ГЕОГРАФИЯ (последнее)
ПОД ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ ЮЖНОГО ОКЕАНА
Актуальные публикации по вопросам географии и смежных наук.
Доктор биологических наук Борис СИРЕНКО, заведующий лабораторией морских исследований Зоологического института РАН (Санкт-Петербург),
кандидат биологических наук Сергей ГАГАЕВ, старший научный сотрудник той же лаборатории
В ходе 52-й и 54-й Российских антарктических экспедиций (2006 - 2008, 2008 - 2010 гг.) группой водолазов-исследователей из Зоологического института РАН заложены основы гидробиологического мониторинга в заливе Прюдс моря Содружества. В итоге изучения биоценозов на глубинах от 3 до 43 м собраны богатые материалы, включающие около 600 видов донных растений и животных прибрежных вод шестого континента, выявлены особенности распределения на нем флоры и фауны.
стр. 23
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Отечественные водолазные исследования в Антарктике начались в середине XX в. В летний сезон 1965 - 1966 гг. группа в составе ее руководителя Михаила Проппа, Александра Пушкина (Мурманский морской биологический институт АН СССР), Евгения Грузова (Зоологический институт АН СССР) провела в прибрежных водах вблизи станции Мирный более 160 погружений. Под двухметровым припайным льдом на глубинах до 50 м специалисты открыли в высшей степени разнообразный и обильный подводный мир.
Результаты работ оказались настолько значительными и интересными, что спустя год гидробиологический отряд был вновь включен в состав Советской антарктической экспедиции. В него вошли руководитель Евгений Грузов, водолаз Александр Пушкин, инженеры по подводному оборудованию Валентин Люлеев и Сергей Рыбаков. Районы изысканий - Южные Шетландские острова, остров Петра I, акватории вблизи станций Молодежная, Мирный, Новолазаревская.
В экспедиции 1970 - 1972 гг. работы продолжили помимо Евгения Грузова Юрий Гигиняк, Александр Шереметевский, Валентин Люлеев, Сергей Рыбаков, Владимир Андронников. Нельзя не отдать должное мужеству всех названных специалистов: они были одними из первых в деле изучения подводного мира Антарктики.
Затем, к сожалению, в этих работах наступил длительный перерыв: на протяжении последующих 30 лет все силы нашей лаборатории были сконцентрированы на подводных исследованиях в российских морях Арктики и Дальнего Востока. И лишь в середине первого десятилетия XXI в. появилась возможность возобновления водолазных гидробиологических изысканий в Антарктике. Ее и реализовали сотрудники Зоологического института РАН - авторы данной статьи и Владислав Джуринский в сезон 2006 - 2007 гг. в районе станции Прогресс. А в сезон 2008 - 2009 гг. при участии наших коллег Владислава Потина, Федора Кобекова и Павла Игнатова удалось завершить закладку основ биологического мониторинга в заливе Прюдс.
ПО МЕТОДУ ГОЛИКОВА
Изменение климата и возрастающее антропогенное воздействие на биоту в последние годы обостряют необходимость мониторинга окружающей среды. Для организации биологической его составляющей нужно изучить исходное состояние входящих в экосистему сообществ.
Почему же такой мониторинг важен и в Антарктике, где следы вмешательства человека в природу пока незначительны? Да, здешние экосистемы находятся вдалеке от крупных промышленных центров. Их состав и распределение флоры и фауны практически не подвержены антропогенному влиянию, а зависят в основном от природных факторов. Однако такое положение может измениться уже в ближайшем будущем.
Официально территория Антарктиды еще не поделена между государствами мира, но некоторые уже заявили претензии на различные ее секторы. В последние годы возросло количество стран, впервые организовавших станции на ледовом континенте, а уже давно их построившие активно наращивают свое присутствие. Например, чилийцы строят аэропорт и морской порт, китайцы на своих базах - трехэтажные дома, причалы, подъездные дороги и пр. С каждым годом возрастает число присутствующих здесь специалистов. Динамика этих процессов очевидна. И для того чтобы иметь представление о степени воздействия деятельности человека на здешнюю природу в бу-
стр. 24
душем, необходимо знать нынешнее исходное состояние морских экосистем, еще не затронутых таким воздействием. Важность их изучения проистекает также из насущных хозяйственных нужд: поиск новых пищевых ресурсов требует знаний о составе и распределении промысловых беспозвоночных и рыб. Уникальные исследования, проводимые нашими сотрудниками в Антарктике, опираются на метод, разработанный известным отечественным гидробиологом доктором биологических наук Александром Голиковым (с 1966 по 1992 г. он возглавлял нашу лабораторию). Суть его состоит в сборе бентоса* в зависимости от размера организмов и характера их распределения с последующим комплексным анализом видового состава флоры и фауны, а также количественного распределения гидробионтов на разрезах. Мейобентос (животные размером менее 1 мм) собирают специальным мерным стаканом. Макробентос (животные и растения крупнее 1 мм) - другим способом:
на твердых фунтах с помощью рамки в 0,1 м2 и совка, а на мягких - водолазным дночерпателем. Фауну и флору, распределенную редко или неравномерно, учитывают рамками в 1 м2 и с определенной площади, проплывая с метровой рейкой вдоль разложенного на дне мерного фала и собирая всех редких животных, не попавших до этого момента в рамки 0,1 м2 и 1 м2. Фито- и зоопланктон собирают с помощью планктонных сеток, проводя тотальный лов со дна до поверхности.
Отбору проб, как правило, предшествует фотосъемка типичных участков дна в исследуемом районе для предварительной оценки характера распределения биоценозов, определения их границ и, соответственно, выбора наиболее подходящих мест для дальнейшего взятия проб. Каждый спуск заканчивался "по горячим следам" кратким отчетом водолаза перед видеокамерой.
