CC BY
303
К 75-летию академической науки на Дальнем Востоке Вестник ДВО РАН. 2007. № 4
А.Ю.ЗВЯГИНЦЕВ
75,
лет ДВО РАН
Изучение морского обрастания в Институте биологии моря ДВО РАН (1968-2006 гг.)
Приведены сведения о проблеме морского обрастания, показаны ее актуальность и масштабы явления. Освещена история исследований в Институте биологии моря ДВО РАН. Описаны основные направления изучения обрастания в дальневосточных морях России. Дана оценка перспектив дальнейших исследований.
Study of marine fouling in the Institute of Marine Biology FEB RAS. A.Yu.ZVYAGINTSEV (A.V.Zhirmunsky Institute of Marine Biology FEB RAS, Vladivostok).
Some data on the problem of marine fouling are presented, and its urgency and a scale of the phenomenon are shown. The history of study of marine fouling in the Institute of Marine Biology FEB RAS is described in the paper. Main trends of study of marine fouling in the Far Eastern seas of Russia are indicated. Estimation of outlooks of the further study is given.
Актуальность проблемы и масштабы явления. Что представляет собой морское обрастание? Когда заходит речь об этом явлении, часто кажется, что о нем все давно уже известно. Среди работников судоремонтных заводов бытует мнение, что обрастание -это «черная и белая ракушка» да еще «трава»; обрастание 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.
С явлением морского обрастания человек сталкивается со времени постройки первых судов и примитивных подводных сооружений. Проблема защиты от обрастания, известная еще из античной литературы, с течением времени становится все более актуальной.
Общеизвестна негативная роль морского обрастания в хозяйственной деятельности человека. Особую опасность представляет обрастание подводной части судов, отрицательно влияющее на их гидродинамические характеристики и, соответственно, на ходовые свойства. Это прежде всего потери скорости хода судна, достигающие 50% от номинальной; ухудшение его маневренности; повышение расхода топлива в связи с необходимостью соблюдать коммерчески оправданные сроки перевозки грузов; преждевременный износ машин и оборудования. Все это приводит к ухудшению эксплуатационных показателей флота в целом. На тепловых электростанциях и других предприятиях, использующих в системе охлаждения морскую воду, происходит зарастание водоводов морскими прикрепленными организмами, порой делающее невозможной эксплуатацию труб. Обрастание гидроакустических приборов (эхолотов, локаторов, устройств связи) вызывает снижение их чувствительности вплоть до выхода из строя. Обрастание гидротехнических сооружений (ГТС) резко увеличивает их сопротивление волновым нагрузкам, что в конечном
ЗВЯГИНЦЕВ Александр Юрьевич - доктор биологических наук (Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта ДВО РАН N° 06-ІІІ-А-06-161, целевой комплексной программы ДВО РАН «Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской Федерации» на 2007 г., гранта фонда АРМ АЯСР2006-РР14-А^іапоу.
з
счете может привести к аварийной ситуации. Обрастание ставных неводов и установок марикультуры увеличивает их массу, зачастую делая непригодными для эксплуатации. Кроме того, организмы-обрастатели могут быть пищевыми конкурентами объектов культивирования. Особенно же актуальна в настоящее время проблема обрастания опор нефтедобывающих платформ в связи с интенсификацией добычи нефти и газа на континентальном шельфе.
Ежегодные убытки судоходных компаний США от обрастания еще в первой четверти XX в. оценены в 100 млн долл., к началу 1970-х годов эта цифра возросла до 700 млн долл. в год. Общий мировой ущерб от морского обрастания в настоящее время составляет 50 млрд долл. США в год, из них 20% приходится на обрастание судов [12]. Если бы с обрастанием не велась борьба, то ущерб от него возрос бы в десятки, если не в сотни раз. Несколько слов о масштабах явления. По мнению специалистов [37], общая площадь погруженных в море искусственных субстратов составляет около 200 тыс. км2, т.е. не менее 20% от площади поверхности верхних отделов шельфа. Проще говоря, это полоса шириной 10 м, в длину превышающая протяженность побережья Японского моря с островами. А так как биомасса обрастания может достигать десятков килограммов на один квадратный метр, то его общая масса соответственно исчисляется миллионами тонн.
Каким же образом происходит процесс формирования обрастания? На поверхности любого погруженного в морскую воду предмета уже через несколько часов образуется живая пленка из бактерий и микроскопических водорослей. В свою очередь на эту пленку-субстрат оседают личинки ракообразных, моллюсков, споры водорослей. Уже полвека назад полный список известных тогда обрастателей включал около 2000 видов. В состав обрастания входят практически все основные группы гидробионтов - бактерии, водоросли, простейшие, губки, кишечнополостные, черви, мшанки, моллюски, ракообразные, иглокожие, оболочники и даже рыбы. Как видим, список групп достаточно велик, однако основную биомассу обрастания обычно составляют лишь несколько видов - чаще всего известные всем мидии, а также баланусы (это, как ни странно, ракообразные, хотя в белых конусовидных домиках они больше похожи на моллюсков). Обитают в обрастании и такие промысловые виды водорослей, как ламинария, иногда по нескольку килограммов на 1 м2. На обросших опорах пирсов среди прикрепленных форм встречаются трепанги, морские ежи и звезды. Это далеко не полный перечень основных обрастателей. Вот вам и «ракушка» с «травой»!
Мне неоднократно приходилось слышать вопросы вполне уважаемых коллег-биоло-гов примерно такого содержания: «Когда же вы, наконец, изобретете такую краску, чтобы уничтожить обрастание?» Ответ видится мне вполне однозначным: обрастание исчезнет, когда будет уничтожена жизнь в Мировом океане. И хотя здесь 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.
