Факторы среды и общие уловы рыбы в водлозере

Интенсивное освоение территории северо-запада России привело к существенным изменениям природной среды, что не могло не сказаться на условиях обитания рыбного населения в водоемах Карелии. В задачу нашего исследования входило рассмотрение изменений общих уловов рыбы в одном из озер минимально затронутых антропогенным воздействием в связи с комплексом факторов окружающей среды. Оказалось, что таким требованиям отвечает оз. Водлозеро. Оно расположено в труднодоступной и малонаселенной местности юго-восточной части Республики Карелия.

Водная система Водлозера занимает крайнее восточное положение в Балтийском бассейне и располагается на границе с бассейном Белого моря. Она служит начальным участком главного водотока Северо-Запада Европейской части России, включающего р. Илесу – оз. Водлозеро – р. Водлу – Онежское озеро – р. Свирь – Ладожское озеро – р. Неву – Финский залив Балтийского моря и протянувшегося с северо-востока на юго-запад более чем на 1000 км. Водлозеро и его водосбор вытянуты субмеридионально вдоль 37° в.д. Оно протянулось почти на 250 км от 62° 06’ до 63° 33’ с.ш. Максимальная ширина водосбора около 50 км, площадь 5280 км2.

Среда обитания

В 1932–1934 гг. Водлозеро было преобразовано в сезонное водохранилище для обеспечения оптимальных условий для лесосплава по р. Водле, который был прекращен в 1996 г. Здесь еще сохранились многие черты дикой природы, утраченные в других районах северного края России. В настоящее время оно входит в состав особо охраняемой территории национального парка «Водлозерский» и принадлежит к группе больших озер с насыщенной ихтиофауной1.

Рыбное население этого озера детально описано в монографии Л.П. Петровой, Л.А. Кудерского2. Вместе с тем коллектив авторов посчитал целесообразным более полно рассмотреть комплекс природных факторов в годы аномально больших и малых общих уловов рыбы.

Влияние локальных и региональных (гидрометеорологических), глобальных и космических (солнечная и геомагнитная активность, галактические космические лучи) факторов среды на изменения общих уловов рыбы в Водлозере рассматривалось в период 1934–2005 гг.

Даты аномальных уловов рыбы выявлены через расчеты отклонений ежегодных значений от средних для каждого из 5-ти циклов (см. табл. 1а, б, рис. 1), из которых 4 цикла были выделены ранее3, а за 5-й приняты 1991– 2005 гг.

Таблица 1а

Среднегодовые учтенные уловы основных групп промысловых рыб в Водлозере по 4-м циклам

Terra Humana

№ п.п.	Группы рыб	циклы
		1. 1934– 1941 гг.		2. 1942– 1963 гг.		3. 1964– 1981 гг.		4. 1982– 1990 гг.
		тонны	%%	тонны	%%	тонны	%%	тонны	%%
1.	Мелкотелые ценные виды (снеток, ряпушка)	40,4	11,2	88,7	26,4	63,9	18	12,4	4,3
2.	Крупночастиковые виды (лещ, судак, щука)	69,5	19,3	75,3	22,4	81,4	22,9	136	47,4
3.	Мелкочастиковые виды (плотва, ерш, окунь, смесь)	236,2	65,5	152,5	45,3	194,7	55	118,6	41,4
4.	Прочие виды (налим, язь, сиг)	14,4	4	19,9	5,9	14,7	4,1	19,7	6,9
Cумма		360,5	100	336,4	100	354,7	100	286,7	100

Таблица 1б

Рис. 1. Общие уловы рыбы в Водлозере в 1934–2005 годы (тонн)