После взятия проб макробентоса проводилась их промывка от ила и песка. В лаборатории на станции Прогресс осуществлялась камеральная обработка (включая разборку проб по группам животных, предварительное их определение, подсчет численности и
* Бентос - совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Морской бентос служит пищей многим рыбам и другим водным животным, а также используется человеком (например, водоросли, устрицы, крабы) (прим. ред.).
стр. 25
массы доминирующих видов, а также фиксирование образцов в формалине и этаноле для дальнейшей консервации уже в Зоологическом институте).
Для мониторинга был выбран, как упоминалось, участок в заливе Прюдс моря Содружества в восточной части Антарктиды, расположенный вокруг оазиса, - участка суши, освобождающегося ото льда и снега в летний период. Здесь расположены российская станция Прогресс, а также китайская и сезонная австралийская. Большинство разрезов выполнено в районе фьорда Нелла, в различных биономически отличающихся участках, меньшая часть - со стороны, прилежащей к китайской и российской станциям. Ведущееся китайцами строительство порта, имеющее активное влияние на донные биоценозы, также оправдывает закладку мониторинга в этом районе.
В ходе 52-й Российской антарктической экспедиции в 2006 - 2007 гг. мы использовали старое водолазное оборудование и снаряжение: костюм "Садко-2" и акваланг АВМ-1М, с которыми работали в течение тридцати лет в Арктике и на Дальнем Востоке. К чести изготовителей оно зарекомендовало себя очень хорошо: с ним не было ни одного ЧП. А при подготовке экспедиции 2008 - 2009 гг. нам удалось, получив финансовую поддержку от Института Арктики и Антарктики, закупить новое снаряжение, позволившее нам более или менее безопасно погружаться на глубины.
Работы, за редким исключением, проводились подо льдом, достигавшим толщины 1,5 - 2,5 м. От 2 до 4 ч уходило на трудоемкую подготовку майны (проруби) для водолазных спусков. Немало времени требовалось также на промывку собранных проб, разборку материала с целью определения видового состава, доминирующих в сообществах видов, подсчета их количества и биомассы.
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛОРЫ И ФАУНЫ
На суше в районе станции Прогресс животный и растительный мир беден: несколько видов птиц, млекопитающих, редкие лишайники... Под водой начиная уже с 3 м разнообразие животных огромно.
От малых глубин и до 30 м дно покрыто красными водорослями, морскими ежами Sterechinus neumayeri, голотуриями, губками, актиниями и асцидиями, а в грунте прячутся двустворчатые моллюски, многощетинковые черви и другие беспозвоночные. Этот биоценоз в различных модификациях присущ пологому заиленному дну и обычен в южной и юго-восточной части фьорда Нелла. Там же встречаются разнообразные морские звезды, среди которых наиболее обильный на шельфе Антарктики и практически всеядный вид Odontaster validus.
Большая часть дна покрыта ковром красных водорослей Phyllophora antarctica. Этот вид багрянок, как их еще называют, относящийся к Rhodophyta, играет важнейшую роль в жизни прибрежных донных сообществ континента. Наряду с фитопланктоном и диатомовыми водорослями, селящимися на нижней поверхности льда, Ph. antarctica служат важнейшим звеном в пищевой цепи, где происходит преобразование солнечной энергии в энергию химических связей. Говоря по-иному, они образуют органические вещества и являются источником пищи для травоядных: морских ежей, брюхоногих моллюсков и ряда других животных. На мелководьях антарктического шельфа Ph. antarctica - руководящий или преобладающий по биомассе вид одноименного сообщества, в которое на относительно равных правах входят морские ежи Sterechinus neumayeri. Видимо, эти иглокожие - основные потребители багрянок. Разумеется, они не
стр. 26
подозревают, что вместе с ними вводят в свой организм значительное количество мышьяка, как, возможно, и все другие животные, прямо или опосредованно питающиеся водорослями. Совсем недавно было установлено, что в талломах (телах) филлофоры в виде соли арсенобетаина содержится до 0,8 мкг мышьяка на 1 г сухой массы растения. Факт, проливающий свет на повышенное содержание этого элемента в морских антарктических организмах.
Повсеместно, где есть камни, обращает на себя внимание розовый налет на них. Это тоже багрянки, только известковые Leptophytum coulmanicum. Несмотря на тонкий слой такой корочки, водоросли покрывают до 80% поверхности камней и дают в сумме весьма ощутимую биомассу.
Кое-где встречаются торчащие крупные, величиной с ладонь, пустые раковины Laternula elliptica, принадлежащие к классу двустворчатых моллюсков Bivalvia. Позже мы увидим и живых их представителей. Они прячутся в грунте и об их присутствии можно судить лишь по сдвоенным сифонам, отверстия которых, находясь вровень с поверхностью грунта, в большом количестве покрывают дно на глубинах от трех до тридцати с лишним метров. Через сифон они пропускают воду, чтобы добыть съестное, парящее в ней. Заметим, латернулу очень тяжело достать из грунта. Мы пробовали их выкапывать, пользуясь ножом, - неблагодарная работа: мгновенно поднимается облако мути, а створки раковины, как правило, повреждаются. Оказалось, что много проще быстренько ухватить сифон и дернуть за него вверх. В этом случае моллюска выдергиваешь, как морковку из грядки. Латернулы, как и многие их сородичи в Антарктике, имеют лецитотрофные (с запасом питательного желтка) личинки, некоторое время находящиеся в мантийной полости родителя. Таким образом моллюск проявляет заботу о потомстве, появляющемся в начале южной зимы.
