Определение и содержание терминов «искусственный апвеллинг», искусственный даунвеллинг» и «техногенная дестратификация»
Апвеллингами называются морские течение, поднимающие к поверхности моря воды из более глубоких слоев. Эти глубинные воды обладают значительно более низкой температурой, но содержат значительно большее количество химических элементов, необходимых для развития водных растений (водорослей). К таким элементам, получившим название «биогенные элементы» или «биогены», прежде всего, относится азот и фосфор. Их высокое содержание в глубинных водах обусловлено постепенным накоплением за счет разложения (минерализации) остатков, оседающих из верхних слоев, и невозможностью их использования в процессе фотосинтеза из-за отсутствия света в этих горизонтах водной толщи. Биологическая продуктивность морских экосистем в большинстве случаев лимитируется именно содержанием в воде биогенов. Поэтому зоны апвеллингов практически всегда отличаются высоким уровнем биологической продукции. На эти районы, занимающие ничтожно малый процент площади Мирового океана, приходится значительная часть вылавливаемой рыбы. Весьма выгодным является и размещение вблизи зон апвеллингов и некоторых видов хозяйств аквакультуры (искусственного разведения морепродуктов). По этой причине в середине ХХ в. получила распространения идея об увеличении морских биологических ресурсов (далее – биоресурсы) путем создания различных инженерно-технических устройств (систем), предназначенных для подъема глубинных вод. По аналогии с природным явлением они получили название «искусственные апвеллинги». Однако биогены – это далеко не единственные ресурсы глубинных вод. Они также содержат и различные другие ценные компоненты (в т.ч. из глубинных вод можно извлекать ценное минеральное сырье: серу, дейтерий и др.). Некоторые виды ценного сырья лежат на поверхности подводных грунтов или их в самых верхних слоях. Например, это «железомарганцевые конкреции», месторождения которых уже открыты в различных районах Мирового океана. Их добыча планируется как подъем пульпы (смесь грунта и глубинных вод). После изъятия руды отработанные и сильно загрязненные глубинные воды, составляющие до 90% массы пульпы, будут сбрасываться в поверхностный слой моря. Подъем глубинных вод может также использоваться для производства электроэнергии на называемых океанских термальных электростанциях (ОТЭС или ОТЕС). Таким образом, «искусственный апвеллинг – это инженерно-техническое устройство или система, предназначенные для подъема вод из глубоких слоев моря с целью освоения их ресурсов (биологических, минеральных и энергетических)».
Морские течения, направленные от поверхности море вниз, получили название даунвеллинги. Этот название распространилось на специальные устройства, нагнетающие поверхностные поды, в придонные слои моря. В настоящее время искусственные даунвеллинги используются, главным образом, для борьбы с заморами.
Однако подъем глубинных вод к поверхности моря (также как и опускание поверхностных вод в придонные слои) в ходе человеческой деятельности далеко не всегда осуществляется целенаправленно. Например, такие явления происходят при прокладке подводных коммуникаций. Восходящие потоки глубинных вод образуются и столкновениями придонных течений с опорами нефтяных платформ и другими техногенными изменения рельефа дна. В отличие от искусственного апвеллинга подобные случаи нецеленаправленного подъема (ли опускания) глубинных вод можно обозначить термином «техногенная дестратификация».
