Коллектив авторов - Наземные и морские экосистемы

Показатель pH поверхностного слоя сохраняется в узких пределах от 8,0 до 8,2 без существенных изменений по глубине и от зимы к лету. Его понижение до 7,7–7,8 отмечается только в зонах непосредственного влияния речного стока. Это свидетельствует о стабильности карбонатной системы и равновесии в обмене CO 2между морями и атмосферой ( Русанов,1985 ). Щелочность поверхностных вод также изменяется в узком диапазоне (2,22–2,26 мг-экв/л).

Биогенные элементы поступают в морскую среду с речным стоком, поэтому их содержание закономерно снижается по мере удаления от устьев крупнейших рек. В прибрежных зонах отмечаются высокие уровни содержания кремния, азота и фосфора. Летом фосфаты и нитраты интенсивно потребляются фитопланктоном, в отдельных случаях до аналитического нуля, и их содержание становится лимитирующим фактором биопродуктивности.

Оценки первичной продукции в арктических морях ранее выполнялись по данным судовых наблюдений за содержанием фитопланктона и хлорофилла «а» в поверхностном слое. Большой объем экспедиционных работ в Карском море и на шельфе Восточной Арктики выполнен с начала 1980-х гг. по настоящее время Мурманским морским биологическим институтом на НИС «Дальние Зеленцы», в российско-германских экспедициях на ледоколе «Поларштерн» и на атомных ледоколах ( Матишов и др., 2005; Биология …, 2007; Матишов, Ишкулов, настоящий сборник ). В последние годы для этой цели используются спутниковые радиометрические наблюдения. Однако в арктических морях возможности сбора дистанционных данных ограничены ледяным покровом, который может сохраняться и в сезон фотосинтетической активности, а также из-за высокой повторяемости облачности. Интерпретация данных затруднена из-за отсутствия подспутниковых наблюдений, сопоставимых с теми, которые выполнялись в других природных зонах.

Подробный обзор данных по биопродуктивности и биоценозам пелагиали арктических морей России выполнен в работе ( Романкевич, Ветров, 2001 ). Относительно лучше в этом аспекте изучены Карское и Чукотское моря. Некоторые сведения, приведенные в данной работе, скорректированы по результатам последних исследований ММБИ. Так, ранее считалось, что начало вегетационного периода в Карском море приурочено к концу июня – июлю и связано с первыми большими подвижками льда, его разрежением и началом таяния, формированием прикромочных зон и устойчивой стратификации водной толщи. Специалистами ММБИ установлено, что весенняя вегетация фитопланктона начинается в мелководных прибрежных районах, прилегающих к устьям Оби и Енисея, задолго до вскрытия льдов припайных зон и таяния ледовых полей. Интенсивное развитие весеннего комплекса диатомовых водорослей, которые являются основными продуцентами органического вещества в арктических морях, начинается в конце апреля – первой половине мая независимо от состояния ледяного покрова ( Makarevich, Matishov, 2000; Макаревич, 2007 ).

Опубликованные оценки первичной продукции Карского моря рассчитаны по фрагментарным данным, полученным в отдельные годы с различающимися ледово-гидрологическими условиями, не совпадающими по районам, сезонам и даже размерностям определяемого показателя (объемные или площадные, с часовым или суточным осреднением). По-видимому, поэтому сводная карта суточной первичной продукции фитопланктона в Карском море в июле-сентябре, построенная Романкевичем и Ветровым (2001), отличается чрезвычайно высокой пространственной неоднородностью, которую авторы оставили без пояснений. Максимальные величины (100–200 мг С/м 2сут) показаны в Байдарацкой губе и открытой части шельфа за пределами Обь-Енисейского мелководья. На других участках шельфа этот показатель составляет менее 60, в Обской губе – менее 30 мг С/м 2сут. Осредненное значение, полученное по данной карте, составило 43 мг С/м 2сут, что в пересчете на год заведомо ниже критерия, принятого для малопродуктивных бассейнов (менее 150 г С/м 2год).

Данные о первичной продукции на шельфе моря Лаптевых ( Сорокин и др., 1993; Романкевич, Ветров, 2001 ) свидетельствуют о значительных контрастах между устьевыми участками рек и открытыми частями шельфа. При этом даже максимальные величины (до 800 мг С/м 2сут) с учетом непродолжительного вегетационного периода дают очень низкую годовую продуктивность. В открытых районах значения первичной продукции ниже на порядок. Относительно высокие значения (более 300 мг С/м 2сут) обнаружены в северной части шельфа, что объясняется близостью к зоне воздействия атлантических вод ( Gleitz, Grossman, 1997 ). Аналогичные результаты получены для Восточно-Сибирского моря с использованием косвенных методов при отсутствии наблюдений in situ и минимальном объеме спутниковой информации ( Романкевич, Ветров, 2001 ).

Чукотское море по классификации NOAA отнесено к экосистемам с умеренно высокой продуктивностью (класс II, 150–300 г С/м 2год). Однако такие величины характерны только для крайней южной части, прилегающей к Берингову проливу, и некоторых прибрежных участков на юго-востоке моря. В этих районах вегетационный период длится до 6 месяцев и наиболее ярко выражено влияние тихоокеанской водной массы.

БМЭ арктического шельфа структурно организованы так же, как и БМЭ других зон Мирового океана, но значительно отличаются по видовому составу, обилию и сезонной цикличности биологических процессов.

Первичные продуценты. В современных схемах биогеографического районирования весь арктический шельф, как и Арктический бассейн, отнесены к аркто-бореальной области, для которой характерно преобладание диатомовых водорослей. На них приходится более 50 % количества видов и порядка 90 % биомассы. Вклад других групп увеличивается от севера к югу. В морях Карском и Лаптевых 25–30 % видов и 5–8 % биомассы приходится на перидиниевые, менее 10 % видов и 2–7 % биомассы – на более теплолюбивые жгутиковые и низшие зеленые водоросли ( Рутилевский, 1970 ).

Специфической особенностью БМЭ арктического шельфа являются сообщества микроводорослей в ледяном покрове, которые служат исходным материалом для ранневесеннего цветения диатомовых ( Druzhkov et al., 2001 ).

Исследование состояния сообщества первичных продуцентов (организмов пико-, нано– и микрофитопланктона), выполненное по данным экспедиций ММБИ на атомных ледоколах, выявило факт их постоянного присутствия в условиях сплошного ледяного покрова при полном отсутствии фотосинтетически активной радиации. На общем фоне низких биомасс первичных продуцентов, составляющих в подледном слое 6.5 мкг/л, выделяются области их повышенной концентрации (биомасса достигает 65.9 мкг/л), приуроченные к фронтальным зонам раздела водных масс разного генезиса и элементам каскадной структуры биогеохимических барьеров ( Матишов и др., 2005 ).