RU2724875C1 - Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems - Google Patents

Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems Download PDF

Info

Publication number
RU2724875C1
RU2724875C1 RU2019114061A RU2019114061A RU2724875C1 RU 2724875 C1 RU2724875 C1 RU 2724875C1 RU 2019114061 A RU2019114061 A RU 2019114061A RU 2019114061 A RU2019114061 A RU 2019114061A RU 2724875 C1 RU2724875 C1 RU 2724875C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
changes
early
climatic
regional
biological
Prior art date
Application number
RU2019114061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Гудимов
Виктория Сергеевна Свитина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Российской академии наук (ММБИ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Российской академии наук (ММБИ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Российской академии наук (ММБИ РАН)
Priority to RU2019114061A priority Critical patent/RU2724875C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724875C1 publication Critical patent/RU2724875C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water

Abstract

FIELD: hydrobiology; physics.SUBSTANCE: invention relates to a method for biological indication of early climatic changes in marine ecosystems. Method for biological indication of early climatic changes in marine ecosystems consists in monitoring hydrobionts, namely, behind the estuarine population of Semibalanus balanoides barnacles, constantly living in the marginal habitats, wherein the marginal biotope is identified and their number, biomass and distribution area are recorded once every 6 months, as well as measuring parameters of medium - temperature and salinity; detecting changes by comparing with results of previous observations, determining trends of indicator biological parameters in extreme gradient of natural factors, thereafter, early climatic and other ecological changes of ecosystems with operability from 6 months to 1–3 years are determined in accordance with direction and rate of changes of the marginal population of the species.EFFECT: above described method enables to detect early climatic and other ecological changes in marine ecosystems.1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к экологии и охране окружающей среды, а именно к способу оценки направления изменения экосистем морских акваторий.The invention relates to ecology and environmental protection, and in particular to a method for assessing the direction of change of ecosystems of marine waters.

Последствия изменений климата в Северном Ледовитом Океане имеют глобальное значение, но своевременное обнаружение их многолетних трендов известными методами проблематично, идет с большим опозданием.The consequences of climate change in the Arctic Ocean are of global importance, but the timely detection of their long-term trends by known methods is problematic, it is very late.

Известен способ биологического мониторинга состояния экосистем акватории бухты Козьмина с использованием в качестве тест-объектов морских гидробионтов (патент РФ на изобретение №2670208), культивируемых на плантации акватории, и/или гидробионтов, обитающих на естественных поселениях акватории, с различной периодичностью. Для этого в качестве гидробионтов используют приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis, серого морского ежа Strongylocentrotus intermedius, черного морского ежа Mesocentrotus nudus или меропланктон. После отбора проб тканей культивируемого приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis проводят гистоморфологический их анализ и определяют содержание липофусцина в клетках ткани, при этом размер гранул липофусцина должен составлять от 1 до 3 мкм, конгломератов не более 12 мкм, а занимаемая площадь не более 0,1% от площади гистологического среза. Также определяют размеры приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis, культивируемого на плантации в акватории бухты, или приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis, обитающего на естественных поселениях, и сравнивают полученные данные с нормативными показателями или сравнивают с нормативными показателями, которые формируют на основе средних показателей за 3-10 лет для особей, обитающих на естественных поселениях. Кроме того, определяют массу и размеры серых морских ежей Strongylocentrotus intermedius или черных морских ежей Mesocentrotus nudus или проводят определение количественного состава меропланктона и сравнивают с нормативными показателями, которые формируют на основе средних показателей за 3-10 лет. При изменении количественных, размерных и половозрастных показателей морских гидробионтов по сравнению с нормативными показателями делают вывод о влиянии источников загрязнения на состояние морских экосистем и об экологическом состоянии акватории бухты Козьмина.A known method of biological monitoring of the state of ecosystems of the water area of Kozmin Bay using marine hydrobionts as test objects (RF patent for invention No. 2670208), cultivated on a water plantation, and / or hydrobionts living in natural settlements of the water area, with different intervals. For this, the scallop Mizuhopecten yessoensis, the gray sea urchin Strongylocentrotus intermedius, the black sea urchin Mesocentrotus nudus, or meroplankton are used as hydrobionts. After sampling the tissues of the cultivated scallop Mizuhopecten yessoensis, their histomorphological analysis is carried out and the content of lipofuscin in the cells of the tissue is determined, while the size of the lipofuscin granules should be from 1 to 3 microns, conglomerates not more than 12 microns, and the occupied area not more than 0.1% of histological section area. The sizes of the coastal scallop Mizuhopecten yessoensis cultivated on a plantation in the bay area or the coastal scallop Mizuhopecten yessoensis living in natural settlements are also determined, and the data obtained are compared with normative indices or compared with normative indices, which are formed on the basis of average indices for 3-10 years for individuals living in natural settlements. In addition, the mass and size of the gray sea urchins Strongylocentrotus intermedius or the black sea urchins Mesocentrotus nudus are determined or the quantitative composition of meroplankton is determined and compared with standard indicators, which are formed on the basis of average values for 3-10 years. With a change in the quantitative, dimensional and age and sex indicators of marine aquatic organisms as compared with standard indicators, they conclude that the sources of pollution affect the state of marine ecosystems and the ecological state of the water area of Kozmin Bay.

