C ES

FAR EASTERN BRANCH

INST IT UTE OF MARINE BIOLOGY

A.Yu. ZVYAGINTSEV

MARINE FOULING

IN THE NORTH-WEST PART

OF PACIFIC OCEAN

Vladivostok Dalnauka 2005

Р О С С И Й С К А Я А К А Д ЕМ И Я Н А У К

ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТ ИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ

А.Ю. ЗВЯГИНЦЕВ

МОРСКОЕ ОБРАСТАНИЕ

В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ

ТИХОГО ОКЕАНА

Владивосток Дальнаука УДК 577. ЗВЯГИНЦЕВ А.Ю. Морское обрастание в северо-западной части Тихого океана. – Владивосток: Дальнаука, 2005. – 432 с. ISBN 5-8044-0546-2.

Монография посвящена исследованию состава, количественного распределения и особенностей формирования сообществ обрастания разных субстратов (подводной части судов, гидротехнических сооружений, нефтедобывающих платформ, систем охлаждения промышленных предприятий) в северо-западной части Тихого океана. В основу работы полож ены материалы, полученные автором и его коллегами в составе морских экспедиций Института биологии моря ДВО Р АН в дальневосточных морях в 1980–2000 гг.

Книга мож ет быть полезной для морских биологов, экологов, фаунистов, биогеографов, специалистов по судоремонту и судостроению.

Ил. 116, табл. 80, библ. 605.

ZVYAGINTSEV A.Yu. Marine f ouling in the north-west part of Pasif ic ocean. – Vladivostok:

Dalnauka, 2005. – 432 p. ISBN 5-8044-0546-2.

Monograph is dedicated to study ofcomposition, quantitative distribution and features of fouling com munities forming on the different substrata (underuater part of ships, hydrotechnical structures, oil platforms, and cooling systems of undertakings) in the north-west part ofP acific Ocean. Investigation is basic on data received by author with colleagues in marine expeditions ofthe Institute of Marine Biology FEB RAS of1980–2000 in Far East seas.

The book is of use for hydrobiologists, ecologists, specialists in the biogeography and shipbuilding.

Ill. 116, tabl. 80, bibl. 605.

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. В.С. Лев ин Р ецензент д-р биол. наук, проф., действительный член Р АЕН В.П. Шунтов Утверждено к печати Ученым советом ИБМ ДВО Р АН В оформлении обложки использованы фотографии А.А. Омельяненко и А.Л. Дроздов а Звягинцев А.Ю., 2005 г.

Дальнаука, 2005 г.

ISBN 5-8044-0546- Когда понятны природа и развитие болезни, стоимость и сложность лечения часто сокращаются.

А.Д. Б а к и о к к о

ПРЕДИСЛОВИЕ

работников судоремонтных заводов бытует мнение, что обрастание – это « черная и белая ракушка», да еще « трава». Оно вызывает снижение скорости судов, и поэтому с ним следует беспощадно бороться любыми способами. При этом под черной и белой ракушкой, соответственно, подразумеваются мидии и усоногие раки, под травой щедро объединяются гидроиды, мшанки, водоросли. Между тем уже полвека назад полный список известных тогда обрастателей составлял около 2000 видов!

ѕ Морская буровая платформа « Оушн Рейнджер», казалось, может противостоять любому разгулу стихий. По расчетам проектировщиков, она должна была выдерживать удары 33-метровых волн и напор ветра 185 км в час. И все же в феврале 1982 г., во время одного из штормов, платформа опрокинулась и затонула; находившиеся на ней человека погибли. А ведь и высота волн, и скорость ветра были меньше расчетных.

Вполне вероятно, что решающим моментом в возрастании сопротивления волновым нагрузкам стало массовое развитие обрастания, что и привело к катастрофе. Снижение скорости судов, связанное с этим явлением, обычно к катастрофам не приводит, но вызывает серьезные экономические потери. А иногда даже имеет стратегическое и геополитическое значение: так, одной из причин поражения в Цусимском сражении называют обрастание днищ кораблей. Стоит отметить также, что поток видов-вселенцев на корпусах судов не подвластен никакой таможенной и карантинной службе.

Мне неоднократно приходилось слышать вопросы вполне уважаемых коллегбиологов примерно такого содержания: «Когда же вы, наконец, изобретете такую краску, чтобы уничтожить обрастание?» Ответ однозначен: обрастание исчезнет, когда будет уничтожена жизнь в Мировом океане. В этом процессе человечество за последние века добилось серьезных успехов. На мой взгляд, даже при мировых катаклизмах обрастание исчезнет в последнюю очередь, так как его слагают наиболее эврибионтные, приспособленные к специфическим условиям существования виды.

Наиболее широкое развитие на практике нашло лишь одно направление защиты от обрастания – химическое, которое активно разрабатывается во многих развитых странах и в настоящее время. Оно связано с использованием красок и других покрытий, способных выделять в окружающую среду сильнодействующие яды (биоциды), которые убивают не только обрастателей, но и любых других водных животных. Основной принцип работы противообрастающих покрытий – постоянный выход ядов в окружающую среду, приводящий к образованию сначала локальных, а затем и более обширных безжизненных зон в акваториях портов. Результат – в местах с повышенным числом искусственных объектов, имеющих такие покрытия, исчезают широко распространенные ранее виды, появляются мутантные формы: моллюски без раковин и т.п. Возникает сложная ситуация: чем больше мы создаем искусственных морских объектов, тем большее количество ядов из противообрастающих покрытий поступает в морскую среду, нанося этим непоправимый вред природным экосистемам. В сложившейся ситуации существует один разумный выход: не бороться с обрастанием, а защищаться от него и, как это ни покажется парадоксальным, иногда и защищать его от человека.

Несмотря на обилие существующих в настоящее время способов защиты от обрастания, до сих пор нет радикального метода, способного полностью его предотвратить. В результате последних исследований предложена общая концепция экологически безопасной хемобиологической защиты. Однако пока исследования в области такой защиты не выйдут из эмпирической стадии, трудно рассчитывать на быстрый прогресс.

Корень английского термина « fouling» (обрастание) переводится в разных, в основном отрицательных значениях: грязный, отвратительный, нечестная игра. Т аким образом, отрицательное отношение к обрастанию задано уже в названии этого явления.

Однако обрастание – это не холерный вибрион или вирус СПИДа, с которыми необходимо бороться. Это те же виды бентосных животных и водорослей, но обитающие на антропогенных субстратах. Многие из них – перспективные объекты марикультуры. Общеизвестна положительная роль обрастания как биофильтра и искусственного рифа. Откроем любой учебник экологии – каждая глава может быть посвящена и такому явлению, как обрастание: видовое богатство, сообщества, сукцессия, островная биогеография, расселение видов и т.д. Поскольку проблема актуальна, а ее масштабы имеют фундаментальное значение, становится очевидной необходимость ее изучения. Обратимся к эпиграфу: американский коллега А.Д. Бакиокко считает морское обрастание « болезнью», которую, естественно, следует лечить с минимальными затратами. Однако для этого необходимо познать ее природу и развитие.

Поэтому необходимо продолжать фундаментальные исследования, практическая отдача от которых не может быть получена за короткое время.

Именно фундаментальное изучение морского обрастания в северо-западной части Т ихого океана – основная задача книги, разработку методов защиты я предоставлю специалистам. Возможно, содержащаяся здесь информация окажется полезной и для них. Предупреждаю заранее особо нетерпеливых читателей: книга содержит много материала описательного характера. От этого мне уйти не удалось – пришлось закрывать множество « белых пятен» в исследовании разных антропогенных субстратов в неизученных районах либо делать то, что не было сделано предшествующими авторами. В работе приведено много фактического материала, который может послужить основанием для более углубленного исследования соответствующими специалистами, например, по моделированию экосистем.

ВВЕДЕНИЕ

столкнулся со времени постройки первых судов и примитивных подводных сооружений. Вопросы, касающиеся защиты от обрастания, отражены еще в античной литературе. Вначале, очевидно, это явление серьезно не воспринималось, но с течением времени стало наносить значительный экономический ущерб. Общеизвестна негативная роль морского обрастания в хозяйственной деятельности человека. В процессе эксплуатации судна оно отрицательно влияет на его гидродинамические характеристики, что приводит к ухудшению ходовых свойств. Это, прежде всего, потери скорости хода судов, достигающие 50% от номинальной; ухудшение маневренности; повышение расхода топлива в связи с необходимостью поддерживать коммерчески оправданную скорость перевозки грузов; преждевременный износ машин и оборудования. Все это приводит к увеличению количества докований и к ухудшению эксплуатационных показателей флота в целом. Для работников тепловых электростанций и других предприятий, использующих в системе охлаждения морскую воду, – это зарастание водоводов морскими прикрепленными организмами, делающее порой эксплуатацию труб невозможной. Обрастание гидроакустических приборов (эхолотов, локаторов, устройств связи) вызывает снижение их чувствительности вплоть до выхода прибора из строя.

Обрастание гидротехнических сооружений (ГТ С) способствует резкому возрастанию сопротивления волновым нагрузкам, что в конечном счете может привести к аварийной ситуации. Особенно актуальна данная проблема в отношении опор нефтедобывающих платформ в связи с интенсификацией добычи нефти и газа на континентальном шельфе. Обрастание ставных неводов и установок марикультуры увеличивает их вес, зачастую делая непригодными для эксплуатации. Кроме того, организмы-обрастатели могут быть пищевыми конкурентами объектов культивирования. Ежегодные убытки из-за него судоходных компаний США еще в первой четверти XX в. оценены в 100 млн дол. (Visscher, 1928), к началу 70-х годов эта цифра возросла до 700 млн дол. в год (Houghton, 1970), а общий мировой ущерб от морского обрастания в настоящее время составляет 50 млрд дол. в год, из них 20% приходится на обрастание судов (Зевина, 1994).

Одной из основных задач Научного совета по теоретическим проблемам биологических повреждений материалов при секции химико-технологических и биологических наук президиума Академии наук бывшего СССР являлось решение вышеназванной проблемы. Основатель изучения обрастания дальневосточных морей Н.И. Т арасов в одной из своих работ (1962, с. 33) писал: «Нельзя... не упомянуть о том, что в нашей стране ряд лет работает Межведомственная комиссия по необрастающим краскам, в состав которой не входил до самого последнего времени ни один морской биолог. Этот частный случай характеризует распространенное среди наших проектировщиков, технологов и эксплуатационников пренебрежение биологией моря – неотъемлемой частью науки о море». Подобное отношение к работам гидробиологов способствует одностороннему подходу к проблеме морского обрастания.

Несколько слов о масштабах явления. По мнению специалистов (Синицын, Резниченко, 1981), общая площадь погруженных в море искусственных субстратов составляет около 200 тыс. км, т.е. не менее 20% от площади поверхности верхних отделов шельфа. Образно говоря, это полоса шириной 10 м, в длину превышающая побережье Японского моря с островами. А так как биомасса обрастания может достигать десятков килограммов на квадратный метр, то его общая масса, соответственно, исчисляется миллионами тонн. На борьбу с обрастанием развитые страны тратят огромные средства: Англия расходует на эти цели 20 млн фунтов стерлингов в год, примерно столько же в долларовом эквиваленте тратят США (Зевина, 1994). Если бы с данным явлением не велась борьба, то ущерб от него возрос бы в десятки, если не в сотни раз.

