Численное моделирование функционирования устричной фермы в заливе Донузлав и ее влияния на акваторию

Е. Ф. Васечкина, Т. А. Филиппова✉, В. В. Фомин

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: deryabina1993@yandex.ru

Аннотация

Цель. Разработка и применение комплексной математической модели для оценки экологического воздействия устричной фермы на прибрежную акваторию Черного моря путем проведения модельных экспериментов, направленных на изучение процессов взаимодействия морских хозяйств с окружающей средой, – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. Имитационное моделирование устричной фермы в заливе Донузлав проводилось при помощи двухмерной химико-биологической объектно-ориентированной модели морской экосистемы. В численных экспериментах имитировалось функционирование устричной фермы мощностью ~ 100 т сырого веса и площадью 80 га, расположенной в центральной части зал. Донузлав. Расчеты для устриц первого, второго и третьего года культивирования проводились для периода с мая по октябрь. Показано, что при небольшой массе моллюсков на первом этапе культивирования (1,2–4,5 г сырого веса мягких тканей) влияние фермы на морскую экосистему незначительно. Во второй и третий годы выращивания регистрируется повышение объемов донных отложений, источником которых является устричная плантация.

Выводы. Результаты моделирования свидетельствуют о необходимости расчета конфигурации фермы и количества выращиваемых моллюсков с целью снижения оказываемого негативного влияния на акваторию. Полученные качественные и количественные характеристики жизнедеятельности плоской устрицы сопоставимы с данными из разработанной ранее одномерной модели роста моллюска и натурными данными мониторинга культивирования европейской устрицы в зал. Донузлав.

Ключевые слова

европейская устрица, залив Донузлав, химико-биологическая модель, прибрежная экосистема, индивидуум-ориентированное моделирование

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0016 «Исследование пространственно-временной изменчивости океанологических процессов в береговой, прибрежной и шельфовой зонах Черного моря под воздействием природных и антропогенных факторов на основе контактных измерений и математического моделирования».

Для цитирования

Васечкина Е. Ф., Филиппова Т. А., Фомин В. В. Численное моделирование функционирования устричной фермы в заливе Донузлав и ее влияния на акваторию // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 4. С. 537–556. EDN DOKGPG.

Vasechkina, E.F., Filippova, T.A. and Fomin, V.V., 2025. Numerical Modeling of the Functioning of Oyster Farm in Donuzlav Bay and its Impact on Water Area. Physical oceanography, 32 (4), pp. 558–576.

