ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 5, с. 784-792
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
О ХАРАКТЕРЕ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ФАЗЫ ПРИЛИВА И ОТЛИВА В ЭСТУАРИЯХ КАРЕЛЬСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ
БЕЛОГО МОРЯ
© 2004 г. Ю. С. Долотов1, Н. Н. Филатов2, В. П. Шевченко3, М. П. Петров2, И. П. Кутчева4, А. В. Толстиков2, А. Н. Новигатский3, Н. В. Политова3, А. В. Платонов2, А. С. Филиппов3
1Институт водных проблем РАН, Москва 2Институт водных проблем Севера Карельского НЦ РАН, Петрозаводск 3Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 43оологический институт РАН, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 11.03.2004 г.
На основе результатов детальных исследований в эстуариях рек Кереть и Кемь карельского побережья Белого моря в 2000-2003 гг. проведен сравнительный анализ особенностей таких процессов как формирование солености и распреснения водной толщи, изменения содержания и химического состава взвеси, скоростей течений и видового состава зоопланктона в фазы прилива и отлива.
ВВЕДЕНИЕ
В современной отечественной и зарубежной литературе содержится большой материал, касающийся особенностей физических, химических, геологических и биологических процессов в эсту-арных областях [3, 7, 10, 11, 14, 15]. Однако практически нет оценок того, как происходит трансформация всего комплекса природных процессов Белого моря по мере приближения к внешней части эстуариев, прохождения своеобразного барьера и далее - к устьям рек [4]. Выполнение же подобных исследований в последнее время признается особенно важным, поскольку именно ими в значительной степени выявляются условия жизни биоты, в первую очередь промысловых рыб, приходящих в прибрежные зоны на нерест и кормовые угодья.
В течение 2000-2003 гг. были проведены детальные комплексные экспедиционные исследования в двух эстуариях карельского побережья Белого моря (реки Кереть и Кемь) на НИС "Эколог" Института водных проблем Севера Карельского НЦ РАН. В них принимали участие сотрудники 6 академических институтов: Института водных проблем, Института водных проблем Севера Карельского НЦ, Института океанологии им. П.П. Ширшова, Института биологии Карельского НЦ, Зоологического института, Мурманского морского биологического института Кольского НЦ. Работы проводились по 2-м проектам РФФИ: "Комплексный мониторинг динамики вод, наносов и рельефа, антропогенного загрязнения и условий существования биоты эстуариев" и "Взаимодействие физических, химических, геологических и биологических процессов открытого моря и берего-
вой зоны Белого моря" (начало последнего - в 2003 г.). Новый проект преследует цель выявления закономерностей сложного взаимодействия полного комплекса природных процессов, связанных как с открытым морем, так и с влиянием поступления речных вод, собирающих материал с водосборного бассейна. Проводимые авторами исследования являются частью проектов "Система Белого моря" и "Взаимодействие океан-суша в Российской Арктике" (LOIRA) [4, 5].
В результате исследований в эстуариях рек Кереть и Кемь были выявлены некоторые специфические особенности хода природных процессов фазы прилива и отлива: характеристики солености в поверхностном слое воды и ее изменения в водной толще, характер и масштабы распреснения вод, содержание взвешенного материала в толще воды, скорости поверхностных течений, особенности химического состава вод, реакция зоопланктонных организмов на приливо-отливные колебания.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работах 2003 г., в отличие от работ 2001 и 2002 гг., в эстуарии р. Кемь измерения выполнялись (в фазы прилива и отлива) не только по основному северному профилю, но и по трем профилям в южной части взморья, где был обнаружен значительный перенос взвешенного материала разного происхождения под воздействием приливных и отливных течений, отличающихся значительными скоростями, в сторону суши или в сторону открытого моря. На схемах показаны положения разрезов и станций в эстуариях р. Кереть (рис. 1а) и р. Кемь (рис. 16).
(а)
33°35' 33°40' 33°45'
в.д.
Рис. 1. Положение разрезов и станций:
(а) - в эстуарии р. Кереть; (б) - в эстуарии р. Кемь (1 - отбор проб воды с поверхности; 2 - многодисциплинарные исследования).
Измерения хода уровня водной поверхности проводились с использованием автономного самописца уровня, температуры и электропроводности воды WRL "Aanderaa Instruments". Глубину моря определяли с помощью эхолота LMS-350 фирмы Lawrence. Данные о значениях солености вод получались путем измерения электропроводности воды, а о скоростях и направлении течений - с применением автономного регистратора течений,
температуры и электропроводности воды RCM-4 "Aanderaa Instruments". Скорости и направления течений в верхнем слое водной толщи определялись и измерителем скорости течения ИСТ-1 0.06/120/70/в слое 0-0.5 м. Отбор воды на различных горизонтах для определения содержания взвешенного материала и разных химических компонентов производили пластмассовым батометром (9 л). Сбор планктона осуществлялся
Соленость, %%
Рис. 2. Соленость вод в прилив в эстуарии р. Кереть 13-18 сентября 2000 г.:
(а) - максимальная для всего эстуария р. Кереть соленость в верхнем слое водной толщи в морской зоне в фазу максимального прилива (ст. Б-1);
(б) - меньшие значения солености воды в верхнем слое ближе к вершине эстуария р. Кереть, в приустьевой зоне (ст. 10);
(в) - распреснение в верхнем слое воды в переходной зоне эстуария р. Кереть (ст. 7);
(г) - распреснение верхнего слоя воды в приустьевой зоне р. Кереть (ст. 10).
