Гидробиологические исследования в ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН

Эмблема лаборатории гидробиологии

К важнейшим задачам гидробиологии относятся исследования биоразнообразия и закономерностей функционирования водных экологических систем, их динамики и устойчивости по отношению к факторам среды; поиск путей управления природными экосистемами для их рационального использования. 

Изучение биоты рек, озер и водохранилищ имеет важное практическое значение. Рациональное использование пищевых ресурсов водоёмов (в первую очередь, рыб) позволяет увеличить снабжение населения ценным белковым продуктом, а организация гидробиологического мониторинга создает условия для защиты пресных вод, как источников водоснабжения. Перечисленные задачи особенно актуальны для Дальнего Востока России, так как большинство рек этого региона служат местом естественного воспроизводства тихоокеанских лососей – важнейшего объекта рыбного промысла. Общеизвестно, что численность тихоокеанских лососей лимитируется условиями их размножения и питания в пресных водах, а не в море. Поэтому изучение кормовой базы молоди в их пресноводный период развития следует относить к наиболее перспективным направлениям исследования.

До начала 1970-х годов пресные воды Дальнего Востока России целенаправленно не изучались. В связи с этим 3 июня 1971 г. известные отечественные учёные – ихтиолог Владимир Яковлевич Леванидов (1913-1981 гг.) и его супруга – водный зоолог и гидробиолог Ия Михайловна Леванидова (1914-2005 гг.) организовали лабораторию пресноводной гидробиологии и ихтиологии в составе Биолого-почвенного института Дальневосточного научного центра АН СССР. Организация такой лаборатории должна была восполнить существовавший в исследованиях Дальнего Востока пробел по изучению экосистем континентальных водоёмов.

 В.Я. ЛЕВАНИДОВ – организатор лаборатории  гидробиологии

   Более 10 лет Владимир Яковлевич руководил созданной лабораторией, немногочисленный коллектив которой почти полностью состоял из молодёжи, пришедшей со студенческой скамьи. Энтузиазм «шефа», Ии Михайловны и сотрудников лаборатории позволил развернуть широкие исследования пресных вод в рамках международной программы «Человек и биосфера». Первоочередной задачей лаборатории стало изучение экосистем горных рек региона. Экспедиционными исследованиями была охвачена огромная территория: от Приморского края на юге до Чукотского полуострова и о-ва Врангеля на севере. Были собраны богатейшие коллекционные материалы по фауне водотоков Дальнего Востока.

В рамках ихтиологического направления В.Я. Леванидов руководил работами аспирантов А.Ю. Семенченко (по биологии приморской симы) и И.А. Черешнева (по фауне рыб Чукоткого полуострова). По результатам исследования симы А.Ю. Семенченко в 1989 году опубликовал монографию, в которой приведены данные о биологической структуре, росте молоди, особенностях нереста и изменчивости структуры стада симы. Исследования по фауне рыб Чукотки завершились в 1996 году первой для региона капитальной сводкой И.А. Черешнева «Биологическое разнообразие пресноводной ихтиофауны Северо-Востока России».

Помимо ихтиологического направления и изучения фауны пресноводных беспозвоночных В.Я. Леванидов активно развивал биопродукционные исследования. Под его руководством были получены сравнительно-региональные количественные характеристики бентоса водоёмов Дальнего Востока. На реках Приморского края В.Я. Леванидовым были начаты работы по биологической продуктивности текучих вод. Основные исследования в этом направлении проводились на малой лососевой реке Кедровая в заповеднике «Кедровая падь» (юг Приморского края), где был организован гидробиологический стационар. Проблеме биопродуктивности рек был посвящён ряд статей Владимира Яковлевича, написанных им в последние годы жизни. Среди этих публикаций выделяется обобщающая работа «Экосистемы лососевых рек Дальнего Востока» (1981 год). В этот же период была подготовлена и опубликована уникальная монография И.М. Леванидовой «Амфибиотические насекомые горных областей Дальнего Востока» (1982 год), позднее – Определитель по ручейникам Дальнего Востока (1997 год).

