Multidisciplinary program of field studies of ecosystem in the Atlantic sector of the Southern Ocean (december 2019 – march 2020)

Full Text

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН по поручению Правительства РФ готовит комплексную межведомственную экспедицию в Атлантический сектор Южного океана для решения ключевых задач в области исследований природных комплексов антарктических вод, которые поставлены перед фундаментальной наукой Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации (Указ Президента РФ от 01 декабря 2016 г.), Стратегией развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 г. (распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2010 г.), Стратегией развития деятельности Российской Федерации в Антарктике на период до 2020 г. и на более отдаленную перспективу, подписанной Президентом РФ 30 октября 2010 г. Планируемые экспедиционные исследования направлены на комплексную оценку состояния экосистем Антарктики и Южного океана, влияния на них текущих климатических изменений и выполнение обязательств России как члена АНТКОМ (Конвенции по сохранению морских живых ресурсов Антарктики).

Антарктическая морская экосистема уникальна благодаря истории формирования ее современного облика, насчитывающей миллионы лет, разнообразию входящих в нее видов животных, и чрезвычайно высокой биологической продуктивности, представляющей в том числе и значительный промысловый интерес. Экосистема Южного океана в определенных узловых районах поддерживает высочайшую численность организмов высших трофических уровней — морских птиц, тюленей и китов, потребляющих антарктический криль, который является ее ключевым компонентом. Одновременно с этим криль представляет собой важный промысловый биологический ресурс для человечества, который не только широко используется в пищевой промышленности, но и является ценнейшим ресурсом для производства кормов интенсивно растущей марикультуры. Именно в Антарктике как районе, где сочетаются уникальные свойства морской экосистемы и огромный промысловый потенциал, были впервые отработаны эффективные международные механизмы охраны окружающей среды, выразившиеся в принятии и имплементации Мадридского протокола Договора об Антарктике и Конвенции по сохранению морских живых ресурсов Антарктики (АНТКОМ). Начиная с 1957 г. российские ученые проводили экспедиционные исследования в Южном океане, направленные на оценку структурных и продукционных свойств региональной системы и ее потенциальных ресурсов.

Океанографической основой функционирования антарктической морской экосистемы является система Антарктического циркумполярного течения (АЦТ), которое в наиболее продуктивном Атлантическом секторе взаимодействует с высокоширотными водами круговорота моря Уэдделла. Роль различных компонентов этой сложной системы в формировании структуры пелагической экосистемы, биологической продуктивности и поддержании популяции антарктического криля окончательно не выяснена и представляет огромный интерес для оценки устойчивости региональной экосистемы в целом.

В последние десятилетия система Южного океана испытывает значительные изменения, связанные с глобальными климатическими трендами, однако тенденции изменения процессов в разных системах циркуляции вод и в разных секторах имеют разнонаправленный характер, и их влияние на функционирование антарктической экосистемы и процессы в Мировом океане в целом остается недостаточно исследованными.

Для понимания процессов, обуславливающих функционирование биопродукционной системы Антарктики, планируются исследования циркуляции вод. Особое внимание будет уделяться изучению процессов, происходящих в области взаимодействия Антарктического циркумполярного течения с высокоширотными водами Антарктики, в частности водами крупномасштабного круговорота моря Уэдделла. Именно эта область является наиболее высокопродуктивной зоной пан-антарктической экосисемы и именно здесь формируются концентрации антарктического криля. К востоку от Антарктического полуострова в районе бассейна Пауэлла воды крупномасштабного круговорота встречаются с водами Антарктического циркумполярного течения. Существующие ограниченные данные позволяют предполагать, что именно здесь формируются условия для широкой аккумуляции молоди криля, которая способна успешно перезимовывать в этой области за счет продукции ледовых водорослей. Предполагается, что зимний ледяной покров также обеспечивает защиту криля от сезонно обитающих в высоких широтах хищников. Однако процессы взаимодействия различных факторов среды и их влияние на антарктическую экосистему в этом важном районе остаются недостаточно исследованными.

Пролив Дрейка является единственным районом Южного океана, где наиболее мощное во всем Мировом океане Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ), опоясывающее Антарктиду с запада на восток, распространяется от одного континентального склона (Южной Америки) до другого (Антарктиды). Модельные исследования показывают, что глубина порога, образованного хребтами, стоящими на пути этого течения в проливе Дрейка, кардинальным образом влияет на структуру глобальной меридиональной циркуляции.

Основной задачей экспедиции является оценка гидрофизических процессов, определяющих состояние морской среды, гидрохимических условий и их пространственной изменчивости, структуры, функциональных параметров и продуктивности экосистемы антарктических вод в ключевых районах океанографических фронтов, крупномасштабной и локальной циркуляции Южного океана.

Планируются исследования динамики вод в проливе Дрейка в районе хребтов Хиро и Феникс. Предполагается выполнение двух разрезов с комплексными станциями через пролив Дрейка и полигонов с комплексными наблюдениями за абиотическим и биотическим компонентами и параметрами экосистемы в районе бассейна Пауэлла и Южно-Оркнейских островов.

Для антарктического криля характерно формирование плотных концентраций в районе островов Атлантической части Антарктики. Именно эти скопления являются местом откорма морских птиц и млекопитающих, потребляющих криль; именно на них в основном ориентирован промысел криля, и, как следствие, эти районы стали объектом повышенного внимания со стороны АНТКОМ. Между тем закономерности формирования скоплений криля, изменения их локализации и соотношение вклада физико-океанографических и биологических факторов в их сезонную динамику остаются невыясненными. Наблюдения показывают, что степень концентрирования криля может во многом определяться и особенностями его физиологии и поведения, в частности увеличением размаха вертикальных миграций и переходом к придонному образу жизни.

Исследования донной фауны, которые планируется провести на подводных поднятиях в районе разлома Хиро-Феникс, направлены получение новых данных для оценки биологического разнообразия в глубоководных районах Антарктики, истории формирования глубоководной фауны и проверку гипотезы о существовании важной биогеографической границы в районе пролива Дрейка.

Длительность работ в Южном океане составит 70 суток. Работы будут проводиться в 2 этапа, на которых выполняются исследования на разрезах через пролив Дрейка и на полигонах в море Уэдделла (бассейн Пауэлла) и Южно-Оркнейских островов с повторением весной и в конце лета южного полушария (рисунок).

 

Рис. Схема района работ экспедиции в районе пролива Дрейка и море Скотия.

 

Исследования будут проводиться в рамках государственных заданий, в них будут участвовать сотрудники 9 академических институтов (ИО РАН, ННЦМБ ДВО РАН, АО ИО РАН, МГИ РАН, ИМБИ РАН, ИПЭЭ РАН, ТОИ ДВО РАН, ИПМТ ДВО РАН, НИИ Аэрокосмос) и организации Росрыболовства РФ.

 

About the authors

E. G. Morozov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: egmorozov@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. V. Flint

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

V. A. Spiridonov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: valbertych@mail.ru
Russian Federation, Moscow

R. Yu. Tarakanov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: rtarakanov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

Supplementary files