aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2022-68-2-191-207aari-446Research ArticleЭКОЛОГИЯ, БИОЦЕНОЛОГИЯ И БИОГЕОГРАФИЯECOLOGY, BIOCENOLOGY AND BIOGEOGRAPHYЛедовые водоросли в условиях современного состояния водно-ледовой среды Арктического бассейнаIce algae in current water-ice environmental condition of the Arctic OceanМельниковИ. А.MelnikovI. A.

Москва

Igor A. Melnikov

Moskow

migor39@yandex.ruЖитинаЛ. С.ZhitinaL. S.

Москва

Ludmila S. Zhitina

Moskow

ИвановВ. В.IvanovV. V.

Москва, 

Санкт-Петербург

Vladimir V. Ivanov

Moskow, 

St. Petersburg

ТимофееваА. Б.TimofeevaA. B.

Санкт-Петербург

Anna B. Timofeeva

St. Petersburg

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of SciencesRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова; ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияLomonosov Moscow State University; State Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian FederationГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation202203072022682191207Copyright © Мельников И.А., Житина Л.С., Иванов В.В., Тимофеева А.Б., 20222022Мельников И.А., Житина Л.С., Иванов В.В., Тимофеева А.Б.Melnikov I.A., Zhitina L.S., Ivanov V.V., Timofeeva A.B.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/446

В современном Северном Ледовитом океане (СЛО) наблюдаются заметные изменения в составе и структуре биологических сообществ, населяющих водно-ледовую среду. За последние два десятилетия в центральных районах СЛО отмечено снижение численности видового состава ледовой флоры и фауны на фоне изменяющейся физической среды их обитания. В условиях современной климатической нестабильности в СЛО важно отслеживать и оценивать их состав, структуру и динамику развития. Важно также сохранять методы обработки собранных материалов для сравнения состояния водно-ледовой биоты в сходных пространственно-временных масштабах бассейна. В настоящем исследовании в качестве индикаторов изменений выбраны центрические и пеннатные диатомовые водоросли, доминирующие в ледовых флористических сообществах. Целью настоящей работы является анализ физического состояния водно-ледовой среды и видового состава ледовых диатомовых водорослей по материалам экспедиций в рамках программы NABOS на НЭС «Академик Трёшников» в Арктическом бассейне в 2018 и 2021 гг. В задачу полевых работ входили наблюдения за состоянием ледяного покрова в районе проведения экспедиций, отбор ледяных кернов на предмет оценки солевого состава и видового состава водорослей, а также СТD-зондирование подледного водного слоя. Анализ собранных материалов показал значительные различия в видовом составе и обилии водорослей между сезонами, что свидетельствует о формировании независимых друг от друга флористических сообществ в современных условиях нестабильной физической среды в центральных районах СЛО, что подтверждает ранее полученные результаты в период 2007–2015 гг. Обсуждаемые материалы получены в короткий период времени и на ограниченных пространствах в зонах продуцирования однолетних льдов на акваториях шельфовых морей и зонах выноса в центральные районы СЛО. Вместе с тем краткосрочные наблюдения дают «мгновенную» информацию о качественном и количественном состоянии ледовых биологических сообществ. Для получения достоверной оценки необходимы длительные наблюдения, которые, возможно, будут организованы в ближайшее время на новых логистических подходах в изучении морской Арктики.

 

 

In the Arctic Ocean (AO) of today, there are noticeable changes in the composition and structure of biological communities inhabiting the water-ice environment. Over the past two decades, a decrease in the number of species of the sea ice flora and fauna has been noted in the central regions of the AO due to the changing physical environment of their habitat. In view of the current climatic instability in the AO, it is important to monitor and evaluate their composition, structure and dynamics of development. It is also important to preserve the methods of processing the materials collected in order to compare the state of the water-ice biota on similar spatial and temporal scales of the basin. In the present study, centric and pennate diatoms dominating in ice floristic communities were selected as indicators of changes. The aim of the work is to analyze the physical state of the water-ice environment and the species composition of ice diatoms based on the materials of the expeditions within the NABOS program at the Research Vessel (R/V) “Akademik Treshnikov” in the Arctic Basin in 2018 and 2021. The field work included observations of the state of the sea-ice cover in the area of the expeditions, the selection of ice cores to assess the salt composition and species composition of the algae, as well as CTD-sounding of the under ice — water layer. The analysis of the materials collected showed significant differences in the species composition and abundance of algae between the seasons, which indicates the formation of independent floristic communities in the current conditions of unstable physical environment in the central regions of the AO, which confirms the previously obtained results in the period 2007–2015. The materials under discussion were obtained in a short period of time and in limited spaces in the zones of production of annual ice in the waters of the shelf seas and zones of removal to the central regions of the AO. At the same time, short-term observations provide “instant” information about the qualitative and quantitative state of sea-ice biological communities. In order to obtain reliable estimates, long-term observations are needed, which may be organized in the near future based on new logistical approaches to the study of the marine Arctic.

