tinroИзвестия ТИНРОIzvestiya TINRO1606-99192658-5510ТИНРО10.26428/1606-9919-2022-202-623-639tinro-759Research ArticleУСЛОВИЯ ОБИТАНИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВENVIRONMENTS OF FISHERIES RESOURCESРаспределение и классификация макрозообентоса залива Петра Великого Японского моря по отношению к загрязнению донных отложенийDistribution and classification of macrozoobenthos in Peter the Great Bay of Japan Sea in relation to contamination of bottom sedimentshttps://orcid.org/0000-0001-6600-5654МощенкоА. В.MoshchenkoA. V.

Мощенко Александр Владимирович, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Alexander V. Moshchenko, D.Biol., leading researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

БеланТ. А.BelanT. A.

Белан Татьяна Алексеевна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Tatyana A. Belan, Ph.D., leading researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

БорисовБ. М.BorisovB. M.

Борисов Борис Михайлович, научный сотрудник

690091, г. Владивосток, ул. Фонтанная, 24

Boris M. Borisov, researcher

24, Fontannaya St., Vladivostok, 690091

boris-borisov-54@mail.ruДальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институтРоссияFar-Eastern Regional Hydrometeorological Research InstituteRussian Federation2022051020222023623639Copyright © Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М., 20222022Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М.Moshchenko A.V., Belan T.A., Borisov B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya.tinro-center.ru/jour/article/view/759

На основе результатов многолетних наблюдений (1992–2019 гг.) при помощи иерархических моделей логистической регрессии Хаусмана-Олфа-Фреско изучено распределение 211 видов и более крупных таксонов донных животных вдоль градиента химического загрязнения грунтов (индекса TPF) с использованием частоты встречаемости и плотности поселения представителей макрозообентоса. Это позволило получить параметры, необходимые для классификации исследованных организмов по отношению к данному фактору: координату среднего значения кривых отклика, положение оптимума, ширину внешней и центральной ниш. С применением указанных показателей и алгоритма нечетких множеств разработана классификация, подразделяющая макрозообентос на 5 групп — крайне и сильно чувствительных, а также умеренно толерантных, толерантных и экстремально толерантных к загрязнению (соответственно ES, S, MT, T и ET). Все они по отношению к контаминации могут быть стенобионтами, стено-эврибионтами и эврибионтами. В группах ES и S преобладают стенобионты, в группах T и ET — эврибионты (оппортунисты II и I порядка), в группе MT доля разных по бионтности организмов примерно одинакова. Полученная классификация облегчает интерпретацию изменений состава и структуры донного населения на акваториях, подверженных антропогенному стрессу.

 Distribution of 211 species and larger taxa of benthic animals is considered along the gradient of chemical contamination in bottom sediments (by TPF index) on the data of long-term observations (1992–2019), using hierarchical Hausman-Olf-Fresco logistic regression models. Frequency of occurrence and density in settlements are used as the quantitative measures of the macrozoobenthos distribution. Parameters of the species relation to contamination are determined, as mean coordinate of the response curves, position of the optimum, and width of the outer and central niches. By these parameters, using the fuzzy sets algorithm, the taxa are classified to five groups: i) extremely sensitive; ii) highly sensitive; iii) moderately tolerant; iv) tolerant; and v) extremely tolerant to pollution (ES, S, MT, T and ET, respectively). Both stenobionts, steno-eurybionts and eurybionts are presented in each group, but the stenobionts dominate in ES and S groups and the eurybionts prevail in T and ET groups, being the opportunists of the II and I order, while the taxa of different biontity are equally presented in MT group. The classification could be used for interpretation of changes in composition and structure of macrozoobenthos in the areas subjected to anthropogenic pollution.

