Динамика температуры воды в реке и численность амурской осенней кеты Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Исследовалось влияние экстремумов температуры воды в русле р. Амур на уловы осенней кеты в 19492005 гг. Предполагается, что на формирование численности молоди осенней кеты р. Амур в пресноводный период наибольшее влияние оказывают два фактора: численность родителей и максимумы температуры воды в июне во время ската молоди в русле нижнего Амура. Сокращение численности популяций осенней кеты верхних притоков бассейна р. Амур и слабый возврат в р. Уссури и к ЛРЗ, расположенным на реках Бира и Биджан, во второй половине 20-го века могли быть вызваны потеплением климата. При прогнозировании тенденций динамики численности осенней кеты наиболее удаленных от устья Амура популяций необходимо учитывать ход максимальных температур воды в районе миграции молоди в русле нижнего Амура. Введение запрета на промышленный лов осенней кеты в Амуре по причине снижения ее запасов от перелова нецелесообразно, но усиление мер регулирования рыболовства и эффективной охраны ее нереста необходимо.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Золотухин С. Ф.

Dynamics of water temperature and fall chum salmon abundance in the Amur River

Influence of water temperature extremes in the Amur River channel on the catches of fall chum salmon is investigated for 19492005. Two factors are supposed as the most important for the fall chum smolts abundance during their seaward migration: the number of parents and the maximum value of water temperature in the lower Amur River in June. According to this supposition, decreasing of the fall chum abundance in the upper Amur River in the second half of 20 Century and its weak return to the Ussuri River and to the hatcheries located on the Bira and Bidzhan Rivers could be caused by climate warming. Dynamics of the water temperature maximums in the migration area of chum salmon smolts should be considered for correct forecasting of the upper Amur River fall chum abundance tendencies. Another reason of the population decline is overfishing. However, ban on industrial fishery of the fall chum salmon is inexpedient, although strong fishing regulation and effective protection of its spawning are necessary.

Текст научной работы на тему «Динамика температуры воды в реке и численность амурской осенней кеты»

(Хабаровский филиал ТИНРО-центра, г. Хабаровск)

ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В РЕКЕ И ЧИСЛЕННОСТЬ АМУРСКОЙ ОСЕННЕЙ КЕТЫ

Исследовалось влияние экстремумов температуры воды в русле р. Амур на уловы осенней кеты в 1949-2005 гг. Предполагается, что на формирование численности молоди осенней кеты р. Амур в пресноводный период наибольшее влияние оказывают два фактора: численность родителей и максимумы температуры воды в июне во время ската молоди в русле нижнего Амура. Сокращение численности популяций осенней кеты верхних притоков бассейна р. Амур и слабый возврат в р. Уссури и к ЛРЗ, расположенным на реках Бира и Биджан, во второй половине 20-го века могли быть вызваны потеплением климата. При прогнозировании тенденций динамики численности осенней кеты наиболее удаленных от устья Амура популяций необходимо учитывать ход максимальных температур воды в районе миграции молоди — в русле нижнего Амура. Введение запрета на промышленный лов осенней кеты в Амуре по причине снижения ее запасов от перелова нецелесообразно, но усиление мер регулирования рыболовства и эффективной охраны ее нереста необходимо.

Zolotukhin S.F. Dynamics of water temperature and fall chum salmon abundance in the Amur River // Izv. TINRO. — 2006. — Vol. 145. — P. 178-190.

Influence of water temperature extremes in the Amur River channel on the catches of fall chum salmon is investigated for 1949-2005. Two factors are supposed as the most important for the fall chum smolts abundance during their seaward migration: the number of parents and the maximum value of water temperature in the lower Amur River in June. According to this supposition, decreasing of the fall chum abundance in the upper Amur River in the second half of 20 Century and its weak return to the Ussuri River and to the hatcheries located on the Bira and Bidzhan Rivers could be caused by climate warming. Dynamics of the water temperature maximums in the migration area of chum salmon smolts should be considered for correct forecasting of the upper Amur River fall chum abundance tendencies. Another reason of the population decline is overfishing. However, ban on industrial fishery of the fall chum salmon is inexpedient, although strong fishing regulation and effective protection of its spawning are necessary.

