Доклады Московского общества испытателей природы - Том 58, страница 22

В редкиегоды бывает, что десятиместная лаборатория заполняется полностью, и научебные выезды выезжает по 6–8 человек. Обычно учащихся вдвоеменьше, и ежегодно клуб выпускает 2–3–4 человека.Доцент М.В. Чертопруд902. ОСНОВНЫЕ ВОДНЫЕ СООБЩЕСТВА,ИССЛЕДУЕМЫЕ СОТРУДНИКАМИ КАФЕДРЫ2.1. ЭКОЛОГИЯ МОРСКОГО ФИТОПЛАНКТОНА ИЛЕДОВОЙ БИОТЫСостав научной группы: профессор Ильяш Людмила Васильевна,доцент Радченко Ирина Георгиевна, ведущий научный сотрудник БелевичТатьяна Алексеевна, старший научный сотрудник Житина ЛюдмилаСергеевна, старший научный сотрудник Полякова Татьяна Владимировна,инженер Кудрявцева Василиса Александровна.Наша группа занимается изучением сообществ цианобактерий иэукариотных водорослей разных систематических групп, обитающих вводной толще (фитопланктон) и во льдах (ледовая флора) в морскихэкосистемах.

Видовое разнообразие морского фитопланктона велико,оценивается в более чем 5000 видов. По типу обеспечения энергией иисточнику углерода водоросли делят на фотоавтотрофов, гетеротрофов имиксотрофов. Фотоавтотрофные водоросли в качестве источника энергиииспользуют солнечный свет, а источником углерода у них являетсярастворенный в воде углекислый газ. В процессе фотосинтеза солнечнаяэнергияулавливаетсяпигментами(хлорофиллы,фикобиллины,каротиноиды и др.) и используется для синтеза органических веществ.

Длясинтеза органических веществ водорослям также необходимы биогенныеэлементы: азот, фосфор, сера, железо и др. Для построения клеточныхпокровов (панциря) диатомей и кремнежгутиковых необходим кремний, акокколитофоридам - кальций.У гетеротрофных водорослейфотосинтетический аппаратотсутствует, и источником энергии и углерода для них является «готовое»органическое вещество - растворенное или взвешенное (мертвоевзвешенное вещество и разные гидробионты: бактерии, водоросли, мелкийзоопланктон).

Значительное число гетеротрофных форм отмечается средидинофлагеллят и криптофитовых водорослей. Миксотрофы способны как кфотосинтезу, так и потреблению органического вещества. Как правило,гетеротрофная составляющая в метаболизме миксотрофных водорослейвозрастает в условиях, когда фотосинтез лимитирован недостаткомбиогенных веществ(Ильяш,2002).Практическивкаждойфилогенетическойгруппеводорослейестьфотоавтотрофные,гетеротрофные и миксотрофные водоросли. Таким образом, средифитопланктона и ледовой флоры есть первичные продуценты, создающеепервичную продукцию (фотоавтотрофы и миксотрофы) и консументы,живущие за счет первичной или бактериальной продукции, а такжеаллохтонного органического вещества (гетеротрофы).

В свою очередь,представители фитопланктона и ледовой флоры (в независимости от типа91их метаболизма), являются пищевыми объектами для микро-,мезозоопланктона и ледовой фауны.Исследования нашей группы направлены на изучение природныхсообществ фитопланктона и культур водорослей (Радченко и др., 2006),выделенных из природных сообществ, и включают полевые илабораторные работы. Хотя члены нашей группы работали и продолжаютработать в самых разных районах Мирового океана – от арктических дотропических морей (Житина, 2011; Житина, Ильяш, 2013; Ильяш,Маторин, 2007), однако излюбленным водоемом было и остается Белоеморе.

В качестве основных направлений работ можно отметитьследующие.Пространственно-временнаяизменчивостьфитопланктонаарктических морей в связи со структурой и динамикой вод.Пространственно-временная неоднородность планктонных сообществ взначительной степени обусловлена гидрофизическими условиями. Вчастности, показана зависимость обилия и структуры фито-, зоо- иихтиопланктона от характера стратификации водного столба,горизонтальной термохалинной структурированности вод, наличияфронтальных зон, круговоротов, струй, линз и др. Гидрологическомурежиму каждой морской акватории присущи свои характерные черты,которые в первую очередь определяются водообменом с соседнимиакваториями, топографией береговой линии, рельефом дна, речным стокоми господствующими ветрами.

Все эти факторы определяют спецификуосновных механизмов формирования пространственной неоднородностипланктона в каждом водоеме.Белое море с точки зрения гидродинамики является одним изуникальнейших водоемов. В нем присутствуют практически всефизические явления, существующие в Мировом океане: сильные течения,районы с горизонтальной и вертикальной термохалинной структурой вод,структурные фронтальные зоны, соленосные фронты, мощный речнойсток, межслойные перемещения вод, высокие приливы, апвеллингиразного генезиса и др. Работы по исследованию пространственнойвариабельности фитопланктона были начаты давно, и долгое времяосновывались на представлениях о гидрологическом режиме моря,сформулированных еще в первой половине прошлого века.

