Новые представления о функционировании экосистемы Охотского моря
Охотское море имеет огромное промысловое значение для России, так как на него в прошлые годы приходилось до 40% союзной добычи рыбы и нерыбных объектов. В последнее время, после резкого подорожания топлива, когда весь промысел сосредоточился в морях России, роль Охотского моря неизмеримо возросла. После введения 200-мильных экономических зон Охотское море, единственное из морей России, почти полностью оказалось под юрисдикцией нашей страны.
К сожалению, все крупные океанологические и гидробиологические обобщения по Охотскому морю (Шмидт, 1950: Ушаков, 1953; Леонов, 1960; Зенкевич, 1963; Морошкин, 1966) выполнены на старых данных, полученных в период становления отечественной океанологии, когда приборы и методы были еще очень далеки от совершенства. Особенно выделяется монография В.П.Шунтова "Биологические ресурсы Охотского моря" (1985). В ней впервые осуществлен экосистемный подход к описанию этого водоема, но, как следует из названия книги, она нацелена, в первую очередь, на описание промысловых видов и трофических связей в экосистеме. В этой книге в очень сжатой форме даны прекрасные обобщения имеющейся информации по гидрологии, геоморфологии и гидробиологии.
В последние 30 лет произошли серьезные изменения в приборном и методическом обеспечении океанологических исследований. Появились CTA-зонды, не только позволяющие получать в реальном масштабе времени картину вертикального распределения температуры, солености, растворенного кислорода и фитопигментов и, таким образом, визуализировать вертикальную структуру океана, но и обеспечивающие значительно более осмысленный отбор проб батометрами в зкстремальных точках, а не на стандартных горизонтах.
Внедрение в практику экспедиционных гидрохимических работ проточных автоанализаторов "Техникон" и "Алпкем" позволило измерять концентрацию фосфатов, нитратов и кремнекислоты с такои точностью и воспроизводимостью, что появилась возможность проверять и корректировать поле течений по гидрохимическим параметрам. В частности, выделение и верификация мезомасштабных вихревых структур в настоящее время немыслимы без использования совместного анализа полей температуры, солености, плотности и фосфатов, нитратов, кремния и кислорода. Появление надежных экспресных методов определения органических соединений фосфора, азота и кремния, а также аммонйя и мочевины позволило не только замкнуть баланс различных форм биогеных элементов, но и проследить продукционно-деструкционные процессы в море, выделить "новую" первичную продукцию и продукцию, образованную на рециклинге биогенных элементов и не доходящую до высших трофических уровней, а значит, не создающую биологическои основы промысла.
Детальные исследования вертикальной структуры фитопигментов свидетельствуют о наличии устойчивого максимума концентрации хлорофилла "а" над термоклином. Причем в большинстве случаев этот максимум значительно больше, чем верхний экстремум, расположенный на глубинах 10-20 м. Максимум фитопигментов, лежащий над термоклином или непосредственно в слое "скачка" температуры, обычно характеризуется повышенной фотосинтетической активностью водорослей. Именно здесь создается "новая" первичная продукция в летний период, когда основной запас биогенов над термоклином уже ассимилирован. В первую половину лета в нижнем максимуме фитопигментов еще доминируют крупные диатомовые. Прослежено постепенное опускание фитопланктона по мере потребления нитратов в поверхностном слое. Пороговая концентрация нитратов составляет 0,2 мкМ. Когда содержание последних ниже этого значения, клетки фитопланктона увеличивают свой удельный вес [Wait et al., 1992] и начинают опускаться, но, попадая в слои с высокой концентрацией нитратов, снова повышают и стабилизирует свою плавучесть. Именно этим объясняется постепенное заглубление максимума фитопигментов после весеннего цветения. Во второй половине лета происходит изменение фитоцена в районе нижнего максимума хлорофилла. Отмечается постепенное уменьшение клеток диатомового планктона, а в некоторых случаях замена его на перидиниевыи.
