О СТРУКТУРЕ И ЗАДАЧАХ ТЕХНИЧЕСКОЙ ГИДРОБИОЛОГИИ

О СТРУКТУРЕ И ЗАДАЧАХ
ТЕХНИЧЕСКОЙ
ГИДРОБИОЛОГИИ
Протасов А.А.
Институт гидробиологии НАН
Украины, Киев
protasov@bigmir.net
Найкращі побажання від
гідробіологів України
Інститут Гідробіології
НАН України
Директор Інституту:
Інституту:
Романенко
Віктор Дмитрович,
Дмитрович,
академік НАН України
Адреса Інституту: 12, просп. Героїв
Сталінграда, Київ, 04210, Україна
Тел.: (380-44) 419-3981, факс: (380-44) 4182232
E-mail: hydrobiol@igb.ibc.com.ua
Сайт: www.igb.ibc.com.ua
www.hydrobio.at.ua
Гидробиология как наука,
место технической
гидробиологии в её структуре
Гидробиология и экология
¾
История гидробиологии, методы работы,
современное содержание этой дисциплины говорят
о том, что эта наука имеет полное право на
самостоятельное существование в рамках
экологии.
¾
С.В.Муравейский Пути построения теории биологической продуктивности
водоемов – Зоол. Журн.- 1936, №4,- С. 570
¾
Гидробиология как экология гидросферы и экология
в целом – как науки о надорганизменных формах
организации жизни в биосфере Земли…
¾ Винберг Г.Г. Гидробиология как экологическая наука. //Гидробиол. журн.1977.- 13, №5. –С.5-15 (с.9)
¾ "В развитии гидробиологии как
раздела экологии можно выделить два
главных этапа: выявление важнейших
закономерностей потока вещества и
энергии через организмы, популяции и
сообщества гидробионтов и изучение
функционирования водных экосистем."
¾
Алимов А.Ф. О теории функционирования водных
экосистем//Актуальные проблемы рационального использования
биологических ресурсов водохранилищ. Рыбинск. Изд-во ОАО
«Рыбинский Дом печати» 2005. С.18-25(с.18).
О гидробиологии из Wikipedia, the free
encyclopedia
Hydrobiology is the science of life and life
processes in water. Much of modern
hydrobiology can be viewed as a sub-discipline
of ecology but the sphere of hydrobiology
includes taxonomy, economic biology, industrial
biology, morphology, physiology etc. The one
distinguishing aspect is that all relate to aquatic
organisms. Much work is closely related to
limnology and can be divided into lotic system
ecology (flowing waters) and lentic system
ecology (still water
¾
Гидробиология - наука о жизни и процессах
жизни в воде. Большая часть современной
гидробиологии может быть рассмотрена как
раздел науки экологии, но сфера
гидробиологии включает и таксономию,
промышленную биологию, морфологию,
физиология и т.д. - то, что касаются водных
организмов. Многие работы близко связаны с
лимнологией и может быть разделено на
экологию лотических систем (текучие воды) и
экологию лентических системы (стоячие
воды).
– и + экологического подхода
¾
Минусы:
¾
Лишил ГБ самостоятельности, снизил ранг науки
Не способствовал формированию собственной
парадигмы
Отодвинул на второй план важные для
гидробиологии качественные концепции:
экоморфы, жизненных форм, жизненных
стратегий, специфических экотопических
группировок гидробионтов
Нарушает определенную логику подготовки
кадров
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Плюсы
Заставил выйти за рамки классической натуральной
истории, описательности
Внедрил идеи системности
Направил методы на определение количественных
параметров среды и организмов, сообществ
Обусловил значительное развитие количественного
подхода к изучению сообществ, в том числе
энергетического
Сделал необходимым изучения водоема как
ЦЕЛОГО, превратил гидробиологию из науки чисто
биологической в БИОЦЕНТРИЧЕСКУЮ
Концепция живого вещества
В.И.Вернадского и
гидробиология
¾
Учение В.И. Вернадского о биосфере
позволяет выделить наиболее высокий
уровень интеграции живого – живое вещество
биосферы, которое может рассматриваться
как часть геохимической системы Земли.
