CC BY
61
УДК 597.553.2 (470.2)
ББК 28.6
Н.В. Ловелиус, Л.А. Кудерский, Л.П. Петрова, Л.Е. Назарова
ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ОБЩИЕ УЛОВЫ РЫБЫ В ВОДЛОЗЕРЕ
Рассматриваются результаты анализа гидрометеорологических и космических факторов накануне и в годы аномальных уловов рыбы в Водло-зере. Делается вывод о целесообразности их комплексного использования для прогноза состояния рыбного населения на ближайшую (сезонную) и отдаленную (многолетнюю) перспективу.
Интенсивное освоение территории северо-запада России привело к существенным изменениям природной среды, что не могло не сказаться на условиях обитания рыбного населения в водоемах Карелии. В задачу нашего исследования входило рассмотрение изменений общих уловов рыбы в одном из озер минимально затронутых антропогенным воздействием в связи с комплексом факторов окружающей среды. Оказалось, что таким требованиям отвечает оз. Водлозеро. Оно расположено в труднодоступной и малонаселенной местности юго-восточной части Республики Карелия.
Водная система Водлозера занимает крайнее восточное положение в Балтийском бассейне и располагается на границе с бассейном Белого моря. Она служит начальным участком главного водотока Северо-Запада Европейской части России, включающего р. Илесу - оз. Водлозеро - р. Водлу -Онежское озеро - р. Свирь - Ладожское озеро - р. Неву - Финский залив Балтийского моря и протянувшегося с северо-востока на юго-запад более чем на 1000 км. Водлозеро и его водосбор вытянуты субмеридионально вдоль 37° в.д. Оно протянулось почти на 250 км от 62° 06’ до 63° 33’ с.ш. Максимальная ширина водосбора около 50 км, площадь 5280 км2.
Среда обитания
Terra Humana
В 1932-1934 гг. Водлозеро было преобразовано в сезонное водохранилище для обеспечения оптимальных условий для лесосплава по р. Водле, который был прекращен в 1996 г. Здесь еще сохранились многие черты дикой природы, утраченные в других районах северного края России. В настоящее время оно входит в состав особо охраняемой территории национального парка «Водлозерский» и принадлежит к группе больших озер с насыщенной ихтиофауной1.
Рыбное население этого озера детально описано в монографии Л.П. Петровой, Л.А. Кудерского2. Вместе с тем коллектив авторов посчитал целесообразным более полно рассмотреть комплекс природных факторов в годы аномально больших и малых общих уловов рыбы.
Влияние локальных и региональных (гидрометеорологических), глобальных и космических (солнечная и геомагнитная активность, галактические космические лучи) факторов среды на изменения общих уловов рыбы в Водлозере рассматривалось в период 1934-2005 гг.
Даты аномальных уловов рыбы выявлены через расчеты отклонений ежегодных значений от средних для каждого из 5-ти циклов (см. табл. 1а, б, рис. 1), из которых 4 цикла были выделены ранее3, а за 5-й приняты 1991- 2005 гг.
Таблица 1а
Среднегодовые учтенные уловы основных групп промысловых рыб
в Водлозере по 4-м циклам
№ п.п. Группы рыб циклы
1. 19341941 гг. 2.19421963 гг. 3. 19641981 гг. 4. 19821990 гг.