Итоги первых пятнадцати лет работы лаборатории опубликованы в статьях и монографиях, а также в тематических сборниках, посвящённых фауне и продуктивности водотоков Дальнего Востока, общим объёмом более 100 п.л.: восемь из них вышли под редакцией В.Я. Леванидова. Преждевременный уход из жизни Владимира Яковлевича (1981 год) помешал осуществлению всех задуманных им планов. Но воспитанные им молодые учёные сумели развить идеи «шефа» и продолжили  начатые им работы.

После смерти Владимира Яковлевича заведующей лабораторией стала доктор биологических наук И.М. Леванидова, а с 1986 года по настоящее время лабораторией руководит доктор биологических наук Е.А. Макарченко. После перехода ихтиологов И.А. Черешнева и А.Ю. Семенченко в другие институты Дальнего Востока из названия лаборатории исчезла ихтиологическая составляющая, и она стала называться лабораторией пресноводной гидробиологии.

На рубеже 1980-х и 1990-х годов, сотрудники лаборатории приняли активное участие в разработке Экологической программы Приморского края. Одним из соруководителей временного творческого коллектива по разработке Программы стал сотрудник лаборатории пресноводной гидробиологии кандидат биологических наук В.В. Богатов, переехавший во Владивосток в 1982 году из Хабаровского комплексного НИИ ДВНЦ АН СССР по приглашению И.М. Леванидовой. Итоговый документ Программы прошёл общественную экспертизу и в 1992 году был утвержден Приморским краевым Советом народных депутатов.

Состав лаборатории  гидробиологии, 1984 год. Первый ряд, слева направо: Е.А. МАКАРЧЕНКО, И.М. ЛЕВАНИДОВА, А.Ю. СЕМЕНЧЕНКО. Второй ряд, слева направо: Т.С. ВШИВКОВА, Е.Ю. ПОСТНИКОВА, В.А. ТЕСЛЕНКО, Л.В. ДЖУСЬ. Третий ряд, слева направо: С.Л. КОЧАРИНА, Т.М. ТИУНОВА, В.В. БОГАТОВ

В 1992 году из состава лаборатории пресноводной гидробиологии была выделена самостоятельная лаборатория пресноводных сообществ, которую возглавил В.В. Богатов, вышедший к этому времени на защиту докторской диссертации. Основное содержание исследований новой лаборатории было связано с оценкой адаптационных возможностей речных экосистем, функционирующих в условиях муссонного климата, и вещественно-энергетических потоков между речными и наземными сообществами. Кроме того, в программу работ лаборатории были включены исследования по биоразнообразию пресноводных моллюсков. В связи с этим в лабораторию была приглашена Л.А. Прозорова, уже известный в то время специалист по брюхоногим моллюскам.

В первой половине 1990-х годов, после распада СССР, в условиях сложного положения, связанного сокращением финансирования научных исследований, В.В. Богатовым и сотрудником лаборатории пресноводной гидробиологии кандидатом биологических наук Т.М. Тиуновой публикуются крупные монографии, посвящённые подведению итогов продукционных исследований на реках Дальнего Востока. В монографии Т.М. Тиуновой «Подёнки реки Кедровая и их эколого-физиологические характеристики» (1994 год) приведён видовой состав подёнок реки, результаты изучения их жизненных циклов. Наиболее крупный раздел монографии был посвящён закономерностям роста личинок массовых видов в условиях, максимально приближенным к природным. В книге В.В. Богатова «Экология речных сообществ российского Дальнего Востока» (1994 год) были рассмотрены основные закономерности функционирования сообществ речных гидробионтов. В этот же период В.В. Богатов был приглашён участвовать в подготовке 22-го тома всемирного многотомного издания «Экосистемы мира». В результате им совместно с сотрудниками Института водных и экологических проблем ДВО РАН (г. Хабаровск) кандидатами биологических наук С.Е. Сиротским и Д.Н. Юрьевым была подготовлена глава «Экосистема реки Амур» (1995 год), в которой были раскрыты закономерности формирования структуры и создания продукции в сообществах речных и озерных гидробионтов амурского бассейна.