Широкое развитие на практике нашло лишь одно направление защиты от обрастания - химическое, активно разрабатывающееся во многих развитых странах. 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, что приводит к образованию сначала локальных, а затем и более обширных безжизненных зон в акваториях портов. Как результат в местах с повышенным числом искусственных объектов, имеющих такие покрытия, исчезают широко распространенные ранее виды, появляются мутантные формы - моллюски без раковин и т. д. Возникает сложная ситуация: чем больше мы создаем искусственных морских объектов, тем большее количество ядов из противообрастающих покрытий поступает в морскую среду, нанося непоправимый вред природным экосистемам.
Здесь существует один разумный выход: не бороться с обрастанием, а защищаться от него и, как это ни парадоксально, иногда защищать его от человека.
Несмотря на обилие 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 экологически безопасной защиты не выйдут из эмпирической стадии, здесь трудно рассчитывать на быстрый прогресс.
Общеизвестны положительная роль обрастания как биофильтра и как искусственного рифа. Известно, например, что возводимые в море искусственные сооружения становятся местом концентрации многих полезных морских организмов. Интерес для промыслового использования могут представлять прежде всего сами обрастатели: максимальные их размеры здесь в полтора раза больше, чем у живущих на природных субстратах, а темпы роста - на два порядка выше. Многие виды обрастателей к настоящему моменту уже стали привычными объектами культивирования в большинстве морских стран мира.
Результаты многолетних исследований ученых дали основание для выделения так называемой антропали - зоны искусственных субстратов в море. Дискуссия о правомочности использования термина «обрастание» для обозначения сообществ организмов на твердых субстратах различного происхождения, начатая в прошлом столетии, продолжается до сих пор. Как правило, речь идет о твердых неживых субстратах, главным обоснованием разграничения которых служит их естественное или искусственное происхождение. До настоящего времени большую сложность представляет собой сопоставление данных разных авторов, занимающихся изучением седентарных организмов на различных субстратах. По мнению большинства современных исследователей, все существующие субстраты, погруженные в море, представляют собой совершенно своеобразную зону - ант-ропаль, отличающуюся от бентали и пелагиали и в то же время соединяющую в себе их свойства. В определении границ понятия обрастания автор и его коллеги придерживаются именно этой точки зрения. Основные отличительные признаки антропали - гигантские масштабы и молодость явления. Население антропали (обрастание) - ровесник цивилизации. Длительность мимолетного в масштабе истории планеты четвертичного периода, или антропогена, всего около 700 тыс. лет. Основная часть антропогенных субстратов возникла в результате технической революции в последние три столетия, т.е. за одно мгновение истории Земли.
Таким образом, необходимость всестороннего изучения проблемы морского обрастания становится очевидной.
История изучения морского обрастания в ИБМ. Исследование обрастания в Институте биологии моря (тогда еще Отделе биологии моря СО АН СССР) начато в 1968 г. Это было время восторженных романтиков, мечтавших о длительных морских экспедициях во все районы Мирового океана, подводных исследованиях. Молодые специалисты после окончания биофака поступали на работу в ИБМ, не задумываясь о зарплате, карьере, очереди на квартиру, проходили водолазные курсы и стремились стать участниками морских экспедиций. На протяжении первых лет у автора статьи складывалось впечатление, что работа в Институте биологии моря - это многомесячные экспедиции, выходы на моторных лодках, бесконечные водолазные погружения, сбор научных и музейных коллекций обитателей подводного мира, разборка собранных проб. Основатель и в течение длительного времени директор Института биологии моря акад. А.В.Жирмунский всячески одобрял подводные исследования, привлекая все новых молодых специалистов в лаборатории института. Он же был и постоянным наставником, консультантом и неофициальным руководителем группы обрастания. Он сумел вовремя убедить нас в том, что следует не только собирать материал, но и публиковать результаты в виде статей, готовить к защите кандидатские диссертации. Алексей Викторович четко осознавал теоретическую и практическую значимость проблемы, ее актуальность, предвидел востребованность результатов изучения обрастания в будущем.
!»
Рис. 1. Карта-схема районов исследования обрастания Институтом биологии моря ДВО РАН в 1968-2006 гг
На рис. 1 приведена карта районов исследований обрастания, выполненных в Институте биологии моря за время его существования. На протяжении почти 40 лет подразделение, занимающееся этой проблемой, неоднократно меняло свой статус - от группы до лаборатории. В настоящее время в ИБМ существует неструктурная группа обрастания в составе лаборатории экологии шельфовых сообществ. Первые информационные сообщения о вкладе ИБМ в изучение обрастания в Дальневосточном морском бассейне появились еще около 20 лет назад [7, 10].
С заведующими и руководителями лаборатории (группе) обрастания катастрофически не везло. Практически все они не доводили начатое дело до конца и увольнялись по разным причинам, бросая столь перспективное направление на произвол судьбы. Бывшие лидеры, несомненно, внесли значительный и в то же время несопоставимый вклад в исследование обрастания. На рис. 2 приведена схема эволюции этого направления в ИБМ. Вслед за В.П.Шунтовым [39], взявшим на себя серьезную ответственность дать детальную объективную оценку «зигзагам рыбохозяйственной науки» в ТИНРО, я позволил себе использовать подобное название для этой схемы. Наложение сроков «правления» тех или иных руководителей объясняется их разным статусом в различное время, а также переходом части сотрудников группы из одного подразделения в другое.
Первым руководителем группы обрастания стал А.Н.Горин. На мой взгляд, это были лучшие времена для нашего подразделения. Анатолий Николаевич, ученик известного специалиста по морскому обрастанию Г.Б.Зевиной, приехал на Дальний Восток после окончания МГУ. Основным направлением работы при его руководстве было исключительно фундаментальное исследование динамических аспектов сообществ обрастания и их распределения на стационарных объектах - пирсах, буях навигационного ограждения. В 1968 г
А.Н.Гориным впервые предпринята попытка синхронного изучения 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 обрас-тателей с помощью специальной установки, разработанной А.Н.Гориным с соавторами [6], в климатических условиях севера. Параллельно велись наблюдения за ходом репродуктивных циклов обрастателей, изучалось обрастание пирсов и затонувших судов.
