Текст книги "Наземные и морские экосистемы"
Автор книги: Коллектив Авторов
Жанр: География, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +12
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 12 (всего у книги 37 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]
В Российской Арктике в течение трех десятилетий потоки свинца, меди и никеля, поступающих от Кольского полуострова и района Норильска, изменялись так, как показано на рис. 10. Видно, что везде, кроме моря Лаптевых, загрязнение поверхности через атмосферу монотонно уменьшалось, но не всегда пропорционально уменьшению эмиссии источников (табл. 1). Подчеркнем, что в результате изменения циркуляционных процессов среднегодовая антропогенная нагрузка через атмосферу со стороны рассматриваемых источников (в расчете на единицу площади поверхности) для экосистем Белого и Баренцева морей в 2000-х годах стала приблизительно одинаковой, в то время как в 1990-х годах Белое море загрязнялось больше, чем Баренцево (Виноградова и др., 2008а).
Рис. 10. Потоки из атмосферы свинца, меди и никеля, поступающих от Кольского полуострова и района Норильска, на территории морей Российской Арктики в 1980-х, 1990-х и 2000-х годах. Показатели для Pb увеличены в 10 раз, для Баренцева моря – уменьшены в 10 раз
На территории Сибири средние годовые потоки ТМ, принесенных в атмосфере от Норильска и Урала, в целом тоже уменьшались в течение рассматриваемых десятилетий, но эти уменьшения в разных районах различны и не везде монотонны (что хорошо видно на рис. 5). В целом, при уменьшении эмиссии источников в 2000-х годах по сравнению с 1990-ми в среднем (для трех металлов) на 38 % уменьшение потоков антропогенных ТМ от рассматриваемых источников в разных местах составило от 10 до 50 % (Виноградова и др., 2009а).
Нагрузка через атмосферу на морские и речные экосистемы (оценка масштаба изучаемых явлений)
Чтобы оценить масштаб полученных величин атмосферных потоков антропогенных ТМ, их необходимо сравнить с какими-то другими потоками ТМ в наземную среду или замкнутый природный объект. Как уже говорилось, реки также являются каналом пространственного переноса загрязнений в окружающей среде. Поэтому для сравнения нами выбраны потоки ТМ, выносимые водами рек в Северный Ледовитый океан (СЛО). При этом сравнение атмосферного и речного потоков проводилось, с одной стороны, для морей СЛО и, с другой стороны, для территорий водосборов рек.
Моря Российской Арктики. Как известно (Лисицын, 2004), при впадении реки в море в зоне смешения пресных и соленых вод в результате комплекса физических, химических и биохимических процессов происходит резкое (на порядок и более) снижение содержания ТМ в речном стоке (действие «маргинального фильтра»). Рис. 11 позволяет сравнить средние потоки ТМ, поступавшие по атмосферному (только от двух заполярных источников) и речному каналам в пелагиальные воды арктических морей в 1990-х годах. Масса ТМ в речном стоке рассчитана по данным о составе и объеме водного стока северных рек России (Геоэкология …, 2001; Гордеев, 2004) с поправкой на 90 %-ные потери в зонах маргинальных фильтров. Видно, что для Белого моря атмосферный поток (в основном только от источников Кольского п-ова) оказывается определяющим в поставке никеля и кадмия. Река Печора выносит в воды небольшого Печорского моря огромные количества ТМ (особенно кадмия), а вклад атмосферы в их поставку в несколько раз меньше. Для Карского моря и моря Лаптевых эффективности атмосферного и речного каналов как поставщиков ТМ в морские воды приблизительно одинаковы. Для Баренцева моря (на рисунке не приведено) поступление рассматриваемых ТМ по атмосферному каналу преобладает (Виноградова и др., 2008а).