В 1994-2003 годах сотрудники гидробиологических лабораторий БПИ стали основными соисполнителями международных Курильского (1994-2000 годы) и Сахалинского (2001-2003 годы) проектов, в которых участвовали учёные России, США и Японии. В район Курильских островов и острова Сахалин было организовано восемь морских экспедиций под руководством В.В. Богатова и три наземные экспедиции, начальником которых был Е.А. Макарченко. В проекте приняло участие около 200 учёных, аспирантов и студентов из разных стран. Исследованиями были охвачены все наиболее крупные острова Курильского архипелага и около 70% территории Сахалина.

Одним из наиболее крупных проектов было участие гидробиологов БПИ в пятилетней программе ДВО РАН (2004-2008 годы) по комплексному изучению бассейна Амура. Сотрудниками лабораторий была организована серия экспедиций в слабоизученные в гидробиологическом отношении районы, собран уникальный коллекционный материал по всем основным группам гидробионтов. Результаты этого этапа работ опубликованы в многочисленных статьях и коллективной монографии «Пресноводные экосистемы бассейна реки Амур» (2008 год).

Гидробиологами БПИ совместно с коллегами из Института водных и экологических проблем ДВО РАН также проводились работы по биомониторингу пресных вод Дальнего Востока, в том числе экологического состояния Бурейского и Зейского гидроэнергетических комплексов. Результаты этих исследований были опубликованы в двух монографиях.

В последнее десятилетие были получены важные результаты в области речной гидробиологии. Например, доктором биологических наук Т.М. Тиуновой проведён анализ количественных характеристик бентоса и его основных групп в реках юга Дальнего Востока различной типологической принадлежности. Вместе с доктором биологических наук В.А. Тесленко и другими коллегами рассмотрены и выявлены основные особенности структуры и функционирования речных экосистем, продольного распределения бентоса и ведущих групп, как в отдельных реках, так и внутри бассейна реки.

Начиная с 1970-х годов в Дальневосточном регионе (в городах Хабаровске, Магадане, Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске и во Владивостоке) в системе РАН и ТИНРО поочередно возникли новые лаборатории и группы по исследованию биоты пресноводных экосистем. С 2001 года сотрудники лабораторий пресноводной гидробиологии и пресноводных сообществ БПИ ДВО РАН приступили к координации гидробиологических исследований рек и озер Дальнего Востока в рамках чтений памяти профессора В.Я. Леванидова, которые организуются один раз в два года. Представленные на заседаниях доклады опубликованы в семи томах трудов «Чтений памяти В.Я. Леванидова».

В рамках координации исследований также разработана система общественного мониторинга качества пресных вод юга Дальнего Востока России на основе созданной сети общественных экологических агентств (ОЭА), работающих под эгидой Научно-общественного координационного центра «Живая вода», руководит которым Т.С. Вшивкова; в 2011 г. Татьяной Сергевной при БПИ ДВО РАН создан Международный центр экологического мониторинга.

В 2008 году В.В. Богатов стал председателем Приморского отделения Гидробиологического общества (ГБО) при РАН. В 2009 году на базе Приморского отделения ГБО при участии Института биологии моря им. А.В. Жирмунского и Биолого-почвенного института ДВО РАН впервые за пределами европейской части Российской Федерации был проведён юбилейный X съезд Гидробиологического общества. Съезд в своём итоговом документе рекомендовал членам Гидробиологического общества, научным и научно-производственным учреждениям гидробиологического профиля продолжить практику организации школ-семинаров, посвящённых количественным методам в гидробиологии, в том числе оценке качества вод по гидробиологическим показателям. Кроме того, было рекомендовано развивать и поддерживать исследования по изучению разнообразия водных организмов и их таксономии, стимулировать создание новых определителей, в том числе региональных, по отдельным, особенно ключевым группам гидробионтов.

Длительное время сотрудники гидробиологических лабораторий БПИ работали по единой программе, что повлияло в конечном итоге на объединение в 2013 году двух коллективов в одну лабораторию пресноводной гидробиологии.

