ГЕОХИМИЯ, 2007, № 8, с. 905-912
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ВАРИАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СКЕЛЕТОВ БЕЗЗООКСАНТЕЛЛЯТНЫХ СКЛЕРАКТИНИЕВЫХ (Anthozoa: Scleractinia) КОРАЛЛОВ
© 2007 г. Н. Б. Келлер, Л. Л. Демина, Н. С. Оськина
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН e-mail:ldemina@ocean.ru; oskina@ocean.ru 117851, Москва, Нахимовский просп. 36 Поступила в редакцию 24.05.2006 г.
Установленная В.И. Вернадским [1] концентрационная функция живого вещества, которая приводит к накоплению химических элементов в биомассе, имеет важнейшее значение для геохимии океана. Процессы карбонатной биоминерализации являются одними из древнейших геохимических процессов, протекающих на Земле, начиная с раннего кембрия (400-500 млн. лет назад) и до наших дней. В океанских и морских экосистемах живые организмы с карбонатной функцией (кокко-литофориды, фораминиферы, кораллы, иглокожие, моллюски, птероподы и др.) осуществляют гетерогенную аккумуляцию, в ходе которой создаются карбонатные скелеты, служащие основой биогенной карбонатной седиментации в океане, заметный вклад в которую вносят кораллы [2].
Как известно, нерифообразующие склеракти-ниевые кораллы, лишенные эндосимбиотических водорослей - зооксантелл, обладают известковым скелетом [3-5] так же, как и колониальные рифо-образующие, обитающие на глубинах до 50 м. Однако в отличие от рифовых, эти кораллы в основном представлены одиночными формами, живущими в большом диапазоне глубин (от первых десятков до более 6000 м) и температур (от 20 до -1.1°С). В среднем диаметр чашек отдельных экземпляров составляет от 1 до 4 см. Значительно меньшая часть беззооксантеллятных родов представлена колониальными формами, образующими холодноводные коралловые банки на разных широтах и глубинах Мирового океана. В высоких широтах они распространены главным образом на глубинах от 60 до 900 м, в тропических и субтропических областях виды, не переносящие теплых температур, образуют скопления на больших глубинах: от 1000 до 2600 метров, в основном у подножия подводных гор [6-9].
Экспериментально было показано, что мелководные склерактинии располагают всеми основными механизмами гетеротрофного питания, доступными сидячей фауне, потребляя все виды пищи кроме фитопланктона. Они являются ак-
тивными фильтраторами, поглощая детрит (эти виды относятся собственно к сестонофагам) и высокоспециализированными хищниками, располагая высокоразвитыми механизмами захвата и заглатывания движущихся жертв. В начале 70-х годов было установлено, что кораллы способны отфильтровывать и усваивать планктонные бактерии при их концентрации в воде, близкой к естественной, а также утилизировать с большой эффективностью растворенное органическое вещество, причем фитопланктон полностью отвергается склерактиниевыми кораллами [3, 4, 10, 11].
На рифообразующих кораллах, начиная с 30-ых годов прошлого столетия проводились многочисленные эксперименты [3, 4, 12], но почти все они касаются рифовых кораллов, численность и распространенность которых намного выше, чем скле-рактиниевых. Было установлено, что кальций, который образует основу скелетов кораллов в виде кальцита или арагонита, поглощается из воды [10, 11], а железо поглощается рифовыми кораллами вместе с пищей и потом абсорбируется в скелете [10]. В литературе известны работы, посвященные роли химических элементов в жизнедеятельности таких морских организмов как горгонарии [13], ри-фообразующие кораллы [10] и брахиоподы [14].
Так, например, было показано, что добавка Са или Sr в небольших дозах ускоряет рост рифообразующих кораллов, а избыточных - замедляет [15]. Любая добавка Mg замедляет рост кораллов вплоть до полного его прекращения; очевидно, увеличение Mg/Ca блокирует транспорт Са в тканях и их рост [16]. Кальций способен адсорбироваться из воды слизью коралловых полипов [17]. В горгонариях концентрация Са обычно не меняется в зависимости от глубины и района, но на каждой глубине и в каждом районе отношение Mg/Ca и Sr/Ca сильно варьируют [13]. Варьирующее отношение Sr/Ca в скелетах кораллов обусловлено изменениями их концентраций в морской воде, изменчивостью биологических характеристик самих кораллов и температуры воды, от
60°
30°
30°
60°
120° 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° 150° 120° 90° 60°
Рис. 1. Карта-схема расположения станций.
которой зависит скорость включения Sr в кристаллическую решетку арагонита при росте скелета. Высокоразрешающие методы анализа Sr/Ca отношения в рифовых кораллах используются с целью термометрии поверхностных вод и палео-реконструкций [18, 19]. Сопоставление значений 14С,180, Са, Mg, Sr и Fe в разных слоях скелета колоний рифового коралла Montastraea annularis, отложившихся в определенные годы, с температурой воды за те же годы обнаружило резкие сезонные флуктуации содержания 14С, Sr и Mg, связанные с изменениями темпов роста, причем предполагается, что обнаруженное в скелете Fe имеет детритное происхождение [15].