Рис. 11. Сравнение потоков ТМ, поступающих в пелагиальные воды Белого, Печорского, Карского морей и моря Лаптевых через атмосферу (Атм) и с речными водами (после осаждения в зоне маргинальных фильтров). Для атмосферного канала указаны источники – Кольский (К) и/или Норильск (Н). Значения для кадмия увеличены в 50 раз.
Последние данные о содержании ТМ в воздухе, воде и почве в Арктике (Persistent …, 2004; Обзор …, 2007) показывают, что превышения соответствующих ПДК наблюдаются пока только в местах, подверженных воздействию локальных антропогенных источников загрязнений. Несмотря на это, даже в фоновых районах Арктики содержания ТМ в начальных звеньях пищевых цепей оказываются достаточны, чтобы в мясе оленей, а также в печени и почках многих хищных птиц и животных накопились свинец и кадмий в количествах, близких или превосходящих ПДК для соответствующих сред (Arctic …, 1997; Persistent …, 2004). Таким образом, даже в Арктике местное население, пищевой рацион которого основан на продуктах, добываемых в ходе охоты и рыболовства, вынуждено употреблять загрязненную пищу.
Водосборы крупнейших рек Сибири
На рис. 12 показано, как соотносятся годовые потоки ТМ, поступающие от Норильска и Урала через атмосферу на поверхность водосбора, с одной стороны, и, с другой стороны, выносимые водами рек в СЛО, для трех крупнейших сибирских рек – Оби, Енисея и Лены. Территории и площади водосборов были взяты из (Гордеев, 2004), а годовой сток ТМ с речными водами в моря СЛО – из (Соколов, Черников, 1999). Приведены оценки, относящиеся к 1990-м годам. Видно, что все потоки соизмеримы друг с другом и должны в равной степени учитываться в модельных и экспериментальных исследованиях.
Рис. 12. Сравнение масштабов годовых потоков ТМ (в 1990-х годах) для сибирских рек Обь, Енисей, Лена: от Урала и Норильска через атмосферу на площадь водосбора и суммарный сток с речными водами в Северный Ледовитый океан
В (Виноградова и др., 2009б) показано, что атмосферные выпадения свинца, принесенного от рассматриваемых источников на водосборы Лены и Енисея, несколько возросли в 2000-х годах по сравнению с 1990-ми, несмотря на продолжавшееся уменьшение эмиссии этого металла в атмосферу (табл. 1). Это является ярким проявлением значимости процессов перестройки атмосферной циркуляции при рассмотрении долговременных изменений антропогенного воздействия на окружающую среду различных районов Сибири.
В поверхностных природных средах такие свойства тяжелых металлов, как подвижность, растворимость, миграционная способность, токсичность и другие, зависят как от химических форм самих ТМ, так и от физико-химических характеристик сред (температура, жесткость воды, тип почвы и т. д.) (Никаноров, Жулидов, 1991; Соколов, Черников, 1999). К сожалению, изученность процессов, происходящих с ТМ в наземных экосистемах, пока явно недостаточна, а без этой информации невозможно оценить реальное воздействие на них вещества, выпадающего из атмосферы.
Основные результаты и выводы
Анализ дальнего переноса воздушными массами тяжелых металлов (свинец, никель и медь), выбрасываемых в атмосферу тремя регионами-источниками (Кольский п-ов, район Норильска, Урал), позволил оценить концентрации этих металлов в воздухе и осадках, а также их потоки на подстилающую поверхность над удаленными территориями Российской Арктики и Сибири. Рассмотрены пространственные, сезонные и долговременные вариации этих характеристик.
Атмосферные концентрации тяжелых металлов и их потоки на поверхность в значительной степени зависят от свойств поверхности и режима осадков и подвержены сильным сезонным и пространственным вариациям. В воздухе максимальное содержание тяжелых металлов наблюдается в холодную часть года, а самые значительные их выпадения на поверхность происходят в остальное время года. При сравнении экологической обстановки в разных пунктах более чистый воздух не всегда гарантирует меньшую нагрузку на наземные экосистемы.
