научная статья по теме НАСЕЛЕНИЕ ВЕСЕННЕГО ЛЬДА, ВОДЫ И ГРУНТОВ БЕЛОГО МОРЯ В УСТЬЕВОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ Геофизика

Текст научной статьи на тему «НАСЕЛЕНИЕ ВЕСЕННЕГО ЛЬДА, ВОДЫ И ГРУНТОВ БЕЛОГО МОРЯ В УСТЬЕВОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ»

МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 581.526.325.132(268.46)

НАСЕЛЕНИЕ ВЕСЕННЕГО ЛЬДА, ВОДЫ И ГРУНТОВ БЕЛОГО МОРЯ В УСТЬЕВОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ

© 2011 г. А. Ф. Сажин, Ф. В. Сапожников, Т. Н. Ратькова, Н. Д. Романова,

В. П. Шевченко, А. С. Филиппов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: andreysazhin@yandex.ru Поступила в редакцию 15.05.2009 г., после доработки 06.04.2010 г.

Рассматриваются данные, полученные в 2007—2008 гг. из проб надледного снега, прибрежного льда, подледной воды, а также бентосной альгофлоры в устье реки — Северной Двины. Речной лед и подледная вода в устьевой зоне (Двинский залив) и собственно русловой части Северной Двины резко различался между собой по составу альгофлоры: доля пресноводных форм не превышала 8.6%, ледовые водоросли составляли 90—96% суммарной биомассы обитателей льда. В подледной воде этот показатель не превышал 58—64%. Бактерии во льду образовывали не более 2.5—10%, в подледной воде 36—49% суммарной биомассы. Доля инфузорий (0.04%) и нематод (0.005—1.6%) во льду была мала. В Двинском заливе снег был заселен преимущественно нематодами (78%), в реке их доля падала до 9% суммарной биомассы. Вклад бактерий составлял 15% в Двинском заливе и возрастал до 61% на речных участках. В снеге водоросли имели подчиненное значение: 7% суммарной биомассы организмов для Двинского залива и 30% для речных участков. Выявлено большое видовое разнообразие альгофлоры песчаных и песчано-илистых литоральных грунтов. Значения суммарной биомассы (0.38 г С/м2) донной альгофлоры всего в 2—3 раза ниже летних значений в сходных местообитаниях. Ведущая роль принадлежала эпипелитным формам (0.15 г С/м2), на их долю приходилось 46 видов водорослей (49%). Эпипсаммоные (0.12 г С/м2) и планктонные виды (0.11 г С/м2) были представлены практически в равных долях (25 и 22 вида, соответственно, или 27 и 24%).

ВВЕДЕНИЕ

Научный интерес к биологической компоненте морского льда, важнейшей и постоянной его составляющей, растет год от года. Уже опубликованы десятки исследований, касающихся самых разных аспектов структуры и функционирования биоты льда и подледной воды, тем не менее, ряд водоемов, в том числе и Белое море, остаются в этом отношении недостаточно изученными [4, 6, 8, 9, 10, 15, 16, 18, 21, 27, 40, 46, 48]. Особый интерес представляют районы, где морской лед формируется под влиянием речного стока, так называемые зоны маргинальных фильтров [12, 13]. В настоящий момент для Белого моря существует только одна работа, в которой специально рассмотрена структура льда, структура подледной воды, а также состав и обилие их обитатели в зоне взаимодействия река—море [14]. Несколько работ посвящено накоплению биогенных элементов в снежном и ледовом покровах Северной Двины и геохимическим исследованиям в этом районе зимой [5, 7, 23, 24, 25, 29]. Информация же о составе и количестве бентосных водорослей в ледовый период вообще отсутствует. Двинский залив — один из крупнейших заливов Белого моря, характерной чертой которого является относительно сильное распрес-нение вод и связанное с этим своеобразие условий существования флоры и фауны. Поэтому задачей нашего исследования было получение качествен-