 

 

Арктический бассейнводно-ледовая средаледовые водорослисоставобилиесходстворазнообразиеCentral Arctic Oceanenvironmental conditionsice algaespecies compositionabundancesimilaritydiversityРабота выполнена при финансовой поддержке темы Госзадания № 0149–2018–0009The article was supported by State Assignment № 0149–2018–0009ReferencesComiso J.J. Large decadal decline of the arctic multiyear ice cover // J. Clim. 2012. V. 25. Р. 1176–1193. doi: 10.1175/JCLI-D-11-00113.1.Comiso J.J. Large decadal decline of the arctic multiyear ice cover. J. Clim. 2012, 25: 1176–1193. doi: 10.1175/JCLI-D-11-00113.1.Petty A.A., Stroeve J.C., Holland P.R., Boisvert L.N., Bliss A.C., Kimura N., Meier W.N. The Arctic sea ice cover 2016: a year of record-low highs and higher-than-expected lows // The Cryosphere. 2018. V. 12 (2). P. 433–453. doi: 10.5194/tc-12-433-2018.Petty A. A., Stroeve J. C., Holland P. R., Boisvert L. N., Bliss A. C., Kimura N., Meier W. N. The Arctic sea ice cover 2016: a year of record-low highs and higher-than-expected lows. The Cryosphere. 2018, 12 (2): 433–453. doi: 10.5194/tc-12-433-2018.Алексеев Г.В., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Изменение климата Арктики при глобальном потеплении // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 1 (103). С. 32–42.Alekseev G.V., Radionov V.F., Alexandrov E.I., Ivanov N.E., Kharlanenkova N.E. Climate change in the Arctic under global warming. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2015, 1 (103): 32–42. [In Russian].Kwok R., Untersteiner N. The thinning of Arctic sea ice // Phys. Today. 2011. V. 64. P. 36–41. doi: 10.1063/1.3580491.Kwok R., Untersteiner N. The thinning of Arctic sea ice. Phys. Today. 2011, 64: 36–41. doi: 10.1063/1.3580491.Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А., Колдунов Н.В., Репина И.А., Смирнов А.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследования Земли из Космоса. 2013. Т. 4. С. 50–65.Ivanov V.V., Alexeev V.A., Alekseeva T.A., Koldunov N.V., Repina I.A., Smirnov A.V. Does Arctic ocean ice cover become seasonal? Issledovanie Zemli iz Cosmosa. Exploring the Earth from Space. 2013, 4: 50–65. [In Russian].Виноградная Е. С., Егорова Е. С., Шевелева Т.В., Юлин А.В. Изменчивость положения границ старых льдов в весенний период и остаточных льдов в осенний период в Северном Ледовитом океане в текущем климатическом периоде // Российская Арктика. 2020. № 9. С. 41–55.Vinogradnaya E.S., Egorova E.S., Sheveleva T.V., Yulin A.V. Variability of the spring old ice and fall residual ice boundary in the Arctic Ocean over the current period of climate changes. Rossijskaya Arktika. Russian Arctic. 2020, 9: 41–55. doi: 10.24411/2658-4255-2020-12094. [In Russian].Haas C., Howell S. Ice thickness in the Northwest Passage // Geophysical Research Letters. 2015. V. 42. № 18. P. 7673–7680. doi: 10.1002/2015GL065704.Haas C., Howell S. Ice thickness in the Northwest Passage. Geophysical Research Letters. 2015, 42 (18). doi: 10.1002/2015GL065704.Ricker R., Hendricks S., Kaleschke L., Tian-Kunze X., King J., Haas C. A weekly Arctic sea-ice thickness data record from merged CryoSat-2 and SMOS satellite data // The Cryosphere. 2014. V. 11. P. 1607–1623. doi: 10.5194/tc-11-1607-2017.Ricker R., Hendricks S., Kaleschke L., Tian-Kunze X., King J., Haas C. A weekly Arctic sea-ice thickness data record from merged CryoSat-2 and SMOS satellite data. The Cryosphere. 2017, 11: 1607–1623. doi: 10.5194/tc-11-1607-2017.Stroeve J.C., Schroeder D., Tsamados M., Feltham D. Warm winter, thin ice? // The Cryosphere. 2018. V. 12. P. 1791–1809. doi: 10.5194/tc-12-1791-2018.Stroeve J.C., Schroeder D., Tsamados M., Feltham D. Warm winter, thin ice? The Cryosphere. 2018, 12: 1791–1809. doi: 10.5194/tc-12-1791-2018.