CC BY
147
Решетников Ю.С. Ихтиофауна Арктики // Современные исследования ихтиофауны арктических и южных морей европейской части России. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2007а. С. 7-33.
Решетников Ю.С. Разнообразие рыб России // Тр. ГосНИОРХ. 20076. Вып. 337.
С.180-190.
Рыбы Белого моря / К.А.Алтухов, А.А.Михайловская, Ф.Б.Мухомедияров и др. Петрозаводск: Изд-во Карел. ССР, 1958. 162 с.
Eschmeyer W.N., Fong J.D. The catalog of Fishes on-line, updated 29.03.2011 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://research.calacademy.org/redirect?url=http://re-searcharchive.calacademy.org/research/Ichthyology/catalog/fishcatmain.asp.
Evseenko S.A. An Annotated Catalogue of Pleuronectiform Fishes (Order Pleuro-nectiformes) of the Seas of Russia and Adjacent Countries // J. Ichthyology. 2003. V. 43. Suppl. 1. P. 57-74.
Fedorov V. V. An Annotated Catalog of Fishlike Vertebrates and Fishes of the Seas of Russia and Adjacent Countries. Part 6. Suborder Zoarcoidei // J. Ichthyology. 2004. V. 44. Suppl. 1. P. 73-128.
Karamushko O. V. Structure of ichthyofauna in the Arctic seas of Russia // Berichte zur Polarforschung. 2012. V. 640. P. 129-136.
Parin N. V. An Annotated Catalog of Fishlike Vertebrates and Fishes of the Seas of Russia and Adjacent Countries: Part 1. Orders Myxiniformes-Gasterosteiformes // J. Ichthyology. 2001. V. 41. Suppl. 1. P. 60-135.
Parin N. V. An Annotated Catalogue of Fish-Like Vertebrates and Fishes of the Seas of Russia and Adjacent Countries: Part 3. Orders Perciformes (Excluding Suborders Gobi-oidei, Zoarcoidei and Stichaeoidei) and Tetraodontiformes // J. Ichthyology. 2003. V. 43. Suppl. 1. P. 1-40.
Parin N. V., Fedorov V. V., Sheiko B.A. An Annotated Catalogue of Fish-Like Vertebrates and Fishes of the Seas of Russia and Adjacent Countries: Part 2. Order Scorpaeni-formes // J. Ichthyology. 2002. V. 42. Suppl. 1. P. 60-135.
Phylogenetic position of the cryopelagic codfish genus Arctigadus Dijagin, 1932 based on partial mitochondrial cytochrome b sequences / P.R.M0ller, A.D.Jordan, P.Gravlund, J.F.Steffensen // Polar Biol. 2002. V. 25. № 5. P. 342-349.
Vasil'eva E.D. An Annotated Catalogue of Fishes and Fish-Like Organisms Living in Seas of Russia and Adjacent Countries. Pt. 4. Gobioidei // J. Ichthyology. 2003. V. 43. Suppl. 1. P. S41-S56.
УДК 004.65:[551.46 + 574.5]
Г.Г.Матишов1, Д.В.Моисеев1, С.В.Бердников2, В.В.Кулыгин3, Н.А.Яицкая3, А.В.Шишкина3
1Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия 2Южный научный центр РАН, г. Ростов-на-Дону, Россия Институт аридных зон ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, Россия
СОВМЕСТНЫЕ ПОДХОДЫ ММБИ, ЮНЦ И ЛАБОРАТОРИИ КЛИМАТА ОКЕАНА НОАА (США)
К ОРГАНИЗАЦИИ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИХ И ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ ДАННЫХ АРКТИЧЕСКИХ И ЮЖНЫХ МОРЕЙ РОССИИ
Аннотация
Рассмотрены подходы ММБИ, ЮНЦ РАН и НОАА (США) к организации океанографических и гидробиологических баз данных. Дана характеристика серии климатических и биологических атласов, выпущенных в 1998-2008 гг. по Баренцеву, Карскому и Азовскому морям. Описаны разработанные алгоритмы модернизации баз данных, процедура контроля качества и программный инструментарий для работы.
G.G.Matishov, D.V.Moiseev, S.V.Berdnikov, V.V.Kulygin, N.A.Yaitskaya, A.V.Shishkina
JOINT MMBI, SSC RAS AND OCL NOAA APPROACH TO OCEANOGRAPHIC AND HYDROBIOLOGICAL DATABASE ORGANISATION FOR THE ARCTIC AND SOUTHERN SEAS OF RUSSIA
Abstract
Approaches of MMBI and SSC RAS to organize oceanographic and hydrobiological databases are considered. Characterization of climatic and biological atlases of the Barents, Kara and Azov Seas, issued during the period 1998-2008, done. Developed algorithms for the modernization of databases, quality control procedures and software tools for work with data are described.
Объективная оценка происходящих в настоящее время климатических изменений в значительной мере зависит от доступности и полноты используемых для этого баз данных, содержащих информацию о среде и биоте. С начала 1990-х гг. в ММБИ в сотрудничестве с Лабораторией климата океана НОАА (США) ведутся работы по сохранению и архивации океанографических и гидробиологических данных, в результате которых была издана серия климатических и биологических атласов арктических морей (Climatic ..., 1998, 2004; Опыт ..., 1998, 2000; Biological ..., 2000; Golubev et al., 2000; Голубев, Зуев, 2005а,б).