Часть результатов опубликована [30].
К сожалению, бесценные материалы по сезонной динамике и закономерностям формирования сообществ обрастания пластин за два года в условиях севера на разных глубинах после увольнения А.Н.Горина в 1980 г. были безвозвратно утеряны. В настоящее же время в условиях рыночной экономики повторить подобный эксперимент уже не представляется возможным.
С 1975 по 1978 г. руководителем лаборатории обрастания был к.б.н.
И.К.Ржепишевский. Во времена «правления» Игоря Константиновича лаборатория имела наилучшее по тем временам материальное обеспечение. Так, она располагала двумя жилыми и одним лабораторным зданием в бухте Витязь, зверобойной шхуной на приколе, каюты который были оборудованы под лаборатории, а также автомобилем ГАЗ-66, снабженным водолазной станцией. Основной задачей лаборатории Игорь Константинович считал разработку усиленных схем противообрастающих красок ХВ-53, не придавая особого значения фундаментальным исследованиям обрастания. Молодым специалистам приходилось самостоятельно ставить себе цели и задачи исследования, далеко не всегда успешно.
На смену И.К.Ржепишевскому пришел В.В.Ревин. Статус лаборатории был понижен до группы обрастания, материальные ценности и недвижимость постепенно растворились в анналах ДВНЦ. Виталий Васильевич имел техническое образование и, естественно, считал основной задачей группы разработку методов защиты от обрастания корпусов судов. Часть сотрудников перешли в лабораторию шельфовых сообществ, которую тогда возглавлял (по совместительству) наш бывший преподаватель, к.б.н., доцент кафедры ихтиологии и гидробиологии ДВГУ В.А.Кудряшов. Валерий Александрович всегда поддерживал фундаментальные исследования обрастания, помогал нам ценными советами и замечаниями при отработке методик сбора и обработки материала, написании статей, подготовке кандидатских диссертаций. Единственным его недостатком была занятость на основной работе и отсутствие времени на постоянное руководство группой обрастания.
С 1988 г. и по настоящее время лабораторию экологии шельфовых сообществ возглавляет к.б.н. В.И.Фадеев. Талантливый гидробиолог, в совершенстве владеющий методами водолазных исследований, он и сам принимал участие в подводных работах по изучению обрастания опор нефтедобывающих платформ «Вьетсовпетро». В течение этого времени
Рис. 2. Зигзаги обрастательной науки в ИБМ ДВО РАН
в составе лаборатории существовала неструктурная группа обрастания под руководством автора данной статьи.
С 1975 г. в Институте биологии моря начато изучение обрастания судов. Первым этапом была разработка методики изучения обрастания с использованием легководолазного снаряжения [11]. Несколько позже И.А.Кашиным была разработана водолазная методика изучения обрастания причальных сооружений [19]. Собран обширный материал по обрастанию не менее 600 судов различного режима эксплуатации и 300 гидротехнических сооружений в дальневосточных морях. Прослежен ход сукцессии сообществ обрастания на примере действующего судна с определенным маршрутом плавания. Результаты исследований опубликованы в сборниках [31, 40], а также в нескольких монографиях и ряде рецензируемых журналов. Объем настоящей статьи не позволяет привести полный список работ, опубликованных сотрудниками группы обрастания, - их насчитывается не менее 300, приведу лишь наиболее значимые: [1, 2, 8, 10, 11, 15-17, 20, 24, 27, 34, 35, 38, 41-45, 49]. В 1989 г. Институтом биологии моря в альгологическом рейсе НИС «Академик Александр Несмеянов» исследовано обрастание судов и гидротехнических сооружений в районе Сейшельских островов [48].
В последующие годы работы по изучению обрастания в ИБМ приобрели более узкую направленность. В результате расширения сети хозяйств марикультуры возникла проблема защиты от обрастания гидробиотехнических сооружений и объектов культивирования. Исследовано обрастание разноглубинных гидробиотехнических сооружений для выращивания приморского гребешка [28], ламинарии [18]. Специалистами группы обрастания предложена концепция создания зон экономического роста на побережье Приморского края за счет организации центров по воспроизводству морских биоресурсов, культивированию промысловых гидробионтов и комплексной переработке океанического и мари-культурного сырья.
С.И.Масленниковым с коллегами определены видовой состав и количественные характеристики обрастателей промышленных придонных установок марикультуры, применяемых на открытых акваториях. Предложены направления промышленного использования обрастателей, впервые приведена технологическая характеристика обрастателей и отдельных массовых их видов (гидроидного полипа ОЬеІіа Іо^ієєіта) как сырья для производства кормовых и технических продуктов. Разработаны технологические режимы получения природных биополимеров и кормовых концентратов из обрастателей. Впервые охарактеризованы кормовые и технические продукты из обрастателей, создана схема комплексного рационального их использования [46].
Изучением обрастания занимались и сотрудники других подразделений ИБМ. Так,
В.А.Брыковым с соавторами [4, 5] изучены состав и вертикальное распределение обрастания стационарных якорных цепей в бухте Витязь и зал. Восток Японского моря.
В 1984 г. Институтом биологии моря ДВО АН СССР и Институтом морских исследований НЦНИ были начаты совместные советско-вьетнамские исследования морского обрастания, которое изучалось в 3-м, 8-м и 11-м рейсах НИС «Академик Александр Несмеянов», курило-вьетнамском рейсе НИС «Профессор Богоров» и береговой экспедицией ИБМ в 1987-1988 гг. Материал в основном обработан, полученные данные опубликованы. Под руководством автора защищена кандидатская диссертация [9].
...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 скоростью 185 км/ч. И все же в феврале 1982 г. во время одного из штормов платформа опрокинулась и затонула, находившиеся на ней 83 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, приведшее к катастрофе. Таким образом, проблема обрастания опор нефтевышек является сверхактуальной.
