Влияние абиотических и биотических факторов на промысловую рыбопродуктивность (Закора Л.П., Каримов Р.Н., Большаков А.Н., Саратовское отделение ГосНИОРХа) (УДК 639.312)

Все возрастающее антропогенное воздействие на естественные водоемы, в том числе и на водохранилища, ухудшило экологическую обстановку обитающих в них рыб. Поэтому очень важно определить факторы среды, влияние которых проявляется наиболее остро. Зная же причины неблагополучия, легче выбрать формы и методы борьбы для его предотвращения.

В 1990 г. на основе многолетних материалов (1981-1989 гг.) методом пошаговой регрессии построена линейная регрессионная модель зависимости промысловой продуктивности (улова) и ихтиомассы рыб от абиотических и биотических факторов на примере части Волгоградского водохранилища, находящейся в Саратовской области. Полная регрессионная модель позволяет прогнозировать улов в целом по Саратовской области. Вычисления проводились на персональной ЭВМ типа ЭВМ PC/AT с помощью диалогового пакета статистической обработки данных "Статграф".

Основанием для построения модели послужили многолетние наблюдения за развитием кормовой базы - фитопланктона, зоопланктона и бентоса, изменением ихтиомассы и запасов рыб на участках четырех колхозов - "Красный рыбак", "Новая заря", "Путь рыбака", им. Калинина. Все перечисленные выше информативные показатели относятся к биотическим признакам и характеризуют состояние живой биоты на участках рыболовных зон колхозов. К информативным показателям, характеризующим экологические условия обитания рыб, были отнесены pH, концентрации кислорода, фосфора и трех форм азота, а также органических веществ, определяемых по показателям биологического и биохимического потребления кислорода. В модели также учтены элементы бытового и промышленного загрязнения (СПАВ, нефтепродукты, медь, цинк). Среди биотических показателей отдельно выделены моллюски, концентрации которых в водоеме значительны, а потребление рыбами невелико.

Влияние промысла на уловы и ихтиомассу рыб определялось через показатель интенсивности вылова, который учитывает как оснащенность лова орудиями, так и облавливаемые объемы или площади. Кодирование информативных признаков (переменных) приводится в таблице.

Всего использовано 20 информативных признаков при 36 фактических наблюдениях по всей акватории Саратовской области на Волгоградском водохранилище, что удовлетворяет требованиям возможности построения регрессионной модели: m≤n-2.

Математическая модель продуктивности водохранилища в виде уравнения регрессии имеет вид:

где b_j, j=0...m - коэффициент регрессии; х_j, j=l...m - независимые переменные (предикторы); у - зависимая переменная (отклик), Y={Y₁, Y₂}, где Y₁ - улов в кг/га, Y₂ - ихтиомасса; к - номер наблюдений; K=l...n; n - число наблюдений.

Построение математической модели состоит из последовательного решения следующих задач:

1) проведение корреляционного анализа;

2) исследование однородности исходных данных;

3) выявление наиболее информативных признаков (факторов);

4) построение и исследование качества регрессионных уравнений;

5) описание результатов решения перечисленных задач.

Экономической основой рыбохозяйственной деятельности человека на водохранилищах является промысловая добыча рыбы, поэтому в первую очередь было проанализировано влияние факторов среды на уловы или промысловую продуктивность (Y₁).

Полная модель зависимости продуктивности (или улова) от различных факторов среды имеет вид:

Y₁=2,823+0,173Х₁-0,034X₂-0,350Х₃-0,030Х₄+0,000Х₅-2,143Х₆+1,040Х₇-0,147Х₈+1,737X₉+0,124Х₁₀-5,105X₁₁+0,471X₁₂+1,1Х₁₃-2,623X₁₄+8,536X₁₅+9,267Х₁₆+0,76Х₁₇+1,58Х₁₈-10,288Х₁₉+13,018Х₂₀.

При оценке значимости того или иного фактора для промысловой рыбопродуктивности и его положительного или отрицательного влияния большую роль играют коэффициенты при переменных. Как следует из приведенного уравнения, очень слабое влияние на уловы оказывает кормовая база водохранилища (Х₂, Х₃, Х₄) и особенно моллюски (Х₅).

Из факторов, характеризующих среду обитания, особенно велико влияние концентрации водородных ионов, кислорода, органического вещества. Из биогенов в дефиците находится фосфор, отрицательное влияние оказывает азот аммиака. Из элементов промышленного загрязнения особенно отрицательно влияют цинк и железо.

Очень большое значение для промысловой продуктивности имеет состояние промысла, определяемое по интенсивности вылова (Х₂₀). Коэффициент при этом регрессоре имеет самую высокую величину по сравнению с другими информативными признаками. Однако в представленной модели коэффициенты значимы только при вероятности 88 %. Для оптимальной модели расчета уловов с учетом значимости коэффициентов при регрессорах методом пошаговой регрессии было получено следующее уравнение:

Y₁=5,731+0,160Х₁-0,974Х₁₈+12,872Х₂₀.

Таким образом, самыми значимыми факторами для уловов рыбы являются ее запасы и интенсивность лова. Отрицательное влияние на уловы оказывает промышленное загрязнение тяжелыми металлами, в нашем случае цинком. Последний факт свидетельствует о необходимости проведения тщательной работы по экологической защите водохранилища от промышленного загрязнения.

Кроме регрессионной модели зависимости уловов (Y₁) от биотических и абиотических факторов, была построена модель влияния различных факторов среды на полную ихтиомассу (Y₂) всех видов рыб.

Оптимальное, уравнение этой модели имеет вид:

Y₂=1039,131+1.176Х₁-4,635Х₄-160,497Х₆+98,752X₉+49,525Х₁₇-66,752X₁₈+198,625Х₂₀.

При анализе модели четко прослеживается влияние эвтрофикации на ихтиомассу водоема, о чем свидетельствуют довольно высокие коэффициенты при регрессоре Х₉ (органическое вещество). Кроме того, одним из значимых факторов в модель входит фитопланктон (Х₄), причем с отрицательным знаком. Во многих работах, связанных с определением продуктивности водохранилищ неоднократно отмечались растущая эвтрофикация водоемов подобного типа и необходимость вселения в водохранилища в определенных количествах двухлеток растительноядных видов рыб.

Так же, как и в предыдущей модели, появилось отрицательное воздействие промышленного загрязнения (Х₁₈) и положительное влияние вылова (Х₂₀). Последнее банально доказывает, что в любом водоеме рыбу нужно не только охранять, но и вылавливать в разумных пределах.

Таким образом, проведенный многофакторный анализ влияния биотических и абиотических факторов на промысловую рыбопродуктивность и основу ее - общую ихтиомассу рыб в Волгоградском водохранилище в пределах Саратовской области - еще раз теоретически обосновывает те практические мероприятия, которые разработаны и внедряются в практику для повышения как рыбопродуктивности водохранилища, так и охраны его чрезмерного эвтрофирования и промышленного загрязнения.

Кроме того, полученные прогностические уравнения по известным входящим в них факторам дают возможность прогнозировать уловы рыб.