ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 4, с. 723-726
ИНФОРМАЦИЯ
УДК 551.465
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ КАРСКОГО МОРЯ (128-й РЕЙС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "ПРОФЕССОР ШТОКМАН")
© 2015 г. М. В. Флинт, С. Г. Поярков
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: m_Jlint@orc.ru Поступила в редакцию 12.11.2014 г.
DOI: 10.7868/S0030157415040073
Карское море — один из ключевых арктических регионов, исследование которого позволяет обращаться не только к локальным бассейновым, но и к общерегиональным проблемам. В Карское море поступает около 45% всего пресноводного стока в Арктику (1200 км2). Речной сток определяет сильное распреснение поверхностного слоя моря, что существенно влияет на процессы внут-рибассенового водообмена, вертикальное перемешивание водной толщи, биогенный режим и условия существования биоты. С пресноводным током на арктический шельф выносится более 150 млн. т аллохтонного вещества, включая широкий спектр загрязнений. В карском регионе в сильной степени выражены характерные для Арктики в последние десятилетия климатические процессы, прежде всего деградация летнего ледового покрова. На шельфе и в прибрежной зоне моря разведаны огромные запасы газоконденсата и нефти, промышленная разработка и транспортировка которых грозят карской экосистеме сильнейшим антропогенным воздействием. Крупнейшие радиоактивные могильники в заливах восточного берега Новой Земли и Новозе-мельской впадине делают Карское море сосредоточением колоссальных накопленных экологических рисков.
Для исследования перечисленных выше проблем Институтом океанологии РАН была организована Карская морская экспедиция — 128-й научный рейс НИС "Профессор Штокман". Рейс проходил с 8 августа по 11 сентября 2014 г. Руководителем экспедиции был заместитель директора Института океанологии РАН д.б.н. М.В. Флинт, судном командовал капитан дальнего плавания А.А. Хромов. Экспедиция была продолжением комплексных исследований Карского бассейна, проведенных ИО РАН в 2007, 2011 и 2013 гг. и основывалась на том же мультидисциплинарном
методологический подходе, что позволяет объединить данные многолетних исследований.
Главные цели экспедиционных исследований состояли в следующем:
получить характеристики современного состояния ключевых абиотических и биотических компонентов пелагической и донной экосистем разных районов Карского моря с учетом текущего климатического состояния Арктического региона;
оценить специфику физических, гидрохимических, биологических и геохимических процессов в районе масштабной распресненной поверхностной линзы, сформированной стоком Оби и Енисея, оценить роль линзы в формировании биологической продукции, трансформации и кросс-шельфовом переносе вещества;
исследовать зональную специфику физических, гидрохимических, биологических и геохимических явлений и процессов в восточном практически неизученном, наиболее холодном и ледовитом районе Карского моря;
исследовать гидрофизические, гидрохимические, биологические и геохимические явления и процессы, ассоциированные с эстуарной фронтальной зоной Оби; определить условия формирования и структуру планктонного "биологического фильтра", ассоциированного с эстуарной фронтальной зоной, его роль в трансформации и потоках органического вещества;
получить гидрофизические, гидрохимические данные, биологические материалы для характеристики пелагических и донных экосистем в местах крупных радиоактивных могильников — заливах восточного берега Новой Земли (Абросимова, Степового, Цивольки и Благополучия) и Новоземельской впадине.
Маршрут экспедиции показан на рисунке. Проведенные исследования выявили локализацию поверхностной линзы, опресненной стоком
15*
723
Схема маршрута, положение разрезов и станций 128-го рейса НИС "Профессор Штокман".
воды Оби и Енисея, в центральной и юго-западной частях Карского моря. В центре линзы в координатах ~73°20, 20' с.ш. и 65°40.0' в.д. была обнаружена область с рекордно низкой для открытых частей Карского моря соленостью — 9.2 р8и. Поверхностную опресненную линзу подстилал жесткий пикноклин с градиентами солености до 5.5—6.0 р8и на метр, что препятствовало ветровому перемешиванию, поступлению биогенных элементов в эвфотический слой и сезонному опусканию нижней границы верхнего однородного слоя. С помощью непрерывной регистрации гидрофизических и биофизических параметров поверхностного слоя моря получены данные о локализации и градиентных характеристиках фронтальных зон на периферии поверхностной опресненной линзы. Граница области опресненных вод (<24 р8и) достигала берегов северного острова
Новой Земли. Поверхностные воды с наиболее низкой соленостью характеризовались относительно высокими значениями флуоресценции РОВ и хлорофилла. В целом опресненная область была существенно сдвинута на запад бассейна по сравнению с нашими наблюдениями 2007, 2011, 2013 гг.