Мы привыкли считать обрастание злейшим врагом. Однако, как всякое природное явление, оно имеет и положительные для нас свойства. В биологическом аспекте – это естественный процесс, составляющий неотъемлемую часть жизни гидросферы. Любое нарушение сложившегося равновесия экосистем обрастания, так же, как и бентоса, может вызвать непредвиденные, в т. ч. и крайне нежелательные, сдвиги этого равновесия. Т ак, в состав обрастания входит множество двустворчатых моллюсков:

мидии, устрицы, жемчужницы. Они являются перспективными объектами марикультуры, а из обрастания постоянно воспроизводится огромное количество личинок этих видов. Кроме того, двустворчатые моллюски активно фильтруют загрязненную воду портов, пропуская через себя сотни тонн воды за сутки. Обросшие сваи гидротехнических сооружений представляют собой « искусственный риф», привлекающий скопления рыб ценных пород. Большинство обрастателей являются высокочувствительными индикаторами состояния водных экосистем на наличие в воде тяжелых металлов. Преимуществом обрастания как объекта тестирования экологобиохимического состояния водных экосистем является то, что оно представляет собой интегральный показатель качества воды при загрязнении ее тяжелыми металлами. Это дает возможность оперативно проводить оценку степени загрязнения и относительно легко интерпретировать полученные результаты.

Единственный способ реализации « экологически чистой» защиты – использование биологически активных веществ (репеллентов), которые не убивают, а лишь отпугивают личинок обрастателей. Репелленты действуют не на весь организм, а только на органы чувств, что исключает гибель подплывающих к объекту животных, которые могут и не быть обрастателями (Field, 1982). В результате последних исследований А.И.

Раилкиным (1998) предложена общая концепция экологически безопасной хемобиологической защиты и обозначены конкретные пути для ее осуществления. Это – репеллентные и противоадгезионные покрытия, а также генерация у защищаемой поверхности активного кислорода, весьма эффективного биоцида. Применяемые в ней вещества не причиняют вреда окружающей среде, быстро утилизируются и разлагаются микроорганизмами до безопасных соединений, не накапливаются в воде, не являются канцерогенами и источниками аномалий в развитии личинок и других расселительных и взрослых форм.

Кроме большой практической значимости, изучение обрастания вызывает и чисто академический интерес. Его сообщества представляют собой упрощенную модель бентосных, поскольку они содержат на порядок (а иногда на два порядка) меньшее число видов. На основании анализа сравнительно просто организованных сообществ можно лучше понять многие процессы, происходящие в морских экосистемах, и решить ряд частных и общих вопросов синэкологии (Т урпаева, 1987), не проводя при этом специальных экспериментов. Действующие суда представляют собой гигантские экспериментальные пластины, на которых ежегодно независимо от воли человека осуществляется колоссального масштаба опыт над бентосными организмами (Рудякова, 1981). Исследователю остается только собрать и должным образом обработать богатейший материал, выбирая при этом судно определенного режима, района и срока эксплуатации. Несомненно, изучение формирования обрастания непосредственно на корпусе судна более достоверно и имеет большую практическую значимость, чем подобная работа с экспериментальными пластинами в стационарных условиях.

Особый интерес представляет собой изучение обрастания в тропиках, где личинки макрообрастателей оседают практически на протяжении всего года и скорость роста особей очень высока. Изучение сукцессии сообществ на действующих судах и ГТС разного срока эксплуатации может служить одним из способов мониторинга некоторых экологических процессов в тропических водах. Процесс формирования финальной стадии развития искусственного кораллового рифа на опорах таких крупных ГТ С, как морские стационарные платформы (МСП), может существенно дополнить теоретические аспекты исследования коралловой сукцессии.

Практически неизученным до настоящего времени было обрастание систем охлаждения теплоэлектростанций, использующих для этих целей морскую воду, на побережье дальневосточных морей России. Единственная публикация Н.И. Т арасова (1961) содержит информацию о сообществах обрастания систем охлаждения Т ЭЦ на побережье Японского моря. Фундаментальное исследование особенностей обрастания разных объектов ТЭЦ, закономерностей формирования сообществ обрастания, сроков оседания личинок может послужить основанием для разработки методов защиты.

Дискуссия о правомочности использования термина « обрастание» для обозначения сообществ организмов на твердых субстратах различного происхождения продолжалась на протяжении прошлого столетия. В определении границ понятия обрастания автор придерживается точки зрения американских исследователей (Marine fouling..., 1952;

Marine bioterioration ѕ, 1984), О.Г. Резниченко (1978) и ряда других авторов, понимая под данным термином совокупность прикрепленных и подвижных форм организмов, населяющих антропогенные субстраты, расположенные в толще воды (подробнее см. гл.

8).

История изучения морского обрастания. Во введении дана краткая история изучения обрастания зарубежными и отечественными специалистами преимущественно в северо-западной части Тихого океана. Литературный обзор распределен по главам ввиду их специфичности и широкого диапазона затрагиваемых проблем.

Изучение обрастания морских судов начато в 20-е годы прошлого века.

Основоположниками комплексного исследования считаются немецкий ученый Е.

Гентшель и американский Ж. Висшер. На основании анализа обрастания 48 судов Гентшель (Hentschel,1923) составил таблицу обнаруженных им видов для различных районов Атлантики, где плавали эти суда, выявил особенности состава и распределения различных форм для каждого района. Выводы Гентшеля хорошо согласуются с результатами специалистов по бентосу в том, что отдельным районам свойственны определенные сочетания видов. В результате обследования 217 кораблей Висшером произведен анализ зависимости степени их обрастания от условий эксплуатации (Visscher, 1928). Т олько на нескольких осмотренных им судах после 9 мес эксплуатации не было обрастания, а все плавсредства, пробывшие в море 16–18 мес, несли на себе по крайней мере среднее обрастание.

Cведения об обрастании судов регулярно встречаются в мировой литературе до 1960-х годов ( Hentschel, 1923; Perry, 1931; Bertelsen, 1936; Smith, 1946; Pyef inch, 1947, 1950; Skerman, 1960; Khl, 1962, 1968; Igic, 1968a). Приводимые этими авторами данные весьма неоднородны: определение обрастателей проводится чаще всего выше видового ранга, степень обрастания выражается в несопоставимых единицах, часто не приводятся маршруты и порты захода судов. В течение последующих двух десятилетий специальные работы по данной теме перестали появляться в мировой литературе, хотя по общим вопросам проблемы выходит целый ряд работ: в Аргентине (Bastida, 1973;

Bastida, T orti, 1971; Bastida et al., 1974; Brankevich et. al., 1985), в Италии (Relini, 1966, 1968, 1977; Relini, Dabini-Oliva, 1973; Relini et. al., 1976a,b; Riggio, 1979; Riggio, Mazzola, 1976 a,b; Riggio, Di Pisa, 1979), в США (Haderlie, 1968; 1969; Reish, 1971; De Palma, 1976,1977; Field, 1982), во Франции (Bellan-Santini, 1970a,b; Bellan, 1970, 1973), в Югославии (Igic, 1968b; 1972; 1981; Zavodnic, Igic, 1968), в Новой Зеландии (Luckens, 1975) и т.д.

Большой вклад в изучение морского обрастания сделан японскими специалистами.

Исследование данного явления проводится ими в разных направлениях. Т ак, в районе Хакодате (о-в Хоккайдо) изучен ход сукцессии сообществ макрофитов в обрастании бетонных волноломов (Saito et al., 1976). Показано, что максимальное видовое богатство водорослей достигается за 3 года экспозиции, однако при достижении климаксной фазы наблюдается баланс между степенью покрытия однолетними и многолетними макрофитами. Т. Хирата (Hirata, 1986) прослежена сукцессия сообществ макрофитов на экспериментальных пластинах. Проводятся исследования экологии макрофауны сообществ обрастания (Kajihara, 1964; Kajihara et al., 1976).

Наиболее полно изучено обрастание Т окийского залива, где сосредоточено максимальное количество антропогенных субстратов в крупнейших японских портах Т окио, Иокогама, Т иба. Проведены исследования экологии сообществ в различных точках залива и в приустьевой части впадающей в него р. Сумида (Furuse, Furota, 1985).

Авторами изучены вертикальное и горизонтальное распределения доминирующих видов сообществ обрастания Внутреннего Т окийского залива, затронуты сезонные изменения в составе и количественных показателях этих сообществ. В одной из последних работ Кадзихара (Kajihara, 1994) приводит данные по видовому составу и количественному распределению обрастателей порта Иокогама Токийского залива. Обоснованием исследования послужили серьезные биоповреждения из-за них водоводов систем охлаждения прибрежных заводов и электростанций. Им анализируются сезонные изменения за 4 года эксплуатации бетонных вертикальных стенок порта. Т. Кавахара в серии работ описывает региональные различия в составе сообществ обрастания, а также особенности динамических аспектов этих сообществ у побережья Японии (Kawahara, 1961, 1962, 1963; Kawahara et al., 1979).

Японскими специалистами проводятся исследования динамики оседания и сукцессии сообществ обрастания с использованием экспериментальных пластин. Т.

Ясуда с соавторами (Yasuda et al., 1981) изучают влияние нагретых вод системы охлаждения атомной электростанции в зал. Ичиура на оседание доминирующих видов сообществ обрастания (усоногих раков) на экспериментальные пластины из пластика.

М. Эл-Коми и Т. Кадзихара (El-Komi, Kajichara, 1990) в течение трех лет проведены наблюдения за оседанием и ростом баланусов Balanus amphitrite, B. trigonus и B.

eburneus в Т окийском заливе, при этом предварительно изучены их планктонные стадии. Кроме того, в работе приведена схема динамики оседания фонообразующих видов в этом заливе. Т. Хирата в серии статей (Hirata, 1987, 1991, 1992) описывает сукцессию сообществ обрастания в зал. Набета на бетонных экспериментальных пластинах. В течение трех лет им изучались закономерности оседания морских водорослей, в результате чего выделено 3 последовательные стадии сукцессии. К концу эксперимента на всех глубинах отмечено снижение числа видов при доминировании бурых водорослей. На основании кластерного анализа степени покрытия пластин осевшими беспозвоночными выделено 3 ступени (стадии) сукцессии. Для первой характерно преобладание усоногих раков и спирорбид, для второй – оседание асцидий, для третьей – преобладание двустворчатых моллюсков.

Все первопоселенцы к концу эксперимента были покрыты эпибионтно осевшими губками, мшанками и асцидиями.

Последовательность оседания обрастателей различалась в зависимости от глубины.

Изменение структуры сообщества в ходе сукцессии изучалось с использованием различных индексов, в т. ч. индексов Шеннона, доминирования и сходства. Кроме того, анализировались временные изменения сообществ по биомассе и метаболизму отдельных особей. Значительное различие вышеуказанных параметров в зависимости от глубины подтверждает предположение Маргалефа и Одума о сукцессии в так называемой открытой системе сообществ обрастателей. К. Окамото (Okamoto, 1995) проведены детальные исследования закономерностей формирования сообществ обрастания в зал. Хамана с использованием экспериментальных пластин за последние 15 лет. Автором дан обзор проведенных исследований в этом заливе. За достаточно большой временной интервал им зарегистрирован ряд вселенцев в зал. Хамана, одновременно с исчезновением некоторых видов-аборигенов фауны залива. Детально изучено оседание макро- и микрообрастания на металлических пластинах 4 типов (Yamashita, 1990). Исследуется оседание обрастателей не только на экспериментальных пластинах, но и на веревочных коллекторах (Katsuyama, Kitamura, 1990).