Воздействие техногенного подъема глубинных вод
Воздействие техногенного подъема глубинных вод на окружающую среду может носить как позитивным, так негативным (см. раздел Нарушение режима стратификации водных объектов). При этом характер воздействия во многом зависит от масштабов деятельности и степени ее управляемости. Один и тот же фактор, обусловленный подъемом глубинных вод, может иметь как желательные, так и нежелательные последствия. Например, увеличение содержания биогенов на основе организации искусственного апвеллинга – это перспективный путь повышения продуктивности морских хозяйств и даже увеличения биоресурсного потенциала отдельных морских акватории. Если глубинные морские воды не содержат вредных, то данный способ значительно более экологичен, чем альтернативное достижение этой же цели путем внесения в воду минеральных удобрений. Но нерегулируемое повышение биопродуктивности – это эвтрофирование, в данном случае «дестратификационное эвтрофирование». В морских водоемах это может привести к образованию «красных приливов», вызванных цветением морских микроскопических водорослей, нередко сопровождающихся массовой гибелью других морских организмов и создающих опасность для купающихся людей. Глубинные воды могут быть высокотоксичными и по иным причинам. В придонных слоях накапливаются различные загрязнители. В некоторых районах Мирового океана в них присутствует высокая концентрация сероводорода. Токсичность глубинных вод может повыситься, если их подъем к поверхности осуществляется вместе с частицами донных грунтов (например, при добыче железомарганцевых конкреций). В тропических странах подъем холодных глубинных вод устройствами искусственного апвеллинга используется как защита от губительного (для культивируемых организмов) прогрева солнцем прибрежных мелководий. Но даже разовый подъем большого объема холодных глубинных вод может вызвать резкое изменение метеорологических условий в целых регионах. При длительных неконтролируемых подъемах воды возможны негативные последствия глобального масштаба (см. раздел Биотехносфера).
Природно-технические системы, возникающие при освоении ресурсов глубин Мирового океана
Любой искусственно спровоцированный подъем глубинных вод следует рассматривать как формирование ПТС. Аналогичные заключение можно сделать и относительно действий, приводящих к опусканию поверхностных вод в придонные слои. Это происходит как при целенаправленном использовании различных устройств искусственного апвеллинга (или даунвеллинга), так и при техногенной дестратификации, сопутствующей каким-то подводным работам. В обоих случаях морская экосистема начинает функционировать, испытывая воздействие не только природных, но и техногенных факторов. Исчерпание природных ресурсов на суше создает условия для интенсификации освоения ресурсов Мирового океана и его техногенеза. Практически все виды этой деятельности сопровождаются подъемом к поверхности больших масс глубинных вод или техногенной дестратификацией. Таким образом, распространенность и масштаб этой категории ПТС в обозримом будущем будет существенно возрастать. Подобные ПТС, как и любые другие могут быть стихийными и управляемыми. Стихийно складывающиеся ПТС, как правило, вызывают деградацию окружающей среды. Вместе с тем, экологическая оптимизация управляемых ПТС данной категории может стать решением ряда других важных проблем современности. Например, одновременно с решение проблемы дестратификационного эвтрофирования может сопровождаться значительным увеличением производства морских пищевых биоресурсов. Так, организация хозяйств аквакультуры на отработанных водах ОТЕС не только позволяет получить высокий урожай различных морепродуктов (водоросли, культивируемые на богатой биогенами воде, используются в качестве корма), но и избежать возникновения «красных приливов».
Крупномасштабное управление биопродукционными процессами, на основе контролируемого подъема глубинных вод, может быть использовано как одно из средств борьбы с развитием парникового эффекта, а в перспективе, в качестве инструмента управлением глобальными климатическими процессами.
Более подробно данные вопросы рассматриваются в наших публикациях, которые можно скачать бесплатно и без регистрации на нашем сайте.
| 1. | Безносов В.Н. Рост фитопланктона и бактериопланктона в глубинной воде из аэробной зоны Черного моря – Океанология. 1999. Т.39. №1. С.75-79.
Аннотация. Исследована динамика развития природного фитопланктона и бактериопланктона в поднятых в поверхностный слой моря глубинных водах. Показано, что вода из нижней части аэробной зоны Черного моря обладает высоким биопродукционным потенциалом и может быть использована в качестве среды для культивирования водорослей и бактерий. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, фитопланктон, бактериопланктон, глубинные воды Черного моря. |
файл 14p1.doc |
| Beznosov V.N. Development of Phytoplankton and Bacterioplanktonin the Water Upwelled from the Aerobic Zone of the Black Sea – Oceanology, Vol. 39, №1, 1999, pp. 64-68. Translated from Okeanologoya Vol. 39, N1, 1999, pp. 75-79.