Приведенные карты пространственного распределения средних потоков антропогенных никеля, меди и свинца на подстилающую поверхность в начале XXI века могут использоваться для оценки воздействия рассматриваемых источников атмосферных загрязнений на природные объекты в фоновых труднодоступных районах Арктики и Сибири. Нагрузка на поверхностные экосистемы морей Северного Ледовитого океана (по потокам никеля и меди из атмосферы) убывает с запада на восток, и в среднем на долготах моря Лаптевых она по крайней мере на порядок ниже, чем в европейском секторе. В Сибири на расстоянии более 2000 км от рассмотренных крупных источников их атмосферные выбросы формируют фоновый уровень концентраций ТМ в природных средах, а реальные уровни загрязнения определяются локальными (менее мощными) антропогенными источниками.
Долговременные изменения загрязнения поверхностных сред в Российской Арктике и в Сибири под воздействием перестройки процессов циркуляции атмосферы вполне соизмеримы с эффектом, связанным с уменьшением эмиссии источников за рассматриваемые почти три десятилетия. В целом, в последние 30 лет загрязнение, поступающее от рассматриваемых источников через атмосферу на поверхностные объекты окружающей среды различных районов Российской Арктики и Сибири, уменьшилось.
Для открытых районов северных морей России годовые атмосферные потоки никеля и меди, поступающие только с территорий Кольского полуострова и региона Норильска, близки по величине к потокам этих металлов, приносимым туда с водами впадающих рек. При этом для Белого и Баренцева морей поставка тяжелых металлов по атмосферному каналу является преобладающей. Величины потоков свинца, никеля и меди, поступающих через атмосферу от Урала и Норильска, на природные объекты и экосистемы водосборов наиболее крупных сибирских рек – Оби, Енисея и Лены – вполне соизмеримы с потоками этих же металлов, которые выносятся водами этих рек в Северный Ледовитый океан.
Эффекты дальнего переноса антропогенных загрязнений в атмосфере являются значимыми как для морских (арктических), так и для наземных (в частности, пресноводных) экосистем. Вклад атмосферы должен учитываться при изучении состава наземных сред и объектов (воды, льдов, донных осадков, живых организмов и растений), а также миграции тяжелых металлов и других стойких загрязнений в трофических цепях. Для правильного и более полного понимания явлений, происходящих при распределении вещества (в том числе экотоксикантов) в объектах окружающей среды, необходима организация комплексных междисциплинарных экспедиций и исследований.
Автор благодарит сотрудников ИФА РАН им. А.М. Обухова – Л.О. Максименкова и Ф.А. Погарского – за техническую помощь при получении и анализе результатов, послуживших основой для данной статьи.
Настоящая работа является кратким обобщением атмосферной части результатов, полученных в ходе исследований в рамках проекта «Загрязнение атмосферы в приполюсных районах, поступление стойких техногенных токсикантов в окружающую среду и распределение их по трофическим цепям» Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Природные процессы в полярных областях Земли и их вероятное развитие в ближайшие десятилетия», а также Проекта МПГ № 323 «Эоловый и ледовый перенос и потоки вещества (включая экотоксиканты) в Арктике». Работы частично финансировались Российским фондом фундаментальных исследований (№№ 07-05-00691, 06-05-64815).
Литература
Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии) 2000. СПб.: Наука, 247 с.
Бызова Н.Л., Гаргер Е.К., Иванов В.Н. 1991. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л.: Гидрометеоиздат, 278 с.
Виноградова А.А. 2004. Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана. Автореф. дисс. докт. геогр. наук: 25.00.28. М., 39 с.
Виноградова А.А. 2008. Антропогенная нагрузка на окружающую среду акватории Белого моря со стороны промышленных объектов Мурманской области. Ж.: Вестник АГТУ. № 74, с. 40–52.
Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. 2008а. Атмосферный перенос антропогенных тяжелых металлов с территории Кольского полуострова на поверхность Белого и Баренцева морей. Ж.: Известия АН. Физика атмосферы и океана. Т. 44, № 6, с. 812–821.
Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. 2008б. Влияние промышленности Норильска и Урала на окружающую среду различных районов Сибири. Ж.: Оптика атмосферы и океана. Т. 21, № 6, с. 479–485.
Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. 2009а. Изменения атмосферной циркуляции и загрязнения окружающей среды в Сибири от промышленных районов Норильска и Урала в начале XXI века. Ж.: Оптика атмосферы и океана. Т. 22, № 6, с. 527–534.
Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. 2009б. Поступление тяжелых металлов от промышленных комплексов Норильска и Урала через атмосферу на территории водосборов Сибирских рек. В сб.: Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Казань: Изд-во «Отечество», Т. II, с. 50–54.
Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. 2008 в. Промышленные комплексы Заполярья – источники антропогенных тяжелых металлов в окружающей среде Российской Арктики. В сб.: Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. Т. 3, ч. 2. Природные процессы в полярных областях Земли. Ред. Котляков В.М. М.: ИГ РАН, ИФЗ РАН, с. 193–203.
Виноградова А.А., Полиссар А.В. 1995. Элементный состав аэрозоля в атмосфере центральной части Российской Арктики. Ж.: Известия АН. Физика атмосферы и океана. Т. 31, № 2, с. 264–274.
Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. 2001. Сезонные изменения атмосферных концентраций и выпадений антропогенных примесей в Российской Арктике. Ж.: Известия АН. Физика атмосферы и океана. Т. 37, № 6, с. 761–770.
Виноградова А.А., Шевченко В.П., Пономарева Т.Я., Клювиткин А.А. 2002. Вклад атмосферных аэрозолей в загрязнение вод моря Лаптевых. Ж.: Оптика атмосферы и океана. Т. 15, № 5–6, с. 435–440.
Гальперин М.В., Софиев М., Гусев А., Афиногенова О. 1995. Подходы к моделированию трансграничного загрязнения атмосферы Европы тяжелыми металлами: М.: ЕМЕП/МСЦ – В, Отчет 7/95, 85 с.
Географический атлас. 1967. М.: Главное управление по геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 198 с.
Геоэкология шельфа и берегов морей России 2001. Ред. Н.А. Айбулатов. М.: Ноосфера, 428 с.
Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. 1991. Т. II. Белое море. Вып. 1. Л.: Гидрометеоиздат.
Гинзбург В.А. 2005. Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России. Автореф. дисс… канд. физ. – мат. наук: 25.00.36. М., 25 с.
Голубева Н.И., Матишов Г.Г., Бурцева Л.В. 2006. Атмосферные потоки тяжелых металлов в Баренцево море в секторе Кольского полуострова. В сб.: Фундаментальные исследования океанов и морей. М.: Наука, Книга 2, с. 465–475.
Гордеев В.В. 2004. Реки Российской Арктики: потоки осадочного материала с континента в океан. В сб.: Новые идеи в океанологии. М.: Наука. Т. 2, с. 113–167.
Горюнова Н.В., Шевченко В.П. 2007. Элементный состав эоловой взвеси над морями Российской Арктики. В сб.: Геология морей и океанов. Материалы XVII междунар. научной конференции (школы) по морской геологии (Москва, 12–16 ноября 2007 г.). М.: ГЕОС, Т. III, с. 15–17.
Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) 1997 г. 1998. СПб., 433 с.
Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров Советского Союза. 1990. Том «Выбросы вредных веществ» 1989 г. Л., 486 с.
Китаев Л.М., Радионов В.Ф., Форланд Э. и др. 2004. Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова на севере Евразии в условиях современных изменений климата. Ж.: Метеорология и гидрология. № 11, с. 65–72.