В последние 20 лет изменилась основная парадигма представлений одинамике морских течений. Стало ясно, что основной вклад в процессы вертикального перемешивания вод вносят мезомасштабные вихревые образования. Надо отдать должное В.И.Чернявскому (1981), практически полуинтуитивно выделившему квазистационарные вихри в Охотском море (Маркина, Чернявский, 1984). Сейчас эта картина детализируется. В Курильской котловине выделено уже три антициклонических вихря. Постоянно регистрируются антициклонические вихри над свалом глу
бин вдоль Восточного побережья Сахалина. В некоторых случаях эти вихри провоцируют циклонические вихри на мелководье шельфа, и образуется пара сопряженных вихрей, в которых поднимающиеся у берега холодные, недонасыщенные кислородом (93-98%) воды с высокими концентрациями биогенов, постепенно прогреваясь, двигаются к центру антициклона, где процентное насыщение растворенного кислорода достигает 140% и практически исчерпаны фосфаты, нитраты и кремнекислота. Понимание этих процессов позволило рассчитать "новую" первичную продукцию методом Вейхарта (Wechurt, 1980). Инъекции биогенов резко увеличивают биопродуктивность шельфа. Экосистема шельфа за счет быстрой оборачиваемости вод и скоротечных сукцессий лишь нарабатывает большую биомассу на низших трофических уровнях и сбрасывает избыток органики в экосистему глубоководной части моря, где и происходит накопление вещества и органики на высших трофических уровнях.
Исключительно интересны и такие мощные структуры, как стационарный циклонический вихрь над банкой Кашеварова, где в эвфотический слой выбрасывается огромное количество биогенов. По своему влиянию на биопродуктивность Охотского моря банка Кашеварова эквивалентна эффекту зимней вертикальной циркуляции всего водоема.
На мелководье влияние антициклонических вихрей прослеживается по резкому увеличению бентоса. В качестве примера можно назвать залив Анива, где в центре антициклонического вихря наблюдается резкое повышение численности краба.
Глубокие биохимические исследования позволили понять основные закономерности трансформации органического вещества и изменения его биохимического состава. Показано, что содержание белков, особенно во взвеси, напрямую коррелирует с биомассой микрогетеротрофов, а концентрация углеводов - с биомассой фитопланктона. Таким образом, изучение пространственно-временной изменчивости количества углеводов в морских экосистемах дает представление об интенсивности процессов фотосинтеза и изменении запасов вещества и энергии данной экосистемы. Изучение активности ферментов щелочной фосфатазы и ЭTC позволило оценить скорость регенерации фосфатов и полного разложения органического вещества до СО, и Н.О. Регистрируя максимумы содержания нуклеиновых кислот, можно выделить места массового нереста. Отмечены низкие энергии активации ферментативных реакций для холодных вод арктических морей, к которым с полным правом можно отнести и Охотское море, а это позволяет обитателям холодных вод, особенно микрогетеротрофам, поддерживать активный метаболизм.
Проведена оценка гидрохимической основы биопродуктивности на основе расчета потенциальной продукции фитопланктона при использовании всего доступного запаса биогенов в эвфотическом слое. Установлено, что минимальная величина "новой" первичной продукции эквивалентна запасу нитратов, а величина суммарной продукции ("новая" + продукция на рециклинге) всегда равна запасу кремния как наиболее консервативному из биогенных элементов.
К сожалению, в 1995 г. экосистемные исследования дальневосточных морей были прерваны и многое не удалось довести до конца, OcTaMOCH, HCFCHo, KaK перестраивается экосистема OXOTCKOго моря приглобальных изменениях климата, как влияют резкие сезонные изменения, например, резкое уменьшение толщины поверхностного перемешанного слоя летом 1994 г. С одной стороны, снизился запас биогенов, утилизированный в период весеннего цветения, а также "урожай" органического вещества, переданный по каналам трансформации на высшие трофические уровни, но, с другой стороны, нутриклин залегал в пределах фотического слоя и все лето происходило образование "новой" первичной продукции. Как видим, экосистема компенсировала свои "убытки" в общем количестве органического вещества, но его распределение по каналам трансформации было уже явно другим.
Сезонные перераспределения тепла могут быть самыми разными, но нельзя отрицать резкого уменьшения ледовитости с середины 80-х годов, а следовательно, меньшего выноса биогенов в эвфотический слой и соответственно снижения уровня "новой" первичной продукции.
В последнее десятилетие произошло ослабление горизонтальной циркуляции не только в Северном Субарктическом круговороте, но и в Охотском и Беринговом морях, что является причиной генерации многочисленных вихревых систем, отмеченной в большом числе статей, посвященных изучению мезомасштабных вихревых образований.
В связи с общим сокращением экспедиционных работ наиболее перспективным методом исследований океана представляется анализ спутниковых данных, впоследствии верифицирующихся единичными судовыми съемками.
