РИБИ ОСТРОВА ЗМІЇНИЙ

Сергій СИЛАНЬТЄВ

Вступ. Чому це було цікаво.

“Політика – найкращі ліки проти пам’яті
і на добре, і на зле”

Нікколо Макіавеллі

Острів Зміїний став відомим та навіть популярним завдяки політичним обставинам. І в політичних пристрастях розмежування виключних економічних зон загубилась його унікальність з точки зору геологічної та біологічної. По-перше, це єдиний скелястий острів на Чорному морі, якщо не брати до уваги численних дрібних скель, що випинаються з води під самим берегом Криму та Туреччини: все інше – це просто відокремлені від суходолу наносні піщано-мулові коси, такі як Тендра та Джарилгач. По-друге, це найвіддаленіший від берегів острів Чорного моря і України: найближчий берег (дельта Дунаю) знаходиться за 37,5 кілометри на захід. По-третє, на просторі північно-західної частини Чорного моря (ПЗЧМ: акваторія, відокремлена лінією, що проходить від точки впадіння в море Георгіївського гирла Дунаю до мису Тарханкут) підводні околиці Зміїного – єдине місце, де можна зустріти скелястий підводний ландшафт. Дно решти ПЗЧМ – це пласка піщана або мулиста рівнина, і вже це одне робить околиці острова унікальним біотопом. 

Розділ перший. Як було до нас.

“У дійсності все зовсім не так, як насправді”

Станіслав Єжи Лєц

Цей острів згадується не тільки в працях Плінія та Геродота, а і в численних сучасних статтях та книгах. Тим не менше, з біологічної точки зору, прилегла акваторія є напрочуд невивченою: до недавнього часу не існувало взагалі жодної наукової публікації, яка б давала бодай які-небудь узагальнюючі та систематизовані відомості, а не уривчасті дані одноразових спостережень та зборів матеріалу. Попри інтенсивне вивчення біоти Чорного моря взагалі та ПЗЧМ зокрема, й дійсну унікальність Зміїного в цьому басейні, системної наукової уваги йому ніколи не приділяли, а якщо і приділяли, то жодних наукових публікацій з цього приводу не з’явилось. Англійською – і поготів; і це при тому, що сьогодні наукову інформацію, не опубліковану англійською, можна вважати неіснуючою. Все, що можна знайти в Google Scholar – це прогнози щодо “потенційного біорізноманіття”, та оповідання на кшталт “науковець Х був на Зміїному в 1960-х роках, і бачив велику кількість риб, яких не зміг визначити”. Звичайно, на те є маса об’єктивних причин: віддаленість острова, відсутність регулярного з ним зв’язку, прикордонний контроль, тощо.

Самі по собі життя і робота там – зовсім не курорт: влітку це ще може, ненадовго, справити враження “відпочинку біля моря”, але уявіть, як воно: працювати на цьому клаптику суходолу в листопаді, грудні та січні. Коли при штормах солоні бризки перекидає через острів від одного берега до іншого, вітер такий, що качає по землі бочки із соляркою, а судно “Косатка”, що здійснює зв’язок з суходолом, буває, більше місяця не здатне завезти питну воду (своєї на острові немає – авт.), їжу, та паливо для генераторів. І при цьому – треба ставити в морі тенета, пірнати з аквалангом (а температура води в січні та лютому, буває, опускається нижче нуля – авт.), обробляти улови, готувати біологічні препарати, тощо. Не дивно, що за таких умов праці 2-3 науковці на біостанції споживають по 10-15 літрів спирту на місяць; хоча, частина його, безумовно, витрачається і на приготування фіксованих біологічних зразків.

Тим не менше, коли ми розпочинали роботу з опису тамтешньої іхтіофауни, контраст між масою оповідань про Зміїний, котрі створюють враження його вивченості до останнього сантиметру, і майже повним нулем систематизованої іхтіологічної інформації, був вражаючим.

Розділ другий. Що стало з нами.

“Якщо подивитись уважно на будь-яку проблему,
неодмінно побачиш себе, як частину цієї проблеми”

Закон Мерфі

“Польові” дослідження акваторії виконувались співробітниками станції морського моніторингу Одеського університету, під керівництвом її голови Сергія Снігірьова, в період з 2003 по 2011 рік. Вже в ході цієї роботи були зроблені досить вагомі спостереження, які, зокрема, були використані при укладанні третього видання Червоної Книги України. Окрім того, дані за такий, досить довгий, часовий проміжок, нарешті дозволили зробити, менш-більш, обґрунтовані висновки, відмінні від чисто феноменологічних “точкових” спостережень, і підійти до комплексного фауністичного опису акваторії. Справа ще й в тому, що останні 70-80 років в усіх публікаціях, присвячених чорноморській біоті, спостерігається одна і та ж вада: практично всі матеріали зібрані, і спостереження зроблені, в період з травня по жовтень. Звісно, всі хочуть йти в експедицію на Чорне море влітку, і ніхто не бажає в січні та лютому.