Сотрудниками группы обрастания ИБМ и их коллегами из других лабораторий в рейсах на НИС «Академик Александр Несмеянов» и «Профессор Богоров» изучены таксономический состав и количественные показатели обрастания опор нефтедобывающих платформ «Вьетсовпетро» [13, 25, 36]. На основании анализа полученных данных и результатов исследования обрастания в бореальной зоне составлен прогноз обрастания нефтедобывающих платформ на шельфе восточного Сахалина [50].
В последние годы д.б.н. А.В.Мощенко совместно с автором статьи продолжены исследования сообществ макрообрастания на корпусах судов дальнего плавания. Показано, что главной причиной агрегированного распределения организмов-обрастателей на корпусах действующих судов является неравномерность протекания гидродинамических процессов вокруг погруженной части корпуса, в частности развитие микромасштабной турбулентности в местах отрыва пограничного слоя. Пятнистость распределения эпибионтов, а также вариации размеров баланусов вдоль корпуса судна - результат возникновения благоприятных условий и для их оседания, и для получения пищи (а также, вероятно, для снабжения кислородом и отведения метаболитов) в местах развития микромасштабной турбулентности. Установлено, что в этих зонах возможно и более интенсивное вымывание ядов из защитного покрытия корпуса. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии нанесения противообрастающих покрытий судов [47]. Аналогичная работа проделана для обрастания водозаборного туннеля ВТЭЦ-2 [29].
Таким образом, проведенные специалистами ИБМ исследования морского обрастания в северо-западной части Тихого океана и некоторых районах тропиков позволили «закрыть» целый ряд «белых пятен». В то же время следует отметить, что где-то материал собран в избытке, а местами его явно недостаточно. Однако все исследованные в разной степени регионы пересекаются маршрутами судов дальнего плавания, и это в какой-то мере позволяет охарактеризовать особенности состава и количественных показателей обрастания.
Хочу подчеркнуть, что лишь небольшая часть информации получена нами из литературных данных. Убежден, что гидробиологические исследования обрастания в пределах верхнего 20-метрового диапазона глубин должны быть проведены самим специалистом, анализирующим впоследствии собранный материал, с использованием одной методики сбора. Только в этом случае могут быть получены репрезентативные данные, сравнимые с результатами собственных исследований в других регионах. Литературные сведения могут дать лишь дополнительную информацию, но проведение корректного сравнительного анализа на их основе весьма проблематично.
Одним из главных достоинств проделанной в ИБМ работы считаю использование разработанной нами методики исследования обрастания с применением легководолазного снаряжения. Несмотря на то что эта методика достаточно проста и принципиально не отличается от известной ранее схемы доковых осмотров судов после их осушки, другие подобные исследования нам неизвестны (впрочем, вполне вероятно, что в развитых странах результаты изучения обрастания судов публикуются под грифом секретности и остаются недоступными для нас). Особое место в ряду подводных осмотров корпусов судов занимают проведенные нами исследования ранних стадий сукцессии сообществ обрастания судов прибрежного и дальнего плавания. Результаты подобных работ максимально достоверны, они могут быть непосредственно внедрены в практику. Такие гидротехнические сооружения, как пирсы, причалы, опоры нефтедобывающих платформ, можно изучать только с применением водолазного снаряжения или подводного аппарата, так как поднятие их в док практически невозможно.
Первой и важнейшей задачей любого гидробиологического исследования является установление таксономического состава исследуемых объектов. Без этого нельзя проводить дальнейшие работы. Нами составлен тотальный список видов, проанализирован качественный состав основных сообществ обрастания разных субстратов. Главным недостатком
выборочного метода является неполнота информации. Конечно же, идеальным вариантом было бы изучение генеральной совокупности, но это, как известно, нереально. Даже такая большая выборка, как суда из ll промысловых районов, на основании анализа эмпирических кривых тренда «виды-площадь» дает лишь около половины теоретически возможного числа видов. Остается надеяться, что теоретический прогноз для биологических объектов не всегда может соответствовать реальности и в действительности основная часть видов все же выявляется.
В отличие от бентоса, сообщества обрастания судов и ГТС выделяются достаточно легко, поскольку в подавляющем большинстве они монодоминантны. Количественные показатели выделенных сообществ мы старались приводить по усредненным результатам, обычно вычисленным по пробам в трех повторностях и более. Иногда по техническим причинам брать дубли проб не удавалось, но и в этом случае данные оказывались достаточно репрезентативными: многолетняя практика показала, что, как правило, ошибка средней для всех сообществ обрастания редко превышала 20%.
Особый интерес представляют исследованные нами опоры нефтедобывающих платформ «Вьетсовпетро». К сожалению, эти работы не всегда входили в рейсовое задание и выполнялись за минимальный промежуток времени. Но даже такие эпизодические сборы позволили выявить таксономический состав, количественные показатели и определенные закономерности формирования сообществ обрастания разных платформ с заведомо известным сроком экспозиции. Нефтедобывающие платформы в районе восточного Сахалина по ряду причин оказались недоступными для исследования, и мы ограничились лишь прогностическими заключениями.
Почти неизученными в дальневосточных морях России до наших работ оказались системы охлаждения теплоэлектростанций. Проведенные нами исследования Владивостокской ТЭЦ-2 можно назвать комплексными: проанализированы не только таксономический состав и закономерности количественного распределения макро- и мейообрастания, но и влияние гидродинамических характеристик на его распределение. Наряду с исследованием динамики оседания и формирования обрастания пластин в местах водозабора и сброса отработанных вод изучены динамические процессы фито- и меропланктона, прикрепленных форм диатомовых водорослей, получены разноплановые гидрологические данные (материал находится на разных стадиях обработки).
