ОКЕАНОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 6, с. 933-941
МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 574.583:579;581.132:547.979.7:577.475
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ И ХЛОРОФИЛЛА "а" В КАРСКОМ МОРЕ В СЕНТЯБРЕ 2007 г.
© 2010 г. С. А. Мошаров
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: mosharov@ocean.ru Поступила в редакцию 31.03.2010 г., после доработки 11.05.2010 г.
Исследования проводились с 10 по 29 сентября 2007 г. в Карском море на разрезах западнее Ямала, в районе желоба Св. Анны и в эстуарии Оби и на прилегающем шельфе. Концентрация хлорофилла "а" в эв-фотическом слое изменялась от 0.02 до 4.37 мг/м3, составляя в среднем 0.76 мг/м3. Первичная продукция в столбе воды варьировала от 10.9 до 148.0 мг С/м2 в день, составляя в среднем 56.9 мг С/м2 в день. Показано, что фронтальные зоны четко разделяют акваторию Карского моря на зоны с различной продуктивностью. Максимальные уровни первичной продукции были определены в глубоководном районе Ямальского разреза (132.4 мг С/м2 в день) и на мелководном шельфе Обского эстуария (74.9 мг С/м2 в день). Эти районы характеризовались распресненным поверхностным слоем (19—25 psu) и повышенным содержанием кремния (12.8—28.1 мкг-ат Si/л), что может отражать влияние речных вод. Фронтальные зоны Ямальского течения, на Ямальском и на Обском разрезах отличались высокими значениями асимиляци-онных чисел (максимальными для районов) — 2.32 и 1.49 мг С/мг Хл в час, соответственно.
ВВЕДЕНИЕ
Карское море характеризуется небольшими глубинами и наибольшим из всех российских арктических морей речным стоком. Вместе со стоком в море поступает большое количество аллохтонных биогенных элементов. Кроме того, это море отличает суровый климат и высокая ледовитость в течение большей части года. Через наиболее крупные эстру-арии Оби и Енисея в море поступает около 150 млн. тонн аллохтонного материала, включая биогенные элементы [15, 16].
Выраженная гидрофизическая и гидрохимическая зональность Карского моря определяет разнообразие условий формирования первичной продукции. В юго-западной части Карского моря к западу от полуострова Ямал находится область, относительно мало подверженная влиянию речного стока. Внутренний шельф с глубинами до 50 метров здесь резко отделен от внешнего с глубинами 120—150 м. В районе перепада глубин проходит Ямальское течение, которое переносит воду баренцевоморского происхождения и формирует фронтальную область между мелководными и более глубоководными районами шельфа.
Северная и северо-восточная глубоководная часть Карского моря (желоба Святой Анны и Воронина) является основной областью водообмена между Карским шельфом и глубоководным Арктическим бассейном.
Межгодовая и сезонная изменчивость речного стока в наибольшей степени сказывается на состоянии экосистем эстуариев Оби и Енисея и прилежащих районов Обь-Енисейского мелководья. Важнейшим элементом гидрофизической, гидрохими-
ческой и биологической структур экосистем в эстуариях и на прилежащем мелководном шельфе являются фронтальные зоны, разделяющие области с различными свойствами пелагической среды [10, 11, 22]. На шельфе происходит взаимодействие речных и морских вод и основная утилизация аллохтон-ного вещества, поступающего с речным стоком.
Продукционные характеристики в данном районе Арктики изучены слабо. В августе—сентябре 1981 г. в западной части Карского моря были проведены исследования первичной продукции и содержания хлорофилла "а" (хл "а") [1]. В сентябре 1993 г. были выполнены измерения продукционных характеристик в столбе воды на большей части акватории моря [3].
Целью настоящей работы было изучение закономерностей распределения первичной продукции и хл "а" в эстуарных районах, шельфовых, склоновых и глубоководных областях Карского моря.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Исследования первичной продукции были выполнены в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" с 10 по 29 сентября 2007 г. в трех районах Карского моря: на разрезе западнее полуострова Ямал ("Ямалский разрез", станции 4948—4960), в районе желоба Св. Анны ("Центральный разрез", станции 4983—4991) и на разрезе вдоль Обской губы и приустьевой зоны ("Обский разрез", станции 4993—5004). Исследование распределения хл "а" проводилось на трех вышеназванных разрезах, а также на новоземельском разрезе (станции 4961— 4967) (рис. 1).
1 2
Рис. 1. Схема станций в Карском море в сентябре 2007 г. 1 — пробы на фитопланктон и хлорофилл; 2 — пробы на фитопланктон, хлорофилл, первичную продукцию. Жирным шрифтом выделены номера станции в районах фронтальных зон.
Пробы воды с 3—6 горизонтов в пределах верхнего 120-метрового слоя водной толщи были собраны батометрами Нискина объемом 5, 10 или 30 литров комплекса "Rozett", оснащенного CTD-зондом (Sea Bird Equipment, США). Местоположение станций и горизонты отбора проб выбирали по результатам зондирования температуры, электропроводности, флуоресценции, полученным с помощью буксируемого зонда Idronaut и CTD зонда SBE-19 Plus (Sea-bird Electronics), снабженного датчиками флуоресценции и мутности. Глубина эвфотического слоя определялась с использованием датчиков освещенности в диапазоне ФАР (LÍ-190A и Li-192A, Li-Cor Co, США) и диска Секки.
