Наземные и морские экосистемы. Б.И. Сиренко, С.Ю. Гагаев. Предварительные результаты работ Зоологического института РАН, полученные в течение МПГ. Зоологический институт РАН, Санкт – Петербург ( Коллектив авторов, 2011)

Представлены результаты исследований последних лет по программе МПГ в Арктике и Антарктике. На больших пространствах Чукотского моря к северо-западу от Берингова пролива доминирует сообщество двустворчатых моллюсков Macoma calcarea. Центр сообщества совпадает с центром большого круговорота воды, отмеченного Ратмановым в 30-х годах прошлого столетия. Средняя биомасса бентоса в сообществе более 1000 г/м², а на отдельных станциях превышает 4000 г/м².

В Антарктике, в заливе Прюдс моря Содружества, в результате проведенных экспедиций с использованием водолазного количественного метода на 8 гидробиологических разрезах заложены основы биологического мониторинга. На мягких и смешанных грунтах до 25–30 м располагается сообщество с доминированием морских ежей и красных водорослей. Глубже, как правило, доминируют губки, асцидии и голотурии.

В Чукотском море сбор осуществлялся с борта судов с помощью дночерпателя ван-Вина с площадью захвата 0,1 м² и дночерпателя Океан – 0,25 м², а также тралов и драг, всего собрано более 100 количественных и качественных гидробиологических проб по традиционной методике, обычно используемой в ЗИН РАН.

В заливе Прюдс материал собирали с помощью водолазного количественного метода (Голиков, Скарлато, 1967). Суть метода состоит в сборе бентоса в зависимости от размера организмов и характера их распределения. Мейобентос (животные менее 1 мм), собирают специальным мерным стаканом. Макробентос (животные и растения крупнее 1 мм, равномерно распределенные), собирают на твердых грунтах с помощью рамки площадью 0,1 м² и совка, а на мягких грунтах с помощью водолазного дночерпателя Грузова с площадью 0,05 м². Обычно берут 3 пробы рамкой или 6 проб дночерпателем (по 2 сдвоенных дночерпательных пробы). Животных и растений, распределенных редко или неравномерно, учитывают рамками с площадью 1 м² и с определенной площади, проплывая вдоль разложенного на дне мерного фала с метровой рейкой и собирая всех редких животных, не попавших в предыдущие рамки 0,1 м² и 1 м².

Отбору проб предшествовала, как правило, фотосъемка типичных участков дна в исследуемом районе для предварительной оценки характера распределения и определения границ биоценоза и, соответственно, выбора наиболее подходящих мест для дальнейшего взятия проб. Фактически, каждый водолазный спуск заканчивался кратким отчетом вышедшего водолаза перед видеокамерой, что называется, «по горячим следам» характеризующим увиденное.

После взятия проб, там же в море, в майне проводилась промывка всех количественных проб макробентоса от ила и песка. В лаборатории на станции Прогресс осуществлялась камеральная обработка (включая разборку проб по группам животных, предварительное их определение, подсчет численности и массы доминирующих видов, а также фиксирование животных в формалине и этаноле для дальнейшей обработки в Зоологическом институте).

Фито– и зоопланктон собирали с помощью планктонных сеток, проводя тотальный лов водорослей и зоопланктона со дна до поверхности. В Антарктике было собрано около 200 гидробиологических проб. Подавляющее большинство водолазных работ проводилось со льда через специально подготовленную для погружений майну.

Выделение донных сообществ, во всех случаях, осуществлялось на основании доминирования по биомассе (Воробьев, 1949).

Материалы экспедиций, собранные в Чукотском море на юго-восточных разрезах, подтвердили наличие стабильного, наблюдаемого с начала прошлого столетия сообщества с доминированием двустворчатых моллюсков Macoma calcarea в центральном и восточном участках Чукотского моря от 66°55’ с.ш. до 68°50’с.ш. и от 168°05’ в.д. до 173°40’ в.д. (рис. 1). Средняя биомасса бентоса в этом сообществе превышает 1000 г/м², а биомасса на некоторых станциях достигает 3000–4000 г/м². Такие высокие значения биомассы бентосных сообществ мягких грунтов являются редкими даже в умеренных зонах Мирового океана, а для Арктики отмечены впервые.