Abstract. The dynamics of development of natural phytoplankton and bacterioplankton in the deep water upwelled to the upper sea layer were studied. The water from the lower part of the aerobic zone of the Black Sea was shown to have high bio-productive potential and can be used as an environment for algae and bacteria. Keywords: artificial upwelling, phytoplankton, bacterioplankton, deep water of the Black Sea. |
файл 14p1en.doc |
|
| 2. | Безносов В.Н. Влияние глубинных вод аэробной зоны Черного моря на жизнедеятельность гидробионтов – Автореф. канд. диссертации. 11.00.11 – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (по биол. наукам). М.: МГУ, 1995. 23 с.
Аннотация. Исследовано воздействие подъема глубинных вод на различные морские организмы. Эти явления могут стимулировать развитие фитопланктона и макрофитов и, одновременно, оказывать негативное влияние на представителей других групп водной биоты. Нежелательное эвтрофирование при техногенном подъеме глубинных вод, сопровождающееся неконтролируемыми «цветениями» фитопланктона, можно избежать путем культивирования на этих участках макрофитов, способных изъять из среды основную часть биогенов. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, фитопланктон, бактериопланктон, ульва, цистозира, мидия, деэвтрофирование моря. |
файл 14p2.doc |
| 3. | Безносов В.Н., Побединский Н.А. Формирование бактериального перифитона в зоне искусственного апвеллинга – Проблемы биотехнологии. Докл. научн. конф. М.: 1997. С.23.
Аннотация. Промышленное культивирование многих видов организмов зависит от состава и динамики развития бактериальной пленки на субстратах, предназначенных для их выращивания. Как показали исследования в зоне искусственного апвеллинга, применяемого для повышения продуктивности морских хозяйств, подъем глубинных вод снижает скорость развития бактериоперифитона и вызвать десорбцию уже прикрепившихся бактериальных клеток. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, бактериоперифитон, десорбция бактерий. |
файл 14p3.doc |
| 4. | Безносов В.Н. Рост макрофитов в воде искусственного апвеллинга из аэробной зоны Черного моря – Океанология. 2000. Т.40. №6. С.890-894.
Аннотация. Исследование роста макрофитов в поднятых в поверхностный слой водах Черного моря покачало, что вода из нижней части аэробной зоны обладает высоким биопродукционным потенциалом и может быть использована как среда для культивирования водорослей. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, макрофиты, ульва, цистозира, аквакультура. |
файл 14p4.doc |
| Beznosov V.N. Growth of Macrophytes in Artificially Upwelled Water from Aerobic Zone of the Black Sea – Oceanology, Vol. 40, №6, 2000, pp. 890-894.
Abstract. A study of growth rate of macrophytes in the area of artificial upwelling should, that the water of lower part of aerobic zone have high bioproductive potential and may be used as a substrate for cultivation of algae. |
||
| 5. | Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Воздействие подъема глубинных вод на зоопланктон и личинок рыб поверхностного слоя моря – Океанология. 2001. Т.41. №6. С.870-873.
Аннотация. На основании экспериментальных данных рассмотрено воздействие подъема глубинных вод из аэробной зоны Черного моря на зоопланктон и личинок рыб. Показано, что подъем глубинных вод может вызвать гибель организмов, обитающих в поверхностном слое моря. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, зоопланктон, личинки ставриды, личинки хамсы. |
файл 14p5.doc |
| Beznosov V.N., Suzdaleva A.L. The Effect of Rise of the Depth Waters on the Surface Layer Zooplankton and Fishes – Oceanology, Vol. 41, N6, 2001, pp. 870-873
Abstract. Basing of the experimental data the effect of rise of the depth waters from the aerobic zone of the Black Sea on the zooplankton and young fishes is considered. Showed, that the rise of depth waters can cause death of the surface layer organisms. |
||
| 6. | Безносов В.Н. Экологические последствия эксплуатации глубинных водозаборов – Безопасность энергетических сооружений. Научно-технический и производственный сборник. Вып. 12. М.: Изд. ОАО «НИИЭС», 2003. С.418-428.