Оценки скорости создания первичной продукции проводили экспериментально радиоуглеродным методом [6]. В условиях низкой освещенности в склянки с пробами воды объемом 140 мл был добавлен раствор NaH14CO3. Инкубацию склянок осуществляли по методу имитации световых условий с использованием нейтральных фильтров в бассейне с проточной морской водой (размер бассейна 4.85 х х 2.58 х 2.5 м; объем 31 м ) в подповерхностном горизонте в течение 6—8 часов. Плотность фильтров выбиралась таким образом, чтобы воспроизвести световые условия, соответствующие таковым в точках отбора проб. Кроме этого, выполнялись эксперименты по определению реакции фитопланктона на
пониженную освещенность. С этой целью подпро-бы воды из поверхностного горизонта экспонировались при освещенности 100, 75 и 50%.
Интенсивность приходящей на поверхность воды в инкубаторе фотосинтетически активной радиации измеряли непрерывно в течение дня в ходе нескольких экспериментов с помощью датчика освещенности Li-190A. По окончании инкубации пробы воды фильтровали через мембранные фильтры "Владипор" (Россия) с диаметром пор 0.8 мкм при разряжении не более 0.3 атм. Фильтры промывали 0.1 н НС1 и фильтрованной морской водой, затем высушивали на воздухе. Определение радиоактивности фильтров проводили с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика Rack-Beta (LKB, Швеция). Необходимые для расчета первичной продукции данные по содержанию в пробах углерода во всех формах углекислоты в воде были предоставлены П.Н. Маккавеевым (ИО РАН).
Концентрацию хл "а" определяли флуорометри-чески [19]. Пробы воды объемом 0.5—1 л фильтровали через стекловолоконные фильтры Whatman GF/F при разряжении не более 0.3 атм. Для проведения экстракции хл "а" фильтры помещали в 90% ацетон и при температуре +4°С в темноте выдерживали в течение 24 ч. Затем определяли флуоресценцию экстрактов с использованием флуориметра Trilogy (Turner Designs, США).
Интегральные значения первичной продукции и содержания хл "а" в столбе воды рассчитывались по методу трапеции.
РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Гидрофизические и гидрохимические параметры.
Глубина верхнего перемешанного слоя на большинстве исследованных станций составляла 7—19 м за исключением станций в северной части центрального разреза (в районе желоба Св. Анны), где глубина пикноклина достигала 64 м. Соленость в верхнем слое варьировала от 15.2—17.9 psu (новоземельский разрез и северная часть Обского разреза) до 25.4— 33.4 psu (ямальский и центральный разрезы). Обский разрез в целом характеризовался значительными градиентами солености — от 0.05—0.8 psu в Обской губе до 18.0—20.0 psu на шельфе Карского моря. При этом резко возрастала вертикальная плотност-ная стратификация. Температура воды в период исследований варьировала в пределах 0.3—6.2°С. Содержание фосфатов в верхнем слое варьировало в пределах 0.12—2.11 мкг-ат/л, нитратов — 0.01— 5.28 мкг-ат/л, кремния — 0.62—64.75 мкг-ат/л.
2. Распределение хлорофилла "а". В период наших исследований концентрация хл "а" в эвфотическом слое Карского моря (включая Обскую губу) изменялась от 0.02 до 4.37 мг/м3, составив в среднем 0.76 ± ± 0.68 мг/м3. На морских станциях в зоне фотосинтеза была сосредоточена основная масса хл "а" (60— 100% от общего содержания в водной толще), тогда как в водах Обской губы — только небольшая его
часть (13—29%) (табл. 1). На 11-ти станциях из 37-ми слой максимального содержания хл "а" находился на глубине 10—30 м, на остальных станциях — на глубине 0—2 м. Общее содержание хл "а" в водной толще в Карском море варьировало от 4.93 до 102.67 мг/м2, при среднем значении 22.86 ± 17.64 мг/м2.
На ямальском разрезе величины поверхностного хл "а" (Хл0) изменялись в пределах от 0.31 до 1.36 мг/м3 (табл. 1). Концентрация хл "а" в эвфоти-ческом слое варьировала от 0.02 до 1.79 мг/м3, при среднем значении 0.70 ± 0.42 мг/м3. В зоне фотосинтеза было от 80 до 100% хл "а", при этом максимум хл "а" на 5-ти станциях разреза из 10-ти (станции 4954, 4955, 4957, 4958 и 4946) был обнаружен на глубинах 13—26 м (рис. 2) под пикноклином. На остальных станциях разреза максимум хл "а" находился в поверхностном слое. Следует отметить, что доля хл "а", сосредоточенного в слое максимума, от общего содержания этого пигмента в водной толще значительно варьрует на разных станциях. Величину этой доли (степень выраженности хлорофилльного максимума) на каждой станции можно оценить по соотношению величин концентраций хл "а" в слое максимума и средних концентраций для всей водной толщи (Хлтах/Хлау). Для станций ямальского разреза это соотношение изменялось от 1.14 до 3.45 (в среднем 2.06). Наиболее ярко выраженными хло-рофильные максимумы были на мористых станциях (станции 4948—4960) в поверхностном горизонте. Общее содержание хл "а" в водной толще варьировало от 12.25 до 34.76 мг/м2 при среднем значении 23.82 ± 6.76 мг/м2.
На новоземельском разрезе основная масса хл "а" была сосредоточена
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.