Рис. 1. А – Распределение донного сообщества Macoma calcarea на шельфе Чукотского моря по данным экспедиции на р/т «Красноармеец» (1933) и ледоколе «Красин» (1935); Б – Распределение донных сообществ в Чукотском море по данным экспедиций. пришедшихся на начало XXI в. 1– Macoma calcarea, 2– Ennucula tenuis, 3– Polychaeta, 4– Gammaroidea; B – Схема течений Чукотского моря по материалам рейса р/т «Красноармеец» в 1933 г. (по Ратманов, 1937) с наложенным на схему контуром донного сообщества с доминированием Macoma calcarea (пунктирная линия) современные данные; Г– Распределение донного сообщества Macoma calcarea на шельфе Чукотского моря по данным конца 80-х годов

Длительное существование высокопродуктивного биоценоза в Чукотском море отнюдь не случайно. Скорее всего, оно возможно за счет постоянно возникающих в районах северо-западнее Берингова пролива круговоротов, продвигающихся далее в этом направлении. Наличие таких круговоротов было впервые отмечено в начале прошлого столетия отечественным ученым Г.Е. Ратмановым (1937). Приведенные им схемы актуальны по сей день и, пожалуй, являются наиболее точными.

Эти круговороты препятствуют выносу многочисленного личиночного пула донных организмов за пределы их основных поселений, а также удерживают и концентрируют основную пищу бентоса: живой и отмерший фито– и зоопланктон и фекальные массы над донными поселениями. По-видимому, основная масса органики, синтезированная фитопланктоном в юго-западной части Чукотского моря, потребляется бентосом в пределах отмеченного выше сообщества Macoma calcarea. Уходящие на северо-запад круговороты, вероятно, оказываются уже обедненными биогенами и фитопланктоном, а потому и биомасса там заметно падает до 200–300 г/м².

Вместе с тем несомненно, что именно скопления двустворчатых моллюсков привлекают в этот район моржей. Тихоокеанский морж Odobenus rosmarus divergens питается преимущественно моллюсками, среди которых преобладает макома. Ежегодные остановки во время миграций моржей совпадают с обозначенными участками, где доминируют двустворчатые моллюски.

Находки относительно теплолюбивых вселенцев (крабов Telmessus chieragonus и Oregonia gracilis и двустворчатого моллюска Pododesmus macrochisma) свидетельствуют, по-видимому, о продолжающемся потеплении в Чукотском море, о котором по материалам, собранным в начале прошлого столетия, писал гидробиолог Ушаков (1952).

Следует отметить, что, кроме этих трех редких крупных видов, в Чукотском море впервые были встречены несколько десятков тихоокеанских видов многощетинковых червей, раков, моллюсков и других мелких животных. Часть из них, вполне возможно, проникла в Чукотское море в последние годы, что можно рассматривать как результат очередного потепления климата.

Исследования последних лет позволили увеличить число свободноживущих беспозвоночных, населяющих Чукотское море, до 1430, что на 238 видов больше предыдущего списка (Sirenko, 2001). По материалам последних экспедиций описаны несколько новых видов (Чабан, 2008; Сиренко, 2009).

Основной целью исследований в Антарктике была закладка основ гидробиологического мониторинга в заливе Прюдс.

За две экспедиции с 2006 по 2009 гг. выполнено 8 морских гидробиологических разрезов. Пять из них в заливе/фьорде Нелла и на траверзе китайской станции у восточного берега залива. С внешней стороны, в заливе Восточный, были выполнены 3 разреза: у причала китайской станции, в бухте Пляжной и в бухте Объездной у станции Прогресс (рис. 2). Также были отобраны пробы в мелководных участках пресноводных озер Рид, Степпед, Прогресс и Скандретт.

Рис. 2. Схема разрезов, выполненных в течение 52-й и 54-й РАЭ

В антарктических экспедициях использовались как отечественное, так и зарубежное оборудование и снаряжение (рис. 3, 4).

