БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2010, том 36, № 3, с. 186-195
УДК 574.5.55 ПРОДУКЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ
ПРОДУКЦИОННЫЕ И ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЬДА, ПОДЛЕДНОЙ ВОДЫ И ДОННЫХ ОСАДКОВ ЭСТУАРИЯ РЕКИ РАЗДОЛЬНОЙ (АМУРСКИЙ ЗАЛИВ, ЯПОНСКОЕ МОРЕ) В ПЕРИОД ЛЕДОСТАВА1
© 2010 г. В. И. Звалинский1, А. А. Марьяш1, И. В. Стоник2, М. Г. Швецова1, С. Г. Сагалаев1, А. А. Бегун2, П. Я. Тищенко1
1Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 690041;
2Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток 690041
e-mail: viz@poi.dvo.ru
Статья принята к печати 19.11.2009 г.
Исследованы продукционные и гидрохимические характеристики толщи льда, подледной воды и донных осадков эстуария р. Раздольной (Японское море) в период ледостава 2007 и 2008 гг. В 2007 г. до середины февраля снежный покров отсутствовал и под лед проникало достаточное для развития фитопланктона количество фотосинтетически активной радиации. Содержание хлорофилла а (Хл) во всех трех средах было высоким, а содержание биогенных элементов пониженным. После выпадения снега содержание Хл в толще льда и подледной воде резко снизилось. Зимой 2008 г. снежный покров образовался сразу после становления льда, вследствие чего количество света во льду и подо льдом существенно снизилось. Содержание Хл было ниже, а содержание биогенных элементов, которые практически не извлекались из среды, выше, чем в 2007 г. В обоих случаях из трех исследуемых сред большая часть хлорофилла (до 85%) содержалась в верхнем слое донных осадков. Во льду и в подледной воде доминирующими были диатомовые водоросли. Показано, что при отсутствии снега величина первичной продукции к концу ледостава может достигать 1 г С/м2 в день; при наличии снежного покрова этот показатель заметно снижался.
Ключевые слова: ледовый покров, донные осадки, биогенные элементы, хлорофилл, фитопланктон, первичная продукция, эстуарий.
Production and hydrochemical characteristics of ice, under-ice water and sediments in the Razdolnaya River estuary (Amursky Bay, Sea of Japan) during ice cover period. V. I. Zvalinsky1, А. А. Maryash1, I. V. Stonik2, M. G. Shvetsova1, S. G. Sagalaev1, A. A. Begun2, P. Ya. Tishchenko1 ('V.I. Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041; 2A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
Production and hydrochemical characteristics of ice, under-ice water, and sediments in the Razdolnaya River estuary (Sea of Japan) were studied during ice cover periods of the years 2007 and 2008. In 2007, snow cover was absent until mid-February and PAR levels under ice were sufficient for the development of phytoplankton. Chlorophyll a content in ice, under-ice water, and surface sediments was high, while nutrient levels were decreased. After snowfall, chlorophyll content in ice and under-ice water decreased sharply. In winter 2008, snow cover was formed immediately after freeze-up; therefore, PAR levels in ice and under-ice water were significantly reduced. Chlorophyll content was lower, but nutrient levels were higher than in 2007. In both winter seasons, the greatest portion of chlorophyll (up to 85%) was contained in surface sediments. Diatoms were dominant in ice and under-ice water. In the absence of snow, primary production at the end of ice cover period may reach 1 g C/(m2 day). With snow cover present, this index was markedly reduced. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2010, vol. 36, no. 3, pp. 186-195).
Key words: ice cover, bottom sediments, nutrients, chlorophyll, phytoplankton, primary production, estuary.
Изучению морских экосистем, покрытых льдом, посвящено большое количество работ, значительная часть которых обобщена и процитирована в монографиях (см., например: Буйницкий, 1973; Мельников, 1989; The organic carbon cycle..., 2004). Столь пристальный интерес к таким экосистемам обусловлен в первую очередь тем, что арктический шельф
является самым большим в Мировом океане. Российская часть арктического шельфа представляет собой гигантский эстуарий, поскольку к нему приносят свои воды великие сибирские реки. Однако из-за труднодоступности северного шельфа и сложности организации исследований многие вопросы, связанные с продукцией органического вещества микрово-
:Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (№ 08-05-00696-а), РФФИ-ДВО РАН (№ 08-05-99108 р_офи), ДВО-РФФИ (№ 09-04-98570), ДВО РАН (№ 09-Ш-В-07-361, № 09-1-П23-12, 09-Ш-А-06-213, 09-1-П23-01, 09-1-П15-03), ДВО-1 № 09-1-ОБН-08 "Оценка состояния морской среды методом биоиндикации по диатомовым сообществам обрастаний на природных и антропогенных субстратах" (20092011 гг.) и ФЦП "Мировой океан" на 2008-2012 гг. (№ 01.420.1.2.0003 от 07 ноября 2008).
дорослями в толще льда и в подледной воде, остаются малоизученными.