О цикличности в изменении численности амурской кеты стало известно уже в первые десятилетия после организации промышленного лова этого лосося. В 1910 г. здесь был взят рекордный, около 90 тыс. т, улов летней и осенней кеты (Яновская и др., 1989). Резкое снижение численности кеты после 1914 г. тогда и позднее однозначно воспринималось промышленниками и ихтиологами как результат перелова (Солдатов, 1912; Кузнецов, 1937; Смирнов, 1947; Енютина, 1972; и др.). Парадигма перелова как основной причины снижения численности осенней кеты Амура оказалась настолько устойчива, что существует и поныне, через 90 лет после ее возникновения. Не отрицая определенной, даже существенной

доли ее реальности, мы более детально рассмотрели материалы о влиянии климатических факторов, которые, как известно, лимитируют распространение и численность большинства животных (Одум, 1986; Яблоков, 1987; Шунтов, 2001).

Основные причины колебания численности горбуши и летней кеты в бассейне Амура стали известны еще в первой половине 20-го века. Уровень воды в зимнюю межень, высота снежного покрова и промерзание нерестовых бугров оказались теми факторами, которые заметно влияют на численность горбуши и летней кеты — лососей, нерестящихся в подрусловом потоке (Кузнецов, 1928, 1937; Смирнов, 1947; Леванидов, 1969; Енютина, 1972; и др.). Также для бассейна р. Амур М.Л.Крыхтин и А.Г.Смирнов (1962) однозначно отмечали, что в периоды большой водности и высокого уровня воды Амура многие виды промысловых рыб, принадлежащие к различным экологическим группам, имеют более высокую численность. В отличие от горбуши и летней кеты, осенняя кета Амура нерестится в районах выходов грунтовых вод, что обеспечивает ей стабильность температурного режима в период эмбриогенеза. Вероятно, поэтому вопросы влияния температуры воды многими исследователями были отодвинуты на второй план, а их внимание было приковано в основном к доле грунтового стока и уровню воды в бассейне р. Амур (Леванидов, 1969; Рослый, 2002; и др.).

В 1950-е гг. И.Б.Бирман (1985) всесторонне рассмотрел влияние климатических изменений на динамику уловов осенней кеты Амура и показал, что наиболее сильно ее численность меняется в годы аномальных уровней воды Амура, а наиболее многочисленные поколения появляются в годы наибольшей солнечной активности. И.Б.Бирман (1952, 1954, 1985) и Г.В.Никольский (1954) шли от общего к частному, отмечая, что если запасы всех лососей Амура регулируются его водностью, то и на формирование численности осенней кеты это тоже может влиять, создавая лучшие условия для инкубации икры и нагула молоди в Амуре. И.Б.Бирман (1954, 1973, 1985) считал, что численность амурской кеты связана с солнечной активностью. Он, как и другие исследователи, указывал, что гелиокос-мическая циклика преобразуется ходом климатических влияний в циклы температурного и водного режимов в местах обитания и нереста осенней кеты. Позднее выяснилось, что в годы максимумов солнечной активности сильные паводки в бассейне р. Амур случаются более часто (Тростников, 1967). Периоды сильных паводков в бассейне р. Амур, как известно (Дружинин и др., 1966; Тростников, 1967), чередуются с периодами слабых паводков в среднем через 11 лет. Эти периоды в бассейне р. Амур сходны (г = 0,42) с 11-летним циклом солнечной активности (рис. 1).

Исследуя вопрос о влиянии уровня воды на численность амурской осенней кеты, В.Я.Леванидов (1969) пришел к выводу, что выживаемость молоди слабо коррелирует с колебанием уровня воды в интервале средних значений, однако падение уровня воды ниже средней многолетней величины сопровождается катастрофическим падением выживаемости.

Ю.С.Рослый (2002) относился к роли паводков неоднозначно и полагал, что в период сильных разрушительных паводков, когда поднимается уровень воды, рыболовство в низовьях Амура становится затруднительным, и поэтому большее количество рыб имеет возможность пройти выше. Но вместе с этим он считал, что многоводные годы и паводки негативно влияют на развитие молоди: темп роста молоди кеты в Амуре находится в обратной зависимости от водности (Рослый, 1970, 1972). Он также полагал, что с увеличением водности рек ухудшаются условия питания и обеспеченности пищей для молоди кеты, что ослабляет ее и повышает уровень ее смертности, а молодь с более низкими физиологическими показателями в многоводные годы менее жизнестойка.