На дне немало лентообразных светлых крупных червей немертин Parborlasia corrugatus. Цвет их может меняться от белого до почти фиолетового в других районах обитания, а встречается вид у берегов Аргентины, Перу, Чили, Южных Оркнейских и Южных Шетландских островов, вокруг Антарктиды на глубинах 0 - 3500 м.
Иногда эти черви сплетаются большими клубками, как змеи. P. corrugatus могут обнаруживать пищу на расстоянии с помощью специальных хемочувстви-
стр. 27
тельных клеток. Растягивающийся рот способствует захвату жертвы, по величие сходной с самим охотником. А питаются немертины чем попало: губками, медузами, морскими звездами, многощетинковыми червями, моллюсками (может слопать гребешка, несмотря на его внушительные размеры и способность к прыжкам), рачками-бокоплавами, актиниями и рыбьей икрой. Внутри их пищеварительной системы находили даже кусочки тюленьего мяса.
Любопытно и то, что у таких сравнительно крупных тварей отсутствует дыхательная система и они поглощают кислород, растворенный в воде, через поры всей поверхностью тела. Им его вполне хватает потому, что у них весьма низкая скорость обмена веществ, да и кислорода в холодной воде Антарктики предостаточно.
Глубже, где багрянки уже образуют сплошной ковер, множество голотурий* нескольких видов. Одни коричневые, другие розовые, ловят сестон**, невидимый глазу исследователя. Звезды разбросаны хаотично, тоже на расстоянии 3 - 5 м друг от друга.
Много венчиков щупалец сабеллид (Perkinsiana sp.)***, особенно на редких крупных камнях. Эти черви тоже озабочены пропитанием, ловят своими венчиками все, что падает сверху. На валунах изредка встречаются крупные скопления длинных белых трубок. Это домики обычных для малых глубин Антарктики серпулид (Serpulidae), тоже полихет Serpula narconensis, здорово смахивающих на макароны, тесно и ровно уложенные вместе. Еще один экземпляр, относящийся к тому же классу червей, однако выглядит совершенно иначе - никакой трубки нет и в помине, скорее напоминает очень долговязого ежа с полупрозрачным телом и редкими колючками - это Flabelligera mundata.
Если приглядеться, то среди багрянок можно увидеть и других представителей многощетинковых червей, но из семейства Polynoidae. Они плоские, а их верхняя часть покрыта элитрами (чешуйками). Как выяснилось позднее, наиболее обычны здесь два вида: Harmothoe spinosa и Barrukia cristata. По размеру они значительно мельче своих сородичей из того же семейства, но встречающихся на больших глубинах Антарктики, речь идет о Eulagiscagigantea, достигающей в длину 210 мм, а в ширину 60. Немного меньше - 175 в длину и 55 мм в ширину - другой родственный вид из тридцатиметровых глубин моря Дейвиса Eulagisca puschkini. Кстати, замечательны многощетинковые черви не только формой или размерами. Не так давно было установлено, что полихеты способны выделять биологически активные
* Голотурии - морские огурцы, относятся к иглокожим, как морские ежи и звезды (прим. авт.).
** Сестон - мелкие планктонные организмы и взвешенные в воде органические и неорганические частицы (прим. ред.).
*** Сабеллиды - семейство полихет или многощетинковых червей, Sabellidae (прим. авт.).
стр. 28
вещества, замедляющие или вовсе блокирующие рост раковых клеток.
По мере увеличения глубины меняется грунт, рельеф дна и соответственно фауна. На предельно обследованной нами глубине, 43 м, доминируют асцидии Distaplia cylindrica. Эти колониальные организмы напоминают стеариновые свечи длиной до 4 - 5 м, крепящиеся основанием к мелким камням и гальке, играющим роль якоря. Внутри желеобразной колонии накапливается газ, позволяющий ей держаться в воде вертикально. С ростом колонии накопившийся в ней газ преодолевает сопротивление "якоря" и она в виде гигантского червя всплывает на поверхность открытой воды или вмерзает в образовавшийся лед. Всплытию асцидий может также способствовать и такое нередкое для Антарктики явление, как образование донного льда. "Черви" могут ввести в заблуждение мореплавателей и океанологов, не искушенных в зоологии. Кроме D. cylindrica встречается много других асцидий, похожих то на плафон настольной лампы, то на гроздь диковинных ягод или на сросток грибов. Крупные офиуры*, горгонарии** и губки дополняют картину.
У западного берега залива другие сообщества. На камнях мелководья в сумерках льда толщиной до 250 см селятся крупные актинии Isotealia antarctica и морские ежи Sterechinus neumayeri. Глубже их сменяют губки Sphaerotylus antarcticus, Calyx arcuarius и пояс известковых трубок многощетинковых червей Serpula narconensis. Там также попадаются крупные морские звезды до 30 - 40 см в диаметре и немертины Parborlasia corrugatus.
Глубже 15 - 18 м уклон дна резко меняется и достигает примерно 45°, а в некоторых местах и круче. Нам приходилось спускаться здесь до 34 м. Узкие каменистые террасы в виде неровных ступеней, покрытые илом, казались тропами диких зверей и сплошь были
* Офиуры (змеехвостки) - иглокожие, очень похожие на звезды, но с длинными и тонкими лучами (прим. авт.).
** Горгонарии - восьмилучевые кораллы, или морские веера (прим. авт.).
стр. 29
заняты зонтиками полихет Perkinsiana sp. и их собратьями. Разнообразные по форме губки: полуметровые "амфоры" без шипов (Anoxycalyx (Scolymastra) joubini, достигают в высоту 2 м и 1,4 м в диаметре) и с шипами Rosella nuda, шары Tetilla leptoderma, причудливые, как растения, лимонно-желтые кактусовые Dendrilla antarctica или золотистые гроздья Isodictya erinacea встречались повсеместно.
