авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Гидроакустические исследования распределения рыб в пойменно - русловой системе нижнего иртыша

На правах рукописи

Борисенко Эдуард Степанович ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЫБ В ПОЙМЕННО - РУСЛОВОЙ СИСТЕМЕ НИЖНЕГО ИРТЫША 03.02.06 – Ихтиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2013 2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки в “Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук”

Научный консультант:

академик РАН, доктор биологических наук, профессор Павлов Дмитрий Сергеевич Директор ИПЭЭ РАН

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Кузищин Кирилл Васильевич профессор кафедры ихтиологии Биологического факультета Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова" доктор биологических наук, Герасимов Юрий Васильевич Заведующий лабораторией Федерального государственного бюджетного учреждения науки “Института биологии внутренних водоемов им. И.Д. Папанина Российской академии наук”

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии” (ВНИРО)

Защита состоится 22 мая 2013 г. в 11:00 на заседании Диссертационного Совета Д 002.213.02. при Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) по адресу:

119071, Москва, Ленинский проспект, 33.

Тел.: 8-495-952-35-84, факс: 8-495-952-35-84, http//www.sevin.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Отделения биологических наук РАН по адресу: 119071, Москва, Ленинский проспект, Автореферат разослан 19 апреля 2013 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Кандидат биологических наук Е.А. Кацман Актуальность проблемы. Распределение животных представляет собой важнейшую особенность их экологии, определяющую успешность откорма, выживания и воспроизводства. Данные по распределению рыб, не только лежат в основе наших фундаментальных знаний их образа жизни, но и относятся к числу базовых категорий при определении биоресурсного потенциала водных экосистем, стратегии и тактики их рационального использования (Поддубный, 1971;

Павлов,1979;

Мантейфель, 1987;

Поддубный, Малинин, 1988).

Пойменно-русловые системы речных бассейнов, как правило, отличаются большим разнообразием биотопов и значительной пространственно-временной динамикой местообитаний. При этом распределение рыб необходимо рассматривать, как континуальный процесс перемещений рыб (миграции, кочевки) по акватории, с помощью которого решается проблема освоения пространства в условиях неравномерности среды и распределения ресурсов (Pavlov,1995;

Павлов, Мочек, 2009).

Количественные данные по распределению рыб во внутренних водоемах весьма немногочисленны и основаны, главным образом, на применении активных и пассивных орудий лова. Сложность использования этих методов определяются не только трудоемкостью работ, но и практически отсутствием сведений по коэффициентам уловистости разных орудий лова для рыб разных видов и размеров, а также разнообразных условий добычи. Использование методов непрерывного лазерного зондирования поверхности воды, водолазного снаряжения и подводных фототелевизионных систем ограничиваются низкой прозрачностью воды.

Гидроакустический метод (далее ГАМ) в значительной мере лишен недостатков и ограничений, характерных для других способов исследований распределения рыб и имеет существенные преимущества. Этот метод регулярно применяется для оценки состояния запасов важнейших объектов морского и океанического рыболовства, озер и водохранилищ (Мочек и др. 1993;

Поддубный, Малинин,1988;

Горин и др. 1997;

Кудрявцев и др. 2005;

Simmonds, MacLennan, 2005 и многие др.). В процессе съемок собираются данные о плотности скоплений рыб, их видовом и размерном составе, поведении объектов исследований. Вместе с тем, использование традиционной гидроакустической аппаратуры на внутренних водоемах, особенно на мелководье, акваториях с резким изменением глубин, высокой скоростью течения и заросших макрофитами пойменных акваторий до настоящего времени имело ряд серьезных ограничений.

В связи с актуальностью проблемы оценки численности гидробионтов в этих условиях с нашим участием были разработаны гидроакустические средства и методы, позволившие успешно оценить численность и изучить распределение рыбного населения ряда мелководных водоемов. На основе этих методов было проведено исследование закономерностей распределения рыб в пойменно– русловой системе бассейна Нижнего Иртыша, где расположено большое количество водоемов с существенным биотопическим разнообразием.

Цель работы: изучение закономерностей распределения рыб в водоемах пойменно-русловой системы Нижнего Иртыша на основе применения гидроакустических методов.

Задачи работы.

1. Разработать: методические положения для изучения распределения и перемещения рыб в пойменных речных системах, в том числе мелководных, включающих методику проведения гидроакустических съемок (далее ГАС) многолучевыми системами горизонтального зондирования;

методы измерения силы цели рыб “in situ” сканирующим гидролокатором и дистанционной идентификации рыб на уровне семейств.

2. Провести исследования горизонтального и вертикального размещения рыб на акватории русловых ям, пойменных озерах различного типа и в протоках, определить размерный и видовой состав рыбного населения в этих водоемах.

3. Определить суточную и сезонную динамику распределения рыб в русловых и пойменных биотопах, а также характер и интенсивность перемещений рыб в пойменных протоках.

4. Выявить закономерности распределения рыб в русловой части речной системы, пойменных озерах и протоках.

Научная новизна работы. Впервые в результате применения специальных гидроакустических средств вертикального и горизонтального зондирования на количественном уровне выявлены закономерности распределения рыб в магистральных водотоках, мелководных пойменных озерах и протоках пойменно русловой системы Нижнего Иртыша. Установлено, что формирование концентраций рыб на исследуемых акваториях носит закономерный характер, и биологически обусловлено универсальными для рыб речных систем явлениями – скатом молоди, суточными кочевками и сезонными миграциями. Выявлен характер суточной и сезонной динамики, а также интенсивности перемещений наиболее массовых видов рыб в различных биотопах пойменно-русловой системы. Впервые осуществлено дистанционное изучение распределения рыб, разных семейств по глубине исследуемых водоемов. Решена актуальная технико-биологическая проблема применения гидроакустических систем для изучения рыбного населения мелководных водоемов, в том числе разработаны: метод измерения размеров рыб “in situ” с помощью сканирующего гидролокатора и дистанционный метод идентификации рыб на уровне семейств, основанный на статистическом анализе формы огибающей эхосигналов и индикатрис обратного рассеяния звука плавательными пузырями рыб. Предложены критерии применения гидроакустической аппаратуры в водоемах разного типа для выявления состава рыбного населения и получения количественных характеристик распределения рыб.

Положения, выносимые на защиту.

1. Континуальный процесс распределения рыб обуславливает единую систему освоения этими гидробионтами ресурсов пойменно-руслового комплекса в условиях лабильности и неоднородности их размещения.

2. Распределение рыб включает временные и пространственные компоненты.

Закономерности распределения в пойменно-русловой системе определяются суточной и сезонной динамикой биотопического предпочтения рыб разных видов и возрастных групп. Соответственно наблюдается лабильное освоение рыбами русловых ям, магистрального русла, пойменных озер и протоков.

Русловые ямы являются естественными круглогодичными 3.

концентраторами рыб. На этих акваториях формируются зимовальные скопления производителей и выростные агрегации молоди.

4. Применение гидроакустических комплексов позволяет дистанционно изучать особенности распределения рыб в водоемах разного типа, определять их размерный состав, численность, суточную, сезонную динамику и интенсивность перемещений в различных биотопах, а также осуществлять идентификацию рыб на уровне семейств.

Теоретическое и практическое значение. Проведенное исследование позволило выявить закономерности распределения рыб в пойменно-русловом комплексе речной системы, показать биологическое значение различных биотопов, их экологическое единство. Результаты и методические положения настоящей работы могут быть использованы для изучения биоресурсного потенциала речных систем и разработки мероприятий их рационального использования. Полученные данные по численности, пространственному распределению и размерному составу рыб в исследованных водоемах могут быть использованы при расчетах норм общего допустимого улова (ОДУ) для рыбодобывающих предприятий.

Разработанные гидроакустические методы и аппаратура, для ихтиологических исследований в водотоках и мелководных водоемах, используются также и в других регионах Российской Федерации - реки: Ахтуба, Волга, Шуя, Северная Двина, Онега, Озерная, Квачина и др.

Апробация работы. Результаты исследований, изложенные в диссертации, представлялись на: международных научных конференциях (Ceske Budejovice, Чехия, 2007;

Москва, 2008;

Красноярск, 2008;

Петрозаводск, 2009;

Борок, 2010, 2011);

Всероссийских и региональных научных конференциях (Салехард, 2006;

Москва, 2007;

2011, 2012;

Тобольск, 2006,2007,2009,2011;

Борок, 2008;

2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 научных работ, в т.ч.:

по списку ВАК – 13.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Текст изложен на 158 страницах с таблицами и 84 рисунками. В списке литературы 253 названия (в том числе 95 на иностранном языке).

Благодарности. Выражаю глубокую благодарность академику РАН Д.С.