Общие уловы рыбы в Водлозерев 1934–2005 годы (тонн)4

годы	1930	1940	1950	1960	1970	1980	1990	2000
0		230,9	408,3	415,4	384,6	247,1	146,5	95,6
1		172,6	442,7	491,3	598,1	220,9	117,8	188
2		181,4	405,5	317,2	485,7	270,4	114,1	158,7
3		268,8	450,7	198,9	387,9	316,6	104,6	172,2
4	387,9	253,1	494,2	324,5	447,6	283,6	71,4	173,2
5	400,5	178,4	442,1	279,9	414,3	301,7	112,9	196,9
6	603,9	275	415,1	290	283,9	311,5	122,9
7	431,6	230,8	339	359,9	354,1	282,6	124,9
8	385,9	310,6	438	332,3	308,6	282,6	47,3
9	269	307,8	424	239,5	431,6	244,5	57,2

Примечание: Пропуск данных в 1946 г. заполнен средним значением из 10 соседних лет (по 5 до и после 1946 г.).

В процессе обработки материалов использованы методы: расчета средних значений, выборок, наложенных эпох, последовательного суммирования, определения коэффициентов корреляции, составления таблиц и построения графиков. Основное внимание было уделено анализу внутригодового хода температуры воздуха, осадков, уровней озера, чисел Вольфа, галактических космических лучей накануне и в годы с аномально большими и малыми уловами рыбы в Водлозере. Исследование природных условий за 2 года позволяет с большей достоверностью проследить изменение

Среда обитания

факторов среды с учетом их сезонных колебаний с заблаговременностью за год до аномальных уловов рыбы.

Вариант нормирования уловов от средней за цикл дает возможность не терять данные за неполные десятилетия и не искажает их значения, чего невозможно избежать при расчетах отклонений от скользящих средних (см. табл. 2, рис. 2). В каждом десятилетии (на основе таблицы 2) были определены по два года с наибольшими и наименьшими отклонениями уловов от средней (табл. 3). Для них выполнены выборки средних месячных значений выше перечисленных факторов природной среды.

Таблица 2

Общие уловы рыбы в Водлозере в отклонениях от нормы по 5 циклам* (%)

Годы 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0 64,1 116,8 118,9 108,3 69,6 100,1 72 1 47,9 126,7 140,6 168,5 62,2 102,4 141,6 2 51,9 116 90,8 136,8 94,3 99 119,7 3 76,9 129 56,9 109,3 110,4 91,1 129,5 4 107,7 72,4 141,4 91,4 126,1 98,9 61,9 130,3 5 111,2 51 126,5 78,8 116,7 105,2 98,1 148,3 6 167,6 78,7 118,7 81,7 80 108,7 106,7 7 119,8 66 97 101,4 100 98,6 108,5 8 107,1 88,9 125,3 93,6 86,9 98,6 41,1 9 74,7 88,1 121,3 67,5 121,6 85,3 49,6 годы начала циклов выделены жирным шрифтом (см. табл. 1а).

Таблица 3

Даты аномальных отклонений общих уловов, рассчитанных от средних по циклам

Terra Humana

№ п.п	годы	К ≥ 114%	№ п/п	годы	К ≤ 86%
1	1934	116	1	1939	80
2	1935	120	2	1941	71
3	1936	181	3	1942	75
4	1937	129	4	1945	74
5	1938	115	5	1957	79
6	1946	114	6	1963	61
7	1949	127	7	1965	86
8	1954	116	8	1969	73
9	1960	127	9	1976	69
10	1961	151	10	1977	86
11	1971	146	11	1978	75
12	1972	118	12	1981	80
13	1983	114	13	1994	61
14	1990	247	14	1998	40
	Среднее	137,2		Среднее	72,1

Анализируемые климатические характеристики имеют важное значение для понимания условий развития биоты Водлозера и его продуктивности. Комплексное исследование климатических и космических факторов в годы аномальных уловов рыбы в Водлозере в таком объеме выполняется впервые.

Среди факторов среды значительное влияние на формирование природной обстановки в районе Водлозера оказывает температура воздуха, анализ которой по метеостанции Кугановолок приведен на рисунке 3а.