градиент загрязнениядонные отложениязалив Петра Великогомакрозообентоскривая откликанечеткие множестваклассификацияgradient of contaminationbottom sedimentsPeter the Great Baymacrozoobenthosresponse curvefuzzy setsclassificationReferencesБоровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA ® — Статистический анализ и обработка данных в среде Windows ® : моногр. — М. : Инф.-издат. дом «Филинъ», 1998. — 608 с.Borovikov, V.P. and Borovikov, I.P., STATISTICA. Statisticheskii analiz i obrabotka dannykh v srede Windows (STATISTICA. Statistical Analysis and Data Processing in the Windows Environment), Moscow: Filin, 1998.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды : моногр. — Л. : Гидрометеоиздат. 1979. — 375 с.Israel, Yu.A., Ekologiya i kontrol sostoyaniya prirodnoy sredy (Ecology and control of the state of the natural environment), Leningrad: Hydrometeoizdat, 1979.Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р. и др. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ : пер. с англ. : моногр. — М. : Финансы и статистика, 1989. — 215 с.Kim, J.-O., Mueller, C.W., Klekka, W.R., Oldenderfer, M.S., and Blashfield, R.K., Faktornyy, diskriminantnyy i klasternyy analiz (Factor, discriminant and cluster analysis: trans. from English), Moscow: Finansy i statistika, 1989.Мастицкий С.Э., Шитиков В.К. Статистический анализ и визуализация данных с помощью R : моногр. — Хайдельберг ; Лондон ; Тольятти : 2014. — 401 с. http://r-analytics.blogspot.com.Mastitsky, S.E. and Shitikov, V.K., Statisticheskii analiz i visualizatsiya dannykx s pomoshch’yu R (Statistical Analysis and Data Visualization with R), Khaidelberg; London; Tolyatti: 2014. http://r-analytics.blogspot.com. Cited January, 25, 2022.Мощенко А.В., Белан Т.А. Метод оценки антропогенного нарушения сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов // Биол. моря. — 2008. — Т. 34, № 4. — С. 279–292.Moshchenko, A.V. and Belan, T.A., Method for the appraisal of anthropogenic disturbance of macrozoobenthic communities of soft substrata, Russ. J. Mar. Biol., 2008, vol. 34, no. 4, pp. 235–248.Мощенко А.В., Белан Т.А. Новые методы оценки экологического состояния природной среды Дальневосточных морей России // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. — Владивосток : Дальнаука, 2007. — С. 276–313.Moshchenko, A.V. and Belan, T.A., New methods of assessment of ecological condition of the natural environment in the Far Eastern seas of Russia, in Dinamika morskikh ekosistem i sovremennye problemy sokhraneniya biologicheskogo potentsiala morei Rossii (Dynamics of Marine Ecosystems and the Current Problems of Conservation of the Biological Potential of the Russian Seas), Vladivostok: Dal’nauka, 2007, pp. 276–313.Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М. и др. Основные тенденции временного хода концентраций приоритетных поллютантов в осадках прибрежных акваторий Владивостока (залив Петра Великого Японского моря) // Изв. ТИНРО. — 2021а. — Т. 201, вып. 2. — С. 440–457. DOI: 10.26428/1606-9919-2021-201-440-457.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Lishavskaya, T.S., Sevastianov, A.V., and Borisov, B.M., Main tendencies of temporal changes for concentration of priority pollutants in sediments of the coastal areas at Vladivostok (Peter the Great Bay, Japan Sea), Izv. Tikhookean. Nauchno-Issled. Inst. Rybn. Khoz. Okeanogr., 2021, vol. 201, no. 2, pp. 440–457. doi 10.26428/1606-9919-2021-201-440-457Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М. и др. Адаптация метода оценки качества морской среды по данным биологического анализа на основе индексов AMBI и M-AMBI для залива Петра Великого Японского моря // Тр. ДВНИГМИ. — 2021б. — Вып. 156. — С. 142–181.