2
Министерство образования Российской Федерации
Эколого-краеведческий Центр
Камчатской области г. Вилючинска
Номинация конкурса
Проблемы природных экосистем, природных комплексов особо охраняемых природных территорий (ООПТ) и их компонентов
Экологический проект:
Экологические и этнографические исследования озера Дальнего и прилегающих к нему территорий
Исполнители:
Руководители:
Пахомова Наталья Анатольевна
Пахомова Антонина Алексеевна
г. Вилючинск
2004 г.
Заявка
на участие в V Всероссийском конкурсе "Человек на Земле"
1. Экологический кружок "Кристалл"
2. Камчатская обл., г. Вилючинск
3. Средняя школа № 9
4. Особо охраняемые территории
5. Экологические и этнографические исследования озера Дальнего и прилегающих к нему территорий.
6. Руководители коллектива: Пахомова Антонина Алексеевна, Пахомова Наталья Анатольевна
7. Почтовый адрес: 684090, Камчатская обл., г. Вилючинск,
8. Контактные телефоны:
9. e-mail:
Оглавление
- Заявка 2
-
- на участие в V Всероссийском конкурсе "Человек на Земле" 2
- Введение 5
- Глава I. Физико-географическая характеристика озера Дальнего и его значение в природе 7
- §1. Географическое положение 7
- §2. Значение озера Дальнего в природе 7
- Глава II. Исследования озера 11
- §1. Причины исследований 11
- §2. Ученые - исследователи озера 11
- §3. Исследования 12
- §4. Спираль "напряженности пищевых отношений" 16
- §5. ЭВМ и математические модели 18
- §6. Генетические исследования 20
- §7. Лаборатория в живой природе 27
- §8. История изучения озера в датах 29
- Глава III. Анализ воды озера Дальнего 30
- §1. Методика проведения анализов воды 30
- 1.1 Фотометрический способ 30
- §2. Анализы воды озера Дальнего 31
- Глава IV. Растительный и животный мир геосистемы озера Дальнего 34
- §1. Классификация растений и животных прибрежной зоны озера Дальнего 34
- §2. Современное состояние геосистемы озера Дальнего 35
- Результаты и выводы 37
- Глава V. Этнографические исследования озера Дальнего 39
- §1. Этнографические исследования озера Дальнего 39
- 1.1 Праздник "Первой рыбы" 40
- Заключение 41
- Аннотация проекта 43
Введение
Этот проект об озере Дальнем реализовывался как исследовательский. В процессе работы были изучены и проработаны материалы учёных, долгие годы занимающихся исследовательской работой на территории памятника природы - озера Дальнего.
Озеро Дальнее является памятником природы и входит в реестр охраняемых территорий. С каждым годом увеличивается антропогенная нагрузка на озеро, но мы должны сохранить его для будущих поколений.
Исследования озера проводились в 2002-2004 году учениками средней школы №9 с целью выявить степень современного загрязнения и экологические проблемы озера Дальнего.
Цели проекта: выявить и оценить современное экологическое состояние озера Дальнего и провести этнологические исследования на озере и прилегающих к нему территориях.
Задачи проекта:
Обследование окрестностей озера Дальнего и выявление экологических проблем.
Исследование влияния промышленности на запасы рыбы в озере.
Исследование воды в озере
Изучение и классифицирование животных и растении прибрежной зоны озера Дальнего.
Изучение особенностей поселений ительменов на прилегающих к озеру территориях.
Методы решения поставленных задач:
Полевые и методы наблюдения: проведение маршрута исследования на озеро и экологического субботника на территории, прилегающей к озеру Дальнему.
Лабораторные: взятие и тестирование проб воды (фотометрическим способом и методом тестирования) в разных местах озера.
Изучение исторической литературы и ознакомление с фольклорным материалом традициями и бытом ительменов, используя дружеские контакты с представителями ительменской общины "Тарья" и творчество современных писателей (К.Г. Портов, К Килпалин, Т.Е. Гуртова).
Фотографирование загрязненных участков озера.
Глава I. Физико-географическая характеристика озера Дальнего и его значение в природе
§1. Географическое положение
Озеро относится к бассейну реки Паратунка, впадающей в Авачинскую бухту. Оно расположено на высоте 29,7 метров над уровнем моря. Его географические координаты 52° 56 северной широты и 158° 21 восточной долготы. (Площадь озера - 1,36 км2, длина - 2,5 км, средняя ширина - 0,54 км, максимальная глубина - 60 м, объем воды - 42,8*10 м3). В пяти километрах к северу от озера Дальнего находится озеро Ближнее, тоже принадлежащее бассейну р. Паратунки.
Озеро замерзает на период с конца декабря по середину мая, мощность ледового покрова достигает 1м.
По своему происхождению Дальнее является тектоническим, так как образовано в месте разлома и сдвига земной коры. Форма озера отличается чрезвычайной простотой. Его дно каменистое, галечное и у самого берега кажется мелким. Восточный край озера более широкий. Самое глубокое место находится на середине озера. Именно здесь исследователь Дыбовский некогда измерил глубину в 34 сажени (сажень - 2,134 м). Сток из озера осуществляется, через протоку Дальнюю, которая соединяется с р. Паратункой.
§2. Значение озера Дальнего в природе
Озеро Дальнее является водоемом, в котором в настоящее время присутствует популяция нерестовых рыб, представленная тремя видами - красной, трехиглой колюшкой и эндемичным гольцом. Также в озере сохранен гидрологический, геохимический режим и сама биота озера, которая имеет большое значение в пищевой цепи и экосистеме озера Дальнего.
