Слово «риф» английского происхождения и употребляется для обозначения опасных препятствии в море.
Скалистые гряды, выдающиеся из воды на некотором расстоянии от берега, еще в древности вызывали опасения мореплавателей. Особенно много рифов в тропиках. Здесь их происхождение связано с жизнедеятельностью кораллов и известковых водорослей. Всем хорошо известны такие грандиозные рифовые сооружения коралловых полипов, как Большой Барьерный риф у побережья Восточной Австралии, атоллы Океании и архипелаги Индийского океана.
Но если рифы столь опасны, то стоит ли воздвигать на дне морском дополнительные препятствия?
Мы уже рассказывали, как на Востоке увеличивали поверхность субстрата, пригодного для оседания зародышей водорослей. В последние годы продуктивность моря повышают с помощью так называемых искусственных рифов. Здесь рыбы находят убежище от хищников и волн, обогащенную кислородом и биогенными соединениями воду. В прибрежных водах США рифы возникли почти стихийно. Стремясь избавиться от пришедших в негодность автомобилей и износившихся автопокрышек, хозяева свалок не нашли ничего лучшего, как сбрасывать их в море. И тут оказалось, что на некогда обедненном илистом дне развилась богатая жизнь. В кучах шин и металлолома прижились многие виды мелких рыбешек, а сами искусственные рифы обросли водорослями.
Стало больше и крупных рыб — растительноядных и хищных.
По оценкам специалистов, наиболее подходят для строительства искусственных рифов железобетонные конструкции с цилиндрическими отверстиями. На шельфе вблизи Хоккайдо для этих целей отводят участки песчаного дна на глубине около 100 м, а развитие жизни фиксируется с помощью подводной кино — и телесъемки. Со временем японцы предполагают окружить поясом искусственных рифов все острова своего архипелага.
Но, оказывается, в закрытых бухтах и лагунах искусственные сооружения не дают ожидаемого эффекта. Поэтому ученые детально исследуют рельеф дна, гидрологию, состав и структуру водных сообществ вдали от берегов, в зонах течений, стремясь приблизить искусственные экосистемы к их прототипу — естественным рифовым экосистемам, обладающим исключительно высокой биологической продуктивностью.
Стабильность рифовых сообществ обеспечивается устойчивыми пищевыми и метаболическими взаимосвязями организмов. Численность, видовое разнообразие и биомасса населения колоний рифообразующих организмов прямо пропорциональны степени их генетической близости. Это подтверждают результаты наших исследований рифов Океании, и особенно сравнительный анализ количественных характеристик животных и растений, населяющих колонии кораллов различного систематического положения.
После выявления общих закономерностей следует переходить к разработке субмоделей, включающих механизмы отдельных процессов взаимодействия членов рифового сообщества и факторов его среды. В дальнейшем должна быть создана математическая модель рифовой экосистемы, которая объединит субмодели и позволит наиболее приблизиться к реальному прототипу.
При этом должны учитываться не только самые общие закономерности функционирования рифовой экосистемы, но и все возможные варианты контролирующих факторов ее внешней и внутренней среды, включая оптимальные условия, степень взаимной приспособленности организмов, соотношения типа «хищник—жертва, сотрапезники и взаимополезные сожители», а также гидродинамические особенности — глубины, течения, осадконакопления, грунты, освещенность, температура, соленость, ионный и газовый состав воды и т. д. К весьма важным проблемам дальнейшего изучения биологии рифов относятся осаждение и метаморфоз личинок на участках с различным субстратом, миграции и поведение рифовых организмов, состав и динамика фито — и зоопланктона. Мы находимся, таким образом, лишь в самом начале пути, и необходимы тщательные и достаточно продолжительные стационарные наблюдения на рифах в различные сезоны года и в течение ряда лет с тем, чтобы информация для математического моделирования была достаточно полной и всесторонней.
По существу, речь идет об организации системы режимных наблюдений на рифах — за их топографией, площадным распределением грунтов и экологических группировок животных и растений, ростом и разрушением рифовых построек. Следует также определить их способность противостоять разрушительному действию волн. Здесь не обойтись без регистрирующих датчиков в различных рифовых зонах, воспринимающих электрические, акустические, световые, химические, механические, температурные и другие сигналы. Прием такого рода информации, по-видимому, облегчат космические аппараты, но, безусловно, для контроля необходимы и обычные стационарные работы на рифах.