Известен способ биологического мониторинга на основе биоиндикации (патент РФ на изобретение №2357243). Способ биологического мониторинга на основе биоиндикации предусматривает отбор проб водных животных, установление их численности, биомассы, видового разнообразия, границ распределения и регистрацию функциональных параметров организма, а также основных гидрологических и гидрохимических показателей, определение на их основе пространственных и временных трендов изменения индикаторных биологических параметров в градиенте экологических факторов. Биомониторинг осуществляется непрерывно посредством многоуровневой биоиндикации, с использованием нескольких уровней организации биологических систем и измерением индикаторных параметров с различной дискретностью. При этом результаты оперативной биоиндикации по физиологическим и поведенческим реакциям организма в природных условиях характеризуют изменения состояния среды в интервале от 1 часа до 6 месяцев, краткосрочной биоиндикации - по параметрам популяций отдельных видов - характеризуют диапазон от 0,5 года до 3 лет, многолетней биоиндикации на уровне сообществ оценивают изменения с интервалом 3 и более лет. Оценка изменений среды осуществляется путем сравнения с фоновыми и референтными трендами индикаторных параметров.A known method of biological monitoring based on bioindication (RF patent for the invention No. 2357243). The method of biological monitoring based on bioindication involves the sampling of aquatic animals, establishing their abundance, biomass, species diversity, distribution boundaries and recording the functional parameters of the body, as well as the main hydrological and hydrochemical indicators, determining on their basis the spatial and temporal trends of indicator biological parameters in gradient of environmental factors. Biomonitoring is carried out continuously through multilevel bioindication, using several levels of organization of biological systems and measuring indicator parameters with different discreteness. At the same time, the results of operational bioindication on the physiological and behavioral reactions of the body in natural conditions characterize changes in the state of the environment in the range from 1 hour to 6 months, short-term bioindication - according to the parameters of populations of individual species - characterize the range from 0.5 years to 3 years, long-term bioindication on community level assess changes with an interval of 3 years or more. Assessment of environmental changes is carried out by comparing with background and reference trends of indicator parameters.

Недостатком известных методов биомониторинга является ограниченность их действия: оценка только антропогенных изменений среды и/или возможность отследить хронические изменения водной среды только с опозданием на 3-5 и более лет, и ориентировочный характер результатов. Изменения климата, тем более ранние, этими методами не отслеживаются.A disadvantage of the known biomonitoring methods is the limitedness of their action: the assessment of only anthropogenic environmental changes and / or the ability to track chronic changes in the aquatic environment only after a delay of 3-5 or more years, and the indicative nature of the results. Climate changes, especially the earlier ones, are not monitored by these methods.

Биоиндикация считается надежным инструментом быстрого получения информации об экологически значимых изменениях окружающей среды. Реакция вида-биоиндикатора климата является наиболее оперативной и заметной, т.к. этот вид сильнее, чем другие, зависим от колебаний климата.Bioindication is considered a reliable tool for quickly obtaining information on environmentally significant environmental changes. The response of the climate bio-indicator species is the most rapid and noticeable, because this species is stronger than others, dependent on climate fluctuations.

