^=МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465(268.45)
СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОЙ ВЗВЕСИ
В ГУБЕ ЧУПА (БЕЛОЕ МОРЕ) © 2014 г. М. В. Митяев1, В. Я. Бергер2
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН, Мурманск
e-mail: mityaev@mmbi.info 2Зоологический институт РАН, Санкт-Петербург e-mail: berger.vic@gmail.com Поступила в редакцию 20.12.2012 г., после доработки 03.06.2013 г.
В течение трех лет (2010—2012 гг.) проведены исследования изменения концентраций водной взвеси и взвешенного Сорг в губе Чупа. В ходе исследований выявлено, что концентрация взвеси в целом увеличивается от весны к лету и постепенно уменьшается к осени, а затем резко снижается зимой. Доля органического вещества во взвеси постепенно уменьшается от поверхности к придонному слою воды, а в среднем составляет 61%. Проведена оценка абиотических факторов, влияющих на концентрацию взвеси и взвешенного органического вещества, главными из которых являются приливо-отливные течения и температура воды.
БОТ: 10.7868/8003015741402018Х
ВВЕДЕНИЕ
Интерес морских биологов, геологов и экологов к изучению водной взвеси (ВВ) не случаен. ВВ — не только основа формирования донных отложений, но и один из базовых элементов организации и функционирования морских экосистем. Взвешенное органическое вещество (ВОВ) играет важнейшую роль как в процессе питания, так и в коммуникации морских организмов [3, 4, 15, 30]. Концентрация и распределение ВВ является важным показателем экологического состояния вод, а содержание ВОВ позволяет оценить биологический потенциал морских акваторий.
Содержание ВВ в водах Белого моря подвержено значительным временным изменениям в зависимости от сезона года, направления, продолжительности и силы ветра, количества атмосферных осадков, приливо-отливных и адвективных течений, водообмена с другими акваториями, речного стока и других факторов [5, 6, 10—12, 18—20].
При очевидной значимости данных о концентрации в морской воде ВВ и ВОВ этот раздел океанологии до сих пор остается недостаточно разработанным. Применительно к Белому морю основные исследования содержания ВОВ были выполнены во второй половине прошлого — начале нынешнего веков [1—4, 7, 10, 16, 24, 25, 32]. В этих работах содержится много ценной информации о составе, концентрации и распределении ВВ и ВОВ в Белом море, однако имеющихся сведений недостаточно. Мы до сих пор крайне мало знаем о временных изменениях содержания ВВ и ВОВ (как коротко-, так и длиннопериодических),
поскольку сборы материала осуществлялись преимущественно в летнее время. Недостаточно данных об изменениях содержаний ВВ в столбе воды и доли ВОВ во взвеси. Чтобы заполнить хотя бы часть имеющихся научных пробелов, необходимы сезонные, мониторинговые исследования. В связи с этим авторы поставили перед собой задачу определить общую концентрацию ВВ и его органическую составляющую в разные сезоны года на разных глубинах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа выполнена в течение 2010—2012 гг. на базе Беломорской биологической станции Зоологического института РАН (ББС), расположенной в восточной части губы Чупа Кандалакшского залива Белого моря. Пробы морской воды отбирались на трех горизонтах (поверхностный горизонт (0.5 м), горизонт над термоклинном (15 м), придонный горизонт (50 м). Пробы отбирались 5 и 10-литровыми пластиковыми батометрами в чистую емкость объемом 1—6 л. В весенне-осен-ний период отбор проб осуществлялся с борта НИС "Профессор Владимир Кузнецов" и "Бело-мор", в зимний период пробы отбирались с помощью ручной лебедки со льда. Пробы отбирались на станции Д-1, служащей местом ежедекадного мониторинга, осуществляемого гидрологами и планктонологами ББС, начиная с 1957 г. [31]. Эта станция расположена в осевой части губы Чупа, напротив мыса Картеш (Н = 67 м, 66°19'50'' с.ш., 33°40'06'' в.д., рис. 1). В летне-осенний период (с июня по октябрь) пробы отбирались один—три раза
в месяц, в зимне-весеннии период — один раз в месяц. Для изучения вертикального распределения ВВ отбирались дополнительные пробы на горизонтах 5, 30 и 65 м.