А. Анил с соавторами (Anil et al., 1990) провели сравнение качественного состава сообществ обрастания в разных точках зал. Хамана с использованием методов кластерного анализа. Ими установлено, что максимальные отличия в составе сообществ отмечены в летнее время, зимой эти отличия незначительны. Т. Мияути (Miyauti, 1996) исследованы такие частные вопросы проблемы обрастания, как влияние цвета субстрата на оседание усоногих раков. Показано, что личинки баланусов распознают не окраску, а яркость и длину волны и предпочитают менее светлые субстраты, преимущественно черного и красного цветов.

Детальные исследования флуктуаций оседания сублиторальных видов баланусов в зависимости от факторов среды проведены Р. Кадо с соавторами (Kado et al., 1997) в зал.

Оккираи на севере о-ва Хонсю. Результаты работы свидетельствуют о том, что значительные изменения степени освещенности оказывают более сильное стимулирующее воздействие на личинок, приспособленных к жизни в темноте.

Японскими специалистами исследуются вопросы защиты от обрастания. Т ак, изучена толерантность к органическим антиобрастающим покрытиям устойчивого к ядам вида балануса B. amphitrite (Kondo et al., 1983). Автор считает, что устойчивость науплиусов к ядам возрастает по мере их развития. Х. Китамурой с соавторами (Kitamura et al., 1995) анализируется эффект ультразвуковых волн, препятствующих оседанию личинок балануса этого вида. Показано, что наиболее эффективное действие ультразвуковые волны оказывают на науплиальные стадии личинок.

Около 20 лет в Японии выпускаются тематические журналы « Marine fouling» и « Sessile organisms», посвященные проблемам морского обрастания и седентарным организмам бентоса.

В последние десятилетия вышеназванное явление интенсивно исследуется китайскими учеными. Наибольший вклад в изучение обрастания сделан З. Хуангом с соавторами, которыми за период около 40 лет опубликовано более 20 работ. Этими авторами затрагиваются как общеэкологические (Huang, Cai, 1961; Huang et al., 1979, 1982a; Li et al., 1991), так и частные вопросы. Ряд статей посвящен составу и закономерностям распределения обрастания судов (Huang, Cai, 1962; Huang et al., 1979) и навигационного ограждения (Huang et al., 1982b). Часть работ касается распределения обрастателей в разных точках побережья Китая (Huang et al., 1981; Huang, Mak, 1980; Li et al., 1982). Китайскими учеными исследуется сукцессия сообществ обрастания на деревянных субстратах в сравнении с имеющимися в производстве антиобрастающими покрытиями в п. (порту) Гонконг (Lee, T rott, 1973). Исследуется влияние организмовобрастателей на сети и садки установок марикультуры (T seng, 1993; Tseng, Yuen, 1978).

Мортоном (Morton, 1981) зарегистрирована натурализация двустворчатого моллюска Mytilopsis salleri в районе п. Гонконг. Автор считает, что этот вид является интродуцентом из прибрежных вод Вьетнама, откуда занесен с помощью судов.

Итоги исследования морского обрастания у побережья Китая подведены в сводке З. Хуанга и Р. Каи (Huang, Cai, 1984). Хуангом на 6-м Международном конгрессе по обрастанию и коррозии сделан доклад о результатах исследования обрастания у побережья Китая за сорокалетний период. Опубликованы списки фонообразующих видов сообществ, картировано распределение этих видов вдоль побережья Китая от ова Хайнань до зал. Бохай в Желтом море (Huang, 1984). После выхода монографии работы в данном направлении в Китае продолжаются. Исследуется многолетнее обрастание пирса в районе о-ва Ксиамен в Восточно-Китайском море (Huang, Cai, 1988). Показано различие в составе и количественном распределении обрастания по вертикальным зонам, зарегистрирована климаксная фаза развития сообщества при наличии межгодовых и сезонных флуктуаций. Исследование экологии обрастания в п.

Яньтай на севере Китая проведено К. Ли с соавторами (Li et al., 1991). Ими выполнен годичный эксперимент по динамике оседания обрастателей на экспериментальные пластины. Выявлены таксономический состав, количественные показатели и процент покрытия поверхности пластин доминирующими видами в течение периода оседания – с апреля по ноябрь.

Большое внимание уделено проблеме обрастания на международной конференции по морской биологии в Гонконге в 1990 г., результаты которой опубликованы Гонконгским университетом (T he marine biologyѕ, 1993). Монография содержит серию статей З. Хуанга с соавторами, посвященных составу, распределению и закономерностям формирования обрастания на разных типах антропогенных субстратов у побережья Китая. В одной из них содержатся сведения о сезонной динамике оседания доминирующих видов на экспериментальные цементные пластины, установленные на разных глубинах, защищенных от волнения участков пирса в зал. Дайа севернее Гонконга в районе атомной электростанции (Huang et al., 1993). Всего в обрастании зарегистрировано 162 вида, из которых к доминантам отнесен ряд гидроидов, мшанок, многощетинковых червей, усоногих раков и асцидий.

Большой интерес представляет нахождение в числе доминирующих 4 видов мшанок, в бореальной зоне, как правило, относящихся к второстепенным видам сообществ обрастания. Оседание личинок обрастателей происходит в течение всего года с двумя пиками: май–июнь и октябрь–ноябрь. Авторами отмечено увеличение биомассы с г/м на месячных пластинах до 1959 г/м на годовых. Организмы обрастания зал. Дайа отнесены к прибрежным эвритопным тепловодным видам, обитающим при нормальной солености воды.

В этом заливе изучено обрастание 5 судов прибрежного плавания (Yan, Huang, 1993). Этими авторами на судах зарегистрировано 78 видов, из которых лишь водоросли. В сообществах доминировали усоногие раки Balanus reticulatus и B.

amphitrite. Сообщество B. reticulatus имело достаточно высокую биомассу (> 10 кг/м ), к числу субдоминантов отнесены несколько видов мшанок, многощетинковых червей, двустворчатых моллюсков и асцидий. Для сообщества B. amphitrite характерна монодоминантность (90 % от общей биомассы) при ее снижении примерно вдвое по сравнению с предыдущим сообществом, а также значительное уменьшение общего числа видов. Степень покрытия подводной части судов обрастанием составляла 75– 100%, на 3 из 5 судов зарегистрировано стопроцентное покрытие. Т олщина слоя обрастания варьировала от 12 до 26 мм при максимальном значении 11,4 кг/м.

Сообщества обрастания судов в зал. Дайа характеризуются этими авторами как сублиторальные прибрежного типа, приуроченные к закрытым бухтам с повышенной соленостью воды. Организмы-обрастатели в соответствии с их экологическими характеристиками подразделены на 3 группы: сублиторальные, прибрежные и эврибионтные.

З. Хуангом и С. Лином (Huang, Lin, 1993) исследовано обрастание 7 буев навигационного ограждения и 3 пирсов в зал. Дип, расположенном в районе устья большой реки недалеко от Гонконга. В зависимости от сезона дождей в течение года соленость воды залива колеблется в пределах 5–15 и 28–32 ‰ при активном перемешивании водных масс. Всего в обрастании объектов зарегистрировано 103 вида.

Кроме макроорганизмов учитывались диатомовые водоросли. В течение года авторами проводилось изучение популяционной структуры доминирующих видов сообществ, в основном представленных двустворчатыми моллюсками. Т олщина слоя обрастания (до мм) значительно превышала аналогичный показатель для судов. Общая биомасса от ватерлинии до нижней части буя возрастала с 8 до 20 кг/м. Сообщества обрастания в зал.

Дип представлены эврибионтными либо эстуарными видами, для которых характерны высокая плотность поселения и соответственно высокая смертность.

Большой интерес представляет собой работа Ж. Ванга с соавторами (Wang et al., 1993), посвященная изучению экологии обрастателей в п. Бейхай в Южно-Китайском море недалеко от границы с Вьетнамом. Ими исследована годовая динамика оседания обрастателей на экспериментальные пластины. На разных искусственных субстратах (судах, буях и причальных сооружениях) зарегистрировано 94 вида, к доминирующим отнесены представители 5 разных групп. Оседание личинок происходило в течение всего года с пиком в период с июня по октябрь. Среднемесячная продукция составляла 1,2 кг/м при толщине слоя обрастателей 3 мм. В этом районе зарегистрировано несколько тепловодных видов, отсутствующих в северном и среднем Китае.

Среднегодовая соленость воды в заливе составляла 29–30 ‰, в период дождей снижаясь до 16 ‰. Состав сообществ обрастания в п. Бейхай отличается от такового в водах с высокой соленостью северного и среднего Китая, а также в ряде приустьевых участков побережья. По сравнению с другими портами побережья Китая, в п. Бейхай зарегистрировано значительно меньше видов обрастателей.

В водах Филиппин Н. Росселом (Rossel, 1976, 1989) изучена роль усоногих раков в сообществах бентоса и обрастания. Публикуются обширные материалы международных конференций, посвященных проблемам искусственных рифов (Bull. of Marine Science, 1989).

Известны публикации корейских ученых, посвященные частным вопросам проблемы обрастания. Ж.-С. Хонгом (Hong, 1988) изучена роль разноногих раков в сообществах на экспериментальных пластинах в зал. Т унгнянг на юге Корейского полуострова. Автор не ограничивается описанием только этой группы, им приведены состав и количественные характеристики сообществ обрастания пластин на разных глубинах.

Кроме отдельных публикаций выходит серия объемных монографий, издаваемых американскими учеными: « Marine fouling and its prevention» (1952), «Ecology of Fouling Communities U.S. – U.S.S.R Cоoperative Program» (1975), «Marine biodeterioration...»

(1984). В этих работах затрагиваются как биологические аспекты проблемы обратания, так и некоторые вопросы защиты от него. Несколько десятилетий в Австралии выпускается журнал « Biofouling», посвященный этой теме.

Изучение океанического обрастания – совсем молодая область науки. Наиболее простой способ получения материала по данному явлению – осмотр судов дальнего плавания с фиксированным районом работ в открытых акваториях Мирового океана.

Исследование океанического обрастания на плавнике, нефтяных агрегатах, в составе эпибиозов морских организмов не может быть привязано к конкретным точкам океана, оно дает возможность лишь отследить общие тенденции его распределения. И.Н.

Ильиным (1983, 2003) разработана методика изучения обрастания в океане на буйковых станциях, к настоящему времени проведены исследования на фиксированных буйковых станциях в Атлантическом, Т ихом и Индийском океанах. Им выявлены закономерности структуры, развития и характеристики сообществ океанического обрастания. Автор считает, что количественные характеристики последнего близки к соответствующим показателям прибрежного и пресноводного обрастания.

Основу океанического обрастания составляют усоногие раки подотряда Lepadomorpha. Весь материал по этой группе обобщен в монографии Г.Б. Зевиной (1982). Российскими исследователями проведено изучение многих факторов, определяющих особенности экологии этого процесса, связанных с субстратом, глубиной, гидродинамикой, получены многочисленные данные о скорости роста морских уточек (Ильин и др., 1980; Зевина, Мэмми, 1981; Т урпаева и др., 1981).

Выработаны достаточно формализованные концептуальные основы для математического моделирования океанического обрастания (Т урпаева, Ямпольский, 1979).

Большая работа по изучению обрастания плавника в северо-западной части Т ихого океана проведена московскими специалистами (Резниченко, 1981а; Синицын, Резниченко, 1981). Авторами уточнены вопросы распространения лепадид в Т ихом океане, предложена предварительная классификация субстратов плавника по составу и происхождению материалов, проведен фаунистико-экологический анализ всех сведений по тихоокеанскому обрастанию в открытых водах.

