Чим загрожує для морських екосистем збільшення уловів дрібної риби?

Фото А. В. Чесунова, з дозволу автора

До яких наслідків може призвести збільшення уловів дрібної риби, здебільшого заради виробництва білкового корму і добрив? Міжнародна група дослідників опублікувала результати моделювання харчових зв’язків у п’яти найважливіших промислових районах океану. Вони дійшли висновку, що навіть існуючі обсяги вилову можуть викликати помітне скорочення чисельності птахів, морських ссавців і господарсько цінної риби.

Більше 10 років тому Д.Полі зі співавторами (Pauly et al., 1998) провів аналіз світового рибальства і показав, що середній трофічний рівень уловів в океані неухильно знижується. Харчова (або трофічна) піраміда в морських екосистемах включає 4-5 рівнів: від планктонних водоростей — продуцентів, через рачків (зоопланктон) до рибів-планктонофагів і хижих риб. У першій половині ХХ століття основу уловів становили хижаки і «суперхищники» — види риб, що знаходяться на 4-5-му рівнях харчової піраміди, — такі, як тріска, скумбрія, тунці та ін.

Збільшення уловів у другій половині століття відбувалося в основному за рахунок дрібної риби, що живиться фіто- і зоопланктоном, тобто знаходиться на 2-3-му, а не на 4-5-му «поверхах» харчової піраміди. Це знайомі всім мойва, сардини, а також анчоуси. Частина цієї риби потрапляє до нас на стіл, але більше йде на переробку в білковий корм для худоби і птиці. Ні розміри, ні смак при такій переробці не важливі. Ловити можна практично будь-які види, що утворюють великі скупчення. В результаті середній трофічний рівень уловів знижується (рис. 1). Ця робота викликала бурхливу дискусію, що не припиняється досі. Предметом суперечок є як методи розрахунку (див., наприклад, Caddy J. F., et al., 1998), так і можливі екологічні наслідки зниження трофічного рівня уловів.

Ріс. 1. A — графік, що ілюструє поступове зниження середнього трофічного рівня в уловах (зі статті Pauly et al., 1998). B — зміна середнього трофічного рівня уловів в 1984-1999 рр. без урахування марікультури (зі статті Pauly et al., 1998a). Верхня крива на графіку — світові улови в морі (права вісь, млн тонн на рік)

Що відбувається при масовому вилові дрібної масової риби, показав сумний натурний експеримент у Баренцевому морі. Наприкінці 1970-х — початку 1980-х вилов мойви перевищував 1,5 млн тон на рік, запас скорочувався, і в 1986-87 рр. відбулося обвальне падіння чисельності видів на верхніх трофічних рівнях. Особливо яскраво це проявилося в колоніях морських птахів Східного Мурмана, де чисельність тонкоклювих кайр зменшилася у 8 разів (Краснов та ін., 1995; Hjermann et al., 2004).

Рис, 2. Ліворуч — запас (лінія) і вилов (стовпчики) мойви в Баренцевому морі в 1965-2009 рр. (за даними з сайту Системи моніторингу рибопромислових ресурсів Продовольчої і сільськогосподарської організації ООН — ФАО). Справа — динаміка чисельності тонкоклювих (1) і товстоклювих (2) кайр на базарах острова Харлів. Ріс. з: Краснов та ін., 1995

Подібні картини спостерігаються час від часу в різних районах океану. Спробі знайти більш загальну закономірність поведінки екосистем при вилученні ключових видів на середніх «поверхах» харчової піраміди присвячена робота Ентоні Сміта з співавторами (Smith et al., 2011). На серії моделей для п’яти найбільш вивчених районів інтенсивного рибальства автори спробували оцінити екосистемні наслідки вилучення дрібних планктонофагів — зграйних риб і криля, що харчуються фітоном і зоопланктоном. Три з цих районів пов’язані з областями апвелінгів, де вода, що піднімається з глибин, приносить азот і фосфор, забезпечуючи високу продуктивність фітопланктону, зоопланктону і риби. У всіх п’яти районах ведеться промисел риби, що відноситься до другого-третього трофічних рівнів: у Північному морі це піщанка, в районі Перуанського апвелінгу — анчоус, в інших районах — різні види сардин і анчоусів, а також інші дрібні зграйні планктонофаги.

Рис, 3. Карта з позначеними районами досліджень. Зліва направо: район Каліфорнійського апвеллінгу (California current), район Перуанського апвеллінгу (Northern Humboldt), Північне море (North sea), район Бенгельського апвеллінгу (Southern Benguela), південно-східна Австралія (SE Australia). На врізці — світовий вилов дрібної пелагічної риби і кальмарів, основного ресурсу для вищих трофічних рівнів. Ріс. з обговорюваної статті в Science

У роботі використано три моделі (OSMOSE — рис. 4, Ecopath with Ecosim і Atlantis), що застосовуються для прогнозу уловів, тому досить точно відкалібровані і багаторазово перевірені для різних видів. Щоб уникнути суб’єктивності, пов’язаної з особливостями конкретної моделі, для кожного району розрахунки повторювалися не менш ніж на двох з них. Схема однієї з моделей показана на рис. 4. Дві інші організовані подібним чином, але розрізняються просторовою роздільною здатністю та набором враховуваних параметрів.