Рассмотрев периодичность водности и уловы лососей Амура за 20-й век, Ю.С.Рослый (2002) пришел к выводу, что снижение водности реки приводит к снижению уловов лососей Амура. Вслед за И.Н.Гарцманом (1960) и М.Г.Вась-

ковским (1968) он отметил четыре периода водности Амура (1885-1925 гг. — многоводный; 1926-1955 гг. — маловодный; 1956-1986 гг. — многоводный; 19872017 гг. — маловодный) и предполагал, что маловодный период, начавшийся с 1987 г., продлится стандартный квазитридцатилетний срок, вероятно, до 20162017 гг., и будет сопровождаться сокращением запасов лососей.

Рис. 1. Число дней с высокими (более 400 см) уровнями воды в Амуре и солнечная активность (числа Вольфа) (Тростников, 1967)

Fig. 1. Number of days with high (more than 400 cm) water levels in the Amur River floodplane and Sunspot cycles in Wolf's numbers (Тростников, 1967)

Самые значительные снижения уловов амурской осенней кеты происходили в конце 1910-х и после 1960-х гг. (рис. 2) и, в самом деле, в те же периоды отмечались наименьшие расходы воды в Амуре. Но корреляция большого ряда этих величин с 1907 по 2000 г. оказалась очень слаба (r = 0,2). Причину такой слабой связи мы видим в том, что на динамику численности осенней кеты влияют и другие факторы, а также в том, что статистика уловов амурской осенней кеты России не полна и не представительна: она формировалась в условиях различной интенсивности промысла, периодической смены орудий рыболовства (ранее преобладали заездки, а сейчас — плавные сети) и периодических запретов на промысел.

С фактором температуры воды Амура стали считаться со времени начала публикации данных Гидрометеоцентра (Государственный водный кадастр . 1980, 1987) о теплосодержании водной массы Амура (конец 1970-х — середина 1980-х гг.), когда Ю.С.Рослый (1985, 2002) обнаружил более сильную, чем с уровнем воды, корреляционную зависимость теплового стока Амура с численностью тихоокеанских лососей. Он считал, что тепловой сток обеспечивает определенные экологические условия нагула молоди лососей и влияет на их темп роста и выживаемость. Корреляция между тепловым стоком в июне и коэффициентом возврата для осенней кеты составила небольшую величину: r = 0,607 (Рослый, 2002). К сожалению, данные о тепловом стоке (поверхностная плотность теплового потока, выраженная в ваттах на квадратный метр; 1 Вт/м2 = 0,8598 ккал/м2) публиковались недолго.

На основании данных о том, что в ходе миграции по руслу Амура молодь интенсивно питается и растет, исследователи (Леванидов, 1969; Рослый, 2002; и др.) считали миграцию осенней кеты Амура в условиях высокой мутности (прозрачность 40-50 см) и высоких температур воды (20-24 оС) уникальным свой-

ством популяции. Ю.С.Рослый (2002) полагал, что именно нагул молоди кеты в русле Амура на 1000-километровом пути, где существует высокая обеспеченность пищей, делает возможным ее повышенный возврат по сравнению с кетой других азиатских стад за счет более низкого коэффициента естественной смертности.

СО CD ю со CD ю СО cd ю

О <м со СО -ü- -ü- ю со CD 00 CD CD

CD cd cd cd CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD CD

т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т— т—

Рис. 2. Уловы осенней кеты в российской части Амура в 1907-2000 гг.

Fig. 2. Fall chum salmon harvest in the Russian part of the Amur River in 1907-2000

Таким образом, во второй половине 20-го века исследователи высказали много предположений и обнаружили много противоречий, но факторы, влияющие на численность осенней кеты Амура, так и не были определены.

При поиске механизмов формирования численности осенней кеты Амура в пресноводный период мы обратились к динамике температуры воды и морфологическим особенностям русла Амура. В первую очередь мы учитывали, что Амур в нижнем течении — это равнинная река с многорукавным меандрирующим руслом. Глубина основного русла составляет в основном 6-10 м, глубина проток значительно мельче. Протоки Амура растекаются по гигантской пойме, ширина которой в некоторых местах составляет 15-25 км. Средняя скорость течения составляет около 1 м/с, что приводит к хорошей турбулентности, перемешаннос-ти и прогреваемости водного потока. Уссури в нижнем течении, куда впадают реки Большая Уссурка, Бикин и Хор, также является равнинной рекой. На таких равнинных участках русла неизбежен прогрев воды, что должно негативно отражаться на холодолюбивой молоди кеты. В самом деле, детальные исследования сотрудников ХфТИНРО в районах Тепловского и Биджанского ЛРЗ (13001600 км от устья Амура) показали, что при смене температуры (ситуация выхода из холодноводного притока в основное русло Амура) термоустойчивость заводской накормленной молоди осенней кеты оказалась в три раза ниже, чем голодающей, а температура 26 оС является для тех и других летальной: гибель наступает в течение менее чем одного часа (Миронова, Ходжер, 2000). Что касается дикой молоди осенней кеты, то ее термоустойчивость в р. Анюй (700 км от устья Амура) оказалась на 33 % выше, чем заводской — при температуре 26 оС ее гибель наступала через полтора часа (Разработка рекомендаций . 2002).

