Наземные и морские экосистемы

Рис. 12. Отбор проб воды из поверхностного горизонта с борта а/л «Арктика» в апреле 2008 г.

Рис. 13. Карта-схема расположения точек отбора гидрохимических проб в Карском море в марте-апреле 2008 г.

Аналитические определения выполняли сразу после отбора проб на борту судна по методикам Роскомгидромета (рис. 12). При этом определялись следующие гидрохимические характеристики: pH, содержание фосфатов, общего фосфора, органического фосфора, нитратов, нитритов, общего азота, органического азота и кремния. Также на каждой станции отбирали воду для определения солености и пробы воды для изучения структуры планктонных сообществ в лаборатории ММБИ. При отборе проб измеряли температуру воды поверхностным термометром ТМ 10. Попутно проводились ежедневные метеорологические наблюдения.

На момент проведения исследований поверхностные воды характеризовались отрицательными температурами, минимальные значения (до –2.0 °С) наблюдались на баренцевоморских станциях и в северо-восточной части Карского моря. В Енисейском заливе температура воды повышалась до – 1.0 °С. Наименьшие значения отмечены у мыса Желания – до –0.5 °С.

Соленость на станциях в Баренцевом море и у мыса Желания изменялась в пределах 33,5–34,5 ‰. В центральной части Карского моря соленость составляла около 32,5 ‰, а к Енисейскому заливу значение резко уменьшалось до 25,5 ‰.

Показатель pH изменялся в направлении от Новой Земли к Енисейскому заливу в пределах 8.0–8.4. Распределение нитритов по всему маршруту было неоднородно, концентрация не превышала 1.5 мкг/л. Для кремния и фосфатов отмечалось увеличение содержания по направлению к Енисейскому заливу. Концентрация фосфатов изменялась от 17 до 26 мкг/л, кремния – от 130 до 998 мкг/л, количество нитратного азота составляло 115–200 мкг/л, максимальные значения были отмечены на станциях в северной части Карского моря.

Комплексные экспедиции на НИС «Дальние Зеленцы»

Научно-исследовательское судно «Дальние Зеленцы» является флагманом научного флота ММБИ. За время своей работы оно избороздило все моря западной Арктики, неоднократно проводило работы в районах высокоширотных арктических архипелагов и непосредственно в Северном Ледовитом океане. На судне имеются 5 лабораторий: океанологическая, гидрохимическая, микробиологическая, аналитическая и помещение для разборки геологических и бентосных проб. После того, как в 90-х годах судно было оборудовано слипом и необходимым траловым вооружением, к его возможностям прибавилось и проведение учетных донных тралений, что позволяет выполнять серьезные ихтиологические работы.

В рамках Международного полярного года на НИС «Дальние Зеленцы» было проведено 5 экспедиций. Три из них входили в программу «малых» морских экспедиций по изучению прибрежных акваторий Кольского полуострова, и две экспедиции (одна из них международная) проходили в Баренцевом, Норвежском и Гренландском морях и на акватории Северного Ледовитого океана. Кроме того, в ходе этих экспедиций выполнены работы в районах высокоширотных арктических архипелагов Шпицберген, Земля Франца-Иосифа и Новая Земля (Моисеев и др., 2007, Matishov, Matishov, Moiseev, 2009). Целью данных экспедиций являлись мониторинг морских акваторий и сбор данных для комплексного анализа и прогноза океанологических и экосистемных процессов.

В соответствии с этими целями выполнялись следующие задачи:

• определение гидрологических и гидрохимических параметров водной среды;

• изучение растительного и животного мира (морские млекопитающие, птицы, бентос и планктон);

• определение концентраций загрязняющих веществ в морской воде и пробах донного осадка.

Экспедиция 1–4 марта 2007 года

Основу маршрута экспедиции составляли три разреза в Варангер-фьорде (губы Печенга, Малая и Большая Волоковая). Кроме того, выполнены станции в районе о. Кильдин, Кольском заливе и на траверзе некоторых мысов п-ова Рыбачий (рис. 14). В ходе работ выполнено 26 станций. В течение всего рейса проводились наблюдения за морскими млекопитающими и птицами на станциях и по маршруту движения.

Рис. 14. Маршрут и расположение станций экспедиции на НИС «Дальние Зеленцы» в марте 2007 г.