планктонной сетью Джедди с размером ячеи фильтрационного конуса 0.08 мм.
Выделение взвеси для определения ее концентрации и дальнейшего изучения состава проводилось методом ультрафильтрации под вакуумом -0.6 атм. через чистые предварительно взвешенные ядерные фильтры диаметром 47 мм с диаметром пор 0.45 мкм, помещенные в фильтродержатели фирмы МПИроге. Фильтрация каждой пробы воды проводилась через 3 параллельных ядерных фильтра. После фильтрации воды фильтры промывались бидистил-лятом, перекладывались в чистые пластиковые чашки Петри и высушивались при температуре 55-60°С. Содержание взвеси определяли взвешиванием с точностью до 0.1 мг после доведения фильтров до постоянного веса. Более подробно методика фильтрации описана в работе [5].
Для определения содержания марганца, меди и цинка во взвеси ядерные фильтры с взвесью полностью растворяли в азотной кислоте, полученный раствор анализировали методом атомной абсорбции с электротермической атомизацией (прибор АА-6800 фирмы "ЗЫшаёги"). В качестве "холостых" проб использовали чистые фильтры, обработанные аналогичным образом.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Вся исследовавшаяся акватория эстуариев может быть достаточно четко разделена на 3 зоны, характеризующиеся специфическим динамичес-
ким режимом, особенностями донного рельефа, состава донных осадков, видовым составом зоопланктона. Это морская, переходная и приустьевая зоны. Необходимость выделения в эстуариях определенных энергетических зон, характеризующихся различным типом и силой течений, признавалась и ранее [11].
Наблюдения за колебаниями уровня поверхности моря показали, что в эстуарии р. Кереть их величина в период наших исследований с 13 по 18 сентября 2000 г. была около 115 см [1], в эстуарии р. Кемь в июле и августе 2001-2003 гг. в морской зоне она составляла 55 см, а в переходной зоне около пос. Рабочеостровск 95 см.
В прилив во внешней морской зоне в связи с поступлением соленых морских вод отчетливо прослеживаются максимальные для эстуариев значения солености [1] в наиболее мощном здесь верхнем слое водной толщи до 26.6% близ максимума прилива в эстуарии р. Кереть (рис. 2а). Общее уменьшение солености по направлению к вершине эстуария (рис. 26) свидетельствует о том, что подача морских вод в целом по протяженности эстуария сказывается мало и не прослеживается достаточно далеко. Это хорошо видно по данным, полученным в эстуарии р. Кемь (табл. 1). Вместе с тем, на некоторых участках морской зоны этого эстуария, где в силу характера донного рельефа скапливались морские соленые воды, отмечалось довольно резкое увеличение солености
Таблица 1. Уменьшение солености вод по профилю 2003 г.
сторону суши в эстуарии р. Кемь в прилив (разрез 1) 29-31 июля
СУША
МОРЕ
Приустьевая зона
№ станции 25 23 22 21 20 18 16 15 1 5 11 12 40 39
Глубина, м 3.4 2.6 1.2 1.9 2.4 1.3 7.8 12.0 2.7 9.0 8.5 13.7 19.6 22.6
Соленость в поверх- 0 0 0 3.3 3.1 21.08 22.1 21.5 21.5 17.7 24.3 23.6 23.0 24.3
ностном слое, %%
Соленость в придон- 0 0 0 12.4 20.6 20.7 23.8 24.0 24.2 23.9 24.4 24.7 24.6 24.8
ном слое, %
Переходная зона
Морская зона
вод (разрез 2, на ст. 117, по сравнению со станциями 114, 115, 116) (табл. 2).
В переходной зоне р. Кереть даже в фазу прилива обнаруживается верхний распресненный слой мощностью до 3 м (рис. 2в), что свидетельствует о слабом влиянии морских соленых вод в этой зоне.
В приустьевой зоне р. Кемь на участках, где отмечалось резкое уменьшение глубин, очень четко прослеживалось распреснение всей водной толщи (табл. 1). Распресненный верхний слой мощностью порядка 4 м (с соленостью до 23.5%е) в фазу прилива зафиксирован и в приустьевой зоне р. Кереть (рис. 2г). Это говорит о том, что в этой наиболее удаленной от моря зоне и в фазу прилива явно ощущается значительное влияние речных вод.
В морской зоне эстуария р. Кереть в условиях поступления взвешенного материала морского происхождения высокое его содержание (до 1.0 мг/л) отмечалось в верхнем слое воды (рис. 3а). Близ максимума прилива содержание взвеси до 0.6-0.7 мг/л было зафиксировано до глубин порядка 10 м с однородным ее распределением в водной толще [1] -рис. 36. В эстуарии р. Кемь значительное содержание взвеси в поверхностном слое наблюдалось на меньших глубинах морской зоны, в переходной и, особенно, в приустьевой зонах (табл. 3). Распределение взвеси показало четкую тенденцию к увеличению ее значений в сторону суши. Высокое содержание взвеси в морской и переходной зонах эстуария р. Кемь в прилив прослеживалось и в придонных слоях воды (табл. 4).
В прилив в приустьевой зоне эстуария р.
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.