В эпоху торжества рыночной экономики научная информация, к моему глубокому сожалению, тоже стала товаром. Исследователь не может начать изучение интересующего его объекта, не заручившись финансовой поддержкой спонсора, в идеале иностранного. Выигранный грант РФФИ не может обеспечить водолазное исследование обрастания даже в соседнем Охотском море. По этой причине в период нынешнего «научного застоя» в России особое значение приобрели стационарные исследования динамических аспектов с использованием экспериментальных пластин. Нами получены весьма интересные результаты таких экспериментов в районе Владивостока. Так, совместно с ЦНИИ «Прометей» выявлены закономерности формирования обрастания на противообрастающей краске ЭКЖС-40; показано, что такое покрытие даже усиливает обрастание. Серия совместных с Институтом химии ДВО РАН работ позволила изучить влияние загрязнения на биокоррозию высоколегированной стали Х18Н10Т, впервые проведено параллельное исследование микро-, мейо- и макрообрастания. В качестве биомонитора загрязнения портовых вод тяжелыми металлами исследовано сообщество обрастания матированного стекла на стадии первичной сукцессии. На основании полученных результатов совместно с ИХ ДВО РАН защищен патент.
Интересные результаты получены при сравнительном анализе сообществ обрастания и их природных аналогов - эпибиозов. Так, показано, что устричная банка, выбранная в качестве объекта исследования основоположником биоценологии К. Мебиусом, представляет собой прямой природный аналог обрастания искусственных субстратов. В то же время
в эпибиозах морских млекопитающих наблюдается иная картина: на самых крупных их представителях (усатых китах) обитает целый ряд узкоспециализированных видов, не встреченных в обрастании. Это, безусловно, требует дальнейшего исследования.
Проблема биоинвазий. Один из актуальнейших аспектов проблемы морского обрастания - расселение видов как причина глобальных изменений в сообществах бентоса. Результатом переноса новых для российских вод видов морских беспозвоночных с обрастанием судов, а также неконтролируемого сброса балластных вод в зал. Петра Великого оказалось нахождение в этом заливе 17 видов-интродуцентов. Для сравнения: в демонстрационных центрах программы «ГлоБалласт»* во время базовых исследований в соседнем Даляне (Китай) обнаружено 4 вида-вселенца, в Индии, Иране и Бразилии - всего по одному виду. При том Институтом биологии моря ДВО АН исследованы лишь организмы макрообрастания, в то время как в этих центрах учитывались все формы гидробионтов. Исходя из своеобразия условий обитания в зал. Петра Великого и наличия в нем таких крупных портов, как Владивосток и Находка, можно сделать вывод о его важной роли в расселении видов и необходимости продолжения исследований вселенцев в этом заливе.
Идеальным примером процесса биоинвазии может служить наблюдаемая нами в течение 20 лет натурализация полихет РБеМоро1атШа оссе1а1а в зал. Петра Великого. Настоящую радость открытия мы испытали в 1999 г., когда на экспериментальных пластинах в загрязненной бухте Золотой Рог совершенно неожиданно вместо привычной тихоокеанской мидии оказались крупные прозрачные асцидии Мо1^1а тапИаЦе^Б, которых никто никогда здесь не встречал. Результаты наших исследований соответствуют тематике Международной программы «ГлоБалласт».
Выявление видов-вселенцев - в высшей степени сложная и ответственная работа, требующая участия высококвалифицированных специалистов-систематиков с глубоким знанием биогеографии и особенностей экологии потенциальных видов-интродуцентов. Считаю уместным привести по этому поводу мнение М.В.Проппа: «Тот, кто не имеет знаний, не сможет отличить новое от уже известного» [33, с. 256]. Последствия биоинвазий по своим масштабам и экономическому ущербу могут быть сопоставимы с результатами международного терроризма. Так, вселение североамериканского гребневика Мпетюр51э 1eidyi в Черное море в начале 1980-х годов вызвало экономические потери из-за снижения запасов хамсы в размере 240 млн долл. США в год. Вселение моллюска Dreissena ро1утогрИа из Днепро-Бугского лимана в Великие озера в начале 1990-х годов в результате обрастания водоводов систем охлаждения промышленных предприятий привело к тому, что экономические потери США составили до 500 млн долл. в год. В 2006 г. вся отрасль марикультуры Новой Зеландии, специализирующаяся на разведениии моллюсков и ракообразных, была временно закрыта для внутреннего и внешнего рынков ввиду «цветения» воды, вызванного массовым развитием интродуцированных с балластными водами токсичных видов микроводорослей. В 2003 г. асцидии-вселенцы Суопа ^еБЙпаИБ, полностью обрастая подвесные мидиевые садки, уничтожили урожай моллюсков на морских фермах в Канаде. В 2004 г. близкий вид Суопа savignii был занесен с балластными водами в российские воды Японского моря и уже сейчас представляет главную угрозу для хозяйств, выращивающих в подвесных садках двустворчатых моллюсков (мидия, гребешок). В составе балластных вод могут присутствовать также патогенные для человека организмы, что может представить серьезную проблему уже для Министерства здравоохранения России [15].
Ежегодно в порты зал. Петра Великого заходят 16 тыс. судов (из них 10 тыс. только в порт Владивосток), 8 тыс. из которых совершают международные рейсы. В этих условиях
* Международная программа «ГлоБалласт» - совместный проект Глобального экологического фонда, программы по развитию ООН и Международной морской организации по управлению судовыми балластными водами и их контролю в развивающихся странах [14].
в воды залива ежегодно попадает около 1 млн т необработанных балластных вод, содержащих в себе многие миллиарды личинок морских беспозвоночных, из самых разных районов Мирового океана.
Прогнозируется существенное увеличение количества видов-вселенцев в дальневосточных морях России в ближайшие годы, что связано как с климатическими изменениями, так и с антропогенными факторами (многократная активизация танкерного судоходства в связи с развитием нефтегазового комплекса на шельфе восточного Сахалина и строительство нефтяных терминалов в Японском море, причем в условиях полного отсутствия регулирования сброса балластных вод).