Смоляницкий В.М., Тюряков А.Б., Фильчук К.В., Фролов И.Е. Сравнительный анализ прямых измерений толщин льда и высот снега, наблюдений Cryosat-2 и численных оценок системы PIOMAS // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66 (3). С. 337–348. doi: 10.30758/0555-2648-2020-66-3-337-348.Smolyanitsky V.M., Turyakov A.B., Filchuk K.V., Frolov I.E. Comparison of direct measurements of sea ice thickness and snow height, CryoSat-2 observations and PIOMAS numerical estimates. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2020, 66 (3): 337–348. doi: 10.30758/0555-2648-2020-66-3-337-348. [In Russian].Тимофеева А.Б., Шаратунова М.В. Многолетняя изменчивость толщины припая в море Лаптевых по данным полярных станций // Российская Арктика. 2021. № 12. С. 62–76. doi: 10.24412/2658-4255-2021-1-62-76.Timofeeva A.B., Sharatunova M.V. Multiyear variability of the fast ice thickness in the Laptev Sea according to the polar stations data. Rossijskaya Arktika. Russian Arctic. 2021, 12: 62–76. doi: 10.24412/2658-4255-2021-1-62-76. [In Russian].Мельников И.А. Экосистема арктического морского льда. М.: Наука, 1989. 192 с.Melnikov I.A. Ekosistema arkticheskogo morskogo l’da. Ecosystem of Arctic sea ice. Moscow: Nauka, 1989: 192 p. [In Russian].Мельников И.А. Современная экосистема арктического морского льда: динамика и прогноз // Доклады РАН. 2008. Т. 423 (6). С. 817–820.Melnikov I.A. Modern Arctic sea ice ecosystem: dynamics and forecast. Reports of the Russian Academy of Sciences. 2008, 423 (6): 817ؘ–820 [In Russian].Hop H., Vihtakari M., Bluhm B., Poulin M., von Quillfeldt C.H., Assmy P., Peeken I., Olsen L., Gradinger R., Zhitina L., Melnikov I. Microalgae and other unicellular eukaryotes in drifting sea ice in the Arctic Ocean from the 1980s to 2010 // Frontiers in Marine Science. 2020. V. 7 (243). P. 1–18.Hop H., Vihtakari M., Bluhm B., Poulin M., C. von Quillfeldt, Assmy P., Peeken I., Olsen L., Gradinger R., Zhitina L., Melnikov I. Microalgae and other unicellular eukaryotes in drifting sea ice in the Arctic Ocean from the 1980s to 2010. Frontiers in Marine Science. 2020, 7 (243): 1–18.Мельников И.А., Гогорев Р.М. Оценка состояния экосистемы морского льда центрального Арктического бассейна по данным наблюдений в период проведения МПГ // Наземные и морские экосистемы. М.: Paulsen, 2011. с. 498–111.Melnikov I.A., Gogorev R.M. Assessment of the sea ice ecosystem conditions in the Central Arctic basin according to observations during the IPY. Nazemnye i morskie ekosistemy. Terrestrial and marine ecosystems. Moscow: Paulsen, 2011: 498–111. [In Russian].Мельников И.А., Житина Л.С., Семенова Т.Н. Современное состояние биоразнообразия морского льда в районе Северного полюса // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 4 (110). С. 104–110.Melnikov I.A., Zhitina L.S., Semenova T.N. The current sea ice biodiversity conditions of the North Pole region. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2016, 4 (110): 104–110. [In Russian].Assmy P., Bluhm B., Gradinger R., Hop H., Melnikov I., Olsen L., Peeken I., Poulin M., Vihtakari M., von Quillfeldt C.H., Zhitina L. Unicellular eukaryotes in Sea ice in the central Arctic from the 1980s-2010s: a changing community? // Frontiers in Marine Science. 2018. V. 7. Paper 243. doi: 10.3389/fmars.2020.00243.Assmy P., Bluhm B., Gradinger R., Hop H., Melnikov I., Olsen L., Peeken I., Poulin M., Vihtakari M., C. von Quillfeld, Zhitina L. Unicellular eukaryotes in Sea ice in the central Arctic from the 1980s-2010s: a changing community? Frontiers in Marine Science. 2018, 7: 243. doi: 10.3389/fmars.2020.00243.Bluhm B., Hop H., Vihtakari M., Gradinger R, Quillfeldt C., Melnikov I., Collins E., Poulin M., Pedersen T.J. Sea ice biota // CAFF Monitoring Series Report. 