Влияние глобального потепления на морские биоресурсы и

Влияние изменений климата на морские биоресурсы
Мы живём в эпоху быстрых изменений климата Земли. Межгодовые и междесятилетние колебания
климатических условий то в одну, то в другую сторону уже более века происходят на фоне однонаправленной
тенденции, которая наиболее ярко проявляется в повышении средней по земному шару температуры в
приземных слоях атмосферы и на поверхности океана и поэтому называется "глобальным потеплением". Ниже
на графике показаны изменения приземной температуры воздуха между периодами 1901-1930 и 1970-1999 гг.
Можно видеть, что в ХХ столетии на большей части северной Пацифики рост температуры превысил 1оС. Эта
тенденция особенно усилилась в последние десятилетия. Хотя прогнозы, сделанные по разным климатическим
моделям, сильно расходятся, все они предсказывают дальнейший рост температуры и в ХХI веке. По средней
по 17 разным моделям оценке (чёрная линия на след. графике), к 2050 г. температура вырастет ещё на 0,5оС.
Поскольку морские экосистемы тесно зависят от условий среды, можно ожидать, что изменение этих
условий оказывает существенное влияние на гидробионтов, в том числе промысловые виды. Весной 2010 г.
эта проблема обсуждалась на международном симпозиуме "Влияние изменений климата на морские
биоресурсы и рыболовство" в г. Сендай (Япония), который выработал рекомендации по учёту возможных
последствий изменений климата для рыболовства и стратегию дальнейшего изучения процессов изменений в
морских экосистемах под действием изменений климата.
(Meehl et al.,
2007)
Влияние глобального потепления на среду обитания морских гидробионтов
0.01
0
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
содержание кислорода на горизонте 3000 м, мл/л
потенц. температура на горизонте 3000 м, оС
Глобальное потепление оказывает неодинаковое воздействие на различные регионы Мирового океана,
разные слои океана, а также на разные параметры морских вод. Поэтому первая задача, которая должна быть
решена при оценке влияния глобального потепления на морские биоресурсы, – понять, как глобальные
климатические процессы проявляются в конкретных районах, на конкретной глубине и именно для тех
параметров среды, которые важны для морских организмов. Пока такое понимание существует лишь для
отдельных регионов, например для Берингова и Японского морей.
В Беринговом море, помимо роста температуры воды, глобальное потепление ведёт к уменьшению
ледовитости и, следовательно, меньшему распреснению вод весной при таянии льда. В результате весеннее
"цветение" смещается на более поздние сроки, что неблагоприятно для развития крупного зоопланктона.
В Японском море глобальное потепление влияет в основном на зимние процессы, но результаты такого
влияния проявляются в глубинных слоях в течение всего года. Повышение температуры воды здесь,
наоборот, способствует росту биомассы крупного зоопланктона, однако ведёт к уменьшению содержания
кислорода, особенно в придонном слое моря (см. рис. внизу).
В других регионах
0.07
6.0
важными
последствиями
глобального
потепления
0.06
могут быть также усиление
тёплых течений, усиление
0.05
5.5
стратификации
и
0.04
уменьшение
толщины
верхнего
перемешанного
0.03
слоя моря, уменьшение
щёлочности морской воды
5.0
0.02
(ацидификация).
4.5
1930
1940 1950
1960
1970
1980 1990
2000
(Зуенко, 2008)
Влияние глобального потепления на морские организмы
Поскольку
скорость
многих
физиологических
процессов
в
морских
организмах
определяется
температурой, первым следствием изменений условий
среды становится смещение сроков сезонных явлений,
например сроков нереста рыб. Происходят также
смещения путей миграций и районов нереста. Так, в
результате потепления в Японском море нерест наваги
смещается на более ранние сроки, из-за уменьшения
площади
"холодного
пятна"
на
восточноберинговоморском шельфе нагульные миграции минтая,
палтуса и крабов удлиняются, а из-за роста температуры
к востоку от Японии нерестилища сайры расширяются
(см. рис. справа). Эти сдвиги существенно влияют на
успех воспроизводства, в результате чего меняется
численность популяций и их промысловый запас. Причём
в новых условиях связи между условиями среды и
состоянием популяций, выявленные для "нормального"
режима, могут нарушиться, как это уже случилось с
беринговоморским минтаем.