Дальнее озеро - нерестовое и является естественным инкубатором ценного вида лососевых - красной или нерки. Нерестилища расположены практически по всему периметру озера. Их площадь составляет 60 тысяч квадратных метров. Рождается нерка в пресной воде, а потом уходит в море и, пробыв там несколько лет, возвращается на нерест в родное озеро. Как находит рыба дорогу в бескрайних просторах океана, как умудряется на берегах Камчатки отыскать свою реку и из десятка притоков выбрать тот, который ведет в озеро, где она родилась? Пока это остается загадкой. Ведь в океан несет свои воды множество рек. Ученые предполагают, что "свою" реку лосось находит по химическому составу и температуре воды.
При смене соленой воды на пресную лосось преображается, приобретая брачный наряд - чешуя обрастает толстой кожей, тело окрашивается в малиновый, голова в ярко - зеленый цвет. У самцов вырастает горб и устрашающе оскаливаются зубы на искривляющихся челюстях.
И вот нерестилище достигнуто. На мелководье, в ключах, самка роет хвостом яму, чтобы отложить икру. Самозабвенно, не чувствуя боли, она бьет хвостом по дну и раскидывает в стороны песок и мелкие камешки. Обнажается крупная галька, в щели между которой потом опустятся икринки, чтобы ключевая вода омывала их всю долгую зиму. После оплодотворения икры самка снова зарывает лунку, насыпая над ней бугорок. И дальше, день за днем - десять, пятнадцать дней - она стоит, как часовой, на страже своего потомства. А потом умирает, и течение уносит ее тело в озеро. Но это - смерть ради потомства, будущей жизни. Погибшая рыба превратится в естественное удобрение, на котором выкормятся водоросли и мельчащие рачки - будущая пища мальков, вышедших из икры.
Кроме нерки в Дальнем озере обитают кижуч, голец и колюшка.
Кижуч нерестится в протоке, вытекающей из озера. Мальки, появившиеся через 100-115 дней после откладки икры, первый год жизни живут и кормятся в озере Дальнем. Затем выходят в море и нагуливаются там два года, а иногда и дольше. Кижуч - ценная промысловая рыба, однако, в целом его численность невелика.
Голец в Дальнем представлен двумя формами - проходной и озерно-речной. Проходной заходит в июле, а озерный (дальнеозерский или голец Крогиус) живет здесь постоянно и никогда не идет в море. Сегодня специалисты - ихтиологи считают, что дальнеозерский голец нуждается в охране и пристальном внимании за состоянием его численности. Ведь биология от того гольца до настоящего времени исследована недостаточно, а область обитания ограничена небольшим озером Дальнее. По этой причине в 1998 г. голец Крогиус включен в "Красную книгу Севера Дальнего Востока России". Голец хищная рыба, но в Дальнем озере, поедая большое количество колюшки - основного пищевого конкурента молоди нерки, - он играет положительную роль. Голец имеет местное промысловое значение.
Колюшка промыслового значения не имеет. Ее биологический цикл продолжается до 3,5 лет. Питается она планктоном.
Что касается рыбы, то ученый Крогиус при исследовании озера Дальнего предположил, что запасы рыбы в озере кончатся через 12-15 лет. Но на самом деле его предсказание сбылось намного раньше, рыба в озере кончилась через 10 лет. Причиной этого явилось травмирование рыбы браконьерами во время нереста, в результате рыба не давала хорошего потомства. И, конечно же, еще одной причиной явилось бесконтрольное вылавливание рыбы. У нас есть ещё время и есть возможность, чтобы сохранить озеро Дальнее - этот нерукотворный памятник, созданный природой, для будущих поколений.
Озеро Дальнее является водоемом, в котором в настоящее время присутствует популяция нерестовых рыб, представленная тремя видами - красной, трехиглой колюшкой и эндемичным гольцом. Также в озере сохранен гидрологический, геохимический режим и сама биота озера, которая имеет большое значение в пищевой цепи и экосистеме озера Дальнего.
Озеро Дальнее - уникально и неповторимо. Его надо беречь, и в первую очередь от нас самих. Очень дорогую цену платит человек за вред, наносимый природе. И слишком трудно в ней восстанавливается то, что утрачено.
Глава II. Исследования озера
§1. Причины исследований
В последние десятилетия прошлого века с ростом промышленного лова рыбы и наши, и зарубежные ученые почувствовали необходимость исследовать, как влияет промысел на запасы рыб. Но задача эта - применительно к каждому конкретному виду рыб - потребовала такого обилия сведений о размножении, росте, колебаниях численности и миграциях рыбьих стад, что ответ на эти вопросы могли дать только обширные и длительные исследования в полевых условиях и в лабораториях.
§2. Ученые - исследователи озера
Первые исследования озера связаны с именем Бенедикта Дыбовского. В 1879 - 1883 годах он служил на Камчатке в должности окружного врача. Работая на полуострове, ученый изучал и описывал природу Камчатки, собирал предметы быта, сделал много ценнейших фотографий.
В 1908 году изучением озера Дальнего занимался ботанический отряд экспедиции Русского географического общества под руководством В.Л. Комарова, которым впервые была изучена и описана растительность в окрестностях озера. Все материалы вошли в книгу "Путешествие по Камчатке в 1908 - 1909 гг. ".
В 30-е годы XX века началось планомерное, систематическое изучение озера. В 1932 году здесь появились молодые ученые Евгений Михайлович Крохин и Фаина Владимировна Крогиус.
