МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ, часть 1.
реклама
МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ Часть 1 проф. Л.В. Ильяш Границы Арктики Граница распространения деревьев Июльская изотерма 10оС Арктика – наземные и водные экосистемы. Водные экосистемы – Северный Ледовитый океан Северный Ледовитый океан (Arctic Ocean) Самый маленький океан: Площадь 14,75 млн км²; ≈ 4 % от всей площади Мирового океана. Объём воды - 18,07 млн км³. Более половины бассейна занимает шельф. Северный Ледовитый океан Шельф - выровненная область подводной окраины материка, бровка примыкающая к суше и имеющая с ней общее геологическое строение. Границы: береговая линия и бровка Глубина над бровкой: 100 – 200 м Площадь шельфа - 70 % от общей площади океана. Рельеф дна Хребет Ломоносова (высота 3,3-3,7 км) делит Арктический бассейн на две части: Канадский и Евразийский бассейны Котловина Амундсена между хребтами Ломоносова и Гаккеля Канадская котловина - самая большая по площади Воды Арктики формируются в результате следующих процессов: Мощного речного стока (вносят и биогенные элементы) Притока тихоокеанских вод и атлантических вод (богатые биогенными элементами) Образования и таяния льда Мощный речной сток Годовой сток (км3): Енисей - 630 Лена - 532 Обь - 404 Маккензи – 330 Печора – 130 Всего - 3559 Соленость поверхностного слоя Тихоокеанские воды Приток вод из Тихого и Атлантического океанов Арктические поверхностные воды Северо-атлантические воды Время достижения атлантическими водами Новосибирских островов - 2 года, хребта Ломоносова - 3 года, Канадского бассейна 4-5 лет. Запасы пресной воды Во льду – 17300 км3 Таяние льда – распреснение поверхностного слоя Всего во льду и воде – 80000 км3 Структура вод (в центральной глубоководной части Арктики) Арктические поверхностные воды Атлантические воды Поверхностные перемешанные -1,8оС (от 0 м до 25 – 50 м) 30 – 30,5 ‰ Промежуточные о (от 25 – 50 м до 150-200 м) < 0 С 31 – 34 ‰ от 200-300 м до 900-1000 м +1 - +3оС 34,9 ‰ Глубинные Арктические воды -0,4 - -0,8оС 34,93-34,99 ‰ В распресняемых районах глубина перемешиваемого слоя может составлять только несколько метров! Соленость поверхностного слоя Выраженное изменение абиотических условий по сезону: Полярная ночь – 50-60 дней на юге, до 80-150 дней на севере (непрерывное выхолаживание). Среднезимняя температура – ниже минус 20 °С Большую часть год шельф покрыт ледовым покровом. В центральной части ледовый покров существует круглогодично. Наибольшая протяженность ледового покрова в апреле, наименьшая – в сентябре Льды: припайные (сезонные) и дрейфующие (одно- и многолетние). Между ними – полыньи (красный цвет) Схема дрейфа льдов Поверхностный слой Температура Соленость Летом в Баренцевом море вода на шельфе прогревается до 14 – 16оС, в морях, расположенных восточнее только до 6 – 8оС. Наибольшее распреснение поверхностного слоя весной и летом. Выраженное изменение абиотических условий в пространстве: Градиент распреснения (эстуарии) Эстуарная фронтальная зона Речные воды Эстуарий реки Обь (Карское море) Карское море Фронтальные зоны Фронтальная зона - область выраженных пространственных градиентов основных характеристик вод (соленость, температура, плотность) по сравнению с их фоновым распределением • Эстуарные • На границе между водными массами • Шельфовые • Склоновые • Между перемешанными и стратифицированными водами • Приливные Зоны повышенного обилия биоты! Фронтальные зоны Баренцево море Положение Полярного фронта Абиотические условия изменяются: • В пространстве, включая вертикальное распределение • По сезону • Между годами Пространственная, сезонная и межгодовая изменчивость состава и обилия биоты БИОТА Ледовые водоросли и животные Планктон (фито- и зоо-), рыбы (нектон) Бентос (фито- и зоо-) Первичные продуценты ламинария фукус Микрофитобентос Макрофитобентос (130 – 160 