(Overland et al., 2007)
(Ito, 2007)
В Беринговом море потепление, из-за
которого весеннее "цветение" сдвигается на
более поздние сроки, неблагоприятно для
большинства донных рыб и беспозвоночных, а
воспроизводство минтая в таких условиях более
успешно (см. схему слева). Однако при этом изза обеднения кормовой базы в популяции
минтая усиливается каннибализм, поэтому,
несмотря на высокую численность молоди,
высокочисленные поколения минтая в таких
условиях сформироваться не могут.
.
70
250
60
200
50
150
40
100
30
50
20
0
10
-50
0
Spawning
>24o C
<17o C
Egg m ass
Pycnocline
Hatch
Co
e
nt in
nta
e lf
l sh
an d
pe
slo
2005
2000
1995
1990
1985
1980
-20
1975
-150
1970
-10
1965
-100
аномалия общей биомассы зоопланктона, мг/м 3
300
1960
общая биомасса зоопланктона, мг/м3
Другим важным аспектом влияния глобального потепления на популяции рыб и беспозвоночных является
биопродуктивность. Усиление стратификации, ослабление конвекции, уменьшение толщины верхнего
перемешанного слоя, ослабление ветров и уменьшение ледовитости способствуют снижению объёмов
первичной продукции океана. Однако не следует ожидать прямого эффекта такого снижения на урожайность
промысловых популяций, которая определяется не столько первичной продуктивностью, сколько условиями
воспроизводства промысловых и кормовых видов.
Ярким примером этому является невиданный рост запасов тихоокеанского кальмара Todarodes pacificus
в Японском море и СЗТО в последние десятилетия, причиной которого стали рост обилия зоопланктона (см.
рис. внизу слева) и благоприятные условия для воспроизводства этого вида, сложившиеся в тёплые зимы с
тонким перемешанным слоем (схема которых представлена на рис. внизу справа).
общая биомасса зоопланктона в северо-западной части моря
общая биомасса зоопланктона в юго-западной части моря (тренд удалён)
аномалия общей биомассы зоопланктона в юго-восточной части моря
(Зуенко, Долганова, 2010)
(Sakurai et al., 2000))
Явление ацидификации (закисления) океана обнаружено недавно и пока мало изучено. Для морской
воды свойственна слабощелочная реакция с постепенным уменьшением рН с глубиной. Глобальное
потепление сопровождается ростом содержания в атмосфере углекислого газа, так как вызвано им. В
результате реакции СО2 с морской водой в воде растёт концентрация ионов H+ (т.е. водородный показатель рН
уменьшается). Это опасно прежде всего для морских организмов с наружным скелетом на основе карбоната
кальция (двустворчатые и брюхоногие моллюски, птероподы, кораллы и др.), которые в условиях кислой среды
(низкой рН) не могут сформировать свои скелеты, что приводит к нарушениям в их развитии, последствия
которых пока не ясны. Считается, что при рН ниже 7,5 формирование кальцитовых и арагонитовых скелетов
будет невозможным. В поверхностном слое океана за полуторавековой период наблюдений рН понизилась
примерно на 0,11 и сейчас составляет в среднем 8,10, что, казалось бы, далеко от опасной черты, однако на
глубинах сотен метров pH составляет 7,6-7,7, а в последние десятилетия скорость снижения рН возросла до
0,02/10 лет. При таких темпах зона с рН ниже опасного уровня (на рис. внизу обозначена красным) к 2100 г.
займёт большую часть толщи вод океана.
(Orr et all., 2005)
Новейшие исследования показывают, что важным фактором влияния глобального потепления на
морские организмы может стать снижение содержания растворённого в воде кислорода. Раньше этому
фактору не уделялось особого внимания, так как массовые виды рыб и беспозвоночных, как правило, обитают
в водах, хорошо обеспеченных кислородом. Опасный дефицит кислорода, приводящий к массовой гибели
гидробионтов, возможен только на отдельных участках с особыми гидрохимическими условиями, которые
очень ограниченны, например, у дна в эстуарных зонах. На рис. внизу слева представлен сезонный ход
содержания кислорода (мл/л) в эстуарии одной из рек, впадающих в Японское море (опасный дефицит
кислорода обозначен синим), или в глубоководных впадинах. В условиях потепления климата такие участки
расширяются, но остаются нетипичными даже для придонного слоя. Однако, как оказалось, небольшое, не
опасное для жизни морских организмов снижение содержания кислорода в морской воде влияет на их
биоэнергетику, что приводит к уменьшению их роста и плодовитости, а следовательно – к сокращению их
промысловых запасов.