Ученые приехали на Камчатку с Байкала. За три года перед приездом Фаина Владимировна Крогиус закончила геофак ленинградского университета. Будущий исследователь была родом из Петербурга. Её отец, преподаватель математики одного из петроградских институтов, был человеком передовых взглядов. Он прекрасно понимал важность и необходимость знаний. По его просьбе Фаина Крогиус, вчерашняя гимназистка, которой шел в ту пору семнадцатый год, становится учителем крестьянских ребятишек. Кругом холод, голод, разруха, мятежи, а в небольшой деревушке под Петроградом молоденькая и хрупкая девушка учит ребятишек не только премудростям азбуки и арифметики, но и умению познавать и любить природу, такую близкую и загадочную. Летом в страдную погоду Фаина Владимировна наравне со всеми пахала, жала, коров доила. Даже научилась ездить верхом не хуже сельских мальчишек. И эта суровая школа жизни явилась тем гранитным фундаментом, без которого немыслима была бы избранная ею дорога в науке. Фаина Владимировна уже заканчивала аспирантуру и её ожидала университетская кафедра. Но жизнь круто изменила её планы. Кто знает, может её учитель, академик Берг зародил в душе юной студентки стремление к путешествиям. Крохин же закончил рыбохозяйственный факультет Тимирязевской академии, по студенческому наименованию - рыбоведку. (Не потому ли Фаина Владимировна стала доктором биологических, а Евгений Михайлович - географических наук?)
§3. Исследования
Когда Фаина Владимировна Крогиус и Евгений Михайлович Крохин приехали в 1932 году в Петропавловск, Камчатский филиал тихоокеанского института морского рыбного хозяйства и океанографии помещался в небольшом сарае из рифленого железа. Сотрудники снимали несколько комнат в старом камчадальском поселке Сероглазка и каждый день бегали за три километра на работу.
В те годы всех волновало уменьшение стада красной рыбы на Камчатке. Маленькому коллективу ученых нужно было доискаться до причин, от которых зависит численность промыслового стада, и прогнозировать - предсказывать ее на будущее. А для этого следовало сначала научиться считать то, что есть в настоящем, и узнать множество разных вещей, о которых ихтиологи имели только самое смутное представление.
Красная - это не магазинное или гастрономическое название рыбы, которой занялись Крогиус и Крохин, а ее настоящее имя. Так сказать, не нарицательное, а собственное. У нее есть и другие имена: коряцкое - нерка, перебравшееся в латынь научных определителей, камчатское, местное - "красничка". Нерка принадлежит к благородному семейству дальневосточных лососей, и ее ближайшие родственники - кета, горбуша, кижуч.
Первые годы своей жизни нерка живет в пресных озерах Камчатки и Аляски, потом уходит по рекам в море и, пробыв там несколько лет, возвращается на нерест - в родноё озеро. Как находит рыба дорогу в бескрайних просторах океана, как умудряется на берегах Камчатки отыскать свою реку и из десятка притоков выбрать тот, который ведет в озеро, где она родилась, неясно до сих пор никому. Но не эта занимательная загадка интересовала в те годы ихтиологов. Их задача - прогнозирование численности стада - была, быть может, более прозаической, но зато для непосредственных нужд рыбного промысла и более важной.
На лошадях ученые отправились по горным тропам в верховья камчатских рек, на озера, где расположены нерестилища красной. В первые недели они чувствовали себя экскурсантами, свидетелями красочного зрелища, от которого захватывало дух.
С этой первой экспедиции и начался тот долгий счет, ежедневный научный подвиг, который Фаина Владимировна и Евгений Михайлович продолжали без перерыва сорок лет. Нужно было подсчитывать, сколько рыбы приходит на нерест и сколько скатывается в море, сколько в стаде самок и сколько самцов, сколько икринок в брюхе у самки и много ли их погибнет в ямке за зиму. И для этого требовалось следить за жизнью озера и летом, и весной, и осенью, и зимой.
Крогиус и Крохин облюбовали небольшое озеро Дальнее, из которого вытекает приток реки Паратунки, и решили обосноваться здесь навсегда. Первые годы летом жили в палатке, а зимой - в рубленом сарайчике, оставшемся от охотников и обогревавшемся железной печуркой с ласковым названием "каминок".
В 1937 году на озере Дальнем Ф.В. Крогиус и Е.М. Крохиным был образован постоянный наблюдательный пункт, ставший затем экспериментальной лабораторией. Это место было для ученых и домом, и местом работы на целых сорок лет. Научное оборудование поначалу ограничивалось микроскопом.
Исследователи должны были найти причины, от которых зависела численность промыслового стада, и прогнозировать ее на будущее.
Все данные аккуратно заносились в журналы месяц за месяцем, год за годом. Из журнальных строк получались таблицы, из таблиц - графики, потом формулы. Так возникал метод расчета, позволяющий каждый год предсказывать, сколько рыбы вернется в озеро на нерест следующим летом. Первый такой прогноз был выдан по озеру Дальнему на 1939 год, и блестяще подтвердился.
Материал, накопленный за четыре десятилетия исследований на озере Дальнем Фаиной Владимировной и Евгением Михайловичем, все больше заинтересовывал их коллег. Не было, пожалуй, на свете другого озера, где сорок лет без единого перерыва велись бы такие подробные и разнообразные записи - по биологии и гидрохимии, метеорологии и гидрологии. Сорок лет одними и теми же руками - умелыми и неравнодушными - делались одни и те же замеры и заносились записи в очередную тетрадку. Когда-то на тетрадке могли даже не проставить год, такую тетрадь нашли недавно, приводя в порядок архивы лаборатории: в ней было все - числа, месяцы, температуры, химические константы, аккуратно разнесенные по столбцам и строчкам. Не было только года - в тот момент, когда заполнялась тетрадка, эта пометка, наверное, показалась наблюдателю излишней: и так ясно какой. А накопилось-то этих годов уже четыре десятка. И все эти сорок лет раз в пятнадцать дней, с разбросом: не больше чем в два-три дня, пораньше или попозже, что бы ни случилось, в любую погоду выезжал наблюдатель на озеро, останавливал лодочку около буя и брал пробы. За все четыре десятилетия эта операция не была пропущена ни одного раза!