В России (бывшем СССР) специальные работы по изучению экологии прибрежного и судового морского обрастания появляются в 1950–1960-е годы (Т арасов, 1959, 1961, 1962; Зевина, 1957а, б, 1959, 1961, 1962, 1972; Рудякова, 1958, 1967а, б).

Достаточно полно оно изучено на Белом море (Ошурков, 1982, 1985; Сиренко и др., 1978; Серавин и др., 1985). Выпускаются сборники статей Института океанологии « Экология обрастания и бентоса в бассейне Атлантического океана» (1980), « Экология массовых видов морского обрастания» (1981). Издается сборник « Защита от обрастания» (1989), в котором рассматриваются и биологические аспекты защиты подводных частей судов и конструкций. Ведутся исследования на Черном море (Брайко, Долгопольская, 1974; Брайко, 1985; Горбенко, 1981; Лукашова и др., 1986).

Изучением обрастания в Японском море занимается Зоологический институт АН СССР (Голиков, Скарлато, 1975а, б). Издается сводка « Обрастание в Мировом океане»

(Резниченко и др., 1976). В последние десятилетия ведется работа в этом направлении на Командорских островах (Oshurkov, Ivanjushiuna, 1994), на Камчатке (Ошурков, 1986), т.е. изучение данного явления в различных регионах побережья России проводится достаточно интенсивно.

Большой вклад в изучение обрастания в Дальневосточном морском бассейне внесен Институтом биологии моря ДВО РАН (Горин и др., 1980; Жирмунский и др., 1987). На рис. 1 приведена карта-схема районов исследования, выполненная Институтом биологии моря. В 1969 г. А.Н. Гориным впервые предпринята попытка синхронного анализа сезонной динамики оседания личинок макрообрастания в северо-западной части Японского моря. В 1972–1973 гг. изучение обрастания продолжено в северо-западной части Охотского моря (о-в Завьялова). Проведена большая работа по исследованию сезонной динамики оседания обрастателей с помощью специальной установки, разработанной А.Н. Гориным с соавторами, в климатических условиях севера.

Параллельно велись наблюдения за ходом репродуктивных циклов обрастателей, изучалось обрастание пирсов и затонувших судов. Основная часть полученных результатов опубликована в сборнике « Обрастания в Японском и Охотском морях»

(1975).

С 1975 г. Институтом биологии моря начато изучение обрастания судов. Собран обширный материал с 600 судов различного режима эксплуатации в дальневосточных морях. Прослежен ход сукцессии сообществ на примере действующего судна с определенным маршрутом плавания. Результаты проведенных исследований опубликованы в двух сборниках « Экология обрастания в северо-западной части Т ихого океана» (1980) и «Организмы обрастания дальневосточных морей» (1981), а также в ряде других изданий (Звягинцев, Михайлов, 1978; Звягинцев и др., 1982а; Звягинцев, 1984а; Михайлов, 1985а). В.А. Брыковым с соавторами (1980, 1986б) изучены состав и вертикальное распределение обрастания стационарных якорных цепей в б. Витязь и зал. Восток Японского моря. Сотрудники ИБМ участвуют во Всесоюзных конференциях по биообрастанию и коррозии (Звягинцев, 1985б; 1990б).

В 1989 г. Институтом биологии моря в рейсе НИС « Академик Александр Несмеянов» исследовано обрастание судов и гидротехнических сооружений в районе Сейшельских островов (Zvyagintsev, Ivin, 1992).

В последние годы работы по изучению обрастания в ИБМ приобрели более узкую направленность. Поскольку расширилась сеть хозяйств марикультуры, возникла проблема защиты гидробиотехнических сооружений и объектов выращивания. Исследовано обрастание разноглубинных гидробиотехнических сооружений для выращивания приморского гребешка (Масленников, 1997;

Масленников, Кашин, 1993), ламинарии (Ивин и др., 1990).

Рис. 1. Карта-схема районов исследования обрастания Институ том биологии моря за 1969–2000 гг. 1 – северо-западная часть Японского моря; 2 – район о-ва Сахалин; 3 – Авачинская губа; 4 – Тау йская губа, Охотское море; 5 – Южно-Китайское море у побережья Вьетнама; 6 – Сиамский залив; 7 – Сейшельские острова В последние годы нами было проведено комплексное исследование системы охлаждения Владивостокской Т ЭЦ-2 (Звягинцев, 2002). Продолжены специальные работы совместно с Институтом химии ДВО РАН (Корякова и др., 2002 а, б, 2003) по изучению динамики оседания обрастателей на экспериментальные пластины.

До 1980 г. специальных исследований у побережья Вьетнама не проводилось.

Опубликовано лишь несколько работ по усоногим ракам (основным обрастателям) из бентоса Южного Вьетнама, Сиамского залива (Broch, 1947; Davydoff, 1952; Stubbings, 1963) и Тонкинского залива (Zevina, 1968). Кроме того, имеется несколько работ по океаническому обрастанию в открытых частях Южно-Китайского моря (Skerman, 1960; Henry, McLaughlin, 1975; и др.).

С 1980 г. До Конг Т хунгом (Ханой, НЦНИ) проводились целенаправленные исследования в Тонкинском заливе. Выявлены биоповреждения на судах и ГТС, установлена степень влияния нефтепродуктов на данное явление в зал. Кыйньон и п.

Хайфон. Кроме того, проведена оценка эффективности воздействия на обрастание некоторых химических веществ, используемых в противообрастающих покрытиях.

Часть материала опубликована (T hung, 1983, 1989 a,b,c,d, 1991; T hung, Dat, 1989), другая обрабатывается специалистами НЦНИ. Под руководством автора До Конг Т хунгом защищена кандидатская диссертация (До Конг Т хунг, 1994).

Совместные советско-вьетнамские исследования морского обрастания начаты в 1984 г. Эти работы проводились Институтом биологии моря ДВО АН СССР и Институтом морских исследований НЦНИ. Оно изучалось в 3, 8 и 11-м рейсах НИС « Академик Александр Несмеянов», Курило-Вьетнамском рейсе НИС «Профессор Богоров» и береговой экспедицией ИБМ в 1987–1988 гг. Часть материала обработана и полученные данные опубликованы (Звягинцев, Михайлов, 1985, 1988; Звягинцев, 1989;

Звягинцев и др., 1993; Звягинцев, До Конг Тхунг, 1994; Зевина и др., 1992).

Цель настоящей работы – изучение особенностей качественного состава, количественного распределения и закономерностей формирования сообществ обрастания антропогенных субстратов (судов, гидротехнических сооружений, нефтедобывающих платформ, систем охлаждения промышленных предприятий) в северо-западной Пацифике. Были использованы материалы, полученные автором и его коллегами преимущественно в составе морских экспедиций Института биологии моря ДВО РАН в дальневосточных морях в 1980–2000 гг. Для достижения цели возникла необходимость решения следующих задач:

– выявить таксономический состав и характеристики количественного обилия обрастания судов прибрежного, дальнего плавания и гидротехнических сооружений в исследованных регионах;

– установить биогеографический состав обрастания судов;

– провести районирование сообществ обрастания судов разного режима эксплуатации;

– выделить сообщества обрастания гидротехнических сооружений в умеренной и тропической зонах;

– установить роль гидродинамических процессов в распределении обрастания на корпусах действующих судов и систем охлаждения промышленных предприятий;

– изучить ход сукцессии сообществ обрастания судов разного режима эксплуатации и неподвижных субстратов;

– исследовать некоторые эпибиозы как экологические прототипы обрастания;

– выявить роль вселенцев в сообществах обрастания и бентоса как основополагающей причины глобальных изменений в составе донных сообществ;

– теоретически обосновать выделение совокупности морских антропогенных субстратов (антропали) в зону, имеющую самостоятельный статус;

– провести анализ явления морского обрастания как следствия конфликта человека с биосферой в свете эколого-технологической концепции биоповреждений.

Полученные данные весьма неоднородны. Так, идентификация материала из тропиков завершена не полностью, часть его передана специалистам ИМИ (г. Нячанг, СРВ) для окончательного определения. Наиболее исследованным во всех отношениях оказался зал. Петра Великого, в котором базируется большинство судов Дальневосточного морского бассейна. Этот залив оказался самым доступным для изучения обрастания гидротехнических сооружений, систем охлаждения станций, здесь было удобно проводить многолетние исследования формирования обрастания на экспериментальных пластинах. Информация об особенностях состава, распределения и сроков оседания обрастателей у побережья Китая получена из литературных источников, к сожалению, запланированный рейс вдоль китайского побережья не состоялся.

Автору была оказана финансовая поддержка губернатора Приморья, ФЦП « Мировой океан» (гранты « Экология морского обрастания в северо-западной части Т ихого океана», 1999 г., « Динамика экосистем, формирование биопродуктивности и биоресурсов Мирового океана», 2003 г.), Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 01-04-96922-р2001 Приморье, «Ведущие научные школы России» № 00-15-97890) и Президиума ДВО РАН (грант «Реакция морской биоты на изменение природной среды и климата» ), за 2003, 2004, 2005 гг.).

Сбор и обработка материала, положенного в основу этой книги, выполнены в лаборатории экологии шельфовых сообществ Института биологии моря ДВО РАН. Эти исследования проводились в разных регионах с использованием легководолазного снаряжения и не могли быть осуществлены автором без содействия сотрудников института. Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность товарищам по экспедициям А.Н. Горину, И.А. Кашину, А.М. Мурахвери, С.Р.

Михайлову, С.В. Блинову, В.В. Ивину, Н.И. Селину, В.В. Гульбину, В.В. Водопьянову, Ю.П. Попову, А.Г. Голосееву, Е.А. Вейнеру (ИБМ ДВО РАН), А.В. Курдину, Р.Н.

Метельской (ЦНИИ « Прометей» ), М.Д. Коряковой, А.П. Супониной (ИХ ДВО РАН), а также сотрудникам ИМИ в Нячанге (СРВ) Чан Динь Наму и Нгуен Ван Чунгу. Весьма признателен за содействие и помощь в тропических рейсах начальникам экспедиций дру биол. наук профессору Э.А. Т итлянову и д-ру биол. наук Ю.Я. Латыпову, а также руководителю береговой экспедиции во Вьетнаме д-ру биол. наук профессору А.Л.

Дроздову.

Автор признателен руководителю промышленно-санитарной лаборатории Службы экологии ВТ ЭЦ-2 Н.И. Ермоленко за предоставление гидрологических данных и старшему научному сотруднику ИБМ М.А. Ващенко за консультацию при обсуждении этих данных. Искренне благодарен он и сотрудникам станции Ю.С. Емелину и Э.Ф.

Антонцеву за помощь в сборе материала и предоставление информации по системе охлаждения ВТ ЭЦ-2.

В работе по определению таксономической принадлежности материала принимал участие ряд специалистов Института биологии моря и академических институтов и университетов России (бывшего СССР) и Института морских исследований НЦНИ Вьетнама. Выражаю искреннюю признательность сотрудникам ИБМ канд. биол. наук А.М. Броневскому, канд. биол. наук С.И. Масленникову, канд. биол. наук В.В. Ивину, оказавшим большую помощь при компьютерной обработке материала. Исследования по оценке влияния гидродинамических процессов на распределение обрастания не были бы выполнены без активного участия моего соавтора в ряде статей д-ра биол. наук А.В.

