Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Макрозообентос верхнего шельфа юго-западной части Карского моря

ВАК РФ 03.02.10, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Макрозообентос верхнего шельфа юго-западной части Карского моря"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НАУКИ

ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П. Ширг— РАН

""0011312

КОЗЛОВСКИИ Владислав Владимирович

МАКРОЗООБЕНТОС ВЕРХНЕГО ШЕЛЬФА ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАРСКОГО МОРЯ

03.02.10 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 мдр гш

Москва-2012

005011312

Работа выполнена в Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Научный руководитель: зав. лаб., кандидат биологических наук

Кучерук Никита Валентович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Галкин Сергей Владимирович

кандидат биологических наук Переладов Михаил Владимирович

Ведущая организация: Московский государственный

университет им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет

Защита диссертации состоится 13 марта 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.239.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу:

117997, Москва, Нахимовский проспект, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу: 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36.

Автореферат диссертации разослан 13 февраля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета „/Л, - —

кандидат биологических наук ** Г.Г. Николаева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования.

Несмотря на исследования отечественных, а в последнее время и зарубежных исследователей, сообщества макрозообентоса прибрежных мелководий Карского моря всё ещё изучены недостаточно, для понимания их структуры с учётом всего многообразия биотопов. Карское море характеризуется сложным гидрологическим режимом. Один из факторов, формирующих этот режим, - огромный пресный сток (примерно 1300 км3 в год), влияющий на всю Арктику. Другой фактор - приток тёплых атлантических вод из Баренцева моря. Специфический гидрологический режим (Зацепин и др., 2010; Harms, Karcher, 1999) становится причиной встречи в Карском море арктической, бореальной, а также эстуарной фауны.

Донные сообщества - наиболее удобный и информативный объект для оценки состояния экосистем, что объясняется их относительной стабильностью во времени и способностью к ретроспективному представлению изменений в экосистеме (Бурковский, 2006). Кроме того, мониторинг фауны Карского моря необходим на фоне информации о сокращении ледовитости, увеличении продолжительности продукционного сезона и изменения климата в Арктике (Вое et al., 2009). Отдельные районы Карского моря могут оказаться особо чувствительными к изменению климата: так как до западного побережья п-ова Ямал части моря доходит остаточная ветвь тёплых атлантических вод, ледовый режим тоже может измениться в случае даже незначительных климатических флуктуаций (Holland, Bitz, 2003). Климатическим флуктуациям подвержен и речной сток в Карское море.

Подробное изучение фауны Обской губы и Карского моря становится всё более важным в связи с планированием добычи полезных ископаемых на шельфе Карского моря и в Обской губе и необходимостью экологического мониторинга ресурсных разработок. В 2010 году подписан договор о сотрудничестве компании «Роснефть» с американской нефтегазовой компанией «ExxonMobil». Предполагается, что это сотрудничество будет включать в себя добычу нефти на трёх лицензионных участках на шельфе Карского моря. Нефтегазовые разработки планируются в прибрежной акватории п-ова Ямал (Харасавэйское, Русановское и др. месторождения) и в Обской губе - там их ведёт «Газпром». С 2011 года в Байдарацкой губе ведутся работы по строительству подводного участка газопровода «Бованенково - Ухта».

Представление о размахе пространственно-временных изменений донных сообществ служит основой для проведения оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) при осуществлении хозяйственных проектов.

Целью нашей работы было выявление современных особенностей структуры сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов мелководий юго-западной части Карского моря в районах с различным гидрологическим режимом (Байдарацкая губа, запад п-ова Ямал, Обская губа, Приобский шельф); анализ многолетней динамики сообществ по собственным и литературным данным.

Были сформулированы следующие задачи:

1. Выделить сообщества макрозообентоса в исследованных районах и провести их сравнительный анализ.

2. Проанализировать влияние гидрологических особенностей изученных участков Карского моря (юго-западная часть моря, эстуарий Оби и переходная зона из Обского эстуария в центральную часть моря) на бентосные сообщества.

3. Сравнить полученные данные с историческими литературными данными.

4. Провести сравнение сообществ, выделенных в Карском море, с сообществами мелководной части прилежащего Печорского моря.

Научная новизна. Работа представляет собой наиболее полное количественное исследование сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов мелководий Карского моря. Исследованы малоизученные ранее сообщества акватории, прилегающей к северо-западному побережью полуострова Ямал. Две бентосные съёмки, проведённые с двухлетним

интервалом в эстуарии Оби, позволяют сделать вывод о динамике состояния сообществ макрозообентоса в этом крайне нестабильном в гидрологическом отношении регионе. Исследованы сообщества макрозообентоса расположенные в зоне фронтального раздела между морской и речной водой в Обской губе. Обработка материала проведена с использованием современных математических методов анализа данных.

Теоретическое и практическое значение. Выявлена зависимость распределения сообществ макрозообентоса Карского моря от гидрологического режима в различных районах моря. Показано, что в эстуарной зоне состав и структура донных сообществ определяются не осредненными, а экстремальными значениями гидрологических параметров. Работа даёт наиболее полное представление о качественном и количественном распределении донной макрофауны в прибрежной зоне Карского моря, а также дополняет фундаментальный багаж знаний о макробентосе рыхлых грунтов Арктических морей в целом. Работа даёт базовые представления, необходимые для проведения экомониторинга климатических и антропогенных изменений в исследованных районах.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на международной конференции Arctic Frontiers: Arctic Tipping Points (Тромсё, Норвегия, 2011), а также на семинарах Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ ИО РАН (2009-2011) и на Учёном совете Направления экологии морей и океана ИО РАН (2012).

Публикации. Автором опубликовано 4 печатных работы, из них по теме диссертации - три: одна статья и двое тезисов конференций.

Объём и структура работы

Содержание диссертации изложено на 117 страницах и состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов и приложения. Текст проиллюстрирован 28 рисунками и содержит 9 таблиц, из них 2 в приложении. Список литературы включает 115 источников, в том числе 65 на иностранных языках.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Обзор литературы состоит из четырёх разделов. Первый раздел посвящен физико-географической характеристике Карского моря. Особое внимание уделено гидрологическому режиму Карского моря, который остаётся во многом малоизученным. Существует несколько схем течений Карского моря, отчасти противоречащих друг другу (Зацепин и др., 2010; Pavlov, Pfirman, 1995; Johnson et al., 1997; Harms, Karcher, 1999; McClimans et al., 2000). Все источники отмечают огромный пресный сток рек Обь и Енисей (около 1100-1350 км3 в год), распресняющий значительную часть поверхностного слоя вод. Мы ориентировались на схему, представленную Зацепиным (2010) (Рис. 1). Нас в первую очередь интересовали температура и особенно солёность в районах отбора проб, так как эти факторы непосредственно влияют на положение и структуру донных сообществ. Работы проводили в трёх различных по гидрологическим условиям районах: бесстоковой Байдарацкой губе; в районе к западу от п-ва Ямал, подверженном влиянию Ямальского течения, и в Приобском мелководье, на которое оказывает влияние пресный сток Оби. Осадки в исследованных нами районах представлены песчанистыми илами и илистыми песками (Горшкова, 1957; Кузнецов, 1976).

Во втором разделе содержится краткая характеристика донных сообществ Арктики: центральной части Арктического бассейна, а также периферийных морей. Отмечено, что особенно полно исследованы районы, находящиеся под антропогенной нагрузкой (в первую очередь Баренцево море). Районы, в которых хозяйственная деятельность не так интенсивна, изучены значительно слабее.

Сообщества макрозообентоса Карского моря описаны в третьем разделе. Рассмотрены работы с начала XX века по настоящее время. В последние годы исследования Карского моря интенсифицируются в связи с ростом его хозяйственного значения.

Четвёртый раздел содержит описание общих характеристик эстуарных донных сообществ, а также описание эстуария Обской губы.

Рисунок 1 Схема течений в Карском море: 1 - Восточно-Новоземельское течение, 2 -Ямальское течение, 3 - пресный сток Оби и Енисея (по: Зацепин и др., 2010)

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

2.1 Полевые работы

Сбор материала для настоящего исследования был проведён в 2007 и 2010 годах в ходе рейсов НИС «Профессор Бойко», «Академик Мстислав Келдыш» (в дальнейшем -АМК), а также «ОТА-777» (Озёрный толкач автономный). Материал собран в четырёх районах Карского моря: в Байдарацкой губе (БГ), к западу от середины п-ова Ямал (Ямальский разрез - ЯР), на Обско-Новоземельском разрезе (ОНР), протянутом из Обской губы в сторону Новой Земли) и в Обской губе (Рис. 2, Табл. 1). Отбор проб вели дночерпателями Ван-Вина и «Океан-О.1» с площадью раскрытия 0.1 м2 и дночерпателем «Океан-О.25» с площадью раскрытия 0.25 м2. Всего было отобрано 219 проб на 74 станциях.

Таблица 1 Характеристика исследованного материала

Район Судно Время Число станций Число проб Орудие лова Диапазон глубин (м)

Байдарацкая губа Проф. Бойко Июль 2007 32 96 Дночерпатель Ван-Вина 0.1 5-25

Ямальский разрез АМК Сентябрь 2007 4 20 «Океан-0.1» 16-46

ОНР АМК Сентябрь 2007 9 37 «Океан-О.1», «Океан-О.25» 11-55

Обская губа ОТА-777 Август 2010 29 66 «Океан-0.1» 7-26

На каждой станции Байдарацкого полигона отбирали по 3 пробы дночерпателем Ван-Вина, на станциях Ямальского разреза - по 5 проб дночерпателем «Океан-ОД». На станциях Обско-Новозмельского разреза отбирали от 3 до 5 проб дночерпателями «Океан-О.1» и «Океан-О.25». В Обской губе в 2010 году отбирали от одной до пяти проб дночерпателем «Океан-О.1». Разница в числе проб обусловлена низким числом видов в эстуарии и бессмысленностью отбора там большого числа проб, а также погодными условиями. Промывку вели на палубе через сито № 14 с ячеёй 0.5 мм. Пробы фиксировали 4% раствором формальдегида в морской воде с последующим переводом в 70% этиловый спирт при камеральной обработке в лаборатории. Для определения и тотального подсчета организмов использовали бинокулярный микроскоп Leica MZ6. Около 80% материала определено до вида. Взвешивали все организмы одного вида из каждой пробы на весах ACCULAB VIC-303 с точностью 0.001 г. Для определения биомассы использовали сырой вес организмов. Названия таксонов соответствуют валидным названиям, приведённым в базе данных MarBEF (http.7/www.marbef.org/data/aphia.php?p=search).

