БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 2, с. 107-116
УДК 574.5.55 ПРОДУКЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ В ЭСТУАРИИ РЕКИ РАЗДОЛЬНОЙ (АМУРСКИЙ ЗАЛИВ
ЯПОНСКОГО МОРЯ)1
© 2005 г. В. И. Звалинский, А. П. Недашковский, С. Г. Сагалаев, П. Я. Тищенко, М. Г. Швецова
Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: viz@poi.dvo.ru
Статья принята к печати 20.04.2004 г.
Исследовали поведение главных биогенных элементов (NO3, Р04, Si02) в эстуарии р. Раздольной в режиме малой (расход 4.3 х 106 м3/сут) и большой (расход 10.8 х 106 м3/сут) воды. Показано, что в пределах эвфотиче-ской зоны эти элементы характеризуются выраженным неконсервативным поведением, обусловленным их извлечением фитопланктоном в процессе первичного продуцирования. Определено, что при соотношении в речной воде Р : N03 : Si = 1 : 22 : 140 в малую воду и Р : N03 : Si = 1 : 17 : 120 в большую воду извлечение элементов фитопланктоном происходит в соотношении АС : AN03 : АР : ASi = 105 : 18 : 1 : 37 и АС : AN03 : АР : ASi = 93 : 11 : 1 : 29 соответственно. Установлено, что максимальная скорость извлечения биогенных элементов в большую воду в 4 раза выше, чем в малую. Максимальная величина первичной продукции фитопланктона составляет 2.54.0 гС/(м2 сут). Район эстуария р. Раздольной характеризуется достаточно высокой продуктивностью. Величина первичной продукции эстуария, обусловленная выносом рекой биогенных элементов, составляет не менее 250 т сухой массы фитопланктона в сутки, что может обеспечить суточную продукцию до 800 т сырой массы вторичного звена экосистемы.
Ключевые слова: первичная продукция, хлорофилл, биогенные элементы, эстуарий.
Nutrients and primary production in the estuary of the Razdolnaya river (Amursky Bay, Sea of Japan).
V. I. Zvalinsky, A. P. Nedashkovsky, S. G. Sagalaev, P. YA. Tishchenko, M. G. Shvetsova (Рашйс Institute of 0ceanology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
The behavior of major nutrients (N03, Р04, Si02) in the Razdolnaya River estuary was investigated during two surveys carried out in July 2001 at low water (discharge 4.3 х 106 m3/day) and at high water (discharge 10.8 х 106 m3/day). Within the euphotic zone, nutrients show nonconservative behavior. This is related to the removal of nutrients by phytoplankton in the process of primary production. With a ratio in river water Р : N03 : Si = 1 : 22 : 140 at low water and Р : N03 : Si = 1 : 17 : 120 at high water, nutrients are consumed by phytoplankton at a ratio of АС : AN03 : АР : ASi = 105 : 18 : 1 : 37 and АС : AN03 : АР : ASi = 93 : 11 : 1 : 29, respectively. Maximum rate of nutrient consumption at high water is four times higher than at low water. Maximum primary production of phytoplankton is estimated to be 2.54.0 gC/(m2 day). Рroductivity of the Razdolnaya River estuary is fairly high. Daily primary production is up to 250 t, dry wt, and daily secondary production is estimated at about 800 t, wet wt. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 2, pp. 107-116).
Key words: primary production, chlorophyll, nutrients, estuary.
Реки всегда были и остаются основным поставщиком взвешенного и растворенного вещества с суши в океан. Природные и антропогенные процессы, происходящие в бассейнах рек, в конечном итоге отражаются на характере вод их эстуариев. Помимо терри-генной взвеси реки выносят большое количество биогенных элементов, что делает эстуарии весьма продуктивными акваториями. Интенсивность биологических процессов в эстуариях существенно выше таковой на прибрежных или прилегающих к ним акваториях. Происходящая эвтрофикация эстуариев и прилегающих районов вызывает особую тревогу, поскольку в этом случае снижается биоразнообразие и повышается вероятность вспышки "цветения" токсичных водорослей. Многие вопросы, связанные с утилизацией биогенных элементов, поставляемых рекой, остаются
неясными. Например, в ряде работ поведение кремния в приустьевой области рассматривается как консервативное, хотя совершенно очевидно, что растворенный кремний извлекается из среды фитопланктоном. Существенным моментом при изучении поведения биогенных элементов и первичной продукции (ПП) эсту-арных вод является то, что исследователю, как правило, известен поток биогенных элементов, который равен произведению расхода реки на концентрацию элемента в речной воде. Знание о потоках основных биогенных элементов, поставляемых рекой, - мощный инструмент при изучении биохимических процессов в эстуарии, и в первую очередь при оценке ПП. В данной работе рассматриваются вопросы поведения биогенных элементов и разные способы оценки ПП для приустьевой области р. Раздольной.
1Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ДВО РАН (проекты 03-3-А-07-061, 03-1-0-07-002, 03-1-0-07-005).
Река Раздольная является самой крупной рекой, впадающей в зал. Петра Великого Японского моря. Многолетний среднегодовой сток реки составляет 76 м3/с (Атлас..., 1998). В верховьях р. Раздольной расположены несколько городов Китая, в нижнем течении - г. Уссурийск и ряд российских рабочих поселков и сел. В пойме реки ведется интенсивное сельскохозяйственное производство. Эта деятельность человека существенно влияет на состав эстуарных вод р. Раздольной (Огородникова, 2001), впадающей в кутовую северную часть Амурского залива, который, в свою очередь, входит в зал. Петра Великого Японского моря. Эстуарий реки образует Тавричанский лиман площадью около 15 км2, который отгорожен от открытой части Амурского залива механическим барьером (баром), образованным терригенными выносами реки. Таким образом, эстуарий оказывается разделенным на две части - речную (внутреннюю) севернее бара и мористую (внешнюю) южнее бара.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Объектом изучения являлся эстуарий р. Раздольной. Исследования проведены в 2001 г. в период малой воды (46 июля, межень, средний расход воды 50 м3/с) и после павод-
ка (24-26 июля, средний расход воды 125 м /с) (рис. 1, вставка). Данные о расходе воды р. Раздольной в районе гидроме-теопоста с. Тереховка предоставлены Приморским гидрометцентром. В указанные сроки выполнены разрезы на 16 станциях: мыс Песчаный - река (6 км выше устья, рис. 1).
Измеряли следующие параметры среды: концентрацию главных биогенных элементов (нитраты, нитриты, фосфаты и силикаты), хлорофилла а, кислорода, а также общую щелочность и рН. С помощью последних параметров рассчитывали концентрацию общего неорганического углерода и парциальное давление углекислого газа (Тищенко и др., 2005). Концентрацию перечисленных биогенных элементов определяли стандартными гидрохимическими методами, принятыми в океанологических исследованиях (Современные методы..., 1992). При определении концентрации силикатов в зоне смешения морской и речной воды вводили поправку на соленость. Кроме этого, на всех станциях проводили зондирование солености и температуры, а также с помощью диска Сек-ки измеряли прозрачность воды. Глубину эвфотической зоны находили умножением глубины видимости диска Секки на 3.0 (Pilgrim, 1987).
Концентрацию хлорофилла а определяли стандартным спектрофотометрическим методом. Пробы воды фильтровались через фильтры "SYNPOR" с диаметром пор 0.4 мкм. Спектрофотометрирование проводилось на спектрофотометре СФ-18 дважды: непосредственно на фильтрах по отраженному свету и после экстракции 90% ацетоном по поглощению.
Рис. 1. Схема расположения станций (1-16) и трафик расхода воды р. Раздольной в июле 2001 г. На вставке: по оси абсцисс - дата; по оси ординат - расход, м3/с; кружки - дни экспедиционных работ.
Концентрацию хлорофилла а рассчитывали по формулам, предложенным Кобленц-Мишке (1983).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Потоки главных биогенных элементов и водообмен
На основании полученных данных о расходе воды и концентрации главных биогенных элементов в р. Раздольной рассчитаны их потоки для двух съемок (табл. 1). Установлено, что во время второй съемки расход воды был в 2.5 раза выше, а потоки главных биогенных элементов были примерно в 3 раза выше, чем во время первой съемки.
Соленость и содержание биогенных элементов
Анализировали распределение солености и концентраций главных биогенных элементов на разрезе "река-море" по данным двух съемок (рис. 2). В период первой съемки смешение воды происходило в основном в пределах внутренней части эстуария и непосредственно у бара (распреснение распространяется не далее чем на 2 км от бара). При этом соленые воды проникали во внутреннюю часть эстуария. Во время второй съемки соленые морские воды полностью вытеснялись из внутренней части эстуария и смешение воды происходило в районе бара и за его пределами. Проникновение речной воды от бара в море распространялось не менее чем на 10 км (рис. 2).
В соответствии с различным распределением солености во время съемок различалось и распределение концентраций биогенных элементов. В период первой съемки концентрации исследуемых биогенных элементов (Ю3, Р04, 8Ю2) постепенно уменьшались от устья реки к бару во внутренней части эстуария и достигали низких значений у бара. Во время второй съемки, напротив, во внутренней части эстуария концентрации элементов практически не изменялись. Быстрое уменьшение концентраций зарегистрировано по обе стороны бара. Однако повышенные значения концентраций нитратов и силикатов наблюдались соответственно в 6 и 8 км от бара. Таким образом, процессы смешения воды и извлечения биогенных элементов в первой и второй съемках различались. В первом случае оба процесса отмечены главным образом в пределах внутренней части эстуария, а во втором - у бара и во внешней его час-
ти. Анализ плотности изолиний показывает, что в период малой воды (изолинии редкие) изменение концентраций происходило достаточно медленно и было сопоставимо со временем обмена воды во внутренней части эстуария. После паводка (изолинии частые) этот процесс протекал много быстрее. Время обмена во внутренней части эстуария нами оценивалось из его объема и расхода реки и составило 13 и 5.2 сут для первой и второй съемок соответственно.
Эвфотическая зона и хлорофилл а
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.