тон- ны %% тон- ны %% тон- ны %% тон- ны %%
1. Мелкотелые ценные виды (снеток, ряпушка) 40,4 11,2 SS,7 26,4 63,9 1S 12,4 4,3
2. Крупночастиковые виды (лещ, судак, щука) 69,5 19,3 75,3 22,4 S1,4 22,9 136 47,4
3. Мелкочастиковые виды (плотва, ерш, окунь, смесь) 236,2 65,5 152,5 45,3 194,7 55 118,6 41,4
4. Прочие виды (налим, язь, сиг) 14,4 4 19,9 5,9 14,7 4,1 19,7 6,9
Сумма 360,5 100 336,4 100 354,7 100 286,7 100
Таблица 1б
Общие уловы рыбы в Водлозерев 1934-2005 годы (тонн)4
годы 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 230,9 408,3 415,4 384,6 247,1 146,5 95,6
1 172,6 442,7 491,3 598,1 220,9 117,8 188
2 181,4 405,5 317,2 485,7 270,4 114,1 158,7
3 268,8 450,7 198,9 387,9 316,6 104,6 172,2
4 387,9 253,1 494,2 324,5 447,6 283,6 71,4 173,2
5 400,5 178,4 442,1 279,9 414,3 301,7 112,9 196,9
6 603,9 275 415,1 290 283,9 311,5 122,9
7 431,6 230,8 339 359,9 354,1 282,6 124,9
8 385,9 310,6 438 332,3 308,6 282,6 47,3
9 269 307,8 424 239,5 431,6 244,5 57,2
Примечание: Пропуск данных в 1946 г. заполнен средним значением из 10 соседних лет (по 5 до и после 1946 г.).
Т
годы
Рис. 1. Общие уловы рыбы в Водлозере в 1934-2005 годы (тонн)
В процессе обработки материалов использованы методы: расчета средних значений, выборок, наложенных эпох, последовательного суммирования, определения коэффициентов корреляции, составления таблиц и построения графиков. Основное внимание было уделено анализу внутригодового хода температуры воздуха, осадков, уровней озера, чисел Вольфа, галактических космических лучей накануне и в годы с аномально большими и малыми уловами рыбы в Водлозере. Исследование природных условий за 2 года позволяет с большей достоверностью проследить изменение
Среда обитания
Terra Humana
факторов среды с учетом их сезонных колебаний с заблаговременностью за год до аномальных уловов рыбы.
Вариант нормирования уловов от средней за цикл дает возможность не терять данные за неполные десятилетия и не искажает их значения, чего невозможно избежать при расчетах отклонений от скользящих средних (см. табл. 2, рис. 2). В каждом десятилетии (на основе таблицы 2) были определены по два года с наибольшими и наименьшими отклонениями уловов от средней (табл. 3). Для них выполнены выборки средних месячных значений выше перечисленных факторов природной среды.
Таблица 2
Общие уловы рыбы в Водлозере в отклонениях от нормы по 5 циклам* (%)
Годы 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
0 б4,1 11б,8 118,9 108,3 б9,б 100,1 72
1 47,9 12б,7 140,б 1б8,Б б2,2 102,4 141,б
2 51,9 11б 90,8 13б,8 94,3 99 119,7
3 7б,9 129 Бб,9 109,3 110,4 91,1 129,5
4 107,7 72,4 141,4 91,4 12б,1 98,9 б1,9 130,3
Б 111,2 Б1 12б,Б 78,8 11б,7 10Б,2 98,1 148,3
б 1б7,б 78,7 118,7 81,7 80 108,7 10б,7
7 119,8 бб 97 101,4 100 98,б 108,Б
В 107,1 88,9 125,3 93,б 8б,9 98,б 41,1
9 74,7 88,1 121,3 б7,5 121,б 85,3 49,б
* годы начала циклов выделены жирным шрифтом (см. табл. 1а).
Таблица 3
Даты аномальных отклонений общих уловов, рассчитанных от средних по циклам
№ п.п годы К > 114% № п/п годы К < 86%
1 1934 11б 1 1939 80
2 1935 120 2 1941 71
3 1936 181 3 1942 75
4 1937 129 4 1945 74
Б 1938 115 5 1957 79
б 1946 114 б 1963 б1
7 1949 127 7 1965 8б
8 1954 11б 8 1969 73
9 1960 127 9 1976 б9
10 1961 151 10 1977 8б
11 1971 14б 11 1978 75
12 1972 118 12 1981 80
13 1983 114 13 1994 б1
14 1990 247 14 1998 40
Среднее 137,2 Среднее 72,1
Анализируемые климатические характеристики имеют важное значение для понимания условий развития биоты Водлозера и его продуктивности. Комплексное исследование климатических и космических факторов в годы аномальных уловов рыбы в Водлозере в таком объеме выполняется впервые.