Мощенко. Автор искренне благодарен ушедшим от нас академикам А.В. Жирмунскому и О.Г. Кусакину за ценные советы и замечания при написании книги. Хотелось бы особо отметить помощь и внимание д-ра биол. наук профессора А.И. Кафанова, а также поблагодарить д-ра биол. наук В.С. Левина за тщательное научное редактирование рукописи.

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ ЕГО СБОРА,

ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА

1.1. Материал биологии моря за период 1976–2003 гг. (см. рис. 1). Всего собрано и обработано количественных и качественных проб (табл. 1; все таблицы вынесены в « Приложение»).

Большая часть материала получена в дальневосточных морях побережья России. В летне-осенний периоды 1976–1981 гг. отрядом обрастания лаборатории шельфовых сообществ был предпринят ряд поездок по портам советских вод Японского моря и о-ва Сахалин с целью изучения экологии обрастания судов и закономерностей его формирования в этом регионе (рис. 2).

В основном материал получен на плаву, часть его – при доковых осмотрах. Всего осмотрено 247 судов прибрежного плавания (СПП), для сравнения изучали обрастание затопленных судов и судов на длительных стоянках. В результате собрано и обработано около 2500 количественных и качественных проб.

При анализе сообществ обрастания судов дальнего плавания (СДП) использованы материалы, собранные в совместных экспедициях и любезно предоставленные С.Р.

Михайловым. Кроме того, часть информации по СДП получена из публикаций этого автора.

Значительная часть материала собрана в крупных дальневосточных портах Владивостоке, Находке, Ванино, Петропавловске-Камчатском, Корсакове и пр., где базируется большинство СДП. На рис. 3 приведена схема промысловых районов (ПР), в которых работали осмотренные нами суда рыбодобывающего флота. Основные транспортные направления СДП указаны в табл. 6. Всего осмотрено 201 судно 45 типов, обработано около 2 000 качественных и количественных проб.

Материалом по обрастанию причальных сооружений послужили сборы, выполненные нами в заливах Амурском и Посьета (см. рис. 2). Сбор материала Материал по Сейшельским островам использов в качестве дополнительного при анализе обрастан и эпифитона тропической зоны.

проводили в соответствии с методикой, разработанной И.А. Кашиным (1982). Всего осмотрено 12 объектов (пирсов, набережных, эстакад), собрано и обработано качественных и 228 количественных проб.

Рис. 2. Карта-схема района исследований обрастания су дов прибрежного плавания у побережья Приморья и о-ва Сахалин; причальных соору жений (1 – п. Зарубино, 2 – п. Нерпа, 3 – п. Славянка, 4 – бу х.

Алексеева, 5 – п-ов Песчаный, 6 – « ДСО» Водник, 7 – ДСО « Тру д», 8 – Спортгавань, 9 – нефтебаза, 10 – рыбокомбинат, 11 – ст. Чайка, 12 – ст. Седанка); 13, 14 – у становок для ку льтивирования грацилярии; 15 – эпибиозов у стриц; 16, 17 – бентосных поселений балану сов в зал. Петра Великого В 2001 г. была организована работа по комплексному изучению обрастания системы охлаждения Владивостокской Т ЭЦ-2 (рис. 4). Получены данные по составу и количественному распределению обрастания в разных частях системы охлаждения станции (рис. 5, 6, табл. 1).

В 1985–1986 гг. нам была предоставлена возможность изучения динамических аспектов обрастания на стенде ЦНИИ « Прометей» в б. Рында Амурского залива Японского моря (рис. 7). Всего обработан материал со 120 стальных экспериментальных Рис. 3. Карта-схема расположения основных промысловых районов (ПР) в северной части Тихого океана. 1 – Япономорский ПР, 2 – южная часть Южно-Курильского ПР, 3 – северная часть Южно-Курильского ПР, 4 – Северо-Ку рильский ПР, 5 – юго-западная часть Охотоморского ПР, 6 – северо-восточная часть Охотоморского ПР, 7 – южная часть Беринговоморского ПР, 8 – центральная часть Беринговоморского ПР, 9 – северная часть Беринговоморского ПР, 10 – Северо-Тихоокеанский ПР (по данным Михайлова, 1985б) пластин площадью по 400 см. Исследована динамика оседания обрастателей на противокоррозионное покрытие ЭКЖС-40, которое обычно используется при окраске подводной части судов прибрежного плавания. Для сравнения качественного состава сообществ обрастания и донного населения бухты были выполнены гидробиологических разреза: на 2 скалисто-валунных мысах, один из которых расположен напротив стенда, второй – на выходе из бухты в ее северной части (глубина 0–3 м) и на илисто-песчаном грунте в районе стенда (глубина 5 м, учитывали только эпифауну и эпифитон).

Работа с экспериментальными пластинами была продолжена нами в 1999–2000 гг.

совместно с Институтом химии ДВО РАН (рис. 7, табл. 1). В акватории портовой гавани Золотой Рог проведены исследования по влиянию различного рода загрязнений на сукцессию микро-, мейо- и макрообрастания, а также изучено влияние загрязнений на биокоррозию высоколегированной стали Х18Н10Т. Сообщество обрастания матированного стекла в стадии первичной сукцессии исследовано в качестве биомонитора загрязнения портовых вод тяжелыми металлами.

Рис. 4. Карта-схема района исследований обрастания системы охлаждения ВТЭЦ-2. Черными кру жк ами обозначены места сбора проб обрастания. П – точки комплексных сезонных исследований и у становки экспериментальных пластин. Т.1 и Т.2 – места изу чения вертикальной стратификации меропланктона. Здесь и далее стрелками обозначено направление токов воды Для изучения сукцессии сообществ обрастания непосредственно на корпусах действующих судов проведена серия экспериментов на плавсредствах различного режима эксплуатации. Антропогенная сукцессия обрастания СПП рассматривается на примере пассажирского катера (ПСК) «Гайдар». Этот катер работал на линии Владивосток–зал. Посьета в районе, наиболее полно изученном в отношении обрастания судов. Регулярные осмотры судна на плаву проводились каждые 15–20 дней. ПСК « Гайдар», основные технические характеристики которого приведены в табл. 7, после очередного ремонта и окраски подводной части (ПЧ) корпуса железным суриком был спущен на воду 26 апреля 1979 г. в район 44-го причала Владивостокского порта.

С этого дня судно совершало регулярные рейсы по вышеуказанному маршруту 2 раза в неделю с попеременными стоянками в б. Т роицы (или в б. Витязь) зал. Посьета и в б.

Золотой Рог у 44-го причала. Кроме того, для уточнения сроков оседания массовых видов использованы материалы по обрастанию судов различных типов, полученные после их преддоковых стоянок в б. Золотой Рог.

Рис. 5. Схема водозаборного ковша и насосной станции системы охлаждения ВТЭЦ-2. П – место экспозиции экспериментальных пластин, В – места водолазных осмотров гидротехнических соору жений и каменной наброски В 3-м биологическом рейсе НИС « Академик Александр Несмеянов» было изучено формирование сообществ обрастания на корпусе этого судна в тропических водах (Звягинцев, Михайлов, 1985). Рейс проходил с января по май 1984 г. по следующему маршруту: п. Клайпеда–прол. Ламанш–Средиземное море–Красное море–п. Аден–о-в о-в Маврикий–о-ва Каргадос-Карахос–Индийский океан–п. Сингапур–п. Нячанг–о-в Намзу–о-в Т ху–порт Хошимин–зал. Бенгой–п. Нячанг–п. Владивосток. Регулярные осмотры ПЧ корпуса судна проводились на плаву во время участия в рейсе каждые 15–20 дней. Использовали пробную площадку 0,01 м.

В 15-м альгологическом рейсе проведены аналогичные осмотры обрастания ПЧ корпуса НИС « Академик Александр Несмеянов», работавшего в районе Сейшельских островов. Для сравнения сукцессии обрастания обросшей и предварительно очищенной поверхностей ПЧ судна проведена подводная очистка площади 5 м в соответствии с технологией АСПТР (Меренов, 1978; Литвин и др., 1979). Количественные пробы площадью 0,04 м брали каждые 15 сут одновременно на обросшей и очищенной поверхностях.

Рис. 6. Схематическое изображение ту ннеля и точки отбора проб в туннеле № 2. 1– 9 – номера поперечных разрезов; L, R, B и С – продольные разрезы по левой и правой стенкам, дну и своду тоннеля соответственно;

стрелки – направление движения воды; ls и ts – масштабные линейки для продольного и поперечного размеров ту ннеля соответственно;

звездочки – места отбора проб в повторностях в ту ннеле № В весенне-летний период 1990 г. при проведении эксперимента по культивированию грацилярии Gracilaria verrucosa в Южном Приморье изучены закономерности формирования обрастания установок марикультуры и эпифитона грацилярии (см. рис. 2). Всего собрано и обработано 72 количественных и качественных пробы.

Рис. 7. Карта-схема мест исследования динамических аспектов обрастания с использованием экспериментальных пластин Во время 15-го альгологического рейса НИС « Академик Александр Несмеянов»

проведено исследование сообществ эпифитона некоторых зарослеобразующих макрофитов сублиторали островов, входящих в состав Сейшельской и Амиранской групп (см. рис. 1). Всего собрано и обработано 36 количественных и 15 качественных проб из зарослей 6 видов водорослей и морских трав.

Кроме основного материала в работе использованы опубликованные данные бывших и работающих в настоящее время сотрудников ИБМ (автор принимал непосредственное участие в сборе и обработке значительной части их материала), а также иностранных специалистов.

Исследование морского обрастания аналогично изучению бентоса (Лукин, 1980) и подразделяется на 4 этапа: 1) сбор материала; 2) камеральная обработка материала; 3) выделение сообществ; 4) анализ полученных данных.

1.2. Методы сбора материала экспериментальных пластин Методы взятия проб обрастания судов, свай пирсов, стенок причалов и плавучего навигационно го ограждения в настоящее время более или менее стандартизированы. Исследователи обычно пользуются методиками, приводящимися в работах Е.И. Лебедева (1959), Г.Б. Зевиной (1961), Н.И. Тарасова и Н.А. Рудяковой (1961) и др. При изучении сезонной динамики обрастания с целью описания роста и развития отдельных организмов-обрастателей, процесса формирования сообществ и т.

д., как правило, пользуются экспериментальными пластинами, изготовленными из дерева, стекла, стали и т. д. Т акие пластины экспонируются исследователем с какогонибудь гидротехнического сооружения на определенной глубине, наиболее удобной Вьетнама с указанием мест осмотра су дов и гидротехнических соору жений (районы 5 и 6, см. рис. 1) Площадь палубы стенда была около 60 м, что позволяло одновременно экспонировать на той или другой глубине около 40 кассет. В каждую кассету, изготовленную из стали и покрытую антикоррозийной краской, можно было устанавливать 9 пластин, смена которых проводилась в основном по схеме М.А.