Рисунок 2 Карта станций

Автор участвовал в экспедиции 2010 года в Обскую губу на озёрном толкаче «ОТА-777». Автором обработаны материалы 54-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» (пробы взятые на Ямальском разрезе, в Обской губе и на приобском шельфе), состоявшегося в 2007 году, а также пробы полученные в 2010 году, в ходе рейса в Обскую губу. Вся математическая обработка полученных данных проведена автором.

2.2 Методы анализа и статистической обработки материала

Оценку видового разнообразия макрозообентоса проводили, используя кумулятивные кривые накопления числа видов с увеличением числа проб. При этом по оси абсцисс откладывали количество проб, а по оси ординат - суммарное количество видов в этих пробах. Разнообразие макробентоса оценивали на нескольких иерархических уровнях (Шийакег, 1972): а-разнообразие (точечное, или локальное разнообразие) - среднее число

видов в пробе; Р-разнообразие (степень пространственной неоднородности видового состава) оценивали по скорости прироста числа найденных видов с увеличением числа проб (угол наклона кумулятивной кривой в двойных логарифмических координатах); у-разнообразие (общее богатство выделенного сообщества). Оценка видового богатства полагалась достоверной, если полученная кумулятивная кривая при определенном числе проб выходила на плато, то есть увеличение числа проб уже не приводило к увеличению количества видов. В противном случае, проводили расчет ожидаемого полного числа видов с поправкой Chao2 на встречаемость редких видов (Chao, 1987):

SniMH = S„ai« + Sl(Sl-l)/2(S2+l), (1)

где SHaita - общее число всех найденных видов, S] - число видов, встреченных в одной пробе, S2 - число видов, встреченных в двух пробах.

Поправка Chao2 обеспечивает наиболее объективную оценку видового богатства при не очень большом количестве проб (Colwell, Coddington, 1994).

Кроме этого, использовали следующие показатели разнообразия: Индекс Шеннона Н':

Н' = - X(Pil°g2P¡), (2)

где p¡ - отношение численности вида i к общему числу особей выборки N. Индекс чувствителен как к числу видов, так и к неравномерности их количественной представленности в пробе (сообществе). Индекс выравненности Пиелу J':

J' = H'/log(S), (3)

где Н' - индекс Шеннона, S - число видов в сообществе. Индекс зависит лишь от равномерности распределения обилий видов, меняется в диапазоне от 0 (абсолютное доминирование единственного вида) до 1 (все виды равнообильны).

Среднее ожидаемое число видов на 100 особей, ESioo - позволяет сравнивать по видовому богатству выборки, различающиеся числом просчитанных организмов (Clarke, Warwick, 2001; Kaschner et al., 2011).

Для определения значимости вида в сообществе использовали долю его дыхания R¡ в суммарном дыхании сообщества Q (Кучерук, Савилова, 1985; Кучерук, 1985; Azovsky et al., 2000; Azovsky et al., 2004), рассчитываемую по формуле:

R¡ = A¡QÍ/£A¡Q¡ = АД0'75 N¡025ÍZ A¡B¡0'75 N¡a25, (4)

где A¡ - специфичный для таксона коэффициент удельной интенсивности метаболизма (Алимов, 1979), B¡ - биомасса i-ro таксона и N¡ - его численность. Расчет и анализ сходства проб проводили с использованием индекса сходства Брэя-Кёртиса (Bray, Curtis, 1957),

Ibc =1- S[xrxik]/I( Xij+Xjk), (5)

по доле дыхания видов в суммарном дыхании сообществ.

На основании полученных матриц сходства проводили ординацию станций методом многомерного шкалирования (MDS) для выявления общих тенденций в распределении сообществ. Принцип метода в расположении точек (обозначающих станции) на плоскости (использовалось двухмерное пространство), наиболее полно соответствующее индексам сходства между станциями - чем больше сходство между станциями, тем они ближе друг к другу и наоборот.

Результаты ординации проверялись и дополнялись методом однофакторного анализа сходства (ANOSIM), который позволяет оценивать достоверность объединения станций в те или иные группы (Clarke, Warwick, 2001).

Все расчеты производили при помощи пакетов программ MS Excel 2007 (Microsoft™); PRIMER v6 (Primer™, 2001). Построение карт и графиков вели в программах Surfer 10 и Grapher 8 (Golden Software™).

ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Общая характеристика сообществ в исследованных районах

Всего в четырёх исследованных районах обнаружено 188 видов. Средняя численность составила 2694 экз/м2 (при разбросе от 30 до 20277), средняя биомасса - 55.39 г/м2 (варьирует от 0.02 до 338.94 г/м2). Наибольшим числом видов (91) представлены полихеты. Максимальное число видов отмечено в Байдарацой губе, что, несомненно, связано с большим числом взятых там проб. Наименьшее число видов наблюдалось на разрезе Обь-2010, поскольку эстуарная фауна всегда беднее морской.

Среднее число видов в пробе (альфа-разнообразие) оказалось наивысшим на Ямальском разрезе (Табл. 2). Невысокие показатели а-разнообразия на ОНР объясняются тем, что его 4 станции расположены в эстуарии (в 2010 году значительно большее число станций было расположено в эстуарии, что объясняет низкие показатели а, р, у -разнообразий для ОР-2010).

Ожидаемое число видов выявлено достаточно полно: в среднем на 80%, а для ОР-2010 даже на 95%, из-за малого числа видов в Обском эстуарии. Средняя численность (экз/м2) на западном побережье Ямала ниже, чем в эстуарии и прилегающей акватории: 2596 (от 414 до 1794) на ЯР и 1072 (от 203 до 4973) на БГ против 3811 (от 30 до 20277) на ОР-2010 и 4907 (от 652 до 15009) на ОНР, что становится следствием высоких численностей полихет и олигохет в опреснённых районах.

Таблица 2 Характеристики бентоса исследованных районов

Ямальский разрез Байдарацкая губа Обский разрез (2010) ОНР (2007)

число проб 20 96 66 37

среднее число видов в пробе (а-разнообр.) 26.3 19.2 5.62 15.5

р-разнообразие 0.334 0.330 0.395 0.427

число видов в сообществе (у-разн.) 81 131 41 92

ожидаемое число видов 114 153 43 114

индекс Пиелу Л' 0.6422 0.6573 0.2786 0.3533

Евюо 27.77 32.41 8.252 14.29

средняя численность 2596 1072 3811 4907

(экз/м2) (414-1794) (203-4973) (30-20277) (652-15009)

средняя биомасса (г/м2) 83.89 (12.34-158.14) 84.13 (2.96-338.94) 22.11 (0.02-147.33) 47.8 (22.97-105.42)

В то же время, средняя биомасса (г/м2) на станциях западного побережья Ямала заметно превышала среднюю биомассу в эстуарии и прилегающей акватории: 83.89 (менялась от 12.34 до 158.14) на ЯР и 84.13 (находилась в пределах от 2.96 до 338.94) на БП против 22.11 (от 0.02 до 147.33) на ОР-2010 и 47.8 (в диапазоне между 22.97 до 105.42) на ОНР, из-за более выраженного доминирования моллюсков в юго-западной акватории. На ОНР моллюски доминировали не так ярко, а на ОР-2010 доминантами были полихеты.

3.2 Структура сообществ макрозообентоса

С помощью метода многомерного шкалирования было выделено несколько групп станций по данным о доле видов в дыхании сообществ (Рис. 3). Выделение было основано также на данных по глубине, температуре и солёности на станциях. Станции Ямальского разреза (ЯР) и Байдарацкой губы (БГ) достаточно тесно сгруппированы в левой части ординации, они также объединяются со станцией «внешней группы» из Печорского моря. К "левой" группе, с краю, примыкают и станции ОНР («Море Восток»).

Заметно разделение станций Байдарацкого полигона по глубинам. Мы решили выделить две переходные группы между морем и эстуарием: «ПГ» и «ПГ1». Обе группы чётко выделяются на ординации, но если у первой солёность достигает почти морских значений, то у второй солёность принимает самые неблагоприятные значения (4-8%о) (Хлебович, 1974). Чётко выделяются, хотя и обладая внутренней мозаичностью, пресноводная и солоноватоводная группы.

Несмотря на большое число выделенных групп, оценка методом АЖ)81М показала, что разделение станций на обозначенные группы неслучайно и статистически достоверно на уровне значимости 0.1%. Разумно объединить ряд станций ЯР и средних глубин БГ, а также станций «внешней группы». Достаточно велико сходство двух станций ЯР и ОНР, а группа ОГ_2007 (станции, взятые в 2007 году в Обской губе) на 100% сходна с группой «Эстуарные станции». Также определённым сходством с соседними группами обладают переходные группы.

Resemblance: S17 Bray Curtis similarity |

о о о ♦ л. « Y о о * <> * * ♦ 20 Stress: 0.12 Д х А\^ X X Vb У группа БГ 20-30 Т БГ 12-20 БГ <12 ♦ ЯР 4- 0г_2007 X ПГ1 * пг Д Пресная зона V Эстуарные ст. О Печора О Море Восток

Ал ▼ □ т ▼ Ч; п vv V

▼

Рисунок 3 Структурное сходство между станциями всех исследованных районов Карского моря, а также станциями Печорского моря (получено с помощью метода многомерного шкалирования на базе индексов сходства Брэя-Кёртиса, полученных по данным о доле видов в дыхании сообществ)

3.2.1 Сообщества макрозообентоса Байдарацкой губы и Ямальского разреза

На основании анализа методом многомерного шкалирования, по данным о вкладе видов в дыхание сообществ на станции, было подсчитано сходство между станциями Ямальского разреза, Байдарацкой губы (Рис. 4) и пятью станциями внешней группы (полигон Приразломное в Печорском море). По результатам анализа выделено три группы станций: А, В, С (Рис. 5). Оценка методом А1Ч081М показала, что разделение станций на обозначенные группы неслучайно и статистически достоверно на уровне значимости 0.1%.