Так, в зал. Петра Великого будет построен терминал нефтепровода Восточная Сибирь-Тихий океан с планируемым объемом перегрузки нефти до 80 млн т в год. По проекту на берегах залива расположат 18 нефтехранилищ емкостью по 100 тыс. т и общим объемом 1,8 млн т. Для доставки нефти в страны АТР предполагается использовать 836 супертанкеров в год водоизмещением 150-300 тыс. т. В этих условиях объем нерегулируемого сброса балластных вод увеличится во много раз по сравнению с современным уровнем.
В настоящее время утверждена Целевая комплексная программа ориентированных фундаментальных научных исследований Дальневосточного отделения РАН «Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской Федерации на 2007-2012 гг.». Группа является исполнителем подпрограммы 2 «Проблемы биологических инвазий; разработка современных технологий мониторинга и защиты от обрастания судов и гидротехнических сооружений; организация системы экологического и государственного контроля балластных вод». В 2006 г. налажен контакт Института биологии моря ДВО РАН с администрацией Владивостокского морского порта, которая выразила понимание и готовность к содействию в реализации программы Международной конвенции по контролю и управлению судовым балластом.
Перспективы дальнейших исследований. На мой взгляд, все затронутые в статье аспекты проблемы морского обрастания заслуживают внимания. Вне всякого сомнения, приоритетным направлением работ будет мониторинг вселенцев в соответствии с Целевой комплексной программой Дальневосточного отделения РАН «Биологическая безопасность дальневосточных морей». В ближайшие несколько лет продолжатся экспериментальные работы. Одной из последующих задач считаю изучение обрастания опор нефтедобывающих платформ на шельфе восточного Сахалина. К настоящему времени слабоизученными остаются ГТС в Беринговом и Охотском морях. Конечно же, этот пробел надо ликвидировать.
Накоплен большой материал по влиянию гидродинамики на распределение обрастания по корпусам судов дальнего плавания, внутренней поверхности систем охлаждения теплоэлектростанций. В опубликованных статьях лишь обозначена проблема, приведен минимум фактического материала, так что в перспективе - монография на данную тему совместно с соавтором ряда статей д.б.н. А.В.Мощенко.
До настоящего времени при изучении первичной сукцессии сообществ обрастания мы проводили исключительно анализ макрообрастания, в лучшем случае упоминая лишь молодь осевших организмов - псевдомейофауну. При этом в статьях обычно указывалось, что наблюдать первичную бактериально-диатомовую пленку мы не имели возможности. Теперь этот пробел восполнен, в нашей группе подготовлен аспирант А.А.Бегун, специалист по фитопланктону и перифитону - прикрепленным микроводорослям, успешно защитивший кандидатскую диссертацию в апреле 2007 г. Годом раньше в группу обрастания зачислен аспирант А.Г.Подкорытов, тема его исследований - биологические основы донного культивирования двустворчатых моллюсков и иглокожих.
На протяжении более чем 20 лет нами собран огромный материал по макрообрастанию разных субстратов. К сожалению, при этом не обрабатывалась мейофауна обрастания, пробы которой могли быть получены при соответствующей промывке собранного материала.
По непонятной мне причине специалисты не заинтересовались нашим материалом, а ведь его хватило бы не на одну диссертацию. В работах последних лет одновременно с макрообрастанием мы исследуем и мейофауну, появились первые публикации совместно с к.б.н. Л.С.Белогуровой [3]. Исследования в этом направлении будут продолжены.
На основании изложенного попытаюсь оценить вклад специалистов группы обрастания ИБМ в развитие фундаментальной и прикладной науки. Сотрудниками нашей группы опубликовано более трехсот научных работ, защищены четыре патента и авторское свидетельство [21-23, 26, 32]. Три патента внедрены в практику и приносят экономический эффект. Успешно прошли защиты девяти кандидатских диссертаций. В 1999 г. автором настоящей статьи защищена диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук, результаты исследования обрастания в северо-западной части Тихого океана обобщены в монографии [12]. К важнейшим итогам нерегионального уровня следует отнести тот факт, что результаты исследований, проводимых сотрудниками группы обрастания, не менее шести раз входили в ежегодный отчет РАН как основные и важнейшие достижения отечественной науки.
.. .«Подводные исследования начинались в обстановке всеобщего интереса, на них возлагались огромные, не осуществившиеся надежды. Человек подводный - гомо акватикус Кусто, который не только должен был работать под водой, но и средой обитания которого должен был стать океан, остался лишь красивой фантазией. Открытие подводного мира не стало триумфом человечества», - эти лишенные оптимизма строки основателя водолазных гидробиологических исследований в нашей стране М.В .Проппа [33, с. 255] в полной мере могут быть отнесены и к нынешней ситуации в Институте биологии моря. Молодые специалисты института занимаются преимущественно экспериментальными или лабораторными исследованиями, их рабочие инструменты - не акваланг, а компьютер и микроскоп. Безусловно, такие работы тоже необходимы, но что будет с отечественной гидробиологией через полтора десятка лет?
К сожалению, сейчас наблюдается явно недостаточное пополнение группы обрастания молодыми специалистами, интересующимися подводными исследованиями. Возможно, приведенная в этой статье информация заинтересует выпускников вузов биологических специальностей и разбудит в них нашу романтику - романтику 70-х годов прошлого века. В 2003 и 2005 гг. произошли события, внушающие определенный оптимизм: состоялись рейсы НИС «Академик Опарин» в район Шантарских островов и НИС «Профессор Гагаринский» в район Сахалинского залива. Впервые за 12 лет рейсы были не коммерческими, а только научными, с обычной программой фундаментальных исследований. Финансировали экспедиции институты ДВО РАН (без участия спонсоров). Хотелось бы надеяться, что это начало возрождения морской гидробиологической науки на Дальнем Востоке России.
