Ecosystems of the Siberian Arctic Seas‑2024 (Cruise 95 of the R/V Academic Mstislav Keldysh in the Kara Sea)

Full Text

95-й рейс НИС “Академик Мстислав Келдыш” – 16-я крупная мультидисциплинарная экспедиция, организованная Институтом океанологии РАН в рамках многолетней программы экспедиционных исследований “Экосистемы морей Сибирской Арктики” начиная с 2007 г. [2–5].

Экспедиция началась в порту Мурманск 21 июня и завершилась там же 24 июля 2024 г. Протяженность маршрута экспедиции составила 3578 миль (рис. 1). В экспедиции приняли участие 62 человека – ученые, аспиранты и студенты, представлявшие институты Российской академии наук (ИО РАН и его Южное и Северо-Западное отделения, ИГЕМ РАН, ИФА РАН, ИОА СО РАН), МГУ, САФУ, БФУ, МФТИ, ВНИРО Росрыболовства. Руководителем экспедиции был академик РАН М.В. Флинт, судном командовал капитан дальнего плавания Ю.Н. Горбач.

 

Рис. 1. Ледовое покрытие в районе исследований: а – в период максимального развития сезонного льда в конце апреля 2024 г., б – во время начала работ экспедиции в основном районе исследований 25 июня 2024 г., в – во время окончания работ 22 июля 2024 г. (по http://siows.solab.rshu.ru). г – Положение станций 95-го рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш”, д – положение станций на полигоне Русская Гавань (прямоугольник на рис. г), 1 – станции с полным комплексом, 2 – сокращенные станции, 3 – ихтиологические работы и отбор проб сетью “Манта”.

 

Основной целью экспедиционных исследований в период схода сезонного льда было получение новых данных, необходимых для прогноза изменений морских арктических природных комплексов, их биологической продуктивности, роли в потоках вещества, в том числе климатически активных газов, под воздействием современных климатических трендов, проявляющихся в уменьшении ледовитости, для формирования адаптированных к современным условиям подходов к климатическому мониторингу арктических природных систем, стратегии природопользования и принципов адаптивной и экологически безущербной деятельности человека в арктическом регионе.

Начало календарного лета 2024 г. характеризовалось тяжелой ледовой обстановкой в Карском море, что повлияло на построение маршрута экспедиции. Значительная часть работы проходила в условиях моря, покрытого льдом, в отдельных районах ледовитость достигала 50–70%, и судно буквально “проталкивалось” от полыньи к полынье (рис. 1). Используя доступные для судовождения по ледовым условиям районы, судно пересекло практически весь широтный диапазон в 6 градусов, в котором лежит Карский бассейн. Маршрут экспедиции был построен так, чтобы охватить три крупных территориальных “блока” – северо-восточную часть Баренцева моря, прилежащую к Карскому морю, северную глубоководную часть Карского бассейна (желоб Святой Анны) и шельф Карского моря. В каждом из этих “блоков” исследования были проведены в районах, в разной степени освободившихся от сезонного льда и имеющих разную историю схода сезонного ледового покрытия, которая восстанавливалась по ежедневным ледовым картам (http://siows.solab.rshu.ru).

Получены оценки гидрофизических и гидрооптических свойств морской среды в период интенсивного таяния сезонного льда, установлены характерные для сезона уровень влияния теплых относительно соленых атлантических вод на северную и центральную части Карского моря и пути их распространения в исследованном регионе.

Получены данные о гидрохимической структуре вод в разных районах Карского бассейна в весенний сезон (растворенном кислороде, величине рН, общей щелочности, общем и неорганическом растворенном фосфоре, растворенном кремнии, общем азоте и его формах). Установлены низкие концентрации биогенных элементов в верхнем перемешанном слое в период освобождения от сезонного льда (NO₃ в основном < 0.2 µМ, лишь локально до 1.0–1.5 µМ), что указывает на слабую вертикальную конвекцию в предшествующий зимний сезон либо на их интенсивное потребление еще до начала схода сезонного льда.

Оценки обмена СО₂ между океаном и атмосферой, выполненные на основании измерений в 44 точках, показали, что вся исследованная акватория Баренцева и Карского морей в весенний сезон была областью стока углекислого газа из атмосферы. Средняя (медианная) интенсивность обмена СО₂ для изученной акватории Баренцева моря составила 2.6 ммоль м^–2 сут^–1, или 31 кгС км^–2 сут^–1, для акватории Карского моря – 1.3 ммоль м^–2 сут^–1, или 16 кгС км^–2 сут^–1.

Ранневесеннее состояние фитопланктона на большей части исследованной акватории характеризовалось массовым развитием мелкоклеточных видов Phaeocystis pouchetii и диатомеи Chaetoceros socialis и формированием высоких концентраций водорослей на глубинах ниже 30 м. Колонии P. pouchetii впервые были отмечены в северо-западной глубоководной части Карского моря, куда вид поступал с атлантической водой. Максимальная численность вида достигала 21 × 10⁶ кл/л. Вид исчезал из фитоцена при солености < 31 PSU. Численность пикофитопланктона изменялась от 0.2 до 4.9 × 10⁶ кл/л. В составе пикофитопланктона доминировали пикоэукариоты, численность цианобактерий не превышала 20–60 кл/мл.

