а ^
а
и
а а
*
Белое море мое
Н.В.Политова, А.А.Клювиткин,
кандидаты геолого-минералогических наук Институт океанологии им.П.П.Ширшова РАН Москва
Многие знают о существовании «полярного микроба», поражающего всех, кто побывал в высоких широтах. Наверное, существует и отдельный подвид — беломорский микроб, потому что трудно найти человека, оставшегося равнодушным к красотам Русского Севера, к незабываемым пейзажам Беломорья. Туда тянет как магнитом, несмотря на то что даже в июле в короткий рейс надо брать все: от купальников до теплых непромокаемых костюмов. Погода там изменчива и абсолютно непредсказуема.
Вот уже 14 лет лаборатория физико-геологических исследований Института океанологии им.П.П.Ширшова РАН (ИО РАН) работает в Белом море [1—4]. В начале 2000-х оно было выбрано полигоном, на котором отрабатывались новые подходы и методики комплексных океанологических исследований. Руководителем проекта стал академик А.П.Лисицын, сам участвовавший в рейсах до 2008 г. В экспедициях принимают участие специалисты разного профиля — геологи, гидрофизики, оптики, химики, биологи. Результатом такой многолетней работы стали выход многотомного издания «Система Белого моря» [1 — 3], постоянно действующий семинар в Институте океанологии и один из самых активно посещаемых симпозиумов на Международной научной конференции (Школе) по морской геологии.
$ ^ $
£ $
Почему именно Белое море?
Белое море принадлежит к бассейну Северного Ледовитого океана, условия в нем (арктические и субарктические) сходны с другими морями Арктики. Его можно отнести к числу наиболее изученных и доступных для исследований морей в Российской Арктике. Оно имеет развитую инфраструктуру (железные дороги и авиационное сообщение), что оказалось важным с экономической точки зрения при организации экспедиционных работ. Исследования здесь стали проводиться с малых и средних судов, стоимость которых в несколько раз меньше, чем крупных (впрочем, и возможности приблизительно во столько же раз меньше).
Отметим ряд особенностей Белого моря, которые оказывают влияние на его биогеохимический режим. Здесь четко выделяются районы с разными ледовыми условиями, режимом поступления речных вод, влиянием приливов, а также с различными соленостью, биотой и др.
В Белое море впадает много рек, наиболее крупные из них — Северная Двина, Мезень, Онега. Их суммарный сток составляет 463 км3/год [5]. Важная черта речного стока — преобладание в нем растворенного осадочного материала над взвешенным. Процессы, которые происходят
© Политова Н.В., Клювиткин А.А., 2015
Белое море. Вид с Большого Соловецкого острова.
в маргинальных фильтрах рек, впадающих в море, определяют и большую часть его биогеохимических особенностей. Важное значение системы маргинального фильтра состоит в том, что там накапливаются максимальные количества органического вещества — как поступающего с суши с речными водами, так и образующегося в зоне смешения речных и морских вод [6—8]. Белое море характеризуется сильным водообменом с Баренцевым [9], что проявляется в его стабильно высокой солености. Наличие интенсивных (до 7 м) приливных движений, создающих мощное вертикальное перемешивание, приводит к тому, что в ряде районов Белого моря стратификация практически отсутствует (особенно в районах с относительно небольшими глубинами — в Горле, Онежском и Мезенском заливах, проливах вблизи Соловецких о-вов) [10]. Кроме того, интенсивные приливные движения вызывают временную изменчивость всевозможных параметров, и построенные по результатам достаточно длительных наблюдений распределения, строго говоря, — не пространственные, а пространственно-временные. Речной сток, поставка биогенных элементов, продукционно-деструкционные и многие другие процессы в Белом море имеют ярко выраженный сезонный характер [10, 11].
Экспедиция 2014 года
Очередная комплексная экспедиция в Белом море проводилась на борту НИС «Эколог» Института водных проблем Севера Карельского НЦ РАН (ИВПС КарНЦ РАН) с 30 июля по 10 августа 2014 г. В ней кроме сотрудников этого института участвовали специалисты из ИО РАН (в том числе его Северо-Западного и Атлантического отделений) и Института геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского РАН.
«Эколог» вышел из порта Рабочеостровск (станция Кемь). Район возможных научных работ в этом году был сильно ограничен. По сути, основные исследования проводились в Двинском заливе и на его границе с Бассейном (центральной частью моря), т.е. в зоне влияния р.Северной Двины, а также в районе Соловецкой Салмы. Судно прошло 1125 морских миль, было выполнено 28 станций.
Основная цель наших работ — многодисциплинарное исследование современной седиментаци-онной системы Белого моря. На станциях выполнялось гидрофизическое зондирование многопараметрическим зондом CTD 90M (Sea & Sun) с определением температуры и солености, а также зондирование акустическим доплеровским профило-графом течений DVS (Teledyne RD Instruments,
Участники экспедиции 2014 г. и команда НИС «Эколог».