Пользуюсь случаем выразить искреннюю благодарность всем сотрудникам Института биологии моря ДВО РАН и коллегам из других научных учреждений России, бывшего СССР и Вьетнама, принимавших участие в экспедиционных работах и таксономической идентификации материала. Автор признателен также А.А.Омельяненко, А.А.Бегуну и К.А.Шеферу за предоставление цветных фотографий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Багавеева Э.В., Кубанин А.А., Чаплыгина С.Ф. Роль судов во вселении гидроидов, полихет и мшанок в Японское море // Биология моря. 1984. № 2. С. 19-26.
2. Бегун А.А. Фитопланктон бухты Золотой Рог и Уссурийского залива (Японское море) в условиях антропогенного загрязнения // Изв. ТИНРО. 2004. Т. 138. С. 330-344.
3. Белогурова Л.С., Звягинцев А.Ю. Динамика мейо- и макрофауны обрастания в условиях хронического антропогенного загрязнении (бухта Золотой Рог, Японское море) // Изв. ТИНРО. 2006. Т. 144. С. 331-350.
4. Брыков В.А., Левин В.С., Овсянникова И.И., Селин Н.И. Вертикальное распределение массовых видов организмов в обрастании якорной цепи буя в бухте Витязь // Биология моря. 1980. № 6. С. 27-33.
5. Брыков В.А., Черняев М.Ж., Блинов С.В. Съедобная мидия в обрастании стационарных якорных цепей взал. Восток Японского моря // Биология моря. 1986. № 4. С. 29-35.
6. Горин А.Н., Кашин И.А., Звягинцев А.Ю., Мурахвери А.М. К методике изучения обрастания с помощью экспериментальных пластин // Обрастания в Японском и Охотском морях. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1975. С. 7-13.
7. Горин А.Н., Звягинцев А.Ю., Кубанин А.А., Михайлов С.Р. Некоторые аспекты изучения обрастания дальневосточных морей // Экология обрастания в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 5-16.
8. Горин А.Н., Мурахвери А.М. Сезонная динамика оседания и рост баланусов в заливе Петра Великого // Экология. 1973. № 2. С. 86-89.
9. До Конг Тхунг. Морское обрастание у побережья Вьетнама: дис. ... канд. биол. наук. Владивосток, 1994. 137 с.
10. Жирмунский А.В., Багавеева Э.В., Звягинцев А.Ю., Кашин И.А., Кубанин А. А., Михайлов С.Р., Фадеев В.И., Чаплыгина С.Ф. Исследования Института биологии моря по изучению биологических аспектов обрастания в дальневосточных морях СССР // Изучение процессов морского биообрастания и разработка методов борьбы с ним. Л.: ЗИН АН СССР, 1987. С. 18-23.
11. Звягинцев А.Ю., Михайлов С.Р К методике изучения обрастания морских судов с помощью легководолазной техники // Экология обрастания в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 17-25.
12. Звягинцев А.Ю. Морское обрастание в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: Дальнаука,
2005. 432 с.
13. Звягинцев А.Ю. Обрастание и коррозионные повреждения опор нефтедобывающих платформ в ЮжноКитайском море // Биология моря. 1989. № 6. С. 46-50.
14. Звягинцев А.Ю., Гук Ю.Г Оценка экологических рисков, возникающих в результате биоинвазий в морские прибрежные системы Приморского края (на примере морского обрастания и балластных вод) // Изв. ТИНРО. 2006. Т. 145. С. 3-38.
15. Звягинцев А.Ю., Корн О.М., Куликова В.А. Сезонная динамика пелагических личинок и оседание организмов обрастания в условиях гидротермального загрязнения // Биология моря. 2004. № 4. С. 296-307.
16. Звягинцев А.Ю. Сукцессии сообществ обрастания действующего судна в пределах одной навигации в заливе Петра Великого // Биология моря. 1984. № 3. С. 22-29.
17. Зевина Г.Б., Звягинцев А.Ю., Негашев С.Э. Усоногие раки побережья Вьетнама и их роль в обрастании. Владивосток: ДВО РАН, 1992. 143 с.
18. Ивин В. В., Радашевский В. И., Темных А. А. Рекомендации по профилактике обрастания спирорбисом ламинарии, культивируемой на севере Приморья. Препр. Владивосток: ТИНРО, 1990. 20 с.
19. Кашин И. А. Методика изучения обрастания гидротехнических сооружений с помощью легководолазной техники // Подводные гидробиологические исследования. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. С. 42-47.
20. Кашин И.А., Звягинцев А.Ю., Масленников С.И. Обрастание причальных сооружений в западной части залива Петра Великого (Японское море) // Биология моря. 2000. Т. 26, № 2. С. 86-94.
21. Кашин И.А., Масленников С.И. Пластина-субстрат садка для культивирования гидробионтов. Пат. на полезную модель № 30502. М., 2003. Бюл. № 19. С. 1-14.
22. Кашин И.А., Масленников С.И. Устройство культивирования гидробионтов и якорь для устройства культивирования гидробионтов. Пат. на полезную модель № 43435. М., 2005. Бюл. № 3. С. 1-21.
23. Корякова М.Д., Супонина А.П., Звягинцев А.Ю. Способ биоиндикации загрязнения морской воды. Пат. на изобретение № 2264465. М., 2003. С. 1-6.
24. Кубанин А.А. Географическое распространение мшанок, встречающихся в морском обрастании // Экология обрастания в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 109-140.
25. Латыпов Ю.Я. Пионерные поселения рифообразующих кораллов на свайных опорах нефтедобывающих платформ в Южно-Китайском море // Биология моря. 1991. № 3. С. 94-99.
26. Масленников С.И., Кашин И.А. Обрастание разноглубинных гидробиотехнических сооружений для выращивания приморского гребешка // Биология моря. 1993. № 4. С. 90-97.
27. Масленников С.И., Кашин И.А. Способ выращивания гидробионтов в поликультуре // Пат. на изобретение № 2149541. М., 2000. Бюл. № 15. С. 1-18.
28. Михайлов С.Р. Обрастание судов промыслового флота в районе острова Сахалин // Бентос и условия его существования на шельфовых зонах Сахалина. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. С. 92-101.