Заявляемый способ биологической индикации ранних климатических и других многолетних изменений морских экосистем, как и известные, предусматривает наблюдение (съемку, фиксацию) гидробионтов, обитающих в естественных поселениях акватории, установление их численности, биомассы, границ (площадь) распределения, определение на их основе трендов изменения индикаторных биологических параметров в градиенте природных факторов среды обитания.The inventive method of biological indication of early climatic and other long-term changes in marine ecosystems, as well as known ones, involves observing (surveying, fixing) aquatic organisms living in natural settlements of the water area, establishing their abundance, biomass, boundaries (area) of distribution, determining trends based on them indicator biological parameters in the gradient of natural environmental factors.

Технической проблемой изобретения является разработка технологии раннего обнаружения трендов изменения экосистем под влиянием климата.The technical problem of the invention is the development of technology for early detection of trends in ecosystem changes under the influence of climate.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в выявлении ранних климатических и других экологически значимых изменений морских экосистем.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to identify early climatic and other environmentally significant changes in marine ecosystems.

Технический результат достигается тем, что в качестве биоиндикаторов используют гидробионтов, постоянно обитающих в условиях краевых биотопов. Выявляют краевой биотоп, где с периодичностью 1 раз в 6 месяцев осуществляют съемку гидробионтов, преимущественно эпибионтов, установление их численности, биомассы и площади распределения, а также измерение параметров среды - температуры и солености; выявляют изменения путем сравнения с результатами предыдущих измерений, определяют тренды изменения индикаторных биологических параметров в экстремальном градиенте (экоклине) природных факторов краевого биотопа, определяют ранние климатические или другие экологические изменения среды в соответствии с направлением и скоростью изменений краевой популяции вида. В качестве гидробионтов может быть использована эстуарная популяция усоногих раков-балянусов Semibalanus balanoides, обитающая в зонах критических соленостей.The technical result is achieved by the fact that as bioindicators use hydrobionts, constantly living in the conditions of regional biotopes. The regional biotope is identified, where at a frequency of 1 time in 6 months, hydrobionts, mainly epibionts are taken, their abundance, biomass and distribution area are determined, as well as measurement of environmental parameters - temperature and salinity; identify changes by comparison with the results of previous measurements, determine trends in indicator biological parameters in the extreme gradient (ecocline) of natural factors of the regional biotope, determine early climatic or other environmental changes in the environment in accordance with the direction and rate of change in the regional population of the species. As hydrobionts, an estuarine population of barnacle barnacles Semibalanus balanoides, which lives in critical salinity zones, can be used.

Предлагаемая технология предусматривает использование в качестве биоиндикаторов только гидробионтов, постоянно обитающих в условиях краевых биотопов. Оптимальный выбор биотопа является ноу-хау авторов.The proposed technology provides for the use as bioindicators only hydrobionts, constantly living in the conditions of regional biotopes. The optimal biotope selection is the know-how of the authors.

В качестве видов-биоиндикаторов климата эффективны эстуарные популяции доминантных сессильных эпибионтов донной фауны и флоры.Estimate populations of dominant sessile epibionts of the bottom fauna and flora are effective as climate bioindicators.

Экоклин рассматривается как пространственная постепенная смена природных сообществ или изменение параметров обилия отельных популяций (животных и растений), приспособленных к локальной среде обитания, вдоль градиента изменения какого-то отдельного фактора среды. Экотон относится к пространственной смене сообществ и популяций в комплексном градиенте природных факторов.Ecocline is considered as a spatial gradual change in natural communities or a change in the abundance parameters of individual populations (animals and plants) adapted to the local habitat along the gradient of a particular environmental factor. Ecoton refers to the spatial change of communities and populations in a complex gradient of natural factors.

Авторами впервые установлено, что в экстремальных градиентах краевых биотопов давление условий среды достигает максимума, делая организмы намного чувствительнее к изменениям экологических факторов.The authors first established that in extreme gradients of marginal biotopes, the pressure of environmental conditions reaches a maximum, making organisms much more sensitive to changes in environmental factors.

Таким образом, заявляемый способ основан на том, что если локальная популяция находится в экстремальных условиях краевого биотопа, под сильным давлением нескольких лимитирующих факторов, ее реакция на изменения внешней среды многократно сильнее и быстрее, чем у популяций в оптимальных условиях. В результате биоиндикация на основе мониторинга локальных краевых популяций позволяет обнаруживать как многолетние, так и краткосрочные (от 6 месяцев) последствия изменений среды.Thus, the claimed method is based on the fact that if the local population is in extreme conditions of the regional biotope, under strong pressure of several limiting factors, its response to environmental changes is many times stronger and faster than that of populations under optimal conditions. As a result, bioindication based on monitoring of local regional populations makes it possible to detect both long-term and short-term (from 6 months) consequences of environmental changes.