Чрезвычайно трудно определить возраст губок. Американские исследователи, наблюдая за ними на шельфе моря Росса, отмечают, что разные виды, в том числе перечисленные выше, могут оставаться в неизменном состоянии в течение нескольких лет, но затем в последующие три-четыре года медленно подрастать на 10 - 15 см. Причем не все экземпляры растут одновременно, а только около половины. Упомянутая ранее A. (Scolymastra) joubini в среднем прибавляет 2 - 3 см за 10 лет. При такой скорости роста можно предположить, что губка максимально отмеченного размера живет без малого 500 лет!
Здесь мы впервые увидели сидячего гребневика Lyrocteis flavopallidus. С представителями этой группы животных мы прежде встречались только в толще воды, а тут они сидели на трубках полихет. Лимонного цвета V-образные животные, похожие на надутые хирургические перчатки, поднятые на поверхность, превращались в слизь. Как отмечает немецкий исследователь Петер Бруеггеман в полевом определителе для моря Росса, L. flavopallidus встречается в диапазоне глубин от 32 до 761 м в Антарктике и у Южных Шетландских островов, предпочитая мелководные банки. Достигая в высоту 11 см, гребневик выбрасывает пару клейких нитевидных, разветвленных с одной стороны щупалец длиной 70 см и ловит ими пищу, отправляя ее в устье, расположенное в нижней части тела и отороченное своеобразной юбочкой. С ее помощью животное способно передвигаться по субстрату (по губке, трубке полихеты и т.п.), но с удивительно малой скоростью, уверенно отбирая первенство у улитки - 35 см в сутки и даже медленнее.
стр. 30
На крутом склоне довольно сложно удержаться, особенно когда в руках фотобокс, сигнальный конец или дночерпатель для отбора фунта. Неприятные ощущения возникают в случае, когда, занятый работой, начинаешь проваливаться спиной вперед в бездну. Нужно изловчиться и нажать вовремя кнопку подачи воздуха в жилет, чтобы остановить падение в пропасть. Прозрачность воды в Антарктике фантастическая, объекты видны порой на расстоянии 10- 15 м, а может и больше. Бывает жутковато, когда "отвисаешься" (т.е. бездействуешь с целью осмотреться или для декомпрессии) на спусковом конце и смотришь вниз и на стены круто уходящего в бездну склона. Вода и стекло маски искажают предметы, кажется, будто ты находишься внутри гигантского фужера.
На выходе из залива на траверзе китайской станции Зонг Шан донное "население" сходно с сообществами западного побережья. Только очень мало губок, а с 36 - 37 м начинается биоценоз свечеподобных пятиметровых синасцидий. Мы выполняли этот разрез, рискуя провалиться под рыхлый лед. Так продолжалось несколько дней, пока у берега не образовалась промоина, которую можно было преодолеть вплавь или на лодке. Лед дошел до такого состояния, что пробивался почти насквозь ударом пешни, и нам пришлось перебраться в более надежное место - на внешнюю сторону залива. Там мы проводили спуски прямо с берега.
Другой состав и другой порядок в распределении животных в бухтах с внешней стороны залива. На каменных плитах им негде спрятаться, и крупные голотурии лежат на поверхности среди ежей и редких звезд. Мы работали здесь на небольших глубинах, не превышавших 15 м, с хорошим солнечным освещением, когда лучи проникают сквозь разводья среди битого льда. Из-за этого вспышка не срабатывала, и фотографии получались с зеленоватым оттенком.
Удивляло "заторможенное" поведение рыб: часто бычки неподвижно лежали в расщелинах на дне, их можно было брать руками, словно они находились в спячке.
Неподалеку мы видели немногочисленные стаи орок (касаток). Они переговаривались, издавая специфическое скрежетание и потрескивание. Может быть, хотели поведать что-то очень важное...
ОСНОВЫ ДЛЯ МНОГОЛЕТНЕГО МОНИТОРИНГА
За период исследований с 24.12.2006 по 17.01.2007 г. и с 28.12.2008 по 21.02.2009 г. выполнено 9 морских гидробиологических разрезов. Шесть из них в фьорде Нелла: с южной, западной, восточной стороны, на
стр. 31
выходе в пролив и на траверзе китайской станции у восточного берега фьорда. С внешней стороны, в заливе Восточный, были выполнены 3 разреза: у причала китайской станции, в бухте Пляжной и в бухте Объездной у станции Прогресс. Водолазами-исследователями совершено более 100 спусков, проведено под водой около 40 ч. За время погружений реализованы работы на 27 станциях. Всего собрано более 100 количественных и качественных проб макробентоса, 30 - мейобентоса, 20 проб планктона. В итоге заложены надежные основы для многолетнего биологического мониторинга.
Предварительные результаты подтвердили относительно высокое биоразнообразие исследованных участков акватории у станции Прогресс, где обитает около 600 видов морского макробентоса. Особенно большое многообразие отмечено для иглокожих, губок, полихет и асцидий. Несколько видов, собранных в заливе, как мы предполагаем, новые для науки. Настоящие исследования показали, что доминирование красных водорослей (Phyllophora antarctica) и морских ежей в мелководных участках Антарктики (на глубинах до 20 м) не является повсеместным, а наблюдается, как правило, на мягких фунтах. Жесткие же населены иными доминирующими видами, представленными в основном губками, асцидиями и полихетами, здесь очень часто филлофора замещается известковыми водорослями (местами площадь покрытия составляет около 80%). Биомасса бентоса в изученных участках на глубинах от 3 до 30 м колеблется от 1600 до 5300 г/м, что характерно для высокопродуктивных областей Мирового океана.
