Теоретические и экспериментальные основы защиты от морского биообрастания

• Автор: Раилкин, Александр Иванович
• Шифр специальности: 03.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 98 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы и состояние вопроса. Под биологическим обрастанием обычно понимают сообщества, развивающиеся на искусственных (и естественных) твердых субстратах в гидросфере. С полным основанием биообрастанием справедливо называть и сам процесс колонизации (обрастания) гидробионтами твердых субстратов, приводящий к формированию таких сообществ (Wahl, 1989). Как будет показано в настоящей работе, акцентирование внимания на биообрастании как на процессе позволяет выделить и проанализировать его составляющие, определить среди них ведущие и предложить новые подходы к защите от биообрастания путем подавления ключевых процессов.
Сообщества обрастания играют важную роль в экологии морей .и океанов, а также в хозяйственной деятельности человека при эксплуатации технических объектов в водной среде и при выращивании моллюсков и макроводорослей в марикультуре (Зевина, 1994). Морское биообрастание и непосредственно с ним связанное биоповреждение причиняют большой материальный ущерб судам, гидротехническим сооружениям, теплообменникам, трубопроводам, кабелям, рыболовецким сетям и другим объектам, который в мировом масштабе оценивается суммой более 50 млрд долларов США в год.
Современная химическая защита от биообрастания основана на применении токсичных для гидробионтов веществ. Это приводит не только к уничтожению обрастателей. Токсическому воздействию подвергаются многие гидробионты, находящиеся далеко от защищаемых технических объектов. В результате наблюдается появление уродливых форм развития, снижается устойчивость и видовое раз-ообразие сообществ. Развитие альтернативного подхода, так на-‘ ъаемых "нетоксичных покрытий", происходит стихийно, вслепую.
. -:им образом, существует необходимость в разработке теорети--;хих и практических основ экологически безопасной защиты от морского биообрастания.
Создание противообрастательных покрытий - трудоемкий и деятельный процесс, включающий биологические испытания. До нас-:,:то исследования теоретические подходы к их ускорению и по-в""' Кенига точности, к сожалению, не были разработаны.

Для прогресса в области защиты от биообрастания необходимо дальнейшее развитие представлений об общих закономерностях, причинах и механизмах колонизации твердых тел, выделение и анализ ключевых процессов. Для защиты на более ранних этапах колонизации, а также для разработки подходов к ускоренным биологическим испытаниям противообрастательных покрытий важны исследования сообществ микрообрастания как стадии сукцессии, предшествующей макрообрастанию. Для выработки адекватных количественных оценок обилия биообрастания на обтекаемых поверхностях необходимо изучение его пространственного распределения. Акцентирование внимания на всех этих вопросах поможет изучить не только фундаментальные биологические основы обрастания, но и пути его предотвращения.
Цель и задачи. Цель диссертационного исследования состояла в том, чтобы на основе анализа процессов колонизации гидробион-тами твердых субстратов развить теоретические и экспериментальные подходы к экологически безопасной защите от биообрастания.
В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать и обобщить литературные и собственные данные по процессам колонизации гидробионтами твердых субстратов.
2. Построить математические модели процессов колонизации.
3. Изучить закономерности распределения биообрастания на продольно обтекаемых поверхностях.
4. Изучить развитие сообществ микрообрастания в морских и лабораторных условиях.
5. Развить теоретические и экспериментальные подходы к ускорению биологических испытаний противообрастательных покрытий.
6. Построить и проанализировать математическую модель защиты от биообрастания.
7. Предложить подходы к химической защите от морского Оио-обрастания, безопасные для окружающей среды.
Защищаемые положения. В диссертации обосновывается концепция биообрастания, которая включает:
- математические модели колонизации гидробионтами твердых субстратов,
- закон градиентного распределения обилия биообрастания на

Было установлено, что диатомовые водоросли неравномерно обрастают как горизонтальные, так и вертикальные продольно обтекаемые пластины (рис. 1). На передней (к течению) трансекте плотность диатомовых уже на 2-ые сутки была максимальной и прогрессивно уменьшалась в направлении заднего края пластин, несколько увеличиваясь у заднего края. Несмотря на продолжающееся оседание, рост и движение вагильных форм, такое распределение сохранялось в течение 16 и более суток при условии низкой численности или полного отсутствия фитофагов на субстратах.
Принципиально такой же характер распределения на верти-
о 1 г
о f г

Рис. 1. Градиент плотности диатомовых водорослей на продольно обтекаемых гладких пластинах (Раилкин. 19916). а - 2. б - 4. в - 9, г - 16 сут. Стороны горизонтальных пластин: 1, 4 - верхняя; 2. 5 - нижняя; 3, 6 - боковые поверхности вертикальных пластин. 1-3 - эмпирические линии регрессии;- 4-6 - экспериментальные данные. По оси абсцисс - расстояние от передней кромки пластины, см; по оси ординат - плотность диатомовых водорослей, клеток/см2.