Домик на берегу Дальнего стал с годами своеобразным научным центром, получившим известность и за пределами нашей страны. Здесь молодые специалисты получали консультации, овладевали методикой работы. Здесь проходили практику студенты из Москвы, Ленинграда, Владивостока. Здесь занимались исследовательской работой сотрудники ряда научных институтов нашей страны. Рядом с маленьким домиком появилось основательное здание лаборатории с арсеналом первоклассных приборов. Привезли движок, и керосиновые лампы уволились в запас. Научная библиотека составила уже не сотни, а тысячи томов, и аспиранты, приезжавшие на лето из Ленинграда и Москвы, спрашивали у хозяев, что новенького в мире?
Краткосрочные прогнозы хорошо подтверждались практикой, но ведь за десятки лет Крогиус и Крохин собрали огромный материал, ими установлены, кажется, все мыслимые связи между озером и его обитателями, описано и просчитано чуть ли не все, что влияет на жизнь рыб. Можно ли допустить, чтобы итогом комплексности исследований, которую проповедовали, защищали, отстаивали они всю свою научную жизнь, осталась лишь разрозненная сводка фактов, где одна глава не вяжется с другой? Средняя температура воды в озере влияет на сроки появления личинок из икры. От уровня воды зависит глубина промерзания грунта, а значит, и условия выхода личинок из гнезда. Все связано, все зависимо. Молодь красной, живя в озере, питается планктоном, но у нее есть конкурент - маленькая юркая рыбка колюшка, которая поедает планктон. А сильный и жадный хищник голец поедает и красную и колюшку.
В 1969 году в содружестве с В.В. Меншуткиным Крогиус и Крохин создали модель "Сообщество пелагических рыб озера Дальнего (опыт кибернетического моделирования)", - за эту работу в 1971 году ученым была присуждена Государственная премия СССР.
Фаина Владимировна Крогиус и Евгений Михайлович Крохин продолжали плодотворно трудиться до конца своих дней. За полвека научной деятельности они воспитали целую плеяду ученых: бывший директор ТИНРО С. Коновалав, его заместитель В. Акулин, кандидат наук Л. Грачев, заведующий Паратунской экспериментальной лабораторией Е. Черненко, кандидаты наук Елена Борисовна Павельева, гидробиолог, и Юрий Васильевич Ларионов, биохимик. Работу, начатую Крогиус и Крохиным, с осени 1978 года продолжили молодые ученые супруги Елена Борисовна Павельева и Юрий Васильевич Ларионов.
С начала 80-х в течение десяти лет работу лаборатории возглавлял Луферов Вячеслав Петрович. Кроме научной деятельности он вел большую эколого-просветительную работу с населением. С 1990 года экспериментальным сектором заведует кандидат биологических наук Погодаев Евгений Геннадьевич.
§4. Спираль "напряженности пищевых отношений"
Вся длительность и полнота набора исследований, составили как бы основу, в которую удачно вписались и другие, более краткие по времени работы, выполненные в разные годы учениками и коллегами Крогиус и Крохина, позволили раскрыть все преимущества системного математизированного подхода. Полученные зависимости могли и не быть прямыми результатами модельных экспериментов, но модель словно бы подталкивала к их выявлению. Вот один из примеров. Уже давно ученые подметили, что возврат красной в озеро подчиняется довольно жесткому четырехлетнему циклу - на следующий год после максимального захода рыбы на нерест нужно ожидать несколько меньшего возврата рыб, а затем следуют два года с малой численностью нерестующего стада. Но такому же четырехлетнему циклу подчиняется и интенсивность стока вод в озеро! Сопоставили данные и обнаружили удивительный механизм; максимальный заход рыбы приходится на год минимального поступления воды в озеро. Значит, на следующий год, когда начнет свою жизнь мощное поколение молоди, озеро будет вдвойне богато пищей - за счет обилия сненки от родительского поколения и за счет органического вещества, принесенного в озеро стекающими в него водами, ибо за годом минимального стока последуют, годы увеличения стока. Так получается, что молодь, произошедшая от мощного поколения, обитает в озере то время, когда идет нарастание органического вещества, и она хорошо обеспечена пищей. Это продолжается в течение двух лёт, а дальше снова следуют годы малого поступления вод в озеро, соответствующие годам с малой численностью молоди. Фаина Владимировна, усовершенствовавшая за годы общения с математиками свой арсенал изобразительных средств, показала этот процесс в виде фазовой траектории "напряженности пищевых отношений". Получилась почти правильная многовитковая спираль, каждый виток которой занимал очередной четырехлетний цикл.
О спирали "напряженности пищевых отношений" Фаина Владимировна впервые рассказала на 18 конгрессе Международного объединения лимнологов, который проходил в Ленинграде в 1971 году, и тут же получила заказ на статью о периодических колебаниях в экосистеме озера Дальнего для журнала "Гидробиология", выходящего за рубежом. Озеро Дальнее могло себя чувствовать на этом конгрессе именинником - о нем говорили в своих докладах и Евгений Михайлович Крохин, и Игорь Иванович Куренков - тоже сотрудник Камчатского отделения ТИНРО, изучавший живущих в озере копепод - планктонных рачков и обнаруживший очень интересную связь развития планктона с извержениями камчатских вулканов. Доклады наших ученых, и, естественно, не только тех, кто представлял на этом форуме Камчатку, пользовались неизменным успехом. Было ясно, что советские лимнологические работы занимают видное место в мировой науке, и в знак признания этого было решено ввести на будущее русский язык в число рабочих языков Международного объединения.