Для определения содержания Сорг в лабораторных условиях пробы воды первоначально фильтровались через мельничное сито с диаметром пор 100 мкм, с целью отделения крупных частиц ВВ и зоопланктонных организмов. Затем пробы, объемом 1.5—3 л, фильтровались под вакуумом через стекловолокнистые фильтры (Labfilter, США) с диаметром пор 1 мкм и диаметром рабочей поверхности 47 мм. Таким образом, собиралась фракция сестона 1—100 мкм. Затем фильтры с ВВ сушились при температуре 55—65°С до постоянного веса. В заключении ВВ на фильтрах подвергалось бихроматному окислению [26]. Концентрация Сорг рассчитывалась как среднеарифметическое значение из 3—8 определений. Полученные величины концентраций Сорг (мгС/л) пересчитывались в общее содержание ВОВ путем удвоения [29].
Для определения общего содержания ВВ в лабораторных условиях пробы воды объемом не менее 1 л фильтровались под вакуумом через предварительно взвешенные лавсановые ядерные фильтры с размером пор 0.45 мкм и диаметром рабочей поверхности 47 мм. После этого фильтры промывались дистиллятом и высушивались до постоянного веса при температуре 40—60°С. Содержание взвеси определялось на электронных весах с точностью до 0.1 мг. В заключении рассчитывались модальные значения ВВ, ошибки репрезентативности средних (±) и точность определения (m) среднеарифметических, частота встречаемости содержаний ВВ на всех горизонтах.
После определения содержания ВВ производился расчет "валового" запаса взвеси (gross particulate standing crop) над 1 м2 морского дна (формулы 1, 2). Расчет производился по двум формулам в связи с тем, что при всей равнозначности расчетных формул разница между получаемыми значениями составляет от 1 до 20%. После расчета "валового" запаса взвеси по обеим формулам полученные данные усреднялись. "Чистый" запас ВВ определялся как произведение мощности не-фелоидного слоя воды на разность содержания ВВ в нефелоидном слое и содержания ВВ в вышележащем слое воды.
Hh
Ph
B =
J pA H( 1) и B = jHAp( 2),
H
Po
где В — "валовой" запас ВВ, р — концентрация ВВ, р0 и рн содержание ВВ на верхнем и нижнем горизонтах, Ар — средняя концентрация ВВ в слое воды, Н — глубина, Н0 и Нь — глубина верхне-
Рис. 1. Карта-схема района исследований.
го и нижнего отбора проб, АН — мощность слоя воды.
Постоянно фиксировалась температура воды (термометром, с ценой деления 0.1°С) и соленость воды (набором ареометров) с последующим расчетом по Океанологическим таблицам с точностью 0.1%о [9].
В течение 2010—2012 гг. было отобрано и обработано 189 проб морской воды (по 63 пробы на каждом горизонте). В том числе: зимний период — 21, весенний — 36, летний — 75, осенний — 57 проб. Выполнено 2 суточных (24 часа) (два приливных цикла) и 2 полусуточных станции (12 часов) (один приливный цикл) с интервалом отбора проб 3 ч.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Сезонное изменение концентраций ВВ на станции Д-1. Имеющиеся данные позволяют провести предварительную оценку межгодовых изменений концентрации ВВ в весенне-осенний период. Так, на станции Д-1 средняя концентрация ВВ по всей толще воды (с мая по октябрь) составляли: в 2010 г. — 0.70 ± 0.05 мг/л (количество определений (п) — 84, точность определения среднеарифметической (т) — 3.5%), в 2011 г. — 0.71 ± 0.05 мг/л (п = 54, т = 5.8%), а в 2012 г. - 0.88 ± 0.07 мг/л (п = 30, т = 8.3%). Наблюдавшееся увеличение на 20% содержания ВВ в 2012 г. при его относительно стабильной концентрации в первый период исследований, возможно, вызвано тем, что в 20102011 гг. основное внимание было уделено изучению летне-осеннего сезонов, а в 2012 г. — зимне-весеннему, особенно весеннему.