Океанографические исследования. Выполнено 22 СТД-профилирования водной толщи от поверхности до дна на 22 станциях. Профилирование проводилось СТД-зондом SEACAT SBE 19plus. Проводились попутные метеонаблюдения: определение атмосферного давления, температуры воздуха в приводном слое, скорости ветра, визуальные наблюдения за облачностью, волнением и дальностью видимости. На станциях в Кольском заливе, где нельзя было остановиться для зондирования, измерена температура поверхностного слоя воды и взяты пробы воды на соленость.

В период экспедиции повсеместно наблюдалось квазиоднородное (вследствие осенне-зимней конвекции) вертикальное распределение температуры и солености воды. Температура менялась от 1,16 до 3,85 °C, соленость – от 34,02 до 34,63 ‰. Наименьшая температура воды зарегистрирована на станциях в Малой и Большой Волоковой губах, наибольшая – на станциях 6 и 7. Очевидно, в губах произошло максимальное выхолаживание находящихся там водных масс в период, предшествующий наблюдениям. Станции 6 и 7, на которых к тому же отмечен максимум солености, ближе всего расположены к струе теплого и соленого Мурманского прибрежного течения, что и объясняет термохалинные свойства вод на этих станциях. Наименьшая соленость отмечена на станции 25 в опресняемом речным стоком Кольском заливе.

Расчет аномалий температуры и солености воды на самой южной станции VI разреза показал, что значения средневзвешенной в слое от поверхности до дна температуры воды превышали среднемноголетние нормы на 1,1 °C, а солености – на 0,18 ‰. Несмотря на это, 1 марта при визуальных наблюдениях Кольского залива все его среднее колено из-за низкой температуры воздуха было покрыто тонким слоем молодого и битого льда. 4 марта лед в среднем колене Кольского залива уже не отмечен. Таким образом, в период экспедиции на исследованной акватории зарегистрированы квазиоднородные по своим термохалинным характеристикам от поверхности до дна прибрежные мурманские воды. При этом в губах на западе вода была холоднее, чем в открытом море и в Кольском заливе. На станции VI разреза отмечены положительные аномалии температуры и солености воды.

Гидрохимические исследования. Всего в экспедиции на 14 гидрохимических станциях отобрано 22 пробы для определения комплекса гидрохимических параметров. Определялись следующие гидрохимические характеристики: биогенные вещества (фосфаты, общий фосфор, органический фосфор, нитраты, нитриты, общий азот, органический азот, кремний); водородный показатель; кислород (концентрация и процент насыщения).

Содержание кремния в морских водах определяется объемной долей содержания пресного стока, деятельностью планктонного сообщества, сезонами года и интенсивностью перемешивания морских и материковых вод. Распределение кремния в поверхностных и донных пробах неоднородно. В некоторых точках концентрации различаются почти в 2 раза. В сравнении с общими значениями выделяются большие поверхностные концентрации кремния в акватории порта и северном колене Кольского залива.

Содержание нитритного азота в морских водах также определяется множеством разнородных экологических факторов – интенсивностью процессов биохимического окисления азоторганических соединений, свойствами водных масс и сезонами года. Для станций 1–3 в Кольском заливе, как и для кремния, наблюдаются большие концентрации нитратов в поверхностном слое. Так же значительно различаются значения в поверхностных и придонных пробах для других станций.

Для нитратного азота в поверхностном слое на станциях 1–3 отмечена та же закономерность, его концентрация в направлении к выходу из залива уменьшается, но более плавно. Если сравнивать концентрации в поверхностных и придонных пробах, то для нитратного азота в придонном слое они несколько больше, причем такое распределение более закономерно, чем для нитритного азота.

Для фосфатов на протяжении всего маршрута значительных изменений нет, за исключением станций 1–3, на которых отмечены повышенные концентрации и для других биогенов. При этом в придонных пробах концентрации фосфатов ниже, чем в поверхностных.

Бактерио– и фитопланктон. В ходе экспедиции на 17 гидробиологических станциях отобрана 51 проба морской воды с трех горизонтов для определения количественных показателей распределения фитопланктона, общего количества бактериопланктона и вирусологического анализа.

Зоопланктон. Отобрано 8 сетных проб для определения видового состава, общей численности и биомассы, а также численности и биомассы основных систематических групп и видов, пространственного и вертикального распределения, плотности распределения, продукционных характеристик основных видов (групп) «кормового» зоопланктона.