Следует отметить регулярность повторения максимумов и минимумов средних годовых температур воздуха близкую к 11-летнему циклу солнечной активности (табл. 4).

К% 170

1934 1944    1954   1964   1974   1984   1994   2004

годы

Рис. 2. Общие уловы рыбы в Водлозере в 1934–2005 годы в отклонениях от средней по циклам.

Рис. 3 а. Средние годовые температуры воздуха по м.с. Кугановолок (после некоторых реконструкций по средним данным 10 ближайших членов ряда).

Среда обитания

-5

-15

-25

-35

А

Б

Рис. 3б. Средние месячные температуры воздуха накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере с нарастающим итогом (по М.С. Кугановолок)

Результаты анализа внутригодового хода температуры воздуха накануне и в годы с большими и малыми общими уловами рыбы в Водлозере приведены на рисунке 3б. Накануне дат с аномальными уловами температуры воздуха почти не различаются. В январе и феврале накануне дат с аномально большими уловами холоднее на 1,8 и 0,3 ° С, а в остальные месяцы теплее. В годы с аномально большими уловами во все месяцы года теплее и в особенности в холодную часть года (в январе, феврале, марте и декабре теплее на 3,2; 2,9; 3,2; 4,4 ° С соответственно). Суммы различий накануне и в годы больших и малых уловов составляют 7 и 18,6 ° С. Эти расчеты подтверждают значение преобладающих высоких температур воздуха в годы больших общих уловов рыбы.

Таблица 4

Даты максимумов (макс.) и минимумов (мин.) средних годовых температур воздуха по М.С. Кугановолок

Terra Humana

№ п.п.	годы макс.	интервал лет	№ п.п.	годы мин.	интервал лет
1	1949		1	1945
		12			11
2	1961		2	1956
		13			10
3	1974		3	1966
		15			12
4	1989		4	1978
		11			9
5	2000		5	1987
					11
			6	1998
Среднее		13			11

Температура воды как среды обитания рыбного населения имеет исключительно важное значение5. Справедливость этого положения подтверждается анализом декадных значений температуры воды в Водло-зерском водохранилище с мая по август (рис. 4), причем более отчетливо различия в температуре воды прослеживаются не накануне, а в годы аномальных уловов. О согласованном ходе изменений температуры воздуха и воды в районе исследований можно судить по фрагменту их одновременных наблюдений в период с 1966 по 1988 гг. (рис. 5). Параллельный ход изменений температуры в двух средах дал возможность определить даты их экстремальных значений, которые приведены в таблице 5.

Рис. 4. Температура воды в Водлозерском водохранилище накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере.

Таблица 5

Температура воды в Водлозерском водохранилище и воздуха в районе м.с. Кугановолок в годы их максимальных и минимальных значений

№ п.п.	Максимумы годы	°С вода	°С воздух	Минимумы годы	°С вода	°С воздух
1.	1967	16,9	13,5	1969	14,5	11,3
2.	1970	17,7	13,8	1971	14,5	11,7
3.	1972	18,3	15,3	1976	12,6	11,2
4..	1980	16,7	16,7	1978	12,3	11,6
5.	1984	17,2	14,2	1982	14	12
6.	1986	16,3	13,2	1985	16,1	12,8
7.	1988	17,3	14,6	1987	14,4	12,3
	Средние	17,2	14,5	Средние	14,1	11,8

Из расчета средних значений следует, что в годы максимальных температур воды и воздуха теплее, чем в годы минимумов на 3,1 и 2,7 ° С соот-

Среда обитания

ветственно. Эти различия прослеживаются на всем протяжении сравниваемого периода, за исключением 1977 года.

Для дат экстремальных значений температуры воды и воздуха (табл. 6) выполнены выборки общих уловов рыбы в Водлозере.