видов) Фитопланктон – основные продуценты Арктики Диатомовые Динофлагелляты Примнезиофитовые Другие важные группы • • • • • Криптофитовые Зелёные Эвгеновые Пелагофитовые Золотистые Размеры клеток водорослей <2 мкм - 1 мм (7 порядков) Число видов планктонных водорослей Российская Арктика – всего 1128 видов По числу видов преобладают диатомовые Морской планктон Мирового океана – 5000 видов (Sournia et al. 1991; Tett, Barton 1995) Ресурсы, необходимые для водорослей • Свет • Биогенные элементы: азот, фосфор, кремний (для диатомей), кальций (для кокколитофорид), железо и другие микроэлементы Доступность ресурсов варьирует в пространстве и по сезону По вертикали: Моря «на входе» – Баренцево, Чукотское, богаты минеральным ресурсами Биогенные элементы Свет Освещенность с глубиной снижается по экспоненте. Слой, где света достаточно для фотосинтеза – фотический Освещенность 0 125 250 0 перемешиваемый слой 2 4 6 глубина 8 фотический слой пикноклин 10 12 14 16 18 20 Стратификация, перемешиваемый слой меньше фотического Перемешиваемый слой больше фотического Распределение ресурсов и биомассы фитопланктона по глубине. Фотический слой меньше, чем перемешиваемый слой. 250 7 0 2 2 4 4 6 фотический слой 6 10 12 14 16 18 20 глубина, м глубина 8 8 10 12 14 16 18 20 9 11 13 2 15 4 6 0 2 4 6 глубина, м 125 0 перемешиваемый слой 0 Биомасса фитопланктона Биогенные элементы 8 10 12 14 16 18 20 перемешиваемый слой Освещенность Фотический слой больше, чем перемешиваемый слой. Освещенность 125 250 0 2 6 глубина 8 10 12 фотический слой глубина, м 4 0 5 10 15 2,3 0 0 2 2 4 4 6 6 8 10 12 14 14 16 16 18 18 20 20 пикноклин глубина, м 0 Биомасса фитопланктона Биогенные элементы 8 10 12 14 16 18 20 2,6 2,9 3,2 пикноклин Сезонная динамика биомассы фитопланктона (Баренцево, Белое, Чукотское моря) Выедание, недостаток биогенных элементов Весеннее цветение Биомасса под 1 м2 Регенерируемые биогенные элементы Недостаток света, биогенных элементов много 10 11 12 1 2 Ледовый покров 3 4 5 6 7 8 9 месяц Сезонная динамика биомассы фитопланктона (моря Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское) Весеннелетнее цветение Биомасса под 1 м2 10 11 12 1 2 Ледовый покров 3 4 5 6 7 8 9 месяц Сезонная динамика состава фитопланктона Месяц 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Споры (цисты) планктонных водорослей – стадии переживания неблагоприятных условий Весеннее цветение фитопланктона. Преобладают: Баренцево море – Фаеоцистис (примнезиофитовые водоросли) Другие моря – диатомовые Неоднородность пространственного распределения фитопланктона Годовая первичная продукция планктонных водорослей (г С/м2) Мезомасштабная пространственная изменчивость Баренцево море. Годовая первичная продукция (г С/м2) Средние значения за 15 лет (1995 – 2004 гг.) Мезомасштабная пространственная изменчивость Белое море. Биомасса фитопланктона Фронтальная зона Наибольшая биомасса приурочена к фронтальным зонам Август 2007 г. Фронтальная зона Август 2004 г. Мезомасштабная пространственная изменчивость видового состава Белое море. Разные по составу сообщества фитопланктона Июнь 2008 г. Август 2004 г. Межгодовая изменчивость фитопланктона Годовая первичная продукция (г С/м2) Баренцево море Гренландское море (треугольники) Резюме: • Арктика характеризуется выраженным изменением абиотических условий в пространстве, включая вертикальное распределение, и времени (сезонная и межгодовая изменчивость). • Выраженные изменения абиотических условий обусловливает пространственную, сезонная и межгодовую изменчивость состава и обилия биоты • Основные продуценты Арктики – фитопланктон. • Наибольшая продукция и биомасса фитопланктона в морях «на входе» (Баренцево, Чукотское), богатых биогенными элементами. • Наибольшая продукция и биомасса фитопланктона - во время весеннего цветения – наилучшая обеспеченность ресурсами. Спасибо за внимание! Вопросы?