Водолазные погружения на разрезе I обнаружили наличие конуса выноса минеральных осадков из распадка в юго-восточной части залива Нелла. На разрезе V, западная часть фьорда, наблюдается резкая смена глубин на скалисто-каменистом с небольшим количеством слабо заиленного песка мелкоступенчатом склоне. Восточная, более пологая часть фьорда (разрез II), несмотря на отсутствие конуса выноса илов, как на I разрезе, и преобладание плотных заиленных песков с большим количеством камней и гравия, населена теми же самыми доминирущими видами, что и на I разрезе. В юго-западной части фьорда Нелла на разрезе VI, на глубинах 8–12 м встречаются отдельные очень крупные камни, но в целом распределение схоже с картиной на разрезе II. Обследованная с помощью дночерпателя и шлюпочного трала центральная часть фьорда на глубинах 51–61 м представляет собой пологое ложе, покрытое крупным слабо заиленным песком с отдельными камнями. Распределение грунтов на траверзе китайской станции на выходе из фьорда на глубинах более 20 м и до предельно обследованных глубин 37 м напоминает таковое в западной части водоема. Мелководная часть относительно полога и покрыта слабо заиленным песком с отдельными камнями на скальной основе. Все обследованные бухты в заливе Восточный также представляют собой сравнительно пологий склон с крупным слабо заиленным песком и отдельными камнями. Однако в бухтах Пляжной и у причала китайской станции, соответственно, на разрезах VIII и IX, от уреза воды наблюдается относительно резкое увеличение глубин (дно представлено крупными каменистыми уступами до пятиметровой отметки на разрезе IX) и отвесной каменной стеной до глубины 12 м на разрезе VIII.

Рис. 3. Перед погружением. Автор фото В.В. Потин

Предварительные результаты обработки макробентосных проб указывают на относительно высокое биоразнообразие в исследованных участках акватории у станции «Прогресс», где обитает более 200 различных видов морского макробентоса. Особенно большое видовое разнообразие отмечено для иглокожих, губок, полихет и асцидий. Несколько видов, собранных в заливе, оказываются, по-видимому, новыми для науки. Получена достоверная картина распределения донных сообществ фьорда Нелла и открытой акватории залива Прюдс. Настоящие исследования показали, что доминирование красных водорослей (Phyllophora antarctica) и морских ежей в мелководных участках Антарктики (на глубинах до 20 м) не является повсеместным, а наблюдается, как правило, на мягких и смешанных грунтах. Жесткие грунты имеют иные доминирующие виды, представленные в основном губками, асцидиями и полихетами, здесь очень часто филлофора замещается известковыми водорослями (местами площадь покрытия составляет около 80 %). Биомасса бентоса в изученных участках на глубинах от 3 до 30 м колеблется от 1600 до 5000 г/м², что характерно для высокопродуктивных областей Мирового океана. Анализ распределения морских бентосных сообществ выявил их слабо выраженную поясность.

Рис. 4. Водолаз за работой. Автор фото С.Ю. Гагаев

На настоящий момент выделены следующие донные биоценозы.

На разрезе I, выполненном в фиорде Нелла, в юго-восточной его части на конусе выноса мелкодисперсных минеральных осадков на разных глубинах до 37 м зафиксирована следующая смена сообществ по глубине:

0–2 м – полное отсутствие морских обитателей из-за пресной талой воды;

2–9 м – сообщество морских ежей, красных водорослей и двустворчатых моллюсков (Sterechinus neumayeri + Phyllophora antarctica + Lafernula elliptica);

9–15 м – сообщество морских ежей и красных водорослей (S. neumayeri + Ph. antarctica);

15–25 м – сообщество морских ежей, красных водорослей и голотурий (S. neumayeri + Ph. antarctica + Cucumaria spatha) (рис. 5);

Рис. 5. Богатое донное сообщество на глубине около 20 м в заливе Прюдс, моря Содружества (Антарктика), включающее морских ежей, асцидий, многощетинковых червей и голотурий. Сообщество впервые обнаружено в заливе Прюдс водолазной экспедицией Зоологического института во время 52–54-й РАЭ. Автор фото С.Ю. Гагаев

25–37 м – сообщество губок, асцидий и многощетинковых червей (Spongia gen.sp. + Ascidiacea gen.sp. + Potamilla sp.) (рис. 6).

Рис. 6. Сообщество губок, асцидий, многощетинковых червей и голотурий в заливе Прюдс на глубине 32 м. Сообщество впервые обнаружено в заливе Прюдс водолазной экспедицией Зоологического института во время 52–54-й РАЭ. Автор фото С.Ю. Гагаев

На разрезе II, перпендикулярном разрезу I и выполненном на глубинах от 0 до 20 м мелководной части на скалистом дне с незначительными минеральными осадками, установлена следующая смена сообществ:

2–8 м – сообщество морских ежей, двустворчатых моллюсков и актиний (S. neumayeri + L. elliptica + Actiniaria gen.sp.);

8–17 м – сообщество морских ежей, двустворчатых моллюсков, многощетинковых червей, голотурий и бурых водорослей (S. neumayeri + L. elliptica + Serpula narconensis + C. spatha+Phaeophyta gen.sp.);

17–20 м – сообщество морских ежей, красных водорослей, голотурий и асцидий (S. neumayeri + Ph. antarctica + C. spatha + Actiniaria gen.sp.);

21–34 м – сообщество багрянок и двустворчатых моллюсков (Ph. antarctica + L. еlliptica).

