Институт гидробиологии НАН Украины

Как это ни печально, но нам приходится иногда с болью в сердце совершать эту скорбную процедуру – вычеркивать телефоны из записных книжек, нажимать кнопку "Delete" в адресных книгах интернет-почты. Адрес Александра Ивановича Баканова тоже был в моей адресной книге. И, к счастью, наша электронная связь работала: время от времени мне приходили письма от него, и я сам писал ему. Но вот в 2004 году не стало этого человека. И надо удалить этот адрес… Но в моем компьютере появилась новая папка “Баканов”, я пишу эту статью, а это значит дело Александра Ивановича живет и сам он жив в нашей памяти.

Гидробиология – наука в основном практическая, требующая полевого и лабораторного материала. Теоретиков в ней, в целом, мало. Может быть, тем и выделялся А.И. Баканов среди гидробиологов, что умел сочетать глубокую теорию с практическими исследованиями. Гидробиология – наука во многом региональная: описание многообразия жизни во множестве водоемов занимает значительную часть всех исследований. Региональные описания интересны по вполне понятным причинам ограниченному кругу людей ¹⁾, но А.И. Баканову всегда удавалось затрагивать вопросы, которые важны для всех специалистов, независимо от места исследования.

Я очень благодарен Александру Ивановичу за рецензию на мою книжку по биоразнообразию (Баканов, 2003а). Кроме лестных для всякого автора положительных оценок, мне было приятно познакомиться с самой формой рецензии – не формальным разбором материала публикации, а небольшим самостоятельным научным произведением, в котором рецензируемая работа была лишь поводом обсудить проблему.

Косвенно соглашаясь с моим мнением, о том, что проблемы разнообразия заслуживают особого внимания и может быть выделена отдельная научная область “диверсикология” (или, как он предлагал, “диверситология”), А.И.Баканов обращает внимание на проблему “разнообразия разнообразий” и совершенно верно предлагает разделить биотическое разнообразие на разнообразие элементов биоты и синэкологическое разнообразие, как разнообразие систем надорганизменного уровня. Еще одна проблема, на которой заострял внимание А.И. Баканов – необходимость определения ошибок репрезентативности индексов разнообразия. Постановка вопроса более чем оправдана: в любом биологическом явлении имеются элементы вариабельности, стохастичности, поэтому существует необходимость доказывать достоверность полученных показателей. Но измерение разнообразия в реальных условиях имеет свои особенности, что не позволяет однозначно подойти к решению, казалось бы, очевидному и простому. Определение разнообразия в численной форме для сообщества или водоема в целом может быть проведено двумя путями – как усреднение, со своей статистикой значений разнообразия проб, и как определение разнообразия полного таксономического списка с усредненными значениями обилия каждого таксона. Оба эти подхода можно достаточно хорошо обосновать, но пока не существует единого мнения относительно большей корректности того или иного способа расчета.

О том, что А.И. Баканов был не только глубоким теоретиком, но и настоящим полевым гидробиологом, говорит не только множество его работ по методикам исследования бентоса. Он, например, наиболее удачно решил проблему представления таксономических списков. Строго говоря, определение так широко используемого видового разнообразия почти никогда не является собственно “видовым”. По различными причинам , таким как сложность видового определения, не разработанность систематики групп или отсутствие специалистов, определение собранного в натурных условиях материала не идет до видового уровня. А.И. Баканов предложил (1997) использовать понятие “низший определяемый таксон” (НОТ). Широкое внедрение этого понятия позволило бы более строго подходить к оценке биоразнообразия. Еще предстоит серьезный анализ необходимости обязательного во всех случаях определения гидробиологического материала до вида. Геоботаники давно наряду с оценками видового состава пользуются оценками обилия жизненных форм или форм роста растений. В гидробиологии понятие "жизненная форма, экоморфа (Алеев, 1986)" используются неоправданно мало.