Аннотация. Забор вод для технических нужд из глубинных слоев и последующий сброс отработанных вод из систем технического водоснабжения в поверхностные горизонты моря может сопровождаться комплексом нежелательных экологических эффектов – изменением гидрометеорологических условий вследствие охлаждения воздуха, крупномасштабным эвтрофированием вод и др. Эти воздействия необходимо учитывать и своевременно разрабатывать соответствующие природоохранные меры. Ключевые слова: использование глубинных вод, искусственный апвеллинг, дестратификационное загрязнение, дестратификационное эвтрофирование. |
файл 14p6.doc |
| 7. | Суздалева А.Л., Безносов В.Н., Пшеничный Б.П. Применение глубинных водозаборов для компенсации промышленных выбросов углекислого газа в атмосферу – Природообустройство и экол. проблемы водн. хоз-ва и мелиорации. М.: Изд. Московск. гос. ун-та природообустройства, 1999. С.62-63.
Аннотация. Богатые биогенами глубинные воды являются благоприятной средой для развития фитопланктона, в ходе которого из атмосферы изымаются значительные количества углекислого газа. Глубинные морские водозаборы энергетических и промышленных объектов (АЭС и др.) можно использовать как средство предотвращение развития парникового эффекта. Однако достижение желаемого результата требует своевременного изъятия образующейся массы водорослей и ее контролируемого использования. Ключевые слова: техногенный подъем глубинных вод, парниковый эффект, фитопланктон, изъятие углерода из атмосферы. |
файл 14p7.doc |
| 8. | Суздалева А.Л., Безносов В.Н., Горюнова С.В., Пшеничный Б.П. Оценка влияния глубинных водозаборов электростанций на биологическую продуктивность морских экосистем – Вестник Российского ун-та дружбы народов. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 1998/1999. №3. С.52-57.
Аннотация. Использование глубинных вод для систем охлаждения электростанций может вызвать эвтрофикацию поверхностного слоя моря. На основании экспериментальных данных разработан метод оценки возможного увеличения биомассы фитопланктона в условиях техногенного подъема глубинных вод. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, стехиометрическая модель Редфилда-Ричардса, биопродукционный потенциал глубинных вод. |
файл 14p8.doc |
| Suzdaleva A.L., Beznosov V.N., Gorjunova S.V., Pshenichnyi B.P. Evaluation of influence of function deep-water intake of power stations on biological productivity of marine ecosystems – Bulletin of Russian Peoples' Friendship University. Series Ecology and Life Safety. 1998/1999, N3. P.52-57.
Abstract. The use of deep-waters for cooling systems of power stations can cause eutrophication of a surface layer of the sea. Basing on experimental data the method of an evaluation of possible increase biomass of phytoplankton in condition technogenic rise of deep-waters is made. |
||
| 9. | Безносов В.Н., Пшеничный Б.П., Побединский Н.А. Использование устройств искусственного апвеллинга для мелиорации водной среды – Природообустройство и экол. проблемы водн. хоз-ва и мелиорации. М.: Изд. Московск. гос. ун-та природообустройства, 1999. С.65-66.
Аннотация. Приведены результаты испытания устройства искусственного апвеллинга для очистки прибрежного участка моря от хозяйственно-бытового загрязнения. Ключевые слова: искусственный апвеллинг, очистка моря, аэрация загрязненных участков моря. |
файл 14p9.doc |
| 10. | Безносов В.Н., Никитенков Б.Ф., Железный Б.В., Суздалева А.Л., Пшеничный Б.П. Искусственный рециклинг биогенов путем утилизации глубинных вод в морских и континентальных водоемах – Природообустройство и экол. проблемы водн. хоз-ва и мелиорации. М.: Изд. Московск. гос. ун-та природообустройства, 1999. С.63-64.
Аннотация. В краткой форме обобщены основные способы использования биопродукционного потенциала глубинных вод морских и континентальных водных объектов. Предложена терминология описывающая различные формы этой деятельности. Ключевые слова: искусственный рециклинг биогенов, искусственный апвеллинг, использование глубинных вод континентальных водоемов в качестве удобрения. |
файл 14p10.doc |