Павлову и д.б.н. А.Д. Мочеку – за участие в постановке задач исследований, полевых работах, анализе и обсуждение материалов;

к.т.н. А.И. Дегтеву – за участие в разработке аппаратуры, программного обеспечения комплексов и в полевых работах, а также м.н.с. Е.А. Дегтеву и м.н.с. А.А. Чемагину – за участие в сборе и обработке полевого материала. Особую признательность выражаю д.б.н., профессору М.И. Шатуновскому – за организационную помощь, советы и консультации, а также директору В.М. Родину ТКНС УрО РАН за помощь и поддержку экспедиционных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Район и объем выполненной работы В бассейне Иртыша заливаемые в паводок озера, протоки и заливы интенсивно осваиваются рыбами. На пойменных акваториях рыбы питаются и размножаются, в них происходит раннее развитие их потомства, располагаются места обитания множества рыб разных видов (Павлов и др., 2011). Помимо пойменных акваторий постоянно высокой численностью рыбного населения характеризуются русловые ямы основного водотока. Район проведения исследований представлен на рисунке 1.

Горнослинкинская русловая яма расположена на магистральной речной артерии – р. Иртыш, представляющей здесь водоток шириной до 500м, при средней глубине по фарватеру 7-10 м. Это единственная русловая яма на Иртыше, с двумя центрами значительных глубин, причем глубина нижней части ямы достигает рекордного для реки значения – 51 м. Акватория Горнослинкинской русловой ямы составляет в период высокого паводка около 60 га. Площадь обследованных участков русла реки выше и ниже акватории русловой ямы по течению реки, составила, соответственно – 130 га и 138 га.

Течение Рис.1. Спутниковый снимок района исследований: 1- протока с мутной водой;

2 – протока с прозрачной водой;

3 – пойменный массив Уки;

4 – Горнослинкинская русловая яма;

5 – закрытое озеро Арынное;

6 – пойменная протока Варпак;

7 – река Иртыш.

Пойменные протоки. Пойменная протока Варпак расположена выше Горнослинкинской русловой ямы по течению реки и, во время половодья, соединяет правобережную пойму и русло Иртыша. Средняя глубина пойменной протоки около 2 м, при максимальном уровне воды достигает 8 м, а ширина превышает 20 м. В меженный период протока Варпак пересыхает практически полностью. Протоки пойменного массива Уки заполняют разнородные водные массы: нижняя часть протоки, шириной более 60 м и средней глубиной 3 м, наполнена мутной водой Иртыша, а верховья протоки, шириной около 40 м и глубиной менее 2 м – относительно прозрачной водой озера. Эти протоки не пересыхают, и по ним круглогодично происходят кочевки и миграции рыб.

Пойменные озера и акватории. Озеро Уки представляет собой лимническую часть т.н. пойменного массива «Укинский сор» – крупной, в локальном аспекте, пойменной системы, включающей различные по размерам, условиям и генезису водоемы. Эта пойменная система состоит из обширной лимнической акватории – озера подковообразной формы, лотической части – протоков, соединяющих пойменный массив с руслом Иртыша. Средняя глубина водоема составляет 2-3 м, максимальная до 15 м в период высокого паводка. Общая площадь, только лимнической части сора, в период наших исследований составляла около 520 га.

Озеро Арынное расположено на левобережной пойме Иртыша, в отдалении от меженного русла реки на несколько сотен метров. В годы высокого паводка общая площадь водного зеркала озера превышает 20 га, протяженность водоема не более 2 км, при средней глубине около 1м и максимальной до 4м. Это озеро существует постоянно, но с рекой Иртыш соединяется не каждый год, а только в обильное половодье. Озеро является типичным лимническим водоемом замкнутого типа. На акватории озера стоковое течение в последние четыре года отсутствует. Пойма Варпак соединяется с р. Иртыш через протоку. В весенне-летний паводок ее протяженность превышает 2 км при максимальной ширине пойменной акватории более 200 м и средней глубине около 1 м. В конце августа пойма полностью пересыхает. Район проведения исследований представлен на рисунке 1.

Сбор полевого материала осуществляли: на Горнослинкинской русловой яме с 2005 г. по 2012 г. в различные сезоны года – лето, осень и зима;

в пойменном массиве «Укинский сор», включающем протоку и лимническую акваторию в июне-июле 2010 г., 2011 г.;

изолированном пойменном озере Арынное, пойме и протоке Варпак в июне- июле 2008 г. – 2012 г.

В составе рыбного населения района исследований присутствуют следующие массовые виды рыб: стерлядь (Acipenser ruthenus);

муксун (Coregonus muksun);

нельма (Stenodus nelma);

плотва (Rutilus rutilus);

язь (Leuciscus idus);

елец (Leuciscus leuciscus);

лещ (Abramis brama);

золотой карась (Carassius carassius);

серебряный карась (Carrassius auratus);

окунь (Perca fluviatilis);

ерш (Gimnocephalus cernuus);

судак (Sander lucioperca);

щука (Esox lucius);

налим (Lota lota).

Объем выполненных работ. Гидроакустические съемки (ГАС) водоемов выполняли в разное время суток с использованием научно-исследовательских гидроакустических комплексов вертикального и горизонтального зондирования – «Аскор» и «PanCor». В зимнее время, на Горнослинкиской русловой яме в подледных гидроакустических съемках использовался также высокочастотный сканирующий гидролокатор FSS-3300. Оценку численности, интенсивность перемещения и динамику хода рыб через протоки осуществляли при помощи гидроакустического комплекса “NetCor”. Объем выполненных гидроакустических работ приведен в таблице 1.

Таблица 1. Объем выполненных работ на водоемах Нижнего Иртыша.

Название водоема Координаты, Обследованная Количество ГАС С.Ш.;

В.Д. площадь, га - зондирование в протоках, час Река Иртыш С.Ш.58 44’;

Горнослинкинская яма 330 0 ’ В.Д.68 Пойменные водоемы С.Ш.580 44’;

Водоем 20 В.Д 68 44’ С.Ш.580 49’;

Пойменное озеро 520 Уки В.Д 68 51’ С.Ш.580 42’;

Пойменная акватория 4.4 Варпак В.Д 68 42’ Пойменные протоки С.Ш.580 42’;

Протока Варпак Сечение 1056 час В.Д 680 42’ С.Ш.580 52’;

Протока Уки Сечение 144 час с мутной водой В.Д 68 49’ С.Ш.580 51’;

Протока Уки Сечение 256 час с прозрачной водой В.Д 68 49’ Время выполнения каждой гидроакустической съемки составляло от 3 до часов, в зависимости от площади исследуемой акватории. Гидроакустическое прослеживание за перемещением рыб через протоки проводили круглосуточно в течение не менее 6 суток. Контрольные отловы рыбы осуществлялись на различных горизонтах с помощью различных орудий лова: мальковый трал, невод, ставные и плавные сети с размером ячеи от 10 до 70 мм.

ГЛАВА 2. Методы исследований и аппаратура Вертикальное зондирование. Рассматривается ряд общепризнанных инструментальных способов исследования биоресурсов, которые в основном базируются на ГАМ оценки численности промысловых рыб морских акваторий с использованием научных эхолотов – однолучевых или с расщеплённым лучом (Ehrenberg, 1973;

Foote, 1981;

и др.). Обосновывается выбор модифицированного двухчастотного, научно-исследовательского гидроакустического комплекс «АСКОР», который позволяет использовать оба метода оценки численности рыб – эхоинтегрирования и эхосчета, как наиболее приемлемые для работы в пойменном комплексе Нижнего Иртыша (Борисенко, Дегтев, 2006).

Горизонтальное зондирование. Для изучения рыбного населения мелководных водоемов, с нашим участием разработан и изготовлен научно исследовательский комплекс «PanCor». Этот комплекс базируется на использовании гидроакустической многолучевой сканирующей системы, позволяющей зондировать мелководные водоемы с глубинами менее 1 м в горизонтальном направлении. В работе приводится, разработанная нами, методика выполнения гидроакустических съемок мелководных озер и водотоков для режима горизонтальной локации. Рассматриваются особенности обработки и анализа получаемой информации (Павлов и др.2008;

2009).

Планирование галсов ГАС. Рассматриваются основные положения базовой методики ГАС (Юданов и др.,1984;

Simmonds, MacLennan, 2005;

и др.). Приводятся современные геостатистические методы интерполяции, получаемых при съемках значений плотности рыбных скоплений для оценки численности и построения планшетов пространственного распределения рыб в водоемах (Гончаров, 2007).

Методы измерения силы цели рыб. Методы измерения силы цели рыб “in situ” при вертикальной локации. Рассматриваются основные методы для измерений силы цели рыб (далее TS) “in situ” основанные на использовании различных типов однолучевых антенн эхолотов (“расщепленный луч”, “двойной луч”), а также расчетные – по статистической модели распределения рыбы в зоне облучения эхолота (Craig, Forbes,1969;

Ehrenberg,1974;

Simmonds, MacLennan, 2005;

и др.).

Приводятся их достоинства и недостатки. На основании проведенного анализа разных методов определения TS рыб, для комплекса «АСКОР» применительно к мелководным водоемам был выбран метод “двойного луча” с двухчастотной антенной на 50 и 200 кГц.