Долгопольской (1954). Оба варианта указанных выше кассет имеют некоторые недостатки. Деревянная, будучи весьма проста в изготовлении и удобна в работе, в условиях Японского моря в летний период быстро разрушается древоточцами. Стальная кассета менее удобна в эксплуатации и дорога в изготовлении. Кроме того, она пригодна для работы только на стенде и требует более частой очистки от обрастания с последующей новой антикоррозийной покраской. Следует также учесть, что рабочие поверхности двух Рис. 10. Схема дву хгирляндовой бу йковой у становки динамики обрастания. 1 – понтон, 2 – палуба (слева): 1 – поплавок, 2 – распорка, 3 – основной несу щий стенда, 3 – штанга для кассет, 4 – кассета, 5 – линь гирлянды, 4 – кронштейн с кассетами, 5 – якорь. окно стенда Стальная кассета (справа): 6 – карабин, 7 – рамка, 8 – экспериментальная пластина по характеру обрастания. Поэтому для выявления закономерностей процесса поселения использовали материалы, полученные только с идентичных сторон пластин. Из-за этих недостатков в 1972 г. мы вернулись к первой модификации кассеты, но изготовленной из стали (рис. 10). Во всех случаях кассеты из-за обрастания или коррозии периодически менялись на новые. В том же 1972 г. мы отказались и от экспонирования кассет на стендах. Это было сделано по следующим причинам: стенды дороги; они практически нетранспортабельны и пригодны для работы только в стационарных условиях; на Дальнем Востоке, где почти все бухты и заливы зимой покрыты льдом, на зимний период их необходимо вытаскивать на берег и, следовательно, прекращать наблюдения;

после каждого отработанного сезона стенды требуют капитального ремонта, что отнимает много времени и средств.

Наиболее удобной в эксплуатации оказалась последняя модель дальневосточного морского испытательного стенда, установленного в одной из бухт Амурского залива специалистами ЦНИИ « Прометей» (Звягинцев и др., 1986). Он представляет собой судно специальной постройки и по своей конструкции принципиально не отличается от нашего, однако на нем можно использовать на порядок больше пластин практически любой площади. Динамику оседания молоди обрастателей изучали на этом стенде при помощи стальных пластин размером 250 350 мм, окрашенных противокоррозийной эмалью ЭКЖС-40 (обычное покрытие подводной части судов прибрежного и портового плавания в дальневосточных морях). Смену пластин, установленных на глубине 1 и 1, м в носовой, миделевой и кормовой частях стенда, проводили 2 раза в месяц, определяя при этом основные гидрохимические характеристики морской воды.

Учитывая недостатки при эксплуатации стендов, мы разработали конструкции буев, требующие наименьших материальных затрат, минимального времени на сборку и удовлетворяющие целям наших исследований. На рис. 10 приведена схема такого буя, испытанного в условиях Охотского моря. Помимо указанных преимуществ, такие буи благодаря хорошей обтекаемости устойчивы в штормовую погоду, пригодны для подледных наблюдений за обрастанием пластин (для этого поплавок необходимо погрузить на определенную глубину, в зависимости от толщины льда) и могут быть собраны при любой автономии полевых исследований. При разработке конструкции буйковых установок учитывалось то, что в экспедиционных отрядах работают аквалангисты, производящие периодическую замену кассет с пластинами. От них не требуется особой квалификации, так как процесс замены упрощен до минимума.

Аквалангист снимает кассеты, прикрепленные к кронштейнам с помощью карабинов, и навешивает их на карабины веревки, спущенной с борта судна. На их место на кронштейны гирлянды прикрепляются новые кассеты, навешенные на второй такой же веревке. Человек, находящийся на борту судна, постепенно выбирает веревку с кассетами и вынимает из них пластины, дальнейшая обработка обрастания которых ведется по общепринятой методике.

При изготовлении буев в качестве поплавков нами использовались пенопласт или пустые герметически закупоренные металлические бочки емкостью 200–250 л. Несущей основой гирлянды был взят 12-миллиметровый капроновый фал в 4–6 рядов, соединенных в единый линь. Кронштейны и кассеты изготовлены в заводских условиях по специальному заказу.

Для проведения эксперимента в портовой гавани Золотой Рог (г. Владивосток) образцы – пластины (80 х 40 х 1,5 мм) высоколегированной стали Х18Н10Т экспонировали в море в течение июля–октября на горизонте 2 м с борта двух судов, пришвартованных к 44-му и 42-му причалам. Одновременно образцы стали в качестве контрольных испытывали на коррозионном стенде в б. Рында (о-в Русский, Амурский залив Японского моря), воды которой по основным гидрохимическим показателям соответствуют открытым водам Японского моря (Корякова, 1987), см. рис. 7. Биопленку, сформированную на образцах в течение 7 и 120 сут. их экспозиции на трех станциях, снимали и подвергали микробиологическому анализу по общепринятой методике (Кузнецов, Романенко, 1963). С образцов, экспонируемых в течение 120 сут, ее снимали с разных участков поверхности: I – свободной от обрастания баланусами; II – из-под балануса без коррозии; III – то же с коррозией образца. Исследовали 4 физиологические группы коррозионно-активных бактерий (Горбенко, 1977). Со снятых с испытаний образцов отбирали пробы макро- и мейофауны обрастания и в лабораторных условиях обрабатывали по стандартным методикам (Жадин, 1969; Гальцова, 1971). Одновременно оценивали интенсивность разрушения стали под баланусами, она выражалась отношением численности животных, под которыми отмечен очаг коррозии, к общему числу поселившихся баланусов. Оценивали потерю массы образца. В зоне испытания образцов проводили гидрохимический контроль воды по стандартной методике (Методыѕ, 1978).

В летне-осенний период 2000 г. исследовано сообщество обрастания матированного стекла в стадии первичной сукцессии в качестве биомонитора загрязнения портовых вод тяжелыми металлами. В б. Золотой Рог одновременно со стальными образцами выставлялись в море стеклянные образцы-пластины (500 х мм) на горизонте 2–2,5 м с борта двух судов, пришвартованных к 42-му и 44-му причалам. В качестве фоновой акватории использовалась б. Рында (см. рис. 7).

Перед постановкой пластины зачищали наждачной бумагой до получения матовой поверхности и протирали их этиловым спиртом. После двух-трех недель экспозиции пластин обрастание снимали целиком, пластины снова зачищали и выставляли в море.

За весь срок испытания образцов проведено семь съемок комплексного сообщества микро- и пионерного макрообрастания. Образцы площадью 10 см, взятые в трех повторностях, обрабатывали в соответствии со стандартными методами, применяемыми для проб бентоса. Оставшееся обрастание подсушивали при температуре 60 С до постоянной массы, минерализовали концентрированной азотной кислотой и методом атомной абсорбции определяли содержание в нем тяжелых металлов: Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Cd, Ni.

В 2001 г. нами была продолжена экспозиция стеклянных пластин в период, когда макрообрастатели на них отсутствовали (май–начало июня). В фоновой б. Рында образцы-пластины были выставлены не на коррозионном стенде, расположенном в открытой части бухты, а в « кармашке» кутовой зоны, образованном береговой линией и старой корродирующей баржей. В 2001 г. снято и проанализировано пять проб обрастания, представленного бактериально-диатомовой пленкой.

В течение двух сезонов опыта (2000–2001 гг.) дважды в месяц отбирали пробы морской воды на трех станциях экспозиции образцов и определяли концентрацию растворенного (in situ) и биохимически поглощаемого кислорода (БПК 5 ), величину рН, количество сапрофитов, нефтеокисляющих и сульфатредуцирующих бактерий (СРБ).

При проведении комплексного эксперимента по изучению обрастания системы охлаждения Владивостокской Т ЭЦ-2 исследовано обрастание решеток водозабора, вращающихся сеток, двух километровых туннелей, сбросного канала и р. Объяснения за территорией станции. Проведены водолазные работы в водозаборном ковше с целью изучения обрастания гидротехнических сооружений (стенок водозабора, пирса) и каменной наброски. Обрастание туннелей, решеток водозабора и вращающихся сеток исследовали после их осушки. Пробы брали на 9 сечениях в районе днища, правой и левой стенок и свода (см. рис. 6).

Русла изученных туннелей относятся к непризматическому типу (по длине русла изменяются геометрические размеры, в данном случае диаметр сечения), имеют неправильную форму (сечение круговое, но глубина заполнения меньше диаметра) и обратный, хотя и незначительный, уклон (Константинов и др., 1987). Исследованные участки туннелей начинаются горловиной стальной трубы (диаметр 1,6 м), круто спускающейся к насосной станции. Затем туннели расширяются до 2 м, делают плавный поворот на 45 против часовой стрелки, следуют с юга на север–северо-запад (отклонение к западу составляет примерно 15 ) на протяжении более чем 800 м и опять поворачивают к западу на 45, переходя в распределительную систему охлаждения Т ЭЦ (см. рис. 6).

Пробы обрастания в туннелях отбирали после спуска воды с использованием пробной площадки 100 см. Т ак как время работы ограничивалось продолжительностью периода осушения и не превышало одних суток, в первом из туннелей с целью выяснения сходимости получаемых данных пробы отбирали в трех повторностях в начале, середине и конце туннеля на его своде, днище, правой и левой стенках (см. рис.

6). Во втором туннеле для определения зависимости количественных характеристик и состава обрастания от силы и характера движения воды отбирали по одной пробе по сечениям туннеля (обозначаемым римскими цифрами) на тех же уровнях (буквенные обозначения, рис. 6). При выделении сообществ использовали биомассу (В), плотность поселения (А), встречаемость (Р), а также производные индексы P B и A B. Для оценки характера распределения, как и на корпусах судов, использовали индекс рассеяния. При описании движения воды применяли соответствующие принципы, изложенные в многочисленной справочной литературе (Долгачев, Лейко, 1981;

Войткуновский и др., 1982; Рапинчук, Герман, 1982; Константинов и др., 1987; Флетчер, 1991).

Исследованы динамика оседания и сукцессия сообществ обрастания на экспериментальных пластинах в водозаборном ковше (б. Сухопутная, Уссурийский залив), а также у 44-го причала в б. Золотой Рог, подверженной термальному загрязнению сбросными водами ВТ ЭЦ-2. В этих двух точках, расположенных до и после прохождения морской воды по системе охлаждения станции (см. рис. 4), на глубине 1 м было установлено две серии экспериментальных пластин из асбоцемента площадью 20 х 20 см с последующей съемкой дважды в месяц в течение года. Для изучения динамики оседания обрастателей пластины первой серии дважды в месяц снимали и заменяли на новые. Вторая серия пластин использовалась для исследования формирования сообщества обрастания, с них с такой же частотой отбирали пробы обрастания нарастающего срока экспозиции: 0,5, 1, 1,5 мес и т. д. Пробы обрастания площадью см обрабатывали в соответствии со стандартными методами обработки проб бентоса (Жадин, 1969).

Параллельно на станциях 1 и 4 с мая 2001 по май 2002 г. брали пробы планктона сетью Джеди с диаметром входного отверстия 37 см из мельничного газа № 59 весной, летом и осенью дважды в месяц; зимой один раз в месяц. Глубина в районе взятия проб составляла 5 м в водозаборном ковше и 7 м у 44-го причала.

Для выявления вертикальной стратификации меропланктона в Уссурийском заливе 17 июня 2002 г. проведен послойный отбор проб планктона по вертикали в диапазоне глубин 0–20 м. Пробы брали сетью Джеди через каждые 5 м на станциях 1, 2 и в водозаборном ковше (см. рис. 4).

Все пробы обрастания и планктона отбирали в трех повторностях и фиксировали в 4%-ном растворе формальдегида. Подсчет личинок проводили в камере Богорова с использованием бинокуляра МБС-9. Данные по температуре воды любезно предоставлены промышленно-санитарной лабораторией Службы экологии ВТЭЦ-2.