Рис, 4. Схема роботи моделі OSMOSE. Праворуч — блок для розрахунку кількості доступної їжі для планктонофагів (модель ROMS). На основі даних про параметри середовища (температура, мінеральне харчування тощо) він розраховує кількість планктону, доступного для планктоноїдних риб. Зліва — блок динаміки чисельності риби. Для кожного виду він розраховує чисельність залежно від кількості доступної їжі, преса хижаків, промислу та успіху розмноження. Ріс. з сайту www.meece.eu

Результати моделювання показали, що негативні наслідки на вищих трофічних рівнях починають проявлятися при вилученні приблизно половини біомаси виду планктонофага. На жаль, це той рівень, який відповідає існуючим нормам вилову для багатьох з досліджених видів.

Рис, 5. Результати розрахунків для п’яти районів (див. рис. 4) з використанням трьох моделей. Показані передбачувані ефекти, що виникають при вилученні одного з 10 ключових видів низьких трофічних рівнів (оселедець, піщанка, шпроти, сардини, макрель, анчоуси, мезопелагічні риби, червоноглазка, оселедець-круглобрюшка; у модель включено також криль — великі планктонні ракоподібні). По осі абсцис — збільшення інтенсивності вилову (у% від чисельності популяції за відсутності промислу, тобто значення 50% означає вилучення половини популяції виду, а 100% — повне його знищення в районі промислу). По осі ординат — частка груп вищих трофічних рівнів, що скоротили свою чисельність більш ніж на 40% в результаті підриву кормової бази. Під «групою» розуміється перелік об’єктів, включених до моделі з різним ступенем деталізації: види для промислових об’єктів, більші об’єднання («чайки», «акули» тощо) — для непромислових. Для кожної моделі і регіону число груп фіксовано. Ріс. з обговорюваної статті в Science

Моделі говорять ще й про те, що в різних районах ефекти вилучення планктонофагів проявляються по-різному. Особливо вразливі ті екосистеми, де велика частина продукції планктону проходить «нагору» через невелику кількість видів як, наприклад, біля узбережжя Перу, де основним промисловим видом є перуанський анчоус, що становить істотну частину біомаси всієї риби. Для цього району обидві моделі показують суттєві зміни на вищих трофічних рівнях навіть при невеликих обсягах вилучення ключового виду. В екосистемі Північного моря, де немає настільки різко вираженого домінування одного виду на середніх «поверхах» харчової піраміди, у хижаків є можливість перемикання з ресурсу на ресурс.

Джерело: Anthony D. M. Smith, et al. Impacts of Fishing Low-Trophic Level Species on Marine Ecosystems // Science. 2011. V. 333. V. 1147–1150. DOI: 10.1126/science.1209395.

Додаткова література:

1) Daniel Pauly, Villy Christensen, Johanne Dalsgaard, Rainer Froese, Francisco Torres Jr. Fishing Down Marine Food Webs // Science. 1998. V. 279. V. 860–863. DOI: 10.1126/science.279.5352.860.

2) J. F. Caddy, J. Csirke, S. M. Garcia, R. J. R. Grainger. How Pervasive is «Fishing Down Marine Food Webs»? // Science. 1998. V. 282. P. 1383a. DOI: 10.1126/science.282.5393.1383a.

3) Daniel Pauly, Rainer Froese Villy Christensen. Response on «How Pervasive is «Fishing Down Marine Food Webs»?» // Science. 1998a. V. 282. P. 1383a. DOI: 10.1126/science.282.5393.1383a.

4) Daniel Pauly, Maria-Lourdes Palomares. Fishing Down Marine Food Web: It is Far More Pervasive Than We Thought // Bulletin of Marine Science. 2005. V. 76(2). P. 197–211.

5) Hjermann D. Ø., et al. Competition among fishermen and fish causes the collapse of Barents Sea capelin // PNAS. 2004. V. 101(32). P. 11679–11684.

6) Fisheries in the Russian Barents Sea and the White Sea: Ecological challenges (PDF, 414 Кб)

.7) Краснов Ю.В. та ін. 1995. Морські колоніальні птахи Мурмана. СПб. «Наука». 222 с.

Див. також:

1) Через брак крилю знижується чисельність пінгвінів, «Елементи», 19.05.2011.

2) Удобрюючи поверхневі води океану, кити підтримують високу продукцію фітопланктону, «Елементи», 13.12.2010.

3) У Світовому океані стає все менше фітопланктону, «Елементи», 08.08.2010.

4) Маленька рибка підтримує продукцію колись підірваної екосистеми, «Елементи», 23.07.2010.

Вадим Мокиївський