Процесс моделирования поможет заглянуть внутрь рифовых экосистем, познать механизмы их функционирования и даст импульс для направления и интеграции эмпирических исследований. Сочетая классические методы описательной биологии и изучения моделей, мы приблизимся к более обоснованному прогнозированию поведения морских экосистем, а значит, и к сознательному управлению ими в целях эффективного использования биологических ресурсов Мирового океана на благо человека.
По сообщению профессора Иваситы из университета Токай, в настоящее время около трети улова рыбы, добываемой ежегодно у берегов Японии, приходится на искусственные рифы. Увеличились запасы донных рыб и на шельфе Калифорнии. Для технического оснащения искусственных рифов используются новейшие достижения электроники и кибернетики, а в последнее время рассматриваются проекты стыковки искусственных и естественных рифов для «перекачки» вещества и энергии в нужном направлении, возможность использования течения Куро-Сиво с той же целью.
Очевидно, пора и нам задуматься о стратегии развития морских хозяйств в прибрежных зонах дальневосточных морей. На какой основе их создавать? По-прежнему ли делать ставку на отдельные виды рыб, беспозвоночных и водорослей, направляя максимум усилий на изучение их популяционной структуры? Или, признав, что главнейшим звеном в структуре жизни на Земле является сообщество, перестроиться на системный анализ самых разных по происхождению, но связанных экологически группировок животных и растений?
Создание морских хозяйств на основе природных прототипов не сулит мгновенного успеха. Но жизнь убеждает в перспективности этого пути, и мы не вправе от него отказываться.
По распределению водных масс, грунтов, течений, солености, температуры, рельефу дна и другим физико-географическим условиям наиболее благоприятны для сооружения природных искусственных рифов в Охотском море залив Анива и Южнокурильское мелководье. В этих районах можно с успехом выращивать приморского гребешка, камчатского и других крабов, трепанга, ламинарию и анфельцию. Необходимо также увеличить поверхность скальных грунтов и количество убежищ молоди рыб и беспозвоночных в местах наибольшего оседания личинок промысловых видов.
Как известно, в прибрежных водах Охотского моря естественные нерестилища сельди приурочены к подводным каменистым грядам и рифам, простирающимся вдоль берегов. Поэтому система искусственных рифов заметно расширила бы площадь нерестилищ, столь необходимых для размножения сельди.
Согласно расчетам ихтиолога Б. Н. Тюрнина, каждый квадратный метр дна охотоморского шельфа, покрытого зарослями водорослей и используемого сельдью для нереста, воспроизводит от 0.5 до 0,7 центнера ее запасов. Осуществление же биотехнических мероприятий на основе рифовых построек позволило бы ежегодно получать дополнительно 1,3—2,5 миллиона центнеров ценной рыбы.
Оградить хозяйства аквакультуры, а также нерестилища от разрушительных штормов помогут волноломы — второй тип искусственных конструкций, к сооружению которых целесообразно приступить и на охотоморском шельфе.
Заливы полуоткрытого типа и лагуны благодаря летнему прогреву, высоким показателям первичном Продукции бактерио — и фитопланктона, специфике гидродинамических и других условий могут быть в дальнейшем использованы для создания хозяйств аквакультуры многоцелевого назначения. Они в состоянии поставлять неотдельные виды рыб, беспозвоночных и водорослей, а целый комплекс организмов нескольких трофических уровней экосистемы.
Особенно много обещает расширенное воспроизводство запасов устриц, мидий и других видов промысловых моллюсков, придонных рыб и водорослей. Используя сходную технологию, в Японии ежегодно получают свыше 500 центнеров мяса устриц с гектара.
Повышение биопродуктивности водоемов на основе искусственных рифов должно сопровождаться всесторонними исследованиями их биологии и экологии. Необходим также тщательный анализ технологии и технических средств, применяемых при создании рифовых, конструкций, материалов и форм построек.