На всех глубинах встречаются крупные (1–2 м³) редкие камни, покрытые литотамнием и заселенные зонтичными червями, голотуриями и асцидиями.

На разрезе III, выполненном на выходе из залива Нелла за китайской станцией Зонг Шанг, зафиксирована следующая смена донных сообществ.

На глубинах от 2 до 6 м сообщество морских ежей и многощетинковых червей (S. neumayeri + S. narconensis). По своей сути это вариация биоценоза с мелководья фьорда Нелла, со своими оригинальными чертами. Красная водоросль филлофора и двустворчатый моллюск латернула не выходят здесь в доминанты, их влияние проявляется на больших глубинах. Действительно, в диапазоне 6–10 м обитает сообщество тех же морских ежей, двустворчатых моллюсков, голотурий и полихет (S. neumayeri + L. elliptica + C. spatha + P. antarctica).

Данные о двустворчатом моллюске латернула полезны в прикладном отношении. Это сравнительно крупное животное (величиной с ладонь взрослого человека) содержит внутри раковины довольно много мяса, и после оценки запасов этого вида, в соответствующем количестве, может использоваться для гастрономических нужд обитателей станции. Сказанное относится и к обитающей в заливе «морской капусте», талломы которой достигают в некоторых случаях трехметровой длины (рис. 7). Справедливости ради следует заметить, что сбор этих морепродуктов немыслим без использования легководолазного снаряжения.

Рис. 7. «Морская капуста» – много больше человеческого роста. Автор фото В.Л. Джуринский

Дно на глубинах от 10 до 29 м занимает модификация биоценоза морских ежей и двустворчатых моллюсков с присутствием голотурий, красных водорослей и офиур (S. neumayeri + L. elliptica + C. spatha + Ph. antarctica + Ophiosparte gigas). Примечательно, что доминанты встречаются чаще на ровной поверхности дна по отдельности; на крупных валунах весьма эффектные «клумбы» формируют реже встречающиеся, но не менее красивые животные.

Глубже, до предельных обследованных глубин 43 м, дно занято сообществом колониальных асцидий, губок и голотурий (Distaplia cylindrica+Spongia gen.sp.+ Holothurioidea gen. sp.) (рис. 8). Водоросль филлофора здесь не встречается, по-видимому, из-за недостатка света.

Рис. 8. Сообщество асцидии Distaplia sp. на глубине 42 м. Сообщество впервые обнаружено в заливе Прюдс водолазной экспедицией Зоологического института во время 52–54-й РАЭ. Автор фото С.Ю. Гагаев

На разрезе IV, выполненном в бухте Объездной, зафиксировано сообщество морских ежей, голотурий и литотамния доминирующих фактически на всех глубинах бухты, от 4 до 6,5 м. – (S. neumayeri + Holothuroidea gen.sp. + Lithothamnion sp.).

На разрезе V, выполненном в западной части ф. Нелла, на глубинах от 4 до 61 м наблюдается следующая смена донных сообществ:

4–7 м – сообщество крупных актиний и морских ежей (Actiniaria gen.sp. + S. neumayeri);

8–9 м – сообщество губок и морских ежей (Polymastia sp. + S. neumayeri);

12–13 м – сообщество губок, офиур и морских ежей (Polymastia sp. + Ophiosparte gigas + S. neumayeri);

16,5 м – сообщество губок и зонтичных полихет (Polymastia sp + Potamilla sp.);

26–32–40(?) м – сообщество асцидий, губок и гребешков (Ascidiacea gen.sp. + Spongia gen.spp. + Adamussium colbecki).

Фрагментарное дночерпательное обследование глубин 50–61 м показывает, что доминирующие формы остаются те же, что и на предыдущих глубинах. Отсутствие гребешков, не попавших в малоплощадный дночерпатель, не является серьезным аргументом для отрицания этого.

На разрезе VI, выполненном у косы Биологической на глубинах от 6 до 24 м, наблюдается следующая смена биоценозов:

6 м – сообщество двустворчатых моллюсков, морских ежей и известковых водорослей (L. еlliptica + S. neumaeyri + Lithothamnion sp.);

17–24 м – сообщество двустворчатых моллюсков, асцидий, морских ежей, багрянок и полихет (L. elliptica+ Ascidiacea gen.sp. + S. neumaeyri + Ph. antarctica + Potamilla sp.).