Используя этот метод, для определения размеров рыб в водоемах бассейна Нижнего Иртыша, были выполнены измерения TS и статистических параметров обратного рассеяния наиболее массовых видов рыб региона. В результате проведенных измерений и расчетов были получены линейно-логарифмические уравнения средних значений TS наиболее массовых рыб региона в зависимости от их длины, которые приведенны в Таблице 2.

Таблица 2. Результаты измерений силы цели рыб Виды рыб Кол-во, Длина, Масса, Уравнение регрессии экз. см г TS=F(L), 1.Карповые (Cyprinidae) Лещ (Abramis brama) 15 7 – 34 10-1150 21.16 Lg L - 65, Плотва (Rutilus rutilus) 11 6 – 26 10-360 24,51Lg L - 69, Язь (Leuciscus idus) 7 12 – 34 25-940 23,14 Lg L – 67, Карась (Carassius auratus) 6 15 - 36 76-980 22,93 LgL – 67, Обобщенная 39 6 – 36 10-1150 23,00 LgL – 67, 2. Окуневые (Percidae) Окунь (Perca fluviatilus) 12 17 – 36 155-080 23,60Lg L -66, Судак (Sander lucioperca) 7 12 - 39 120-350 23.80Lg L – 65, Обобщенная 19 12 - 39 120-350 23.70Lg L – 66, 3. Сиговые (Coregonidae) Сиг (Coregonus lavaretus)* 13 20 – 39 100-300 20,97LgL – 66, Сиг (Coregonus lavaretus)** 10 34 - 54 405-1795 34.5LgL – 90, 4. Осетровые (Acipenseridae) Стерлядь (Acipenser ruthenus) 7 18 - 33 42-247 31,37LgL – 84, 5. Щуковые (Esocidae) Щука (Esox lucius)** 9 42 - 51 480-2655 28.6LgL – 73. По данным работ: *Borisenko et al, 1989;

**J.Lilja, et all, Полученные данные показали, что акустические характеристики обратного рассеяния исследованных рыб существенно отличаются друг от друга наибольшие значения силы цели имеют место у представителей сем. Percidae – судака и окуня, а наименьшие сем. Acipenseridae – стерляди. Для рыб, принадлежащих к одному семейству, отличия в величинах силы цели невелики.

Так, для представителей сем. Cyprinidae: лещ, плотва, язь, карась – межвидовые отличия составляют не более 0.9 дБ;

для сем. Percidae: окунь и судак – эти отличия не превышают 1 дБ. В тоже время, если сравнивать величины силы цели у представителей разных семейств, например – окуневых и карповых, различия составляют от +2,2 до + 3,2 дБ. Эти величины весьма существенны для определения размеров рыб при проведении ГАС в обследуемых скоплениях. Для исследований смешанных рыбных скоплений, могут быть использованы обобщенные зависимости TS=F(L), при этом результат определения размеров рыб по гидроакустическим данным может быть вполне репрезентативным Дистанционная идентификация видов рыб гидроакустическим методом.

Известно, что большинство массовых рыб обладают газонаполненным плавательным пузырем, причем разные виды рыб имеют существенные отличия по его типам, размерам и форме. Он является доминирующим рассеивателем акустической энергии, а амплитуда и форма огибающей отраженного сигнала от рыбы существенно зависит от его конфигурации (Клей, Медвин, 1980;

Самоволькин, Андреева, 1986;

Borisenko et al, 1989, 2006). Исходя из этого, был разработан дистанционный метод идентификации рыб на уровне семейств, основанный на анализе статистического распределении амплитуд эхосигналов, форме их огибающей и индикатрис обратного рассеяния звука плавательными пузырями рыб. Исследования по дистанционной идентификации видов рыб выполняли, одновременно с проведением ГАС по оценке численности рыб, на р.

Иртыш и оз. Уки, а также сетных обловов этих акваторий. Полученные результаты позволили оценить численность отдельно карповых, окуневых и сиговых рыб на акватории водоемов, в том числе их распределение по глубине.

Метод измерения силы цели рыб “in situ” сканирующими гидролокаторами.

Перечисленные выше способы измерения размеров рыб при вертикальном зондировании применяются только на водоемах с глубинами, превышающими 5 м.

Для исследований мелководных водоемов необходимо использовать горизонтальную локацию. Это связано в первую очередь с особенностями поведения рыб, которая избегает приближающиеся плавсредства и не попадает в зону действия традиционных однолучевых эхолотов (Goncharov et al., 1989).

Анализ известных технических решений в данной области позволяет сделать вывод: в настоящее время метод измерений силы цели рыб сканирующими системами является единственно возможным для определения их размеров в условиях мелководий (Борисенко,2008;

Кудрявцев, Борисенко, 2009). Метод основан на озвучивании водной среды широким лучом, а прием эхосигналов осуществляется узким лучом, сканирующим в зоне широкой диаграммы направленности антенны гидролокатора. В процессе движения носителя антенны, за ряд циклов лоцирования широким лучом и тактов сканирования узким, осуществляется отбор наибольших значений эхосигналов от отдельно разрешаемых рыб, попавших в зону облучения. Выделение отсчетов, принадлежащих отдельным целям, осуществляется автоматически с записью в файл памяти компьютера амплитуды, времени регистрации и расстояния до цели для последующего анализа размерного состава рыб в водоеме. Использование этого метода в научно исследовательских комплексах c многолучевыми сканирующими гидролокаторами «PanCor» и «NetCor», позволило оценить численность и размерный состав рыб мелководных пойменных водоемов Нижнего Иртыша.

Гидроакустический комплекс “NetCor” по учету рыб, проходящих через сечение реки. Основное назначение комплекса – количественная оценка рыб, проходящих через сканируемое сечение водотока, определение их размеров и направление перемещения в градациях вверх/вниз по течению (Дегтев и др. 2007;

Павлов и др.,2009;

Борисенко и др., 2011). Комплекс состоит из плавучей гидроакустической многолучевой станции связанной по радиоканалу с береговой контрольно-измерительной системой. Наблюдения, за прохождением рыбы осуществляли в режиме ежесуточного накопления данных, что позволяло определить численность рыб, прошедших через сечение проток Варпак и Уки, их размерный состав, исследовать интенсивность, динамику и направление перемещений как суточную, так и за период наблюдений.

Высокочастотный сканирующий гидролокатор FS-3300 для изучения распределения рыб в подледный период. Ледовый покров водоемов существенно затрудняет изучение пространственного размещения и оценку численности рыб в водоеме однолучевыми эхолотами. Решение многих проблем подледных съемок значительно упрощается с применением сканирующих гидролокаторов, преимуществами которых являются высокая поисковая производительность и скорость обзора подводного пространства (Presnyakov, Borisenko 1993;

Borisenko et all, 2007).

Глава 3. Результаты исследований Горнослинкинской русловой ямы Нижнего Иртыша Гидроакустические съемки в начале лета позволили установить, что на акватории ямы доминирует молодь рыб с размерами около 4 см. Осенью основу скоплений рыб на яме, по результатам ГАС, составляют также мелкие особи, но размеры их тела возрастают до 8-12 см. Более крупные рыбы, превышающие 10 см, на акватории ямы летом немногочисленны и крайне редки на сопряженных русловых участках. Осенью численность относительно крупноразмерных рыб, от 12 до 74 см, на акватории ямы увеличивается. В конце зимы состав рыб на акватории ямы, по сравнению с периодом открытой воды, заметно меняется;

существенно возрастает представительность крупноразмерных рыб, изменяется их видовой состав – появляется налим, но не попадают в сети многочисленные ранее стерлядь, окунь и язь. По результатам обловов, рыбное население здесь состоит преимущественно из представителей 5-ти видов: язь, лещ плотва, окунь, ерш, а осенью добавляется судак и стерлядь. Изменчивость скоплений рыб на русловой яме наглядно отражается в характере их размещения (рис.2). Наиболее плотные и многочисленные скопления рыб во все сезоны наблюдаются на акватории русловой ямы. Участки реки, расположенные как выше, так и ниже по течению, отличает значительно более низкая плотность рыбного населения. Эта закономерность просматривается постоянно, несмотря на очевидное перераспределение скоплений рыб на водотоке по сезонам. Особенно компактно скопления рыб на акватории ямы располагаются в подледный период. Плотность скоплений рыб, изменяется по календарным дням, времени суток и сезонам. В результате ГАС выявлено, что, в различные дни по времени суток меняется не только плотность скоплений и численность рыб, но также их местоположение на акватории День Ночь 5.5 6. 3 2.5 4. 2 0.5 1. 1 0.25 0. 0.0 0. тыс. экз/га тыс. экз/га Рис.2 Планшет распределения рыб на Горнослинкинской русловой яме 30.06.2011г.

в светлое и темное время суток: 1–участок реки выше ямы по течению реки;

2–русловая яма;

3–участок реки ниже ямы по течению реки.