Мелководное сообщество (группа А) (всего 14 станций на глубинах менее 12 м) -сообщество с доминированием полихет (Рис. 5), как правило, низкой биомассой двустворчатых моллюсков (до 10 г/м2). В сообществе отмечено присутствие 109 видов. Средняя численность - 748 экз/м2 (при разбросе от 310 до 1794 экз/м2). Средняя биомасса сообщества относительно невелика - 24.64 г/м2 (от 2.96 до 52.85 г/м2), верхний предел разброса биомасс обусловлен упомянутыми выше единичными встречами крупных экземпляров двустворчатых моллюсков. Основной доминант - ЫерИуя \ongosetosa, который, впрочем, был отмечен на всем диапазоне глубин, но, на мелководных станциях (особенно на тех где отсутствовали двустворчатые моллюски) он был одним из руководящих видов (Табл. 3). На семи станциях отмечены относительно высокие численности Зегггрез groenlandicus^. в

среднем 16 экз/м (от 3 до 30 экз/м2), при низких значениях биомассы - в среднем (от 0.037 до 10.28 г/м2). _

4.13 г/м2

Рисунок 4 Иллюстрация структурного сходства станций западного побережья Ямала и Печорского моря (полученная методом многомерного шкалирования). А - сообщества мелководья <12 (16) м; В - сообщества средних глубин 12-20 (24) м; сообщества максимальных глубин внутреннего шельфа 20-30 (35, 46) м. Для станций показаны доминирующие виды: Ser - Serripes groen/andicus, Tri - Astarte borealis, Neph - Nephtys longosetosa, Cil - Ciliatocardiitm ciliatum, Ast - Astarte sulcata, Lio - Liocyma fluctuosa, Art -Artacama proboscidea, Oph - Ophelia limacina, Mac - Macoma moesta, Cry - Cryptonatica affmis, Ech - Echiurus echiurus, Diast - Diastylis glabra, Gal - Galathowenia oculata

100% 80% 60% 10% 20%

i ¿

0%

' . : ;

■ Другие таксоны

= Polychaeta

■ Crustacea :: Bivalvia

ЮЗА

ЮЗ В

ЮЗ С

Рисунок 5 Соотношение вклада различных таксонов в дыхание сообществ, выделенных в юго-западной части Карского моря

На четырёх станциях S. groenlandicus вообще отсутствовал, как и другие крупные Bivalvia. Они были представлены лишь немногочисленными Nicania montagui и Liocyma fluctuosa. В список руководящих видов входили также Pectinara hyperborea, Paraedwardsia arenaria, Stegophiura nodosa и наиболее характерный для сообщества вид - Nephtys longosetosa. В сообщество Nephtys longosetosa попала и самая мелководная станция Ямальского разреза (ст. 4954, взятая на 16 м). Хотя биомасса здесь выше, чем на большинстве мелководных станций Байдарацкой губы (26.634 г/м2), здесь, как зачастую и в Байдарацкой губе, также доминируют полихеты (Galathowenia oculata, Pectinaria hyperborea,

Scoloplos armiger). Большая часть станций сообщества была расположена у восточного берега Байдарацкой губы.

Сообщество средних глубин (группа станций В) (глубины ¡2-20 м) весьма разнообразно как по видовому составу (Рис. 4), так и по количественным характеристикам. Основной доминант - Serripes groenlandícus. В сообщество вошло 22 станции. Отмечено 145 видов. Средняя численность была равна 1248 экз/м2 (при разбросе от 270 до 4973 экз/м2), средняя биомасса достаточно высока - 112.08 г/м2 (от 12.72 до 339 г/м2) (в Таблице 4 отдельно указаны характеристики сообщества группы станций из Печорского моря, а также характеристики сообщества глубин 12-20 метров юго-запада Карского моря).

Для большинства станций сообщества характерна высокая биомасса (Табл. 4), прежде всего за счёт двустворчатых моллюсков, в основном Serripes groenlandícus (Табл. 3). Значительную роль играет Ciliatocardium ciliatum.

В сообщество вошли также станции с доминированием гастроподы Cryptonatica affinis, полихеты Ophelia limacina, двустворчатого моллюска С. ciliatum, и эхиуриды Echiurus echiurus, взятые в Байдарацкой губе. В сообщество группы В вошла станция средних глубин Ямальского разреза(4955), на которой доминирует S. groenlandícus, хотя биомасса на этой станции (12,72 г/м2) значительно меньше, чем средняя биомасса Байдарацких станций. Пять станций из Печорского моря также относятся к этому сообществу, причём четыре из них (с доминированием S. groenlandícus) оказались в ядре группы В, а одна на ординаци (руководящий вид - С. ciliatum) попала на периферию группы ближе к станциям с высокой ролью этого моллюска.

В сообщество максимальных глубин внутреннего шельфа (станции группы С) (глубины 20-46 м) попали наиболее глубоководные станции Байдарацкой губы и Ямальского разреза - всего 6 станций. В группе отмечено 99 видов. Средняя численность представителей макрозообентоса была равна 1854 экз/м2 (в диапазоне от 210 до 5144 экз/м2), средняя биомасса 106.26 г/м2 (варьировала в пределах от 48.71 до 158.14 г/м2). На большинстве станций сообщества, взятых в БГ, была высока роль Astarte borealis (Табл. 3). На обеих станциях Ямальского разреза отмечена высокая биомасса A. borealis, которая доминирует на самой глубокой станции. На глубине 35 м руководящую роль в сообществе играет кумовый рак Diaslylis glabra (54.594 г/м2 при численности 123.33 экз/м2), а на глубине 46 м (максимальная глубина отбора проб на Ямальском разрезе) растет роль видов, характерных для больших глубин: Yoldia hyperborea, Leda pernula, Ophiocten sericeum. Последний -доминант широко распространенного на мелководьях Карского моря сообщества - был также отмечен на глубоководных станциях БГ. Анализ распределения по глубинам численности этой офиуры и Astarte borealis показал, что на станциях Байдарацкого полигона они встречаются на глубине на 10-15 метров меньшей, чем на Ямальском разрезе (Рис. 6).

50 45

Ï40

I 35

¡o 30

0 25

х

1 20 t;

g 15 Х 10 5 О

Astarte borealis

S « 20

115

♦ ♦♦ ♦ ■ О --

Ophiocten sericeum

-V 'b

о ■ о—.—e-

0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50

Глубина (м) Глубина (м)

Рисунок 6 Распределение численности Аз(аПе ЪогеаИя и ОрЫоМеп зепсеит на станциях Ямальского разреза (круг) и Байдарацкой губы (ромб) в зависимости от глубины. Иллюстрирует различия в границах вертикального распределения сообществ в этих районах. Пустой круг обозначает нулевые численности на станциях Ямальского разреза

Станции мелководного сообщества были расположены у западного и восточного берегов Байдарацкой губы. Станции сообщества средних глубин были разбросаны по всей губе, сообщество, включавшее самые глубокие станции Байдарацкой губы, находились в её центре. На Ямальском разрезе принадлежность станций к выделенным группам закономерно сменялась с удалением от берега (Рис 7). Структура сообществ макрозообентоса и их распределение по глубинам Байдарацкой губы и в области к западу от Ямала в целом очень схожи. Проведенный нами анализ позволил выделить в исследуемых районах три сообщества макрозообентоса: сообщество А. ЬогеаШ (самые глубокие станции в обоих районах), сообщество средних глубин (очень мозаичное сообщество, доминирует, как правило, бетрез ^оепктсИсш) и мелководное сообщество ЫерЫуя \ongosetosa, характеризующееся низкой биомассой и отсутствием крупных двустворок и иглокожих (Табл. 4).

Таблица 3 Основные доминанты сообществ, выделенных в юго-западной части Карского моря

Вид Численность (экз/м1) Биомасса (г/м2) R, %

средняя Разброс средняя разброс

Сообщество Nephlys longosetosa

Nephtys longosetosa 54 23-80 2 0.21-11.11 22.56

Serripes groenlandcus 9 0-30 2.85 0-10.28 8.04

Liocyma fluctuosa 15 0-56 0.3 0-1.39 5.38

Macoma moesta 8 0-53 1.47 0-9.5 5.37

Astarte borealis <1 0-6 5.74 0-47.84 4.52

Сообщество Serripes groenlandicus

Serripes groenlandcus 32 4-103 62.4 0.79-302.76 44.18

Ciliatocardium ciliatum 12 0-53 8.59 0-43.36 7.79

Astarte borealis 1 0-8 11.87 0-116.98 3

Nephtys longosetosa 24 0-63 0.89 0-5.03 2.92

Yoldia hyperborea 5 0-26 1.37 0-9.35 2.85

Сообщество Astarte borealis

Diastylis glabra 629 0-3544 10.18 0-54.59 16.35

Astarte borealis 14 0-46 42.98 0-98.24 13.97

Ciliatocardium ciliatum 6 0-16 14.13 0-40.95 11.84

Lumbrineris fragilis 106 0-602 3.4 0-8.63 7.66

Artacama proboscidea 27 0-116 0.85 0-3.02 5.95

Несомненно, такое четкое распределение определяется не самой глубиной, а связанными с ней абиотическими факторами (скорее всего, гранулометрическим составом грунта). Кроме того, не было выявлено зависимости попарного сходства между станциями от их географического расстояния.

Основные характеристики сообществ, выделенных в юго-западной части Карского моря и в Печорском море, сходны, причина различий в '/-разнообразии - разное число проб, по которым выделены сообщества. Низкая биомасса сообщества малых глубин объясняется недостаточной развитостью там двустворчатых моллюсков (Табл. 4).

Угнетённое состояние иглокожих и крупных двустворок наряду с доминированием полихет на станциях мелководного сообщества, вероятнее всего, обусловлено ледовым воздействием. В Байдарацкой губе описаны ледовые торосы высотой 0.5-2 м (западная часть губы), 0.5 - 2.5 м (восточная часть), реже встречаются торосы высотой до трёх и ещё реже -до четырёх метров. Соотношение осадки тороса и его высоты может быть равно 5:1 - таким образом, подводная часть торосов вполне может влиять на сообщества макробентоса даже на глубинах, превышающих 10 м (Спичкин, Егоров, 1997). Подобная структура мелководных сообществ макрозообентоса, обусловленная влиянием ледового припая, характерна для арктических морей (Conlan et al., 1998; Steffens et al., 2006 и др.).

Рисунок 7 Распределение сообществ верхнего шельфа в Байдарацкой губе и на Ямальском разрезе (сообщество 1оп$о5еюза - треугольники, сообщество Хешре^ gwenlandicus -

ромбики, сообщество \starte ЬогеаИя - кружочки)

Таблица 4 Характеристики сообществ верхнего шельфа юго-западной части Карского моря

Сообщество Nephtys longosetosa Serripes groenlandicus Astarte borealis S.groenlandicus (Печорское море)

число проб 44 50 22 22

среднее число видов в пробе (а-разнообр.) 19.4 20.6 22 24.82

р-разнообразие 0.397 0.393 0.376 0.251

число видов в сообществе (у-разн.) 109 123 99 72

ожидаемое число видов 133 144 136 82

индекс Шеннона Н' 5.273 4.261 3.717 4.232

индекс Пиелу Л' 0.779 0.6138 0.5607 0.6859

Е8юо 36.78 29.41 25 27.2

средняя численность 748 1443 1854 728

(экз/м2) (310-1794) (270-4973) (210-5144) (484-887)

средняя биомасса 24.64 127.82 106.27 70.11

(г/м2) (2.96-52.85) (12.34-338.94) (48.71-158.14) (31.71-112.14)

При рассмотрении роли абиотических факторов в распределении донных сообществ необходимо также учитывать особенности грунтов, на которых они формируются, и которые традиционно считаются одним из ведущих факторов в определении облика сообществ (Pearson, Rosenberg, 1978; Butman, 1987; Snelgrove, Butman, 1994). Донные

отложения в районах исследования представлены мелкозернистыми и илистыми песками, а также песчанистыми илами (Кузнецов, 1976; Отчёт 54-го рейса АМК, 2007; Davoult et al., 1998), при этом распределение осадков достаточно мозаично. Скорее всего, именно пространственная гетерогенность грунтов оказалась определяющим фактором в распределении видов и структурных характеристик сообщества с доминированием Serripes groenlandicus.

