ОКЕАНОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 5, с. 809-822
МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 551.465
СТРУКТУРА ЗООПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ В ОБЛАСТИ ЭСТУАРНОЙ ФРОНТАЛЬНОЙ ЗОНЫ РЕКИ ОБЬ
© 2010 г. М. В. Флинт, Т. Н. Семенова, Е. Г. Арашкевич, И. Н. Суханова, В. И. Гагарин, В. В. Кременецкий, М. А. Пивоваров, К. А. Соловьев
Институт океанологии им.П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: m_Jlint@orc.ru Поступила в редакцию 07.05.2009 г.
Исследования выполнены в области Обской эстуарной фронтальной зоны и на прилежащем внутреннем карском шельфе 27—30 сентября 2007 г. На основании широтных изменений солености выделена эстуар-ная фронтальная зона шириной 100 миль. Фронтальная зона была населена специфическим зоопланк-тонным сообществом, где доминировали виды, встреченные за пределами фронтальной зоны лишь в незначительном количестве. Биомасса мезопланктона во фронтальной зоне в 1.5 и 6 раз превышала соответствующие величины для распресненной внутренней части эстуария и прилежащих районов карского шельфа и в среднем составляла 984 мг/м3. На внутренней южной периферии фронтальной зоны при максимальных широтных градиентах солености (>2 psu на милю) формировался мощный максимум мезопланктона с биомассой 3.1 г/м3 в среднем для столба воды (37 г/м2) и 5.8 г/м3 в слое ниже пикноклина, широтная протяженностью которого не превышала 10 миль. Максимум более, чем на 90% составлен растительноядным зоопланктоном, доминирующая роль в котором принадлежала копеподе Limnocalanus macrurus. Суточное потребление в максимуме зоопланктона оценено в 820 мгС/м2 сут, что на два порядка превосходило локальную суточную первичную продукцию. Наличная биомасса фитопланктона в области максимума при таком уровне потребления утилизировалась менее чем за 8 часов (!). Скопление зоопланктона на южной периферии эстуарного фронта существует за счет адвекции фитопланктона из прилежащей речной зоны. Оно формируют естественный пелагический биофильтр, в котором аккумулируется первичное аллохтонное органическое вещество, приносимое речным стоком, и на его основе создается высокая вторичная продукция. С внешней северной периферией фронтальной зоны ассоциированы аномально высокие концентрации планктонных хищников Parasagitta elegans, биомасса которых превышала 1 г/м3 (46% от общей биомассы мезопланктона).
Эстуарные районы крупных рек играют огромную роль в регулировании воздействия континентальных процессов на морские экосистемы и трансформации приносимого речным стоком аллохтон-ного материала [10, 25]. Зоны смешения морских и речных вод характеризуются специфическими условиями среды, уникальными геохимическими и биологическими процессами, которые во многом определяют влияние пресноводного стока на прилежащие районы морей, региональную биологическую продуктивность, горизонтальные и вертикальные потоки вещества и, в конечном счете, формируют важнейшее свойство эстуарных и приконтиненталь-ных морских областей — кросс-шельфовую зональность в структуре пелагических и донных экосистем. Наличие этой зональности или отдельных ее элементов показано для некоторых морских районов [29, 30] в том числе и для Карского моря [6, 11, 18, 27]. Речные эстуарии принимают на себя воздействие климатических факторов, определяющих объемы и режим пресноводного стока, а также всех факторов антропогенной природы, тем или иным путем влияющих на химический состав и загрязнение речных вод, объем их поступления в прилежащие моря.
Роль процессов, протекающих в эстуарных зонах рек, особенно велика в арктических регионах. Это определяется мелководностью большинства эпи-континентальных арктических морей, куда поступает речной сток и ключевой ролью этого стока в формировании условий среды и функционировании экосистем на обширных акваториях, включая шельф, континентальный склон и глубоководные районы Арктического бассейна. В Карском море, которое является объектом настоящих исследований, годовой речной сток, объем которого в среднем составляет около 1100 км3/год, условно увеличивает уровень бассейна на 1 м при его средней глубине 111м [32, 34]. Эта величина на порядок выше, чем в среднем для Мирового океана, что говорит о принципиальной важности процессов взаимодействия речных и морских вод для функционирования экосистемы бассейна.
Эстуарные зоны крупных арктических рек и прилежащие районы щельфа эпиконтинентальных морей являются тем местом, где пресноводная среда активно взаимодействует с морской, пресноводные экосистемы взаимодействуют с морскими, что приводит к формированию мощных фронтальных зон и
Рис. 1. Схема расположения станций (а), распределение температуры, °С (б) и солености, р8и (в) в Обском эстуарии и на прилежащем шельфе.