0
Глубина,м.
2
4
6
8
(данные
В.И. Рачкова,
ТИНРО)
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Перечисленные факторы, связанные с изменениями климата, влияют на разные виды морских
организмов по-разному: они неблагоприятны для одних видов, но благоприятны для других. Например, в
Японском море в ходе глобального потепления деградируют популяции таких холодолюбивых рыб, как минтай
и навага, но растёт численность субтропических видов – тихоокеанского кальмара, скумбрии, лакедры, тунцов
и др. В результате происходит перестройка видового состава экосистем, а с ней и изменения характера их
функционирования. В частности, происходящие в ходе глобального потепления изменения экосистемы
Японского моря можно интерпретировать как её преобразование в направлении от высокопродуктивной
системы с низкой эффективностью функционирования, что типично для экосистем умеренных широт, к менее
продуктивной системе с более высокой эффективностью функционирования, типичной для субтропических зон
Мирового океана.
Последствия глобального потепления для рыбной промышленности
Изменчивость климатического масштаба, как правило,
меньше более короткопериодной изменчивости, например
межгодовой, поэтому связанные с ней тенденции изменения
промысловых ресурсов не следует понимать так, что ожидаемое
уменьшение или даже исчезновение запасов произойдёт вдруг.
Скорее всего, для предприятий, планирующих свою деятельность
на год или даже пятилетку, такие изменения останутся
незаметными. Но в процессе изменений в структуре экосистем и
их функционировании происходит нарушение ранее открытых
закономерностей влияния среды на промысловые объекты,
касающихся той же межгодовой или даже сезонной
изменчивости, что разрушает систему рационального управления
промыслами. Например, японскими учёными для периода до
начала быстрого потепления установлено, что периоды
понижения температуры воды вокруг Японии благоприятны для
сардины-иваси, а потепление способствует росту запасов
анчоуса и тихоокеанского кальмара (схемы слева). А в
Беринговом море в тёплые зимы формировались урожайные
поколения минтая. Но уже в современный период эти
закономерности перестают оправдываться, и необходимо
установить новые закономерности, действующие в изменившихся
условиях и учитывающие все аспекты влияния изменений
климата на гидробионтов, в том числе ранее неизвестные.
(Yatsu, 2010)
В некоторых случаях негативные тенденции в
морском промысле, связанные с глобальным
потеплением, могут быть преодолены с помощью
марикультуры или аквамелиорации. Есть немало
примеров того, как сокращение естественного
воспроизводства биоресурсов из-за изменений
климата успешно компенсируется их искусственным
разведением или путём искусственной стимуляции
их естественного воспроизводства. Пример второго
подхода, схематически представленный справа,
реализован в Приморье, где ослабление зимнего
муссона в ходе глобального потепления ведёт к
деградации зарослей ламинарии Laminaria japonica,
что неблагоприятно для местной популяции серого
морского ежа – ценного промыслового вида. Для
сохранения промысла разработана технология по
искусственному выращиванию ламинарии и как
товарного продукта, и как подкормки для "диких"
морских ежей.
(Krupnova et al., 2010)
Следует учитывать, что некоторые аспекты изменения климата, не оказывая существенного эффекта на
естественные экосистемы, важны для гидробионтов искусственного содержания. К таковым относится
усиление штормов, которое ожидается в некоторых районах мира вследствие глобального потепления и уже
наблюдается, к примеру, в северной части Индийского океана, где сильно затрудняет культивирование
креветок.
Среди учёных, анализирующих проблемы влияния изменений климата на морские экосистемы и
рыболовство, сложилось мнение, прозвучавшее на симпозиуме в г. Сендай, что учёт различных аспектов
такого влияния при управлении промыслом, развитие технологий культивирования гидробионтов могут
обеспечить сохранение мирового уровня добычи морских биоресурсов в ближайшей перспективе, несмотря на
в целом неблагоприятное влияние глобального потепления на продуктивность Мирового океана. Однако более
длительное, масштаба столетий, воздействие меняющейся среды приведёт к полной перестройке морских
экосистем с таким уменьшением их промыслового значения, которое не сможет быть компенсировано этими
способами. Поэтому к меняющемуся климату должно приспособиться само человечество путём политических
реформ, направленных на реструктуризацию экономики и общества.
Подготовлено по материалам международного симпозиума «Влияние климатических изменений на морские биоресурсы и рыболовство»
Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр (ТИНРО-Центр)
Россия, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4; http://www.tinro.ru