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
кандидат биологических наук Сергей ГАГАЕВ, старший научный сотрудник той же лаборатории
В ходе 52-й и 54-й Российских антарктических экспедиций (2006 - 2008, 2008 - 2010 гг.) группой водолазов-исследователей из Зоологического института РАН заложены основы гидробиологического мониторинга в заливе Прюдс моря Содружества. В итоге изучения биоценозов на глубинах от 3 до 43 м собраны богатые материалы, включающие около 600 видов донных растений и животных прибрежных вод шестого континента, выявлены особенности распределения на нем флоры и фауны.
стр. 23
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Отечественные водолазные исследования в Антарктике начались в середине XX в. В летний сезон 1965 - 1966 гг. группа в составе ее руководителя Михаила Проппа, Александра Пушкина (Мурманский морской биологический институт АН СССР), Евгения Грузова (Зоологический институт АН СССР) провела в прибрежных водах вблизи станции Мирный более 160 погружений. Под двухметровым припайным льдом на глубинах до 50 м специалисты открыли в высшей степени разнообразный и обильный подводный мир.
Результаты работ оказались настолько значительными и интересными, что спустя год гидробиологический отряд был вновь включен в состав Советской антарктической экспедиции. В него вошли руководитель Евгений Грузов, водолаз Александр Пушкин, инженеры по подводному оборудованию Валентин Люлеев и Сергей Рыбаков. Районы изысканий - Южные Шетландские острова, остров Петра I, акватории вблизи станций Молодежная, Мирный, Новолазаревская.
В экспедиции 1970 - 1972 гг. работы продолжили помимо Евгения Грузова Юрий Гигиняк, Александр Шереметевский, Валентин Люлеев, Сергей Рыбаков, Владимир Андронников. Нельзя не отдать должное мужеству всех названных специалистов: они были одними из первых в деле изучения подводного мира Антарктики.
Затем, к сожалению, в этих работах наступил длительный перерыв: на протяжении последующих 30 лет все силы нашей лаборатории были сконцентрированы на подводных исследованиях в российских морях Арктики и Дальнего Востока. И лишь в середине первого десятилетия XXI в. появилась возможность возобновления водолазных гидробиологических изысканий в Антарктике. Ее и реализовали сотрудники Зоологического института РАН - авторы данной статьи и Владислав Джуринский в сезон 2006 - 2007 гг. в районе станции Прогресс. А в сезон 2008 - 2009 гг. при участии наших коллег Владислава Потина, Федора Кобекова и Павла Игнатова удалось завершить закладку основ биологического мониторинга в заливе Прюдс.
ПО МЕТОДУ ГОЛИКОВА
Изменение климата и возрастающее антропогенное воздействие на биоту в последние годы обостряют необходимость мониторинга окружающей среды. Для организации биологической его составляющей нужно изучить исходное состояние входящих в экосистему сообществ.
Почему же такой мониторинг важен и в Антарктике, где следы вмешательства человека в природу пока незначительны? Да, здешние экосистемы находятся вдалеке от крупных промышленных центров. Их состав и распределение флоры и фауны практически не подвержены антропогенному влиянию, а зависят в основном от природных факторов. Однако такое положение может измениться уже в ближайшем будущем.
Официально территория Антарктиды еще не поделена между государствами мира, но некоторые уже заявили претензии на различные ее секторы. В последние годы возросло количество стран, впервые организовавших станции на ледовом континенте, а уже давно их построившие активно наращивают свое присутствие. Например, чилийцы строят аэропорт и морской порт, китайцы на своих базах - трехэтажные дома, причалы, подъездные дороги и пр. С каждым годом возрастает число присутствующих здесь специалистов. Динамика этих процессов очевидна. И для того чтобы иметь представление о степени воздействия деятельности человека на здешнюю природу в бу-
стр. 24
душем, необходимо знать нынешнее исходное состояние морских экосистем, еще не затронутых таким воздействием. Важность их изучения проистекает также из насущных хозяйственных нужд: поиск новых пищевых ресурсов требует знаний о составе и распределении промысловых беспозвоночных и рыб. Уникальные исследования, проводимые нашими сотрудниками в Антарктике, опираются на метод, разработанный известным отечественным гидробиологом доктором биологических наук Александром Голиковым (с 1966 по 1992 г. он возглавлял нашу лабораторию). Суть его состоит в сборе бентоса* в зависимости от размера организмов и характера их распределения с последующим комплексным анализом видового состава флоры и фауны, а также количественного распределения гидробионтов на разрезах. Мейобентос (животные размером менее 1 мм) собирают специальным мерным стаканом. Макробентос (животные и растения крупнее 1 мм) - другим способом:
на твердых фунтах с помощью рамки в 0,1 м2 и совка, а на мягких - водолазным дночерпателем. Фауну и флору, распределенную редко или неравномерно, учитывают рамками в 1 м2 и с определенной площади, проплывая с метровой рейкой вдоль разложенного на дне мерного фала и собирая всех редких животных, не попавших до этого момента в рамки 0,1 м2 и 1 м2. Фито- и зоопланктон собирают с помощью планктонных сеток, проводя тотальный лов со дна до поверхности.
Отбору проб, как правило, предшествует фотосъемка типичных участков дна в исследуемом районе для предварительной оценки характера распределения биоценозов, определения их границ и, соответственно, выбора наиболее подходящих мест для дальнейшего взятия проб. Каждый спуск заканчивался "по горячим следам" кратким отчетом водолаза перед видеокамерой.