В период исследования среднелетние (вторая декада июня — август) концентрации ВВ в толще воды были стабильными (таблица), а минимальные и
Весенне-летне-осенние концентрации ВВ на станции Д-1, в мг/л
Весенний сезон Летний сезон Осенний сезон
2010-2012 гг. 2010 г. 2011г. 2012 г. 2010-2012 гг. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2010-2012 гг. 2010 г. 2011 г. 2012 г.
п 36 21 6 9 75 33 30 12 57 27 18 12
Толща воды в целом
Среднее 0.74 ± 0.06 0.64 ±0.03 0.71 ±0.19 1.18 ±0.20 0.79 ± 0.04 0.82 ±0.10 0.78 ±0.09 0.85 ±0.10 0.81 ±0.07 0.76 ± 0.06 0.74 ±0.05 0.96 ±0.12
Диапазон 0.37-1.75 0.37-1.08 0.51-1.04 0.47-1.75 0.34-1.69 0.37-1.31 0.37-1.69 0.34-1.42 0.34-1.34 0.42-1.15 0.49-0.91 0.34-1.34
т {%) 5.4 2.3 15.4 16.1 3.2 6.2 10.6 9.0 5.1 4.6 3.4 9.7
Горизонт 0.5 м
Среднее 0.71 ± 0.06 0.67 ±0.03 0.74 ±0.12 1.50 ±0.14 0.88 ±0.10 1.00 ±0.16 0.64 ±0.06 0.92 ± 0.04 0.79 ± 0.08 0.77 ± 0.07 0.58 ± 0.06 1.03 ±0.18
Диапазон 0.38-1.75 0.55-0.80 0.55-0.86 1.21-1.75 0.50-1.31 0.65-1.31 0.50-0.86 0.84-1.01 0.50-1.25 0.62-0.99 0.50-0.77 0.67-1.25
т {%) 5.8 3.1 10.2 13.3 10.6 7.4 4.1 2.1 7.6 6.4 4.8 12.5
Горизонт 15 м
Среднее 0.55 ± 0.06 0.47 ± 0.04 0.52 ± 0.02 0.78 ±0.18 0.56 ± 0.05 0.59 ± 0.05 0.55 ± 0.09 0.59 ±0.14 0.66 ±0.06 0.55 ± 0.05 0.78 ±0.03 0.71 ±0.19
Диапазон 0.37-1.09 0.37-0.65 0.51-0.54 0.47-1.08 0.34-0.94 0.48-0.72 0.37-0.94 0.34-0.83 0.34-0.96 0.42-0.66 0.72-0.83 0.34-0.96
т {%) 5.2 3.8 2.2 15.4 6.3 3.1 7.4 11.3 6.1 4.2 2.4 14.1
Горизонт 50 м
Среднее 0.85 ±0.14 0.78 ±0.08 1.02 ±0.01 1.26 ±0.14 1.08 ±0.10 0.87 ±0.14 1.14 ± 0.18 1.15 ±0.16 1.02 ±0.07 0.95 ±0.10 0.85 ± 0.03 1.28 ±0.07
Диапазон 0.44-1.50 0.64-1.08 0.98-1.04 1.01-1.50 0.64-1.69 0.65-1.02 0.75-1.69 0.75-1.42 0.72-1.34 0.72-1.15 0.81-0.92 1.07-1.34
т {%) 11.7 6.4 1.8 12.1 9.2 8.4 12.2 10.8 6.3 7.2 1.2 5.7
о
8
Й
И
и
и та м
и
о
и
о й о
£
Примечание, п — количество измерений (проб); т — точность определения среднеарифметических; ± — ошибка репрезентативности среднеарифметических.
максимальные значения различались в 3—4 раза. Концентрации ВВ на всех трех горизонтах достоверно различались между собой. Наименьшие изменения тестируемого показателя были характерны для глубины 15 м. В фотическом слое воды (до 15 м глубины) межгодовые изменения имели одинаковую тенденцию: в 2011 г. среднелетние концентрации ВВ уменьшались по сравнению
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.