Для индикации климатических изменений основное внимание, уделяется популяции вида-биоиндикатора климата, которая сильнее и быстрее, чем популяции других гидробионтов реагирует на изменения условий как водной, так и воздушной среды.To indicate climatic changes, the main attention is paid to the population of the climate bio-indicator species, which reacts more strongly and faster than other aquatic organisms to changes in the conditions of both the water and air environments.

Действие данного механизма биоиндикации ранних изменений климата показано на примере краевой популяции усоногих раков-балянусов Semibalanus balanoides, обитающих в Кольском заливе Баренцева моря.The action of this mechanism of bioindication of early climate changes is shown by the example of the regional population of barnacle barnacles Semibalanus balanoides living in the Kola Bay of the Barents Sea.

Чем резче градиенты факторов и сильнее экоклин и экотон, тем больший стресс испытывают организмы и тем меньше видов способно выжить в условиях сильных градиентов. Обычно крайне толерантные литоральные виды, такие как Semibalanus balanoides, находятся в экотонах краевых биотопов в очень уязвимом положении из-за экстремально сильного давления факторов среды.The sharper the gradients of the factors and the stronger the ecocline and ecotone, the greater the stress experienced by organisms and the fewer species can survive in conditions of strong gradients. Usually extremely tolerant littoral species, such as Semibalanus balanoides, are located in ecotones of regional biotopes in a very vulnerable position due to extremely strong pressure of environmental factors.

Поэтому в условиях критической солености эстуарных зон малейшие изменения лимитирующих факторов немедленно отзываются на параметрах обилия и распределении организмов. Например, даже незначительное уменьшение средней солености на 1-2%о уже имеет значение и немедленно отражается в изменении численности балянусов, вплоть до их полной гибели на отдельных участках. На литорали, в условиях двойного «пресса» факторов среды, - пониженной солености воды и осушения, критическим также становится даже небольшое, на первый взгляд, увеличение времени экспозиции балянусов на воздухе (на 20-40 мин), безопасное для них на обычной морской литорали.Therefore, under conditions of critical salinity of estuarine zones, the slightest changes in limiting factors immediately respond to the abundance parameters and distribution of organisms. For example, even a slight decrease in the average salinity by 1-2% o already matters and is immediately reflected in the change in the number of balyanus, up to their complete death in individual areas. On the littoral, under the conditions of a double “pressure” of environmental factors — reduced salinity of the water and drainage, even a slight, at first glance, increase in the time of exposure of the balanus in the air (by 20–40 min), which is safe for them on the usual marine littoral, also becomes critical .

Таким образом, в градиентах краевых биотопов литорали давление условий среды достигает максимума, делая организмы намного чувствительнее даже к незначительным, для оптимальных условий, изменениям экологических факторов, например, температуры, солености.Thus, in the gradients of the marginal littoral biotopes, the pressure of environmental conditions reaches a maximum, making organisms much more sensitive even to minor, for optimal conditions, changes in environmental factors, for example, temperature, salinity.

В качестве видов-биоиндикаторов климата наиболее эффективно использовать сессильные организмы - эпибионты, живущие на поверхности литорального грунта, камней, которые наименее защищены от воздействия внешних условий и подвергаются прямому атмосферному воздействию в период отлива. Для Баренцева и Белого морей такими биоиндикаторами являются усоногие раки-балянусы Semibalanus balanoides - эпибионты, хорошо заметные на литорали, обитающие повсеместно, в том числе, в зонах критических соленостей.Sessile organisms — epibionts living on the surface of littoral soil, stones, which are least protected from the influence of external conditions and are exposed to direct atmospheric influences at low tide — are most effectively used as climate bioindicators. For the Barents and White Seas, such bioindicators are Semibalanus balanoides, barnacles, epibionts, which are clearly visible on the intertidal zone, living everywhere, including in zones of critical salinity.