Биологические структуры не только
разнообразны, но и высокоупорядоченны,
живое вещество структурировано, и именно
поэтому способно выполнять свои особые
функции в биосфере.
Биоцентричность
¾ Гидробиология также как и экология
науки системные
¾ Это предполагает применение
принципа центричности
¾ Гидробиология как и экология
БИОЦЕНТРИЧНЫ
¾ (в отличие от биогеографии, которая геоцентрична)
Гидробиология
(в нашем представлении)
¾
¾
¾
¾
¾
Гидробиология - биологическая наука о
закономерностях жизни в гидросфере Земли,
рассматривает
-закономерности адаптаций организмовгидробионтов в их связи со средой обитания
-закономерности структуры и функционирования
разнообразных ассоциаций гидробионтов
-закономерности формирования структуры
функционирования гидроэкосистем (водоема как
целого), биомов в гидросфере
-общие закономерности жизни в гидросфере как
части биосферы, существования разнообразных
форм живого вещества и его сгущений.
¾
Гидробиологию следует рассматривать как
систему знаний об организмах-гидробионтах,
экотопических группировках гидробионтов,
гидробиомах и живом веществе
гидробиосферы. Объектом исследования
являются организмы-гидробионты и их
ассоциации разного уровня, которые
находятся во взаимосвязи со средой
обитания. Предметом - их роль в
биосферных процессах в масштабах от
«гидробионт как целое» до «гидробиосфера
как целое».
Структура гидробиологии по (Винберг, 1977)
По уровням организации
Изучение
Изучение
Изучение
организмов
популяций
сообществ
(аутэкология)
Изучение
экосистем
По типам природных вод
Гидробиология
континентальных вод
(озер, рек, водохранилищ,
прудов)
Гидробиология океанов и
морей (гидробиология
открытых вод,
гидробиология шельфа,
солоноватых вод)
По главнейшим целям
Общая гидробиология
Прикладная
гидробиология
Устанавливает закономерности явлений и
процессов в водных экосистемах, создает
единую теоретическую основу прикладных
направлений
Решение
выдвигаемых
практикой
вопросов
Хорологическое
направление
-Санитарноводохозяйственная
-Рыбохозяйственная
-Промысловая
-Техническая
Функционально- Типология
экосистемное
водных
направление
экосистем и
ландшафтов
Структура гидробиологии (наша версия)
Общая
Сравнительная
Частная
Прикладная
Учение о гидробионтеводном организме
Экоморфология
гидробионтов
Региональная
(био)океанология
Санитарная
Учение об
экотопической
группировке
гидробионтов (ЭГГ)
Сравнительная
физиология
гидробионтов
Региональная
потамология
Аквакультуры
Теория водных
экосистем
Сравнительная
гидробиоценология
Региональная
лимнология
Промысловая
Биогеография-хорология Сравнительная
гидросферы
экосистемология
гидросферы
(биомы)
Частные вопросы
исследования
ЭГГ
Фармакологи
ческая
Эволюция и история
биогидросферы
Исследование
таксоценов
Техническая
Мегабиология
гидросферы
Взаимосвязь
атмобиологии и
гидробиологии
Техническая гидробиология
Задачи технической гидробиологии
по (Никитинский, 1938)
¾
¾
¾
¾
¾
1.
Биология водохранилищ
– главным
1.Биология
водохранилищ–
образом
образом,, вопросы зарастания макрофитами
и ««цветения»
цветения» воды
воды..
2.
Биология грибных и бактериальных
2.Биология
обрастаний в водопроводных сооружениях и
аппаратуре промпредприятий
промпредприятий..
3.