Первые известные инструментальные наблюдения за температурой воды в Арктике на поверхности и различных горизонтах были выполнены 19 апреля 1810 г. английским китобоем Уилльямом Скоресби (William Scoresby) в точке с координатами 76o16' с. ш., 9о00' в. д. (Piterman et al., 1871). С этого времени в результате исследований на научных и коммерческих судах России (СССР), Германии, Норвегии, Франции, Голландии, Великобритании, США и других стран накоплен огромный объем физических, гидрохимических и гидробиологических данных (Голубев, Зуев, 2005а,б).
Долгое время данные океанографических наблюдений накапливались в архивах мореведческих организаций в виде таблиц, журналов наблюдений и бортовых книжек (Голубев, Зуев, 2005а,б). Развитие современных приборов и методов океанографических исследований привело к скачкообразному росту информации. Кремниевая или цифровая революция сделала возможным получение in situ, занесение, обработку и анализ огромных массивов данных. В Мурманском морском биологическом институте эта технология развивается с 1980-х гг.
Ранее подходы ММБИ к организации океанографической базы данных были подробно описаны в (Зуев, Голубев, 1999; Технология ..., 2003; Голубев, Зуев, 2005а,б).
Серия атласов. В ходе работ по организации океанографической базы данных в ММБИ и ЮНЦ РАН совместно с Лабораторией климата океана Национального центра океанографических данных НОАА (США) были изданы следующие атласы.
1. Климатический атлас Баренцева моря 1998 (Climatic ..., 1998) содержит 74256 станций (температура, соленость, кислород), выполненных в 1898-1993 гг. (рис. 1).
2. Биологический атлас Баренцева и Карского морей 2000 (Biological ..., 2000) содержит физические и биологические (фито- и зоопланктон) данные 158 рейсов научных судов за 1913-1999 гг., а также данные по фитопланктону, собранные в 1994-1999 гг. во время рейсов на атомных ледоколах по трассе Севморпути (рис. 2). Представлены списки видов фито- и зоопланктона морей Арктики. Для каждого вида фитопланктона указана экологическая и географическая характеристики. Для массовых видов фитопланктона приведены фотографии живых клеток. Рассмотрены основные закономерности годового цикла развития планктона.
10 20 ЭО «О 50 «С 70
Рис. 1. Распределение гидрологических станций в “Климатическом атласе 1998”
Рис. 2. Распределение планктонных станций в “Биологическом атласе Баренцева и Карского морей 2000”
3. В Климатическом атласе морей Арктики 2004 (Climatic ..., 2004) на DVD-диске представлены первичные данные по метеорологии, океанографии, гидробиологии, которые собирались в iSi0—200І гг. в морях Арктики специалистами многих стран. Предложены формы представления в формализованном виде данных о планктоне, бентосе, рыбах, морских птицах и морских животных. Все множество данных разделено на одноградусные квадраты, для каждого из которых рассчитаны месячные климатические характеристики. Построены климатические карты распределения температуры и солености по горизонтам и на разрезах (рис. 3).
Рис. 3. Распределение гидрологических и гидробиологических станций в “Климатическом атласе морей Арктики 2004”. Всего 478000 станций
4. Климатический атлас Азовского моря 2006 (Climatic ..., 2006) с лазерным диском содержит данные по температуре и солености воды, собранные специалистами различных мореведческих организаций в Азовском и прилегающей к нему части Черного морях в 1913-2004 гг. (рис. 4).
Рис. 4. Распределение станций в “Климатическом атласе Азовского моря 2006”. Всего 14289 станций
5. Климатический атлас Азовского моря 2008 (Climatic ..., 2009) содержит первичные океанографические данные, представленные на CD-ROM и на интернет-сайте http://www.nodc.noaa.gov/OC5/AZOV2008/start.html. Данные собраны в Азовском море и Керченском проливе в 1891-2006 гг. специалистами Российской академии наук, Министерства по рыболовству и Гидрометеорологической службы России (рис. 5). Приводятся ежегодные месячные карты распределения данных, месячные климатические вертикальные разрезы температуры и солености и климатические карты температуры и солености на поверхности и горизонтах 5 и 10 м. Для оценки адекватности трехмерной гидродинамической модели Азовского моря проводится сравнение климатических полей солености, построенных по данным измерений, с климатическими полями, которые рассчитаны на основе модели. Обсуждаются межгодовые изменения температуры воздуха в прилегающих к Азовскому морю районах с 1885 по 2006 гг. с точки зрения описания тенденций изменения климата в регионе. В состав атласа включены редкие книги и статьи в электронном формате по истории освоения Азовского моря, изучению его климата, а также фотографии, дающие представление о природе региона и его прошлом.
Рис. 5. Распределение станций в “Климатическом атласе Азовского моря 2008”. Всего 35417 станций и 89203 прибрежных измерений
В результате 25 морских рейсов и более 50 береговых экспедиций Южного научного центра РАН, выполненных после 2008 г., база данных была пополнена 1908 морскими и 5898 береговыми станциями.