Макрозообентос. Отобрана 21 проба грунта дночерпателем ван-Вина на 7 станциях для определения: видового состава; общей численности и биомассы организмов макробентоса; анализа пространственного распределения и выявления типичных донных биоценозов; численности и биомассы организмов «кормового» бентоса и перспективных промысловых видов.

В Варангер-фьорде преобладают песчаные грунты (даже на глубинах более 100 м), поэтому там распространены типичные полихетогидроидохламусовые биоценозы. Станция 23 представлена тяжелыми глинистыми грунтами с множеством трубок полихет Spiochaetopterus tipicus.

Наблюдения за птицами и морскими млекопитающими

Во время экспедиции встречено 22 вида птиц. Из них наибольшее число видов представлено утиными и чайковыми птицами. Наиболее многочисленны обыкновенная гага, кряква, морянка, моевка, бургомистр и серебристая чайка. Орлан-белохвост и исландский песочник отмечены только в Кольском заливе, бакланы, турпан и тупик – в Варангер-фьорде, люрик, кайра, чистик – в прибрежных районах Баренцева моря, остальные виды встречались во всех районах наблюдений.

Кроме того, за период наблюдений зарегистрировано 2 вида морских млекопитающих, представителей отряда ластоногих – обыкновенный тюлень и кольчатая нерпа.

Определение концентраций загрязняющих веществ

В период экспедиции отобрано:

– 8 проб донных отложений для определения тяжелых металлов (Cu, Pb, Cb, Zn) и радионуклидов (

Cs,

Sr);

– 14 проб поверхностного слоя воды (0 м);

– 7 проб придонного слоя воды (дно) для определения тяжелых металлов (Cu, Pb, Cb, Zn).

Фактически за основу сетки станций в Варангер-фьорде приняты результаты последней съемки ММБИ в 1997 г. Но уже сейчас следует отметить, что в биоценозе сокращается доля арктических бентосных видов беспозвоночных и возрастает доля бореальных. В планктонных сообществах картина аналогична, но зависимость организмов зоо– и фитопланктона от гидрологических условий гораздо менее выражена. Существенных изменений видового состава и численности птиц не выявлено.

Экспедиция 29 мая – 2 июня 2007 г.

Основу маршрута экспедиции составляли станции в Кольском заливе, Териберской, Ярнышной, Зеленецкой, Ивановской губах и вдоль границы 12-мильной зоны в Баренцевом море (рис. 15). Всего в ходе экспедиции было выполнено 34 станции. В течение всего рейса проводились наблюдения за морскими млекопитающими и птицами на станциях и по маршруту движения.

Рис. 15. Маршрут и расположение станций экспедиции на НИС «Дальние Зеленцы». 29 мая – 2 июня 2007 г.

Океанографические исследования

В ходе рейса было выполнено 22 СТД-профилирования водной толщи от поверхности до дна. Профилирование проводилось СТД-зондом SEACAT SBE 19plus. Проводились попутные метеонаблюдения, состоявшие из определения атмосферного давления, температуры воздуха в приводном слое, скорости ветра, визуальных наблюдений за облачностью, волнением и дальностью видимости.

В период экспедиции на исследованной акватории зарегистрирована двухслойная структура прибрежных мурманских вод с верхним прогретым слоем. При этом температура воды уменьшалась в юго-восточном направлении. На станции 1 разреза «Кольский меридиан» отмечены положительные аномалии температуры и солености воды.

Гидрохимические исследования

Измерение параметров гидрохимического комплекса проводили по трем горизонтам: поверхность (0–1 м), слой скачка плотности и придонный горизонт (дно). Всего во время рейса для гидрохимических исследований было отобрано и проанализировано 34 пробы морской воды.

Определялись следующие гидрохимические характеристики: биогенные вещества (фосфаты, общий фосфор, органический фосфор, нитраты, нитриты, общий азот, органический азот, кремний); водородный показатель; кислород (мг/л и % насыщения).

В Кольском заливе насыщенность кислородом поверхностного слоя в районе Мурманского морского порта не превышала 99 %, по направлению к выходу из залива содержание кислорода увеличивалось. В губе Ивановская насыщенность кислородом по все трем горизонтам превышала 100 % и колебалась в пределах 104–108 %.

Значения БПК5 в поверхностном слое Кольского залива колебались в пределах 1.3–1.6 мл/л. В губах Ярнышная, Зеленецкая, Териберская наблюдалась общая закономерность – наличие максимальных значений БПК5 в слое скачка плотности.