После взятия проб макробентоса проводилась их промывка от ила и песка. В лаборатории на станции Прогресс осуществлялась камеральная обработка (включая разборку проб по группам животных, предварительное их определение, подсчет численности и
* Бентос - совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Морской бентос служит пищей многим рыбам и другим водным животным, а также используется человеком (например, водоросли, устрицы, крабы) (прим. ред.).
стр. 25
массы доминирующих видов, а также фиксирование образцов в формалине и этаноле для дальнейшей консервации уже в Зоологическом институте).
Для мониторинга был выбран, как упоминалось, участок в заливе Прюдс моря Содружества в восточной части Антарктиды, расположенный вокруг оазиса, - участка суши, освобождающегося ото льда и снега в летний период. Здесь расположены российская станция Прогресс, а также китайская и сезонная австралийская. Большинство разрезов выполнено в районе фьорда Нелла, в различных биономически отличающихся участках, меньшая часть - со стороны, прилежащей к китайской и российской станциям. Ведущееся китайцами строительство порта, имеющее активное влияние на донные биоценозы, также оправдывает закладку мониторинга в этом районе.
В ходе 52-й Российской антарктической экспедиции в 2006 - 2007 гг. мы использовали старое водолазное оборудование и снаряжение: костюм "Садко-2" и акваланг АВМ-1М, с которыми работали в течение тридцати лет в Арктике и на Дальнем Востоке. К чести изготовителей оно зарекомендовало себя очень хорошо: с ним не было ни одного ЧП. А при подготовке экспедиции 2008 - 2009 гг. нам удалось, получив финансовую поддержку от Института Арктики и Антарктики, закупить новое снаряжение, позволившее нам более или менее безопасно погружаться на глубины.
Работы, за редким исключением, проводились подо льдом, достигавшим толщины 1,5 - 2,5 м. От 2 до 4 ч уходило на трудоемкую подготовку майны (проруби) для водолазных спусков. Немало времени требовалось также на промывку собранных проб, разборку материала с целью определения видового состава, доминирующих в сообществах видов, подсчета их количества и биомассы.
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛОРЫ И ФАУНЫ
На суше в районе станции Прогресс животный и растительный мир беден: несколько видов птиц, млекопитающих, редкие лишайники... Под водой начиная уже с 3 м разнообразие животных огромно.
От малых глубин и до 30 м дно покрыто красными водорослями, морскими ежами Sterechinus neumayeri, голотуриями, губками, актиниями и асцидиями, а в грунте прячутся двустворчатые моллюски, многощетинковые черви и другие беспозвоночные. Этот биоценоз в различных модификациях присущ пологому заиленному дну и обычен в южной и юго-восточной части фьорда Нелла. Там же встречаются разнообразные морские звезды, среди которых наиболее обильный на шельфе Антарктики и практически всеядный вид Odontaster validus.
Большая часть дна покрыта ковром красных водорослей Phyllophora antarctica. Этот вид багрянок, как их еще называют, относящийся к Rhodophyta, играет важнейшую роль в жизни прибрежных донных сообществ континента. Наряду с фитопланктоном и диатомовыми водорослями, селящимися на нижней поверхности льда, Ph. antarctica служат важнейшим звеном в пищевой цепи, где происходит преобразование солнечной энергии в энергию химических связей. Говоря по-иному, они образуют органические вещества и являются источником пищи для травоядных: морских ежей, брюхоногих моллюсков и ряда других животных. На мелководьях антарктического шельфа Ph. antarctica - руководящий или преобладающий по биомассе вид одноименного сообщества, в которое на относительно равных правах входят морские ежи Sterechinus neumayeri. Видимо, эти иглокожие - основные потребители багрянок. Разумеется, они не
стр. 26
подозревают, что вместе с ними вводят в свой организм значительное количество мышьяка, как, возможно, и все другие животные, прямо или опосредованно питающиеся водорослями. Совсем недавно было установлено, что в талломах (телах) филлофоры в виде соли арсенобетаина содержится до 0,8 мкг мышьяка на 1 г сухой массы растения. Факт, проливающий свет на повышенное содержание этого элемента в морских антарктических организмах.
Повсеместно, где есть камни, обращает на себя внимание розовый налет на них. Это тоже багрянки, только известковые Leptophytum coulmanicum. Несмотря на тонкий слой такой корочки, водоросли покрывают до 80% поверхности камней и дают в сумме весьма ощутимую биомассу.
Кое-где встречаются торчащие крупные, величиной с ладонь, пустые раковины Laternula elliptica, принадлежащие к классу двустворчатых моллюсков Bivalvia. Позже мы увидим и живых их представителей. Они прячутся в грунте и об их присутствии можно судить лишь по сдвоенным сифонам, отверстия которых, находясь вровень с поверхностью грунта, в большом количестве покрывают дно на глубинах от трех до тридцати с лишним метров. Через сифон они пропускают воду, чтобы добыть съестное, парящее в ней. Заметим, латернулу очень тяжело достать из грунта. Мы пробовали их выкапывать, пользуясь ножом, - неблагодарная работа: мгновенно поднимается облако мути, а створки раковины, как правило, повреждаются. Оказалось, что много проще быстренько ухватить сифон и дернуть за него вверх. В этом случае моллюска выдергиваешь, как морковку из грядки. Латернулы, как и многие их сородичи в Антарктике, имеют лецитотрофные (с запасом питательного желтка) личинки, некоторое время находящиеся в мантийной полости родителя. Таким образом моллюск проявляет заботу о потомстве, появляющемся в начале южной зимы.
На дне немало лентообразных светлых крупных червей немертин Parborlasia corrugatus. Цвет их может меняться от белого до почти фиолетового в других районах обитания, а встречается вид у берегов Аргентины, Перу, Чили, Южных Оркнейских и Южных Шетландских островов, вокруг Антарктиды на глубинах 0 - 3500 м.