Работа по наполнению базы данных Азовского моря новой информацией продолжается (Шишкина и др., 2010). Прирост количества станций по сравнению с атласом 2008 г. составил 23 %. Общее количество станций составляет 46557 морских и 113248 береговых наблюдений с 1891 по 2011 гг.
6. В Южном научном центре РАН идет подготовка Климатического атласа Каспийского моря (рис. 6). В океанографической базе данных накоплена первичная информация по 42519 морским станциям с 1897 г. по 2011 гг. Из них более 600 морских станций - это наблюдения, выполненные ЮНЦ РАН в российском секторе Каспийского моря с 2004 по 2010 гг. Всего 168576 измерений температуры и 144289 измерений солености воды.
Рис. 6. База океанографических данных по Каспийскому морю:
А: I - экспедиции ЮНЦ РАН (2004-2011 гг.), II - исторические данные (1897-1991 гг.), III -“вековые” океанографические разрезы; Б - распределение станций по годам; В - распределение станций по месяцам
Поиск и сбор материалов проводился в литературных источниках и открытых веб-порталах сети интернет. В последнем случае используются общедоступные электронные базы данных, в частности ЕСИМО (data.oceaninfo.ru). Основные источники информации о рейсах:
ЦОД ВНИИГМИ-МЦД (г. Обнинск) (1926-1991 гг.);
ЮНЦ РАН (г. Ростов-на-Дону) (2004-2009 гг.); литературные материалы (1897-1963 гг.).
В базе данных содержится информация экспедиционных исследований Академии наук СССР, Института водных проблем РАН, Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, Северо-Кавказской гидрометеорологической службы, Азербайджанской гидрометеорологической службы, Каспийского научноисследовательского института рыбного хозяйства, Южного научного центра РАН. Наибольшее количество собранных материалов принадлежит Азербайджанской гидрометеорологической службе.
Большинство маршрутов в Каспийском море опирается на сетку “вековых” разрезов. То есть измерения в рейсах выполняются непосредственно на станциях разрезов, либо на небольшом расстоянии от них. В связи с этим остаются районы моря практически не охваченные исследованиями. Восемь океанографических разрезов в Каспийском море формируют сеть станций (таблица, рис. 6).
Номер Название Описание Измерения, выполненные непосредственно в пределах разреза Измерения, выполненные в пределах буферной зоны (50 км от разреза)
разреза разреза разреза количество измерений в базах данных доля от общего количества измерений % количество измерений в базах данных доля от общего количества измерений %
1 О. Зюйдвестовая [Налыга-о. Кулалы Восточная часть Северного Каспия 1641 1 3475 2.0
2 О. Новинский-о. Кулалы Пограничный между восточной и западной частями Северного Каспия 1684 1 8464 5.0
3 Белинский канал-на юг цо линии о. Чечень-п-ов Мангышлак Западная часть Северного Каспия 2215 1.3 5513 3.3
За Волго-Каспийский канал цо разреза о. Чечень-п-ов Мангышлак Западная часть Северного Каспия 8700 5.2 10294 6.1
4 О. Чечень-и-ов Мангышлак Пограничный между Северным и Средним Каспием 1855 1.1 12214 7.2
5 Цивич и-Кендерли Средний Каспий 1250 0.7 10687 6.3
6 О. Жилой—мыс Куули Пограничный между Средним и Южным Каспием 12992 7.7 21067 12.5
7 О. Куринский Камень-о. Огурчинский Южный Каспий 10165 6 28511 17.0
Всего 40502 24 100225 59.4
Основными компонентами базы данных по Каспийскому морю являются сведения о температуре, солености воды, гидрохимическая и метеорологическая информация. Всего более 50 параметров.
Методы формализации и архивирования данных. Моря Арктики. В период проведения экспедиций в морях Арктики собирается разнообразная по составу информация. Рейсовые отчеты содержат, наряду с традиционно собираемой метеорологической и океанологической информацией, также данные о морских млекопитающих, птицах, рыбах, бентосе, планктоне, геологические и многие другие сведения. Вся эта информация может быть использована для решения широкого круга задач, поэтому ее желательно включать в состав базы данных.
В основе подхода к формализации данных лежит формат описания данных, разработанный в Мурманском морском биологическом институте (Biological ... , 2000; Матишов и др., 2006). Формат имеет блочную структуру, которая с небольшими изменениями сохраняется при описании данных в настоящей работе. Он состоит из блоков STATION и TYPE. Блок STATION содержит информацию о месте и времени сбора данных. Блок TYPE содержит сами данные и состоит из следующих элементов: Meteorology, Hydrology (рис. 7), Zooplankton, Phytoplankton (рис. 8), Benthos, Birds, Marine Mammals, Ichthyology, Geology, Paleontology и т. д. Названия этих элементов указывают на тип данных, которые они содержат.
При формализации исторических данных приходится восстанавливать координаты станций, так как в рейсовых отчетах они представлены в терминах локальных географических мест (например, 3 мили на север от о. Кильдин). Для морей Арктики это типичная ситуация, так как многие экспедиции конца XIX-первой половины XX веков выполнялись в относительной близости от берега, и для штурмана просто было определить местоположение судна в терминах очертаний береговой линии. Для отдельных рейсов этого периода приходится восстанавливать координаты 50-70 % станций.