Среди факторов среды значительное влияние на формирование природной обстановки в районе Водлозера оказывает температура воздуха, анализ которой по метеостанции Кугановолок приведен на рисунке 3а.
Следует отметить регулярность повторения максимумов и минимумов средних годовых температур воздуха близкую к 11-летнему циклу солнечной активности (табл. 4).
К %
годы
Рис. 2. Общие уловы рыбы в Водлозере в 1934-2005 годы в отклонениях от средней по циклам.
Рис. 3 а. Средние годовые температуры воздуха по м.с. Кугановолок (после некоторых реконструкций по средним данным 10 ближайших членов ряда).
Среда обитания
Terra Humana
Рис. 3б. Средние месячные температуры воздуха накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере с нарастающим итогом (по М.С. Кугановолок)
Результаты анализа внутригодового хода температуры воздуха накануне и в годы с большими и малыми общими уловами рыбы в Водлозере приведены на рисунке 3б. Накануне дат с аномальными уловами температуры воздуха почти не различаются. В январе и феврале накануне дат с аномально большими уловами холоднее на 1,8 и 0,3 °С, а в остальные месяцы теплее. В годы с аномально большими уловами во все месяцы года теплее и в особенности в холодную часть года (в январе, феврале, марте и декабре теплее на 3,2; 2,9; 3,2; 4,4 °С соответственно). Суммы различий накануне и в годы больших и малых уловов составляют 7 и 18,6 °С. Эти расчеты подтверждают значение преобладающих высоких температур воздуха в годы больших общих уловов рыбы.
Таблица 4
Даты максимумов (макс.) и минимумов (мин.) средних годовых температур воздуха по М.С. Кугановолок
№ п.п. годы макс. интервал лет № п.п. годы мин. интервал лет
1 1949 1 194Б
12 11
2 1961 2 19Б6
1З 1G
З 1974 З 1966
1Б 12
4 1989 4 1978
11 9
Б 2GGG Б 1987
11
6 1998
Среднее 1З 11
Температура воды как среды обитания рыбного населения имеет исключительно важное значение5. Справедливость этого положения подтверждается анализом декадных значений температуры воды в Водло-зерском водохранилище с мая по август (рис. 4), причем более отчетливо различия в температуре воды прослеживаются не накануне, а в годы аномальных уловов. О согласованном ходе изменений температуры воздуха и воды в районе исследований можно судить по фрагменту их одновременных наблюдений в период с 1966 по 1988 гг. (рис. 5). Параллельный ход изменений температуры в двух средах дал возможность определить даты их экстремальных значений, которые приведены в таблице 5.
°С
накануне месяцы в годы аномалий
Рис. 4. Температура воды в Водлозерском водохранилище накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере.
Таблица 5
Температура воды в Водлозерском водохранилище и воздуха в районе м.с. Кугановолок в годы их максимальных и минимальных значений
№ п.п. Максимумы годы °С вода °С воздух Минимумы годы °С вода °С воздух
1. 1967 16,9 13,5 1969 14,5 11,3
2. 1970 17,7 13,8 1971 14,5 11,7
3. 1972 18,3 15,3 1976 12,6 11,2
4.. 1980 16,7 16,7 1978 12,3 11,6
5. 1984 17,2 14,2 1982 14 12
6. 1986 16,3 13,2 1985 16,1 12,8
7. 1988 17,3 14,6 1987 14,4 12,3
Средние 17,2 14,5 Средние 14,1 11,8
Из расчета средних значений следует, что в годы максимальных температур воды и воздуха теплее, чем в годы минимумов на 3,1 и 2,7 °С соот-
Среда обитания
Terra Humana
ветственно. Эти различия прослеживаются на всем протяжении сравниваемого периода, за исключением 1977 года.