В последнеедесятилетиенаосновеприменениясовременныхметодовокеанологических наблюдений (СТД зондирование) и дистанционногозондирования (спутниковые данные) представления о гидрологии морябыли в значительной степени пересмотрены и усовершенствованы.Исследования фитопланктона в совместных рейсах с институтомОкеанологии, в которых с использованием современной приборной базыпроводится детальное зондирование водного столба, дают возможностьсвязать наблюдаемую гетерогенность фитопланктона со структурой идинамикой вод.92Так по данным пяти комплексных съемок (август 2004 и 2007 гг.,июнь – июль 2008, 2009, 2012 гг.), охватывавших разные районы Белогоморя, было показано, что различия в гидрофизических условиях в разныхакваториях моря проявляются в структуре и обилии фитопланктона(Ильяш и др., 2011а, б; 2012а, б; 2013; 2014). В ходе каждой съемки наисследованных акваториях вегетировало несколько различающихся поструктуре сообществ фитопланктона.

Отдельные сообщества могли бытьприурочены к определенному типу вод (перемешанные илистратифицированные воды), или одно и то же сообществофункционировало как в перемешанных, так и в стратифицированныхводах. Количественные показатели сообществ, приуроченных к разнымтипам вод могли различаться или быть сходными. Смена сообществ моглапроисходить в разных масштабах пространства: от нескольких километровдо сотен километров.

Значимые факторы (механизмы), обусловливающиеразграничение сообществ в пространстве: структурные фронтальные зоны,соленостные фронтальные зоны, приливные фронтальные зоны, стоковыетечения, интрузии. В пределах акватории вегетации одного сообществабиомасса фитопланктона существенно различается. Наибольшая биомасса,как правило, приурочена к динамически активным зонам, таким, например,как фронтальные зоны разного генезиса, зона трансформациипромежуточных вод Бассейна при их подъеме вдоль склона в вершинеДвинского залива, периферия стокового течения Северной Двины и Онегии др. Примерно в одни и те же календарные сроки, но в разные годы, наакватории моря вегетируют различающиеся по структуре и обилиюсообщества.

Межгодовая вариабельность, по-видимому, обусловленаклиматическими факторами.Видовой состав и обилие криофлоры и криофауны,пространственно-временная изменчивость ледовой биоты. Видскованного морозами, покрытого льдами моря, величественен. Нетпривычного волнения, не слышно шума набегающих волн. Лед и снежныйпокров кажутся необитаемыми, но на самом деле они полны жизни! Вольду обитают бактерии, цианобактерии и водоросли, одноклеточныегетеротрофные организмы (простейшие), и даже многоклеточныебеспозвоночные.

Это целое сообщество с довольно сложнымитрофическими связями: есть первичные продуценты (цианобактерии иводоросли), консументы (гетеротрофные простейшие и многоклеточныебеспозвоночные) и редуценты (бактерии).Ледовая биота играет важную роль в потоках вещества и энергии варктических экосистемах. Например, первичная продукция, создаваемаяледовыми водорослями и цианобактериями, используется планктонными ибентосными животными. В последние десятилетия отмечается изменениеледового покрова Арктики под воздействием климатического фактора, вчастности, - показано увеличение доли однолетних льдов.

Такаяперестройка биотопа может вызвать изменение состава, обилия,93продукционных характеристик ледовой биоты и потоков вещества попищевым цепям в арктических экосистемах. Поэтому исследования биотыоднолетних льдов, а такими как раз и являются сезонные льды Белогоморя, приобретают все большую значимость и имеют принципиальноважное значения для понимания процессов, происходящих в Арктике.Что же мы знаем о ледовой биоте Белого моря? Сколько видоворганизмов живет в крайне суровых ледовых условиях, каково их обилие,как они распределены в толще льда? Изменяется ли состав и обилие биотыво времени - от начальных стадий формирования ледового покрова домомента таяния льда, т.е. присуща ли ледовой биоте сезонная динамика?Варьирует ли состав и обилие биоты в пределах одного района моря(например, в Кандалакшском заливе), между разными района моря, есть липространственная изменчивость ледовой биоты? И если она выражена, токакими факторами определяется? Многие (но далеко не все!) ответы на этивопросы получены в результате исследований, проведенных сотрудникамигруппы в разных районах Кандалакшского залива.

Работы были начатыеще в 1996 г. и продолжаются по настоящее время (Житина, 2008; Ильяш,Житина, 2009; Житина, Ильяш, 2010; Ильяш и др., 2012; 2013; Колосова идр., 2013).Мельчайшие фотоавтотрофы (пикоформы) – видовой состав ироль в планктонных и ледовых сообществах. К пикофитопланктонуотносятся цианобактерии и эукариотные водоросли с размерами клетокменее 3 мкм. Пикоформы - важнейший компонент фитопланктона. Этимельчайшие фотоавтотрофы в периоды низкого обилия нано- (3 - 20 мкм)и микрофитопланктона (20 – 200 мкм) могут давать основной вклад всуммарную биомассу и продукцию фитопланктона.

Наши исследованияпоказали, что относительный вклад пиководорослей в суммарнуюбиомассу фитопланктона в Белом море не превышает 34% (Белевич,Ильяш, 2012). Однако, согласно данным ряда авторов, при наблюдаемыхтрендах изменения климата в Арктике, с увеличением температуры вод,обилиепикофитопланктонатожеувеличивается,тогдакакнанофитопланктона - снижается. Если такая тенденция характерна и дляБелого моря, то роль пикофитопланктона в функционировании экосистемыБелого моря будет возрастать, что определяет необходимость дальнейшихисследований мельчайших фотоавтотрофов.Важным и далеко не решенным вопросом является выявлениевидового состава пикоавтотрофов планктона и льдов.