МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ ^
УДК 551.465
СТРУКТУРА МЕЗОПЛАНКТОННОГО СООБЩЕСТВА В ОБЛАСТИ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО СКЛОНА ЖЕЛОБА СВЯТОЙ АННЫ (КАРСКОЕ МОРЕ)
© 2015 г. М. В. Флинт, С. Г. Поярков, А. Г. Тимонин, К. А. Соловьев
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: m_Jlint@orc.ru Поступила в редакцию 14.06.2014 г.
Материалы по зоопланктону и сопутствующие данные по гидрофизике были получены на внешнем Карском шельфе, в области континентального склона и прилежащих глубоководных районах западного отрога желоба Св. Анны в последней декаде сентября 2007 и 2011 гг. Показано, что в наиболее теплом за последние 30 лет 2007 г. биомасса мезопланктона во всех обследованных районах была в 1.5—2 раза выше, чем в относительно холодном 2011 г. Установлено формирование в области континентального склона фронтальной зоны, хорошо выраженной в полях температуры, солености и флуоресценции хлорофилла в поверхностном слое моря. Градиенты температуры во фронтальной зоне достигали 0.25—0.67°С/км, солености — 1.6—4.7 psu/км. С областью склоновой фронтальной зоны было ассоциировано возрастание биомассы мезопланктона, особенно хорошо выраженное в верхних слоях водной толщи. В верхних 50 м биомасса во фронтальном максимуме составляла в среднем 1210 мг/м3 в 2007 г. и 972 мг/м3 в 2011 г., что на два порядка величин выше, чем на внешнем шельфе и глубоководных районах бассейна. Доминировала в склоновом максимуме птеропода Limacina helicina, формируя от 40 до 87% биомассы мезопланктона. Склоновая фронтальная зона также проявлялась как хорошо выраженная граница, разделяющая различные по составу и биомассе шельфовое мезопланктонное сообщество и сообщество глубоководной области.
DOI: 10.7868/S0030157415040061
Карское море относится к числу наиболее изученных морей Сибирской Арктики. Не составляет исключения и зоопланктон этого бассейна. Благодаря ранним работам Яшнова [29, 30], Хмызниковой [24—27], Бернштейн [2], Пономаревой [12] и более поздним исследованиям Фомина [21, 22, 23] Зубовой [9], Виноградова с соавторами [3], Хирше с соавторами [36], Нестеровой и Орловой [11] мы имеем данные о видовом составе мезопланктона в разных районах моря, его биомассе и пространственных изменениях количественных параметров сообществ. При всем сравнительно с другими сибирскими морями обилии данных мы до последнего времени не имели детальных представлений о структуре ме-зопланктонных сообществ в ряде ключевых районов Карского моря, прежде всего в эстуарных районах Оби и Енисея и в области континентального склона в районе желобов Св. Анны и Воронина на севере бассейна. Этим районам свойственна высокая пространственная гетерогенность пелагической среды, существенно влияющая на состав, а главное, количественные параметры, трофические характеристики и продуктивность планктонных сообществ [19, 20, 35, 43]. Перечисленные свойства чаще всего проявляются на пространственных масштабах 10—20 км и менее, но
при этом имеют огромное влияние на функционирование морских экосистем [18, 32, 35]. Выявление этих свойств требует не только существенно более детальных, чем стандартные планктонные съемки, исследований планктонных сообществ, но и параллельного анализа физических свойств среды, что позволяет установить связи среда—биота, определяющие уникальные локальные свойства пелагических сообществ. Работы с использованием такого подхода были выполнены в последние годы в эстуарных областях Оби и Енисея. Они позволили выявить скопления растительноядного мезо-планктона с биомассой в 5—10 раз более высокой, чем в фоновых районах Карского шельфа, формирующие уникальные "биологические фильтры" на пути поступающего с речным стоком аллохтонно-го вещества, и определить устойчивую приуроченность скоплений к определенным областям эсту-арных фронтальных зон [1, 6, 7, 19].
Планктонные сообщества в области континентального склона в желобе Св. Анны практически не исследованы. Отдельные станции, сделанные в этом районе Карского моря [2, 11, 21, 36], говорят лишь об изменении состава зоопланктона при переходе от шельфовых к глубоководным районам бассейна. Между тем, склоновые районы океана, как правило, характеризуются увели-
643
10*
Рис. 1. Схема положения разрезов и станций в 2007 г. (а) и 2011 г. (б).
чением биомассы планктона и повышенной продуктивностью [15, 18, 31, 32, 35, 43], которые в Карском море до настоящего времени не выявлены. По имеющимся данным западный отрог желоба Св. Анны является областью интенсивного поступления в Карский бассейн с севера модифицированных атлантических вод [14, 42, 44]. Это находит подтверждение и в распределении зоопланктона [24]. При этом есть доказательства того, что в летнее течение в этом районе имеет обратное направление — с юго-запада на северо-восток, т.е. из Карского бассейна в Арктику [39, 40]. Какова роль склоновых гидрофизических процессов в желобе Св. Анны во взаимодействии экосистем арктического шельфа и глубокого бассейна, поступлении арктической и баренцево-морской планктонной фауны в Карское море, насколько резко выражена граница между мезо-планктонными сообществами шельфа и глубоководных районов — эти вопросы до настоящего времени также не ясны. Нет сведений и о том, влияют ли процессы, ассоциированные с континентальным склоном, на биологическую продуктивность.