Средние и максимальные значения плотностей скоплений рыб на акватории русловой ямы подвержены существенным суточным и сезонным и межгодовым колебаниям (рис.3.). Наиболее высокая средняя плотность скоплений рыб зарегистрирована в темное время суток летом в 2007 г. и в 2009 г. – более чем тыс. экз./га (см.рис.3 а), а максимальная в светлое время суток – более 100 тыс.

экз./га (см.рис.3 б). В осенний период суточные изменения средней плотности минимальны и в 2009 г. едва достигали значений 2 тыс. экз./га.

Средняя плотность, тыс.

2 1 1 2 плотность,тыс.экз./га Максимальная экз./га 5 май сентябрь июль 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Период года, месяц Период Рис.3. Средние (а) и максимальные (б) плотности скоплений рыб на Горнослинкинской русловой яме и прилегающих к ней участков реки по результатам гидроакустических съемок в 2007 г.: 1 – акватория русловой ямы;

2 –участок реки выше ямы и 3 –участок реки ниже ямы по течению реки.

Трехмерное изображение рыбных скоплений на склонах ямы.

Трехмерное изображение распределния рыбных скоплений на склонах ямы.

Течение Течение По данным гилроакустической съемки, 7 июля 2005 года, светлое время суток.

По данным гилроакустической съемки, 7 июля 2005 года, темное время суток.

Течение Течение Скопления Скопления рыб рыб 0м 0м -2 м -2 м -4 м -4 м -6 м -6 м -8 м -8 м -10 м -10 м -12 м -12 м -14 м -14 м -16 м -16 м -18 м -18 м -20 м -20 м -22 м -22 м -24 м -24 м -26 м -26 м -28 м -28 м -30 м -30 м -32 м -32 м -34 м -34 м Ночь День -36 м -36 м 0м 200 м 400 м 600 м -38 м -38 м -40 м -40 м -42 м 0м 222 м 444 м 666 м -42 м -44 м -44 м Рис.4. Трехмерная модель изображения пространственного распределения рыб на акватории Горнослинкинской русловой яме 07.07.2005 г. в разное время суток.

Днем скопления рыб более плотные и формируют лишь две группировки на подводных отрогах русловой ямы левого берега (рис.4). Ночью скопления рыб становятся относительно рассеянными и дополнительно размещаются уже на трех участках по левому берегу, а также формируются концентрация и по правому берегу. Следует отметить, что согласно трехмерной модели изображения русловой ямы, наиболее мощные скопления рыб, как днем, так и ночью, расположены за крупными отрогами русловой ямы, по-видимому, в зоне т.н. «гидравлической тени».

Для оценки численности рыб в приповерхностных слоях воды до глубины м в 2011 г., была проведена гидроакустическая съемка одновременно комплексами «Аскор» (вертикальное зондирование) и «PanCor» (горизонтальное зондирование).

По показаниям комплекса «PanCor» в прибрежных мелководных участках р.

Иртыш, днем наблюдались многочисленные скопления ранней молоди рыб, скатившейся из пойменных водоемов. В темное время суток происходило их перераспределение – часть рыб оставалась в прибрежье и зоне противотечений, другая часть выносилась на основное русло реки и скатывалась вниз по течению в акваторию русловой ямы. Средняя плотность приповерхностных скоплений рыб на акватории Горнослинкинской русловой ямы составила: ночью – более 0,36 тыс.

экз./га и днем – 0, 176 тыс. экз./га, а численность рыб (в основном ранней молоди), соответственно – 122 тыс. экз. и 59,4 тыс. экз.

Особенности зимнего распределения рыб. В зимнее время в пелагиали акватории и на склонах ямы регистрировались как отдельные особи, так и скопления рыб различной плотности. В толще воды, на глубинах 5-12 м, наблюдали скопление мелких рыб разной горизонтальной протяженности (Borisenko, et all, 2007;

Борисенко, Дегтев, 2007). На береговом склоне русловой ямы, также обнаруживали скопление молоди, длиной около 10 см. Отдельные крупные рыбы активно перемещались по всей акватории ямы со скоростью от 0, до 2,6 м/с. Эту группу рыб, учитывая время года, могут составлять представители фоновых видов – налима, нельмы, язя и леща. Отсутствие подвижности придонных скоплений рыб видимо, связано с фактором зимовки и низкой температурой воды – менее 0.7оС. В режиме вертикального сканирования рыбы регистрировались на разных глубинах, причем можно было выделить группы, приуроченные к поверхности водоёма, толще воды и ко дну. Отдельные рыбы, стаи и скопления наблюдались на разных горизонтах, но особенно часто у дна.

Влияние неровностей дна на характер распределения рыб. Для оценки влияния пересеченных биотопов на распределение рыб в акватории реки, были произведены расчеты индексов неоднородностей дна Горнослинкинской русловой ямы, а также их последующее сопоставление со значениями плотности скоплений рыб, полученными при проведении ГАС. В результате обработки данных съемки (29.06.2007 г.) получена итоговая диаграмма зависимости плотности скоплений рыб от неровностей дна ямы. Аппроксимация тренда (квадрат смешанной корреляции) составила величину 0,615. Разреженные скопления рыб, плотностью до 5 тысяч экз./га были зарегистрированы на участках с ровной поверхностью дна, величина индекса неровности дна (далее ИНД) составила 1.005 – 1.02. На участках увеличения глубин, в диапазонах ИНД от 1.02 до 1.04, наблюдалось постепенное увеличение плотности скоплений рыб от 6 до 10 тысяч экз./га. На свале глубин, с крайне неровным донным рельефом, наблюдалось существенное возрастание плотности скоплений рыб свыше 10 тыс. экз./га – ИНД в этом случае достигал максимальных значений 1.05 – 1.08. Именно такая величина ИНД характерна для наиболее заселенной рыбами акватории русловой ямы. Плотность скоплений рыб на таких участках в несколько раз превышала аналогичную величину, свойственную участкам ровного дна.

Размещение по вертикали рыб, принадлежащих к различным таксономическим группам. Состав скоплений рыб на русловой яме, определенный по результатам ГАС, состоит в основном из семейств карповых окуневых и сиговых. Безусловное доминирование, в численном отношении имеют представители семейства Cyprinidae: 80% в светлое время суток и 78% - в темное.

Согласно анализу в состав рыб на уровне семейств и результатам обловов, в эту группу рыб входят: плотва, елец, язь и лещ. Percidae представлены главным образом: окунем, ершом и, в небольших количествах, судаком. Их численность в течение суток изменяется незначительно: 12% днем и 9 % ночью. Coregonidae (6% днем и 9% ночью), обитающие в исследуемом районе: включают нельму и муксуна. Стерлядь, щука, налим в настоящее время не поддаются идентификации по форме огибающей и, поэтому, объединены в категорию «неопределенные рыбные объекты», их численность составила – около 4% в светлое и темное время суток.

Вертикальное распределение рыб различных таксономических групп в относительно глубоководных акваториях – русловых ямах претерпевает заметные суточные изменения (рис.5). Характер размещения карповых по вертикальным горизонтам водной толщи свидетельствует о преимущественном освоении ими приповерхностных слоев до глубины 5 м. Среди карповых, преобладала ранняя молодь и сеголетки, с линейные размерами до 6 см. Очевидное предпочтение молодью карповых поверхностного слоя толщи сохраняется во все периоды суток, однако ночью их численность в верхних горизонтах возрастает более чем вдвое.

Относительно крупные особи, с размерами тела более 10 см, встречаются, преимущественно, на глубинах более 12–17 м., причем ночью наблюдается их заметный подъем к поверхностным горизонтам.

КОЛИЧЕСТВО,% НОЧЬ КОЛИЧЕСТВО,% ДЕНЬ 0 10 20 30 40 0 10 20 30 1- ГЛУБИНА, м 1- ГЛУБИНА,М 5-10 5- 10-15 10- 15-20 15- ОКУНЕВЫЕ КАРПОВЫЕ КАРПОВЫЕ ОКУНЕВЫЕ 20 СИГОВЫЕ ДРУГИЕ СИГОВЫЕ ДРУГИЕ Рис.5. Состав рыбного населения на Горнослинкинской русловой яме в различное время суток по глубинам:

1–карповые;

2 – окуневые;

3 – сиговые;

4 – неопределенные.

Окуневые, в отличие от карповых рыб, размещаются на акватории ямы практически по всей толщи воды. Причем в их составе преобладает подросшие особи, с размерами тела 3–6 см. Суточный ритм их вертикального перемещения характеризуется ночным подъемом в приповерхностные горизонты особей всех размерных групп. Здесь и концентрируется основная часть окуневых, с размерами до 6 см. Ночью происходит активизация крупных особей в нижних горизонтах акватории, мелкоразмерные окуни ночью покидают нижние слои воды, поднимаясь вверх на 10–15 м.

