Том 2

Моря российского сектора Арктики. Вещества на поверхности вод, донная фауна

Распределение гидрохимических характеристик в Северном Ледовитом океане зависит от физико-географических факторов, и, в первую очередь, от климатических условий, определяющих его тепловой и ледовый режим, рельефа дна, водообмена с материком и другими океанами. Их совокупностью обусловлены и особенности динамики вод в океане, интенсивность физических, биохимических и физико-химических процессов, оказывающих решающее влияние на его гидрохимический режим.

Приатлантическая часть глубоководных районов океана находится под влиянием атлантических вод. Общими признаками химического состава вод этой акватории служат высокая соленость, высокое абсолютное содержание кислорода при насыщенности, близкой к 100%, и низкое содержание биогенных элементов. Химическая структура притихоокеанской части океана в значительной мере определяется притоком вод тихоокеанского происхождения. Их отличительными особенностями являются: самое высокое во всем океане содержание биогенных элементов, отчетливо выраженный минимум кислорода и повышенное давление углекислого газа.

Существенное влияние на химический состав вод всей акватории Северного Ледовитого океана оказывает ледяной покров. В результате конвективного перемешивания, развивающегося при образовании льда, под океаническими ледяными массивами в поверхностной структурной зоне создаются специфические условия, обусловленные изменением солевого состава вод в процессе образования и таяния льдов и затрудненным тепло- и газообменом.

В восточной части Восточно-Сибирского моря и в Чукотском море основную роль в формировании химической структуры играют тихоокеанские воды. Влияние атлантических вод наиболее отчетливо проявляется в морях Карском и Лаптевых. Особое место среди российских арктических морей занимает Баренцево море, гидрологический режим которого практически полностью определяется влиянием атлантических вод, а по гидрохимическим особенностям он гораздо ближе к Северной Атлантике, чем к арктическим морям.

Солевой состав. Для вод глубоководной части Северного Ледовитого океана характерно пониженное содержание сульфатов и магния и повышенное содержание кальция. Для поверхностных арктических вод, на которые определенное влияние оказывает речной сток, характерно повышенное содержание бикарбонатных ионов.

Среди арктических морей солевой состав наиболее стабилен в Чукотском море; определяется он составом поступающих в него тихоокеанских вод. В других арктических морях солевой состав непостоянен и находится в прямой зависимости от степени влияния материковых или океанических вод. При этом наибольшие изменения наблюдаются в содержании хлоридов, карбонатных и гидрокарбонатных ионов, а также в содержании натрия и кальция.

Растворенный кислород. Наиболее важными факторами, определяющими содержание кислорода в поверхностных водах океана, являются: низкие среднегодовые температуры воды, обеспечивающие его высокую растворимость; длительный период наличия ледяного покрова, прерывающего газообмен между океаном и атмосферой; короткий период фотосинтеза с относительно низкой биомассой первичной продукции на большей части акватории Арктического бассейна и арктических морей.

Летом для поверхностных вод бассейна, в целом, характерно выделение кислорода в атмосферу, зимой происходит его поглощение. В слое ниже поверхностных арктических вод содержание растворенного кислорода с глубиной быстро уменьшается.

Распределение кислорода в поверхностных водах арктических морей в летний период может изменяться от 0,60 до 0,75 мг-ат/л. Активное развитие фитопланктона в начале лета приводит к пересыщению поверхностного слоя кислородом в Карском море, в море Лаптевых, в Чукотском море. Наименьшее содержание кислорода в поверхностном слое характерно для районов, подверженных влиянию речного стока. В этих же районах отмечается и наиболее заметный дефицит кислорода. На остальной части акватории морей происходит незначительное снижение содержания кислорода в течение всей зимы с момента установления ледяного покрова.

Элементы карбонатной системы. Важнейшим элементом карбонатной системы океана является концентрация водородных ионов (рН), наибольшие значения которой характерны для поверхностных вод океана. В арктических морях наибольшие значения рН отмечаются в Чукотском море, где в период интенсивного развития фитопланктона они могут повышаться до 8,50. Минимальные значения рН (7,70) отмечаются в приустьевых областях морей Карского и Лаптевых.