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Borisov, B.M., Lishavskaya, T.S., and Sevastyanov, A.V., Adaptation of the method of appraisal of marine environment quality using biological data analysis at the base of AMBI and M-AMBI indices for Peter the Great Bay (Sea of Japan), Tr. Dal’nevost. Nauchno-Issled. Gidrometeorol. Inst., 2021, vol. 156, pp. 142–181.Мощенко А.В., Белан Т.А., Борисов Б.М. и др. Современное загрязнение донных отложений и экологическое состояние макрозообентоса в прибрежной зоне Владивостока (залив Петра Великого Японского моря) // Изв. ТИНРО. — 2019. — Т. 196. — С. 155−181. DOI: 10.26428/1606-9919-2019-196-155-181.Moshchenko, A.V., Belan, T.A., Borisov, B.M., Lishavskaya, T.S. and Sevastianov, A.V., Modern contamination of bottom sediments and ecological state of macrozoobenthos in the coastal zone at Vladivostok (Peter the Great Bay, Japan Sea), Izv. Tikhookean. Nauchno-Issled. Inst. Rybn. Khoz. Okeanogr., 2019, vol. 196, pp. 155–181. doi 10.26428/1606-9919-2019-196-155-181Шитиков В.К., Розенберг Г.С. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R : моногр. — Тольятти : Кассандра, 2013. — 314 с.Shitikov, V.K. and Rozenberg, G.S., Randomizatsiya i butstrep: statisticheskii analiz v biologii i ekologii s ispol’zovaniem R (Randomization and Bootstrap: Statistical Analysis in Biology and Ecology Using R), Tolyatti: Kassandra, 2013.Belan T.A., Moshchenko A.V. Polychaete taxocenes variability associated with sediment pollution loading in the Peter the Great Bay (the East Sea/Japan Sea) // Ocean Science J. — 2005. — Vol. 40, № 1. — P. 1–10.Belan, T.A. and Moshchenko, A.V., Polychaete taxocenes variability associated with sediment pollution loading in the Peter the Great Bay (the East Sea/Japan Sea), Ocean Sci. J., 2005, vol. 40, no. 1, pp. 1–10.Borja Á., Franco J., Muxika I. The biotic indices and the Water Framework Directive: the required consensus in the new benthic monitoring tools // Mar. Pollut. Bull. — 2004. — Vol. 48, № 3–4. — P. 405–408.Borja, Á., Franco, J., and Muxika, I., The biotic indices and the Water Framework Directive: the required consensus in the new benthic monitoring tools, Mar. Pollut. Bull., 2004, vol. 48, no. 3–4, pp. 405–408.Borja Á., Franco J., Perez V. A Marine Biotic Index to Establish the Ecological Quality of Soft-Bottom Benthos Within European Estuarine and Coastal Environments // Mar. Pollut. Bull. — 2000. — Vol. 40, № 12. — P. 1100–1114.Borja, Á., Franco, J., and Perez, V., A Marine Biotic Index to Establish the Ecological Quality of Soft-Bottom Benthos Within European Estuarine and Coastal Environments, Mar. Pollut. Bull., 2000, vol. 40, no. 12, pp. 1100–1114.Glémarec M. Ecological impact of an oil-spill: utilization of biological indicators // Water Sci. Technol. — 1986. — Vol. 18, Iss. 4–5. — P. 203–211.Glémarec, M., Ecological impact of an oil-spill: utilization of biological indicators, Water Sci. Technol., 1986, vol. 18, no. 4–5, pp. 203–211.Glémarec M., Hily C. Perturbations apportées à la macrofaune benthique de la baie de Concarneau par les effluents urbains et portuaires // Acta Oecologica Oecologia Applicata. — 1981. — Vol. 2. — P. 139–150.Glémarec, M. and Hily, C., Perturbations apportées à la macrofaune benthique de la baie de Concarneau par les effluents urbains et portuaires, Acta Oecologica Oecologia Applicata, 1981, vol. 2, pp. 139–150.Grall J., Glémarec M. Using Biotic Indices to Estimate Macrobenthic Community Perturbations in the Bay of Brest // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 1997. — Vol. 44 (Supplement A). — P. 43–53. DOI: 10.1016/S0272-7714(97)80006-6.Grall, J. and Glémarec, M., Using Biotic Indices to Estimate Macrobenthic Community Perturbations in the Bay of Brest, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 1997, vol. 44, Supplement A, pp. 43–53. doi 10.1016/S0272-7714(97)80006-6Hily