Погрешность определения положения судна является составной частью оценки качества данных в целом. Поэтому информация о том, восстановлены координаты по качественной информации или они определены инструментальными методами, должна быть предоставлена пользователю базы данных. Наличие параметра COORD DETERM=DESCRIPTION указывает на факт восстановления координат. Если этот параметр отсутствует, то координаты местоположения судна определены инструментальными методами.
Южные моря. Работа по формированию базы данных океанографических наблюдений в Азовском, Каспийском и Черном морях получила свое развитие в создании информационной системы, объединяющей сведения о физических, химических и биологических свойствах морской среды. Ввиду существенной роли пространственной динамики основой для разработки информационной системы южных морей России стали геоинформационные технологии. В состав географической информационной системы входят:
базы данных, содержащие первичную информацию о наблюдениях за характеристиками природной среды;
картографические базы данных, содержащие исторические данные в виде картосхем и карт пространственного распределения параметров; программный инструментарий для работы с базами данных; подсистема контроля качества;
набор специализированных инструментов для работы с пространственными данными в геоинформационной системе (ГИС).
Рис. 7. Блок “Станция” и тип “Гидрология”
Данные океанографической базы разделены на три категории в зависимости от того, где и как выполнялись измерения:
измерения метеорологических, гидрологических, гидрохимических, гидробиологических характеристик, выполнявшиеся на акватории морей (рис. 9);
измерения метеорологических, гидрологических, гидрохимических характеристик, выполнявшиеся на прибрежных гидрометеорологических станциях (рис. 10); измерения, выполнявшиеся с буксируемыми СТД-зондов (рис. 11). Океанографическая база данных реализована в системе управления базой данных (СУБД) Microsoft Access. Основными объектами базы данных, выделенными из предметной области, являются рейсы, станции и различные виды исследований. Под “рейсом” понимается определенный океанографический рейс,
рейдовые или прибрежные стационарные наблюдения. На станции осуществляются наблюдения различного характера: метеорологические, гидрологические, гидрохимические, исследования количественных и качественных характеристик планктона, бентоса и др. Результаты исследований каждого типа выделены в качестве отдельных объектов структуры базы данных. Информация об измерениях включает в себя название величины, которая была измерена, единицы измерения и измеренное значение. Для результатов обработки проб по горизонтам выделен соответствующий объект - “горизонт измерения”. Для биотических характеристик также выделен объект “проба”, предусматривающее хранение данных по таксонам на горизонтах.
Рис. 8. Блок “Тип Фитопланктон”
В рамках концепции контроля качества данных предусмотрено хранение сведений об условиях наблюдений и отбора проб (инструментах, методах), а также специалистах, отбиравших и обрабатывавших пробы. Для этого для каждого типа исследований в структуре базы данных выделен объект, содержащий информацию о материалах и методах - данные о методиках и фиксируемых условиях проведения исследований (наблюдений), об инструментах и оборудовании, используемых при проведении соответствующих исследований, о характеристиках этих технических средств. Поскольку основная часть этих данных представляет собой текстовую информацию, то для каждого типа информации составлен соответствующий справочник. Разработка справочников производилась на основе международных стандартов, в том числе использовались справочники, разработанные специалистами Всемирной метеорологической организации ^МО) и Национальной администрацией по океану и атмосфере (КОЛЛ) США.
А
С<9и»5€#^0
‘С0СГ4ШУ
'вдптцт?
5ИР
СМ5Ж
АМА
1 7 )
4
4
7
тп
Э
*0 $ТАТК>4
п !>тоес
Й ИХ
И'
ц’►слсед*
ЦТ**
Ц РОТТОМОСР7М 1? НАО
14 ЗА^МЕТНОО I* Г*Р006Е 70 УУАГЪИ ЗДЛ*Ч£« ДЛПМР
72 ПАЯГИГ5Г.
73 ЯЛ* П1Й>
74 ТЯА)ЛРАЙ1 »<С *
7* уимоо*
74 ^ОЗР
гг
» 0€ТА*5 7) «и»
4ютК р1кп
31
УЗ
»;
м
«I
М *ТАТК>4 У7 1>1 060 %' 44 м
п
«О >СА0еЮ 41 ЛМС
47 9ЮП0М01Р7Н 4)^авитуг1А0 44 V* 1АСТН0О
46 тэряоос
44 ™агев: замке* 4?ДЛТЕМ*1 44 вАДОЯЕ**
4$ ТМвРДАМГУ мл*иж
$1 УЮДОР « 0€ТАЛ8
&4 И4»
$4 4п*пЛ ржи 44
е
*ГОУ«А
44* ицР*АД*(5* ЧАЯЛ*с (ЭСХООСД*. Г49ГТТЦТГ Р«ОГГ 550» РД/К>.' Г45
$*1 <4 Ал>
7*
1АГШ4 1АТ5€С ЬАТ Ь€*4 1*0* С€0 иОН 1*4 1.0Н 8£С 1С*4 мЕМ МОИТХ 0А> у£а*
1 И Ы? Е 4 71 7904
и и {
$7 и
О
Ш1М*
ВОП1£
ВАТХСМг’КИ МСЯ.СНМ#иУА *7 С К!', иОАЯ
10 1 с 1 I и
»А\ С044РА&1
4? иге с
осрти а
0*У
РИ
&Ч.