Продолжая рецензию, Александр Иванович затронул вопрос о схеме уровней разнообразия. Идея многоаспектности биоразнообразия - сейчас уже общепринятая концепция, однако, при общем понимании того, что это “разнообразие разнообразий” структурировано, иерархично, пока отсутствует приемлемая полностью разработанная концепция уровней разнообразия. В предложенной мною схеме лежит разнообразие вещества биосферы (Вернадский, 1977). Этот подход был воспринят критически и более того, А.И. высказал мнение, что “концепция живого вещества, применяемая в биогеохимии, создателем которой был В.И. Вернадский, биологии не дала ничего нового и полезного”. Позволю себе не согласиться с таким суждением. В первую очередь потому, что идеи Вернадского, в том числе и концепция живого вещества, сформировала у современных биологов биосферный уровень мышления. Не только организм, не только популяции и сообщества организмов, но и биота, живое вещество биосферы Земли – это биологические объекты. Жизнь присуща не только организму, но и биосфере (Weiner, 1999). В основе критических замечаний на некоторые взгляды В.И. Вернадского, в частности на концепцию живого вещества, лежит положение о том, что живое вещество в понимании Вернадского – это континуум, который не может быть материалом для естественного отбора, происходящего на дискретной организменной основе (Гиляров, 1994). Но, если мы на самом высоком уровне выделяем разнообразие вещества биосферы (живое, биокосное, косное вещество), то говоря о биоразнообразии мы неизбежно должны выделить определенные дискретности живого вещества. Живое вещество особым образом структурировано, это отличает его от косного вещества. Единица этой структурированности – организм, а одной из ключевых свойств организмов является их ассоциированность, невозможность существования вне ассоциаций. Стоило бы задать и такой вопрос – почему В.И. Вернадский, вполне принимая существование (как он писал “неделимых”) организмов, все же заострял внимание не столько на дискретности, сколько на единстве организмов? Представляется, что ему было важно подчеркнуть, что дискретные многообразные организмы выполняют в биосфере сходные функции, число которых достаточно ограниченно. В таком случае, если мы говорим о живом веществе биосферы, как о совокупности всех живых организмов, то не является ли биология наукой о различных проявлениях существования живого вещества и не является ли гидробиология наукой о живом веществе в гидросфере? Я прихожу к утвердительному ответу на этот вопрос. В таком случае гидробиология имеет очень высокий статус, если всю биологию разделить на гео- (наземную) и гидро- биологию. В то же время, неоднократно высказывались мнения, что гидробиология – это наука об экологии водных экосистем (Винберг, 1977). Было даже высказано мнения, что гидробиология, пройдя свой столетний путь, трансформировалась в гидроэкологию (Заика, 2003).

“Выскажу свое мнение о соотношении понятий “гидробиология” и “гидроэкология”. Мне кажется четкое определение терминов, четкое разграничение сфер разных наук очень важным. К решению подобных вопросов можно подходить с разных позиций:

Одним из важных следствий внедрения в научное сознание концепции научной парадигмы и ее анализа является структуризация многообразных научных подходов, разделение их (хотя и достаточно условное) на положения “нормальной” науки (по Куну, 1970) и находящихся вне ее. Важно, чтобы исследователь отдавал себе отчет в том, что существующая парадигма всегда имеет тенденции слишком ревностно отстаивать правильность своих положений, именно поэтому следует более внимательно относиться к парадоксальным (с точки зрения существующей парадигмы) фактам и суждениям. В принципе, любая бессмыслица (с точки зрения существующей парадигмы) может стать началом новой парадигмы. А вот здесь стоит заметить, что самая революционная идея, став парадигмой, обречена на судьбу предыдущей: поиски путей самосохранения, отбраковка “не вписывающихся” фактов и т.п. Поэтому более важны не столько разработанные, утвердившиеся парадигмы, а новые концепции! История экологической парадигмы – хороший пример, подтверждающий положения Т. Куна о тенденциях к экспансии, гипертрофированию представлений о возможностях всеобщего экологического подхода и т.п.

А.И. Баканов был широко известным специалистом по изучению зообентоса. У гидробиологов различных специальностей есть обычно более узкие привязанности. Кто-то больше внимания уделяет бентосу литорали, кто-то более подробно исследует состав и распределение той или иной группы организмов. У А.И. Баканова была своя “специализация” – его очень интересовали методы исследования зообентоса. Он очень много сделал для того, чтобы бентология могла называться строгой количественной наукой. Более 40 из известных мне 130 публикаций Александра Ивановича посвящены методическим вопросам изучения бентоса: усовершенствованию приборов, математическому аппарату анализа полученного материала и планированию исследований. Неоднократно он рассматривал вопросы использования показателей разнообразия в гидробиологических исследованиях. Именно поэтому, когда у нас с соавтором планируемой статьи возник спор, мы обратились к А.И. Баканову. Суть спора касалась размерностей индекса Шеннона. Я предлагал для величины показателя разнообразия, рассчитанного из количества особей i-го вида размерность бит/экз., а мой оппонент – бит/вид по численности. Ответ (08.09.03), который может быть интересен всем, кто использует показатели разнообразия, был следующим.