Отличия между Байдарацким полигоном и Ямальским разрезом в распределении видов по глубинам были отмечены во всех диапазонах глубин (Рис. 7). На станциях Байдарацкого полигона доминирующая Astarte borealis, а также Ophiocten sericeum встречались на меньших глубинах (на 10-15 м), чем на Ямальском разрезе (Рис. 6). Этот сдвиг по глубинам, скорее всего, обуславливается разницей температур в исследованных районах. Температура в области к западу от п-ва Ямал значительно выше из-за влияния Ямальского течения, несущего теплые Баренцевоморские воды. В Байдарацкой губе придонная вода прогревается до +1-3°С только в августе-сентябре, а в остальное время температура не поднимается здесь выше -1.7°С, что позволяет астарте и офиоктену выходить на меньшие глубины.

3.2.2 Сообщества Обского комплекса станций

На базе данных, полученных на ОНР и ОР-Ю, можно выделить четыре большие группы станций (Рис. 3, 8): группу пресноводной фауны (8 станций), группу солоноватоводной фауны (18 станций), группу характеризующуюся переходной фауной (подразделяемую на подгруппы ПГ и ПГ1) и группу представленную морской фауной (из пяти станций ОНР и ст. 58, относящейся к ОР-Ю). Группы станций, выделенные с помощью ординации, были сгруппированы и на местности (Рис. 9, 10). Интересно, что наиболее географически близкие станции двух различных съёмок (с двухлетним интервалом) были наиболее близки и на ординации (Рис. 9). Стоит заметить, что совсем рядом с подгруппой ПГ расположена самая северная станция съёмки 2010 года, но она уже относится к морской группе (таблица 4). В подгруппе ПГ с увеличением солёности и падением температуры резко растёт среднее число видов в пробе (а-разнообразие).

По видовому составу и на ординациях чётко выделяется сообщество с пресноводной фауной: 8 самых южных станций, взятых в 2010 году. Здесь было отмечено не менее 5 видов (двустворчатые моллюски Pisidium sp. и Pisidiacea gen.sp., Chironomidae spp., Oligochaeta spp. и одна мизида). Средняя численность макробентоса 4547 экз/м2 (от 140 до 11809 экз/м ), средняя биомасса 5.97 r/м2 (в пределах от 0.08 до 21.48 г/м2), a-разнообразие очень низко -3.125. Солёность не превышает 0.1 %с.

К солоноватоводному сообществу отнесено 16 станций рейса 2010 года, а также две самые южные станции рейса АМК. В группе отмечено не менее 12 таксонов. Средняя численность равнялась 4488 экз/м2 (находилась в диапазоне от 30 до 20277 экз/м2), Средняя биомасса 25.77 г/м2 (варьировала в пределах от 0.02 до 70.35 г/м2), a-разнообразие низко -3.85. Придонная солёность на станциях группы варьировала от 0 до 0.5 %с (причём на 7 станциях из 18 не превышала 0.1 %с, как и на станциях пресноводной группы). Доминировала, как правило, полихета Marenzelleria wireni (Табл. 5), также большую роль играли Oligochaeta spp. и Ampharete vega (последняя - в северной части сообщества). Несмотря на то, что станции сообщества достаточно сильно разбросаны на ординации, она представляется вполне цельной, что подтверждает анализ методом ANOSIM.

Группу с переходной фауной решено было подразделить на две подгруппы: ПГ и ПГ1. Сообщество ПГ1 характеризуется доминированием Oligochaeta gen.sp. (на двух географически близких станциях съёмок 2010 и 2007 гг.) и Diastylis sulcata (станция 2010 года) (Рис. 8-10). На всех станциях подгруппы ПГ1 значительную роль играл Halicryptus spinulosus, была отмечена редко встречающаяся Portlandia aestuariorum. Роль М. wireni и А. vega здесь падает из-за неблагоприятных значений солёности. Подгруппа ПГ1 включала не менее 12 видов. Среднее число особей на станции было равно 8431 экз/м2 (от 4124 до 13611

экз/м2), средняя биомасса 21.92 г/м2 (варьировала от 12.47 до 30.58 г/м2). Особенно интересно, что для двух станций этой группы (53, 4995) характерны неблагоприятные для донной фауны показатели придонной солёности (Хлебович, 1974): 4.04 и 8.69 %с. В то же время, на самой северной станции группы ПГ1 была отмечена солёность 23.76 %о, при которой обычно развиваются полноценные морские сообщества._

¡Resemblance S<7 Bray Curtis similarity )

многомерного шкалирования. Показаны виды доминирующие на станциях: Port - Portlandia arctica, Phase - Phascolosoma sp., M.nig - Musculus niger, Oph - Ophelia limacina, Diast. sul. -Diastylis sulcata, A. vega - Ampharete vega, Ol. - Oligochaeta spp., Sadur - Saduria entomon, Mar - Marenzetteria wireni, Chir. - Chironomidae spp.

32 30 20 20 24 22 2Р 1В 1В 14 И 10 Я Я 4 2 П 26 24 22 20 18 16 14 12 10 6 6 * 2-0

I......— I ' ^ ' ' ' I—

• 1994 ■ 2007 ▲ 2010

Рисунок 9 Распределение сообществ переходной зоны (ПГ и ПГ1) на основаеии объединённых материалов 1994, 2007 и 2010 годов. Цифрами указана солёность на станциях в момент отбора проб. Цветом показано распределение придонной солености (%о) в августе (А) и сентябре (Б) 2010 года

Станции подгруппы ПГ заняты сообществом с доминированием Portlandia arctica. В сообществе отмечено не менее 32 видов. Средняя численность 1199 экз/м2 (от 570 до 1607 экз/м2), средняя биомасса была равна 17.16 г/м2 (12.76 до 25.02 г/м2). Солёность на станциях съёмки 2010 года была близка к морской: 28.78 и 31.08 %с. На станции съёмки 2007 года -24,44 %с, что ближе к солёности на северной (ст. 54) станции группы ПГ1 (23.76 %о). В группе ПГ наблюдался рост среднего числа видов в пробе (a-разнообразия). Был отмечен характерный для этой зоны вид - полихета Trochochaeta carica. Интересно, что географически близкая к подгруппе ПГ ст. 58 (самая северная станция съёмки 2010 года -72.67° с.ш.) на ординации была ближе к значительно более географически удалённой ст.5000 -73.75°с.ш. (Рис.9).

Таблица 5 Основные доминанты сообществ, выделенных в Обском комплексе станций

, Численность (экз/м2) Биомасса (г/м2) Средняя доля таксона в дыхании сообщества (%)

средняя разброс средняя разброс

Пресноводное сообщество

Oligochaeta spp. 4054 90-10959 3.6 0.1-11.42 70.2

Chirínomidae spp. 318 0-870 1.68 0-9.9 20.4

Pisidium sp. 166 0-450 0.65 0-2.32 9.08

Pisidacea gen.sp. 5 0-20 0.029 0-0.13 0.25

Mysidaceagen.sp. 2.5 0-20 0.02 0-0.16 0.0006

Солоноватоводное сообщество

Marenzelleria wireni 1363 10-6166 12.13 0.01-74.78 54.67

Olifiochaeta spp. 2968 0-15807 2.55 0-18.03 21.42

Saduria entomon 7 0-20 7.6 0-38.43 11.88

Ampharete vega 85 0-790 3.27 0-27.88 10.66

PontoporeUi femorata 42 0-290 0.17 0-0.93 9.8

Переходное сообщество ПГ1

Oligochaeta spp. 6929 696-12937 7.5 0.52-14.73 51.92

Diastylis sulcata Uli 0-3318 1.93 0-5.51 23.05

Halicryptus spinulosus 11 4-16 8.32 2.28-12.42 11.99

Marenzelleria wireni 252 2-626 1.25 0.002-2.98 4.76

Pontoporeia femorata 42 0-74 0.72 0-1.68 4.3

Переходное сообщество ПГ

Portlandia arctica 279 220-329 12.21 6.82-22.06 61.39

Saduria sabini 2 0-4 1.43 0-3.02 7.3

Trochochaeta carica 298 42-784 0.63 0.09-1.6 5.61

Halicryptus spinulosus 5 0-14 0.7 0-1.83 4.69

Scoloplos armiger 4 0-8 0.45 0-1.01 7.49

Морское сообщество

Portlandia arctica 297 2-986 17.31 0.01-66.74 21.42

Musculus niger 30 0-62 19.07 0-53.84 18.16

Macoma calcarea 52 6-124 5 0.00617.89 7.61

Nephtys longosetosa 7 2-18 3.53 0.39-5.83 7.33

Ophelia limacina 9 0-50 0.47 0-2.8 7.06

В целом, для переходной группы (в широком смысле) характерен рост а-разнообразия параллельно росту придонной солёности. Кроме того, в этом районе наблюдаются регулярные флуктуации солёности (Рис. 9). По-видимому, они отвечают за определённое динамическое равновесие сообществ групп ПГ1 (менее устойчивое) и ПГ (более устойчивое из-за доминирования немобильного вида Portlandia arctica).

V морское сообщество ▲ сообщество ПГ

ф сообщество ПГ1

т солоноватоводное сообщество

и пресноводное сообщество

Рисунок 10 Распределение сообществ макрозообентоса, выделенных в Обской губе. Границы сообществ указаны пунктирными линиями

Спорадические флуктуации солёности подтверждаются тем, что при рассмотрении накопленного числа видов по всему разрезу график накопления видов начинает расти раньше, чем график солёности, хотя наиболее резкий рост соответствует превышению солёностью отметки в 24 %0 (Рис. 11).

Остальные станции относятся к разнородной группе морских сообществ. В морской группе можно выделить подгруппу, включающую четыре станции, и, кроме того, рассмотреть по отдельности самые северные станции Обско-Новоземельского разреза (ст. 5002 и 5003).

Подгруппа из четырёх станций (58, 4999, 5000 и 5001) занята сообществом Musculus niger - Р. arctica. На всех станциях отмечен значительный вклад Macoma calcarea. В целом сообщества на этих станциях можно охарактеризовать, как морские, с доминированием двустворчатых моллюсков. Однако, на самой южной станции этой подгруппы (58) полностью отсутствуют иглокожие, что свидетельствует о спорадическом распреснении придонных вод.