Р04
N07
7
1«Г
ЦС1 МОЛ I 1 7
0 4 117$ 115»
4 117 4
7 4 1?4 1144 174
770
иол иед. 1 о
Г 4 49
7 А $7
N03 иаг. о •
47 74
1АТ Ш4 1АТ 56С 1>Т *€М 1С* 0€С МП ММ ЮН ВЕС 1.041 НЕМ МОЫТ* 0*У 77 N V 4007 е 4
14 44 .
• 7 и
0
ЮМ*
0ОТ71С
ВАТНОСТЕ й; мХСмА#и>уа
7 7 С «014 14ВАА
1 и
N СОМРА»
4 4 и5ГС
с€ртх а. и МО!
I о
4 10*
УЕАЛ 76 7004
Рис. 9. Формат представления измерений, выполнявшихся на акватории морей
Увеличение объема данных приводит к росту процента некорректной информации, что определяет повышенные требования к процедурам проверки данных. Следует отметить, что качественная и всесторонняя проверка возможна только при наличии метаинформации об условиях проведения измерений, методах сбора и обработки данных. Высокая степень неопределенности предметной области не позволяет полностью автоматизировать процесс контроля качества сведений, т. е. принимать решение относительно качества данных без участия специалистов. В связи с этим процедура контроля качества океанографических данных представлена в виде итеративного процесса, каждая итерация которого состоит из двух этапов:
автоматизированный этап объективного контроля качества данных; этап субъективного анализа, выполняемый с участием одного или нескольких специалистов.
Этап интерактивного субъективного контроля включает построение климатических норм и аномалий, карт распределения отдельных характеристик и
определение пространственно-временных статистических характеристик. Для этого разработан набор специализированных инструментов, осуществляющий работу с пространственными данными в ГИС и позволяющий строить поля распределения и вертикальные разрезы различных характеристик морской среды (Новые ..., 2009).
▲ • ; с і о ; с і г 0 •* < І •
1 с*ивс»#с
> сод*т*> идея
« **1ТГі»ТІ И >0*0«(Т( доходен «в\гС1
• СО*$ТЛі ОЙИЯ*-'АГОК,5
с СЯМ
Т «ХЛС£ ООСЦУ**Т Ї4І мв
0 7 ААСА 34« #4 АІ^Г
м
г 7 і АТ ос й САТМЙ 1*Т«С САТНГМ 1.0* ОСО і-ОМІМі им«с ІОН ив и МОМТИ ОДУ .ГАЯ
«7 Мій N 37 ММ ( 14 1 ю
‘4 »5 ч «у ??• не*0(43 •и «еі*аи А*Т(М» % 0 1.0СА1 2 1)4 С
и0ч*0 СО** • соосю
Л С; 0-0*1* АТ 9 СОССЮ
:' а* і миме 55 Р»»С11ГГ
22 ►ЧТ4СО*» МБ СС«РА55
23 4 К5СС
Я - Т ОСТад.5 •м» («СМ С(7Т** Т|11Р м С • 1
71 • 10 4
:>
к
31 ■М0ІІ 104 ис ГІАЯ 10
3? и 1А* «0 47 0010 1>Т и»» 4>Т «с ъ>7 -<* ІОН С*О 10* N )7ММ 104 ч МС*Г*< СА> V) |
V М(ЛССЯЗ
Уі •в* И 0 ЮС АС
37 3» Л 41 яси^аи АПХГ СіОьФОДО* СіО^С*шхТ есе иуіів 1Г ♦ с 0 соосю 0 СОССЮ А* **«НТ
< л»<С* N*4 СО*"***
«3 **405» 14 Ук?(С
44
4! ЗеТАС5 С€ГТ* о.
* 4.» 4* «*•» соси * С •Сі» 0 1 2 0 101 7 0)
«V
її 53 54 ** ГАЛМ ицтосо 470010 МфгЩфвЛ иАТЫ». 1Л?«С 1>Т*<¥ 104 0(0 СОМММ N ГМ«1 мьис ю»1 ней ( МС^ТИ ОАУ Ц 1 аля 10
V •и 0 ЮСЧ
2
я 50 *«пиг СхОсО 00*4* 1)0 С 0 СОССЮ
г-: «і СіОкОАМЛТ «51 ми«4С 0 СОССЮ А4 И»с*««т
А) Й^ССО **405» СО***** »: мке
Л 4 МТМ.5 ост* пир
•пП у с
йкпаі р«г»« • • I г
м 0 170
Рис. 10. Формат представления измерений, выполнявшихся на прибрежных станциях
Картографическая база данных содержит исторические данные, оцифрованные на основе картосхем и карт пространственного распределения океанографических и метеорологических параметров для каждого моря. Для пространственной привязки данных и их дальнейшей визуализации собрана единая картографиче-
ская основа (базовая карта). Значительную часть картографической базы данных составляет информация о многолетнем и сезонном распределении таких характеристик морской воды как температура, соленость, прозрачность, концентрация растворенного кислорода и др. Отдельные материалы начала и середины XX века взяты из печатных изданий комплексных морских экспедиций. Помимо первичной информации, в таких изданиях опубликованы картографические материалы, отражающие батиметрию и пространственное распределение океанологических параметров как для отдельных лет, так и для целых периодов по данным систематических наблюдений.