Мониторинг популяций других донных организмов литорали (моллюсков, ракообразных, червей-полихет, местных рыб, водорослей) по одному-двум доминирующим факторам в экоклине краевых биотопов, также способен выявить потенциальных биоиндикаторов экологических изменений среды, климатических, в том числе.Monitoring the populations of other littoral bottom organisms (mollusks, crustaceans, polychaete worms, local fish, algae) by one or two dominant factors in the ecocline of regional biotopes can also identify potential bioindicators of environmental environmental changes, including climate ones.

Предлагаемое техническое решение осуществимо, что подтверждается ниже приведенными сведениями и иллюстрируется с помощью фигур.The proposed technical solution is feasible, which is confirmed by the following information and is illustrated using figures.

На фиг. 1 приведен экоклин численности усоногих раков S. balanoides в поселениях среднего (серые столбцы) и нижнего (черные) горизонтов эстуарной литорали р. Тулома по градиенту солености от 2 (разрез 3) до 6%о (разрез 7, м. Еловый) на поверхности в отлив.In FIG. Figure 1 shows the ecocline of the number of barnacle crayfish S. balanoides in the settlements of the middle (gray columns) and lower (black) horizons of the estuary littoral of the r. Tuloma has a salinity gradient from 2 (section 3) to 6% o (section 7, m. Spruce) on the surface at low tide.

На фиг. 2. отражены многолетние изменения численности балянусов S. balanoides и солености воды на поверхности (урез) и в поселениях рачков (в ручьях) краевого биотопа эстуарной литорали кута Кольского залива.In FIG. 2. Long-term changes in the abundance of S. balanoides balyanus and water salinity on the surface (edge) and in crustacean settlements (in streams) of the marginal biotope of the estuary littoral of Kuta Kola Bay are reflected.

На примере популяции эпибионтных литоральных ракообразных -балянусов S. balanoides эстуарной литорали р. Тулома западного (левого) берега кута Кольского залива был апробирован способ выявления ранних климатических изменений при помощи биоиндикации. Были выполнены многолетние исследования (2003-2018 гг.) на большом материале: более 420 измерений солености и 739 численности за 87 съемок, направленные на поиск методов обнаружения ранних экологических изменений морской среды, в том числе, вызванных глобальным потеплением.On the example of a population of epibiont littoral crustaceans -balyanus S. balanoides estuary littoral p. Tuloma of the western (left) coast of Kuta Kola Bay, a method for detecting early climate changes using bioindication was tested. Long-term studies (2003-2018) were carried out on a large material: more than 420 measurements of salinity and 739 abundance over 87 surveys aimed at finding methods to detect early environmental changes in the marine environment, including those caused by global warming.

Путем сравнительного анализа изменений популяции по показателям обилия и площади (границ) скоплений рачков установлено, что как специфически узкое распределение балянусов и обитание их только в руслах литоральных ручьев (стоках литоральных вод), так и их градуальное распределение в экоклине краевого биотопа определяются, в первую очередь, градиентом солености воды, близкой к критической (фиг. 1).A comparative analysis of population changes by indicators of the abundance and area (boundaries) of crustacean clusters has established that both the specific narrow distribution of balyanus and their habitat only in the channels of littoral streams (runoff of littoral waters) and their degree distribution in the ecocline of the regional biotope are determined, first turn, a gradient of salinity of water close to critical (Fig. 1).

Было обнаружено, что с 2007 по 2018 гг. происходило неуклонное уменьшение численности балянусов, при этом наблюдалось постепенное возрастание солености на литорали (фиг. 2). Установлено, что соленость литоральных вод возрастала вследствие закономерного увеличения испарения при потеплении климата и, соответственно, постепенного осолонения литорального грунта в периоды его осушения (во время полусуточных отливов). Численность балянусов за несколько лет значительно упала, в том числе, из-за периодического увеличения продолжительности опреснения в весенне-летнее время при увеличении объемов стока р. Туломы в отдельные годы климатических колебаний 2007-2018 гг.It was found that from 2007 to 2018. there was a steady decrease in the number of balianus, while a gradual increase in salinity in the littoral was observed (Fig. 2). It was established that the salinity of littoral waters increased due to a regular increase in evaporation during climate warming and, accordingly, gradual salinization of littoral soil during periods of drainage (during semi-daily tides). The number of balyanus fell significantly over several years, including due to the periodic increase in the duration of desalination in spring and summer with an increase in the flow of the river. Tulomas in some years of climatic fluctuations 2007-2018