Для дат экстремальных значений температуры воды и воздуха (табл. 6) выполнены выборки общих уловов рыбы в Водлозере.
В таблице 6 показано, что в годы максимумов температуры воды и воздуха уловы выше, чем в годы минимумов. Этот результат подтверждает данные предыдущих анализов (рис. 3а, б; рис. 4).
°С
Рис. 5. Средние температуры воды в Водлозерском водохранилище в период май - август (1) и воздуха в районе мс. Кугановолок (2) в 1966-1988 гг. Коэффициент корреляции 0,7.
Таблица 6
Общие уловы рыбы в Водлозере в годы максимумов и минимумов температуры воды и воздуха в Водлозерском водохранилище и в районе м.с. Кугановолок
№ п.п. максиму- мы годы УЛОВЫ РЫБЫ ТОНН К% миниму- мы годы № п.п. УЛОВЫ РЫБЫ ТОНН К%
1 1967 359,9 110,8 1969 1 239,5 73,7
2 1970 384,6 93,9 1971 2 598,1 146
3 1972 485,7 118,6 1976 3 283,9 69,3
4 1980 247,1 89,4 1978 4 308,6 75,4
5 1984 283,6 102,8 1982 5 270,4 97,7
6 1986 311,5 113 1985 6 301,7 109,4
7 1988 282,6 102,5 1987 7 282,6 102,5
Среднее 336,4 104,4 Срсред- нее 326,4 96,3
Для выявления значимости многолетних изменений средней годовой температуры воздуха в формировании рыбного населения Водлозера были рассчитаны общие уловы рыбы методом наложенных эпох относительно максимумов (1949, 1961, 1974, 1989 гг.) и минимумов (1945, 1956, 1966, 1978, 1987, 1998 гг.) температуры воздуха. Их результаты приведены на рис. 6, где отчетливо прослеживаются большие уловы при высокой температуре. Обращает на себя внимание наличие 3-летнего ритма в повторяемости больших уловов в годы высоких температур.
В распределении годовой суммы осадков такой четкой повторяемости аномалий, как у температуры воздуха, не наблюдается, но их изменение для формирования режима уровней водоема и рыбного населения Водлозера имеет существенное значение. Подтверждением этого положения являются данные по общим уловам рыбы в годы с максимальными и минимальными осадками (табл. 7). Оказалось, что уловы рыбы в годы с малыми осадками на 26% больше, чем в годы с большими.
Представляет интерес рассмотрение внутригодового распределения осадков накануне и в годы больших и малых уловов в Водлозере по данным м.с. Кугановолок (рис. 7). Наибольшее различие в количестве осадков наблюдается в годы больших и малых уловов при их незначительной разнице накануне даты аномалий. Различия в количестве осадков накануне и в годы противоположных аномалий уловов рыбы показаны в таблице 8. Из нее следует, что только за 4 месяца накануне больших уловов осадков выпадает на 13,2 мм больше, а в годы аномально больших уловов на 64,5 мм меньше, чем в годы с малыми уловами.
К %
\ /
I-----i------i-----i-----i------i-----80 —i--------------------------------i-i-i-i-i-
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
годы
Рис. 6. Распределение уловов относительно дат максимальных (сплошная линия) и минимальных (пунктир) средних годовых температур воздуха в Кугановолок Коэффициент корреляции - 0,4.
Среда обитания
Terra Humana
Таблица 7
Общие уловы рыбы (тонн) и откл. от нормы (К%) в годы с максимальными (макс) и минимальными (мин) осадками (мм)
№ п/п макс.осадков мин. осадков уловы рыбы
годы мм тонны годы мм тонны
1 1942 Ббб 181,4 1941 3Бб 172,б
2 1948 б72 З10,б 1943 374 2б8,8
З 19Б7 711 ЗЗ9 19Б9 39б 424
4 19б1 729 491,3 19б0 412 41Б,4
Б 19бб 7бБ 290 1972 4б1 485,7
б 1981 820 220,9 1980 4б2 247,1
7 1998 7ЗБ 47,3 198Б Б22 301,7
8 2000 7б7 9Б,б 199б 47б 122,9
Среднее 720,б 224,4 432,4 304,8
мм VIII
Рис.7. Средние месячные осадки накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере.