Вертикальное размещение сиговых рыб во многом аналогично особенностям распределения окуневых. Сиговые рыбы представлены, в основном, молодью с размерами тела до 3 см. Эти малоразмерные рыбы предпочитают верхние слои воды, до глубин 10–12 м. Более крупные сиговые, длиной более 30 см, обитают преимущественно на средних и больших глубинах. Для сиговых рыб на акватории ямы свойственны суточные вертикальные перемещения. Большинство сиговых, с размерами до 6 см, ночью поднимается непосредственно к поверхности воды.

Особи от 6 до 20 см ночью также поднимаются в вышележащие слои воды, а двигательная активность крупных рыб (более 30 см) существенно возрастает.

Глава 4. Распределение рыб в пойменных протоках.

Результаты гидроакустических наблюдений показали, что покатная миграция ранней молоди из пойменных водоемов через протоки начинается со второй декады июня и длится в течение всего летнего периода. К началу миграции в протоках устанавливается достаточно высокая температура воды – около 22ОС.

Протока Варпак. Особенно резкое возрастание интенсивности покатной миграции рыб отмечалось при понижении уровня воды в р. Иртыш и существенном повышении скорости течения в протоке – до 1м/сек на поверхности по стрежню.

При стабилизации уровней воды в Иртыше и пойменной акватории отмечалось понижение интенсивности миграций (рис.6.а).

40 1 Интенсивность, экз/мин Количество, тыс. экз.

35 1 - Уровень воды, см а) б) - -30 - - - 5 0 -70 1 4 7 10 13 16 19 22.06. 25.06. 28.06. Время суток, ч Дата Рис.6. Динамика покатной миграции ранней молоди рыб через контролируемое сечение протоки Варпак (а–1) и изменение уровня воды за период с 22.06 по 30.06.2011 г. (а–2), суточная динамика перемещения рыб вниз (б–1) и вверх (б–2) по течению (штриховкой отмечен сумеречно –ночной период суток).

Суточная динамика покатной миграции молоди рыб, четко связана с освещенностью. Нарастание численности покатной молоди имело место с наступлением вечерних сумерек, а резкое уменьшение числа скатывающейся молоди наблюдалось ранним утром (рис.6.б). Максимум ската регистрировали в самое темное время суток, при освещенности менее 1 Лк. В светлое время из протоки скатывалось относительно равномерно, небольшое количество молоди.

Заход рыб из реки в направлении акватории пойменного залива, осуществлялся вдоль берегов протоки и носил в течение суток равномерный характер.

Основной характер суточной покатной миграции в течение 2008–20011 г.г.

изменялся незначительно, однако следует отметить существенные отличия в количестве прошедшей через протоку рыб. Так в 2010 г. из поймы в реку Иртыш скатилось более 500 тысяч рыб и вернулось менее 200 тысяч, тогда как в 2011 г.

соответственно 430 тысяч и 120 тысяч рыб. Абсолютное большинство рыб, было представлено ранней молодью с линейными размерами от 2 до 5 см. По результатам сетных обловов, рыбное население состояло в основном из 6 видов:

плотва, карась серебряный, язь, лещ, окунь и щука.

Протоки пойменного массива Уки. Протока с прозрачной водой.

Преимущественно ночной характер ската молоди в широкой (40 м) и слабопроточной (скорость течения до 0.2 м/с) верхней части протоки Уки, осуществляется также как и в протоке Варпак. Вместе с тем, на этом участке пойменного водотока наблюдали существенное возрастание интенсивности перемещений рыб против течения в дневное время (рис.7.а). Таким образом, в исследованный период (на спаде половодья) в протоке Варпак очевидна убыль численности рыб за счёт ската молоди. Одновременно, в верховьях протоки Уки вследствие разнонаправленности перемещений молоди имеет место лишь некоторое превышение численности рыб, покидающих пойму, над числом особей, возвращающихся обратно П р о т о к а с м у т н о й в о д о й. В протоках с мутной водой максимум двигательной активности рыб наблюдали преимущественно в дневное время, а перемещения большего числа особей направлены в сторону поймы (рис.7.б).

Причем а) б) Рис.7. Суточная динамика перемещения рыб вниз (1) и вверх (2)по течению пр. Уки с прозрачной водой (а) и мутной водой (б): штриховкой отмечен сумеречно – ночной период суток.

Причем перемещение рыб от основного русла Иртыша к пойме, имеет большую интенсивность, чем по течению. Максимальные значения этого показателя составляли соответственно 17 и 9 экз./мин. Ширина протоки Уки в низовье составляет около 60 м. и скорость потока до 0.2 м/с. Течение имеет преимущественно стоковый характер, однако, его скорость и направление могут заметно меняться под воздействием ветра. В видовом составе рыб, также как и в протоке Варпак, преобладала ранняя молодь карповых и окуневых рыб с доминирующей длиной особей менее 4 см.

В протоках с прозрачной водой в ночное время, при максимальной интенсивности хода, рыба регистрировалась по всему горизонту равномерно, тогда как с увеличением освещенности образовывались мелкие стаи и небольшие скопления. В течение светлого времени суток ранняя молодь регистрировалась в основном раздельно, а также в виде мелких стай перемещавшихся вдоль берегов, а более крупные рыбы проходили эпизодически в озеро Уки и пойменный залив Варпак единичными особями. В протоке с мутной водой перемещения рыб осуществлялось преимущественно вдоль берегов.

Глава 5. Распределение рыб в пойменных водоемах различного типа Распределение рыб в пойменном озере Уки. Скопления рыб размещались по акватории неравномерно – на планшетах контрастно выделяются участки повышенной концентрации рыб, особенно мощные в темное время суток (рис.8.).

Как свидетельствуют представленные данные, ночью и в светлое время суток размещение скоплений рыб на акватории, их численность и плотность существенно различаются.

День Ночь тыс. экз./ га 1 км Рис.8. Планшет размещения рыб в оз. Уки 23.06.2010 г. в разное время суток.

При сравнении характера ночного и дневного размещения рыб в Укинском озере установлена тенденция повышения общей численности рыб и значений плотности их скоплений на открытой акватории ночью. В темное время суток в приповерхностных слоях воды и от 2 до 5 м глубины размещалась в основном молодь рыб. При этом скопления молоди, даже с высокой плотностью, в основном находились в дисперсном состоянии. Максимальные их плотности (свыше 30 тысяч экз./га) были отмечены в прибрежной части озера с глубинами около 4 м. В светлое время суток молодь группировалась в небольшие стаи разной вертикальной – от 1 до 2 м и горизонтальной протяженности – от 3 до 15 м. Более крупные особи ночью регистрировалась разреженно в толще воды от глубин 4 – м и до дна практически по всей акватории озера, тогда как днем, они размещались в основном возле дна. В мелководной части озера, с глубинами до 4 м, в светлое время суток рыбы концентрировались небольшими стаями у дна, а ночью они устремлялась в открытую глубоководную часть акватории. Численность рыб, по результатам ночной ГАС, составила 1835, 4 тысяч экз. при средней плотности скоплений 3529,5 экз./га.

ГАС в 2011 г., в отличие от 2010 г., выполняли в режимах как вертикального, так и горизонтального зондирования. Численность рыб ночью в слое воды от 2 м до дна, составила 1937,4 тыс. экз., а средняя плотность скоплений 3725,8 экз./га. В приповерхностных слоях воды (до 2 м. глубины) было подсчитано 601,8 тысяч экз., т.е. около 30% от численности рыб, полученной при выполнении ГАС с традиционной вертикальной локацией.

Дистанционный анализ состава рыбного населения озера в разное время суток показал, что наиболее многочисленной группой являлись карповые – 66 %, 73 % днем и ночью соответственно (рис.9). В светлое время суток доля этих рыб, относительно представителей других групп, снижалась, но оставалась весьма представительной. Вместе с тем, численность окуневых рыб днем (22 %) почти в два раза больше, нежели в темное время суток (10 %). Согласно результатам обловов ставными сетями, среди представителей этого семейства преобладали ерши. Доля сиговых рыб в общей совокупности, зарегистрированных особей, постоянно оставалась небольшой: 8% днем и 11 % ночью. Неопределенные группы рыб, составляли 4% – днем и 11% – ночью соответственно.

Вертикальное распределение представителей различных таксономических групп рыб оз. Уки заметно изменяется по периодам суток (рис.9). В период наших исследований распределение рыб в акватории озера было приурочено к 3-м различным биотопам. При этом, судя, по результатам ГАС, распределение рыб по биотопам в озере, описывается как динамичный процесс постоянного перемещения рыб, максимум интенсивности которого приурочен к моментам смены темного и светлого периода суток. Вечерний распад стай и, соответственно, их переход в дисперсное состояние происходит при уменьшении освещенности на поверхности воды до 520 Лк. Именно при таких же величинах происходит пространственное перераспределение рыб на утренних и вечерних зорях Количество, % НОЧЬ Количество, % ДЕНЬ 0 20 40 60 0 20 40 1- 1- Глубина, м Глубина, м 5 1 2 3 4 1 2 3 Рис.9. Состав рыбного населения оз.Уки в различное время суток по глубинам:

1– карповые;

2 – окуневые;

3 – сиговые;

4 – неопределенные рыбы.