Процессы самоочищения
3.Процессы
самоочищения,, используемые
как в естественных водоемах
водоемах,, так и в
методах биологической очистки воды
((Никитинский
Никитинский Я
-технической
Я.. Я
Я.. Некоторые
Некоторые итоги
итоги вв области
области санитарно
санитарно-технической
гидробиологии
—35.)
гидробиологии //// Микробиология
Микробиология.. 1938.
1938. тт.. VII.
VII. вып
вып.. 1.
1. сс.. 33—35.)
¾ Задачи Технической гидробиологии
Г.Г.Винберг (1977) определял, в первую
очередь, в области борьбы с
биологическими помехами
Инженерная гидробиология
¾
¾
¾
«Инженерная гидробиология является
направлением прикладной гидробиологии,
разрабатывающим экологические основы
управления гидроэкосистемами инженерными
средствами.
Цели: улучшение качества воды, повышение
биопродуктивности, предотвращение
биологических помех, охрана водных
экосистем или их элементов
Оксиюк О.П. и др. Инженерная гидробиология: содержание,
определения, задачи, методы// Гидробиологич. Журн. 1987.№6. с.38-43.
Моделирование условий
гидродинамического режима
¾
Циркуляции
вод в
Каневском
водохранилище при работе
Киевской и
Каневской
ГЭС
¾
(Тимченко В. М.
Экологическая
гидрология водоемов
Украины. Киев : Наукова
думка. 2006. 383 с.)
Моделирование условий
гидродинамического режима
¾
¾
Циркуляции
вод в
Каневском
водохранилище
при
остановке
Киевской и
Каневской
ГЭС (ветер
северный 7 м/с)
Моделирование условий
гидродинамического режима
¾
Циркуляции
вод в
Каневском
водохранилище при работе
Каневской
ГАЭС в
насосном
режиме
«Инженерная гидробиология ставит
своими задачами управление
гидроэкосистемами инженерными
средствами»
¾ Технозависимые экосистемы
рассматриваются как аналог
естественных
¾
¾
(Оксиюк О. П., Стольберг Ф. В. Управление качеством воды в каналах. Киев :
Наук. думка, 1986. 176 с. )
Техноэкосистема
¾ Под техноэкологической системой мы
понимаем совокупность биотопов
природного и техно-антропогенного
характера, их биотического населения,
объединенных прямыми и обратными
связями, изменяющимися в
пространстве и во времени.
¾
¾
Протасов А.А. Панасенко Г.А., Бабарига С.П Биологические помехи в эксплуатации
энегретических станций, их типизация и основные гидробиологические принципы
ограничения // Гидробиол. журн. – 2008. – Т. 44, № 5. – С. 36–53.
Protasov A.A., Panasenko G.A., Babariga S.P. Biological hindrances in power stations
exploitation, their typization and main hydrobiological principles of control// Hydrobiological
J. 2009.V.45.N1. p. 32-45.
Техническая гидробиология
¾ Из концепции техноэкосистемы
вытекает и определение технической
гидробиологии:
¾ Раздел прикладной гидробиологии,
разрабатывающий общие принципы,
стратегию и методы гармонизации
отношений в системе человектехноэкосистема-гидробиосфера
Структура
Техническая гидробиология
Общая
Частная
Типов техноэкосистем
Биологических элементов
Разработка
концепции Искусственных
техноэкологической системы
водоемов и водотоков
Изучение «помехогенных»
организмов, их популяций
Типизация
экологических систем
Изучение
динамики
формирования сообществ
техно- Водоемов-охладителей
энергетических
станций
Изучение
места
и
роли Систем технического Изучение
и
прогноз,
техноэкологической системы в водоснабжения
оценка
опасности
гидробиосфере
инвазийного процесса
Теория
ограничения Систем
биологических
помех водоподготовки
(зарастание, обрастание и др.)