C. Variabilité de la macrofaune benthique dans les milieux hypertrophiques de la Rade de Brest. These de Doctorat d’Etat, Univ. Bretagne Occidentale. — 1984. — Vol. 1–2.Hily, C., Variabilité de la macrofaune benthique dans les milieux hypertrophiques de la Rade de Brest, These de Doctorat d’Etat, Univ. Bretagne Occidentale, 1984, vol. 1-2.Hily C., Le Bris H., Glemarec M. Impacts biologiques des emissaires urbains sur les ecosystemes benthiques // Oceanis. — 1986. — Vol. 12. — P. 419–426.Hily, C., Le Bris, H., and Glemarec, M., Impacts biologiques des emissaires urbains sur les ecosystemes benthiques, Oceanis, 1986, vol. 12, pp. 419–426.Huisman J., Olff H., Fresco L.F.M. A hierarchical set of models for species response analysis // J. Vegetation Science. — 1993. — Vol. 4, Iss. 1. — P. 37–46. DOI: 10.2307/3235732.Huisman, J., Olff, H., and Fresco, L.F.M., A hierarchical set of models for species response analysis, J. Vegetation Science, 1993, vol. 4, no. 1, pp. 37–46. doi 10.2307/3235732Jansen F. Hierarchical species response curves in package eHOF. — 2022. — 7 p. https://cran.r-project.org/web/packages/eHOF/vignettes/eHOF.pdf.Jansen, F., Hierarchical species response curves in package eHOF, 2022. https://cran.r-project.org/web/packages/eHOF/vignettes/eHOF.pdf. Cited January, 25, 2022.Jansen F., Oksanen J. How to model species responses along ecological gradients — Huisman– Olff–Fresco models revisited // J. Vegetation Science. — 2013. — Vol. 24, Iss. 6. — P. 1108—1117. DOI: 10.1111/jvs.12050.Jansen, F. and Oksanen, J., How to model species responses along ecological gradients — Huisman–Olff–Fresco models revisited, J. Vegetation Science, 2013, vol. 24, no. 6, pp. 1108—1117. doi 10.1111/jvs.12050Majeed S.A. Organic matter and biotic indices on the beaches of north Brittany // Mar. Pollut. Bull. — 1987. — Vol. 18, № 9. — P. 490–495. DOI: 10.1016/0025-326X(87)90360-2.Majeed, S.A., Organic matter and biotic indices on the beaches of north Brittany, Mar. Pollut. Bull., 1987, vol. 18, no. 9, pp. 490–495. doi 10.1016/0025-326X(87)90360-2Mee L.D., Jefferson R.L., Laffoley D.dʼA., Elliott M. How good is good? Human values and Europe’s proposed Marine Strategy Directive // Mar. Pollut. Bull. — 2008. — Vol. 56, № 2. — P. 187–204. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2007.09.038.Mee, L.D., Jefferson, R.L., Laffoley, D.dʼA., and Elliott, M., How good is good? Human values and Europe’s proposed Marine Strategy Directive, Mar. Pollut. Bull., 2008, vol. 56, no. 2, pp. 187–204. doi 10.1016/j.marpolbul.2007.09.038Muxika I., Borja Á., Bald J. Using historical data, expert judgement and multivariate analysis in assessing reference conditions and benthic ecological status, according to the European Water Framework Directive // Mar. Pollut. Bull. — 2007. — Vol. 55, № 1–6. — P. 16–29.Muxika, I., Borja, Á., and Bald, J., Using historical data, expert judgement and multivariate analysis in assessing reference conditions and benthic ecological status, according to the European Water Framework Directive, Mar. Pollut. Bull., 2007, vol. 55, nos. 1–6, pp. 16–29.Van Hoey G., Borja A., Birchenough S. et al. The use of benthic indicators in Europe: From the Water Framework Directive to the Marine Strategy Framework Directive // Mar. Pollut. Bull. — 2010. — Vol. 60, Iss. 12. — P. 2187–2196. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2010.09.015.Van Hoey, G., Borja, A., Birchenough, S., Buhl-Mortensen, L., Degraer, S., Fleischer, D., Kerckhof, F., Magni, P., Muxika, I., Reiss, H., Schröder, A. and Zettler, M.L., The use of benthic indicators in Europe: From the Water Framework Directive to the Marine Strategy Framework Directive, Mar. Pollut. Bull., 2010, vol. 60, no. 12, pp. 2187–2196. doi 10.1016/j.marpolbul.2010.09.015/60/EC. Water Framework Directive, 2000, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex:32000L0060. Cited January, 25, 2022./60/EC. Water Framework Directive, 2000, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex:32000L0060. Cited January, 25, 2022./56/EC. Marine Strategy Framework Directive, 2008, https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008L0056. Cited January, 25, 2022./56/EC. Marine Strategy Framework Directive, 2008, https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008L0056. Cited January, 25, 2022.Otchet FGBU “DVNIGMI” Sistematizirovannye dannye po faktoram sredy i obshchim kharakteristikam soobshchestv makrozoobentosa” (Report of FGBU “FERING MIR” Systematized data on environmental factors and general characteristics of macrozoobenthos communities), 2021, http://ferhri.ru/images/stories/FERHRI/NIR/Otchety/otchet_4.6.2_2021_moschenko.pdf. Cited January, 25, 2022.Otchet FGBU “DVNIGMI” Sistematizirovannye dannye po faktoram sredy i obshchim kharakteristikam soobshchestv makrozoobentosa” (Report of FGBU “FERING MIR” Systematized data on environmental factors and general characteristics of macrozoobenthos communities), 2021, http://ferhri.ru/images/stories/FERHRI/NIR/Otchety/otchet_4.6.2_2021_moschenko.pdf. Cited January, 25, 2022.Opredeleniye zagryaznyayushchikh veshchestv v probakh morskikh donnykh otlozheniy i vzvesi : metodicheskiye ukazaniya. RD 52.10.556-95 (Determination of pollutants in samples of marine bottom sediments and suspended matter: guidelines. RD 52.10.556-95), Moscow: Federal Service of Russia for Hydrometeorology and Environmental Monitoring, 1996.Opredeleniye zagryaznyayushchikh veshchestv v probakh morskikh donnykh otlozheniy i vzvesi : metodicheskiye ukazaniya. RD 52.10.556-95 (Determination of pollutants in samples of marine bottom sediments and suspended matter: guidelines. RD 52.10.556-95), Moscow: Federal Service of Russia for Hydrometeorology and Environmental Monitoring, 1996.Shipunov, A.B., Korobeinikov, A.I., and Baldin, E.M., Analiz dannykh s R (II) (Data analysis with R(II)), https://www.inp.nsk.su/~baldin/DataAnalysis/R/R-07-datamining.pdf. Cited January, 25, 2022.Shipunov, A.B., Korobeinikov, A.I., and Baldin, E.M., Analiz dannykh s R (II) (Data analysis with R(II)), https://www.inp.nsk.su/~baldin/DataAnalysis/R/R-07-datamining.pdf. Cited January, 25, 2022.Statistical analysis and interpretation of marine community data: reference methods for marine pollution studies, Nairobi: UNEP, 1995, no. 64.Statistical analysis and interpretation of marine community data: reference methods for marine pollution studies, Nairobi: UNEP, 1995, no. 64.Otchet FGBU «DVNIGMI» Predlozheniya po ustanovleniyu granichnykh kriteriyev dlya otsenki klassov sostoyaniya morskoy sredy na baze odnogo ili kompleksa biologicheskikh parametrov s uchetom peredovogo mezhdunarodnogo opyta (Report of FGBU “FERNIGMI” Proposals for establishing boundary criteria for assessing the state of the marine environment on the basis of one or a set of biological parameters, taking into account international best practices), 2020, http://ferhri.ru/images/stories/FERHRI/NIR/Otchety/otchet_462_moschenko.pdf. Cited January, 25, 2022.Otchet FGBU «DVNIGMI» Predlozheniya po ustanovleniyu granichnykh kriteriyev dlya otsenki klassov sostoyaniya morskoy sredy na baze odnogo ili kompleksa biologicheskikh parametrov s uchetom peredovogo mezhdunarodnogo opyta (Report of FGBU “FERNIGMI” Proposals for establishing boundary criteria for assessing the state of the marine environment on the basis of one or a set of biological parameters, taking into account international best practices), 2020, http://ferhri.ru/images/stories/FERHRI/NIR/Otchety/otchet_462_moschenko.pdf. Cited January, 25, 2022.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.