Таблица 8
Различия в осадках в июле-октябре (мм) накануне и в годы аномальных уловов рыбы
Уловы рыбы Осадки, мм, накануне дат аномалий мм Осадки, мм, в годы аномальных уловов мм
VII VIII IX X S VII VIII IX X S
Большие (> 110%) 54,5 71,1 72,9 58,1 25б,б б0,8 б0,б б0,б 51,5 233,5
Малые (< 90 %) 54,5 б9,1 71,4 48,4 243,4 74,9 84,б 70,3 б8,2 298
Разность, мм 0 2 1,5 9,7 13,2 -14,1 -23,8 -9,7 -1б,7 -б4,5
Такое распределение осадков в значительной мере определяет уровен-ный режим самого озера и всего водосборного бассейна. Средние многолетние значения трех показателей внутригодовых изменений уровня Вод-лозера приведены на рис. 8. Внутригодовое изменение уровня Водлозера достигает самых высоких значений в июне и июле и плавно снижается к холодной части года.
Межгодовые колебания уровня воды обуславливают согласованные с ними изменения площади озера. За время с 1953 по 1992 гг. она колебалась от 334 до 364 км2. Разность между максимальной и минимальной площадями озера за эти годы равнялась в среднем 30 км2, а при наибольшем снижении 37 км2. Площадь озера сокращается за счет мелководной зоны, что сказывается на воспроизводстве весенненерестующих рыб, размножающихся на этих участках водоема.
В режиме уровней Водлозера наибольший интерес представляет связь их изменений с общими уловами рыбы. На рис. 9 приведен результат расчетов уровня накануне и в годы больших (А) и малых (Б) уловов рыбы, где проявляется различие в их внутригодовом ходе. Накануне аномальных уловов с января до сентября, за исключением июля, уровни мало отличаются, а с сентября до конца года накануне больших уловов уровень высокий, его высокое положение продолжается до июня и только в июле снижается и занимает низкое положение до ноября месяца. Особого внимания заслуживает подъем уровня воды во второй декаде июля, что было связано со сбросом воды в период лесосплава. Полная амплитуда колебаний уровня воды в озере достигали 307 см, средняя многолетняя - 5 см. Это - очень высокий показатель при средней глубине водоема лишь 2,8 м.
Влияния солнечно-земных связей на элементы биоты одним из авторов изучались на примере радиального прироста древесных растений и численности северных оленей6.
СМ
МЕСЯЦЫ
Рис. 8. Внутригодовое изменение уровней Водлозере (см) по декадным измерениям: 1 - максимальных, 2 - средних, 3 - минимальных.
Среда обитания
Terra Humana
накануне месяцы в годы аномалий
Рис.9. Уровни воды в Водлозерском водохранилище накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере по декадным измерениям.
Выборки средних месячных чисел Вольфа проведены для 28 лет с аномальными уловами > 14% и < 14% от нормы (табл. 3). По средним значениям для лет с аномально большими (А) и малыми (Б) уловами рыбы в Водлозере (рис. 10) наблюдается высокая солнечная активность с наибольшими значениями в июле и августе, а в годы минимальных уловов только в сентябре и октябре активность Солнца приближается к максимальным показаниям. Сезонный ход в числах Вольфа не выражен, но при этом наблюдаются их колебания в большей части месяцев с противоположными трендами.
Анализ характеристик геомагнитной активности (индекс аа) проведен по аналогии с обработкой данных по числам Вольфа (рис. 11). Во внутригодовом распределении геомагнитной активности отчетливо прослеживается сезонный ход. Накануне аномально больших уловов в целом преобладала высокая геомагнитная активность, а в годы больших уловов геомагнитная активность существенно снизилась (А), о чем свидетельствуют направленность линейных трендов и низкое положение ее экстремумов в апреле и октябре. С определенной долей достоверности при высокой геомагнитной активности еще в марте месяце можно ожидать снижение уловов рыбы в Водлозере в очередную путину.