водоочистки
Теория
биопозитивных Плавсредств,
технобиологических систем
гидросооружений
Прикладная
и перифитология
Разработка
методов
регулирования развития
Пример техноэкосистемы – АЭС с её системами водоснабжения и
водоемом -охладителем (Южно-Украинская АЭС)
Особенности техноэкологических
систем
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Лишены обычной гидробиологической
«биотопической логики»
Границы между биотопами резкие, смена
условий непредсказуема
Экстремальные условия обычны
Естественные сукцессионные процессы
нарушены
Не достигают климакса
Биотическая часть малоустойчива, уязвима
Часто бывают благоприятными реципиентами
для вселенцев
Биологические помехи
(биопомехи)
¾
это явление взаимодействия между
техническими и биологическими
элементами техноэкосистемы, в
результате которого присутствие
организмов, продуктов их
жизнедеятельности, или их остатков
оказывают негативное влияние на
нормальную эксплуатацию технических
систем.
Дрейссена, извлеченная из канала ХАЭС
¾
Биологические помехи следует отличать от
биологических повреждений, последние
представляют собой «любое
нежелательное изменение в свойствах
материалов и изделий, вызванное
жизнедеятельностью организмов»
Техноэкосистемы энергетических
станций
Киевская ГЭС,
камера 10 агрегата
Дрейссена на
решетках и
затворах
Каневская ГЭС,
Фильтры (Киевская ГЭС)
Водоемохладитель
Хмельницкой
АЭС
Гидросооружения как биотоп
¾
Плотина
водоемаохладителя
ХАЭС
Дрейссена на откосе
канала
Не только животные, но и
водоросли (Cladophora sp.)
Отводящий канал
ХАЭС
Схема распределения поясов на
трансекте в подводящем канале ХАЭС,
август 2005 г.
Пояс Нитчатые водоросли покрытие
100%
2м
Пояс дрейссена,
погибшая и голый
бетон
Пояс Дрейссена, 100%, друзы
4м
Пояс Дрейссена, 20%
Пояс Дрейссена, 80%
8м
Пояс Дрейссена 80%
Пояс Дрейссена 30%
Дрейссена на дне, 10%,
друзы
Циркуляции в ВО ХАЭС при
работе 2 энергоблоков
Прогноз термических условий в
водоеме ЧАЭС при работе 4
энергоблоков в летний период
(прогноз выполнен УкрНИИЭП, г.Харьков)
Западый район
Подводящий канал
канал
Поселения губки на бетонных
сооружениях береговой насосной
станции
Методы ограничения
¾ Механическая
уборка
дрейссены из
подводящего
канала ХАЭС
Экспериментальные
субстраты, 119 сути
экспозиции
Инвазии
Дрейссена- один из самых
агрессивных вселенцев
Craspedacusta sowerbii Lankester из
водоема ЧАЭС
В охладителях находят благоприятные
условия обитания многие виды-вселенцы
¾
Sinanodonta
woodiana (Lea) из
сбросного канала
Конинской ТЭС
(смоделировано
реальное
количество
моллюсков на
площади 0,5х0,5 м)
Моллюски рода Ferrissia sp. и
Planorbella sp. ?
Редкий для Украини вид губок
Eunapius carteri
Задачи технической гидробиологии
вытекают из практических потребностей и
её структуры
¾ -Разработка общих гидробиологических
основ концепции техноэкологических
систем, их типизации.
¾ -Разработка фундаментальных основ
направленного регулирования
развития биотической части
техноэкосистемы для снижения
негативных явлений и использования
позитивных.
¾ -Разработка на основе
гидробиологических исследований
практических рекомендаций по
оптимизации конструктивных решений и
эксплуатации технических объектов
техноэкосистем, снижения
биологических помех.
¾ -Разносторонне изучение организмов,
их популяций и сообществ,
оказывающих воздействие на
функционирование техноэкосистем.
¾ -Изучение
связей техноэкосистем с
естественными экосистемами
¾ -Место и роль техноэкосистем в
биогидросфере
Итоги и перспективы
Спасибо за внимание