На глубине 29 м (ст. 5002) отмечено сообщество Ophelia limacina, значительная роль принадлежит актинии Tealia felina и полихете Travisia forbesi, биомасса относительно низкая; 24.4 г/м2. Такая структура сообщества - следствие хорошо сортированного грунта (песок).

Сообщество самой северной станции (5003), взятой на глубине 55 м, было в значительной степени сходно с более глубоководным сообществом О. sericeum. Доминирующими видами были: сипункулида Phascolosoma sp., Maldane sarsi и Nephtys longesetosa. Присутствовали О. sericeum, Astarte crenata, Propeamussium groenlandicus, полихеты сем. Pilargidae. Сообщество характеризуется максимальным а-разнообразим (32,4). Биомасса составляла 49.5 г/м2. Полихеты, сипункулиды и немертины обеспечили 76% биомассы.

Необходимо отметить, что граница между пресноводным и солоноватоводным сообществами во время исследований располагалась в пресноводном участке эстуария. Изогалина 1 %о проходила в 250 км севернее этой границы. Увеличение количества видов в солоноватоводном сообществе по мере продвижения с юга на север не сопровождалось увеличением наблюдаемой солености (Рис. 11). Уверенный рост видового списка был заметен после 71° с.ш., тогда как рост солёности в 2010 году становился заметным после 12" с.ш.

Значения основных характеристик бентоса (за исключением численности) увеличивались с продвижением от пресноводных станций к морским (Табл. 6). Несмотря на большое число проб в солоноватоводном и пресноводном сообществах, значения а- и у-разнообразия очень низки, а ожидаемое число видов совпало с реальным. Важно отметить резкое различие характеристик подгрупп ПГ и ПГ1, что подтверждает правильность разделения переходной группы на 2 подгруппы. Большая часть характеристик сообщества ПГ превышает значения для сообществ ПГ1 в несколько раз при одинаковом числе проб (Табл. 6).

Рисунок 11 Накопление видов на квазимеридиональном разрезе в Обской губе в августе 2010 года

Таблица 6 Характеристики бентоса в выделенных сообществах восточной части моря

Сообщество Пресноводное Эстуарное ПГ1 пг Морское

число проб 8 41 13 13 28

среднее число видов в 3.125 3.85 5.308 11.31 19.39

пробе (а-разнообр.)

Р-разнообразие 0.18 0.2 0.26 0.349 0.257

число видов в 5 12 12 32 88

сообществе (у-разн.)

ожидаемое число видов 5 12 13 35.5 100.04

индекс Пиелу Л' 0.2617 0.3195 0.2402 0.6168 0.7066

Евюо 3.125 4.043 0.861 14.65 29.97

средняя численность 4547 4488 8431 1199 1441

(экз/м2) (140- 11809) (30-20277) (412413611) (570-1607) (652-2174)

средняя биомасса (г/м ) 5.97 25.77 21.92 17.16 73.72

(0.08-21.48) (0.02-70.35) (12.4730.58) (12.76-25.02) (24.39-7.33)

3.3 Сравнение полученных результатов с историческими данными

3.3.1 Сообщества юго-западной части Карского моря

Сопоставление наших данных с историческими продемонстрировало устойчивость характеристик донных сообществ юго-западной части Карского моря во второй половине XX - начале XXI века. Сообщество Astarte borealis впервые было описано для побережья Байдарацкой губы в работе, обобщающей количественные исследования Карского моря в период с 1927 по 1945 г. (Филатова, Зенкевич, 1957). Средняя биомасса сообщества составляла 122.83 г/м2, что незначительно больше, чем в съемке 2007 года (Табл. 7), изменяясь в пределах от 45 до 338 г/м2, причём на долю двустворчатых моллюсков приходилось 78.5% биомассы. Среди основных отличий необходимо отметить присутствие на представленной авторами карте распределения биоценозов сообщества Portlandia arctica. Значительной роли сообщества Р. arctica в съемке 2007 года выявлено не было. Также в работе Филатовой и Зенкевича в Байдарацкой губе не был отмечен Serripes groenlandicus, что может объясняться большими глубинами, на которых в съемках 30-40-х годов отбирали пробы (18- НО м).

По данным количественной съемки, выполненной на НИС «Вычегда» в 1975 г. (Антипова, Семёнов, 1989), средняя биомасса биоценоза A. borealis в районе Байдарацкой губы составляла 84.2 г/м2, в состав биоценоза также входили Ophiocten sericeum, Serripes groenlandicus, и Ciliatocardium ciliaíum. В целом описание биоценозов Байдарацкой губы соответствует нашим данным, однако, вполне вероятно, что авторами представлено сообщество, объединенное из описанных в настоящей работе сообществ S. groenlandicus и А. borealis.

Данные съёмки 1990-91 гг. (Денисенко и др., 1993) отличаются от наших данных наличием сообществ Р. arctica и Myriotrochus rinkii в Байдарацкой губе. Мы вообще не обнаружили этих видов в Байдарацкой губе. Отмеченное тогда сообщество A.borealis и S.groenlandicus, по-видимому, аналогичны обнаруженным при наших исследованиях.

По данным, полученным в Байдарацкой губе в 1992-93 гг., было описано шесть сообществ макрозообентоса (Кучерук, 1997; Кучерук и др., 1998). Отмеченные авторами сообщества S. groenlandicus и A. borealis, в целом, сходны с сообществами, описанными нами по данным 2007 года. Совпадают и интервалы глубин: так, сообщество с доминированием S. groenlandicus было отмечено на глубинах 10-20 метров и в 1992-93 гг. А сообщество A. borealis, как и 2007 году, располагалось в холодных водах глубже 20 метров, и там также был обнаружен О. sericeum. Сообщество N. longosetosa - Acrybia islándico также соответствует выделенному нами «сообществу малых глубин». Как и в 1990-х годах, это сообщество представляется устойчивым, но подвергающимся локальным механическим

нарушениям. Необходимо отметить, что при этих исследованиях не были отмечены сообщества Р. árctico и Myriotrochus rinkii. Отличия между этой съёмкой и нашими исследованиями значительно меньше, чем между работами Денисенко и Кучерука. Создаётся впечатление, что кардинальные изменения в донной фауне Байдарацкой губы произошли в самом начале 1990-х годов.

Таблица 7 Особенности донных сообществ юго-западной части Карского моря по данным исследований разных лет_

Год 1927-1945 1975 1993 2007 (данное исследование)

Публикация 1957 1989 1999 2011

Орудие лова «Океан 0.25» «Океан 0.25» Дночерпатель Ван-Вина 0.1 «Океан 0.1» Дночерпатель Ван-Вина 0.1

Число проб 51 (по всему морю) 40 (по всему морю) 25 (юго-западная часть) 20 (ЯР), 96 (БП)

Глубины, м 18-110 10-50 23-32 6-46

Доминанты A. borealis, Р. hyperborea, О. sericeum, Масота moesta A. borealis, N. montagui, S. groenlandicus S. groenlandicus, А. borealis, D. glabra A. borealis, S. groenlandicus, N. longosetosa

Средняя биомасса, г/мг 123 (45-338) 84 104.23 (88.1-117.7) 84.1 (2.96-338.94)

Большой интерес представляют работы, основанные на данных количественной съемки, проведенной в Карском море в рейсе НИС «Дальние Зеленцы» в 1993 г. (Jergensen et al., 1999). Пять станций съемки располагались между Ямальским разрезом и Байдарацким полигоном настоящей работы. На станциях, близких к Ямальскому разрезу, на глубине 23 м по биомассе доминировал S. groenlandicus, а в качестве субдоминанта выступал кумовый рак Diastylis glabra (71% общего числа особей). В съемке 2007 г. на ст. 4955 (глубина 24 м) также доминировал S. groenlandicus, однако средняя биомасса на станции была низкой - всего 12.72 г/м2 против 88.1 и 115 г/м2 на станциях 1993 года, соответственно. Высокие численность и биомасса D. glabra (3544 экз/м2 и 54.59 г/м2, т.е. 34% биомассы на станции) были нами отмечены в сообществе A. borealis на глубине 35 метров (ст. 4956).

В съемке 1993 года на станциях, расположенных между Ямальским разрезом и Байдарацкой губой, на глубинах 30 и 32 м было описано сообщество A. borealis. На станции, расположенной ближе всего к Байдарацкому полигону, на глубине 24 м доминировал S. groenlandicus. В 2007 г. на соответствующих глубинах Байдарацкой губы доминировала А. borealis. Возможно, что «сдвиг глубин», отмеченный в настоящей работе между Ямальским разрезом и Байдарацким полигоном, проявляется уже на входе в Байдарацкую губу. Значительная роль A. borealis также была отмечена в исследовании по материалам рейса НИС «Дмитрий Менделеев» в районе Байдарацкой губы и Ямальского полуострова (Галкин, 1998).

В работе 1939 г. по количественному учету фауны Баренцева моря (Броцкая, Зенкевич, 1939) на глубинах 75-200 м описаны сообщества с доминированием Л. borealis, С. ciliatum, М. calcarea, Nicania moniagui. А в южной части Печорского моря в диапазоне глубин 9- 65 м были описаны сообщества A. borealis и М calcarea. Сообщество с доминированием S. groenlandicus и Pelonaia corrugata было отмечено на глубинах 13-25 м в Хайпудырской губе и устье реки Индиги. Более поздние работы подтверждают эти данные (Pogrebov et al., 1997; Dahle et al., 1998; Denisenko et al., 2003). В наиболее полной работе 2003 года было выделено 13 сообществ. Два из этих сообществ занимают большую часть территории Печорского моря: сообщество S. typicus - A. borealis, расположенное в

центральной и северо-западной частях моря (глубже 35 м), и сообщество 5. groenlandicus, расположенное в юго-восточной части моря (на глубинах 13-35 м).

Необходимо также отметить, что описанные в литературе сообщества юго-запада Карского моря во многом напоминают сообщества Печорского моря. Это подтверждается и нашими данными - станции юго-запада Карского моря на ординации были сходны со станциями полигона Приразломное, на которых доминировал 5. groenlandicus (Рис. 5) (Козловский и др., 2011; КогктЫу е! а1., 20И).

3.3.2 Сообщества Обской губы и Обско-Новоземельского разреза

Количественных данных по бентосу Приобского мелководья Карского моря меньше, чем количественных данных по бентосу Обской губы. Впервые сообщества Приобского мелководья были описаны Филатовой и Зенкевичем (1957). Самым северным было сообщество О. зепсеит, включавшее 415 видов - максимальное число видов среди выделенных сообществ. Средняя биомасса сообщества равнялась 24 (8-53) г/м2. Стоит отметить, что при выделении сообщества О. зепсеит использовали траловые ловы. С этим сообществом, с определённой натяжкой, можно соотнести сообщество самой северной станции (5003) (Рис. 12) настоящей работы, где отмечено максимальное число видов (55).