29. Мощенко А.В., Звягинцев А.Ю. Роль гидродинамического искажения потока в распределении массовых видов-обрастателей в условиях водозаборного туннеля // Гидробиол. журн. 2005. Т. 41, № 3. С. 29-44.
30. Обрастания в Японском и Охотском морях. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1975. 220 с.
31. Организмы обрастания дальневосточных морей. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. 158 с.
32. Остриков В.В., Звягинцев А.Ю., Михайлов С.Р., Метельская Р.Н., Пукас Г.П., Курдин А.В. Судовое устройство для биологических и коррозионных испытаний: а. с. № 1415626 от 8.04.1988. М.: ВНИИПИ Гос. ком. СССР по делам изобрет. и откр., 1988. 3 с.
33. Пропп М.В. В глубинах пяти океанов. Тридцать лет под водой. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 256 с.
34. Ревин В.В. О системном исследовании обрастания и защитных покрытий корпуса судов // Организмы обрастания дальневосточных морей. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 99-106.
35. Ржепишевский И.К. О самореактивации необрастающих красок ХВ-53 // Экология обрастания в северозападной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 141-146.
36. Селин Н.И. Роль моллюсков в формировании сообщества обрастания опор нефтедобывающих платформ в Южно-Китайском море // Биология моря. 1991. № 4. С. 90-94.
37. Синицын В. О., Резниченко О.Г. Обрастание малоразмерного плавника северо-западной части Тихого океана // Экология массовых видов океанического обрастания. М.: ИО АН СССР, 1981. С. 18-69.
38. Чаплыгина С.Ф. Гидроиды в обрастании северо-западной части Японского моря // Экология обрастания в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 56-71.
39. Шунтов В.П. Зигзаги рыбохозяйственной науки. Владивосток: Изд-во ТИНРО, 1994. 368 с.
40. Экология обрастания в северо-западной части Тихого океана. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. 149 с.
41. Bagaveeva E.V., Zvyagintsev A.Yu. The introduction of polychaetes Hydroides elegans (Haswell), Polydora limicola Annenkova, Pseudopotamilla occelata Moore to the north-western part of the Sea of Japan // Ocean Research. 2000. Vol. 22, N 1. P. 25-36.
42. Ivin V.V. Mariculture in Russia // Sino-Russia Marine Technology Forum. Dissertation Collection. Yantai, China, Aug. 2006. P. 1-14.
43. Ivin V.V. Present Situation, Problems and Perspective in Japanese Kelp Cultivation in Russia // Sino-Russia Marine Technology Forum. Dissertation Collection. Yantai, China, Aug. 2006. P. 47-54.
44. Ivin V.V., Kalashnikov V.Z., Maslennikov S.I., Tarasov V.G. Scallops fisheries and aquaculture of Northwestern Pacific, Russian Federation // Scallops: Biology, Ecology and Aquaculture / eds S.E.Shumway, G.J.Parsons. Elsevier,
2006. P. 1163-1224.
45. Ivin V.V., Maslennikov S.I. Yesso scallop cultivation in Russia // Sino-Russia Marine Technology Forum. Dissertation Collection. Yantai, China, Aug. 2006. P. 55-65.
46. Maslennikov S.I., Tretenichenko E.M. Characteristic fouling of mariculture installations in Posyet Bay (the Sea of Japan) // Sino-Russia Marine Technology Forum. Dissertation Collection. Yantai, China, 2006. Р. 15-28.
47. Moshchenko A.V., Zvyagintsev A.Yu. Distributional characteristics of macrofouling organisms on ocean-going ships of the Far East Sea Basin // Ocean and Polar Research. 2001. Vol. 23, N 4. P. 323-335
48. Zvyagintsev A.Yu., Ivin V.V. Fouling communities of the Seychelles Islands // Atoll Research Bull. Wash., D.C., U.S.A.: Smithsonian Inst., 1992. N 370. P 1-18.
49. Zvyagintsev A.Yu. Fouling of ocean-going shipping and its role in the spread of exotic species in the seas of the Far East // Sessile Organisms. 2000. Vol. 17, N 1. P. 31-43.
50. Zvyagintsev A.Y., Ivin V.V. Study of biofouling of the submerged structural surfaces of offshore oil and gas platforms // MTS J. 1995. Vol. 29, N 2. P. 59-62.
Обрастание в зал. Петра Великого Японского моря: 1) баланус Balanus improvisus, образующий эпибионтные поселения на листьях морской травы зостеры, 2) количественная проба обрастания причала в бухте Врангеля: морская звезда дистоластерия колкая Distolasterias nipon, промежуточный шаровидный морской еж Strongylocentrotus intermeduis, одиночные асцидии халоцинтия пурпурная Halocynthia aurantium, гребешок Свифта Swiftopecten swifti, креномидия Грея Crenomytilus graianus, модиолус обыкновенный Modiolus modiolus, клювоносый морской желудь (баланус) Balanus rostratus, 3) баланусы Balanus crenatus трех поколений, тихоокеанская мидия Mytilus trossulus и зеленая водоросль Ulva fenestrata в обрастании пирса в Амурском заливе, 4) тепловодный вид многощетинковых червей Hydroides elegans из обрастания судна в бухте Золотой Рог, 5) винт НИС «Профессор Насонов», обросший вселившимся в залив Петра Великого тепловодным видом балануса Balanus improvisus, 6) колониальная асцидия Aplidium tenuicaudum в обрастании экспериментальной пластины в водозаборном ковше Владивостокской ТЭЦ-2, 7) многолетнее обрастание причала в бухте Козьмино. В центре охотоморский рак-отшельник Pagurus ochotensis и раскрывший створки двустворчатый моллюск модиолус обыкновенный Modiolus modiolus. На створках раковин - трубчатые полихеты Serpula sp., 8) сообщество тихоокеанской мидии Mytilus trossulus в обрастании пирса в Амурском заливе