Последние строки я выделил как очень важное замечание для тех гидробиологов, которые наивно полагают, что поиски неких абсолютных индексов и показателей решат все экологические проблемы. Специфика биологического материала в том, что он никогда не позволяет сделать абсолютно однозначное заключение или высказать суждение, которое бы не дополнялось примечанием: “вероятно”, “вполне возможно, что”, “в данном случае” и т.п.

Со средины 1990-х годов, судя по его публикациям, А.И. Баканов начал очень активно разрабатывать проблему оценки состояния водных экосистем. Проводя анализ множества подходов к этой проблеме, он приходит к заключению, что наличие такого большого количества методов определения качества среды говорит о том, что универсального, пригодного для всех случаев метода нет (Баканов, 1997; Bakanov, 1994). Было бы странно, если бы А.И. не предложил свой собственный подход и метод. Им был разработан Комплексный Индекс Состояния Сообщества (КИСС). При этом предполагалось, что чем выше численность (N), биомасса (B), число видов (S), видовое разнообразие (H) и ниже значения средней сапробности трех доминирующих по численности видов (СС) и олигохетный индекс Пареле (ИОП), тем лучше состояние сообществ бентоса. При этом берутся не абсолютные значения этих шести составляющих, а их ранги в выборке:

КИСС = (2 СС + 1.5 ОИП + 1.5 B + H + N + S)/8

КИЗ = (ОИП + СС + B)/3

Мне кажется важным отметить дважды комплексный подход. Во-первых, каждый индекс объединяет целый комплекс показателей, во-вторых, предлагается оценивать состояние экосистемы как через оценку состояние сообщества, так и через показатель загрязнения.

Летом было 23 точки, осенью – 13. Результаты малосопоставимы, и только потому, что число проб разное. Если их нормировать по числу станций (разделить на число станций), то мы получим показатели в долях от 1, если за 1 принимать состояние, когда по всем показателям станция занимает последний ранг. Таким образом, можно сравнить положение той или иной станции в общем ряду всех станций. Нам кажется, вопрос в том, что надо различать два типа оценок: относительные (к таким принадлежат Ваши индексы), и “абсолютные”, например, сапробность. Абсолютность, правда, тоже относительна, потому, что мы сравниваем результат оценки с некоторой шкалой, о которой договорились.

2. Еще один вопрос. Вы пишите, что состояние зообентоса наилучшее, когда он обилен и наиболее разнообразен. Но ведь обилие и разнообразие находятся в обратной зависимости. То есть, надо, видимо говорить о максимальном обилии при некотором оптимальном разнообразии. Если показатель разнообразия 2,5 бит/г, например, принять за показатель “хорошей” структуры, то вряд ли стоит ожидать биомассы зообентоса 500 г/м² или более”.

Думаю, что в ответе Александра Ивановича (24.02.04) содержится много полезного, для тех, кто занимается вопросами оценки качества среды.

Понятно стремление к разработке комплексных показателей, интегральных индексов и т.п. для оценки качества среды. Например, Е.В. Балушкина (1997) предлагает комплексный индекс, сочетающий в себе 4 других, которые используются самостоятельно. В методике оценки качества поверхностных вод (Романенко и др.,1998) используется 18 гидрофизических, гидрохимических, гидробиологических параметров. Индексы А.И. Баканова основаны, как было уже отмечено, на 6 показателях. Такой подход делает оценку более надежной, однако, и более сложной. Сложности могут быть нескольких видов.

В целом, количество и состав избранных показателей зависит от опыта автора (или авторов) системы оценки, то есть во многом субъективен. Избранные показатели безусловно неравнозначны, а многие совершенно не сравнимы друг с другом, например, гидрофизические и биологические. Многие же показатели скоррелированы и взаимосвязаны, например биомасса и видовое разнообразие. Поскольку оценка состояния среды должна быть однозначной, несмотря на широкий спектр частных оценок, возникает непростая задача интегрирования различных показателей, для получения некоторой усредненной оценки.