Саме собою забезпечення ретельного, довгострокового та цілорічного збору фауністичної інформації в умовах Зміїного – це вже неабияка задача. Але основні проблеми полягали навіть не в цьому. Справа в тому, що вітчизняна (та і загалом пострадянська) зоологія та практична екологія сильно відстали від сучасних методів роботи з даними, математичного моделювання та математичної статистики. Для деяких математичних методів, необхідних нам в роботі (наприклад, Canonical Correspondence Analysis, скорочено ССА – авт.), навіть немає російсько- або україномовних еквівалентів: вочевидь, ніхто з зоологів, що друкуються українською або російською, з ними або не знайомий, або у відповідних статтях не застосовує. Навіть, незважаючи на те, що ССА використовується в популяційних дослідженнях з 1986 року. То ж, в цій царині, майже, всьому нам довелось вчитись з нуля, спираючись на англомовні джерела.

Розділ третій. Що лишилось після нас.

“Дослід без інтерпретації – це як вечірка без алкоголю”

Крейг Вентер

Отже, що ж ми отримали після восьми років збору даних, та більш ніж півроку математичного чаклунства над ними?

В першу чергу, це блок висновків, які були досить передбачувані. Справді, коли за такий період виявлено 58 видів риб, а кумулятивна крива видового накопичення, апроксимована за рівнянням Кленча, дає прогноз 61, як остаточну кількість видів на досліджуваній акваторії – це не викликає подиву. Можна сподіватись, що за такий час видове різноманіття буде описане на 95-99%. Так само не дивно, коли дендрограма Брея-Кертіса та метод Multidimensional Scaling демонструють наявність двох чітко розмежованих, за структурою іхтіофауни, періодів впродовж року: холодного (листопад – березень) та теплого (решта року). Це, до речі, дозволяє по-новому поглянути на цінність зоологічних робіт, в ході яких дані, рік за роком, збирають за час “курортного” сезону.

Менш очевидним, але очікуваним, був поділ іхтіофауни на дві зоогеографічні групи: види середземноморського та несередземноморського походження, з доволі різною реакцією на фактори навколишнього середовища. При цьому середземноморські види, завдяки своїй більшій чисельності та більшій чутливості до змін природних факторів (перш за все, температури та солоності), мають визначальний вплив на основні параметри іхтіофауни: видове багатство, видове різноманіття (з екологічної точки зору – це різні речі: видове багатство – це загальна кількість видів; величина ж видового різноманіття бере до уваги не тільки кількість видів, але й відносну чисельність особин кожного виду. В цій роботі ми використовували індекс різноманіття Симпсона – авт.), та видову вирівняність (індекс видової вирівняності показує, наскільки близькою є чисельність різних видів у вивченій спільноті. В даному випадку ми використовували індекс вирівняності Симпсона, оскільки він не залежить від величини видового багатства – авт.).

По-друге, це висновки доволі неочікувані, але такі, що не змінюють усталених уявлень. Наприклад, вже досить давно в екології стало очевидною істиною те, що біологічні угруповання є тим більш стабільними та стійкими до зовнішнього впливу, чим більшу кількість видів вони включають в свої трофічні ланцюги: тобто, стійкість спільноти росте із зростанням видового різноманіття. Також, інтуїтивно, зрозуміло, що видове різноманіття має бути позитивно скорельованим з видовим багатством та видовою вирівняністю. Але в нашому дослідженні ми встановили, що видове різноманіття позитивно скорельоване з багатством, а ось із вирівняністю кореляція негативна, хоча і статистично недостовірна. Тобто, на перший погляд, при оцінюванні стану екосистеми подібні дані мають сприйматись доволі скептично. Тим не менше, в науковій літературі вже були наведені і проаналізовані приклади цілком сталих екологічних спільнот, в яких між видовим різноманіттям та видовою вирівняністю немає позитивної кореляції; а для деяких морських екосистем негативна кореляція такого типу, як виявлений нами, може бути навіть нормою.

Нарешті, були і такі висновки, що суперечать усталеним поглядам на біоту ПЗЧМ докорінно.

Вся наявна наукова та науково-популярна література стверджує, що стік Дунаю – один з основних факторів, що регулює стан фаун ПЗЧМ. З огляду на розташування Зміїного прямо навпроти дунайської дельти, фундаментальний регулюючий вплив дунайського витоку на досліджувану акваторію на початку роботи видавався очевидним і нам. Переконання посилювалось тим, що саме в квітні, на який припадає максимальний об’єм витоку, були виловлені три з чотирьох прісноводних видів риб, знайдених біля Зміїного впродовж восьми років дослідження (четвертий вид, срібний карась в зграї атерин, був впійманий в червні). Тим не менше, а ні ССА, а ні багатофакторний кореляційний аналіз не показали достовірного впливу об’єму дунайського прісного стоку на жоден з популяційних параметрів. Більш того, на багаторічному матеріалі спостережень виявилась відсутність кореляції об’ємів витоку і з гідрологічними параметрами: температурою, концентрацією кисню в воді, і навіть солоністю. Як це можна пояснити? Судячи зі всього, це є наслідком схеми морських течій: в західному басейні Чорного моря, тобто на захід від лінії, що поєднує мис Сарич в Україні та мис Керемпе в Туреччині, течії утворюють кільце, що обертається проти годинникової стрілки. Тобто, біля західного узбережжя Чорного моря течії спрямовані з півночі на південь. Таким чином, від Зміїного, що знаходиться навпроти північного краю дунайської дельти, прісну воду морською течією має відносити на південь, в румунський сектор моря. Як би там не було, але, на відміну від довгострокових проміжків часу порядку десятиліть, на яких вплив Дунаю на морські фауни встановлений беззаперечно, коливання об’ємів його стоку впродовж одного року на склад іхтіофауни достовірного впливу не чинить.