§5. ЭВМ и математические модели
На конгрессе лимнологов был представлен очередной вариант кибернетической модели озера Дальнего. И вызвал особый, очень пристальный и деловой интерес американских ученых. Нерка проживает ведь не только в Азии, но и в Америке, американские стада нерестуют в реках и озерах Аляски и Канады. Понятно, что американских и наших ихтиологов, специалистов по лососям, волнуют общие проблемы: возможности повышения численности стад и урон, наносимый рыбе промыслом. На Аляске есть озеро Илиамна. Оно очень похоже на наше Дальнее, и обитает в нем свое стадо нерки. Многие годы изучением этого озера занимался американский ихтиолог, норвежец по происхождению, Оле Матиссен. Все это время он внимательно следил за работами Крогиус и Крохина, а камчатские ихтиологи были знакомы с трудами Матиссена. Таким образом, американец был довольно детально осведомлен о биологической обстановке на озере Дальнем, мог сопоставлять советские данные со своими материалами. Но вот модели озера Оле Матиссена не было. Это очень огорчало американского ученого, прекрасно понимавшего, какой это великолепный инструмент системного исследования, особенно если результатом такого исследования должен быть ответ на практические запросы промышленности. Матиссен неплохо изучил, русский, что, впрочем, не мешало ему до поры до времени делать вид, что он по-русски не знает ни полслова. Очень общительный, обаятельный собеседник, Оле Альфович - так называли его наши участники конгресса - буквально не расставался с ними, засыпая их все новыми и новыми вопросами. В конце концов, любознательный Оле Матиссен отправился в Москву, где Меншуткину предстояло читать лекции по моделированию, и исправно прослушал курс, не пропустив ни одного занятия в университете - тут-то и обнаружилось, что Оле Альфович не только неплохо владеет русским, но и продолжает упорно в нем совершенствоваться.
Домой Матиссен увозил подаренную ему монографию с подробным алгоритмом модели озера Дальнего. И вскоре Меншуткин стал регулярно получать письма из города Сиэтла, штат Вашингтон, от одного из сотрудников Матиссена, которому шеф поручил восстановить программу на ЭВМ и научиться обращению с моделью. "Дорогой сэр! - стояло в письме из Сиэтла. - У вас на странице такой-то, строчка такая-то, скобка открывается, а где закрывается, я понять не могу. У меня ничего не получается". Меншуткин отвечал: "Дорогой сэр! Извините за опечатку: скобка закрывается в таком-то месте". Потом в Ленинград приходило очередное письмо: "Дорогой сэр! Не могу догадаться, что обозначает буква такая-то на странице такой-то... " И снова летел ответ в Сиэтл: "Дорогой сэр! Буква такая-то обозначает то-то, но, вообще говоря, это должно быть ясно и без дополнительных пояснений". Наконец, Меншуткин получил от своих корреспондентов радостное письмо: "Все получилось, результаты сходны с Вашими". Программа, составленная Меншуткиным и его друзьями, обрела самостоятельное существование в далеком штате Вашингтон: Матиссен дал новые значения постоянным, подправил коэффициенты исходя из местных условий, и американская нерка из аляскинского озера Илиамна начала свою жизнь в памяти вычислительной машины.
Дело этим не ограничилось, конечно. По части внедрения американцы нас всегда обходят, а тут еще промышленность дала заказ ученым. Скоро на базе ЭВМ построили что-то вроде автоматизированной системы управления - АСУ. Поставили наблюдателей на Алеутских островах, они передают сведения, ЭВМ их обрабатывает, выдает прогноз. Впрочем, в печати об этом пока нет ни слова, американцы как-то не торопятся поделиться опытом, хотя в свое время именно алгоритмы Меншуткина открыли у них дорогу на ЭВМ ихтиологическим задачам.
Мощная автоматизированная система находится сейчас в стадии становления и у нас. Она получила название "Прогноз" и предназначена для сбора, обработки и автоматизированной выдачи информации о состоянии сырьевой базы рыболовства. Прогнозы о перспективах промысла будут кратковременными - на сутки, неделю, и долгосрочными. Предусматривается не только оценка величины запасов промысловых объектов, но и определение режима рационального ведения промысла, то есть, по сути дела, решение все той же классической задачи Федора Ильича Баранова об оптимальном вылове.
§6. Генетические исследования
Меншуткин, наверно, и сам не помнит, сколько раз за полтора десятка лет работы над дальнеозерской моделью он ее переделывал. А вот процесс рождения того варианта, в котором учтена генетическая изменчивость нерки, памятен ему в подробностях.
Все последние годы камчатские ихтиологи с тревогой наблюдали не только падение численности стад нерки, но и качественное изменение их состава. Измельчала дальневосточная красная, и словно бы сама себе укоротила срок жизни. Раньше в стаде преобладали крупные рыбы, по три, три с половиной килограмма весом. Они нагуливали этот вес за два, три, а то и четыре года, проведенных в море. А теперь на нерест возвращаются рыбы, весящие не больше килограмма, пробывшие в море только один год. Конечно, для промысла такие экземпляры представляются явно неполноценными. Американцы, которым тоже хорошо знакомо это явление, называют их "джеки", на Камчатке их зовут "каюрки". Они и раньше были в стаде, только доля их не была столь значительна. Внешне все это выглядит так, словно бы красная, подхлестывая свой жизненный цикл, искусственно убыстряя его, пытается ускорить восполнение убыли в стаде, происшедшее в результате промысла.
Квота и ячея... Наибольшее допустимое количество выловленных рыб - квота - и разрешенный наименьший размер ячеи в сетях, определяющий, какая рыба сможет проскочить преграду, а какая попадается, - вот были самые горячие темы, обсуждавшиеся в советско-японской комиссии. Пытаясь сохранить все стада красной, не дать выловить стаю, охваченную неводом, подчистую, ихтиологи бились за увеличение размера ячеи. И вот это-то окошко и стало мощным фактором отбора. Ежегодно, выбирая из стада самую крупную рыбу, - а это были как раз те экземпляры, которые дольше всего прожили в море, - сети оставляли на продление рода только таких рыб, которые могли проскочить ячею. В конечном итоге на нерестилище приходило все меньше и меньше крупных рыб: те из них, что были еще малы и благополучно миновали сети в первый год своей морской жизни, почти наверняка попадались на втором или третьем году. А ведь рост сам по себе, и сроки ската из озера, и время пребывания в море - все это признаки наследственные, передающиеся из поколения в поколение. Поэтому с каждым годом в очередном стаде молоди оказывалось все меньше особей, из которых могли бы получиться крупные экземпляры.