Климатический режим Арктики на рубеже XX и XXI вв. 1991. Л.: Гидрометеоиздат, 200 с.
Лисицын А.П. 2004. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы «живого океана». Ж.: Геология и геофизика. Т. 45, № 1, с. 15–48.
Ломакина Н.Я. 2007. Объективная классификация, климатическое районирование и статистическое моделирование полей температуры, влажности и ветра в пограничном слое атмосферы Западной Сибири. В сб.: Аэрозоли Сибири. XIV рабочая группа: Тезисы докладов. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, с. 29–30.
Никаноров А.М., Жулидов А.В. 1991. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. Л.: Гидрометеоиздат, 312 с.
Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2003 г. 2004. М.: Росгидромет, 153 с.
Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2006 г. 2007. СПб.: Гидрометеоиздат, 162 с.
Ровинский Ф.Я., Громов С.А., Бурцева Л.В., Парамонов С.Г. 1994. Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками. Ж.: Метеорология и гидрология. № 10, с. 5–14.
Соколов О.А., Черников В.А. 1999. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Кн. 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 164 с.
Формирование и динамика современного климата Арктики. 2004. Ред. Г.В. Алексеев. СПб.: Гидрометеоиздат, 265 с.
Шевченко В.П. 2006. Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике. М.: Наука, 226 с.
Шевченко В.П., Виноградова А.А., Иванов Г.И., Серова В.В. 1998. Состав морского аэрозоля в западной части Северного Ледовитого океана. Ж.: Известия АН. Физика атмосферы и океана. Т. 34, № 5, с. 664–668.
Шевченко В.П., Лисицын А.П., Виноградова А.А. и др. 2006. Аэрозоли Арктики и их влияние на окружающую среду. В сб.: Аэрозоли Сибири. Ред. Куценогий К.П. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 548 с.
AMAP. Arctic Pollution 2002. 2002. Oslo, Norway: AMAP, 111 p.
Arctic Pollution Issues: A State of the Arctic Environment Report. 1997. Oslo: AMAP, 188р.
Berg T., Hjellbrekke A.—G., Skjelmoen J.E. 1996. Heavy metals and POPs within the ECE region. In: EMEP/CCC. Report 8/96. O–95038. NILU, Norway, 187 p.
Draxler R.R. and Rolph G.D. HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory). Model access via NOAA ARL READY Website 2003. (http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html).
Pacyna J.M. 1998. Source inventories for atmospheric trace metals. In: Atmospheric Particles. Eds. Harrison R.M., Van Grieken R., pp. 385–423.
Pacyna J.M., Ottar B., Tomza U, and Maenhaut W. 1985. Long – range transport of trace elements to Ny – Alesund, Spitsbergen. In: Atm. Environ. Vol. 19, N 6, pp. 857–864.
Persistent Toxic Substances, Food Security and Indigenous Peoples of the Russian North. 2004. Final Report. AMAP. Oslo, Norway, 192 p.
Rahn K.A. 1981. Atmospheric, riverine and oceanic sources of seven trace constituents to the Arctic Ocean. In: Atm. Environ. Vol. 15, N 8, pp. 1507–1516.
Vinogradova A.A. 2000. Anthropogenic pollutants in the Russian Arctic atmosphere: sources and sinks in spring and summer. In: Atm. Environ. Vol. 34, Nos. 29–30, pp. 5151–5160.