Епілог. Що хотілося, та не вдалося.

“Писати епілог до роману – це як намагатись
відігратись в казино, поставивши останні гроші”

Еміль Золя

Звичайно, в науковій роботі нема такої відповіді, яка б не провокувала наступні питання. З нами трапилось те ж саме: пояснити вдалося зовсім не все. Знову ж таки, питання, на які не вдалося відповісти в публікації, є дуже різними. До деяких з них, здається, існують цілком прийнятні пояснення, і тут справа лише в можливості їхньої експериментальної перевірки. Інші ж факти викликають лише подив і розведення рук.

До першого типу відноситься, наприклад, таке. Аналіз даних з видового багатства і різноманіття показує, що ці величини демонструють достовірну позитивну кореляцію з температурою та солоністю, що цілком логічно; але, при цьому, негативну кореляцію із вмістом кисню у воді. Як таке пояснити? Найбільш простою та несуперечливою, і тому прийнятною, відповідно до бритви Оккама, гіпотезою, є наступна: падіння концентрації кисню практично завжди супроводжується підвищенням температури, і є, у значній мірі, його наслідком. По-перше з суто фізичної причини: при підвищенні температури води розчинність в ній кисню знижується. По-друге, є для цього причина біологічна: саме впродовж місяців з максимальною температурою в ПЗЧМ часто спостерігається явище “цвітіння води” , що супроводжується різким зниженням концентрації кисню, який витрачається на розклад мертвої органіки. Тобто, напрошується висновок: негативний вплив зниження кількості кисню у воді на біорізноманіття навколо Зміїного перекривається позитивним впливом паралельного підвищення температури.

Але в ході вивчення супутніх наукових матеріалів ми сформулювали і альтернативну гіпотезу. Якщо взяти дані багаторічного моніторингу концентрації кисню на різних ділянках ПЗЧМ, то картина буде така сама: найнижчі показники – в серпні-вересні, найвищі – в лютому. Але, якщо порівняти ці дані з нашими, зібраними навколо Зміїного, то картина стає цікавішою: впродовж періоду з листопада до квітня концентрація кисню в воді навколо Зміїного не відрізняється від такої для ПЗЧМ загалом; а з травня по жовтень є стабільно вищою (хоча і знижується в абсолютних значеннях). Чому так? Ну, наприклад, поясненням може бути скелястий підводний ландшафт навколо острова: він надає набагато кращі умови для розвитку водоростей-макрофітів, які збагачують воду киснем, а ніж характерна для ПЗЧМ загалом піщано-намулова рівнина. Що ж, ми побудували два помісячні графіки: видового різноманіття, та різниці між концентрацією кисню навколо Зміїного і в середньому по ПЗЧМ. Потім обчислили коефіцієнт кореляції між ними. Виявилось, що кореляція між цими величинами не просто позитивна, а помітно вища (і більш статистично достовірна – авт.), ніж між видовим різноманіттям та температурою. Тобто, виходить, незважаючи на зниження в абсолютних величинах, вміст кисню у воді все одно лишається для риб приваблюючим фактором, і діє не проти фактору температури, а в одному напрямку з ним. Здавалося б, красива альтернативна гіпотеза, але опублікувати її неможливо. Справа в тому, що дані про вміст кисню в воді для ПЗЧМ, хоч і збирались різними науковими установами впродовж кількох десятиліть, однак, дають можливість скласти повні річні графіки лише для двох років, 1967/68 та 1989/90 (див. вище про те, в яку пору року влаштовуються експедиції – авт.). Ми ж оперуємо інформацією, зібраною навколо Зміїного починаючи з 2003 року: отже, пряме порівняння даних, з наукової точку зору, не є можливим.

Ну, і наостанок факт, якому жодного, хоч трохи раціонального, пояснення ми підібрати не змогли. Як виявилось, величина коефіцієнту видової вирівняності позитивно і достовірно корелює з показником електропровідності води. При цьому між електропровідністю та видовим багатством або різноманіттям ніякої кореляції немає. Щодо цього, як-то кажуть, готові вислухати найбожевільніші гіпотези…

Матеріали дослідження опубліковані журналом Marine Biodiversity в статті The fish community in Zmiinyi Island waters: structure and determinants.

Повний текст статті можна завантажити тут…