В таблице 6 показано, что в годы максимумов температуры воды и воздуха уловы выше, чем в годы минимумов. Этот результат подтверждает данные предыдущих анализов (рис. 3а, б; рис. 4).

Рис. 5. Средние температуры воды в Водлозерском водохранилище в период май – август (1) и воздуха в районе мс. Кугановолок (2) в 1966–1988 гг. Коэффициент корреляции 0,7.

Таблица 6

Общие уловы рыбы в Водлозере в годы максимумов и минимумов температуры воды и воздуха в Водлозерском водохранилище и в районе м.с. Кугановолок

Terra Humana

№ п.п.	максимумы годы	УЛОВЫ РЫБЫ ТОНН	К%	минимумы годы	№ п.п.	УЛОВЫ РЫБЫ ТОНН	К%
1	1967	359,9	110,8	1969	1	239,5	73,7
2	1970	384,6	93,9	1971	2	598,1	146
3	1972	485,7	118,6	1976	3	283,9	69,3
4	1980	247,1	89,4	1978	4	308,6	75,4
5	1984	283,6	102,8	1982	5	270,4	97,7
6	1986	311,5	113	1985	6	301,7	109,4
7	1988	282,6	102,5	1987	7	282,6	102,5
	Среднее	336,4	104,4	Срсред-нее		326,4	96,3

Для выявления значимости многолетних изменений средней годовой температуры воздуха в формировании рыбного населения Водлозера были рассчитаны общие уловы рыбы методом наложенных эпох относительно максимумов (1949, 1961, 1974, 1989 гг.) и минимумов (1945, 1956, 1966, 1978, 1987, 1998 гг.) температуры воздуха. Их результаты приведены на рис. 6, где отчетливо прослеживаются большие уловы при высокой температуре. Обращает на себя внимание наличие 3-летнего ритма в повторяемости больших уловов в годы высоких температур.

В распределении годовой суммы осадков такой четкой повторяемости аномалий, как у температуры воздуха, не наблюдается, но их изменение для формирования режима уровней водоема и рыбного населения Водло-зера имеет существенное значение. Подтверждением этого положения являются данные по общим уловам рыбы в годы с максимальными и минимальными осадками (табл. 7). Оказалось, что уловы рыбы в годы с малыми осадками на 26% больше, чем в годы с большими.

Представляет интерес рассмотрение внутригодового распределения осадков накануне и в годы больших и малых уловов в Водлозере по данным м.с. Кугановолок (рис. 7). Наибольшее различие в количестве осадков наблюдается в годы больших и малых уловов при их незначительной разнице накануне даты аномалий. Различия в количестве осадков накануне и в годы противоположных аномалий уловов рыбы показаны в таблице 8. Из нее следует, что только за 4 месяца накануне больших уловов осадков выпадает на 13,2 мм больше, а в годы аномально больших уловов на 64,5 мм меньше, чем в годы с малыми уловами.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1   0   1    2   3   4   5   6   7

годы

Рис. 6. Распределение уловов относительно дат максимальных (сплошная линия) и минимальных (пунктир) средних годовых температур воздуха в Кугановолок Коэффициент корреляции – 0,4.

Среда обитания

Общие уловы рыбы (тонн) и откл. от нормы (К%) в годы с максимальными (макс) и минимальными (мин) осадками (мм)

№ п/п	макс.осадков		мин. осадков		уловы рыбы
	годы	мм	тонны	годы	мм	тонны
1	1942	566	181,4	1941	356	172,6
2	1948	672	310,6	1943	374	268,8
3	1957	711	339	1959	396	424
4	1961	729	491,3	1960	412	415,4
5	1966	765	290	1972	461	485,7
6	1981	820	220,9	1980	462	247,1
7	1998	735	47,3	1985	522	301,7
8	2000	767	95,6	1996	476	122,9
Среднее		720,6	224,4		432,4	304,8

Рис.7. Средние месячные осадки накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере.