ных и количественных характеристик биоты прибрежного льда, подледной воды, а также бентосной альгофлоры в зоне влияния Северной Двины — самой крупной реки впадающей в Белое море и сравнение этих показателей с данными для другого района Белого моря — Кандалакшского залива.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Для учета организмов, населяющих надледный снег, лед, подледную воду и поверхностный слой донных отложений, 5—6 марта 2007 г. и 10—21 марта 2008 г. в устьевой зоне Северной Двины были отобраны соответствующие пробы [28]. Основные работы были сосредоточены около южной оконечности о. Мудьюгский на станциях 8 и 9 (2007 г.) и на станциях 4, 5, 6, 7, 8 (2008 г.). Ст. 7 в 2008 г. была взята в той же точке, что и ст. 9 выполненная в 2007 г Глубина от поверхности моря до дна на всех станциях в Двинском заливе не превышала 1 м. Кроме того, в 2008 г. были взяты пробы снега, льда и воды в речной зоне на станциях 9, 1 и 13 (рис. 1).

Образцы плотного снега (4—10-сантиметровый слой) и керны льда были получены при помощи титанового бура с диаметром режущего кольца 14 см. В 2007 г при работах, выполненных на станциях 8 и 9, керны были разделены на 2 части: верхняя, образованная мутным, матовым льдом снежного генезиса

307

8*

Рис. 1. Карта-схема района работ.

(0—39 см на ст. 8 и 0—26 см на ст. 9) и нижняя, образованная кристаллическим льдом водного генезиса (39—48 см на ст. 8 и 26—36 см на ст. 9). На ст. 8 верхняя часть керна была дополнительно разделена на 2 под-пробы: верхняя — относительно "чистая" и нижняя — с большим количеством взвеси.

В 2008 г при работах, выполненных на станциях 4 и 7 керны были разделены в соответствии с происхождением слоев льда: мутный, матовый лед снежного генезиса (0—25 см на ст. 4, 0—12 см и 12—28 см на ст. 7) и кристаллический лед водного генезиса (25— 40 см и 40—52 см на ст. 4 и слой 28—40 см на ст. 7). Также в 2008 г. 5-литровым батометром Нискина были отобраны пробы подледной воды на станциях 1, 4, 7, 13. На ст. 9 в 2008 г. было выполнено две серии батометрических ловов по горизонтам 0, 4 и 8 м как на приливе, так и на отливе. Пробы донных отложений на станциях 4—8 (2008 г.) были получены вручную пробоотборником прямоугольного сечения 8 х х 4 см. Перемещая пробоотборник горизонтально по дну, срезали верхний слой осадка (0—3 см).

Снег и лед растапливали в помещении при температуре воздуха 4—8°С в течение суток (температура пробы при этом не превышала 1°С). Для учета бактерий (снег, лед, вода) пробы объемом 20 мл фиксировали 1% раствором формалина с последующим окрашиванием флуорохромом DAPI [37]. При подсчете численности клеток в пробу объемом 8—20 мл добавляли раствор красителя (конечная концентрация 1 мкг/мл) и оставляли на пять минут в темноте. Окрашенную пробу концентрировали на черный ядерный фильтр ("Millipore") с диаметром пор 0.2 мкм. Полученные препараты просматривали под

микроскопом ЛЮМАМ Р-8 при увеличении х1375. На каждом фильтре просчитывали не менее 20 полей зрения, общее число учтенных для каждой пробы клеток составляло более 200. Размер бактерий определяли с помощью окуляр-микрометра, измеряя 40—50 клеток. Для учета нано- и микропланктона в снегу, во льду и в воде 200 мл пробы окрашивали флуорохромом примулином, фиксировали 3.6% раствором глютарового диальдегида. Непосредственно перед обработкой пробы осаждали на черные ядерные фильтры с диаметром пор 0.4 мкм [21, 31, 35, 36]. Обработку проб ледовых водорослей и фитопланктона, фиксированных раствором Люго-ля, (пробы, дублирующие препараты для люминесцентной микроскопии) проводили в камерах Нож-отта (объем 0.06 мл) и Наумана (объем 0.8 мл) [21, 44, 45]. Препараты и концентрат из проб просматривали под микроскопом ЛЮМАМ Р-8 при увеличении х400—1375.