В 2007-2008 гг.произошло резкое падение численности вплоть до полного исчезновения рачков на ближних к реке разрезах участка. По полученным данным это совпало с аномальным увеличением мощности (объема и продолжительности) стока р. Тулома в весенне-летний период 2007-2008 гг. После этого средняя численность балянусов несколько лет оставалась на пониженном уровне, испытывая небольшие колебания на фоне общей тенденции к дальнейшему снижению. Устойчивое сокращение краевой популяции стало явным после 2013 г. и особенно заметным после 2015 г., уже без видимых признаков восстановления.In 2007-2008, there was a sharp decline in numbers up to the complete disappearance of crustaceans in the sections of the site closest to the river. According to the data obtained, this coincided with an anomalous increase in the power (volume and duration) of runoff r. Tuloma in the spring-summer period of 2007-2008 After that, the average number of balyanus remained at a reduced level for several years, experiencing slight fluctuations against the background of a general tendency to further decrease. A steady decline in the regional population became apparent after 2013 and especially noticeable after 2015, already without visible signs of recovery.

Таким образом, влияние климата на популяцию вида-биоиндикатора было комплексным: возрастание нагрева и испарения на литорали с одной стороны и увеличение амплитуды колебаний речного стока и его мощности с другой.Thus, the influence of climate on the population of the bioindicator species was complex: an increase in heating and evaporation in the littoral on the one hand and an increase in the amplitude of fluctuations of the river flow and its thickness on the other.

Снижение численности S. balanoides после 2004 г. и возрастание гибели балянусов (взрослых и спата) на эстуарной литорали с 2007 по 2018 гг. вполне адекватны тренду глобального потепления и происходят вследствие значительного изменения комплекса факторов среды, аномального для данной краевой популяции. В типично морских литоральных биотопах Мурмана уменьшение численности балянусов не наблюдалось (таблица). Хотя в морских биотопах литорали и сублиторали климатические изменения также идут, но они незаметны или недостоверны на ранних стадиях, и станут очевидны на более поздних стадиях изменения климата.A decrease in the number of S. balanoides after 2004 and an increase in the death of balyanuses (adults and spatha) on the estuary littoral from 2007 to 2018. they are quite adequate to the global warming trend and occur due to a significant change in the complex of environmental factors, anomalous for this regional population. In typical Murman marine littoral biotopes, a decrease in the number of balyanus was not observed (table). Although climatic changes are also taking place in marine biotopes of littoral and sublittoral zones, they are imperceptible or unreliable in the early stages, and will become apparent in the later stages of climate change.

Figure 00000001
Figure 00000001

Следовательно, краевую популяцию S. balanoides, находящуюся в условиях критической солености воды, можно считать биоиндикатором ранних климатических изменений. Значительное изменение численности балянусов было заметно только в краевом биотопе эстуария. В условиях нормальной солености морские популяции балянусов не изменились или выросли.Consequently, the marginal population of S. balanoides, located in conditions of critical salinity of water, can be considered a bioindicator of early climatic changes. A significant change in the number of balyanus was noticeable only in the marginal biotope of the estuary. Under conditions of normal salinity, marine populations of barnacles have not changed or have grown.

Поэтому ранняя биоиндикация изменений климата возможна и осуществима только на основе мониторинга краевых популяций сообществ литорали.Therefore, early bioindication of climate change is possible and feasible only on the basis of monitoring the regional populations of littoral communities.

Динамика популяции усоногих раков S. balanoides в условиях краевого биотопа свидетельствует о продолжающемся потеплении климата последние 10 лет. При этом по данным биоиндикации, изменение климата идет не равномерно, а с колебаниями-скачками - ступенчато, после каждого скачка в 2-3 года следует период «отката» или стабилизации на новом уровне, затем снова следует скачек и т.д. Данные колебания численности подтверждают, что если тренд потепления климата изменится в сторону похолодания, то краевая популяция вида-биоиндикатора отреагирует соответственно, ее площадь и численность начнут быстро увеличиваться.The dynamics of the population of barnacle cancers of S. balanoides under the conditions of the regional biotope indicates continued climate warming for the past 10 years. Moreover, according to bioindication, climate change is not uniform, but with fluctuations-jumps - stepwise, after each jump of 2-3 years there follows a period of "rollback" or stabilization at a new level, then again jumps, etc. These fluctuations in numbers confirm that if the trend of climate warming changes towards cooling, the regional population of the bioindicator species will respond accordingly, its area and number will begin to increase rapidly.