Таблица 8

Различия в осадках в июле-октябре (мм) накануне и в годы аномальных уловов рыбы

Terra Humana

Уловы рыбы	Осадки, мм, накануне дат аномалий				мм	Осадки, мм, в годы аномальных уловов				мм
	VII	VIII	IX	X	Σ	VII	VIII	IX	X	Σ
Большие (> 110%)	54,5	71,1	72,9	58,1	256,6	60,8	60,6	60,6	51,5	233,5
Малые (< 90 %)	54,5	69,1	71,4	48,4	243,4	74,9	84,6	70,3	68,2	298
Разность, мм	0	2	1,5	9,7	13,2	-14,1	-23,8	-9,7	-16,7	-64,5

Такое распределение осадков в значительной мере определяет уровенный режим самого озера и всего водосборного бассейна. Средние многолетние значения трех показателей внутригодовых изменений уровня Вод-лозера приведены на рис. 8. Внутригодовое изменение уровня Водлозера достигает самых высоких значений в июне и июле и плавно снижается к холодной части года.

Межгодовые колебания уровня воды обуславливают согласованные с ними изменения площади озера. За время с 1953 по 1992 гг. она колебалась от 334 до 364 км2. Разность между максимальной и минимальной площадями озера за эти годы равнялась в среднем 30 км2, а при наибольшем снижении 37 км2. Площадь озера сокращается за счет мелководной зоны, что сказывается на воспроизводстве весенненерестующих рыб, размножающихся на этих участках водоема.

В режиме уровней Водлозера наибольший интерес представляет связь их изменений с общими уловами рыбы. На рис. 9 приведен результат расчетов уровня накануне и в годы больших (А) и малых (Б) уловов рыбы, где проявляется различие в их внутригодовом ходе. Накануне аномальных уловов с января до сентября, за исключением июля, уровни мало отличаются, а с сентября до конца года накануне больших уловов уровень высокий, его высокое положение продолжается до июня и только в июле снижается и занимает низкое положение до ноября месяца. Особого внимания заслуживает подъем уровня воды во второй декаде июля, что было связано со сбросом воды в период лесосплава. Полная амплитуда колебаний уровня воды в озере достигали 307 см, средняя многолетняя – 5 см. Это – очень высокий показатель при средней глубине водоема лишь 2,8 м.

Влияния солнечно-земных связей на элементы биоты одним из авторов изучались на примере радиального прироста древесных растений и численности северных оленей6.

МЕСЯЦЫ

Рис. 8. Внутригодовое изменение уровней Водлозере (см) по декадным измерениям: 1 – максимальных, 2 – средних, 3 – минимальных.

Среда обитания

накануне месяцы в годы аномалий

Рис.9. Уровни воды в Водлозерском водохранилище накануне и в годы больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере по декадным измерениям.

Выборки средних месячных чисел Вольфа проведены для 28 лет с аномальными уловами ≥ 14% и ≤ 14% от нормы (табл. 3). По средним значениям для лет с аномально большими (А) и малыми (Б) уловами рыбы в Водлозере (рис. 10) наблюдается высокая солнечная активность с наибольшими значениями в июле и августе, а в годы минимальных уловов только в сентябре и октябре активность Солнца приближается к максимальным показаниям. Сезонный ход в числах Вольфа не выражен, но при этом наблюдаются их колебания в большей части месяцев с противоположными трендами.

Анализ характеристик геомагнитной активности (индекс аа) проведен по аналогии с обработкой данных по числам Вольфа (рис. 11). Во внутригодовом распределении геомагнитной активности отчетливо прослеживается сезонный ход. Накануне аномально больших уловов в целом преобладала высокая геомагнитная активность, а в годы больших уловов геомагнитная активность существенно снизилась (А), о чем свидетельствуют направленность линейных трендов и низкое положение ее экстремумов в апреле и октябре. С определенной долей достоверности при высокой геомагнитной активности еще в марте месяце можно ожидать снижение уловов рыбы в Водлозере в очередную путину.