В настоящее время в лаборатории пресноводной гидробиологии ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН работает 16 высококвалифицированных специалистов по изучению биоразнообразия пресноводных организмов, а также структуры и функционирования экосистем водотоков и водоемов: Е.А. Макарченко, руководитель лаборатории, главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор; Т.М. Тиунова, главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор; В.В. Богатов, член-корреспондент РАН, профессор;  В.А. Тесленко, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук; Л.А. Прозорова, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук; Т.С. Вшивкова, старший научный сотрудник, PhD; Л.А. Медведева, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; Д.А. Сидоров, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; О.В. Орёл, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; К.А. Семенченко, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; Т.В. Никулина, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; Е.М. Саенко, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук; М.В. Астахов, научный сотрудник, кандидат биологических наук; А.В. Расщепкина, младший научный сотрудник, кандидат биологических наук; Е.А. Горовая, младший научный сотрудник, кандидат биологических наук; М.А. Макарченко, научный сотрудник; М.О. Шарый-оол, научный сотрудник.

За время существования лаборатории сотрудниками опубликовано около 950 печатных работ, из которых около 370 статей в журналах, 205 сборников и глав монографий и 19 монографий. До 2020 года коллективом лаборатории по программе фундаментальных научных исследований (ГП 14) выполняется тема «Динамика биоразнообразия и продуктивности континентальных вод Восточной Азии в условиях глобальных изменений природной среды» (0267-2016-0003).

Какие перспективные направления ждут наших исследователей при наличии нормального финансирования, каковы стратегические ориентиры и возможности в области гидробиологии? Каков прогноз в изучении гидробиологии пресных вод?

Будут востребованы исследования по инвентаризации биоразнообразия гидросферы и его динамики, а также продуктивности водных объектов, потоков вещества и энергии в экосистемах.

Будет развита теория функционирования водных экосистем, что обеспечит разработку эффективных научных концепций и методов неистощительного использования водных биологических ресурсов, охраны редких и исчезающих видов гидробионтов, реабилитации водных экосистем, пострадавших в результате природных и антропогенных катастроф.

Будет усовершенствована теория динамики численности и биомассы ресурсных гидробионтов и их кормовой базы. Будут активизированы исследования внутрипопуляционного полиморфизма, динамики трофических взаимосвязей, устойчивости и стабильности водных экосистем. Будут созданы модели динамики водных сообществ и их устойчивости к факторам среды.

Все большее значение будут приобретать исследования физиологических и биохимических адаптаций гидробионтов к стрессовым условиям, процессов метаболизма токсичных элементов и веществ в организмах, механизмов их детоксикации. Получит развитие оценка влияния на водные сообщества пролонгированных доз наноконцентраций опасных элементов и синтезированных органических веществ. Будет усовершенствована разработка научно обоснованных методов нормирования антропогенного воздействия. Будут продолжены исследования механизмов биологического самоочищения в водных экосистемах.

Ускоренное развитие получат исследования закономерностей функционирования водных экосистем в условиях глобальных климатических и антропогенных воздействий.

Будут расширены исследования инвазий чужеродных видов и механизмов их адаптаций, созданы информационные системы (базы данных) заносных видов гидробионтов России и определены агрессивные виды, представляющие наибольшую опасность для аборигенных видов и сообществ.

В соответствии с современным мировым трендом перехода от промысла гидробионтов к аквакультуре, получат развитие разработки экологически безопасных технологий аквакультуры, что является важной составляющей обеспечения продовольственной безопасности страны.

Наиболее важные результаты ожидаются от проведения долгосрочных наблюдений и экспериментов на модельных природных объектах для оценки влияния температуры, гидрологических условий и биогенной нагрузки на структурно-функциональные характеристики водных сообществ. Мощное развитие должна получить государственная система гидробиологического мониторинга водных объектов, включая автоматизированные системы контроля водной среды и аэрокосмическое зондирование.

Будут развиваться методы мониторинга биоразнообразия водных экосистем, включая использование методов молекулярно-генетической диагностики и мечения, а также методы, адаптированные в международную систему мониторинга пресных вод (в том числе создание каталога индикаторных видов гидробионтов и толерантных индексов).

В общем, «планов наших люблю громадьё» и осуществление их вполне реально, но при условии стабильного адекватного финансирования гидробиологических исследовательских программ, а также подготовки кадров для их выполнения. 

Виктор БОГАТОВ, 

член-корреспондент РАН

Евгений МАКАРЧЕНКО, 

руководитель лаборатории пресноводной гидробиологии, 

доктор биологических наук, 

профессор