гз
»)
VI
14
г*
tl
та
ts
зо
21
22
23
21
CRUISEINFO
СОМЧГИУ PvMlA POOJtCt AZOV SEA
MStnVTE IMttAMlSK МАЛ» f. BKXOOKM KSIDVIE SHP ИКУЕЗЗОЯ PANOV KS MEA Aj<* flSTRi_«4£ 'J С ID IQf-KXU (RUSSIA)
і MONTH тш LAI Кб LON DEC OEPIN ПИР SAL
DAY ПАЙ моя миип Я СОМ) киь-з:*! •
1 4 гой ІЗ 40 )| « M017 я tuts 0< »77l CM)
2 4 І? гт «1 40 К «Ий! 3M1t4? 0< 2S»4t 0(5
) 4 гоо» 11 40 41 МММ» ot »*4I 8*4
А 4 If лт 13 40 4t 141Ю JM1W) ot tt*N tm
І 4 у* гой 1} 40 tl «мог » 41*71 Of ем
4 4 гоо* 13 40 St и ММ) 3*41Ш ot ОМІ
7 4 17 ті 13 4» 1 4t M052 3M1SJI ot 2SMt • М2
1 4 •« хж 13 41 6 MM045 М4142) ot мою OKI
9 4 •t гок 13 41 11 «по» 33f14M ot 2517» 6 MS
10 4 і? 20)5 13 41 It 4<Ш Mf14«2 Of 26 М2 • MS
11 4 17 го« ІЗ 41 и 4«M(t7 .4 «1455 Of 26*31 Ш
12 4 200S ІЗ 41 ге ММ013 »t143l Of 26 07 0(7
4 17 гоп 13 41 її «N007 жич Of 2t N3 *»T4
Рис. 11. Формат представления измерений, выполнявшихся с использованием буксируемых СТД-зондов
Структура информации (тематических слоев) в картографической базе данных представлена следующими группами:
батиметрия (содержит данные за разные временные периоды); гидрология и гидрохимия (включает оцифрованные поля распределения гидрологических и гидрохимических параметров);
метеорология (включает оцифрованные поля распределения метеорологических характеристик).
Модернизация океанографической базы данных в ММБИ. Работы над климатическим атласом арктических морей после перерыва были возобновлены в ММБИ в 2009 г. Помимо пополнения информационной базы была поставлена цель по модернизации системы управления базой данных (СУБД) (Модернизация ..., 2010).
С использованием в качестве СУБД программного продукта Microsoft Access, а также языка программирования Borland Delphi произведено объединение разрозненных файлов данных формата CSV к единому файлу в текстовом формате. При этом информация о методах и средствах получения первичных данных записывалась в связанный по ключевому полю второй текстовый файл. Далее эти файлы были окончательно импортированы в СУБД Access, где представляли собой две связанные реляционные таблицы. Такой подход обеспечивает возможность учета различности методик получения исходных данных и позволяет исключить появление ошибочных оценок при использовании в расчетах старых и новых данных.
О.' N |/г \ Л А ШТ101Ш1 ОСЕАМОйНАЯНЮ |\|^АА ОАТАСЕМГЕЙ (ИООС;
Рис. 12. Схема автоматизированной выборки данных и построения графиков распределения температуры и солености на стандартных разрезах
Сделаны выборки значений температуры и солености на стандартных разрезах VI (“Кольский меридиан”), XXIX, III+XIX (мыс Нордкап-о. Медвежий-Шпицберген). Посредством автоматизации обработки картографического материала и интерполяции термохалинных характеристик в узлы регулярной сетки с помощью встроенного в продукт Golden Software Surfer языка Visual Basic, были получены вертикальные профили распределения термохалинной структуры по разрезам для летнего и зимнего сезонов с 1950 по 2001 гг. (рис. 12). Первичный анализ полученных графиков распределения температуры и солености на разрезах показал высокую сходимость с климатическими особенностями этих районов Баренцева моря, с географией течений, а также с уже опубликованными материалами.
Геоинформационная система и геопортал “Экологическая изученность морских экосистем Юга России”. Для оценки полноты проведенных полевых исследований и организации будущих экспедиций в ЮНЦ РАН создана геоинформационная система, содержащая данные об экологической изученности морских экосистем Юга России. В ней представлена информация о морских экспедициях ЮНЦ и Азовского филиала ММБИ КНЦ РАН в Азовском, Черном и Каспийском морях за 1997-2010 гг. (рис. 13). Удаленный доступ к актуальным пространственным данным осуществляется через геопортал (http://geoportal. sfedu.ru/api/index.html?4B3A286B88D94C2780F766C1E2F0CD87).
■В
4
Рис. 13. Публикация интернет-версии “ГИС Экологической изученности Юга России” для обучения студентов на сайте Южного федерального университета
Практическое использование атласов. Объединение в одной базе на единых методических позициях всей совокупности фактических данных, получаемых
в море, открывает новые перспективы для палеоэкологических реконструкций, кратко- и долгосрочного прогнозирования климата, ледовитости, биопродуктивности и рыбопромысловой урожайности, вычленения антропогенной составляющей в глобальной изменчивости. Поэтому базы данных из атласов широко используется сотрудниками ММБИ, ЮНЦ РАН и других организаций при проведении климатических и экосистемных исследований (Бги2Ькоу й а1., 2001; Май8Ьоу Й а1., 2003; 8шо1уаг, А^оу, 2003; Май8Ьоу Й а1., 2009а,Ь; Климатические ..., 2010).