Интегральные величины первичной продукции в период весенней фазы массового развития фитопланктона достигали 400–550 мгС/м² в день, в синтезе нового органического вещества доминировал микрофитопланктон (> 20 мкм). В первой половине июля наблюдался переход от весенней фазы развития фитопланктона к более поздним стадиям, который характеризовался снижением продукции почти на порядок, формированием глубинного хлорофилльного максимума на горизонтах 30–75 м и доминированием мелкоразмерных фракций фитопланктона (< 20 мкм).

Изменения биомассы мезопланктона в Карском море в широтном диапазоне 74°30.0ʹ до 80°22.5ʹ с.ш. при различных ледовых условиях были слабо выражены и составили от 2.5 до 5 мл/м³. Локальный максимум с биомассой в поверхностном слое 0–20 м был приурочен к области континентального склона в желобе Св. Анны. Впервые для весеннего сезона в Карском бассейне получены оценки роли зоопланктона в утилизации первичного органического вещества в районах, различающихся по режиму схода сезонного ледового покрытия. Зоопланктон ежесуточно потреблял < 5% биомассы фитопланктона, и лишь в локальных скоплениях зоопланктона в области склона эта величина возрастала до 70%.

Основу численности ихтиопланктона (> 85%) на исследованных акваториях повсеместно составляли ранние стадии развития сайки (Boreogadus saida), наибольшая численность которых – 4 экз/м², отмечена на Обско-Енисейском взморье.

Для всего района исследований получены оценки обилия личинок краба-вселенца Chionoecetes opilio. Наибольшая численность – 100–900 экз/м², наблюдалась в приновоземельском районе Баренцева моря и на границе Баренцева и Карского морей в желобе Св. Анны, куда они приносятся течениями из Баренцева моря. В центральной части Карского моря численность личинок составляла 0.4–29 экз/м². Учет взрослого краба-стригуна методом видеонаблюдений показал, что наиболее высокие плотности приурочены к прилежащем к Новой Земле районам Баренцева моря (2.7–4.3 экз/10 м²) и к области континентального склона в желобе Св. Анны (1.5–2.0 экз/10 м²).

Выявлены аномально высокие концентрации взвешенного органического углерода, превышающие 300 мкг/л и связанные с активной весенней вегетацией фитопланктона. В отличие от данных, полученных в прошлые годы, повышение концентраций взвешенного органического вещества не сопровождалось увеличением его в растворенной форме. Средние концентрации РОУ были существенно ниже среднемноголетних величин для Карского и Баренцева морей. На основании анализа биомаркеров показана активная седиментация “новой” взвеси биогенного происхождения на дно – при повторных наблюдениях с интервалом две недели зафиксировано обогащение верхнего слоя донных осадков биогенным ОВ при глубине 520 м.

На всем маршруте экспедиции проводились измерения концентраций CO₂, изотопного состава и концентрации метана, O₃ и водяного пара в приводном слое атмосферы с помощью лазерного анализатора Picarro G2132-i и газоанализаторов ENVEA 0342e и ENVEA CO12e. Предварительные данные не выявили значительных региональных отклонений этих параметров. Концентрация CH₄ была на уровне 1.97 ppm, и лишь на мелководном шельфе Карского моря было локально зафиксировано увеличение 2.02 ppm.

Для оценки уровня радиоактивного загрязнения донных осадков, связанного с поступлением в море радиоактивности, аккумулированной в ледниках Новой Земли, способности осадков к самоочищению на многолетнем масштабе были отобраны колонки донных отложений у полуострова Литке и в заливе Русская Гавань в области разгрузки ледников Шокальского и Лактионова.

На исследованной акватории Баренцева и Карского морей получены оценки содержания микропластика и корабельной краски. Микропластик и частицы краски были обнаружены практически на всех станциях, их средние концентрации составили соответственно 0.162 шт./м³ и 0.206 шт./м³.

На всем маршруте экспедиции проведены учеты морских млекопитающих и птиц. Из учтенных видов 7 занесены в Красный список МСОП и 6 – в Красную книгу РФ.

Финансирование работы. Экспедиционные исследования проведены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (целевое финансирование на проведение морских экспедиционных исследований), основные работы выполнены в рамках государственного задания № FMWE-2024–0021, часть исследований проведена по госзаданиям № FMWE-2024-0015, № FMWE-2024-0016, № FMWE-2024-0018, № FMWE-2024-0022, № FMWE-2024-0024, № FMWE-2023-0002, № FMMN-2024-0019, № FMMN-2024-0020, проектам РНФ № 21-77-20025, № 23-27-00061, № 23-24-00440.

Конфликт интересов. Авторы настоящей работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

About the authors

M. V. Flint

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

A. A. Polukhin

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences

Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

S. G. Poyarkov

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences

Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

N. A. Rimsky-Korsakov

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences

Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

A. Yu. Miroshnikov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: m_flint@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files