A.A. Vinogradova. Influence of Russian large industrial regions on the environment in the Arctic and Siberia. A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences, Moscow
Аbstract
The main idea of the work is to analyze atmospheric transport of heavy metals (Ni, Cu, Pb) from the industries of the Kola Peninsula, the region of Norilsk, and the Ural over the Russian Arctic and the Siberia. The basic data were 5-days air mass trajectories from the sources calculated for every day of January, April, July, and October during 28 years from 1981 to 2008. NCEP/NCAR Reanalysis Data Files and HYSPLIT 4 model were used. Seasonal and long-term variations in heavy metal concentrations in near surface air and in precipitations, as well as fluxes of these elements onto the surface were studied. The obtained results may be used as assessment of anthropogenic influence of the sources under investigation on the environment of remote and hard-to-reach areas. On the whole, atmospheric input from the large industrial complexes in pollution of the Russian Arctic and the Siberia have been decreasing during the investigated period, but seasonal and spatial variations are significant. Atmospheric inputs of anthropogenic heavy metals to the Russian Arctic Seas, as well as to the basins of the large Siberian Rivers are quite comparable with the fluxes of these elements moved by river’s water to the Arctic Ocean. Thus, atmospheric transport plays significant role in import of anthropogenic heavy metals to the Arctic and Siberian environment. Atmospheric input increases the concentrations of ecotoxicants in food chains of different ecosystems.
П.Р. Макаревич, Д.Г. Ишкулов
Влияние климатических факторов на структуру и видовое разнообразие пелагических и донных биоценозов Баренцева моря
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск
Аннотация
На основе оригинальных данных, полученных в экспедициях ММБИ КНЦ РАН, а также литературных источников, проведен анализ влияния региональных климатических колебаний на внутригодовую, межгодовую и многолетнюю изменчивость сообществ зоопланктона, морских рыб и бентоса Баренцева моря.
Введение
Экосистема Баренцева моря в ее современном состоянии является результатом постгляциальных изменений в Северном Ледовитом океане и находится под влиянием естественной долгопериодной климатической изменчивости. В целом она относится к шельфовому типу, который характеризуется внутренним круговоротом биогенных веществ с некоторым преобладанием пелагической пищевой цепи над донной (Матишов и др., 1994).
Следует подчеркнуть, что именно в высоких широтах естественные климатические колебания достигают наибольшего размаха, при этом даже относительно небольшие изменения окружающей природной среды, прежде всего температуры воды и ледового покрова, могут выйти за пределы адаптационных возможностей отдельных видов флоры и фауны, что повлечет за собой серьезные изменения, как в отдельных сообществах, так и в экосистеме в целом (Матишов, Денисов, 1999).
Для региона же Баренцева моря проблема климатических колебаний и их влияния на экологическую ситуацию особенно актуальна. Здесь отмечаются значительные положительные отклонения температуры воды и воздуха от среднеширотных значений, обусловленные океанической циркуляцией. В целом, несмотря на то, что экосистема Баренцева моря исторически адаптирована к чередованию разнотипных природных условий, это не означает, что ее перестройки от теплого к холодному периодам и наоборот благоприятствуют поддержанию экологического равновесия моря. Учащение аномальных ситуаций приводит к тому, что экосистема не функционирует в эволюционно сложившихся стационарных режимах, а все время перестраивается.
В настоящее время в ММБИ существует биоокеанографическая база данных, включающая гидрологические, планктонные, бентосные и ихтиологические данные. В нее включены результаты экспедиций, выполненных собственно ММБИ, а также данные из литературных источников за период 1913–2004 гг. Собранная информация позволила провести исследования влияния климатических факторов на внутригодовую, межгодовую и многолетнюю изменчивость сообществ экосистемы Баренцева моря. В результате этих исследований удалось выявить ряд тенденций изменений параметров как за относительно короткие промежутки времени, так и изменения за весь почти столетний период, охваченный базой данных.
Существуют три экологические группировки организмов, определяющих структуру, состав, а также биоресурсный потенциал любой морской экосистемы. Две из них, планктон и нектон, связаны с пелагиалью, а третья – бентос – приурочена к донным биоценозам. В нашей работе мы рассмотрим влияния климата на видовой состав планктонных беспозвоночных (зоопланктон), морских рыб (нектон) и бентоса.