В эти же годы быстро стала расти и доля карликов - тех рыбок, которые проводят всю свою жизнь в пресной воде, не уходя в море. Они вырастают размером с окунька - граммов на триста-четыреста - и благополучно нерестуют вместе с рыбами, возвратившимися из моря. Впрочем, пока что такой путь "выбирали" в основном самцы. Самка-карлик - это большая редкость, ибо для того, чтобы набрать энергию, требуемую для нереста, ей необходимо нагуляться в море. И все же ученых не оставляют опасения: а не попытается ли красная сохранить себя как вид, превратившись в стадо карликов? Природа однажды, где-то около тысячи лет назад, уже проделала на Камчатке такой уникальный опыт. Землетрясение перегородило огромной скалой речку, соединявшую с морем Кроноцкое озеро, что рядом с Кроноцким вулканом. Рыба, которая в то время была в море, наверное, погибла - шестнадцатиметровый уступ она, естественно, преодолеть не смогла. А вот та, что оставалась в озере, выжила, превратившись в пресноводную. Эта маленькая рыбка - самая настоящая красная, она полностью сохранилась как вид, ее можно даже скрещивать с обычной красной…
Вырастет ли из икринки карлик или подросшая рыбка уйдет в море, какого она может достичь роста и сколько прожить на свете - все это признаки наследственные и предопределены генетически. А генетикой дальневосточных лососей начали заниматься совсем недавно, в начале семидесятых годов, и опять-таки все на том же озере Дальнем. Первые исследования на биохимическом уровне здесь проводил известный ленинградский ученый Сергей Валентинович Кирпичников, под его руководством еще в студенческие годы начал заниматься генетикой нерки Евгений Васильевич Черненко. Преодолев длинный ряд ведомственных препон - многочисленные научные учреждения никак не могли определить, какому из них надлежит заниматься этим вопросом, - Евгений Васильевич стал в конце концов сотрудником ТИНРО и одно время, после смерти Е.М. Крохина, возглавлял лабораторию на Дальнем озере.
Эти исследования и были положены Меншуткиным в основание новой модели. Использование генетической информации потребовало на этот раз не просто расширения, но коренной переделки модели. Прежняя модель рассматривала рыб в каждой возрастной группе всех вместе, так сказать, скопом, приписывая им усредненные, единые для всей группы характеристики: средний вес, среднюю плодовитость, среднюю прожорливость, средние затраты на обмен. Но генетическая информация по своей природе индивидуальна, это свойство одной, единственной на свете особи, именно потому ни одно живое существо в точности не повторяет другое (и рыбы в этом смысле ничуть не менее индивидуальны, чем люди). Каждое имеет какие-то, пусть небольшие, отличия, каждое "несет свой генотип". В этом принципиальном своеобразии особи и есть, собственно говоря, сущность генетики, в отличиях каждого и общности всех разрешающей вечное противоречие между устойчивостью и изменчивостью. Пользоваться генетической информацией, а потом переходить в модели к средним характеристикам - это попытка совместить несовместимое. Весь интерес генетического подхода при этом пропадает…
Для того чтобы оперировать индивидуальными характеристиками, Меншуткин воспользовался другим мощным математическим инструментом - методом Монте-Карло, с помощью которого можно "разыгрывать" отдельные события, имеющие случайный характер. Этот метод, названный по имени игорного дома со знаменитой "рулеткой", - как самого выразительного символа случайных событий, - широко используется ныне при решении различных задач науки и практики, от расчета ядерных реакций до моделирования деятельности промышленных предприятий.
Переход авторов модели в стан "монтекарлистов", как зовут математики на своем жаргоне специалистов по применению этого метода, позволил им для каждой рыбы "разыгрывать" ее индивидуальную судьбу. Конечно, на такие расчеты стало уходить гораздо больше машинного времени, но, как правильно заметил когда-то Меншуткин, возможности машин растут быстрее, чем сложность задач, предлагаемых для них ихтиологами. Нынешние ЭВМ уже не чета тем, на которых отрабатывали первую камчатскую модель Меншуткин и Карпов, и скорость счета у них колоссальная.
"Отбор с помощью ячеи", отраженный в новой модели, активно влиял на состав стада через механизм наследственности. Конечно же, новая структура дала результаты, в целом схожие с прежними. Но если в старой модели получалось, что после снятия промысла стадо восстановится лет через двадцать и в нем снова будет крупная рыба, то с учетом генетических факторов для восстановления качественного состава стада потребовалось уже сто лет. Запоминание происходящих ныне изменений в аппарате наследования признаков приводит к затягиванию возвратного движения стада к исходному состоянию.
И этот процесс, так доказательно воспроизведенный моделью, характерен не только для красной - о том же говорят наблюдения над стадами чавычи, кеты, кижуча. Нечто похожее происходит и с воблой в Каспийском море, и, возможно, с байкальским омулем. Омуль, который, вообще говоря, живет долго - лет двадцать - и за это время нерестует несколько раз, под влиянием промысла совершенно переменился и стал по своему жизненному циклу похож на красную, для которой природой предусмотрена, по меткому выражению одного из соратников Меншуткина, "гибель от любви". Теперешний омуль тоже живет только три-четыре года, и нерестует лишь однажды, а рост и вес набирает намного медленнее, чем раньше. Специалисты единодушны сейчас в том, что делать модели, рассматривающие только изменение численности стада, без учета генетики, и на их основании пытаться эксплуатировать рыбные популяции - дело безнадежное.