Полученные материалы ГАС и сетевых обловов акватории пойменного озера Уки в 2010 и 2011 г.г. позволяют рассмотреть видовой и размерный состав рыбного населения основных биотопов озера и характер суточного перераспределения рыб.

Биотоп 1. Открытая акватория озера в пределах старого русла реки. В этой части озера встречаются рыбы всех размерных групп от 3 до 60 см. Причем наиболее многочисленные особи (более 70 %) – мелкие рыбы (до 5 см), включая раннюю молодь, а также рыбы с размерами от 10 до 15 см (более 20%). Из рыб более крупных размеров отмечены щуки, окуни и язи.

Биотоп 2. Мелководные и прибрежные акватории, занятые макрофитами, а также луговой растительностью и затопленным кустарником. К этим биотопам приурочено наибольшее видовое разнообразие всех размерных групп рыб и значительная численность обитающих в прибрежной зоне рыб.

Биотоп 3. Прибрежные мелководные плесы и мелководные части озера, свободные от водной растительности. Эти обширные, в основном прибрежные пространства глубиной до 2 м населяет молодь рыб, преимущественно ершей и окуней с размерами до 5 см.

Распределение рыб в пойменном озере Арынное. Размещение рыб в водоеме носит агрегированный характер, причем эта закономерность оставалась неизменной на протяжении последних трех лет наблюдений с 2009 г. (рис.10).

Общая численность рыб в озере, по данным гидроакустических съемок за года постепенно уменьшалась: в 2009 г. она составляла 34 тыс. экз. – средняя плотность 1800 экз./га;

в 2010 г. 30.5 тыс. экз. – средняя плотность 1870 экз./га;

а в 2011 г. не превышала 29 тыс. экз., при средней плотности 2220 экз. Из года в год водоем все больше зарастает макрофитами, а открытая акватория неуклонно сокращается. Так, реальная площадь акватории озера, сократилась с 19.1 га открытой части водоема в 2009 г. до 12.8 га в 2011 г.

День Ночь 0.2 км 5. 2. 0. 0. тыс. экз/га Рис.10.Планшет размещения рыб в оз. Арынное 22.06.2009 г. в разное время суток.

На акватории озера наблюдаются ежесуточные горизонтальные кочевки рыб:

ночью – из прибрежной зоны и участков с водной растительностью на открытые участки озера;

днем – из средней, открытой части озера в прибрежье и заросли макрофитов. Вертикальные перемещения рыбами озера Арынное ограничены малой глубины водоема (средняя глубина не более 1 м). Постоянное рыбное население озера представлено, главным образом, серебряным карасем – более 90% численности, а также золотым карасем и ротаном, который успешно размножается в озере. Вероятно по этой причине доля малоразмерных особей (менее 3 см) в озере едва превышает 40% от всей численности зарегистрированных рыб. Вместе с тем, в пойме Варпака и оз. Уки, численность ранней молоди в это время превышала 80% от суммарной численности обнаруженных рыб. В отличие от пойменного озера Уки, акватории Арынного присущи только 2 первых типа биотопов;

прибрежные мелководные плесы и мелководные части озера, свободные от водной растительности (биотоп 3) на озере Арынное практически отсутствуют.

Распределение рыб в пойменной акватории Варпак. Размещение рыб в акватории каждый год (2009-2011 г.г.), также как и в Иртыше, носило агрегированный характер, вне зависимости от времени суток. На исследованном отрезке акватории, протяженностью до 2 км, рыбы формировали несколько центров повышенной, концентрации. Ночью общая численность рыб и плотности их скоплений на открытых акваториях увеличивалась и, по годам, изменялась не значительно: 30.5 тыс. экз.(2009 г.), 33.6 тыс. экз. (2010 г.) и 28.4 тыс. экз.(2011 г.).

На Рисунке 11 приведен планшет размещения рыб в протоке Варпак, полученный в результате ГАС 30.06.2011 в разное время суток.

В размерном составе рыб преобладала ранняя молодь с длиной тела от 2 до см. Максимальные плотности небольших скоплений рыб были зарегистрированы ночью в открытой части акватории и на выходе из поймы в протоку к Иртышу (около 10 тыс. экз./га). В светлое время суток высокие концентрации молоди рыб наблюдали возле участков акватории с зарослями водной растительности и затопленным кустарником.

Рис.11. Планшет размещения рыб в пойменной акватории Варпак 30.06.2011 г. в разное время суток.

В зарослях макрофитов и затопленных участков с луговой растительностью визуально, в светлое время суток, наблюдали многочисленные мелкие стаи ранней молоди рыб, которые невозможно было зарегистрировать гидролокатором комплекса. Часть этих стай, распадаясь в ночное время, перемещалась на открытую акваторию водоема и медленно сносилась течением в р. Иртыш. Днем на участках занятых водной растительностью в большом количестве наблюдали молодь щук, которая не покидала эти участки и ночью.

Дисперсное ночное распределения рыб с участками повышенной плотности регистрировали практически по всей открытой акватории поймы. Изменение характера распределения от стайного дневного в дисперсный ночной, четко было приурочено к периодам резкого изменения суточной освещенности. На пойменной акватории Варпак, также как и на оз Арынное, отмечено только 2 первых типа биотопов.

Таким образом, результаты наших исследований пойменных водоемов на акватории бассейнов Нижнего Иртыша позволяет сделать следующее обобщение по особенностям биотопического распределения рыб. Большинство рыб, как по численности, так и по таксономическому разнообразию, днем приурочено к пересеченным биотопам. Размещения рыб в водоемах носит агрегированный характер. С наступлением темноты многие рыбы покидают пересеченные местообитания и перемещаются в монотонные биотопы. Смена биотопического предпочтения наблюдается у рыб и в сезонном аспекте: большинство обитателей из русла р. Иртыш перемещаются в весеннее половодье на пойменные акватории. По мере снижения уровня паводковых вод происходит массовое возвращение рыб из пойменных акваторий на магистральное русло. В то же время, значительная часть рыб остается в пойменных озерах на длительное время.

ГЛАВА 6. Закономерности распределения рыб в речных системах Речные системы, в пределы которых входит обширная пойма, характеризуются мозаичным разнообразием лотических и лимнических биотопов.

Условия обитания в этих типах водоемов существенно различаются, что повсеместно определяет этологическую специфику населяющих их рыб и отличия биологической роли различных частей водной экосистемы (Павлов и др., 1981;

Pavlov et al, 2002;

Богданов, 1997;

Goulding,1980;

Мочек, Павлов,1998). Так, лабильные условия водотоков способствуют преимущественно номадному поведению рыб – миграциям и кочевкам. Напротив, относительная стабильность среды пойменных озер с постоянными протоками благоприятствует формированию у рыб стереотипов оседлости – обитание на домашних участках, территориальность (Welcomme, 1985;

Поддубный, Малинин, 1988;

Павлов, Мочек, 2009).

Исследованные нами пойменно-русловые водоемы Нижнего Иртыша представляет собой целостный экологический комплекс. Образование скоплений рыб на исследуемых акваториях носит не случайный характер, а биологически обусловлено универсальными для рыб речных комплексов явлениями – скатом молоди, суточными кочевками и сезонными миграциями. Таким образом, формируется единая система освоения рыбами пространства, кормовых ресурсов и укрытий пойменно-руслового комплекса. Важным биологическим феноменом, определяющим экологическое единство пойменно-русловых биотопов, является распределение рыб, как интегральная функция их поведения (Борисенко и др.2013).

Русловые ямы. Русловые ямы Иртыша являются естественными круглогодичными «концентраторами» рыб – здесь постоянно размещаются скопления молоди и взрослых особей, что дает основание рассматривать эти объекты не только в качестве зимовальных стаций, но и как нагульные. В этом аспекте показательным примером служит Горнослинкинская русловая яма. Этот объект расположен на крутой излучине Иртыша с участками практически отвесного нарастания глубин, на которых в течение всего года формируются центры наибольшей концентрации рыб, приуроченные, главным образом, к резко понижающимся донным структурам и толще воды над свалом. Очевидно, именно здесь, над большими глубинами, образуются мощные вихревые течения, затягивающие мелких рыб на акваторию ямы, а за отрогами подводного каньона располагаются участки так называемой «гидравлической тени», где, как известно всегда держатся рыбы разных размеров (Павлов, 1979). Таким образом, образование скоплений рыб на русловых ямах определяется спецификой донного рельефа, гидродинамическими условиями, и, в конечном итоге, универсальной реакцией предпочтения рыбами неоднородной среды.

На акватории русловых ям Иртыша в вечерние и утренние сумерки происходит существенное перераспределение рыб. Ночью в открытой части, преимущественно в верхних горизонтах водной толщи, формируются наиболее мощные скопления рыб, которые равномерно размещаются по всей акватории русловой ямы. В светлое время суток большинство рыб образуют концентрированные скопления, однако часть рыб покидает акваторию ямы и общая численность рыб здесь уменьшается. Отмеченные изменения происходят за счет возвратных суточных кочевок рыб: горизонтальных – в прибрежье и обратно;

вертикальных – из нижних горизонтов в толщу и обратно. Преобладающая в численном отношении молодь карповых, ночью предпочитает приповерхностные горизонты, а днем некоторая часть этих рыб погружается на большие глубины.