Реакция балянусов эстуарного краевого биотопа на изменение климата достоверно определяется с оперативностью от 6 месяцев до 1-3 лет, что уникально по скорости, и конечно, намного быстрее реакций, как морских популяций вида, так и сублиторальных донных сообществ.The response of the estuary marginal biotope balianus to climate change is reliably determined with an operativeness of 6 months to 1-3 years, which is unique in speed and, of course, much faster than reactions of both marine populations of the species and sublittoral bottom communities.

Важно отметить, что если в условиях нормальной солености реакция популяции на небольшие колебания лимитирующих факторов (температуры, солености, осушения) малозаметна в течение нескольких лет, то в условиях эстуарной литорали и, особенно, в условиях критической солености, рачки, находясь на грани выживания, реагируют на изменения факторов намного быстрее, чем в морских популяциях.It is important to note that while under normal salinity the reaction of the population to small fluctuations in the limiting factors (temperature, salinity, drainage) is not noticeable for several years, then under the conditions of the estuary littoral and, especially, under conditions of critical salinity, crustaceans, on the verge of survival, respond to changes in factors much faster than in marine populations.

Анализ полученных результатов показал, что в условиях экоклина и экотона краевых биотопов зависимость организма от факторов внешней среды многократно возрастает.An analysis of the results showed that under the conditions of ecocline and ecotone of marginal biotopes, the body's dependence on environmental factors increases many times.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность выявления ранних климатических и других экологических изменений морских экосистем.The proposed method provides the ability to identify early climatic and other environmental changes in marine ecosystems.

Claims (2)

1. Способ биологической индикации ранних климатических изменений морских экосистем, предусматривающий наблюдение гидробионтов, обитающих на естественных поселениях акватории, установление их численности, биомассы, границ распределения, определение на их основе трендов изменения индикаторных биологических параметров в градиенте природных факторов среды обитания, отличающийся тем, что в качестве биоиндикаторов используют эстуарную популяцию усоногих раков-балянусов Semibalanus balanoides, постоянно обитающих в условиях краевых биотопов, при этом выявляют краевой биотоп, с периодичностью 1 раз в 6 месяцев осуществляют наблюдение гидробионтов, обитающих в условиях краевых биотопов, установление их численности, биомассы и площади распределения, а также измерение параметров среды - температуры и солености; выявляют изменения путем сравнения с результатами предыдущих наблюдений, определяют тренды изменения индикаторных биологических параметров в экстремальном градиенте природных факторов, определяют ранние климатические и другие экологические изменения экосистем с оперативностью от 6 месяцев до 1-3 лет в соответствии с направлением и скоростью изменений краевой популяции вида.1. A method for biological indication of early climatic changes in marine ecosystems, which includes observing hydrobionts living in natural settlements of the water area, establishing their abundance, biomass, distribution boundaries, determining, on their basis, trends in indicator biological parameters in the gradient of natural environmental factors, characterized in that as an bioindicator, use the estuarine population of barnacle barnacles Semibalanus balanoides, constantly living in the conditions of regional biotopes, while the regional biotope is identified, with a frequency of 1 time in 6 months they monitor hydrobionts living in the conditions of regional biotopes, determining their number, biomass and area distribution, as well as measurement of environmental parameters - temperature and salinity; identify changes by comparing with the results of previous observations, determine trends in indicator biological parameters in an extreme gradient of natural factors, determine early climatic and other ecological changes in ecosystems with a speed of 6 months to 1-3 years in accordance with the direction and rate of change of the regional population of the species. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что биологическую индикацию на основе биомониторинга проводят в зонах критических соленостей.2. The method according to p. 1, characterized in that the biological indication based on biomonitoring is carried out in areas of critical salinity.
RU2019114061A 2019-05-06 2019-05-06 Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems RU2724875C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114061A RU2724875C1 (en) 2019-05-06 2019-05-06 Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114061A RU2724875C1 (en) 2019-05-06 2019-05-06 Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724875C1 true RU2724875C1 (en) 2020-06-26

Family

ID=71136124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114061A RU2724875C1 (en) 2019-05-06 2019-05-06 Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724875C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357243C1 (en) * 2007-10-19 2009-05-27 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) Method of biological monitoring based on bioindication
UA101701C2 (en) * 2011-06-07 2013-04-25 Институт Гидробиологии Национальной Академии Наук Украины Method for bio-indication of water quality