Рисунок 12 Схема распределения станций во внешней части Обского эстуария и на прилежащей части шельфа (станции были взяты в сентябре 2007 г. и в августе 2010 г.)

На станции 5003 была отмечена высокая роль характерных для вышеуказанного сообщества у^/даТе сгепМа, МаЫапе N. longosetosa Возможно, ст. 5003 лежит на южной границе этого сообщества. Она расположена близко к одной из станций рейса НИС

«Дмитрий Менделеев» (1993 год, данные не количественные). Здесь были отмечены О. sericeum, Astarte sp., Sipunculoidea gen.sp. (доминирующая на ст.5003) (Галкин, 1998).

Особый интерес представляют траловые ловы, сделанные в ходе рейса НИС «Борис Петров» в 2003 году (Рис. 13): на одной из станций в Приобском мелководье доминировал О. sericeum, а на другой - Saduria sibirica. Также был отмечен О. sericeum и нехарактерный для этих мест S. groenlandicus (Scientific Cruise Report, 2004).

В соответствии с работой Филатовой и Зенкевича (1957) следующим поясом шло сообщество Astarte borealis. Средняя биомасса сообщества - 123 г/м2. В нашей работе с ним можно соотнести сообщество на ст. 5001, хотя там доминировал М. niger, но роль Astarte была высока (24% дыхания сообщества). Кроме того, в обоих случаях присутствовали N. longosetosa и Saduria sabini.

Стоит отметить, что на станции, взятой в 1993 году (Jorgensen et al., 1999) рядом со СТ.5001 (Рис. 12, 13), доминировала A. borealis, но была отмечена и высокая роль Масота calcarea (как и на ст.5001).

Среди описанных сообществ шельфа Карского моря нет аналогов сообществу Ophelia limacina на станции 5002, расположенной на песчаном грунте. Ближайшим аналогом является станция, взятая на глубине 25 м на Ямальском разрезе, где кодоминантами были S. groenlandicus и О. limacina. Таким образом, хорошо сортированный грунт становится фактором, вызывающим появление сообществ-анклавов.

В работе Филатовой и Зенкевича (1957) отмечено сообщество P. arctica, расположенное в южной части Обь-Енисейского мелководья. Оно было выделено на основе траловых проб, характерными видами были N. longosetosa, Musculus niger, Pectinaria hyperborea, S. sabini, S. sibirica. В нашем исследовании P. arctica доминировала в этом же районе: на ст. 58 (непосредственно граничащей с переходной зоной) и на ст. 5000. На станции 4999 роль портландии была низка, однако доминировал другой характерный вид группы - М. niger. Общее фаунистическое сходство станций 4999 и 5000 было велико. Jorgensen (1999) также отмечает доминирование Р. arctica в этом районе (Рис. 13).

О сентябрь 1993 ф август 2010

□ сентябрь 1994

* август 2003

Рисунок 13 Доминирующие виды на станциях во внешней части Обского эстуария и на приобском шельфе: А - 1993-2003 годы, Б -2007-2010 годы. Годы взятия станций обозначены символами

Существование сообщества с доминированием Р. arctica хорошо подтверждается историческими данными, с поправкой на определённую неоднородность структуры доминирования, проявляющуюся в росте роли М. niger.

Южнее вышеописанного сообщества начинается вход в Обскую губу. Сообщества в этой зоне мы отнесли к двум переходным подгруппам ПГ и ПГ1. На станциях подгруппы ПГ доминировала Р. arctica, но фаунистнчески они сильно отличаются от более мористых станций с тем же доминантом. Здесь уменьшаются видовое богатство и биомасса. Характерной особенностью переходного сообщества ПГ была высокая роль в сообществе полихеты Trochochaeta carica. Похожее сообщество с доминированием Р. arctica было отмечено в этом районе и в 1993 году (Jorgenscn et al., 1999) (Рис. 13-А).

Возможно, имеет смысл соотнести сообщество группы ПГ1 с сообществом Р. aestuariorum, описанным Филатовой и Зенкевичем (1957) в Енисейском эстуарии. Там также заметную роль играли М. wireni и Ampharete vega. Однако по нашему мнению, граница меяеду сообществом Р. arctica и сообществом с присутствием (не доминированием) Р. aestuariorum пролегала не севернее выхода из Обской губы (Галкин и др., 2009), а в ее пределах (Рис. 9).

В работе Денисенко (Denisenko et al., 1999) по эстуариям Оби и Печоры на станциях в эстуарной зоне Обской губы описано сообщество с характерными видами М. wireni, Pontoporeia affinis и Halicryptus spinulosus и биомассой 7.4-12.4 г/м2. Эти результаты полностью соответствуют характеристикам сообщества ПГ1.

В 1993 году южнее ПГ1 при солёности 17.8%о было обнаружено сообщество с доминированием Saduria entomon и Pseudalibrotus birulai (траловая проба, 49 рейс НИС «Дмитрий Менделеев», фондовые материалы). Эти виды характерны для солоноватоводного сообщества с доминированием М. wireni, распространённого в Обской губе вплоть до 68" с.ш. Различия в структуре доминирования связаны с отсутствием крупных S. entomon в дночерпательных пробах. Архивные данные по двум количественным станциям 1994 года (сборы в рейсе НИС «Иван Петров») также позволяют отнести их к солоноватоводному сообществу (Рис. 13).

Пресноводное сообщество с доминированием двустворчатого моллюска Pisidium amnicum, олигохет и личинок хирономид появляется южнее 68° с.ш., в районе слияния Обской и Тазовской губ. По видовому составу и количественным характеристикам оно соответствует описаниям пресноводного сообщества юга Обской губы (Лещинская, 1962; Кузикова, 1989; Степанова, 2003; Степанова и др., 2011; Denisenko et al., 1999).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённый нами анализ показал, что структура и распределение донных сообществ в Байдарацкой губе и у западного побережья п-ова Ямал сходны с описанными для этих районов ранее, и близки к сообществам Печорского моря (Кучерук, 1997; Dahle, 1998; Denisenko et al., 20036; Козловский и др., 2011; Kozlovskiy et al., 2011).

Необходимо отметить, что на Ямальском разрезе верхние границы распределения доминирующего вида Astarte borealis и характерного для больших глубин шельфа Ophiocten sericeum смещаются на 10-15 м вниз относительно их положения в Байдарацкой губе. Выход этих видов на меньшие глубины в Байдарацкой губе - проявление широко распространённого в Карском море явления «смещения зон» (Филатова, Зенкевич, 1957).

Станции мелководья Байдарацкой губы - бедны по биомассе и, как правило, лишены двустворчатых моллюсков и иглокожих. Serripes groenlandicus выделяется как доминант, на большинстве станций средних глубин Байдарацкой губы, хотя в целом распределение видов в этом диапазоне глубин (12-20 м) отличается неоднородностью структуры доминирования.

В южной части Приобского мелководного шельфа нами не отмечено значительных сдвигов в видовом составе и структуре сообществ по сравнению с предшествующими описаниями этого района. В южной части района, как правило, доминирует Portlandia

árctico. На фоне этого, нами впервые была отмечена заметная (вплоть до руководящей) роль Musculus niger. Нами не выделено сообщество Astarte borealis, однако роль вида на некоторых участках приобского шельфа могла быть высокой. В 1993 г. на одной из станций в этом районе было отмечено доминирование S. groenlandicus и найден О. sericeum. Можно предположить, что в сообществе шельфа, прилежащего к Обскому эстуарию, изменения, если и происходят, то достаточно плавно, и не имеют резкого характера.

В целом на прилежащем к устью Оби внутреннем шельфе, при движении к северу роль P. arctica снижается, и она уступает первенство М. niger. В северной части исследованного района одновременно с М niger существенную роль играет А. borealis. На северной границе внутреннего шельфа, при глубине 54 м, в сообществе отсутствует ярко-выраженный доминант. Сообщество приобретает «морской» облик с высоким уровнем видового разнообразия.

Следует специально отметить специфику структуры сообщества на предпоследней станции разреза через, прилежащий к Обскому эстуарию, внутренний шельф (ст. 5002, глубина 29 м) (Рис. 12). Оно характеризовалось относительно низкой биомассой и доминированием полихеты Ophelia limacina, это, вероятнее всего, было связано с присутствием в этой точке наблюдения хорошо сортированных грунтов, не наблюдаемых на других станциях разреза.

В области внешней периферии эстуарной фронтальной зоны Оби, нами выделено два сообщества, переходных между морским и солоноватоводным. Для этой зоны характерен язык солёных вод, проникающий вглубь эстуария, положение южной границы, которого, может существенно изменяться. При этом наши данные, и материалы предшествующих исследователей, позволяют предположить, что границы сообществ в этом районе относительно устойчивы во времени. Они не реагируют на кратковременные флуктуации состояния среды, а скорее зависят от неких осреднённых показателей солёности и температуры на каждом конкретном участке эстуария.

Структура сообществ, вероятнее всего, меняется в зависимости от толерантности составляющих его видов к флуктуациям гидрологических параметров, прежде всего солёности. В нашем распоряжении имеются ограниченные данные по зоне населенной переходными сообществами, однако, и по этим данным видно, что колебания солёности в этой области происходят постоянно (Маккавеев, личное сообщение; Denisenko et al., 1999; Jorgensen et al., 1999) (Рис. 14). Характерная для открытых районов шельфа придонная солёность 23.7 %о, отмеченная в августе 2010 года на одной из станций сообщества ПГ1, к сентябрю сменялась типичной для этого сообщества -12 %>.

Область, соседствующая с северной границей биотопа ПГ во внешней части эстуария, занята сообществом с доминированием Р. arctica нацело лишённым иглокожих, что указывает на периодическое проникновение сюда, в придонных слоях, вод с пониженной солёностью.

В период наших работ в 2007 и 2010 годах, значения придонной солёности в области обитания солоноватоводного сообщества не превышали 0.5 %>. По данным 1993 года это сообщество обитало при солёности достигающей 17.3 %>. В пользу устойчивости солоноватоводной фауны к изменениям солёности и стабильности границ донных сообществ свидетельствует и то, что, по нашим данным, в августе 2010 года большая часть солоноватоводного сообщества, с доминированием Marenzelleria wireni, обитала при солёностях близких к кулю.