Прежде всего, речь идет о нормированных температуре и солености воды (среднемноголетние значения), рассчитанных для горизонтов и разрезов. Аномалии для каждого периода наблюдений и каждого рейса оцениваются на основе нормированных значений. Календарь аномалий Баренцева моря составлен с выделением теплых, нормальных и холодных периодов для 5 градаций (Атлас ..., 2008). База данных планктона в настоящее время используется в ЕС ^Р7 проект “Greenseas”) для моделирования будущего морских экосистем. Для Азовского моря были сделаны оценки теплосодержания воды (Внутривековые ..., 2008; Май8Ьоу й а1., 2009Ь). Многолетняя динамика солености, которая изменяется в результате строительства на реках гидротехнических сооружений и влияет на условия существования и развития морских экосистем, была рассчитана для Азовского и Каспийского морей.
В разное время в работах по организации океанографических и гидробиологических баз данных вместе с авторами участвовали следующие сотрудники ММБИ, ЮНЦ РАН и Лаборатории климата океана НОАА: член-корреспондент РАН Д.Г.Матишов, к.ф.-м.н. А.Н.Зуев, В.А.Голубев, д-р И.В.Смоляр, д-р С.Левитус, д.б.н. П.Р.Макаревич, д.г.н. В.В.Денисов, д.б.н. С.Ф.Тимофеев, д.б.н. Л.Л.Кузне-цов, к.б.н. О.В.Карамушко, к.г.н. Л.В.Дашкевич, к.г.н. О.Е.Архипова, Ю.М.Лы-чагина (Сладкова), С.А.Иванов, д.г.н. Ю.М.Гаргопа, к.г.н. Н.М.Адров и др.
Л и т е р а т у р а
Атлас аномалий температуры и солености вод Баренцева моря в 1951-2001 гг. / Под ред. В.В.Денисова. Мурманск: Изд. ММБИ кНц РАН, 2008. 100 с.
Внутривековые флуктуации климата Азовского моря (по термохалинным данным за 120 лет) / Г.Г.Матишов, Д.Г.Матишов, С.В.Бердников и др. // Докл. РАН. 2008. Т. 442. № 1. С. 106-109.
Голубев В.А., Зуев А.Н. Новые технологии архивирования данных и построения компьютерных морских климатических и биологических атласов // Современные информационные и биологические технологии в освоении ресурсов шельфовых морей. М.: Наука, 2005а. С. 9-35.
Голубев В.А., Зуев А.Н. Расчеты климатических аномалий в интересах обеспечения хозяйственной деятельности на Баренцево-Карском шельфе // Современные информационные и биологические технологии в освоении ресурсов шельфовых морей. М.: Наука, 2005б. С. 35-60.
Зуев А.Н., Голубев В.А. Электронные климатические атласы среды и биоты // Современные технологии и прогноз в полярной океанологии и биологии. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999. С. 7-27.
Климатические изменения морских экосистем Европейской Арктики / Г.Г.Матишов, С.Л.Дженюк, Д.В.Моисеев, А.П.Жичкин // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 3(86). С. 7-21.
Матишов Г.Г., Зуев А.Н., Голубев В.А. Разработка океанологических и гидробиологических информационных технологий в Мурманском морском биологиче-
ском институте // Океанологические и биологические исследования арктических и южных морей России (к 70-летию Мурманского морского биологического института). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2006. С. 386-412.
Модернизация базы океанографических данных арктических морей / Г.Г.Матишов, Д.В.Моисеев, С.А.Иванов и др. // Природа морской Арктики: современные вызовы и роль науки: Тез. докл. Междунар. науч. конф. (г. Мурманск, 10-12 марта 2010 г.). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2010. С. 148.
Новые информационные технологии при обработке данных / О.Е.Архипова,
C.В.Бердников, Л.В.Дашкевич и др. // Моделирование и анализ гидрологических процессов в Азовском море. Ростов н/Д.: Изд. ЮНЦ РАН, 2009. С. 49-60 (Тр. Южного научного центра РАН. Т. 4).
Опыт организации и формирования базы биологических данных на примере планктонных материалов Арктического бассейна / Л.Л.Кузнецов, И.В.Смоляр, Т.Л.Кузнецова, А.Н.Зуев // Современное состояние планктона и бентоса, проблемы биоразнообразия арктических морей: Тез. докл. Междунар. конф., Мурманск, 27-30 апреля 1998 г. Мурманск, 1998. С. 62-63.
Опыт создания биологической базы данных на материале планктонных исследований Арктического бассейна / Г.Г.Матишов, Л.Л.Кузнецов, Н.В.Дружков и др. // Докл. РАН. 2000. Т. 350. № 5. С. 715-717.
Технология формирования комплексной базы гидробиологических данных / Г.Г.Матишов, А.Н.Зуев, В.А.Голубев и др. // Фауна беспозвоночных Карского, Баренцева, Белого морей (информатика, экология, биогеография). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2003. С. 17-43.