Иногда эти черви сплетаются большими клубками, как змеи. P. corrugatus могут обнаруживать пищу на расстоянии с помощью специальных хемочувстви-
стр. 27
тельных клеток. Растягивающийся рот способствует захвату жертвы, по величие сходной с самим охотником. А питаются немертины чем попало: губками, медузами, морскими звездами, многощетинковыми червями, моллюсками (может слопать гребешка, несмотря на его внушительные размеры и способность к прыжкам), рачками-бокоплавами, актиниями и рыбьей икрой. Внутри их пищеварительной системы находили даже кусочки тюленьего мяса.
Любопытно и то, что у таких сравнительно крупных тварей отсутствует дыхательная система и они поглощают кислород, растворенный в воде, через поры всей поверхностью тела. Им его вполне хватает потому, что у них весьма низкая скорость обмена веществ, да и кислорода в холодной воде Антарктики предостаточно.
Глубже, где багрянки уже образуют сплошной ковер, множество голотурий* нескольких видов. Одни коричневые, другие розовые, ловят сестон**, невидимый глазу исследователя. Звезды разбросаны хаотично, тоже на расстоянии 3 - 5 м друг от друга.
Много венчиков щупалец сабеллид (Perkinsiana sp.)***, особенно на редких крупных камнях. Эти черви тоже озабочены пропитанием, ловят своими венчиками все, что падает сверху. На валунах изредка встречаются крупные скопления длинных белых трубок. Это домики обычных для малых глубин Антарктики серпулид (Serpulidae), тоже полихет Serpula narconensis, здорово смахивающих на макароны, тесно и ровно уложенные вместе. Еще один экземпляр, относящийся к тому же классу червей, однако выглядит совершенно иначе - никакой трубки нет и в помине, скорее напоминает очень долговязого ежа с полупрозрачным телом и редкими колючками - это Flabelligera mundata.
Если приглядеться, то среди багрянок можно увидеть и других представителей многощетинковых червей, но из семейства Polynoidae. Они плоские, а их верхняя часть покрыта элитрами (чешуйками). Как выяснилось позднее, наиболее обычны здесь два вида: Harmothoe spinosa и Barrukia cristata. По размеру они значительно мельче своих сородичей из того же семейства, но встречающихся на больших глубинах Антарктики, речь идет о Eulagiscagigantea, достигающей в длину 210 мм, а в ширину 60. Немного меньше - 175 в длину и 55 мм в ширину - другой родственный вид из тридцатиметровых глубин моря Дейвиса Eulagisca puschkini. Кстати, замечательны многощетинковые черви не только формой или размерами. Не так давно было установлено, что полихеты способны выделять биологически активные
* Голотурии - морские огурцы, относятся к иглокожим, как морские ежи и звезды (прим. авт.).
** Сестон - мелкие планктонные организмы и взвешенные в воде органические и неорганические частицы (прим. ред.).
*** Сабеллиды - семейство полихет или многощетинковых червей, Sabellidae (прим. авт.).
стр. 28
вещества, замедляющие или вовсе блокирующие рост раковых клеток.
По мере увеличения глубины меняется грунт, рельеф дна и соответственно фауна. На предельно обследованной нами глубине, 43 м, доминируют асцидии Distaplia cylindrica. Эти колониальные организмы напоминают стеариновые свечи длиной до 4 - 5 м, крепящиеся основанием к мелким камням и гальке, играющим роль якоря. Внутри желеобразной колонии накапливается газ, позволяющий ей держаться в воде вертикально. С ростом колонии накопившийся в ней газ преодолевает сопротивление "якоря" и она в виде гигантского червя всплывает на поверхность открытой воды или вмерзает в образовавшийся лед. Всплытию асцидий может также способствовать и такое нередкое для Антарктики явление, как образование донного льда. "Черви" могут ввести в заблуждение мореплавателей и океанологов, не искушенных в зоологии. Кроме D. cylindrica встречается много других асцидий, похожих то на плафон настольной лампы, то на гроздь диковинных ягод или на сросток грибов. Крупные офиуры*, горгонарии** и губки дополняют картину.
У западного берега залива другие сообщества. На камнях мелководья в сумерках льда толщиной до 250 см селятся крупные актинии Isotealia antarctica и морские ежи Sterechinus neumayeri. Глубже их сменяют губки Sphaerotylus antarcticus, Calyx arcuarius и пояс известковых трубок многощетинковых червей Serpula narconensis. Там также попадаются крупные морские звезды до 30 - 40 см в диаметре и немертины Parborlasia corrugatus.
Глубже 15 - 18 м уклон дна резко меняется и достигает примерно 45°, а в некоторых местах и круче. Нам приходилось спускаться здесь до 34 м. Узкие каменистые террасы в виде неровных ступеней, покрытые илом, казались тропами диких зверей и сплошь были
* Офиуры (змеехвостки) - иглокожие, очень похожие на звезды, но с длинными и тонкими лучами (прим. авт.).
** Горгонарии - восьмилучевые кораллы, или морские веера (прим. авт.).
стр. 29
заняты зонтиками полихет Perkinsiana sp. и их собратьями. Разнообразные по форме губки: полуметровые "амфоры" без шипов (Anoxycalyx (Scolymastra) joubini, достигают в высоту 2 м и 1,4 м в диаметре) и с шипами Rosella nuda, шары Tetilla leptoderma, причудливые, как растения, лимонно-желтые кактусовые Dendrilla antarctica или золотистые гроздья Isodictya erinacea встречались повсеместно.