В Амурском заливе Японского моря продукционные исследования в период ледостава проводились и ранее. Они касались, главным образом, первичной продукции (ПП) подледного фитопланктона (Коновалова, 1972, 1980; Sorokin, Konovalova, 1973; Рассашко, 1974; Сорокин, Коновалова, 1978; Паутова, Силкин, 2000). Однако полученные разными авторами данные о подледной продукции фитопланктона существенно различались: 0.1-0.3 (Sorokin, Konovalova, 1973) и 0.008-0.1 г С/м2 в день (Рассашко, 1974). Показано также, что величина ассимиляционного числа у разных образцов варьировала от 0.4 до 2.6 мг С/мг Хл в час (Рассашко,
1974). Отмечено высокое содержание хлорофилла а (Хл) в подледной воде - 5-10 мг Хл/м3 (Sorokin, Ko-novalova, 1973) и обнаружена временная изменчивость его содержания - от 0.57 мг Хл/м3 в феврале до 7.3 мг Хл/м3 в марте (Кузнецов, 1980, 1983; Луцик, 1981).
Значительно в меньшей степени исследованы продукция во льду и гидрохимические характеристики льда и подледной воды. Установлено, что в Амурском заливе максимальное содержание Хл в нижнем слое льда составляло 8 и 14 мг Хл/м3 в феврале и марте соответственно; в верхнем слое льда эта величина была в несколько раз меньше - 1.5 и 2 мг Хл/м3 (Кузнецов, 1980, 1983). В этих же работах показано, что ПП, измеренная кислородным методом в толще льда и подледной воде, в феврале была незначительной, а в марте ее величина составляла 0.193 г С/м2 в день во льду и 1.6 г С/м2 в день в воде. Отмечено, что водоросли верхнего слоя льда содержали высокую долю феофитина (до 70%), тогда как в водорослях нижнего слоя она не превышала 11-29%. Это определяет низкую фотосинтетическую активность водорослей верхнего слоя льда. Повышенная плотность водорослей в нижнем слое льда обусловлена более развитой его поверхностью благодаря уходящим на 10-15 см в толщу льда порам, в которые во время циркуляции ледового рассола проникает богатая биогенными элементами вода (Eide, Martin,
1975).
Известно, что значительный вклад в формирование ПП акваторий вносит микрофитобентос - донные одноклеточные растительные организмы (Colijn, Buurt, 1975). Их продукция может составлять от 31 (Leach, 1970) до 226 г С/м2 в год (Hartwig, 1978). Исследования, проведенные в зал. Восток Японского моря, показали, что ПП микрофитобентоса мягких илистых грунтов летом достигала 0.3 г С/м2 в день (в среднем 83 г С/м2 в год) и создавала до 30% общей продукции акватории. Зимой эти показатели были существенно ниже. Так, по данным Чербаджи и Тарасова (1980) содержание Хл в верхнем слое осадков варьировало от 15 до 300 мг Хл/м2, доля хлорофилла составляла 35-80% от суммы хлорофилла и феофитина. Содержание Хл микрофито-бентоса твердых грунтов (галька, щебень) в зал. Восток в феврале составляло 80-190 мг Хл/м2 (доля хлорофилла - 66-83%), а в августе - 53-180 мг Хл/м2 (доля хлорофилла - 73-86%) (Чербаджи и др., 1980).
Продукционные характеристики фитопланктона и микрофитобентоса в эстуарии р. Раздольной, впадающей в Амурский залив, ранее не изучались. Гидрохимические и продукционные исследования, выполненные нами в зимний сезон 2007 г. в устье р. Раздольной, показали, что в формирование ПП большой вклад вносит фотосинтез во льду (Звалинский и др., 2008а). Однако в 2007 г. нами не был учтен вклад микрофитобен-тоса донных отложений в первичную продукцию акватории.
Цель настоящей работы - проведение комплексных исследований гидрохимических и продукционных параметров в столбе воды, толще льда и в верхнем слое донных отложений в эстуарии р. Раздольной (Японское море).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Отбор проб проводили в эстуарии р. Раздольной, который простирается от нижнего течения реки до мыса Песчаный (за исключением периода высоких паводков реки). С 9 декабря 2006 г. по 22 марта 2007 г. были исследованы параметры толщи льда и подледной воды на трех станциях: А (43.3° N и 131.814° E), Б (43.210° N и 131.918° E) и В (43.255° N и 131.920° E). В 2008 г. с 29 января по 6 февраля был выполнен разрез из 12 станций (рис. 1).
Керны льда, отобранные с помощью кольцевого бура диаметром 17 см, сразу распиливали на слои толщиной около 7 см и тщательно упаковывали в полиэтиленовую пленку, чтобы избежать возможного вытекания рассола из пор льда. Образцы льда доставляли в лабораторию и помещали в чистые пластиковые контейнеры. На плавление льда требовалось около суток.
Пробы воды отбирали с поверхностного и придонного горизонтов, используя однолитровый пластиковый батометр. На каждой станции с помощью СТД-зонда RBR XR-620 от поверхности до дна измеряли температуру, электропроводность (откалиброванную в %о), флуоресценцию хлорофилла (откалиброванную в мкг Хл/л) и мутность в единицах FTU (Formazin Turbidity Units). Дополнительно с помощью подводного фотометра в относительных единицах измеряли изменение с глубиной фотосинтетически активной радиации (ФАР).
Пробы донных осадков отбирали с помощью трубки, аккуратно снимая верхний слой осадков толщиной около 2 мм.
В пробах подледной и талой воды определяли соленость, концентрации главных биогенных элементов (силикаты, фосфаты, нитриты, нитраты, аммоний), кислорода, хлорофилла а, видовое и количественное содержание микроводорослей.
Для калибровки флуоресценци
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.