Биообрастание, морские и континентальные воды: теория, практика, перспективы региональных междисциплинарных исследований

Обзор подготовлен для планирования междисциплинарных исследований (с позиций океанологии, гидробиологии, экологической и экспериментальной физиологии, материаловедения) по проблеме обрастания в части систематизации знаний и разработки подходов к мониторингу явления; проведения актуальных натурных наблюдений и экспериментов с целью выявления закономерностей формирования сообщества обрастания в условиях разнотипных техногенно трансформированных и искусственных экосистем под влиянием различных факторов.
Дана оценка современного состояния знаний, необходимых для разработки надежных долгосрочных превентивных программ решения проблемы биопомех на примере объекта энергетики, а также перспектив использования обрастателей в качестве объектов биотехнологий, направленных на улучшение качества воды в водоемах антропогенно трансформированных и (или) прилежащих к урбанизированным территориям.
Обзор завершается справочным очерком для разработки модельного проекта целевых НИР и ОКР, которые могут быть реализованы в рамках национальных проектов РФ и программ международного сотрудничества в регионе Балтийского моря.

1. Звягинцев А.Ю. Морское обрастание в северo-западной части Тихого Океана. Владивосток: Дальнаука, 2005. 432 с.

2. Протасов А.А. Пресноводный перифитон. Киев: Наукова думка, 1994. 307 c.

3. Раилкин А.И. Колонизация твердых тел бентосными организмами. СПб.: Изд. СПБГУ, 2008, 427 с.

4. Claudi R., Mackie G.L. Practical manual for zebra mussel monitoring and control. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo: Lewis Publishers, 1993. 295 p.

5. Pimentel D., Lach L., Zuniga R., Morrison D. Environmental and economic costs of nonindigenous species in the United States // Bioscience. 2000. V. 53, N 1. P. 53–66.

6. Ильин И.Н. Экология океанического обрастания в пелагиали. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. 241 c.

7. Дрейссена, Dreissenapolymoprha (Pall.) (Bivalvia, Dreissenidae). Систематика, экология и практическое значение. М.: Наука, 1994. 206 c.

8. Орлова М.И., Строгова Е.В., Литвинчук Л.Ф., Досмедов И.Х., Кузьмин В.В. Результаты наблюдений за сезонной динамикой личинок Dreissenidae в водоемах-охладителях: эксплуатация электростанции и стратегия выживания // Региональная экология. 2016. № 1, 43. С. 41–56.

9. Самые опасные инвазионные виды России (ТОП-100). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 688 c.

10. Stybel N., Fenske C., Schernewski G. Mussel cultivation to improve water quality in the Szczecin lagoon // Journal of Сoastal Research SI. 2010. V. 56. P. 1459–1463.

11. Bixler G.D., Bhushan B. Biofouling: lessons from nature // Philosophical Transactions of the Royal Society, A. 2012. V. 370. P. 2381–2417.

12. Vassileva E. The challenge of non-fouling surfaces: polymers could be the answer // Journal of Polymer Science and Applications. 2017. V. 1. P. 1–2.

13. Aлимов А.Ф., Богуцкая Н.Г., Oрлова М.И., Резник С.Я., Кравченко О.Е., Паевский Д.А., Гельтман Д.В. Антропогенное распространение видов животных и растений: процесс и результат // Биологические инвазии вводных и наземных экосистемах / Под ред. Алимова А.Ф., Богуцкой Н.Г. М.: Товарищество научных изданий KMK, 2004. С. 16–43.

14. Протасов А.А., Панасенко Г.А., Бабарига С.П. Биологические помехи в эксплуатации энергетических станций, их типизация и основные гидробиологические принципы ограничения // Гидробиологический журнал. 2008. Т. 44, № 5. C. 36–53.

15. Орлова М.И. Биологические инвазии — горнило для эволюции? // Экологическая генетика. 2011. Т. 9, № 3. C. 33–46. doi: 10.17816/ecogen9333–46

16. Мордухай-Болтовской Ф.Д. К вопросу о формировании бентоса в крупных водохранилищах // Зоологический Журнал. 1955. № 5. C. 550–556.

17. Хлебович В.В., Oрлова M.И. Причины и тенденции антропогенного расселения эстуарных организмов // Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах / Под ред. Алимова А.Ф., Богуцкой Н.Г. М.: Товарищество научных изданий KMK, 2004. С. 214–221.

18. Slyn’ko Y.V., Korneva L.G., Rivier I.K., Shcherbina K.H., Papchenkov V.G., Orlova M.I., Therriault T.W. Caspian-Volga-Baltic invasion corridor // Alien Species in European Waters / Eds. Leppakoski E., Olenin S., Gollasch S. Dordrecht-Boston-London, Kluwer Publishers, 2002. P. 339–411.

19. Orlova M.I., Telesh I.V., Berezina N.A., Antsulevich A.E., Maximov A.A., Litvinchuk L.F. Effects of non-indigenous species on diversity and community functioning in the eastern Gulf of Finland (Baltic Sea) // Helgolander Marine Research. 2006. V. 60. P. 98–105.

20. Loxton J., MacLeod A.K., Nall C.R., McCollin T., Machado I., Simas T., Vance T., Kenny C., Want A., Mille R.G. Setting and agenda for biofouling research for marine renewable energy industry // International Journal of Marine Energy. 2017. V. 19. P. 292–303.