1. Используется большое количество показателей, по каждому из которых проводится оценка с последующей интеграцией результатов. Определяются либо средние, либо средне-взвешенные величины. Сюда можно отнести Методику экологической оценки качества воды (Романенко и др. 1998), а также комбинированные индексы А.И. Баканова.
2. Используется комбинация не показателей, а результатов оценки по разным методикам. Сюда можно отнести интегральный показатель Е.В.Балушкиной.
3. Выбирается один показатель, но такой, который в большей или меньшей мере отражает сложность взаимодействий в системе сообщество-среда. Сюда можно отнести методику оценки качества среды по Индексу трофической комплектности (Pavluk et al. 2000). Оценка по этому индексу проводится исходя из гипотезы, что в наилучших условиях присутствует максимальное количество трофических групп (в данном индексе их 12), а снижение свидетельствует об упрощении важнейших трофических связей и деградации сообществ. Таким же интегральным показателем может выступать разнообразие, поскольку учитывается как количество элементов (например, число видов), так и их относительное обилие (Протасов, Павлюк, 2004).

Хотелось бы обратить внимание на один аспект в подходах к оценке качества воды и других компонентов абиотической среды. Особо А.И. Баканов подчеркнул в одной из своих работ (2003), что, по его оценкам, существующий в изученных им волжских водохранилищах характер и интенсивность загрязнений в среднем положительно влияет на бентос, увеличивая его обилие и разнообразие. Этот вывод представляется очень важным, поскольку ставит под сомнение прямую зависимость состояния бентоса (и других группировок также) от антропогенного воздействия во всех участках диапазона этого воздействия. Имеющиеся у нас данные по зообентосу некоторых водоемов подтверждают концепцию нелинейности изменений структурных показателей в градиенте загрязнения.

В диапазоне сапробности 1,21 – 3,73 индекс видового разнообразия изменялся от 0 до 3,817 бит/экз. Экстремальная точка унимодальной кривой соответствовала значениям сапробности 2,6 и разнообразия – 3, 109 бит/экз.. Представляется важным подчеркнуть, что в градиенте сапробности изменялись как структура сообществ, так и состав. В α-олигосапробной зоне в бентосе отмечено от 2 до 11 видов, хорошо выраженные доминанты были в основном псаммофильные виды. В β-мезосапробной зоне число видов возрастало до 6-24 видов в р. Стырь и до 9-40 видов в охладителе ЧАЭС. Далее, а полисапробной зоне число видов снижалось до 1-9, возрастало доминирование (в основном тубифицид), то есть значительно снижалась выравненность. Таким образом, мы можем придти к тому же выводу: небольшое загрязнение, нарушение приводит к возрастанию разнообразия, усложнению связей, то есть к экологическому прогрессу, который потом в зоне сильных нарушений сменяется регрессом.

Алимов А. Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. — СПб. : Наука, 2000. — 147 с.

Баканов А.И. Регионально-типологические и биотопические нормативы как основа мониторинга и оценки качества грунтов пресноводных водоемов // Экологические проблемы бассейнов крупных рек Тольятти: ИЭВБ, 2003. – С. 23.

Гиляров А. М. Соотношение биомассы и видового разнообразия в планктонном сообществе. – Зоол. журн. – 1969 . – 48, вып. 4. – С. 485–493.

Гиляров А.М. Вернадский, дарвинизм и Гея. Критические заметки на полях “Биосферы”// Журн. общ. биол.– 1994. – 55, № 2. – С. 238–249.

Гиляров А. М. Мнимые и действительные проблемы биоразнообразия // Усп. совр. биол. – 1996. – 116, вып. 4. – С. 493–506.

Кун Т. Структура научных революций. – М.: Прогресс, 1970. – 301 с.

Федоров В. Д., Гильманов Т. Г. Экология. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. – 464 с.

Bakanov A. The use of macrozoobenthos for the detection and assessment of water pollution // Symposium on monitoring of water pollution. – Borok, 1994. – P. 6.

Pavluk T.,bij de Vaate A., Leslie H. Development of an Index of trophic completeness for benthic invertebrate communities // Hydrobiologia. 2000. V. 427. H,135-141.

Sladecek V. System of water quality from biological point of view. — Erg. Limnol. — 1973. — 7. — P. 1—218

Verh. Internat. Verein. Limnol. 2001-2002. – V. 27, parts 1–7. – P. 1–4300.

Weiner J. Zycie i ewolucja biosfery. – Warszawa: Wydawn. naukuwe PWN, 1999. – 590 s.