Список литературы

  1. An individual-based population dynamic model for estimating biomass yield and nutrient fluxes through an off-shore mussel (Mytilus galloprovincialis) farm / D. Brigolin [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2009. Vol. 82, iss. 3. P. 365–376. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.01.029
  2. Modelling Oyster Population Response to Variation in Freshwater Input / R. J. Livingston [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2000. Vol. 50, iss. 5. P. 655–672. https://doi.org/10.1006/ecss.1999.0597
  3. Modeling the impact of oyster culture on a mudflat food web in Marennes-Oléron Bay (France) / D. Leguerrier [et al.] // Marine Ecology Progress Series. 2004. Vol. 273. P. 147–162. https://doi.org/10.3354/meps273147
  4. Mathematical modelling to assess the carrying capacity for multi-species culture within coastal waters / P. Duarte [et al.] // Ecological Modelling. 2003. Vol. 168, iss. 1–2. P. 109–143. https://doi.org/10.1016/S0304-3800(03)00205-9
  5. Review of recent carrying capacity models for bivalve culture and recommendations for research and management / C. W. McKindsey [et al.] // Aquaculture. 2006. Vol. 261, iss. 2. P. 451–462. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2006.06.044
  6. Ferreira J. G., Hawkins A. J. S., Bricker S. B. Management of productivity, environmental effects and profitability of shellfish aquaculture – the Farm Aquaculture Resource Management (FARM) model // Aquaculture. 2007. Vol. 264, iss. 1–4. P. 160–174. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2006.12.017
  7. A model for sustainable management of shellfish polyculture in coastal bays / J. P. Nunes [et al.] // Aquaculture. 2003. Vol. 219, iss. 1–4. P. 257–277. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(02)00398-8
  8. Polyculture of scallop Chlamys farreri and kelp Laminaria japonica in Sungo Bay / F. Jian-guang [et al.] // Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 1996. Vol. 14, iss. 4. P. 322–329. https://doi.org/10.1007/BF02850552
  9. Катрасов С. В., Бугаец А. Н., Жариков В. В. Оценка пространственной неоднородности условий культивирования тихоокеанской устрицы Magallana gigas (Thunberg, 1793) с помощью модели управления марифермами FARM в бухте Воевода (Японское море) // Биология моря. 2023. Т. 49, № 1. С. 37–44. EDN LRWITV. https://doi.org/10.31857/S0134347523010059
  10. К вопросу организации крупномасштабного культивирования устриц в озере Донузлав / А. П. Золотницкий [и др.] // Труды ЮгНИРО. 2008. Т. 46. С. 48–54. EDN VSMAHB.
  11. Современные гидрологический и гидрохимический режимы залива Донузлав / Н. Н. Дьяков [и др.]. Севастополь : Росгидромет, 2021. 464 с. EDN SYFWYC.
  12. Vasechkina E. F. Coupled physical biological model of shellfish mariculture // Proceedings of the 13th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation. MEDCOAST 2017. 2017. P. 381–392. EDN YVZFCD.
  13. Филиппова Т. А., Васечкина Е. Ф. Имитационная модель роста устрицы Ostrea edulis L. в условиях культивирования // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 4. С. 87–100. EDN NZYAOP.
  14. Kraus E. B., Turner J. S. A One-Dimensional Model of the Seasonal Thermocline. II. The General Theory and Its Consequences // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 1967. Vol. 19, iss. 1. P. 98–106. https://doi.org/10.3402/tellusa.v19i1.9753
  15. Васечкина Е. Ф., Тимченко И. Е., Ярин В. Д. Интегральная динамико-стохастическая модель деятельного слоя океана // Морской гидрофизический журнал. 1988. № 1. С. 16–22.
  16. Моделирование интегральных процессов в морских экосистемах / В. Н. Еремеев [и др.] // Морской экологический журнал. 2007. № 1. С. 5–30. EDN UIQHCB.
  17. Якушев Е. В., Михайловский Г. Е. Моделирование химико-биологических циклов в Белом море. Расчет сезонной изменчивости фосфора, азота и кислорода // Океанология. 1993. Т. 33, № 5. С. 695–702.
  18. Васечкина Е. Ф., Ярин В. Д. Сравнительный анализ экспериментов по моделированию морской экосистемы с использованием объектно-ориентированного подхода // Морской гидрофизический журнал. 2009. Т. 19, № 1. С. 26–35. EDN VOAIWT.
  19. Vasechkina E. F. Nonlinear relationships between phytoplankton nutrient utilization traits and environmental factors // Ecological Modelling. 2020. Vol. 433. 109233. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109233
  20. Васечкина Е. Ф., Казанкова И. И. Математическое моделирование роста и развития мидии Mytilus galloprovincialis на искусственном субстрате // Океанология. 2014. Т. 54, № 6. С. 816–824. EDN TCJANB. https://doi.org/10.7868/S0030157414060112
  21. Vasechkina E. Object-Based Modeling of Marine Phytoplankton and Seaweeds // Journal of Marine Science and Engineering. 2020. Vol. 8, iss. 9. 685. https://doi.org/10.3390/jmse8090685
  22. Васечкина Е. Ф., Филиппова Т. А. Имитационное моделирование донного фитоценоза в прибрежной зоне Крыма // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 3. С. 342–359. EDN NKQHDO. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-3-342-359
  23. Фомин В. В., Иванов В. А. Объединенная численная модель течений, волнения и транспорта наносов озера Донузлав // Морской гидрофизический журнал. 2006. № 2. С. 43–65. EDN YOFQJN.
  24. Изменчивость фотосинтетических параметров фитопланктона в поверхностном слое Черного моря / З. З. Финенко [и др.] // Океанология. 2002. Т. 42, № 1. С. 60–75. EDN ZVNYZV.

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.