США) с определением скорости и направления течений. Из водной толщи отбирали пробы, которые тут же фильтровали через ядерные и стекловолокнистые фильтры для определения количественного распределения и состава взвеси и фитопигментов, а также для исследования растворенных форм углерода и металлов. Ставили притопленные буйковые станции с седимента-ционными ловушками, отбирали пробы донных осадков малым бокскорером Экмана и трубкой Неймисто. В отдельных районах моря проводили подробный эхолотный промер. С помощью счетчика аэрозольных частиц AeroTrak APC-9303-01, TSI (США) определяли концентрацию аэрозольных частиц в атмосфере. Также проводилось изучение техногенного загрязнения радионуклидами (13^, ВД"^'^) и определение скорости осадко-накопления по "тЬ.
32° 34° 36" 38' 40" 42° 44° в.д.
▼ ' А 2 • 3 4 В +6 7
Маршрут экспедиции и выполненные работы в Белом море, НИС «Эколог», июль—август 2014 г. 1 — поставленные буйковые станции; 2 — кратковременная буйковая станция; 3 — комплексные общесудовые станции; 4 — зондирование CTD+ADV,• 5—6 — отбор осадков: 5 — бокскорером, 6 — трубкой Неймисто; 7 — маршрут судна.
Наши результаты
Гидрофизические исследования позволили зафиксировать характерное для данного времени года вертикальное распределение температуры и солености в водной толще. В Восточно-Соловецкой Салме наблюдались довольно низкие значения поверхностной температуры (9—12°С) при солености около 26.5 епс (единица практической солености). Термо- и галоклин (слои, в которых наблюдается соответственно резкий скачок температуры и солености) отсутствовали. В Двинском же заливе верхний однородный слой составлял 5—6 м с температурой 14.5— 16.0°С. Термоклин был обнаружен на глубине 6—10 м. Минимум поверхностной температуры воды (около 11°С) зафиксирован в северо-восточной части Двинского залива. Соленость на поверхности здесь не превышала 25.2 епс. Верхний однородный слой достигал глубины 8 м. Далее до 17 м присутствовали довольно резкие термо- и галоклин.
Вертикальным зондированием профилогра-фом течений на полусуточных станциях было установлено, что в центре Двинского залива влияние прилива ощущается до глубины 30 м, а на границе залива и Бассейна — до 50 м. В Восточно-Со-
ловецкой Салме под действием прилива происходит постоянное движение водных масс от поверхности до дна.
Одно из основных направлений в изучении современного осадконакопления — исследование рассеянного осадочного материала: аэрозолей, криозолей, взвеси. Все они в конечном итоге и образуют донные осадки. Аэрозольные исследования в 2014 г. включали лишь определение счетной концентрации частиц в воздухе. Анализ количества частиц и построение обратных траекторий воздушных масс [12] показали, что концентрация твердых частиц в атмосфере на каналах крупнее 0.3, 2.5 и 5 мкм изменялась соответственно от 8037 до 151 512, от 6 до 142 и от 1 до 52 частиц/л (ч/л) (при средних значениях 75011.9, 48.5 и 13.0 ч/л). Содержание же частиц уменьшалось в удаленной от берега части моря при ветрах западных румбов и возрастало вблизи берегов при ветрах юго-западных и южных направлений.
Изучение концентраций взвешенного вещества в толще воды выявило характерное для периода летней межени количество и распределение взвеси. В верхнем деятельном слое водной толщи (15— 20 м) концентрация взвеси составила 0.7 мг/л (п = 15), варьируя от 0.53 до 1.03 мг/л. У поверхно-
сти в северной части Онежского залива она достигала 1 мг/л. В вертикальном столбе воды максимум взвеси приурочен к верхней границе сезонного термо- и пикноклина (слоя, характеризующегося резким скачком плотности), а также к поверхностному слою. В глубинной промежуточной воде (под пикноклином) средняя концентрация взвеси приблизительно в два раза ниже, чем в верхнем деятельном слое. Она составляла 0.3 мг/л (п = 15), варьируя от 0.24 до 0.50 мг/л. Нефелоидный (повышенной мутности) слой наблюдался в проливе Восточно-Соловецкая Салма, в южной части Бассейна и в Двинском заливе. Количество взвеси там изменялось от 0.4 до 0.9 мг/л.
Концентрация хлорофилла «а» (хл «а»), позволяющего оценить биопродуктивность водоема, в Двинском заливе в верхнем деятельном слое варьировала от 0.2 до 1.9 мкг/л (в среднем 0.8 мкг/л, п = 15). Доля фео-фитина «а» (продукта деградации хлорофилла), как правило, не превышала 50%, что косвенно указывает на хорошее физиологическое состояние фитопланктона в период наблюдений. В промежуточном и придонном слое водной толщи содержание хл «а» уменьшилось в семь раз (0.01—0.56 мкг/л). Доля феофитина «а» здесь достигала 80%. В Восточно-Соловецкой Салме концентрация хл «а» возрастала при малой воде (что обусловлено влиянием речного стока с богатыми биогенными элементами водами) и уменьшалась при полной по всей водной толще.
Для биогеохимических исследований с помощью трубки Неймисто отбиралась наддонная вода (~0—30 см от дна). Концентрация хл «а» в этом слое варьировала от 2.6 до 5.9 мкг/л. Ее наиболее высокие значения зафиксированы в центральной части Двинского залива, где на дне накапливаются тонкодисперсные илы. Здесь хл «а
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.