Особое внимание в книге уделено биолого-промысловым исследованиям. Представлены новые данные о питании минтая и горбуши в зимнее время. Выполнен расчет суточных пищевых рационов половозрелого минтая. Установлено, что горбуша продолжает питаться зимой не менее интенсивно, чем осенью. Отмечается широкий спектр кормовых организмов в ее питании. Предполагается возможность зимнего нагула части горбуши в юго-восточной части Охотского моря, что хорошо согласуется с данными о высокой первичной продукции в районах, свободных ото льда. В результате донных траловых съемок (1973-1990 гг.), выполненных на шельфе и верхней части материкового склона Западной Камчатки, получены зависимости между глубиной, придонной температурой и плотностью скоплений разных видов камбал в течение годового цикла. Предполагается существование у камбал трех крупных экологических ниш.
На материале 80-х годов В.П.Шунтовым и Е.П.Дулеповой рассмотрены количественные оценки основных групп гидробионтов донных и пелагических сообществ Охотского моря. Приведены значения их биомасс и продукции, что позволило представить в генерализованном виде схемы потоков вещества и энергии в экосистеме моря. Рассмотрены межгодовая изменчивость состава сообществ и динамика численности массовых гидробионтов Охотского моря. Дана оценка современного статуса его биоты.
Несмотря на то, что берега Охотского моря малонаселены, антропогенное воздействие начинает уже сказываться. Средние концентрации изученных металлов в Охотском море в большинстве случаев превышают их уровень в Тихом океане.
Изучение концентрации нефтяных углеводородов проводилось различными методами, однако полученные данные сопоставимы и обнаруживают сверхнормативные концентрации углеводородов в зонах повышенной биопродуктивности. Во многом это результат несовершенства методик, когда не разделяют углеводороды естественного метаболизма гидробионтов и нефтяного происхождения. Однако в районе Пильтун-Астохского месторождения, где проводился анализ компонентного состава углеводородов, выявлено загрязнение воды нефтепродуктами.
Следует заметить, что по воле геохимической истории нашей планеты месторождения нефти и газа всегда совмещены с высокопродуктивными районами, а следовательно, коллизии между рыбаками и нефтедобытчиками неизбежны. Проведенные экосистемные исследования позволяют подойти к этим коллизиям более подготовленными, чтобы отстаивать интересы рыбного хозяйства во всеоружии научной аргументации.
Концентрации хлорорганических шестицидов в Охотском море сопоставимы с таковыми для других морей бассейна Тихого океана, и лишь в единичных случаях отмечены экстремально высокие концентрации ДДЕ.
Впервые проведено широкомасштабное исследование возможной токсичности воды и донных отложений Охотского моря методами биотестирования.
При этом использованы в качестве тест-объектов организмы различных систематических групп: морские одноклеточные водоросли Phaeоdctilшm tricorпшtшm, природные крупные пелагиYeCKKAIe KoIle IoAb Calonus Cristatus M M Kpa MopCKHX exkek,
Исследования показали, что поверхностные воды практически не проявляют токсических свойств, за исключением отдельных станций с экстремально высоким содержанием хлорорганических пестицидов. Водные вытяжки донных отложений давали слабовыраженный токсический эффект, снимавшийся при разведении этих вытяжек в 2 раза. Условия содержания лабораторных культур на судах намного проще, чем содержание бентосных организмов и придонных зоопланктонных ракообразных. Использование лабораторных культур позволяет обрабатывать одновременно большое число проби проводить статистический анализ результатов для обширных акваторий.
Все полученные результаты определения загрязняющих веществ и биотестирования можно рассматривать как основу для последующего эколого-токсикологического мониторинга ОхотскоTOMOOH.
??????oaHo, большую поддержку ученым при проведении этих работоказал Госкомитет порыболовству, который в течение нескольких лет организовывали финансировал комплексные экосистемные исследования Охотского и Берингова морей.
Понимая масштабностъ и практическую значимость этих работ Миннауки РФ и Российский фонд фундаментальных исследований также оказали посильную помощь в развитии экосистемного изучения дальневосточных морей.
Непосредственное содействие исследователям в течение нескольких лет оказывало руководстBo TMHPO BHKMPO.
Практически идеологом биолого-промысловых исследований Охотского и Берингова морей являлся В.П.Шунтов, начавший эти работы несколько десятилетий назад и сделавший первое научное обобщение в своей монографии "Биологические ресурсы Охотского моря" (1985).
Огромную техническую работу по составлению этого сборника выполнили Аржанова Н.В., Мордасова Н.В., Налетова И.А., Бондаренко А.И., Зубаревич В.Л., Грузевич А.К., Агатова А.И., Лапина H.M. Торгунова Н.И. Солянкин E. B.
B.B. Cапожников
Смотрите также
