ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 1, с. 60-72
МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 551.465
ИЗУЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ И ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПРИБРЕЖНЫХ ДОННЫХ СООБЩЕСТВ КЕРЕТСКОГО АРХИПЕЛАГА И ПРОЛИВА ВЕЛИКАЯ САЛМА (КАНДАЛАКШСКИЙ ЗАЛИВ, БЕЛОЕ МОРЕ)
© 2014 г. М. В. Чикина1, В. А. Спиридонов1, М. В. Мардашова2
1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет биотехнологии и биоинженерии e-mail: chikina@ocean.ru Поступила в редакцию: 18.10.2012 г., после доработки 22.04.2013 г.
Наблюдения в районе Керетского архипелага и в проливе Великая Салма (Карельский берег, Белое море), выполненные в 2009 г. на станциях, где макробентос был впервые изучен в 1953—1954 гг., показывают, что сообщества с доминированием по биомассе таких видов двустворчатых моллюсков как Arctica islandica и, в меньшей степени, Serripes groenlandicus поддерживаются на одних и тех же участках дна (в масштабе 102/м2) в течение, по меньшей мере, более полувека. В некоторых случаях (район о. Пежостров) сохраняется в целом и соотношение преобладающих таксономических групп: Bivalvia, Polychaeta и Tunicata.
DOI: 10.7868/S0030157413060026
ВВЕДЕНИЕ
Понимание организации и динамики донных сообществ в разных пространственных и временнЫх масштабах составляет фундаментальную проблему морской экологии [3; 4; 36]. При этом анализ временной динамики в масштабе десятилетий и нескольких столетий ограничивается наличием данных, полученных в историческом прошлом. Идеальным инструментом являются временные серии регулярный съемок, но они крайне немногочисленны и являются обычно результатом усилий отдельный энтузиастов [41]. Для Белого моря повторные исследования в точках исторических бентосных станций практически не проводились, при том, что этот бассейн представляет значительный интерес с точки зрения анализа многолетних изменений донных сообществ. Здесь, по-видимому, на протяжении последнего столетия отсутствовали масштабные возмущающие факторы, связанные с климатическими изменениями, а также промыслом тралящими орудиями лова [37; 43]. Особенности водосбора делают Белое море уязвимым для антропогенного загрязнения, которое, однако, сосредоточено в нескольких импактных зонах (районы городов Кандалакши, Кеми, Архангельска и Северодвинска), в то время как большая часть бассейна сохраняет природные характеристики вод [20].
Многолетние исследования сообществ литорали, обрастания, и в, меньшей степени, верхней сублиторали ведутся в непосредственной близо-
сти научный стационаров Карельского берега в течение 20-30 последних лет [3; 4; 5; 6; 18; 23; 30; 40]. Исследования бентоса сублиторали у Карельского берега Белого моря было начато работами Беломорской методической станции Государственного гидрологического института в 1930-х гг. [10] ив значительно большем объеме продолжено Беломорской биологической станции Карело-Финского филиала АН СССР (ББС КФФАН) на рубеже 1940- и 1950-х гг. [16] и Беломорской биологической станцией МГУ в начале 1950-х гг. [2]. Однако в последующие годы как Беломорская биологическая станция Зоологического института РАН на мысе Картеш (ББС "Мыс Картеш") — преемник ББС КФФ АН СССР, так и ББС МГУ сместили свои исследования экологии донных сообществ на более удаленные районы Белого моря [22]. Наличие в архиве Карельского научного центра (КарНЦ) РАН координат и данных первичной обработки дночерпательнык проб 1950-х гг. позволило повторить сделанные в то время станции с целью обнаружения возможный изменений в составе сообществ и общей биомассе бентоса в многолетнем аспекте.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Подготовка материалов 1953—1954 гг. для сравнительного анализа. Координаты станций и глубина отбора проб в районе Керетского архипелага и проливе Великая Салма получены из рейсовый
33.2 33.4 33.6 33.8 34.8 °в.д.
Рис. 1. Расположение станций в районе Керетского архипелага и пролива Великая Салма (2009 г).
журналов экспедиций на борту мотобота (м/б) "Комсомолец" и м/б "Каховка" и "Победитель" (табл. 1), хранящихся в Научно-исследовательском архиве КарНЦ РАН [26]. Для сбора проб использовался дночерпатель Петерсена с площадью раскрытия 0.1 м2, на каждой станции отбирали 2 дночерпательные пробы. Протоколы обработки бентоса, выполненной М.Н. Тимаковой (Русановой), содержащие также данные о поверхностной и придонной температуре и солености и характере грунта на станциях также хранятся в архиве КарНЦ РАН [28; 29]. Они были переведены в табличную форму с использованием электронных таблиц MS Excel, названия таксонов были приведены к современной номенклатуре, используя подход, описанный Солянко c соавторами [27; 42].
Сбор и обработка материала. Пробы бентоса отбирали в тех точках, где были выполнены станции наших предшественников (рис. 1, табл. 1). Для повторного обследования были выбраны станции м/б "Комсомолец" 42 и 48, где в 1953 г. было найдено сообщество с доминированием Arctica islandica, станции 37, 38 и 47, где этого вида не было обнаружено, а в бентосе по биомассе доминировали полихеты, и станция м/б "Каховка" 2, где в 1954 г. встречено сообщество с доминированием Serripes groenlandicus. В июне 2009 г. исследования проведены на шести станциях, на каждой из которых было взято по пять дночерпательных проб. Отбор проб осуществляли без постановки судна на якорь, возвращаясь в выбранную точку после помещения очередной пробы в плотный полиэтиленовый мешок. Учитывая то обстоя-
Таблица 1. Станции, выполненные в районе Керетского архипелага и пролива Великая Салма в 1953—1954 годах и повторенные в сходных географических координатах в 2009 г.