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357243C1 (en) * 2007-10-19 2009-05-27 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) Method of biological monitoring based on bioindication
UA101701C2 (en) * 2011-06-07 2013-04-25 Институт Гидробиологии Национальной Академии Наук Украины Method for bio-indication of water quality

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUNSAKER C. T. et al. Environmental monitoring and assessment program: ecological indicators. - Atmospheric Research and Exposure Assessment Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency, 1990. *
ГУДИМОВ А. В. и др. Популяция усоногих раков Semibalanus balanoides в градиенте солености эстуарной зоны кута Кольского залива //Доклады Академии наук. - Федеральное государственное унитарное предприятие Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр Наука, 2007, Т. 412, N. 1, с. 132-133. *
ГУДИМОВ А. В. и др. Популяция усоногих раков Semibalanus balanoides в градиенте солености эстуарной зоны кута Кольского залива //Доклады Академии наук. - Федеральное государственное унитарное предприятие Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр Наука, 2007, Т. 412, N. 1, с. 132-133. HUNSAKER C. T. et al. Environmental monitoring and assessment program: ecological indicators. - Atmospheric Research and Exposure Assessment Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency, 1990. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wing et al. Settlement and transport of benthic invertebrates in an intermittent upwelling region
Hallmann et al. High-resolution sclerochronological analysis of the bivalve mollusk Saxidomus gigantea from Alaska and British Columbia: techniques for revealing environmental archives and archaeological seasonality
Oliveira et al. Abiotic factors controlling the establishment and abundance of the invasive golden mussel Limnoperna fortunei
Luoto Hydrological change in lakes inferred from midge assemblages through use of an intralake calibration set
Berry et al. Long-term changes in kelp forests in an inner basin of the Salish Sea
DiBacco et al. Development and application of elemental fingerprinting to track the dispersal of marine invertebrate larvae
Fielding et al. Acoustic determination of the distribution of fish and krill across the Scotia Sea in spring 2006, summer 2008 and autumn 2009
Jessop et al. Life history of American eel Anguilla rostrata: new insights from otolith microchemistry
Lezcano et al. Marine pollution effects on the southern surf crab Ovalipes trimaculatus (Crustacea: Brachyura: Polybiidae) in Patagonia Argentina
Nicholas et al. Prompt transgression and gradual salinisation of the Black Sea during the early Holocene constrained by amino acid racemization and radiocarbon dating
Serafy et al. Species-specific patterns of fish abundance and size along a subtropical mangrove shoreline: an application of the delta approach
Lucey et al. Multi-stressor extremes found on a tropical coral reef impair performance
Liu et al. Detection of time-varying pulsed event effects on estuarine pelagic communities with ecological indicators after catastrophic hurricanes
Devine et al. Baited remote underwater video estimates of benthic fish and invertebrate diversity within the eastern Canadian Arctic
MK et al. Seasonal distribution of zooplankton composition and abundance in a sub-tropical mangrove and salt marsh estuary
Zamani et al. The growth rate of coral Porites lutea relating to the El Niño phenomena at Tunda Island, Banten Bay, Indonesia
Luoto et al. Midge‐inferred Holocene effective moisture fluctuations in a subarctic lake, northern Lapland
Reinhardt et al. Material properties of Didemnum vexillum and prediction of tendril fragmentation
Tomašových et al. Millennial-scale changes in abundance of brachiopods in bathyal environments detected by postmortem age distributions in death assemblage (Bari Canyon, Adriatic Sea)
RU2724875C1 (en) Method for biological indication of early climatic and other ecological changes in marine ecosystems
Wasserman et al. Applying empirical dynamic modeling to distinguish abiotic and biotic drivers of population fluctuations in sympatric fishes
Nakashima et al. Is beach-spawning success for capelin, Mallotus villosus (Müller), a function of the beach?
Schleyer et al. A benthic survey of Aliwal Shoal and assessment of the effects of a wood pulp effluent on the reef
Coayla-Peñaloza et al. Benthic macroinvertebrate communities and water quality assessment in high Andean wetlands Callali-Oscollo, Arequipa-Cusco, Peru
Hwang et al. Habitat use patterns of Chelon haematocheilus, as revealed by Sr: Ca ratios in otoliths