Среди факторов среды внеземного происхождения особое место занимают галактические космические лучи (ГКЛ). Наблюдения ГКЛ в России ведутся на станциях в Мурманске, Москве (с 1958 г.) и Мирном (с 1963 г.). В годы с большими уловами наблюдается меньшее количество галактических космических лучей (рис. 12 А), а в годы с малыми уловами большее (рис. 12 Б). Внутригодовой ход галактических космических лучей существенно отличается от распределения солнечной активности (рис. 10).
Так, накануне и в годы больших уловов солнечная активность высокая, а галактические космические лучи имеют минимальные характеристики. Даже их линейные тренды имеют противоположную направленность.
90-1 А 80 70
60 Б
50
а-а. А _ _ - V
- = > ^ X X = > > = X =
накануне месяцы в гопы, аномалий
Рис. 10. Солнечная активность (W) накануне и в годы больших (А) и малых (Б) уловов рыбы в Водлозере.
накануне
месяцы
в годы аномалии
Рис. 11. Распределение индексов геомагнитной активности аа накануне и в годы больших (1) и малых (2) уловов рыбы в Водлозере.
Анализ факторов в годы аномальных общих уловов рыбы в Водлозере показал, что наряду с гидрометеорологическими элементами существенное значение имеют характеристики среды внеземного происхождения. Хотя не имеется общепринятого представления о физическом механизме взаимодействия земных и космических факторов, не приходится сомневаться в том, что они имеют определенное воздействие на рыбное население Водлозера.
Выявленные особенности изменения общих уловов рыбы в Водлозере в зависимости от температуры воды и воздуха, солнечной и геомагнитной активности, режима уровней воды в водохранилище и галактических космических лучей могут быть ключевыми показателями для прогностических построений общих уловов рыбы на ближайшую (сезонную) и отдаленную (многолетнюю) перспективу.
Среда обитания
Terra Humana
накануне месяцы в гопы янпмяпий
Рис.12. Галактические космические лучи накануне и в годы аномально больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере (по ст. Москва). Коэфф. корреляции-0,4.
Продолжение исследований уловов рыбы с учетом ее экологических особенностей (теплолюбивых, эвритермных, холодостойких) даст более полное представление об их реакции на изменения гидрометеорологических и космических факторов природной среды.
1 Кудерский Л.А. Состсояние рыбных запасов больших озер СССР// Проблемы исследования крупных озер ССС. - Л.: Наука, 1985. - С. 28-38.
2 Петрова Л.П., Кудерский Л.А. Водлозеро: природа, рыбы, рыбный промысел. - Петрозаводск, 2006. - 196 с.
3 Там же.
4 Там же. - С. 160.
5 Петрова Л.П., Кудерский Л.А. Водлозеро: природа, рыбы, рыбный промысел. - Петрозаводск, 2006. - 196 с.; Карамушко Л.И. Биоэнергетика рыб северных морей. - М.: Наука, 2007. - 253 с.
6 Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий. - Л., 1979. - 232 с.; Ловелиус Н.В. Дендроиндикация. Dendroindication. - СПб.: ПАНИ, 2000. - 313 с. (на русском и английском языке); Ловелиус Н.В. Солнечная активность и факторы среды обитания// Сб. трудов всероссийской конференции с международным участием. Санкт-Петербург, 27-30 ноября 2007. Юбилейные чтения памяти А.Л. Чижевского, посвященные 110 - летию ученого. - СПб.: Изд-во По-литехн. ун-та, 2007. - С. 115-119; Ловелиус Н.В. Солнечная активность, факторы среды и поголовье оленей Таймыра // Материалы чтений памяти А.Л. Чижевского «Развитие идей А.Л. Чижевского в науках о жизни, обществе и Земле». - М.: Гелиос, 2007. - С. 92-103.