сл ы
Район Станция Дата Широта, с.ш. Долгота, в.д. Елубина, м Т, °С пов. Т, °С прид. ^пов., %о ¿Гприд., %о Субстрат
Пежостров 38 01.10.1953 66°15.2' 33°55.4' 31 8.75 2.89 24.51 27.34 Илистый песок, гравий, ракуша
Кереть, губа Осечкова 37 01.10.1953 66°13.6' 33°54.3' 18 8.85 3.56 24.72 27.16 Серый ил с налетом ржавчины, гравий
Пежостров 42 09.10.1953 66°16.5' 33°47.2' 14 4.47 5.28 22.95 26.44 Песок, детрит, водоросли
Большая Салма, о. Борисовец 47 09.10.1953 66°17.8' 33°45.5' 30 4.35 5.11 19.91 26.49 Серый ил с налетом ржавчины, валуны
Большая Салма 48 09.10.1953 66°17.9' 33°40.4' 15 4.88 5.19 25.28 26.47 Серый ил с гравием и валунами; водоросли
Великая Салма, о. Еловый 1954-2 21.08.1954 66°29.Г 33°23.6' 8.5 14.45 14.36 (5 м) 25.34 25.07 (5 м) Серый ил с песком, галькой и ракушей
Пежостров 1 21.06.2009 66°15.32' 33°51.87' 28-33.6 8.07 7.65 25.01 25.34 Песок, гравий, ракуша
Кереть, губа Осечкова 2 21.06.2009 66°13.52' 33°53.9' 17.2-22.4 9.51 7.49 21.98 25.21 Ил,алевритовая и пели-товая фракции >50%
Пежостров 3 21.06.2009 66°16.52' 33°46.92' 14-19 8.49 7.13 23.16 25.32 Илистый песок, галька с обростом красных водорослей и губок, раковины Arctica islándico
Большая Салма, о. Борисовец 4 21.06.2009 66°17.765' 33°45.086' 23-28 8.07 7.71 23.58 25.3 Илистый песок, галька
Большая Салма 5 23.06.2009 66°17.89' 33°41.03' 11-14.6 не изм. не изм. не изм. не изм. Илистый песок, гравий, галька, раковины Arctica islándico
Великая Салма, о. Еловый 6 24.06.2009 66°27.8' 33°22.8' 7.8-8.1 не изм. не изм. не изм. не изм. Песок,гравий
S *
S
тз
О
и
о и о м К ¡ч
£
Примечание: Координаты станций 2009 г. соответствуют центральной позиции, вокруг которой располагаются 5 проб на расстоянии 10—100 м. Для этих проб указан диапазон глубин. Данные по станциям 1950-х гг. даются по [28, 29].
тельство, что точность определения координат и глубины станций бота остается неизвестной, такой подход должен был обеспечить более широкое покрытие участка, где были взяты пробы в 1953 г. Сбор бентосных проб проводили с использованием дночерпателя Ван Вина, который соответствует по площади захвата дночерпателю Петерсена, использовавшемуся в 1950-х годах. Пробы промывали через сито с ячеей 1 мм и фиксировали 4% формальдегидом. Организмы определяли по возможности до вида, после чего взвешивали с точностью 0.001 г. При подсчете биомассы использовали сырой вес организмов.
Методы анализа и статистической обработки материала. Общее видовое богатство оценивалось с помощью кумулятивной кривой. Также проводили расчет ожидаемого полного числа видов с поправкой Чао на встречаемость редких видов [35]. Расчет и анализ сходства проб проводили с использованием меры сходства Брэя—Кертиса [34] посчитанной для данных по биомассе. На основании полученных матриц сходства проводили ординацию станций методом многомерного шкалирования для выявления общих тенденций в распределении сообществ. Коэффициенты сходства отдельных групп станций проверялись и дополнялись методом однофакторного анализа сходства (ANOSIM), который позволяет оценивать достоверность объединения станций в те или иные группы [36]. Пороговый уровень значимости, за которым группировка считалась неслучайной, принимали равным 5%. Для всех расчетов использован пакет программ MS Excel 2007 (Microsoft™); PRIMER v6 [Primer™, 2001].
Подход к сравнению материалов 1950-х гг. и 2009 г. Пробы, собранные в 1953 и 1954 гг. представляются более бедными как в количественном (биомасса в большинстве "исторических" проб достоверно ниже, чем в современных), так и качественном отношении. Это может быть связано, в частности, с меньшей эффективностью работы дночерпателя Петерсена по сравнению с более тяжелым дночерпателем Ван Вина [42] и меньшим количеством проб, влияющим на точность оценки. С другой стороны, материалы 1950х гг. обрабатывались экспресс-методом и ряд видов и особей просто могли быть пропущены. Однако, несмотря на ограниченные возможности сопоставления современных материалов с данными более чем полувековой давности, донные сообщества можно сравнивать по признакам доминирования тех или иных видов двустворчатых моллюсков, создающих в бентосе данного района наибольшую биомассу, а также соотношению основных таксономических групп.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Особенности условий среды в районе исследований. Глубины на станциях варьировали от 8 до 34 м (табл. 1). В 1953 г. как поверхностная, так и придонная температура была в целом ниже, а соленость выше, чем в 2009 г. (табл. 1)
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.