Зоопланктон
Для анализа межгодовой климатической составляющей были построены диаграммы аномалии температуры и количества зоопланктона (здесь и далее материал по зоопланктону дается по С.Ф. Тимофееву (2000, 2001 а, б; Отчет…, 2006)) в прибрежной части Баренцева моря за период 1952–1956 гг. (рис. 1). Результаты этого анализа свидетельствуют о значительной сложности изучаемого процесса, а также обнаруживают связь планктонных сообществ с состоянием окружающей среды. Так, 1953–1955 гг. характеризуются более благоприятными условиями для развития зоопланктона по сравнению с 1956–1958 гг. Одной из возможных причин, обусловливающих это явление, может быть положительная аномалия температуры в 1952–1955 гг. и отрицательная аномалия температуры в 1956–1958 гг.
Рис. 1. Изменения аномалий температуры и средних характеристик зоопланктона в прибрежной зоне Кольского полуострова в 1952–1959 гг.
Нами был проведен анализ межгодовой изменчивости численности массовых видов зоопланктона в слое 0–50 м в весеннее время (май) на разрезе «Кольский меридиан» (рис. 2) за период 1959–1990 гг. в связи с динамикой температуры воды. Аномалии температуры воды рассчитаны в слое 0–200 м на разрезе «Кольский меридиан» в южной ветви Мурманского течения (Терещенко, 1997).
Рис. 2. Стандартное расположение гидробиологических станций разреза «Кольский меридиан» (пояснения в тексте)
Данные по обилию таксонов группировались по годам со сходным термическим режимом и анализировались средние показатели для аномально холодных, холодных, нормальных и теплых лет. Первичные данные по численности массовых видов зоопланктона взяты из публикаций (Дегтерева, Нестерова, 1985) и «Биологического атласа арктических морей 2000: Планктон Баренцева и Карского морей» (Matishov et al., 2000).
Calanus finmarchicus (Crustacea, Copepoda, Calanoida) – самый многочисленный представитель зоопланктона Баренцева моря, доля которого в общей биомассе планктона составляет 75–90 %. Средняя численность яиц C. finmarchicus, оцененная для аномально холодных, холодных, нормальных и теплых лет, не показывает связи с температурой воды (средней для мая и средней за год) (рис. 3).
Отсутствие связи свидетельствует не о том, что репродуктивные процессы у данного вида не зависят от температуры, а о том, что при использовании стандартного орудия лова зоопланктона – сети Джеди, яйца калянуса просто недоучитываются. Размер ячеи капронового сита в сети Джеди составляет 168 мкм, тогда как диаметр яйца – 145–245 мкм. Численность личинок (науплиусы и копеподитные стадии) C. finmarchicus прямо связана с температурой (рис. 3), что объясняется проявлением, как минимум, двух процессов: во-первых, в теплые годы усиливается принос рачков из Норвежского моря, и, во-вторых, увеличивается вклад размножающихся представителей аборигенной популяции. В то же время следует отметить, что наибольший вклад в изменчивость обилия копеподитов калянуса вносит адвекция с атлантическими водами.
Рис. 3. Зависимость численности (экз/м3) Calanus finmarchicus от температурыв слое 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» в весенний период (май)
Oithona similis (Crustacea, Copepoda, Cyclopoida) – небольшой по размеру рачок, доля которого в биомассе зоопланктона невелика, но численность может достигать очень больших величин. Численность науплиусов и копеподитов этого вида прямо связана с температурой воды (рис. 4), что объясняется, прежде всего, повышением репродуктивного потенциала местных популяций в теплые годы.
Рис. 4. Зависимость численности (экз/м3) Oithona similis от температуры в слое 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» в весенний период (май)
Пелагические оболочники родов Fritillaria и Oicopoleura (Larvacea) – активные потребители фитопланктона, также показывают прямую зависимость численности от температуры воды (рис. 5). Эти животные способны в очень короткие сроки (недели) увеличивать свою численность за счет размножения, поэтому такая связь с температурой может быть обусловлена усилением репродуктивной функции локальных популяций.