Известно, что процесс приспособления к новой температуре можно разделить на четыре последовательные фазы: стимулятивная, депрессивная, регулятор-ная и результативная (Строганов, 1962). Организм рыбы в зоне адаптации вырабатывает определенную слаженность обменных процессов; при изменении температуры происходит нарушение разных звеньев, составляющих обмен, что при-

водит либо к нормализации обмена, либо к адаптации, либо (когда изменения температуры значительны) к полному нарушению сложившихся соотношений, составляющих обмен (Строганов, 1962). Судя по результатам исследований Т.Н.Мироновой и Л.Ч.Ходжер (2000), при попадании молоди кеты из притока в зону экстремальных температур в русле Амура газообмен рыб протекает по третьему варианту, описанному Н.С.Строгановым (1962), а при попадании в зону нормальных температур — по второму.

Мы предположили, что ключ к разгадке механизма формирования численности осенней кеты Амура может заключаться не столько в водности и тепломассе воды, сколько в экстремумах температуры воды в период 1000-километровой миграции молоди по руслу Амура.

Известно, что начало миграции молоди осенней кеты у Хабаровска происходит в мае, пик — в начале июня, а окончание ската — в конце июня — начале июля (Леванидов, 1969). Наши наблюдения о динамике ската молоди осенней кеты у Хабаровска в 2004 г. согласуются с данными В.Я.Леванидова (1969) и представлены на рис. 3. Пик миграционной активности пришелся на температуру воды около 15 оС.

180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000

22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Рис. 3. Динамика ската молоди осенней кеты (1) и среднесуточная температура воды (2) в протоке Амурской у г. Хабаровск за период 13.05-18.06.2004 г.

Fig. 3. Fall chum salmon smolts seaward migration dynamics (1) and daily average water temperature (2) in the Amur River channel near Khabarovsk during 13.05-18.06.2004

В мае температура воды у Хабаровска оптимальна для молоди кеты. Например, в 1960 (сильные паводки), 1965 и 2004 гг. (слабые паводки) температуры воды в мае не превысили 15 °С. (рис. 4). В этот период кета хорошо питается и растет.

В июне температура воды в русле Амура у г. Хабаровск резко возрастает. Ее значения иногда достигают годового максимума. Покидая верхние притоки (Биджан, Бира, Уссури, Тунгуска и др.) в конце мая — начале июня, основное количество молоди осенней кеты попадает в зону высоких температур воды, средние значения которой в июне составляют 17-22 оС (рис. 5). Миграция проходит в зоне возрастания температуры воды, значения которой периодически приближаются к пределу физиологических свойств молоди осенней кеты. К сожалению, ранее исследовались лишь крайние точки (в 1200 км друг от друга) района ее миграции, где вода более прохладна: В.Я.Леванидов (1969) работал на нерестилищах кеты в бассейне р. Хор, а Ю.С.Рослый (2002) — в устье Амура. Никто из них не отмечал в мальковых ловушках, которые выставлялись у поверхности, мертвой молоди кеты. В ходе аквариальных опытов обнаружилось, что мертвая молодь кеты тонет. Нами было отмечено 2 мертвых малька кеты 31 мая

2004 г. при температуре 18 0С в протоке Амурской при исследовании распределения молоди кеты в русле, когда одна из ловушек была установлена на дне.

Рис. 4. Динамика температуры воды в 20 ч у Хабаровска с 1 по 31 мая 1960 и 1965 гг. (Гидрологический ежегодник, 1963, 1966)

Fig. 4. Dynamics of water temperature at 20 o'clock near Khabarovsk from May, 1 till May, 31st in 1960 and 1965 (Гидрологический ежегодник, 1963, 1966)