Эстуарная фронтальная зона Оби характеризовалась резко выраженной в распределении придонной солености южной периферией (градиенты 0.8—1.0 рБи/км), лежащей между 72°12' и 72°27' с.ш. На северной периферии эстуарной зоны (73°20' с.ш.) придонная соленость достигала характерных для Карского шельфа величин — >33 р8и. Изменения солености в поверхностных слоях воды в эстуарной зоне происходили существенно более плавно. На протяжении 220 км (от 71°12' до 74°00' с.ш.) соленость возрастала от 0
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ КАРСКОГО МОРЯ
725
до 12 psu. Значений, характерных для Карского шельфа, поверхностная соленость достигала лишь на 74°50' с.ш., и, таким образом, внешняя периферия эстуарной фронтальной зоны в пределах Обского эстуария была практически не выражена. Это было следствием интенсивного (августовского) стока и действия сгонных ветров южных направлений.
Положение и выраженность в полях солености и температуры склоновой фронтальной зоны в желобе Св. Анны, отделяющей относительно теплые низкосоленые воды Карского шельфа от холодных и соленых арктических вод, были идентичными тем, что зафиксированы нами в исследованиях 2007 и 2011 гг., что позволяет говорить об устойчивости этой важной экологической границы.
Оценки гидрохимических параметров в разных районах моря показали, что содержание кислорода и основных биогенных элементов не выходило за пределы средних многолетних значений для летнего сезона. Концентрации фосфатов и нитратного азота в эвфотическом слое повсеместно не снижались до аналитического нуля, и их количество не могло служить фактором, лимитирующим развития фитопланктона.
Впервые проведены измерения первичной продукции Карского моря в водах с разным трофическим статусом в активный период сезонной сукцессии фитопланктона (август) по схеме in situ, что позволяет точно рассчитать суммарную величину первичной продукции в столбе воды. Получены характерные зависимости ассимиляционного числа от подводной облученности в водах разного оптического типа и трофности. Впервые проведены исследования пространственной изменчивости параметров световых кривых фотосинтеза фитопланктона Карского моря: максимального ассимиляционного числа, эффективности фотосинтеза, уровней светового насыщения (параметра фотоадаптации), оптимальной облученности и светового угнетения фотосинтеза.
Цветение фитопланктона было обнаружено только в области южной периферии эстуарного фронта (пресноводный фитопланктон, 4 г/м3) и в центральной области опресненной поверхностной линзы вод в западной части бассейна (морские виды фитопланктона, 500 мг/м3). В восточных районах моря у края сезонного льда и в северных глубоководных районах (севернее 78° с.ш.), несмотря на недавнее освобождение ото льда, фитоцен находился на позднезимней стадии сезонной сукцессии и характеризовался очень низким уровнем биомассы — <100 мг/м3. Во всех обследованных районах Карского бассейна значения хлорофилла "а" даже в слое максимума
флуоресценции не превышали 1 мкг/л, что также указывает на низкие биомассы фитопланктона. Исключение составляли эстуарные области рек Обь и Енисей, где концентрации хлорофилла"а" в среднем составляли 4—6 мкг/л, а в пресноводной части Обского эстуария достигали 17 мкг/л.
Впервые для морей Сибирской Арктики получены количественные оценки растворенного органического углерода, продуцируемого фитопланктоном в процессе фотосинтеза. Значения продукции растворенного органического углерода фитопланктоном изменялась от 25 до 62% от общей первичной продукции, оцененной по усвоению 14С. Доля новосинтезированного фитопланктоном органического вещества, усвоенного планктонными бактериями варьировала от 1 до 15% первичной продукции.
Впервые получен материал по количественному распределению зоопланктона и его трофоди-намическим параметрам в области локализации поверхностного опресненного слоя Карского моря. В зоне эстуарного фронта реки Обь на основании суточных наблюдений были определены трофические характеристики массовых видов зоопланктона, что позволит оценить роль эстуарного "биофильтра" в трансформации аллохтонного и автохтонного органического вещества и вертикальных потоках органики. Впервые для Карского моря был получен материал, позволяющий характеризовать структурные и функциональные параметры зоопланктонного сообщества у границы льда в восточной части бассейна. Собрана коллекция массовых видов зоопланктона из разных биотопов Карского моря, что позволит провести оценку генетической дистанции различных по происхождению популяций.
Исследования донной фауны позволили выделить последовательную широтную смену биоценозов, которая соответствовала картине, приведенной в работе З.А. Филатовой, Л.А.Зенкевича по материалам 1945 г. Это указывает на большую временную устойчивость структуры донных биоценозов в западной части Карского бассейна, где расположены крупнейшие лицензионные участки добычи углеводородного сырья на шельфе.
Получены пробы донных осадков, зообентоса и зоопланктона, которые позволят впервые оценить содержание ртути в компонентах экосистемы Карского моря, определить коэффициенты ее биоаккумуляции и механизмы переноса. Собран материал для оценки радиационного состояния донных отложений в разных
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.