Для учета бентосной альгофлоры пробы донных отложений объемом 5 см3 разбавляли дистиллированной водой, помещали в ультразвуковую ванну "Сапфир" и подвергали воздействию высокочастотных колебаний (740 кГц) в течение 5 минут. Такая операция необходима для отделения водорослей от минеральных частиц осадка, а также для очистки створок диатомей от детрита. Ультразвуковой метод очистки водорослей позволяет сохранять слизевые тяжи, при помощи которых клетки крепятся к субстрату [20, 47]. Затем водоросли освобождали от грунта методом отмучивания в большом количестве воды [47]. Измеряли объем полученной суспензии водорослей (К1, 300—500 мл). Из этого объема брали 2—4 подпробы по 18 мл и концентрировали их при помощи центрифуги "Элекон ЦЛМН-Р10-01" в течение 30 минут на скорости 1600 об./мин. Затем удаляли супернатант, а полученный осадок доводили дистиллированной водой до 6.2 мл (V2) и перемешивали для гомогенизации взвеси. Концентрацию различных видов водорослей в V2 определяли в счётной камере Горяева. В зависимости от обилия клеток просчитывали от 6 до 10 камер. Начальную концентрацию водорослей в пробе рассчитывали по пропорции в соответствии с проведенными разбавлениями. Идентификацию и учет клеток проводили с помощью микроскопа Leica DMLN при увеличении х400—1000.

Объем клеток рассчитывали, исходя из объема соответствующих стереометрических фигур. Биомасса бактерий, водорослей, и простейших в углеродном эквиваленте была пересчитана исходя из их объемов [19, 42]. Сухой вес нематод был принят равным 22.5% сырого веса [34], а содержание углерода — 40% от сухого веса [32].

РЕЗУЛЬТАТЫ

B 2007—2008 гг. на всех станциях толщина снежного покрова не превышала 10 см. Толщина льда

Таблица 1. Разброс величин численности биомассы (В) бактерий и водорослей в снеге, во льду и в подледной воде (март 2007 и 2008 гг.)

Среда обитания Бактерии Водоросли

N х 103, кл/мл В, мгС/м3 N х 103, кл/мл В, мгС/м3 N х 103, кл/л В, мгС/м3 N х 103, кл/л В, мгС/м3

Снег 16-261 0.8-10 31-47 1.9-2.2 0.7-121 0.4-7.8 2.6-9.7 0.3-1.5

Снежный лед 77-356 3-30 58-321 2.7-17 57-4168 11-979 350-793 10.9-51

Водный лед 33-463 1.5-34 49-319 2.9-14 68-819 21-194 174-382 5.1-29

Вода 37-61 1.7-2.2 35-98 1.5-5 13-27 2.6-3 28-239 3.1-8.3

Двинский залив речная зона Двинский залив речная зона

около южной оконечности о. Мудьюгский варьировала в пределах 36—52 см, в речной зоне она составляла около 50 см. На всех станциях, где проводились работы, так называемый "снеговой лед" был серого цвета (иногда слегка желтоватый), мутный, матовый, полумягкий, насыщенный взвесью. Иногда встречались линзы осадочного материала. Лишь самый нижний слой льда, толщиной от 10 до 30 см, был относительно прозрачный, кристаллический, но также содержал заметное количество взвеси. Этот слой льда был водного генезиса [2, 3]. В районе г Архангельск и выше по течению Северной Двины, соленость воды была близка к нулю. На ст. 9 по данным 2008 г. соленость составляла в среднем 1.31%. Около о. Мудьюгский величина солености колебалась в разные годы и в зависимости от фазы приливно-от-ливного цикла в пределах 3—5%, составляяя в среднем около 3.59% [28].

Конце

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.

Показать целиком