Рис. 5. Зависимость численности (экз/м3) пелагических оболочников от температуры в слое 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» в весенний период (май)
Эвфаузиевые ракообразные (Crustacea, Euphausiacea) – представители макропланктона, но их яйца и личинки по размеру относятся к мезозоопланктону. Численность яиц, науплиусов и метанауплиусов никак не зависит от температуры воды, тогда как старших личинок – калиптописов и фурцилий, прямо связана с температурой воды (рис. 6).
Рис. 6. Зависимость численности (экз/м3) Euphausiacea от температуры в слое 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» в весенний период (май)
Обилие яиц и младших личинок эвфаузиид вполне адекватно оценивается сетью Джеди, поэтому такая разнородность связи с температурой не может быть объяснена влиянием орудия лова. В Баренцевом море обитают два вида эвфаузиид (Thysanoessa raschii, T. inermis). Эвфаузииды Thysanoessa raschii формируют здесь самовоспроизводящиеся группировки, тогда как обилие другого вида – T. inermis в значительной степени зависит от приноса с Норвежского моря. Материал, который лежит в основе данного анализа, представляет собой суммарную численность представителей обоих видов. Поэтому делать какие-либо конкретные выводы не представляется возможным.
Таким образом, анализ численности массовых видов зоопланктона Баренцева моря и ее зависимости от температуры воды свидетельствует, что обилие аборигенных видов (например, Oithona similis) определяется влиянием температуры на их размножение, тогда как обилие видов, образующих в Баренцевом море зависимые популяции (например, Calanus finmarchicus), детерминировано адвекцией с атлантическим водами из Норвежского моря.
При анализе имеющихся в отделе планктона ММБИ архивных материалов по межгодовой изменчивости биомассы зоопланктона в слое 0–50 м в весеннее время (май) на разрезе «Кольский меридиан» за период 1959–1990 гг. в связи с динамикой температуры воды и индекса Северо-Атлантического колебания было обнаружено, что в водах Прибрежной ветви Мурманского течения связь между биомассой зоопланктона и температурой воды отсутствовала, но наблюдалась корреляция с индексами Северо-Атлантического колебания в периоды 1959–1975 и 1977–1989 гг. В Основной ветви Мурманского течения зависимость зоопланктона от температуры проявлялась только в 1973–1979 гг., а с индексами Северо-Атлантического колебания – в 1959–1973 и 1975–1982 гг. В Центральной ветви Нордкапского течения связь биомассы зоопланктона с температурой воды прослеживалась более длительное время (1959–1964, 1965–1973 и 1974–1980 гг.), а с индексами Северо-Атлантического колебания в периоды 1961–1969 и 1975–1984 гг. Все зависимости, за небольшим исключением, были положительными, т. е. при повышении значения фактора среды происходило увеличение биомассы зоопланктона. Исключение составляла Центральная ветвь Нордкапского течения, где в период 1965–1973 гг. связь между биомассой и температурой воды носила обратный характер – при понижении температуры биомасса увеличивалась. В качестве общей закономерности следует указать то, что зависимость биомассы зоопланктона от индексов Северо-Атлантического колебания проявлялась в периоды явных трендов в динамике этого климатического показателя (причем независимо от знака тренда). В итоге можно заключить, что наиболее устойчивые (повторяющиеся в течение более длительных периодов времени) корреляции исследованных абиотических характеристик с уровнями развития зоопланктонных сообществ в данном участке баренцевоморской акватории были приурочены к его открытой (более северной!) части, постепенно ослабевая по направлению к прибрежному району.
Внимание! Это не конец книги.
Если начало книги вам понравилось, то полную версию можно приобрести у нашего партнёра - распространителя легального контента. Поддержите автора!Правообладателям!
Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.Читателям!
Оплатили, но не знаете что делать дальше?