21. Jusoh I., Wolfram J. Effect of marine growth and hydrodynamic loading on offshore structures // J. Mekanikal. 1996. V. 1. P. 77–96.

22. Theophanatos A., Wolfram J. Hydrodynamic loading on a macro-roughed cylinders of various aspect ratios // Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 1989. V. 111. P. 214–222.

23. MacLeod A., Stanley M., Day J., Cook E. Biofouling community composition across a range of environmental conditions and geographical locations suitable for floating marine renewable energy generation // Biofouling. 2016. V. 32(3). P. 261–276.

24. Nall C.R., Schlappy M.I., Guerin A.J. Characterization of biofouling community on a floating energy device // Biofouling. 2017. V. 33, N 5. P. 379–396.

25. Li Y., Ning C. Latest research progress of marine microbiological corrosion and biofouling, and new approaches of marine anti-corrosion and anti-fouling // Bioactive Materials. 2019. V. 4. P. 189–195.

26. Gittens J.E., Smith T.J., Suleiman R., Akid R. Current and emerging environmentally-friendly system for fouling control in the marine environment // Biotechnology Advances. 2013. V. 31. P. 1783–1753.

27. Vinagre P.A., Simas T., Cruz E., Pinori E., Svenson J. Marine Biofouling: A European database for the marine renewable energy sector // Journal of Marine Science and Engineering. 2020. V. 8 (495). P. 1–27. doi: 10.3390/jmse8070495

28. Ryland J. Behavior, settlement and metamorphosis of Bryozoan larvae: A review // Thalass. Jugosl. 1974. V. 10. P. 239– 262.

29. Mihm J.W., Banta W.C., Loeb G.I. Effect of absorbed organic and primary fouling film of bryozoan settlement // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1981. V. 54. P. 167–179.

30. Prendegast G.S. Settlement and behavior of marine fouling organisms // Biofouling / Eds. Durr S., Thompson J.S. Chichester, UK: Blackwell Publishing Ltd., 2010. P. 30–59.

31. Орлова М.И. Долгосрочная программа предупреждения развития биопомех на АЭС, связанных с обрастанием: особенности организмов-источников биопомех, общие принципы формирования программы и значение мониторинга // Труды 4-й Научно-практической конференции «Экологическая и радиационная безопасность объектов атомной энергетики». Калининград: Балтийская АЭС, 2017. С. 230–238.

32. Mackie G., Claudi R. (eds.) Monitoring and control of macrofouling mollusks in fresh water systems. Second edition. Boca Raton, CRC Press, 2010. 508 p.

33. Gu Y., Yu L., Mou J., Wo D., Xu M., Zhou P., Ren Y. Research strategies to develop environmentally friendly marine antifouling coatings // Marine Drugs. 2020. V. 18 (371). P. 1–22.

34. Myan F.W.E., Walker J., Paramor O. The interaction of marina fouling organisms with topography of varied scale and geometry: a review // Biointerphases. 2013. V. 8. P. 1–30.

35. Lindahl O., Hart R., Hernroth B., Kollberg S., Loo L.O., Olrog L., Rehnstam-Holm A.S., Svensson J., Svensson S., Syversen U. Improving marine water quality by mussel farming: a profitable solution for Swedish society // Ambio Mar. 2008. V. 34, N 2. P. 131–138.

36. Kotta J., Futter M., Kaasik A., Liversage K., Rätsep M., Barboza F.R., Bergström L., Bergström P., Bobsien I., Díaz E., Herkül K., Jonsson P.R., Korpinen S., Kraufvelin P., Krost P., Lindahl O., Lindegarth M., Lyngsgaard M., Mühl M., Nyström Sandman A., Orav-Kotta H., Orlova M., Skov H., Rissanen J., Šiaulys A., Vidakovic A., Virtanen E. Cleaning up seas using blue growth initiatives: Mussel farming for eutrophication control in the Baltic Sea // Science of the Total Environment. 2020. V. 709. 20 March 2020. 136144. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.136144

37. Зевина Г.Б. Биология морского обрастания. М.: Изд-во МГУ, 1994. 132 c.

38. Moshchenko A.V., Zvyagintsev A.Y. Macrofouling Communities in the Cooling System of the Vladivostok Heat and Power Plant // Ocean Science Journal. 2010. V. 45(1). P. 41–54. doi: 10.1007/s12601–010–0004–5

39. МР 1.1.4.1542–2019. Применение методов борьбы с биопомехами в системах циркуляционного и технического водоснабжения атомных электростанций. Методические рекомендации. М.: АО «Концерн Росэнергоатом», 2019. 265 c.

40. МТ 1.2.1.1043–2015. Ведение биолого-химического мониторинга систем циркуляционного и технического водоснабжения атомных электростанций. Методика. М.: АО «Концерн Росэнергоатом», 2015. 63 c.

41. Сarlton J.T. Man’s role in changing the face of the ocean: Biological invasions and implications for conservation of nearshore environments // Conservation Biology. 1989. V. 3. P. 265–273.

42. Williamson M. Biological Invasions. Population and Community Biology series. V. 15. London: Chapman and Hall, 1996. 244 p.