В последние годы появилось еще одно, и довольно неожиданное, подтверждение важности изучения популяционной генетики. Нынешний директор ТИНРО Станислав Максимович Коновалов, который начинал когда-то как паразитолог, а недавно защитил докторскую диссертацию по генетической систематике, изучая нерку, обнаружил, что на разных нерестилищах она заражена разными паразитами. Паразиты эти, живущие в желудке рыб, передаются только через промежуточного хозяина - медведя, например, который съел рыбу, рачка, которым нерка полакомилась, - а рыба от рыбы ими заразиться не может. Вглядываясь пристальнее в рыб, "помеченных" разными паразитами, Коновалов неожиданно увидел, что у них чуть-чуть разнится чешуя, да и вообще - рыбы с разных нерестилищ образуют как бы отдельные небольшие популяции. Тогда ученый решил проверить, а перемешиваются ли эти популяции при нересте? Оказалось, - нет, рыба знает свое нерестилище с точностью до мельчайшего ориентира, который не обнаружишь и на крупномасштабной топографической карте, - до кривого дерева на берегу, до заброшенной избушки лесника. Коновалов ставил специальный эксперимент: брал рыб с одного нерестилища и отвозил их на лодке на другое. И все рыбы возвращались обратно. Перемешивание с чужаками не превышало двух-трех "браков" на сотню. Захваченный этим неожиданным открытием, Коновалов стал осваивать генетику и показал, что рыбы с разных нерестилищ несколько отличаются генетически, а генетически единые рыбы образуют некое сообщество, нерестующее совместно. Казалось бы, все это имеет чисто академический интерес: ну, не все ли равно для промысловиков, как живет рыба и каковы ее мелкие генетические различия? Оказалось, что для правильного ведения рыбного хозяйства это чрезвычайно важно. Ведь как, например, ведут лов американцы? Они пропускают на нерест столько рыб, сколько определили для продолжения рода ихтиологи, а остальных вылавливают. Похоже действуют и наши промысловики, только они сначала выполняют план, а остаток пропускают. Но ведь при этом какие-то поселения рыбы выбиваются полностью, а какие-то остаются нетронутыми. Потом, когда на свет появится молодь, где-то ей не будет хватать пищи, а где-то корм пропадет без пользы. Да и само распределение по нерестилищам, их равномерная "загрузка" особенно важны для красной, у которой икра зимует. За места, где есть выходы грунтовых вод, богатых кислородом, идет в полном смысле слова драка. Самка закапывает икру, самец сторожит ее, пока жив. Но вот приходят другие рыбы, выбрасывают икру, заложенную раньше, и укрывают свою - и так до трех раз. А в это время где-то пустуют нерестилища, обитатели которых остались в сетях прибрежных рыбозаводов. Со всей свойственной ему энергией Коновалов сражается сейчас за то, чтобы все группы рыб облавливались равномерно. Конечно, это труднее, зато биологически полностью оправданно…
Промышленные эксперименты.
... Ну, а чем же собираются ученые помочь нерке, терпящей бедствие? Не пригодится ли и здесь традиционное решение - рыбоводные заводы? Ведь в рыбном хозяйстве известны случаи, когда ценные промысловые виды рыб сохраняются лишь благодаря тому, что их разводит человек. Только стараниями армянских ихтиологов держится еще знаменитая севанская форель гегаркуни. Нереститься она может только на мелкой воде, в ключах, а уровень Севана сейчас опустился на полтора десятка метров, мелководья исчезли, и с ними погибли нерестилища. Вот и пришлось армянским ихтиологам перевести форель на режим искусственного нереста, тем более что у него по сравнению с естественным есть немаловажное достоинство - лучшее выживание икры. Когда, например, красная даже в самых благоприятных естественных условиях закапывает свою икру, не меньше трех четвертей ее погибает. А на рыбоводном заводе, пусть самом примитивном, из каждых десяти икринок появляются на свет девять мальков. Жаль, но надежды, связанные с открытием такого завода на Камчатке, на Азабачьем озере, не оправдались: всю молодь, выпущенную с завода в озеро, пожирали хищники. Чуть дольше просуществовал завод на Курильском озере - мальков отсюда возили на Кольский полуостров, где пытались акклиматизировать горбушу. Опыт этот тоже не совсем удался: рожденная "в банке" рыба, возвращаясь на нерест, металась по всей Атлантике, так и не отыскав обратную дорогу на Мурман. Зато в Шотландии и даже в Восточной Канаде, на острове Ньюфаундленд, ихтиологи удивлялись новой породе рыб, внезапно объявившейся в реках.
Удачнее оказались эксперименты с подкормкой нерестовых озер фосфором, особенно в Америке. Резкое снижение содержания фосфора в воде, на которое еще в шестидесятых годах обратил внимание Евгений Михайлович Крохин, объяснив его уменьшением численности стад, возвращающихся на нерест, а отсюда - соответствующим снижением общей массы снулой рыбы, важного источника фосфора, навело ученых на мысль - удобрять озера так же, как удобряют поля. Так восстанавливается естественный баланс фосфорного обмена, нарушенный человеком, изъявшим из природного круговорота вместе с выловленной рыбой часть фосфора. Выпавшее звено в замкнутой цепи естественных связей заменяется искусственным. Удобрения, спущенные в озеро, позволили американцам убедиться: улучшился рост так называемой первичной продукции - одноклеточных водорослей, и сразу же расплодились планктоновые рачки, этот основной корм промысловых рыб.
Так промышленные эксперименты доказали правильность идей Евгения Михайловича, к которым он пришел, размышляя о Дальнем озере и его модели.