Шишкина А.В., Кулыгин В.В., Дашкевич Л.В. Пополнение океанографической базы по Азовскому морю: формализация исторических данных // III конференция “Геоинформационные технологии и космический мониторинг” (8-10 сентября 2010 г.). Ростов н/Д.: Изд. СКНЦ ВШ, 2010. С. 136-139.
Biological atlas of the Arctic Seas 2000: Plankton of the Barents and Kara Seas /
G.G.Matishov, P.Makarevich, S.Timofeev et al. NOAA Atlas NESDIS 39. U.S. Government Printing Office, Wash., D.C., 2000. 348 p.
Climatic atlas of the Barents Sea 1998: Temperature, salinity, oxygen / G.Matishov, A.Zyev, V.Golubev et al. NOAA Atlas NESDIS 26. U.S. Government Printing Office, Wash., DC., 1998. 144 p.
Climatic atlas of the Arctic Seas 2004 / G.Matishov, D.A.Zuyev, V.Golubev et al. NOAA Atlas NESDIS 58, World Data Center for Oceanography-Silver Spring, International Ocean Atlas and Information Series, V. 9, U.S. Government Printing Office, Wash., D C., 2004. 148 p. CD-ROM.
Climatic Atlas of the Sea of Azov 2006: NOAA Atlas NESDIS 59 / G.Matishov,
D.Matishov, Yu.Gargopa et al. World Data Center for Oceanography-Silver Spring, International Ocean Atlas and Information Series, V. 10, U.S. Government Printing Office, Wash., D C., 2006. 105 p. CD-ROM.
Climatic Atlas of the Sea of Azov 2008 / G.Matishov, D.Matishov, G.Gargopa et al. World Data Center for Oceanography-Silver Spring, International Ocean Atlas and Information Series, V. 11, NOAA Atlas NESDIS 65. U.S. Government Printing Office, Wash., D C., 2009. 148 p. CD-ROM.
Druzhkov N. V., Druzhkova E.I., Kuznetsov L.L. The sea-ice algal community of seasonal pack ice in the southwestern Kara Sea in late winter // Polar Biol. 2001. V. 24. № 1. P. 70-72.
Golubev V., Zuyev A., Oelke C. Barents and Kara Seas oceanographic data base (BarKode) // IACPO Informal Report № 5. Murmansk; Tromso, 2000. 216 p.
Matishov G.G., Denisov V.V., Dzhenyuk S.L. Contemporary state and factors of stability of the Barents Sea Large Marine Ecosystem // Large Marine Ecosystem of World: Trends in exploration, protection, and research. Amsterdam: Elsevier, 2003. P. 41-74.
Matishov G., Dashkevich L., Kulygin V. Atlases of oceanographic observations as the tool of climatic analysis // Sixth European Conference on Geoscientific Cartography and Information System, EUROGEO, Munich, Germany, 9-12 June 2009. Munich, 2009a. P. 105-107.
Matishov G.G., Matishov D.G., Moiseev D. V. Inflow of Atlantic-origin waters to the Barents Sea along glacial troughs // Oceanologia. 2009b. V. 51. № 3. P. 293-312.
Piterman A., Freeden W. von, Muhry A. Papers on the eastern and northern extensions of the gulf stream. Wash., D.C.: Government Printing Office, 1871. 388 p.
Smolyar I., Adrov N. The quantitative definition of the Barents Sea Atlantic Water: marring of the annual climatic cycle and interannual variability // J. Mar. Sci. 2003. V. 60. P.836-845.
УДК 528.2(26):591.5(98)
Н.В.Лебедева
Азовский филиал Мурманского морского биологического института КНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, Россия
АВИ-ВЕКТОР РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ НА ПОЛЯРНЫЕ ОСТРОВА: ОБЗОР Аннотация
Приводится обзор результатов изучения фауны почвенных беспозвоночных (на примере панцирных клещей) в Арктике и обсуждается роль ави-вектора (птиц) в их распространении в полярные области. Автору с коллегами удалось доказать, что птицы в своем оперении заносят на удаленные от материка острова мелких почвенных беспозвоночных: панцирных клещей, ногохвосток, гамазовых клещей и др.
N.V.Lebedeva
ROLE OF SEABIRDS IN FORMING OF FLORA AND FAUNA OF THE ARCTIC ISLANDS: A REVIEW Abstract
This article is a review of results of investigation of soil invertebrate fauna. The role of birds (avian vector) in transfer of soil biota to polar areas is discussed. Results of researches of the author with colleagues managed to prove, that birds, and their plumage bring on the islands removed from mainland various small soil invertebrates oribatid mites, collembolans, gamasid mites etc.
Особенности формирования островных фаун - одна из важнейших фундаментальных проблем биогеографии (MacArthur, Wilson, 1967). Однако познание локальных, в том числе островных, фаун невозможно без понимания факторов, формирующих разнообразие видов. Для этого требуется выяснить механизмы колонизации островов разными видами. Механизм заселения новых территорий, отделенных ледовыми и водными пространствами, пустынями, горными хребтами и другими географическими преградами, птицами более или менее ясен, тогда как способы колонизации удаленных островов малоподвижными представителями почвенной фауны остаются неизвестными.
Почвенные микроартроподы, которые были предметом нашего исследования, являются представителями микрофауны, т. е. имеют размеры менее 1.0 мм. Задачу поиска путей проникновения почвенных микроартропод на удаленные