В сентябре 2007 года траловая проба показала наличие танатоценоза Portlandia aestuariorum на широте 71.73° с.ш. (Галкин и др., 2010). Размер мёртвых раковин позволяет оценить их возраст более чем в три года. В этих же наблюдениях было обнаружено живое сообщество, с доминированием P. aestuariorum, лежащее примерно на 40 км севернее. Таким образом, очевидно, что сообщество P. aestuariorum, после продолжительного обитания на широте 71.73° с.ш. в течение нескольких лет сместилось к северу. Это позволяет констатировать, что при долговременных устойчивых трендах изменений солёности,

сообщества Обского эстуария, сохраняя структурную устойчивость, меняют положение в пространстве.

35 30 25 ■ 20 15 10 5

АО д о

♦

<Е>

А Д ♦

А ♦

02010_а 02010_с

♦ 2007

• 1994 41993 Д1991

71,5

72

72,5 73

Широта (N)

73,5

74

Рисунок 14 Значения придонной солёности на станциях, взятых в разные годы в северной части Обской губы (данные П.Н. Маккавеева; Бешвепко е[ а1., 1999; 10Г£Спвеп & а1., 1999)

ВЫВОДЫ

1. На западном побережье Ямала и в Байдарацкой губе в диапазоне глубин 6-40 метров выделены три сообщества. В Байдарацкой губе на глубины менее 12 м заняты сообществом Nephtys longosetosa, характеризующимся низкой биомассой и отсутствием крупных двустворчатых моллюсков и иглокожих. На средних глубинах (12-20 м) на большинстве станций доминирует Serripes groetilandicus. При этом донное сообщество в этом диапазоне глубин отличается неоднородностью структуры доминирования из-за низкой встречаемости крупных Bivalvia. На самых глубоких станциях Байдарацкой губы (20-30 м) доминирует Astarte borealis.

2. Ямальский шельф населён донными сообществами того же типа, что и Байдарацкая губа. При этом границы в вертикальном распределении однотипных сообществ на Ямальском шельфе смещены на 10-15 метров вниз по сравнению с районом Байдарацкой губы. Такое смещение связано с изменением температурного режима на соответствующих глубинах и является результатом воздействия тёплых баренцевоморских вод, переносимых Ямальским теченияем.

3. В сообществах мелководной части внутреннего шельфа, прилежащей к Обской губе, доминируют Portlandia arctica и Musculus niger. Последний вид впервые отмечен в роли субдоминанта. Отмечавшееся ранее в этом районе сообщество с доминированием Astarte borealis было обнаружено только на одной станции.

4. В северной части Обского эстуария, где наблюдаются значительные флуктуации солёности и температуры в придонных слоях, выделяется два сменяющих друг друга по широте переходных сообщества от морской к солоноватоводной фауне. Границы переходных и солоноватоводных сообществ часто не совпадают с типичными для этих сообществ диапазонами солёности в придонной воде и, вероятней всего, определяются периодически возникающими экстремальными значениями гидрологических параметров. Структура этих сообществ определяется толерантностью видов к спорадическим флукгуациями солёности и температуры.

5. Сопоставление наших данных с материалами предшествующих наблюдений не выявило существенных изменений структуры донных сообществ исследованных районов. Показано, что сообщества Обского эстуария и прилежащего Карского шельфа относительно устойчивы во времени, при этом, их границы могут сдвигаться в пространстве в связи с долговременными изменениями солёностного режима.

6. По структуре бентосные сообщества западного побережья Ямала аналогичны сообществам внутреннего шельфа Печорского моря, что, вероятнее всего, определяется воздействием тёплых баренцевоморских вод. Находящиеся вне зоны этого воздействия и подвергающиеся сильному распреснению сообщества приобского шельфа резко отличаются от них по структуре.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Козловский В.В., Кучерук Н.В., Чикина М.В., Басин А.Б. 2008. Современное состояние и многолетняя динамика сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов Керченского предпроливья Чёрного моря // Материалы конференции Беломорской Биологической станции МГУ (Кирпичников М.Р.) Тула: Гриф и К, С.64-69.

2. Козловский В.В., Чикина М.В., Кучерук Н.В., Басин А.Б. 2011. Структура сообществ макрозообентоса юго-западной части Карского моря // Океанология. Т. 51. № 6. С. 1072-1081.

3. Kozlovskiy V.V., Chikina M.V., Kucheruk N.V., Basin A.B. 2011. Comparative analysis of macrobenthic communities in the south-western part of the Kara Sea // The Arctic in the Earth System perspective: the role of the tipping points. Troms0. - P.74.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я сердечно благодарен своему научному руководителю - Никите Валентовичу Кучеруку за всё, чему он меня научил. Выполнение этой работы стало возможным благодаря помощи к.б.н. М.В. Чикиной, которую я искренне благодарю. Я благодарю д.б.н. Михаила Владимировича Флинта за, оказанную им, всестороннюю помощь. Приношу глубокую признательность д.б.н. А.И. Азовскому за помощь в математической обработке данных, а также А.Б. Басину, к.б.н. A.A. Удалову, О.В. Максимовой - за участие в обработке данных и работу с рукописью. Я признателен коллективу Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ за внимательное и доброжелательное отношение.

Заказ №34-А/02/2012 Подписано в печать 10.02.2012 Тираж 120 экз. Усл. п.л. 1.2

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таИ:гак@с/г.ги

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Козловский, Владислав Владимирович, Москва

61 12-3/641

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НАУКИ

ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П. Ширшова РАН

На правах рукописи УДК 574.587: 574.52

КОЗЛОВСКИЙ Владислав Владимирович

МАКРОЗООБЕНТОС ВЕРХНЕГО ШЕЛЬФА ЮГО-ЗАПАДНОЙ

ЧАСТИ КАРСКОГО МОРЯ

03.02.10 - гидробиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук

заведующий лабораторией Кучерук Никита Валентович

Москва - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

1.1 Физико-географическая характеристика Карского моря 8

1.2 Сообщества макрозообентоса Арктики 14

1.3 Сообщества макрозообентоса Карского моря 26

1.4 Сообщества макрозообентоса эстуариев 38 ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 43

2.1 Полевые работы 43

2.2 Методы анализа и статистической обработки материала 46

ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 50

3.1 Общая характеристика сообществ в исследованных районах 50

3.2 Структура сообществ макрозообентоса 52

3.2.1 Сообщества макрозообентоса Байдарацкой губы и Ямальского разреза 54

3.2.2 Сообщества Обского комплекса станций 65

3.3 Сравнение полученных результатов с историческими данными 77

3.3.1 Сообщества юго-западной части Карского моря 77

3.3.2 Сообщества Обской губы и Обско-Новоземельского разреза 82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90

ВЫВОДЫ 96

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 98

БЛАГОДАРНОСТИ 115 ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования.

Несмотря на исследования отечественных, а в последнее время и зарубежных исследователей, сообщества макрозообентоса прибрежных мелководий Карского моря всё ещё изучены недостаточно, для понимания их структуры с учётом всего многообразия биотопов (Рис. 1). Карское море характеризуется сложным гидрологическим режимом. Один из факторов, формирующих этот режим, - огромный пресный сток (примерно 1300 км в год), влияющий на всю Арктику. Другой фактор - приток тёплых атлантических вод из Баренцева моря. Специфический гидрологический режим (Зацепин и др., 2010; Harms, Karcher, 1999) становится причиной встречи в Карском море арктической, бореальной, а также эстуарной фауны.

Донные сообщества - наиболее удобный и информативный объект для

оценки состояния экосистем, что объясняется их относительной

стабильностью во времени и способностью к ретроспективному

представлению изменений в экосистеме (Бурковский, 2006; Pogrebov, 1994).

Кроме того, мониторинг фауны Карского моря необходим на фоне

информации о сокращении ледовитости, увеличении продолжительности

продукционного сезона и изменения климата в Арктике (Boé et al., 2009;

Comiso et al., 2008; Rothrock et al., 1999). Отдельные районы Карского моря

могут оказаться особо чувствительными к изменению климата: так как до

западного побережья п-ова Ямал части моря доходит остаточная ветвь

тёплых атлантических вод, ледовый режим тоже может измениться в случае

3

даже незначительных климатических флуктуаций (Holland, Bitz, 2003). Климатическим флуктуациям подвержен и речной сток в Карское море.

Подробное изучение фауны Обской губы и Карского моря становится всё более важным в связи с планированием добычи полезных ископаемых на шельфе Карского моря и в Обской губе и необходимостью экологического мониторинга ресурсных разработок. В 2010 году подписан договор о сотрудничестве компании «Роснефть» с американской нефтегазовой компанией «ExxonMobil». Предполагается, что это сотрудничество будет включать в себя добычу нефти на трёх лицензионных участках на шельфе Карского моря. Нефтегазовые разработки планируются в прибрежной акватории п-ова Ямал (Харасавэйское, Русановское и др. месторождения) и в Обской губе - там их ведёт «Газпром». С 2011 года в Байдарацкой губе ведутся работы по строительству подводного участка газопровода «Бованенково - Ухта».

Представление о размахе пространственно-временных изменений донных сообществ служит основой для проведения оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) при осуществлении хозяйственных проектов.

Рисунок 1 Станции, использованные в наиболее подробных работах по бентосным сообществам Карского моря (Филатова, Зенкевич, 1957; Кузнецов, 1976). На фоне большого общего числа станций видно крайне малое число станций в Байдарацкой губе и на Ямальских мелководьях (из: Кузнецов, 1976)

Целью нашей работы было выявление современных особенностей структуры сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов мелководий юго-западной части Карского моря в районах с различным гидрологическим режимом (Байдарацкая губа, запад п-ова Ямал, Обская губа, Приобский шельф); анализ многолетней динамики сообществ по собственным и литературным данным.

Были сформулированы следующие задачи:

1. Выделить сообщества макрозообентоса в исследованных районах и провести их сравнительный анализ.

2. Проанализировать влияние гидрологических особенностей изученных участков Карского моря (юго-западная часть моря, эстуарий Оби и переходная зона из Обского эстуария в центральную часть моря) на бентосные сообщества.

3. Сравнить полученные данные с историческими литературными данными.

4. Провести сравнение сообществ, выделенных в Карском море, с сообществами мелководной части прилежащего Печорского моря.

Научная новизна. Работа представляет собой наиболее полное количественное исследование сообществ макрозообентоса рыхлых грунтов мелководий Карского моря. Исследованы малоизученные ранее сообщества акватории, прилегающей к северо-западному побережью полуострова Ямал. Две бентосные съёмки, проведённые с двухлетним интервалом в эстуарии Оби, позволяют сделать вывод о динамике состояния сообществ макрозообентоса в этом крайне нестабильном в гидрологическом отношении регионе. Исследованы сообщества макрозообентоса расположенные в зоне фронтального раздела между морской и речной водой в Обской губе. Обработка материала проведена с использованием современных математических методов анализа данных.