Чрезвычайно трудно определить возраст губок. Американские исследователи, наблюдая за ними на шельфе моря Росса, отмечают, что разные виды, в том числе перечисленные выше, могут оставаться в неизменном состоянии в течение нескольких лет, но затем в последующие три-четыре года медленно подрастать на 10 - 15 см. Причем не все экземпляры растут одновременно, а только около половины. Упомянутая ранее A. (Scolymastra) joubini в среднем прибавляет 2 - 3 см за 10 лет. При такой скорости роста можно предположить, что губка максимально отмеченного размера живет без малого 500 лет!
Здесь мы впервые увидели сидячего гребневика Lyrocteis flavopallidus. С представителями этой группы животных мы прежде встречались только в толще воды, а тут они сидели на трубках полихет. Лимонного цвета V-образные животные, похожие на надутые хирургические перчатки, поднятые на поверхность, превращались в слизь. Как отмечает немецкий исследователь Петер Бруеггеман в полевом определителе для моря Росса, L. flavopallidus встречается в диапазоне глубин от 32 до 761 м в Антарктике и у Южных Шетландских островов, предпочитая мелководные банки. Достигая в высоту 11 см, гребневик выбрасывает пару клейких нитевидных, разветвленных с одной стороны щупалец длиной 70 см и ловит ими пищу, отправляя ее в устье, расположенное в нижней части тела и отороченное своеобразной юбочкой. С ее помощью животное способно передвигаться по субстрату (по губке, трубке полихеты и т.п.), но с удивительно малой скоростью, уверенно отбирая первенство у улитки - 35 см в сутки и даже медленнее.
стр. 30
На крутом склоне довольно сложно удержаться, особенно когда в руках фотобокс, сигнальный конец или дночерпатель для отбора фунта. Неприятные ощущения возникают в случае, когда, занятый работой, начинаешь проваливаться спиной вперед в бездну. Нужно изловчиться и нажать вовремя кнопку подачи воздуха в жилет, чтобы остановить падение в пропасть. Прозрачность воды в Антарктике фантастическая, объекты видны порой на расстоянии 10- 15 м, а может и больше. Бывает жутковато, когда "отвисаешься" (т.е. бездействуешь с целью осмотреться или для декомпрессии) на спусковом конце и смотришь вниз и на стены круто уходящего в бездну склона. Вода и стекло маски искажают предметы, кажется, будто ты находишься внутри гигантского фужера.
На выходе из залива на траверзе китайской станции Зонг Шан донное "население" сходно с сообществами западного побережья. Только очень мало губок, а с 36 - 37 м начинается биоценоз свечеподобных пятиметровых синасцидий. Мы выполняли этот разрез, рискуя провалиться под рыхлый лед. Так продолжалось несколько дней, пока у берега не образовалась промоина, которую можно было преодолеть вплавь или на лодке. Лед дошел до такого состояния, что пробивался почти насквозь ударом пешни, и нам пришлось перебраться в более надежное место - на внешнюю сторону залива. Там мы проводили спуски прямо с берега.
Другой состав и другой порядок в распределении животных в бухтах с внешней стороны залива. На каменных плитах им негде спрятаться, и крупные голотурии лежат на поверхности среди ежей и редких звезд. Мы работали здесь на небольших глубинах, не превышавших 15 м, с хорошим солнечным освещением, когда лучи проникают сквозь разводья среди битого льда. Из-за этого вспышка не срабатывала, и фотографии получались с зеленоватым оттенком.
Удивляло "заторможенное" поведение рыб: часто бычки неподвижно лежали в расщелинах на дне, их можно было брать руками, словно они находились в спячке.
Неподалеку мы видели немногочисленные стаи орок (касаток). Они переговаривались, издавая специфическое скрежетание и потрескивание. Может быть, хотели поведать что-то очень важное...
ОСНОВЫ ДЛЯ МНОГОЛЕТНЕГО МОНИТОРИНГА
За период исследований с 24.12.2006 по 17.01.2007 г. и с 28.12.2008 по 21.02.2009 г. выполнено 9 морских гидробиологических разрезов. Шесть из них в фьорде Нелла: с южной, западной, восточной стороны, на
стр. 31
выходе в пролив и на траверзе китайской станции у восточного берега фьорда. С внешней стороны, в заливе Восточный, были выполнены 3 разреза: у причала китайской станции, в бухте Пляжной и в бухте Объездной у станции Прогресс. Водолазами-исследователями совершено более 100 спусков, проведено под водой около 40 ч. За время погружений реализованы работы на 27 станциях. Всего собрано более 100 количественных и качественных проб макробентоса, 30 - мейобентоса, 20 проб планктона. В итоге заложены надежные основы для многолетнего биологического мониторинга.
Предварительные результаты подтвердили относительно высокое биоразнообразие исследованных участков акватории у станции Прогресс, где обитает около 600 видов морского макробентоса. Особенно большое многообразие отмечено для иглокожих, губок, полихет и асцидий. Несколько видов, собранных в заливе, как мы предполагаем, новые для науки. Настоящие исследования показали, что доминирование красных водорослей (Phyllophora antarctica) и морских ежей в мелководных участках Антарктики (на глубинах до 20 м) не является повсеместным, а наблюдается, как правило, на мягких фунтах. Жесткие же населены иными доминирующими видами, представленными в основном губками, асцидиями и полихетами, здесь очень часто филлофора замещается известковыми водорослями (местами площадь покрытия составляет около 80%). Биомасса бентоса в изученных участках на глубинах от 3 до 30 м колеблется от 1600 до 5300 г/м, что характерно для высокопродуктивных областей Мирового океана.
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
Опубликовано 13 августа 2014 года
Новые статьи на library.by:
ГЕОГРАФИЯ:
Комментируем публикацию: ПОД ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ ЮЖНОГО ОКЕАНА
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Предполагаемый источник
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1407930848 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций