ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 413, № 1, с. 112-115
= ОКЕАНОЛОГИЯ
УДК 551.46:262.54
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АЗОВСКОГО МОРЯ
В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
© 2007 г. Академик Г. Г. Матишов, О. В. Степаньян, В. В. Поважный, Г. В. Ковалева,
К. В. Кренева
Поступило 22.06.2006 г.
Глобальное изменение климата, происходящее в настоящее время, отражается на всех уровнях организации наземных и морских экосистем. Но именно морские экосистемы могут быть достоверными индикаторами климатических трендов [2, 9]. В условиях глобального тренда повышения температуры особый интерес представляют аномально суровые зимы, выпадающие из общей схемы климатических изменений и подчеркивающие неравномерность температурных трендов в северном полушарии. Резкие климатические аномалии имеют большое значение для функционирования морских экосистем, в том числе пелагических планктонных сообществ, влияя на структуру и продукционные характеристики трофических цепей [7, 10].
Азовское море - относительно хорошо изученный водоем, но информация о функционировании экосистемы Азовского моря в зимний период, особенно в условиях суровых зим, практически отсутствует [3]. Имеющиеся данные о состоянии пела-гиали Азовского моря охватывают наблюдения, проведенные в условиях мягких зим с относительно слабым ледовым покровом [11]. В то же время зимний период является одним из важнейших сезонов для понимания закономерностей функционирования и формирования продуктивности экосистемы Азовского моря.
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН более 10 лет проводит комплексные экосистемные наблюдения на атомных ледоколах по трассе Севморпути, в первую очередь в Баренцевом и Карском морях [1, 6, 8]. Начиная с 2003 г. практический опыт, полученный в ММБИ в ходе ледокольных экспедиций в Арктике, был применен сотрудниками Азовского филиала ММБИ и Южного научного центра РАН для про-
Южный научный центр Российской Академии наук, Ростов-на-Дону
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук
ведения комплексных исследований Азовского моря в зимний период на дизельном ледоколе "Капитан Демидов" и нис "Профессор Панов", в том числе и в условиях аномально холодной зимы 2005-2006 гг. (рис. 1). Комплекс работ включал в себя гидрометеонаблюдения, гидрохимические и гидробиологические исследования, орнитологические наблюдения.
Гидрология. В результате исследований были расширены представления о гидрологической структуре водных масс Азовского моря в зимний период в условиях сплошного ледового покрова. Обнаружены выраженные пространственные градиенты солености при относительно однородном распределении температуры, особенно в зонах смешения морских и пресных вод. Выявлено, что в Таганрогском заливе соленость значительно изменялась в интервале 0.3-6.7 г/л (2003 г.) и 1.01-9.34 г/л (2006 г.). Показатели солености в Азовском море отмечены в более узких пределах: 8.8-11.1 г/л в 2003 г. и 11.12-11.89 г/л в 2006 г., в Керченском проливе до 14.0 г/л.
Отмечены изменения в ионном составе вод Азовского моря, которые позволили идентифицировать пресные и морские воды, а также обнаружить две устойчивые фронтальные зоны в Таганрогском заливе. В период теплых зим (например, 2004 и 2005 гг.) распределение солености вод как в заливе, так и в море характеризовалось значительной пространственной и временной изменчивостью, что было обусловлено активным ветровым перемешиванием и особенностями гидрологического режима водоема. Выявленные аномалии в распределении солености в Азовском море подчеркивают сложные механизмы трансформации вод различного происхождения (речных, стоковых, талых и морских) в зимний период.
Планктонные сообщества. Впервые были получены данные о распределении и количественных характеристиках зимнего планктона Азовского моря, развивающегося подо льдом. Планктонные пелагические сообщества характеризовались сложностью структуры, видовым разнообразием и высокими значениями биомассы.
Рис. 1. Карта-схема расположения комплексных океанографических и гидробиологических станций в Азовском море в зимний период. 1 - 2003 г., 2 - 2004 г., 3 - 2005 г., 4 - 2006 г.
Общие величины биомассы и численности фитопланктона варьировали в широком диапазоне - от 12 до 2424.4 мг/м3 и от 417 до 2115 млн.кл./м3 соответственно. В конце февраля 2003 г. в планктонном альгоценозе Таганрогского залива обнаружено более 30 видов микроводорослей, преимущественно диатомовых [4]. В январе-феврале 2006 г. в планктоне Азовского моря было выявлено 84 вида микроводорослей из семи отделов. Наибольшее видовое разнообразие отмечено у диатомовых, золотистых и зеленых водорослей, наименьшее - у эвгленовых, крипто-фитовых и синезеленых водорослей.
Распределение видового разнообразия, биомассы и численности микроводорослей на акватории моря и залива неравномерно. Для двух районов: горло Таганрогского залива и центральная часть моря - отмечены наиболее интенсивные процессы формирования биомассы и численности планктонных микроводорослей. Четко прослеживается тенденция увеличения количественных и качественных показателей по направлению от кутовой части к горлу Таганрогского залива. В условиях суровой зимы 2006 г., когда толщина льда была более полуметра, а кромка льда зафиксирована на выходе из Керченского пролива, максимальные биомассы фитопланктона в Таганрогском заливе достигали 1411.4 мг/м3, а в море - 2424.4 мг/м3, не уступая характеристикам летнего фитопланктонного сообщества. Та-
кое интенсивное развитие микроводорослей свидетельствует об активных продукционных процессах, протекающих подо льдом.
Проведенные исследования позволили выявить основные стадии сукцессии фитопланктонного сообщества в зимний период и обнаружить сходство с продукционными процессами, протекающими в теплое время года. Пик развития фитопланктона в условиях суровой зимы приходится на январь, а в конце февраля-начале марта зимняя сукцессия фитопланктона заканчивается несмотря на то, что сплошной ледовый покров может покрывать акваторию моря еще 1-2 недели. Обнаруженные закономерности свидетельствуют о сложных механизмах регулирования фитопланктонного сообщества и подчеркивают, что в развитии фитопланктона помимо экзогенных (температура, свет, биогены и др.) играют большую роль еще не полностью выясненные, эндогенные (внутри- и межпопуляционные взаимоотношения) факторы. Сочетание указанных факторов и обусловливает общую ритмику сук-цессионного и продукционного процессов. Подчеркнем, что аналогичные явления выявлены для арктических морей, где доказано существование продуктивных районов в течение всего зимнего периода [5].
Проведенные наблюдения позволили обнаружить активное функционирование микрозоопланктона Азовского моря в зимний период.
114
МАТИШОВ и др.
Число видов (всего выявлено 24 вида) соответствовало аналогичным показателям летнего периода. Пространственное распределение качественных и количественных характеристик микрозоопланк-тонного сообщества было относительно равномерным. Численность микрозоопланктона в январе-феврале 2003 г. составила 1.1-2.2 млн. экз./м3 (в среднем 0.9 млн. экз./м3), в 2006 г. - 1.3-9.4 млн. экз./м3 (в среднем 4.3 млн. экз./м3). Значения биомассы изменялись в широких пределах - от 8.6 до 64.3 мг/м3 (среднее 34.3 мг/м3) в 2003 г. и 27393 мг/м3 (среднее - 152 мг/м3) в 2006 г. Трофическая структура сообщества представлена микрофагами, доминирующими в Таганрогском заливе, альгофагами и хищниками, массово развивающимися на остальной части Азовского моря.
Размерная структура сообщества микрозоопланктона в зимний период имеет ряд особенностей. Под сплошным покровом льда микрозоопланктон формируется в основном из видов, относящихся к мелкой размерной группе, при появлении свободных ото льда участков акватории, повышается доля представителей более крупных размерных групп инфузорий. Обнаруженное явление свидетельствует, что в зимний период благодаря наличию в воде постоянного пула инфузорий различных видов и потенциально высоким скоростям размножения микрозоопланктон сохраняет способность в течение небольшого промежутка времени перестраивать размерную структуру сообщества и тем самым более полно использовать доступные первичные компоненты трофической цепи. Подтверждением этому может быть выявленное совпадение районов массового развития и высоких продукционных показателей фито- и цилиатопланктона в Таганрогском заливе и центральной части Азовского моря.
В отличие от инфузорий мезозоопланк-тон в зимний период отличается низким видовым разнообразием и повсеместным преобладанием морских коловраток с численностью 5.327 тыс. экз./м3 и биомассой 1.25-46.77 мг/м3 (среднее 21.32 мг/м3). Значительно меньшую долю зоопланктонного сообщества Азовского моря составляли науплии копепод, каляниды, гарпакти-коиды. Наибольшее видовое разнообразие и численность мезопланктона отмечены в Керченском проливе, что обусловлено постоянным притоком организмов с черноморскими водами. По нашему мнению, в Азовском море нет выраженного зимнего комплекса мезопланктона, доминантные эв-рибионтные виды рачкового голопланктона вынуждены переживать периоды с пониженной температурой либо на стадии покоящихся яиц, либо на стадии старших копеподитов. Это приводит к замещению вакантной ниши каляноид более просто организованными коловратками.
В меропланктоне Азовского моря в зимний период в условиях сплошного ледового покрова присутствовали личинки усоногих раков и велигеры двустворчатых моллюсков. Это свидетельствует о размножении бентосных организмов и наличии кормовой базы для развития зо-обентоса.
Описанная структура пелагической экосистемы Азовского моря в зимний период свидетельствует о том, что в условиях суровых зим при наличии сплошного ледового покрова в толще воды активно функционирует продуктивное планктонное сообщество. Ее своеобразие заключается в относительно высоких показателях видового разнообразия и продукции фито- и микрозоопланк-тонного сообществ при относительно слабом развитии мезозоопланктона крупных размерных групп. По всей видимости, большую роль в зимний период играет микробиальная тро
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.