Terra Humana

Среди факторов среды внеземного происхождения особое место занимают галактические космические лучи (ГКЛ). Наблюдения ГКЛ в России ведутся на станциях в Мурманске, Москве (с 1958 г.) и Мирном (с 1963 г.). В годы с большими уловами наблюдается меньшее количество галактических космических лучей (рис. 12 А), а в годы с малыми уловами большее (рис. 12 Б). Внутригодовой ход галактических космических лучей существенно отличается от распределения солнечной активности (рис. 10).

Так, накануне и в годы больших уловов солнечная активность высокая, а галактические космические лучи имеют минимальные характеристики. Даже их линейные тренды имеют противоположную направленность.

Рис. 10. Солнечная активность (W) накануне и в годы больших (А) и малых (Б) уловов рыбы в Водлозере.

аа

III

III

накануне

^ \V- -^

^ ^ ^ ^ + -^

месяцы в годы аномалий

Рис. 11. Распределение индексов геомагнитной активности аа накануне и в годы больших (1) и малых (2) уловов рыбы в Водлозере.

Анализ факторов в годы аномальных общих уловов рыбы в Водлозере показал, что наряду с гидрометеорологическими элементами существенное значение имеют характеристики среды внеземного происхождения. Хотя не имеется общепринятого представления о физическом механизме взаимодействия земных и космических факторов, не приходится сомневаться в том, что они имеют определенное воздействие на рыбное население Водлозера.

Выявленные особенности изменения общих уловов рыбы в Водлозере в зависимости от температуры воды и воздуха, солнечной и геомагнитной активности, режима уровней воды в водохранилище и галактических космических лучей могут быть ключевыми показателями для прогностических построений общих уловов рыбы на ближайшую (сезонную) и отдаленную (многолетнюю) перспективу.

Среда обитания

Рис.12. Галактические космические лучи накануне и в годы аномально больших (А) и малых (Б) общих уловов рыбы в Водлозере (по ст. Москва). Коэфф. корреляции –0,4.

Продолжение исследований уловов рыбы с учетом ее экологических особенностей (теплолюбивых, эвритермных, холодостойких) даст более полное представление об их реакции на изменения гидрометеорологических и космических факторов природной среды.

• ¹    Кудерский Л.А. Состсояние рыбных запасов больших озер СССР// Проблемы исследования крупных озер ССС. – Л.: Наука, 1985. – С. 28–38.

• ²    Петрова Л.П., Кудерский Л.А. Водлозеро: природа, рыбы, рыбный промысел. – Петрозаводск, 2006. – 196 с.

• ³    Там же.

• ⁴    Там же. – С. 160.

• ⁵    Петрова Л.П., Кудерский Л.А. Водлозеро: природа, рыбы, рыбный промысел. – Петрозаводск, 2006. – 196 с.; Карамушко Л.И. Биоэнергетика рыб северных морей. – М.: Наука, 2007. – 253 с.

  Terra Humana

  
  

• ⁶    Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий. – Л., 1979. – 232 с.; Ловелиус Н.В. Дендроиндикация. Dendroindication. – СПб.: ПАНИ, 2000. – 313 с. (на русском и английском языке); Ловелиус Н.В. Солнечная активность и факторы среды обитания// Сб. трудов всероссийской конференции с международным участием. Санкт-Петербург, 27–30 ноября 2007. Юбилейные чтения памяти А.Л. Чижевского, посвященные 110 – летию ученого. – СПб.: Изд-во По-литехн. ун-та, 2007. – С. 115–119; Ловелиус Н.В. Солнечная активность, факторы среды и поголовье оленей Таймыра // Материалы чтений памяти А.Л. Чижевского «Развитие идей А.Л. Чижевского в науках о жизни, обществе и Земле». – М.: Гелиос, 2007. – С. 92–103.