Задачей настоящей работы было исследовать структуру мезопланктонных сообществ, оценить ее связь со структурой гидрофизических полей и гидрофизическими процессами в области континентального склона западного отрога желоба Св. Анны.
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЙ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Район исследований включал в себя область континентального склона и прилежащие шель-фовые и глубоководные области в западном отроге желоба Св. Анны на севере Карского моря (рис. 1). Материал был собран 23—30 сентября 2007 г. и 28—29 сентября 2011 г. Глубины в районе работ варьировали от 120—140 м на внешнем шельфе до 510—545 м в глубоководной части желоба. Планктонные пробы в 2007 г. получены сетью Джеди (площадь входного отверстия 0.1 м2, ячея фильтрующего конуса 180 мкм), в 2011 г. — многосетевым планктонным пробоотборником MULTI-NET (площадь входного отверстия — 0.125 м2, 5 сетей с размером ячеи фильтрующего конуса 180 мкм). Объем профильтрованной сетями воды определялся в первом случае по пробегу сети, во втором — по показаниям счетчика профильтрованной воды. Облавливался весь столб воды от поверхности до дна по слоям 0—50, 50—100, 100— 200, 200-300, 300-400, 400-500 м (дно). Пробы фиксировались 4% раствором формальдегида и обрабатывались стандартным способом под би-нокуляром в камере Богорова [37] с определением животных до вида или рода и измерением длины их тела. Индивидуальный сырой вес животных для последующих расчетов популяционной биомассы и общей сырой биомассы сообщества определяли с использованием соотношений между длиной и весом тела для разных видов и групп [5] и номограммам Численко [28].
ФЗ
(а)
ВПС н
н В 5 Т
Г 0 г 1200 5 1
32 -
-20 - 800 28 -
24 - 4 -
- 40 - 400
20 -
- 60 ^ 0 16 - 3 -
св
к 100
ю ^
£ 150
Расстояние по разрезу, км А А-А 'А' А-А-А-
а^а А
ст. 4984 83 86 87 88 89 90
3 50 а,
К 100
ю
у
£ 150
200
ФЗ ФЗ
(б)
н В г 0
I- 20
40
60
1000 800 |- 600 400 200 0
-А А-
49915004
-А
ст. 5045
100 80 60 ^40 20 0
Расстояние пО разрезу, км -X-А А А А-А
46 47 4849^44 43
50
Рис. 2. Распределение средней биомассы мезопланктона (В, мг/м3) в слоях 0 м—дно (В^), 0—100 м (В2), 0—50 м (В3), поверхностной температуры (Т, °С), поверхностной солености (5, рви), изменение глубины верхнего перемешанного слоя (Н, впс) на разрезах 2007 г. (а) и 2011 г. (б); направление и скорости течений в период отбора мезопланктона в 2007 г. (в) и 2011 г. (г). ФЗ — положение фронтальной зоны.
Сопутствующие данные по распределению температуры и солености в толще воды были получены при вертикальном CTD-зондировании (зонд SBE 911) на станциях [8]. Скорости течения рассчитывали геострофическим методом. Данные о температуре, солености и флуоресценции хлорофилла в поверхностном слое моря были получены при непрерывных измерениях с использованием CTD комплекса SeaBird SBE911 и проточного флуориметра.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Океанографические условия. Следующие особенности гидрофизической структуры и динамики представляются нам важными для объяснения особенностей состава и количественного распределения мезопланктона в исследованной области. Над верхней частью континентального склона желоба наблюдалось существенное локальное снижение температуры верхнего перемешанного слоя моря (ВПС). В 2007 г. температура ВПС над внешней областью шельфа составляла 3.0—3.5°С, снижалась над склоном до 0.4°С и вновь возрастала в глубоководной части желоба до 2.1—2.7°С (рис. 2а). В 2011 г. наблюдалась похожая картина. Соответствующие цифры были несколько выше, несмотря на то, что по климатическим и ледовым условиям 2011 г. был в целом более холодным, чем
2007 г. [41]. Температура поверхности моря в 2011 г на шельфе достигала 5.6°С. Над склоном наблюдались резкие изменения температуры — сначала снижение до 3.1°С, затем в 4 км севернее резкое возрастание до 4.5—4.7°С (рис. 2а). В глубоководной части желоба поверхностная температура составляла 3.5—3.6°С. Широтная протяженность области с минимальной температурой ВПС была небольшой. В 2007 г. ее можно примерно оценить в 20—30 км, в 2011 г. непрерывная запись параметров поверхностного слоя позволила определить ее более точно в 10—15 км. В оба года над склоном глубина верхнего перемешанного слоя значительно уменьшалась по сравнению с прилежащими районами (рис. 2а, 2б). В 2007 г. она составляла 4 м, а в 2011 г. — 2—4 м. При этом южнее на внешнем шельфе глубина ВПС была 12—16 м, а в глубоководных районах севернее склона она возрастала до 25—50 м. Соленость в верхнем перемешанном слое над бровкой шельфа и над склоном в оба исследованных года плавно возрастала от характерных для северной области шельфа 17.0—18.0 рви до 33.5—34.3 рви в прилежащих глубоководных районах.
Картина геострофических течений в 2007 и 2011 гг. была сходной (рис. 2в, 2г). В поверхностном слое 0—50 м наблюдала
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.