Теоретическое и практическое значение. Выявлена зависимость

распределения сообществ макрозообентоса Карского моря от

гидрологического режима в различных районах моря. Показано, что в

эстуарной зоне состав и структура донных сообществ определяются не

осредненными, а экстремальными значениями гидрологических параметров. Работа даёт наиболее полное представление о качественном и количественном распределении донной макрофауны в прибрежной зоне Карского моря, а также дополняет фундаментальный багаж знаний о макробентосе рыхлых грунтов Арктических морей в целом. Работа даёт базовые представления, необходимые для проведения экомониторинга климатических и антропогенных изменений в исследованных районах.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на международной конференции Arctic Frontiers: Arctic Tipping Points (Тромсё, Норвегия, 2011), а также на семинарах Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ ИО РАН (2009-2011) и на Учёном совете Направления экологии морей и океана ИО РАН (2012).

Публикации. Автором опубликовано 4 печатных работы, из них по теме диссертации - три: одна статья и двое тезисов конференций.

Объём и структура работы

Содержание диссертации изложено на 117 страницах и состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов и приложения. Текст проиллюстрирован 28 рисунками и содержит 9 таблиц, из них 2 в приложении. Список литературы включает 115 источников, в том числе 65 на иностранных языках.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Физико-географическая характеристика Карского моря

Карское море - арктическое, по большей части материковое море. Оно ограничено с запада архипелагами Земля Франца Иосифа и Новая Земля, с востока архипелагом Северная Земля, с юга побережьем Сибири. Северная граница Карского моря проходит по линии мыс Арктический (Земля Франца Иосифа) - мыс Кользит (Северная Земля), на севере море широко сообщается с Северным Ледовитым океаном. Площадь моря примерно 883 тыс. км , объём - 98 км3, среднее значение глубины - 111 м, максимальная глубина -620 м (Добровольский, Залогин, 1982). Около 90% Карского моря расположено на шельфе. Глубоководные районы Карского моря - это Новоземельская впадина, желоб Святой Анны и желоб Воронина. Новоземельская впадина расположена к востоку от Новой Земли (глубины до 350 м), желоб Святой Анны находится на северо-западе Карского моря (глубины до 620 м), желоб Воронина расположен в северо-восточной части моря (его глубина достигает 200 м) (Рис. 2).

Гидрологический режим Карского моря весьма сложен и зависит от водных масс различного происхождения, кроме того, он характеризуется ярко выраженной сезонностью. Строго говоря, гидрологический режим Карского моря остаётся во многом малоизученным, и некоторые его особенности могут быть спорными, возможно из-за того, что направления движения водных масс и течений подвержены флуктуациям.

Рисунок 2 Батиметрическая карта Карского моря

Классическая схема гидрологического режима Карского моря включала в себя описание Баренцевоморских водных масс, идущих через Карские ворота к Ямальскому полуострову, а затем поворачивающих на север; Баренцевоморских вод, огибающих Новую Землю с севера и идущих вдоль её берегов на юг; Арктических вод, поступающих в море через глубокие желоба Святой Анны и Воронина (Зенкевич, 1963).

Схема, составленная по данным многолетних наблюдений ААНИИ (Арктический и антарктический научно-исследовательский институт), в

целом, подтверждала вышеуказанную (Pavlov, Pfirman, 1995). В ней были выделены: Восточно-Новоземельское течение - огибающее Новую Землю с севера и идущее на юго-запад; Ямальское течение, идущее на северо-восток вдоль побережья п-ова Ямал; Западно-Таймырское течение, идущее вдоль Сибири до пролива Вилькицкого и выносящее опреснённые воды в море Лаптевых.

Все описания гидрологического режима Карского моря отмечают огромный пресный сток рек Обь и Енисей (около 1100-1350 км3 в год), распресняющий значительную часть поверхностного слоя вод моря. Распреснённые массы движутся на запад (весна-лето), образуя обширную линзу в центральном и юго-западном районах моря, или на восток (осень-зима) (Harms, Karcher, 1999; 2005).

В более современных схемах отмечается Восточно-Новоземельское течение, идущее вдоль берегов Новой Земли не с севера на юг, а в противоположном направлении. В то же время, в этих схемах не отмечено Ямальское течение (McClimans et al., 2000; Johnson et al., 1997; Harms, Karcher, 1999).

По данным 54 рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» (2007)

описано существование как Восточно-Новоземельского течения (идущего на

север), так и Ямальского течения, однако подвергается сомнению

поступление Арктических вод через жёлоб Святой Анны (Арктические воды

поступают туда, но не проникают далее в Карское море). Распреснённые

водные массы двигались в сторону Новой Земли. В связи с тем, что три

района из четырёх были исследованы в 2007 году, а один - в 2010-м, представляется обоснованным руководствоваться последней из описанных схем (Зацепин и др., 2010), в то же время, имея в виду остальные (Рис. 3).

Рисунок 3 Схема течений в Карском море: 1 - Восточно-Новоземельское течение, 2 - Ямальское течение, 3 - пресный сток Оби и Енисея (по: Зацепин и др., 2010)

Нас в первую очередь интересовали температура и особенно солёность в районах отбора проб, так как эти факторы непосредственно влияют на положение и структуру донных сообществ. Работы проводили в трёх различных по гидрологическим условиям районах: бесстоковой Байдарацкой губе; в районе к западу от п-ва Ямал, подверженном влиянию

Ямальского течения, и в Приобском мелководье, на которое оказывает влияние пресный сток Оби. Осадки в исследованных нами районах представлены песчанистыми илами и илистыми песками (Горшкова, 1957; Кузнецов, 1976).

В сентябре 2007 года в области к западу от п-ова Ямал температура воды в интервале глубин до 40 м достигала 4-5°С при солености 33-34 %о, с увеличением глубины до 46 м (ст. 4957) было отмечено понижение температуры до 1.11 °С (Отчёт 54-го рейса АМК, 2007).

В придонном слое Байдарацкой губы за пределами прибрежного мелководья (ограниченного изобатой 10 м) значения температуры даже в июле незначительно отличаются от наблюдаемых зимой и составляют -1.7-1.8°С. Соленость была около 34-35 %о (СЬигип, ТшюкЪоу, 1997). По данным, представленным в сборнике 1997 года, посвященном природным условиям Байдарацкой губы, среднегодовые температуры на глубинах, превышающих 3 м, были отрицательными (от -0.55 до -0.81°С). Положительные значения температура придонного слоя принимала только в августе, сентябре и октябре. Солёность по многолетним наблюдениям в апреле составляет 34.19 - 34.42 %о и в августе падает до 30.95 - 32.05 %о (Тужилкин, 1997). Таким образом, разные источники представляют весьма сходные данные (СЬишп, ТнпокЪоу, 1997).

На Обско-Новоземельском разрезе в сентябре 2007 года придонная

температура варьировала от 1.13°С до 6.05°С (в южной части) на глубинах

16-20 м, до -1.2 в точке, расположенной к северу от выхода из Обской губы

на глубине 24 м (но не самой северной). Солёность принимала значения от 0.8 %о (в Обской губе) до 32 %о с середины разреза и до его конца (глубины 27-55 м). Придонный слой воды в южной части Обской губы в августе 2010 года прогревался до 11.37°С, при солености, стремящейся к нулю. На северных точках Обского разреза в 2010 году придонный слой характеризовался температурой до -1.27°С и солёностью 31 %о (глубина 21 метр).

1.2 Сообщества макрозообентоса Арктики

Зообентосные сообщества Арктики подразделяются на несколько групп, характерных для различных климатических и батиметрических условий. Е.Ф. Гурьянова (цит. по: Зенкевич, 1963) выделяла следующие фаунистические группы: Автохтоны Арктики:

1. Эндемики арктической области.

а) Эврибионтные циркумполярные виды.

б) Высокоарктические эпиконтинентальные виды.

в) Формы глубин Арктического бассейна.

2. Солоноватоводные реликты.

3. Арктическо - бореальные виды (частично). Иммигранты из северной Атлантики:

1. Послеледниковые и современные иммигранты (часть арктическо-бореальных видов).

а) Прибрежные бореальные виды.

б) Северо-атлантические формы континентального склона.

2. Реликты литоринового времени. Иммигранты из Северной Пацифики:

1. Послеледниковые и современные иммигранты.

2. Плиоценовые реликты.

Представители этих фаунистических групп в различных соотношениях

составляют бентосные сообщества. Структура бентосных сообществ Арктики

зависит от гидрологических параметров (температуры воды, солёности), концентраций кислорода и биогенных веществ, проникновения солнечного света. Глубина, в данном случае, становится не непосредственной причиной возникновения границ сообществ, а фактором, тесно связанным с гидрологическими и гидрохимическими условиями (Зенкевич, 1963).

И.А. Жирков (2010) предлагает районирование Северного ледовитого океана, основанное на данных по полихетам. Им выделено шесть биогеографических провинций: глубоководная выскоарктическая, глубоководные норвежская и западногренландская провинции (как одна), арктическая шельфовая, скандинавская мелководная, приатлантическая шельфовая, кельтская и притихоокеанская провинции. Донные сообщества Карского моря относились к двум провинциям - глубоководной высокоарктической (сообщества Новоземельской котловины) и арктической шельфовой (большая часть Карского моря). Автор предполагает, что возникновение этих сообществ этих провинций произошло в доледниковое время (Жирков, 2010).

В отличие от Антарктики для Арктического бассейна характерны резкие колебания уровня моря, связанные с ростом или сокращениями ледяной шапки (Bleil, Thiede, 1990; Piepenburg, 2005). Так, шельфовые зоны Арктических морей всего несколько тысяч лет назад, вероятно, были осушены, а в другие периоды существовала прямая связь между Арктикой и Каспийским и Балтийским морями. В истории Арктического бассейна были

более тёплые периоды, в которые фауна Арктики зависела от фауны Пацифики в большей степени, чем сейчас.

В наше время большая часть глубоководной фауны Арктического бассейна имеет атлантическое происхождение, что объясняется большим притоком тёплых атлантических вод. Фауна эпиконтинентальных морей представлена по большей части арктическими эндемиками -сформировавшимися в Арктике в ходе климатических флуктуаций, и предпочитающих холодные и, зачастую, опреснённые воды. Хотя преобладание арктических видов не так характерно для большей части Баренцевого моря, которое испытывает воздействие тёплых атлантических вод и не замерзает. Виды тихоокеанского происхождения характерны для Чукотского моря, хотя и не преобладают там. Стоит отметить, что виды различного происхождения могут проникать в нехарактерные для них районы, и поэтому проведение чётких фаунистических границ для них затруднительно. Важная особенность Арктических сообществ - это подъём абиссальных видов на батиаль и даже на шельф, это, вероятно, вызвано относительной стабильностью температуры в Арктических морях (холодно) и схожим с �