В 1986 г. совместно со специалистами ЦНИИ « Прометей» было изготовлено судовое устройство для биологических и коррозионных испытаний (Судовое устройствоѕ, 1988), предназначенное для экспозиции сменных пластин на корпусе судна во время его эксплуатации. Устройство состоит из рамы, неподвижно закрепленной на корпусе судна, уплотнительной резины, закладных деталей, амортизаторов и изоляторов между рамой и корпусом судна. Монтаж и демонтаж образцов под водой выполняет аквалангист любой квалификации. Устройство успешно прошло испытание во время вьетнамского рейса НИС «Академик Александр Несмеянов» в 1986 г. И, наконец, для исследования динамических аспектов обрастания может служить непосредственно сама поверхность корпуса судна (см. ниже).

1.2.2. Изучение обрастания судов 1.2.2.1. Доковые осмотры судов. До настоящего времени обрастание судов изучалось при их доковании. Методика исследования данного явления в доках разработана достаточно хорошо (Лебедев, 1959, 1971; Т арасов, Рудякова, 1961; Зевина, Лебедев, 1971). Однако она имеет ряд следующих недостатков:

а) наблюдения за обрастанием без параллельного изучения сукцессии не могут в полной мере выявить основные вопросы процесса формирования обрастания судов. Это становится реальным только при регулярном осмотре их на плаву;

б) во время постановки судна в док многие подвижные формы вымываются водой и осыпаются на палубу дока. По данным Зевиной с соавторами (1963), пока не удалось точно подсчитать количество гаммарид в обрастании, так как при поднятии из воды исследуемых объектов подвижные ракообразные разбегались;

в) суда в ожидании докования подолгу стоят в портах, и обрастатели, осевшие и развившиеся во время эксплуатации судна, оказываются в изменившихся условиях существования. Акватории судоремонтных заводов часто имеют другую температуру, соленость и обычно более загрязнены, чем район работы судна, поэтому за время преддоковых стоянок происходят изменения в составе и количественных показателях сообществ обрастания. В частности, многие океанические виды погибают и замещаются представителями местной флоры и фауны;

г) в настоящее время произошло значительное усовершенствование доковых операций по очистке судна. Т еперь на многих судоремонтных заводах этот трудоемкий процесс механизирован и начинается сразу же после постановки судна в док, пока обрастание не « присохло». В таких случаях исследователь не имеет возможности даже подступиться к судну из-за работающих механизмов и отсутствия вспомогательных лесов.

Все перечисленные недостатки побуждают искать новые методы исследования обрастания судов, не исключая в то же время и возможности доковых осмотров.

1.2.2.2. Сбор материала водолазом в вентилируемом снаряжении.

Использование водолаза в вентилируемом снаряжении для обследования обрастания судов на плаву впервые было предложено Н.И. Т арасовым и Н.А. Рудяковой (1961).

Водолаз осматривает судно и передает свои наблюдения по телефону, после чего берет качественные пробы с помощью цельнометаллического скребка «почтовый ящик».

Т акая работа достаточно сложна и не всегда возможна.

Е.И. Лебедев (1971) не исключает возможности сбора проб обрастания водолазом, но указывает на то, что крупные сооружения (суда, приборы, буи) удобнее обследовать при подъеме из воды. Автор считает сбор проб с судов на плаву неточным, полагая, что толчки воды от движения рук водолаза при срезании неоднородного оброста выбивают значительную часть обрастателей. Однако он признает необходимость более качественного сбора под водой мягких организмов и лучшего количественного сбора подвижных компонентов обрастания.

1.2.2.3. Сбор материала водолазом в автономном снаряжении. Исследования макробентоса верхней сублиторали с помощью легководолазной техники в СССР начаты около 40 лет назад (Подводные гидробиологические исследования, 1982).

Однако водолазный метод практически не применялся отечественными исследователями для изучения обрастания судов и ГТ С, хотя брать пробы с подводной части таких объектов проще, чем бентоса верхней сублиторали. Осадка судов редко превышает 12 м, а преобладание гладких вертикальных поверхностей у большинства объектов значительно облегчает процесс сбора проб.

В лаборатории экологии шельфовых сообществ нами в течение ряда лет отрабатывалась и успешно применялась методика изучения обрастания судов на плаву (Звягинцев, Михайлов, 1980). Практика показала, что вполне возможно изучение данного явления квалифицированным водолазом-гидробиологом, применяющим выборочный метод с репрезентативной выборкой. Эта методика позволила за несколько экспедиций собрать обширный материал по обрастанию судов прибрежного, дальнего плавания и судов на приколе, а также ГТС в дальневосточных морях, у побережья Вьетнама и Сейшельских островов. Кроме того, прослежен ход сукцессии сообществ обрастания судна прибрежного плавания в зал. Петра Великого и дальнего плавания в двух тропических рейсах (табл. 1). Ниже приведено описание методики сбора проб обрастания судов на плаву.

Для проведения исследований в районе портов либо в прибрежной зоне удобно водолазное судно типа ВРД, которое швартуется к исследуемому объекту. Возможна также работа с катера типа « Прогресс» или « Амур», но в этом случае она ограничена небольшим районом и возможна лишь при соответствующих погодных условиях. Для поездок по портам Приморского, Хабаровского краев, Сахалинской области и п-ова Камчатка нами также успешно использовался автомобиль ГАЗ-66, оборудованный водолазной станцией. При работе на территории порта возможны погружения прямо с борта исследуемого судна при соответствующих мерах безопасности. Погружения проводились в стандартном водолазном снаряжении.

Вначале проводится визуальный осмотр ПЧ корпуса судна. Результаты осмотра заносятся на планшетку с заранее нанесенной на нее схемой ПЧ. Возможно описание непосредственно по окончании работы. При визуальном осмотре исследователь обращает внимание на целостное восприятие сообщества (если таковое имеется), параллельно проводится сбор качественных проб. Оптимальный размер учетной рамки, достоверно характеризующий количественные показатели животных или растений, экспериментально обоснован М.В. Проппом (1971). Автор считает, что наиболее удачно пользоваться рамками такого размера, чтобы в каждую из них попадало от 1 до 10 экз.

(т. е. в среднем 5–6) животных каждого вида. Универсальной рамкой для сообществ обрастания оказалась пробная площадка 0,01 м. В такую площадь обычно попадают по нескольку десятков особей баланусов, мидий, амфипод, и даже используемые специалистами Института химии пластины площадью 32 см2 вполне удовлетворяют таким требованиям. При сборе количественных проб обрастания нами обычно используется пробная площадка 0,01 м, размер которой иногда может изменяться в зависимости от характера обрастания. При исследовании многолетнего сообщества обрастания ГТ С размер площадки увеличивается до 0,4 м, а для учета крупных иглокожих даже до 1 м.

Как показала многолетняя практика, полученные нами данные достаточно репрезентативны: даже при взятии пробы в трех повторностях ошибка средней обычно колеблется в пределах 15–25%.

При взятии количественных проб используются специальные скребки-сачки с режущим краем соответствующей длины и острым углом наклона к исследуемой поверхности (рис. 11). Сечение рабочей площади скребка по форме приближается к кругу, что позволяет свести к минимуму потери материала. Перед взятием пробы исследователь размечает и очищает края пробной площадки, пользуясь специальной лопаткой (Лебедев, 1971). При определенном навыке возможно взятие пробы без предварительной очистки площадки. При толчках воды подвижные обрастатели укрываются среди водорослей и прикрепленных форм животных, попадая в водолазные сборы (Пропп, 1971). Приставив скребок режущим краем к основанию исследуемой площадки, водолаз с усилием проводит им вверх до конца площадки, плотно прижимая к поверхности корпуса. Срезанная проба проваливается в газовый мешок, который сразу же перехватывается водолазом в верхней части свободной рукой во избежание потерь подвижных организмов. Если одним движением не удается срезать всю площадку, действие повторяется до полной ее очистки. Собранная проба на веревке с карабином подается сотрудникам, находящимся в лодке или на борту осматриваемого судна. Пока один скребок освобождается, водолаз берет следующую пробу вторым скребком.

Рис. 11. Скребок-сачок и лопатка для взятия количественных проб обрастания: 1 – металлический каркас, 2 – нож из прочной стали, 3 – брезентовая ткань, 4 – мешок из газа, 5 – кольцо для крепления карабина, 6 – ру коятка Для обеспечения репрезентативности сбора количественных проб необходимо, чтобы в их выборке были представлены все основные варианты совокупности участков с сохранением количественных соотношений между ними (Песенко, 1982). На корпусе судна такими участками являются форштевень, нос, начало и конец цилиндрической вставки, мидель, корма, ахтерштевень, винторулевая группа. В геоботанике и биоценологии наземных животных две основные схемы отбора проб: это рандомизированный (случайный) отбор образцов, предполагающий независимость каждой пробы от всех остальных, и систематический, при котором места взятия проб определяются по заранее намеченному плану (Песенко, 1982). Чаще всего исследователи пользуются комбинированным методом, проводя так называемый ограниченно рандомизированный отбор, который дает более высокую точность по сравнению со случайным (Грейг-Смит, 1967; Финни, 1970).

У разных исследователей бентоса верхней сублиторали расположение рамок на грунте также различно. Одни используют рандомизированный отбор (Pequegnat, 1964), другие – систематический, распределяя рамки через определенный интервал (Пропп, 1971). Широко используется стратифицированный отбор (метод расслоения, или типический отбор), который соответствует гештальт-стратегии в фитоценологии (Блажек и др., 1977). При использовании всех этих методов на предварительном этапе исследования путем визуального осмотра дна в обследуемом районе выделяются типичные участки – страты, или выделы (Денисов, 1972), и только после этого проводится сбор количественных и качественных проб. При исследовании верхней сублиторали в условиях подвижных морских экспедиций обычно используется либо случайное, либо регулярное расположение пробных площадок (Лукин, Фадеев, 1982).

В основу методики сбора проб обрастания судов нами положен систематический отбор. Количественные пробы брались через 1 м от ватерлинии до киля в наиболее характерных участках корпуса, перечисленных выше, аналогично гидробиологическому разрезу на вертикальной стенке литорали (Кусакин и др., 1974). Расстояние между пробами фиксировалось с помощью глубиномера (при работе на вертикальных участках) либо трансекты с метровыми метками, протянутой под днищем. На судах дальнего плавания вертикальная зональность сообществ обрастания довольно четко выражена в отличие от судов прибрежного плавания и портофлота. Для них ввиду небольшой осадки и лучшей освещенности корпуса характерно относительно равномерное распределение обрастателей по вертикали. При слабой степени обрастания для мозаично расположенных скоплений подсчитывали примерную площадь покрытия и на этом основании вычисляли процент обросшей поверхности. В зависимости от распределения обрастания, размеров, конструкции и типа судна число количественных проб может уменьшаться или увеличиваться. В среднем с одного судна осадкой 5 м берется 15–20 проб (рис. 12), для судов портофлота и вьетнамских шхун-сампанов вследствие их небольшой осадки число проб может быть уменьшено до 8–10.

1.2.2.4. Оценка степени обрастания. Приближенная оценка степени обрастания, в основу которой положено соотношение обросшей и необросшей площадей покрытия, предложена Н.И. Тарасовым и Н.А. Рудяковой (1961). Этими авторами различаются три степени обрастания: слабое – единичные обрастатели, умеренное – между обрастателями имеются значительные промежутки, сплошное – стопроцентное покрытие поверхности обрастателями. В практике эксплуатации судов состояние обрастания корпуса чаще характеризуется тремя аналогичными степенями (категориями), основанными на субъективной оценке площади покрытия. Существует более дифференцированный подход к оценке степени обрастания (Миядзима Токидзо, 1974, цит. по: Ревин, 1981). Все организмы им разделены на три группы и в зависимости от наличия и плотности поселения на корпусе характеризуются шестью баллами. Кроме того, М. Т окидзо сделана попытка оценки степени обрастания через условные величины биомассы; при этом оценка производится также визуально.