разделов, жесткой вертикальной стратификации и ассоциированных биологических явлений [5, 10; 30, 33]. Эти явления, их пространственный масштаб и качественная и количественная характеристики представляют значительный интерес. Они связаны с процессами трансформации поступающего с речным стоком взвешенного вещества разной природы, годовой объем которого в крупных арктических реках достигает 6—16.6 миллионов тонн [24, 25] и формирования биологической продукции в уникальном градиентном биотопе эстуария. Вместе с тем, они являются тем стартовым звеном, начиная с которого разворачивается картина кросс-шельфовой зональности экосистем краевых арктических морей, в большой степени определяющая важнейшие взаимодействия, связывающие континент, шельф и глубокий бассейн в Арктике. И наконец, временная изменчивость явлений, связанных с эстуарными зонами крупных арктических рек, может служить наиболее концентрированным индикатором и показателем климатической и антропогенной изменчивости процессов взаимодействия в системе река—море.
Задачей настоящих исследований был анализ пространственной структуры мезопланктонных сообществ эстуарной области Оби и прилежащего карского шельфа и связей этой структуры с особенностями высокоградиентной среды в зоне взаимодействия обских и морских вод; выявление биологических явлений, ассоциированных с эстуар-
ной фронтальной зоной и ее отдельными фронтальными разделами; оценка возможного влияния фронтальных явлений на биологическую продуктивность и потоки вещества в крупном арктическом эстуарии.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Сборы зоопланктона были проведены в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" на разрезе из внутренней части Обского эстуария к внутреннему карскому шельфу 27—30 сентября 2007 г. (рис. 1а).
Пробы зоопланктона получены вертикальными ловами сетью Джеди 37/50 (ячея фильтрующего конуса 180 мкм) при скорости подъема сети 0.6— 0.8 м/с. Отбор проб проводился в верхнем перемешанном слое и в слое под сезонным пикноклином, положение которого определялось предварительно на основании вертикального СТ^-зондирования.
Пробы фиксировали 4% нейтральным формалином. Их лабораторную обработку проводили стандартным методом под бинокуляром в камере Бого-рова с определением животных до вида или рода и измерением длины их тела. Индивидуальный сырой вес животных для последующих расчетов популяци-онной биомассы и общей биомассы сообщества определяли с использованием соотношений между длиной и весом тела для разных видов и групп [7] и номограммам Численко [17].
2
4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.01, °С 0
10 рви 12 16 20 24 28 рви
2 4 -
К
н 8 ю
^12
16
2
«Г 10 К
к ю
15 20 25
2 4 -
ей X й 8 ю
^12
ст. 4995
16
16 20 24 28 32 36 5, рви
I, °С
ст. 5000
Рис. 2. Вертикальные профили температуры (г, °С) и солености (5, рви) на станциях в разных частях разреза.
Сопутствующие данные по температуре и солености были получены при вертикальном CTD-зон-дировании на станциях и в режиме непрерывного сканирования водной толщи CTD-зондом на ходу судна [8].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Океанографические условия на разрезе. Район исследований охватывал пресноводную часть Обского эстуария с соленостью <0.1 рви и отсутствием вертикальной стратификации водной толщи, область интенсивного взаимодействия речных и морских вод во внешней части эстуария и прилежащий к эстуарию внутренний карский шельф, где толща вод была жестко стратифицирована по солености и температуре (рис. 1б, 1в, 2). Широтная протяженность исследованного района составляла несколько более 4 градусов или 260 миль. Глубины менялись от 11— 20 м в южной части разреза до 110 м — в северной.
Наиболее важной характеристикой пелагической среды исследованного района были сильные изменения солености в широтном направлении. В поверхностном слое она возрастала от 0.05 рви на южной станции разреза 4993 до 18.6 рви на северной ст. 5004 (рис. 3а, 4а). Наибольшие горизонтальные градиенты — 0.6 рви на милю наблюдались в узкой четырехмильной области между станциями 4996 и
4997 (рис. 4б). В слое под пикноклином соответствующие изменения солености на разрезе были еще более значительными — от 0.05 до 34.9 рви. Максимальные широтные градиенты солености достигали 0.6— 0.9 рви на милю и были зарегистрированы между станциями 4996 и 4998 (рис. 4б). При этом область с максимальными градиентами солености в слоях под пикноклинном имела большую широтную протяженность, чем в верхнем перемешанном слое, и составляла 9 миль. В области максимальных широтных градиентов солености наблюдались и максимальные различия в солености верхнего перемешанного и подпикноклинного слоев, которые на станциях 4997, 4998 и 4999 достигали 19, 16 и 17.5 рви, соответственно. Здесь же на станциях 4997 и 4998 зарегистрированы наиболее резкие вертикальные градиенты солености — 7.2 и 9.5 рви/м, соответственно (рис. 4б).
Температура в поверхностном слое в районе исследований изменялась от 7.2°С на юге до 2.7°С на севере (рис. 1б). В придонном слое соответствующие изменения составляли от 7.2 до —1.6°С. Широтные градиенты температуры были выражены в значительно меньшей степени, чем градиенты солености. Область максимальных температурных градиентов в поверхностном слое — 0.25°С на милю — совпадала с областью максимальных соленостных градиентов и лежала между станциями 4996 и 4997. Севернее
0
(б)
Эстуарная фронтальная зона
£
30
(а) 20 10
0 £
30 -20 -
10 -
(в)
ст. № 0
Я
се 20 ■ ^60-
В
г 3000
2000
- 10
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.