Эксперименты такого рода и данные по химическому составу нерифообразующих глубоководных склерактиниевых кораллов практически не известны, поскольку в мировых коллекциях количество нижнебатиальных и абиссальных склер-актиний ничтожно мало. В этом отношении ни одна коллекция не может сравниться с имеющейся в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Отсутствие в литературе данных по химическому составу склерактиний побудило нас исследовать основные компоненты химического состава (включая некоторые микроэлементы) и возможную их зависимость от параметров среды, главным образом, глубины, используя образцы нерифообразующих склерактиниевых кораллов. Следует отметить, что работами одного из авторов данной статьи [20, 21] было показано, что на больших глубинах океана (до 6328 м) обитают только одиночные склерактинии трех родов (Fun-giacyathus, Leptopenus и Deltocyathus), обладающие плоской формой скелета, объем которого
намного меньше объема их тела. При этом мощность их известкового скелета зависит не от глубины обитания, а от количества пищи в окружающих водах. Так, вблизи дна Курило-Камчатского желоба, являющегося как бы "ловушкой" пищи, скатывающейся по склонам вниз, на глубинах около 6 км, экземпляры вида Fungiacyathus marenzelleri обладают значительно более развитым и плотным скелетом, чем экземпляры того же вида, поднятые с глубин 4-5 км с близлежащих бесплодных абиссальных равнин. Те же явления описаны нами при исследовании коралловой фауны Оркнейского желоба [21].
Материалы и методы. Материалом для исследований послужили 10 видов одиночных и колониальных кораллов, принадлежащих 8 родам. Тринадцать образцов были собраны в научно-исследовательских экспедициях российских судов с 12 станций в Атлантическом и Тихом океанах с глубин от 60 до 6117 метров, то есть от шельфа до абиссали (табл. 1, рис. 1). Одиночные формы брались на анализ целиком, а из колониальных - свежие живые концы веточек. Образцы кораллов были отобраны с помощью разных орудий лова, причем для коллекции отбирались только живые особи. После извлечения из трала пробы на капроновой сетке промывались водой и сушились при комнатной температуре.
Макрокомпоненты (силикатный анализ) определяли на рентгено-флюоресцентном спектроана-лизаторе "УЯА-30" (Карл Цейс). Пределы обнаружения составляли от 0.01 до 0.001%, ошибка воспроизводимости не превышала 15%. Для контроля правильности использовали отечественные стан-
о
0
Таблица 1. Местонахождение и видовая приуроченность исследованных образцов
NN Глубина, м Название научно-исследовательского судна, станция Координаты широта долгота Рельеф Вид
1 60-120 "Московский 30°04 N. 12°52 W. Шельф Balanophyllia
Университет"-15 (11) regia
2 370-400 "0бь"-460 61°15 S. 57°48 W. о-Мордвинова, склон Flabellum curva-tum
3 680 "Дмитрий Менделеев"-1265 34°18 S. 171°31 Е. Подводная возвышенность v VII ! Г Stephanophyllia
в центральной части Фи- complicata
джийской котловины
4 800 "Московский Универси- 25°08 S. 99°25 W Нет данных (промысловый Flabellum
тет"-1996 трал) apertum
5 950 "Витязь-2"-80 Б 35°30 N. 52°00 W. Склон подводной горы Madrepora
Грейт Метеор oculata
6 1060 "Академик Курчатов"-209 13°04 N. 63°06 W. Подводный хребет Авес Stephanocyathus
diadema
7 » » » То же Deltocyathus
conicus
8 1170 "Академик Курчатов"-1292 22°58 N. 85°46 W. Котловина Мексиканского Stephanocyathus
залива laevifundus
9 1750 "Академик Мстислав Кел- 58°21 N. 31°35 W. Подножие склона подводной Solenosmilia
дыш"-464 возвышенности variabilis
10 1800 "Академик Мстислав Кел- 58°27 N. 31°33 W. Ровное дно с небольшими Solenosmilia
дыш"-385 подъемами variabilis
11 4300 "Академик Курчатов"-25 4°33 S. 63°12 Е. Восточная часть Сомалий- Fungiacyathus
ской котловины, к востоку от marenzelleri
Сейшельских о-вов. Дно ров-
ное, вокруг мелкие холмы
12 5070 "Витязь"-2119 46°07 N. 155°16 Е. Восточный склон централь- Fungiacyathus
ной части Курило-Камчат- marenzelleri
ской впадины
13 6117 "Витязь"-5633 44°07 N. 149°34Е. Склон Курило-Камчатской Fungiacyathus
впадины marenzelleri
дарты с карбонатной матрицей (СДО-3), отклонение от паспортных данных не превышало 10%.
Для определения микроэлементов пробы разлагались в тефлоновых контейнерах с герметичными крышками с помощью концентрированной азотной кислоты особой чистоты при температуре не более 70°С в течение 3 час. Конечный объем аналита составлял от 50 до 100 мл (в зависимости от навески).
Концентрацию Zn и Pb определяли на атом-но-абсорбционном спектрометре КВАНТ-2А (пламенный вариант), Cd - на спектрометре КВАНТ- Z.ЭТА (электротермический вариант). Для контроля правильности анализа использовали Государственные стандартные образцы (ГСО) ионов анализируемых металлов, полнота разложения контролировалась с помощью стандартного образца почв ОСО САДПП-10/5, а также международных стандартных образцов прибрежных донных отложений GSD-2, GSD-4, GSD-9. Парал-
лельные определения показали, что средние отклонения от паспортных данных стандартных образцов составили для Zn, Pb 3-5 %, Сd - 8%.
Результаты. В результате проведенного анали
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.