На разрезе VII, выполненном на выходе из ф. Нелла с восточной стороны на траверзе станции Зонг Шанг на глубинах от 4 до 37 м, следующее распределение сообществ:

8–11 м – сообщество морских ежей, двустворчатых моллюсков и голотурий (S. neumaeri + L. elliptica + Holothuroidea gen.sp.);

18–35 м – сообщество зонтичных полихет, багрянок, асцидий и эррантных многощетинковых червей (Potamilla sp. + Ph. antarctica + Ascidiacea gen. sp. + Nephtys macroura).

Глубже 35 м начинается биоценоз с доминированием асцидий Distaplia sp.

На разрезе VIII, глубина 10–13 м, бухта Пляжная – сообщество губок, асцидий и морских ежей (Haliclona spp. + Ascidiacea gen.sp. + S. neumaeyri).

На разрезе IX, глубина 4–7 м – сообщество асцидий, морских ежей и бурых водорослей (Ascidiacea gen.sp. + S. neumaeyri + Phaeophyta gen.sp.)

В ходе проведенных работ получены следующие результаты:

1. Получены предварительные данные по составу и распределению донных организмов на 9 гидробиологических разрезах в заливе Прюдс на глубинах от 0 до 61 м.

2. Собраны материалы по донным осадкам, флоре и фауне в пресноводных озерах Рид, Степпед и Скандретт.

3. Заложены прочные основы для гидробиологического мониторинга, позволяющие в будущем следить за динамикой морских экосистем с целью определения влияния антропогенного загрязнения и климатических флюктуаций на морскую биоту.

4. Впервые выяснено распределение донных осадков на изученных разрезах в фьорде Нелла и в открытой части залива Прюдс до глубины 61 м.

5. Собран материал по фито– и зоопланктону в заливе Прюдс и в пресноводных озерах у станции «Прогресс».

Воробьев В.П. 1949. Бентос Азовского моря. В сб.: Труды АзЧерНИРО. Т. 13, 193 с.

Голиков А.Н., Скарлато О.А. 1965. Гидробиологические исследования в зал. Посьет с применением водолазной техники. В сб.: Исслед. фауны морей. Т. 3, № 11, с. 5–21.

Ратманов Г.Е. 1937. К гидрологии Берингова и Чукотского морей. В сб.: Исследования морей СССР. Вып. 25, с. 10–118.

Сиренко Б.И., Гагаев С.Ю. 2007. Необычное обилие макробентоса и тихоокеанские вселенцы в Чукотском море. В сб.: Биология моря. Т. 33, № 6, с. 355–364.

Сиренко Б.И. 2009. (в печати) Глава VI. Состав и распространение переднежаберных брюхоногих моллюсков (Mollusca, Gastropoda, Prosobranchia) Чукотского моря и Берингова пролива В сб.: Экосистемы и биоресурсы Чукотского моря и сопредельных морей. Исследования фауны морей 62(70).

Ушаков П.В. 1952. Чукотское море и его донная фауна. В сб.: Крайний Северо-восток Союза ССР. М.: Изд-во АН СССР. Т.2, с. 80–97.

Чабан Е.М. 2008. Глава VIII. Заднежаберные моллюски отрядов Cephalaspidea, Thecosomata, Gymnosomata (Mollusca, Opisthobranchia) Чукотского моря и Берингова пролива. В сб.: Фауна и зоогеография бентоса Чукотского моря. Исследования фауны морей 61(69).

Sirenko B.I. 2001. Introduction. List of species of free-living invertebrates of Eurasian Arctic seas and adjacent deep waters. In: Exploration of the Fauna of the Seas. Vol. 51(59), pp. 5–10.

Аbstract

Results of the last year investigations in the Chukchi Sea are given. Large area northwest of Bering Strait is dominated by bivalves Macoma calcarea. Center of the macoma community coincides with the center of the large gyre of water which was discovered by Ratmanov in 30th years of the last century. An average biomass of benthos in the community is more than 1000 g/m² and is more than 4000 g/m² in several stations.

The foundation of biological monitoring was laid on 8 hydrobiological transects in the Pryds Bay, Antarctica as a result of several expeditions using the diving quantitative method. Areas of soft or mixed substrates are dominated by sea urchins and red algae whereas deeper areas are dominated by sponges, sea squirts and sea cucumbers.