Горизонтальные и вертикальные перемещения взрослых рыб на акватории русловой ямы обусловлены их суточных кочевками, а перемещения ранней молоди сильным турбулентным потоком. Весьма существенные изменения состава и численности рыбного населения наблюдаются и в сезонном аспекте (Pavlov et al, 2005;

2008). Так, если летом скопления рыб на русловой яме наиболее многочисленны и состоят преимущественно из ранней молоди, то осенью в предзимний период численность скоплений уменьшается при одновременном возрастании в них рыб средних размеров. Осеннее появление на ямах крупноразмерных особей происходит, в определенной степени, за счет зимовальной миграции рыб.

Значение магистрального русла реки в жизни рыб также весьма существенно, но биологическая роль этой части водной экосистемы иная – стрежень реки представляет собой, преимущественно, транзитный путь для миграций производителей и ската молоди. Перемещения рыб по водотокам осуществляется, в основном, в продольном направлении. В качестве постоянных местообитаний рыб следует рассматривать, главным образом, мелководные прибрежные биотопы и пойменные системы, которые играют роль репродуктивно–выростных акваторий.

Пойменные протоки. Характер распределения рыб в пойменных протоках отражает биологическую роль этих водных артерий, как путей, связующих сообщества гидробионтов основного русла и поймы. В узких пойменных протоках с прозрачной водой, при относительно быстром течении, ночью происходит массовая покатная миграция молоди, а в широких пойменных протоках с незначительной скоростью потока ночью возрастает общая интенсивность разнонаправленных, кратковременных перемещений рыб. В протоках с мутной Иртышской водой интенсивность кратковременных перемещений рыб также синхронизирована со сменой дня и ночи, хотя имеет место обратная зависимость – максимальные активность рыб наблюдаются днем, причем многие особи перемещаются против течения.

Интенсивность перемещений рыб в протоках во многом определяется их размерами и скоростью течения. Падение уровня воды в основном водотоке, соответственно сопровождается снижением уровня воды в пойменных водоемах, что запускает процесс покатной миграции, интенсивность которой возрастает с увеличением скорости воды в протоках. В случае повышения уровня реки и снижения скорости воды в протоках, картина перераспределения рыб в устье проток и предустьевых участках пойменных акваторией резко меняется: покатные миграции прекращаются, начинается заход рыбы на пойменные акватории Пойменные озера и акватории. На лимнических акваториях пойменно руслового комплекса происходят суточные кочевки рыб: с наступлением ночи – в пелагиаль открытых акваторий из прибрежных зарослей и придонных горизонтов;

на рассвете – в обратном направлении. Наиболее многочисленная часть рыбного населения – молодь карповых рыб, ночью поднимается в приповерхностные слои воды, а на рассвете эти рыбы вновь погружается в толщу с последующим возвращением в заросли макрофитов. Так на обширных акваториях озера Уки, площадь которых существенно увеличивается во время половодья, наблюдается мозаичное разнообразия временных водных биотопов. В пойменных акваториях озера рыбы перемещаются по мелким ручьям, рассредоточиваются в биотопах затопленных лугов и кустарников, в массе концентрируются в котловинах озер. По мере снижения уровня паводковых вод происходит массовое возвращение рыб из пойменных акваторий в русло реки Иртыш. Тем не менее, значительная часть рыб остается в озере зимой на длительное время – многомесячный период зимы, формируя при этом четко структурированные сообщества.

Различные компоненты поймы играют в жизни рыб неодинаковую роль. Так, если акватория озера представляет для рыб, в основном, репродуктивную и трофическую зону, то протоки являются, главным образом, транспортными путями. Распределение рыб на этих биотопах в течение суток существенно меняется. В вечерние сумерки многочисленные стаи мелких рыб распадаются и, с наступлением темноты, распределение рыб в открытой части озера приобретает дисперсный характер. На рассвете происходит обратный процесс – образование стай мелких рыб, а также возвратные перемещения рыб разных размерных групп по биотопам и участкам водоема.

Закономерности распределения рыб в пойменно-русловой системе. Среди закономерностей распределения рыб в пойменно-русловой системе Нижнего Иртыша можно выделить две основные составляющие: пространственную и временную. Это в интегрированной форме позволяет формализовать описание многопланового процесса распределения рыб, их трофические, оборонительные и репродуктивные мотивации. Пространственные параметры распределения обусловлены масштабом перемещений рыб в пределах стации, биотопа, биотопического комплекса, отделов реки в продольном направлении. Временная составляющая процесса характеризует периодичность перемещений, по следующим параметрам – нет периодичности, есть суточная периодичность, есть сезонная периодичность.

Временные закономерности распределения рыб в пойменно-русловой системе определяются суточной и сезонной динамикой перемещений и имеют характерные особенности у разных видов и разновозрастных рыб.

Пространственные закономерности распределения рыб в исследованных акваториях характеризуются как универсальными, так и специфическими особенностями.

К числу универсальных особенностей относятся: предпочтение рыбами неоднородных (пересеченных) биотопов;

суточные перемещения рыб между биотопами – выход большинства рыб на открытые пространства в вечерние сумерки и возвращение в закрытое прибрежье, и придонные слои с наступлением дня;

сезонное перераспределение рыб весной (или в половодье) в связи с началом откорма, размножения, а также при наступлении зимы.

К числу специфических особенностей распределения рыб следует отнести:

преимущественное распределение рыб в прибрежье водотоков и русловых ямах, а также их номадность в реках и формирования ассоциаций с изменчивой структурой и составом;

сообщества озерных рыб характеризуются сложной и устойчивой организацией с доминированием резидентных рыб;

важнейшим фактором, определяющим рыбное население в реках и протоках, является течение, а в озерах глубина и абиотические градиенты – температура, содержание кислорода и химический состав воды.

Скопления рыб на всех исследованных акваториях постоянно претерпевают изменения по составу, численности и положению в пространстве. Столь многоплановая изменчивость скоплений обусловлена постоянными перемещениями рыб, биологической основой которых являются их трофические, оборонительные и репродуктивные мотивации. Разномасштабные передвижения рыб – кратковременные перемещения носят стохастический характер, а кочевки и миграции имеют суточную и сезонную периодичность соответственно. Очевидная цикличность предпочтения рыбами различных биотопов, т.е. их кочевки и миграции, определяются сменой биологической роли пойменно-русловых акваторий в различное время суток и сезонов года. В целом – миграции, кочевки и кратковременные перемещения рыб интегрированы в континуальный процесс распределения рыб.

Выводы 1. Разработан метод измерения силы цели рыб “in situ” сканирующим гидролокатором, на основе которого созданы научно-исследовательские комплексы аппаратуры и оригинальная методика изучения распределения рыб в мелководных водоемах. Измерены акустические характеристики наиболее массовых рыб бассейна Нижнего Иртыша (карповых, окуневых, сиговых) и разработан метод дистанционной идентификации видов рыб на уровне семейств, основанный на статистическом анализе формы огибающей эхосигналов и индикатрис обратного рассеяния звука плавательными пузырями рыб. Дифференцированное использование разработанных гидроакустических комплексов позволило впервые получить данные по пространственному размещению, численности, видовому и размерному составу, суточной и сезонной динамике, а также интенсивности перемещений наиболее массовых видов рыб в различных биотопах пойменно русловой системе.

2. Пойменно-русловые акватории Нижнего Иртыша представляет собой целостный экологический комплекс. Формирование концентраций рыб на исследуемых акваториях носит не случайный характер, а биологически обусловлено универсальными для речных комплексов явлениями – ската молоди, суточных кочевок и сезонных миграций. Таким образом, формируется единая система освоения рыбами пространства, кормовых ресурсов и укрытий пойменно русловых акваторий. Важным биологическим феноменом, определяющим экологическое единство пойменно-русловых биотопов, является распределение рыб, как интегральная функция их поведения.

3. Установлено, что русловые ямы Иртыша являются естественными круглогодичными «концентраторами» рыб разных видов – здесь постоянно размещаются скопления молоди и взрослых особей, что дает основание рассматривать эти объекты не только в качестве зимовальных стаций, но и как нагульные. Образование скоплений рыб на русловых ямах обусловлено спецификой донного рельефа и гидродинамической обстановки, а в биологическом аспекте определяется универсальной реакцией предпочтения многими рыбами неоднородной среды.

4. Выявлено, что распределение рыб на акватории русловых ям Иртыша во временном аспекте носит изменчивый характер. С наступлением вечерних сумерек и на рассвете происходит существенное перераспределение рыб разных видов – карповых, окуневых и сиговых. Днем большинство рыб образуют концентрированные скопления, а ночью они сравнительно равномерно размещаются по всей акватории русловой ямы. Преобладающая в численном отношении молодь карповых ночью предпочитает приповерхностные горизонты, а днем некоторая часть этих рыб погружается на большие глубины. В течение сезона от лета к весне существенно увеличивается количество крупноразмерных рыб.