§7. Лаборатория в живой природе
Научно-исследовательские работы на озере продолжаются и сегодня. Коллектив ПЭС (Паратунского экспериментального сектора) состоит из шести человек: старший научный сотрудник, младший научный сотрудник, два инженера и два лаборанта. Сотрудники сектора выполняют комплекс круглогодичных исследований по ихтиологии, гидробиологии, гидрохимии.
Интересные и важные работы ведутся по изучению особенности строения чешуи нерки. Дело в том, что чешуя рыбы, в частности нерки, представляет собой подробную биографию-жизнеописание рыбы. Нужно только научиться ее читать. Под микроскопом видно, что чешуйка состоит из массы концентрических окружностей разного диаметра и напоминает поперечный срез дерева. Растет рыба, соответственно растет и чешуя. В процессе роста на ней появляются новые концентрические пластинки - склериты. По их строению и количеству можно определить возраст данной рыбы. Можно узнать, сколько лет рыба обитала в озере, когда скатилась, сколько времени жила в море. По расстоянию между склеритами можно рассчитать длину тела рыбы в определенный период. Все эти исследования позволяют ученым давать рекомендации по интенсивности промысла, по искусственному разведению нерки.
По-прежнему ежегодно ведется подсчет зашедших в озеро лососей и скатывающейся из него молоди. Для этого в протоке, на расстоянии 300 м от ее истока из озера, построено специальное рыбоучетное сооружение, где во время хода рыбы ведутся круглосуточные наблюдения. Полученные при этом данные используются для составления прогнозов вылова нерки в море: какое количество рыбы можно отловить, чтобы не повредить ее воспроизводству в будущие годы, и зимой, и летом гидробиологи занимаются изучением состояния кормовой базы рыб на озерах Дальнем и Ближнем.
Собранные специальными приборами пробы планктона (кормовые организмы, живущие в толще воды) и бентоса (кормовые организмы дна) обрабатываются под микроскопом в лаборатории, и научный сотрудник делает вывод: достаточно ли корма для рыб. Круглосуточными являются также гидрохимические исследования: забор проб воды на содержание в ней фосфатов. От их количества и зависит уровень развития кормовой базы рыб. С гибелью отнерестившейся нерки в Дальнее поступает определенное количество фосфатов, что является для нашего небольшого озера ощутимой подкормкой. Другой источник поступления фосфатов - вулканический пеплопад. В периоды извержения вулканов (что на Камчатке происходит очень часто) в атмосфере непременно содержится некоторое количество вулканического пепла, который растворяется в облаках и вместе с дождем переносится из атмосферы на землю. Благодаря многолетним непрерывным наблюдениям, озеро Дальнее является теперь одним из наиболее изученных объектов в мире.
Исходя из выше изложенного, можно отметить, что благодаря многолетним исследованиям в настоящее время озеро Дальнее является достаточно изученным природным объектом. Исследовав геосистему озера Дальнего, мы пришли к выводу, что сейчас она испытывает антропогенную нагрузку. Но следует отметить, что эта нагрузка пока еще не столь велика, чтобы разрушить существование геосистемы озера в качестве нерестового водоема.
§8. История изучения озера в датах
1879 - 1883 гг. - изучение озера Дальнего Б. Дыбовским.
1908 - 1909 гг. - работа комплексной экспедиции Русского географического общества по изучению Камчатки, в том числе озера Дальнего.
1932 г., август - начало планомерного систематического исследования озера. На озере побывали ученые Крогиус Ф.В. и Крохин Е.М. для сбора материалов по возрастному составу нерки, заходящей на нерест.
1937 г. - образован постоянный наблюдательный пункт.
1938 г. - дан первый прогноз мощности хода нерки.
1957 г. - наблюдательный пункт стал Паратунской экспериментальной лабораторией.
1958 г., 8 августа - решение Камчатского облисполкома № 350 "Об объявлении заповедником участка отделения ТИНРО в районе Дальнего озера".
1971 г. - Крогиус Ф.В., Крохину Е.М. и Меншуткину В.В. присуждена Государственная премия СССР за труд "Сообщество пелагических рыб озера Дальнего (опыт кибернетического моделирования)".
Глава III. Анализ воды озера Дальнего
§1. Методика проведения анализов воды
1.1 Фотометрический способ
При фотометрическом способе анализа исследуемая жидкость кладётся в специальный прибор, где определяется оптическая плотность.
Таким способом определяется цветность и мутность.
Фотометрическим способом определяется и наличие железа, при этом в жидкость добавляют родонит аммония и вода окрашивается - можно определять оптическую плотность.
При определении содержания аммония добавляется сегментовая соль и реактив Неслера, при этом жидкость окрашивается в жёлтый цвет.
При определении содержания нитритов добавляется реактив Грисса.
При определении содержания кремния используется молибдат аммония.
Титрование:
Содержание определённого компонента при этом способе определяется по затраченному количеству реактива, до выпадения в осадок определенного вещества. Например, содержание хлоридов определяется с помощью серебра азотнокислого и калия хромовокислого.
Жёсткость определяется трилоном "б" и реактива аммиачный буфер с помощью хромогена черного и индикатора.
Для кальция используется индикатор кальцион.
PH определяется специальным прибором - pHметром.
Пределы допустимой концентрации для питьевой воды:
Хлориды - до 350 мг /дм3
Цветность - до 20о
Железо - до 0,2 мг /дм3
Жесткость - до 7 мг экв/дм3
Кремний - до 10 мг /дм3
Аммоний - до мг /дм3
§2. Анализы воды озера Дальнего
1.
Место взятия пробы "Дальнее озеро"
Дата взятия пробы 3.11 2002 г.
Кем взята проба
2.
Место взятия пробы "Дальнее" озеро.
Д ...........
Страницы: [1] | 2 |
|