В.В. Ревиным (1981) разработаны методы количественного критерия основных параметров обрастания и защитных покрытий подводной части корпуса судов. Методы носят скорее технологическую направленность и касаются оценки шероховатости поверхности корпуса судна, определения адгезии, толщины и степени сохранности покрытий, потребности судов ММФ в подводной очистке и почти не затрагивают экологические аспекты проблемы обрастания. Основным недостатком существующих методов оценки степени Рис. 12. Схема подводной части корпу са су дов дальнего плавания (вверху ) и прибрежного плавания (внизу ) с у казанием мест взятия количественных проб (черные квадраты). Римскими цифрами обозначены наиболее характерные участки корпуса, на которых берутся количественные пробы: I – форштевень, II – нос, III – начало цилиндрической вставки, IV – мидель, V – конец цилиндрической вставки, VI – корма, VII – ахтерштевень с винторулевой группой обрастания, включая и разработанный нами, В.В. Ревин (1981) считает отсутствие учета особенностей формирования обрастания на отдельных участках корпуса судна, размерных характеристик доминирующих организмов, их влияния на сопротивление воды движению и потери скорости судна. С этим можно согласиться, если ставить ряд практических задач, а именно: геометрические закономерности изменения шероховатости обрастания на корпусе и ее влияние на сопротивление воды движению судна (потери скорости хода); время « истощения» внешнего слоя необрастающих покрытий на разных участках корпуса в зависимости от степени турбулентности потоков воды и т. д. Для выполнения же поставленных в данной работе задач разработанная нами методика изучения обрастания судов, на наш взгляд, вполне приемлема.

сооружений В Институте биологии моря ДВНЦ АН СССР А.Н. Гориным (1975а) впервые с помощью водолазов обследованы пирсы и причалы основных портов северо-западной части Японского моря. Водолазы в автономном снаряжении, обладая большой подвижностью, провели качественный и количественный сбор материала с ГТ С. К сожалению, автор не приводит методику сбора количественных проб. Методика исследования обрастания причальных сооружений с использованием легководолазного снаряжения разработана в Институте биологии моря И.А. Кашиным (1982).

Гидротехнические сооружения в зависимости от их конструкции образуют две группы поверхностей, подверженных обрастанию: сплошные стенки (стальной шпунт) и отдельно стоящие сваи или опоры из разных материалов, чаще из стали и дерева. Стенки обрастают только с наружной омываемой водой стороны, опоры полностью.

Первым этапом исследования обрастания стационарных ГТ С является визуальный осмотр во время сизигийного отлива. Если такая возможность не представляется, то его осуществляет аквалангист. На основании осмотра делаются предварительные выводы о конструктивных особенностях сооружения, о составе и структуре обрастания, а также намечаются участки гидробиологических разрезов. В районах предполагаемых разрезов протягиваются трансекты с метровой разметкой. Во время визуального осмотра водолаз выделяет основные поясообразующие группировки (сообщества) обрастания, берет в каждом качественные пробы и намечает места взятия количественных проб.

Количественные пробы собирают с контрольных площадок, которые располагают полосой, перпендикулярной трансекте. Для обеспечения достоверности получаемых результатов желательно, чтобы каждая полоса состояла не менее чем из трех проб. В зависимости от плотности поселения и размеров обрастателей берутся учетные площадки 0,25, 0,1, 0,05 и 0,01 м. Пробы извлекаются таким же скребком-сачком, что и при сборе обрастания с корпуса судна. Чтобы не происходило потерь при подъеме скребка из воды, газовый мешок затягивают в верхней части петлей. Во избежание лишних подъемов и спусков водолаза скребки удобно развешивать на карабинах, укрепленных через каждый метр на трансекте.

Для учета крупных животных и водорослей, не попадающих в учетную рамку, используется количественно-визуальный метод учета (Пропп, 1971) – подсчитывается число особей, приходящихся на площади 1 м. Принципы сбора материала и выполнение визуального учета на сваях и сооружениях из уголкового шпунта не различаются, но количество разрезов увеличивается соответственно числу рядов свай.

Дальнейшая обработка пробы обрастания судна или ГТС производится следующим образом. Собранная проба перекладывается в кювету с небольшим количеством воды, в ней же вымываются остатки пробы из газового мешка. Затем она переливается в банку или в шламовый мешочек, снабжается этикеткой. В полевой журнал заносятся сведения по составу и распределению массовых групп обрастателей, полученные при визуальном осмотре и предварительном анализе пробы в кювете.

1.2.4. Изучение эпибиозов Для определения количественных показателей эпибионтов устриц C. gigas подсчитывали проективную площадь створки раковины. Эпибиозы правых и левых створок вследствие вертикального ориентирования моллюсков в скученных поселениях оказались аналогичными. Эпифауну мертвых раковин, слагающих основание банки, не учитывали.

Обрастание экспериментальных установок для культивирования грацилярии (см.

Колесников и др., 1986, рис. 1) исследовано с целью выявления его локальных особенностей в разных точках бухт Новгородской и Экспедиции, а также в лагунах и протоках у м. Островок Фальшивый. Пробы обрастания брали в июне, августе, октябре и ноябре. Эпифитон изучали во время сбора выращенной грацилярии в июле и августе.

Использовали пробную площадку размером 25 см2 на деревянной раме, 100 и 400 см2 на сетном полотне, очищали 20 см якорной оттяжки и 10 см поводца-субстрата. Эпифитон изучали в соответствии с общепринятой методикой (Маккавеева, 1979).

Исследование эпифитона зарослеобразующих макрофитов Сейшельских островов проводили на глубинах до 20 м. На каждой станции визуально определялся типичный участок зарослей. На выбранном участке проводили выкашивание макрофитов с использованием скребка-сачка (см. рис. 11) на площади 25 м (Маккавеева, 1979).

Отобранный материал помещали в газовый мешок и доставляли в лабораторию.

Обработку проб проводили по стандартной гидробиологической методике. После отделения эпибионтов макрофиты взвешивали, все данные пересчитывали в расчете на кг макрофита-субстрата. Для морской травы отдельно изучали эпибиоз на листьях. Из каждой пробы отбирали 10 листовых розеток и определяли проективное покрытие инкрустирующих организмов на листьях разных возрастных групп (от наиболее старого – № 1 до самого молодого – № 5). Исследовали влияние инкрустирующих эпифитов на интенсивность фотосинтеза с использованием радиоуглеродного анализа (Колмаков, Т аранкова, 1978).

Весь материал по СПП в экспедициях у побережья дальневосточных морей, по всем объектам в биологических рейсах НИС «Академик Александр Несмеянов», « Профессор Богоров» и береговой экспедиции в Нячанге (СРВ), а также по эпибиозам устрицы, эпифитону и обрастанию установок для культивирования грацилярии собран автором с использованием легководолазного снаряжения. Было сделано не менее погружений и затрачено около 700 ч на сбор проб под водой. Кроме того, для более полного описания состава, количественных показателей, закономерностей распределения и формирования сообществ обрастания в исследуемых районах широко использовались опубликованные разными авторами данные.

1.3. Камеральная обработка материала Разборку проб обрастания в лабораторных условиях проводили согласно общепринятой методике, используемой для бентосных проб (Жадин, 1969). При камеральной обработке материала выделяли, подсчитывали и взвешивали с точностью до 0,01 г животных и водоросли отдельных групп. По окончании разборки проб макрофиты закладывали в гербарий либо фиксировали 4%-ным формалином, представители фауны макрообрастания – 70%-ным спиртом, после чего передавали специалистам для определения. Т аксономическая принадлежность обрастателей установлена сотрудниками ИБМ: Н.Г. Клочковой и Т.В. Т итляновой (водоросли), С.Ф.

Чаплыгиной (гидроиды), Э.В. Багавеевой и А.Н. Гладковым (многощетинковые черви), Ю.Я. Латыповым (склерактинии), А.Н. Малютиным (альционарии и горгонарии), О.Г.

Кусакиным, С.А. Ростомовым, М.В. Малютиной (равноногие раки), В.В. Гульбиным (брюхоногие моллюски), М.Б. Ивановой, Ж.А. Евсееым и Н.И. Селиным (двустворчатые моллюски), А.А. Кубаниным (мшанки), Т.С. Бениаминсон (асцидиии), В.М.

Матюшиным (рыбы); КИЭП ДВО РАН: К.Э. Санамяном (асцидии); ИнБЮМ: А.А.

Калугиной-Гутник (водоросли); БИН: К.Л. Виноградовой (водоросли); МГУ: Г.Б.

Зевиной (усоногие раки); ИМИ (СРВ): Чан Динь Намом (брюхоногие моллюски); Нгуен Т хань Ваном (офиуры и десятиногие раки Вьетнама). Часть материла из тропиков передана для идентификации специалистам ИМИ в Нячанге (СРВ). Автором частично определены усоногие и разноногие раки, а также десятиногие раки бореальной зоны, пантоподы, иглокожие, кроме того, массовые виды обрастания.

Животных, определенных до вида или более высокого таксономического ранга, подсчитывали и взвешивали с точностью до 0,01 г после обсушивания на фильтровальной бумаге. По мнению японских исследователей, в большинстве современных работ по обрастанию представлены только параметры биологического характера: число особей, сырой вес, который устанавливается на суше. Для разработки эффективных методов защиты от обрастания они предлагают делать перерасчет сырого веса на суше в сырой вес в воде с учетом количества вытесненной воды (Katsuyama, 1994). Поскольку разработка методов борьбы с обрастанием не входила в наши задачи, биомасса большей части определенных животных приведена нами по спиртовым фиксациям, для крупных форм двустворчатых моллюсков и усоногих раков – по формалинным. Применение спиртовых и формалинных весов делает наши данные сравнимыми с большинством аналогичных работ. Для животных, строящих убежища (сидячие полихеты в трубках, разноногие раки в домиках), взвешивание проводили вместе с этими образованиями, являющимися продуктами их жизнедеятельности. По окончании определения систематических групп составляли списки видов с указанием местонахождения и количественных показателей каждого вида.

1.4. Анализ результатов При анализе полученных результатов учитывали гидрологические условия, режим и район эксплуатации судна, особенности конструкции ГТ С, состав противообрастающего покрытия (если таковое имелось).

Для анализа видового состава в качестве исходных сведений использовали представление данных в виде матриц присутствия-отсутствия вида на объекте (либо в сообществе или группировке).

Методы кластерного анализа (К-анализа) широко применяются в современной гидробиологии (Сокал, 1980), несмотря на ряд имеющихся у них недостатков (Андреев, 1980; Кафанов, 1994). При оценке флоро-фаунистического сходства между объектами нами использован коэффициент Серенсена–Чекановского (по: Андреев, Решетников, 1978):

где NA + B – общее число видов в описаниях А и В; NA и NB – число видов соответственно в описаниях А и В. Различные модификации этого коэффициента оказались наиболее информативными (Песенко, 1982) и часто используются при исследовании сообществ бентоса (Фадеев, 1985) и обрастания (Wendt et al., 1989), а также при построении моделей распределения бентоса (Суханов, 1982). Этот метод имеет монотонную зависимость с коэффициентом Жаккара, широко используемым в биогеографии (Андреев, 1980).