Для вертикального распределения рН характерно наличие максимумов и минимумов, глубина залегания которых определяется особенностями гидрологического режима и гидрохимической структуры каждого из районов Арктического бассейна.

Биогенные элементы. Минимальное содержание биогенных элементов (фосфор, азот, кремний), характерно для поверхностных вод приатлантической части Арктического бассейна. Для притихоокеанских районов характерно наличие хорошо выраженного максимума содержания биогенных элементов.

Основным источником поступления биогенных элементов в моря Карское, Лаптевых и в западную часть Восточно-Сибирского моря служит речной сток, так как для всех крупных рек, впадающих в арктические моря, характерно их высокое содержание. В приустьевых районах этих морей содержание кремния, например, не опускается ниже 30,0 мкг-ат/л. В северном направлении, по мере смешения с атлантическими и арктическими водами, содержание биогенных элементов постепенно снижается и достигает значений, близких к их содержанию в сопредельных районах Арктического бассейна: 5,0–10,0 мкг-ат/л кремния и 0,5–1,0 мкг-ат/л фосфатов.

В Чукотском море летом, в период активного развития диатомовых водорослей, в поверхностном слое содержание кремния находится в пределах 9,0–14,0 мкг-ат/л, а содержание фосфатов может падать до аналитического нуля. С окончанием вегетационного периода и переходом к зиме содержание биогенных элементов быстро повышается, а развивающаяся вертикальная конвекция выравнивает их концентрации по всей глубине моря.

Характерной особенностью поверхностных вод Баренцева моря является низкое содержание растворенного кремния: в течение всего года оно не превышает 10,0 мкг-ат/л. Более высокие концентрации растворенного кремния наблюдаются только в южных районах моря, находящихся под влиянием речного стока.

В арктических экосистемах разнообразие видов небольшое.

Наибольшее качественно разнообразие жизни на видовом уровне отмечается в бореальных приатлантических водах Северного Ледовитого океана. От Баренцева к Чукотскому морю с запада на восток оно снижается примерно с 2000 до 900 видов у бентоносных организмов и с 850 до 400 видов у планктонных. Наиболее заметное снижение числа видов наблюдается при переходе от бореальных вод к низкоарктическим в восточной части Баренцева моря и в районах воздействия великих сибирских рек. В восточной части Чукотского моря вследствие локального проникновения тихоокеанских элементов разнообразие видов немного возрастает.

Фитопланктон, макрофиты, микрофиты, первичная продукция. В Баренцевом и Белом морях в фотическом слое в весенне-летний вегетационный сезон биомасса фитопланктона нередко превышает 10 г/м², а первичной продукции — 1 000–2500 ккал/м² в год. В сибирских морях и в высоких широтах Арктического бассейна в вегетационный период биомасса фитопланктона может достигать 14 г/м² (в море Лаптевых). Более обычной в арктических морях оказывается биомасса фитопланктона 0,2–0,6 г/м², а в Баренцевом море — 0,8–1 г/м². Из-за короткого вегетационного периода продукция фитопланктона в арктических морях обычно не превышает 500–1500 ккал/м² в год, а в районах с сильным развитием паковых льдов редко больше 60–150 ккал/м² в год. Дополнительный источник первичной продукции в высоких широтах образуют диатомовые и сине-зеленые водоросли. Они способны продуцировать до 0,086 ккал/м² в час.

Другим важным источником первичной продукции являются донные макрофиты. В высоких широтах Арктического бассейна макрофитов значительно меньше, чем на шельфах, смываемых бореальными водами; их биомасса составляет в среднем 300 г/м². В восточной части Восточно-Сибирского моря и в Чукотском море макрофиты создают биомассу в среднем около 90±40 г/м². На участках со сплошным ледяным покровом макрофиты отсутствуют весь год, но на неровной нижней поверхности паковых льдов и на литорали ощутимую первичную продукцию создают микроводоросли.

Немалую роль в первичной продукции фотической зоны шельфа Северного Ледовитого океана играют и донные микроводоросли, способные продуцировать на разных участках от 18 до 1000 ккал/м² в год и более.