Горизонтальные и вертикальные перемещения рыб на акватории русловой ямы обусловлены как биологическим механизмом их суточных кочевок, так и очевидным переносом массы молоди сильным турбулентным потоком.

5. Показано, что на лимнических пойменных акваториях происходят суточные кочевки рыб: с наступлением ночи – в пелагиаль открытых акваторий из прибрежных зарослей и придонных горизонтов;

на рассвете – в обратном направлении. Наиболее многочисленная из состава рыбного населения (карповых, окуневых и сиговых) – молодь карповых рыб, ночью поднимается в приповерхностные слои воды, а утром большая их часть вновь погружается в толщу и возвращается в заросли макрофитов.

6. В пойменных протоках характер распределения рыб отражает биологическую роль этих водных артерий, как путей, связующих сообщества гидробионтов основного русла и поймы. Интенсивность перемещений рыб в протоках во многом определяется их размерами и скоростью течения. Массовые перемещения рыб – покатные миграции молоди – наиболее интенсивно происходят в сумерки и ночью в узких водотоках при высоких скоростях течения. В относительно широких пойменных протоках со слабым течением перемещения рыб направлены как в сторону поймы, так и в реку Иртыш. В период снижения уровня паводковых вод движение молоди рыб на выход из поймы преобладает повсеместно, за исключением протоков с мутной иртышской водой.

Список работ по теме диссертации.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Borisenko E.S., A.I. Degtev, A.D. Mochek, D.S. Pavlov. Hydroacoustic characteristics of mass fishes of Ob-Irtish basin // Journal of Ichthyology. Vol. 46. Suppl.

2. 2006, Р. S227–S234.

2. Pavlov D. S., Mochek A. D., Borisenko E. S., Degtev A. I., Shakirov R. R., Degtev E. A. 2006. Biological Significance of the Gornoslinkinskaya Riverbed Depression in the Irtysh. // Journal of Ichthyology, Vol. 46, Suppl. 2, 2006, Р.125– 3. Кудрявцев В.И., Дегтев А.И., Борисенко Э.С., Мочек А.Д. Опыт использования гидроакустического метода и аппаратуры количественной оценки водных биомасс на внутренних водоемах. //Рыбное хозяйство, № 5. 2006, С. 69- 4. Дегтев А.И., Мощевикин А.П., Борисенко Э.С., Мочек А.И., Смирнов Ю.В.

Количественная оценка проходных рыб гидроакустическим методом на мелководных водоемах. //Рыбное хозяйство, №. 6, 2007, С.69-71.

5. Pavlov D.S., Mochek A.D., Borisenko E.S., A.I. Degtev, E.A. Degtev.

Comparative analysis of fish aggregation in channel depression of the Irtish // Journal of Ichthyology. Vol. 48. № 11. 2008, P. 919-936.

6. Pavlov D.S., Mochek A.D., Borisenko E.S., Degtev A.I., Degtev E.A.

Distribution of Fish in the Complex of Floodplain-Riverbed Biotopes of the Irtysh. // Journal of Ichthyology;

V 49. N 11. Р. 2009, 1021- 7. Кудрявцев В.И., Борисенко Э.С. Устройство для оценки размеров рыб в процессе их поиска. //Патент на изобретение № 2367151, С1 RU, МПК Ф01К 61/ (2006.01) опубликовано 20.09.2009,бюл №26, ФС по ИСПИИ, 2009, 1.2 п.л.

8. Pavlov D. S., Mochek A.D., Borisenko E. S., A. I. Degtev. Hydroacoustic Investigation of Taxonomic Composition and of Vertical Distribution of Fish in the Riverbed Depression // Journal of Ichthyology. Vol. 50. N11, 2010, Р. 969-976.

9. Pavlov D.S., Mochek A.D., Borisenko E.S., Degtev A.I., Degtev E.A.

Irregularities of the Bottom and Fish Aggregations on a Stretch of the Irtysh. // Journal of Ichthyology;

V 50. N 11. 2010, Р. 997-1001.

10. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С.. Дегтев Е.А., Дегтев А.И.

Распределение рыб в пойменном озере (бассейн р. Иртыш) // Рыбное хозяйство. № 3. 2010. С.68-70.

11. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев А.И. Скопления рыб на русловых ямах Иртыша. // Рыбное хозяйство №2, 2011, С. 70- 12. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев А.И. Дегтев Е.А.

Распределение рыб в пойменно-русловом комплексе Нижнего Иртыша. // Биология внутренних вод.. № 2. 2011, С. 71–79.

13. Борисенко Э.С., Мочек А.Д., Павлов Д.С., Чемагин А.А. Распределение рыб в речной системе Нижнего Иртыша. //Вопросы ихтиологии, том 53, № 1,2013,С. 31-43.

Публикации в других изданиях 14. Борисенко Э.С., Дегтев А.И. Гидроакустические методы изучения распределения и миграций рыб в Обь-Иртышском бассейне. // Сб. докладов научно-практ. конф-ции «Обь-Иртышский бассейн – национальное достояние России», Салехард, 4-10.06. 2006, С.100-105.

15. Borisenko E.S., Mochek A.D., Degtev E. A. The study of fishes’ spatial distribution and quantity estimation in under the ice period with using of scanning sonar.// Book of Abstract, Fish Stock Assitsment methods for Lakes and Reservoirs.

Intern. Conf. ”FSAMLR 2007” Ceske Budejovice, Czech Republic September 11-15, 2007, Р. 16. Борисенко Э.С., Дегтев Е.А. Предварительные результаты исследования рыбного населения Горнослинкинской русловой ямы р. Иртыш в подледный период с помощью сканирующего гидролокатора.// Труды материалов 4-ой Региональной н./п. конференции «Тобольск научный», Тобольск, 2007, С.20-23.

17. Борисенко Э.С. Исследование рыбного населения внутренних водоемов с помощью гидроакустических систем. // Труды 4-ой Региональной научно практической конференции «Тобольск научный»,Тобольск, 2007, С.12-15.

18. Борисенко Э.С. Измерение силы цели рыб “in situ” с помощью сканирующих гидроакустических систем. // Материалы Всероссийской конференции «Гидроакустические исследования на внутренних водоемах» ИБВВ РАН, пос. Борок, 204 декабря 2008., Изд-во «Принтхаус», 2008, С. 12-19.

19. Павлов Д.С., Борисенко Э.С., Мочек А.Д., Дегтев А.И. Исследования распределения рыб в реках с помощью гидроакустических комплексов.// Материалы второй международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов».

Изд-во ВНИРО. М.: 2008, С. 25-28.

20. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев А.И, Студенов С.И.

Гидроакустические исследования распределения рыбного населения пойменных водоемов. // Материалы 18-й Международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского севера» Петрозаводск, Республика Карелия, 2009, С. 399-403.

21. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев А.И. Исследования нерестовых миграций ценных видов рыб с помощью гидроакустических систем.

//Материалы 18-й Международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского севера» Петрозаводск, Республика Карелия,2009, С. 391-398.

22. Мочек А.Д., Павлов Д.С., Борисенко Э.С., Дегтев А.И. Распределение рыб в системе пойма – русло – русловая яма р. Иртыш // Проблемы использования водных биоресурсов Сибири в XXI веке: Матер. Всерос. конф. Красноярск, 2009. С.

341–345.

23. Мочек А.Д., Павлов Д.С., Борисенко Э.С. Распределение рыб на акватории русловых ям и пойменных водоемов. // Поведение рыб. Материалы IV Всероссийской конференции с международным участием. Борок. Россия. Из-во «Акварос». М.: 2010, С. 283-289.

24. Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Павлов Д.С. Распределение рыб в пойменных водоемах бассейна Нижнего Иртыша. // Современное состояние биоресурсов внутренних водоемов. Т. 2. «Акварос». М.: 2011, С. 554- 25. Борисенко Э.С., Мочек А.Д., Павлов Д.С. Гидроакустический метод исследования рыбных ресурсов внутренних водоемов. // Современное состояние биоресурсов внутренних водоемов. Т. 1. «Акварос» М.: 2011. С. 74- 26. Борисенко Э.С., Мочек А.Д. Исследования миграций рыб в водотоках с помощью гидроакустической аппаратуры. // Материалы Всероссийской конференции «Дистанционные методы исследования в зоологии». 28-29.11.11.

ИПЭЭ РАН. М.: 2011. С. 27. Борисенко Э.С., Мочек А.Д. Таксономическая идентификация рыб во внутренних водоемах гидроакустическим методом.//Мат. Всерос. Конф.

«Дистанционные методы исследования в зоологии». 28-29.11.11.ИПЭЭ РАН. М.:

2011. С.57.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.