2017. № 1. P. 33–61.Bluhm B., Hop H., Vihtakari M., Gradinger R, Quillfeldt C., Melnikov I., Collins E., Poulin M., Pedersen T.J. Sea ice biota. In: CAFF Monitoring Series Report. 2017, 1: 33–61.Мельников И.А. Оценка современного состояния и особенностей формирования биоты арктического морского льда: по материалам мониторинга в районе Северного полюса // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28. № 1. С. 83–97.Melnikov I.A. Assessment of the current conditions and features of the Arctic sea ice biota formation: based on monitoring data in the North Pole region. Problemy ekologicheskogo monitoringa i modelirovaniya ekosistem. Problems of ecological monitoring and ecosystem modeling. 2017, 28 (1): 83–97. [In Russian].Мельников И.А. Характеристика биоразнообразия современного морского льда в районе Северного полюса // Доклады РАН. 2018. Т. 480 (5). С. 596–600.Melnikov I.A. Biodiversity characteristics of the recent sea ice in the North Pole region. Doklady RAN. Reports of the Russian Academy of Sciences. 2018, 480 (5): 596–600. [In Russian].Мельников И.А. Мониторинг водно-ледовой экологической системы в районе Северного полюса (апрель 2018) // Российские полярные исследования: Информационно-аналитический сборник. 2018. Т. 2 (32). С. 13–14.Melnikov I.A. Monitoring of the water-ice ecological system in the North Pole region (April 2018). Rossijskie polyarnye issledovaniya: Informacionno-analiticheskiy sbornik. Russian Polar research: Information and analytical collection. 2018, 2 (32): 13–14. [In Russian].Мельников И.А. Мониторинг водно-ледовой экосистемы центрального Арктического бассейна в период экспедиции на НЭС «Академик Трешников» (август-сентябрь 2018) // Океанологические исследования. 2018. Т. 46 (3). С. 16–21.Melnikov I.A. Monitoring of the water-ice ecosystem of the Central Arctic basin during the expedition at R/V “Akademik Treshnikov” (August-September 2018). Okeanologicheskie issledovaniya. Oceanological research. 2018, 46 (3): 16–21. [In Russian].WMO Sea-Ice Nomenclature. WMO, 2014, No. 259.WMO Sea-Ice Nomenclature. WMO, 2014, No. 259.Horner R., Ackley S.F, Dieckmann G.S, Gulliksen B., Hoshiai T., Legendre L., Melnikov I.A., Reeburgh W.S., Spindler M., Sullivan C.W. Ecology of the sea ice biota. Habitat, terminology, and methodology // Polar Biol. 1992. V. 12. P. 417–427.Horner R., Ackley S.F, Dieckmann G.S, Gulliksen B., Hoshiai T., Legendre L., Melnikov I.A., Reeburgh W.S., Spindler M., Sullivan C.W. Ecology of the sea ice biota. Habitat, terminology, and methodology. Polar Biol. 1992, 12: 417–427.Усачев П.И. Микрофлора полярных льдов // Тр. ИО АН СССР. 1949. Т. 3. С. 216–259.Usachev P.I. Microflora of polar ice. Trudy Academii Nauk SSSR. Transactions Academy of sciences USSR. 1949, 3: 216–259. [In Russian].Киселев И.А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л.: Наука, 1969. Т. 1. 657с.Kiselev I.A. Plankton morej i kontinental’nykh vodoemov. Plankton of seas and continental reservoirs. Leningrad: Nauka, 1969. V. 1: 657 p. [In Russian].Мельников И.А. Криобиологические наблюдения в Центральном Арктическом бассейне (метод и некоторые результаты исследований) // Океанология. 1979. Т. 19 (1). С. 150–155.Melnikov I.A. Microbiological observations in the Central Arctic basin (method and some research results). Okeanologia. Oceanology. 1979, 19 (1): 150–155. [In Russian].Utermóhl H. Neue Wege in der quantitativen Erfassung des Planktons (mit besonderer Berucksichtigung des Ultraplanktons) // Vehr. int. Ver. theor. angew. Limnol. 1931. V. 5 (2). P. 567–569.Utermóhl H. Neue Wege in der quantitativen Erfassung des Planktons (mit besonderer Berucksichtigung des Ultraplanktons). Vehr. int. Ver. theor. angew. Limnol. 1931, 5 (2): 567–569.Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М.: Наука, 1982. 288 с.Pesenko Yu.A. Principy i metody kolichestvennogo analiza v faunisticheskih issledovaniyah. Principles and methods of quantitative analysis in faunal studies. Moscow: Nauka, 1982: 288 p. [In Russian].Обзор гидрометеорологических процессов в северной полярной области 2018 / Под редакцией д-ра геогр. наук А.С. Макарова. СПб.: ААНИИ, 2019. 102 с.Obzor gidrometeorologicheskih processov v severnoj polyarnoj oblasti 2018. Review of Hydrometeorological processes in the Northern Polar region 2018. Edited by A.S. Makarov. St. Petersburg: AARI, 2019, 102 p. [In Russian].Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 г. М., 2019. 79 с.Doklad ob osobennostyah klimata na territorii Rossijskoj Federacii za 2018 g. Report on climate features on the territory of the Russian Federation for 2018. Moscow, 2019: 79 p. [In Russian].Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 г. М., 2022. 104 с.Doklad ob osobennostyah klimata na territorii Rossijskoj Federacii za 2021 g. Report on climateНаблюдения за ледовой обстановкой: Учебное пособие. СПб.: ААНИИ, 2009. 360 с.Nabljudenija za ledovoj obstanovkoj: uchebnoe posobie. Observations of ice conditions: manual. St. Petersburg: AARI, 2009: 360 p. [In Russian].Тимофеева А.Б. Ледовые условия плавания в экспедиции NABOS-2021 в сентябре-октябре 2021 года // Российская Арктика. 2021. № 15. С. 54–67.Timofeeva A.B. Ice conditions of navigation during the NABOS-2021 expedition in SeptemberOctober 2021. Rossijskaya Arktika. Russian Arctic. 2021, 15: 54–67. doi:10.24412/2658-4255-2021-4-54-67. [In Russian].Ivanov V. Physical oceanography from CTD measurements during Akademik Tryoshnikov cruise AT2018 to the Arctic Ocean // PANGAEA. 2019. doi: 10.1594/PANGAEA.905471.Ivanov V. Physical oceanography from CTD measurements during Akademik Tryoshnikov cruise AT2018 to the Arctic Ocean. PANGAEA. 2019. Available at: doi: 10.1594/PANGAEA.905471.Гордиенко П.А. Дрейф льдов в центральной части Северного Ледовитого океана // Проблемы Севера. 1958. № 1. С. 3–29.Gordienko P.A. Ice drift in the central part of the Arctic Ocean. Problemy Severa. Problems of the North. 1958, 1: 3–29. [In Russian].Беклемишев К.В. Экология и биогеография океана. М.: Наука, 1969. 291с.Beklemishev K.V. Ekologiya i biogeografiya okeana. Ecology and biogeography of the ocean. Moscow: Nauka, 1969: 291p. [In Russian].Околодков Ю.Б. Водоросли льдов Восточно-Сибирского моря в мае 1987 г. // Новости систематики низших растений. Л.: Наука, 1989. Т. 26. С. 36–41.Okolodkov Yu.B. Algae of the East Siberian Sea ice in May 1987. Novosti sistematiki nizshih rastenij. News of the systematics of lower plants. Leningrad: Nauka, 1989, 26: 36–41. [In Russian].Околодков Ю.Б. Водоросли льдов моря Лаптевых в мае 1988 и 1989 гг. // Новости систематики низших растений. Л.: Наука, 1989. Т. 28. С. 25–31.Okolodkov Yu.B. Algae of the Laptev Sea ice in May 1988 and 1989. Novosti sistematiki nizshih rastenij. News of the systematics of lower plants. Leningrad: Nauka, 1989, 28: 25–31. [In Russian].Околодков Ю.Б. Водоросли льдов Чукотского моря в марте-апреле 1988 г. // Новости систематики низших растений. Л.: Наука, 1990. Т. 27. С. 16–20.Okolodkov Yu.B. Algae of the ice of the Chukchi Sea in March-April 1988. Novosti sistematiki nizshih rastenij. News of the systematics of lower plants. Leningrad: Nauka, 1990, 27: 16–20. [In Russian].Okolodkov Yu.B. Cryopelagic flora of the Chukchi, East Siberian and Laptev seas // Proc. NIPR Symp. Polar Biol. 1992. V. 5. P. 28–43.Okolodkov Yu.B. Cryopelagic flora of the Chukchi, East Siberian and Laptev seas. Proc. NIPR Symp. Polar Biol. 1992, 5: 28–43.Melnikov I.A., Kolosova L.G., Welch H.E., Zhitina L.S. Sea ice biological communities and nutrient dynamics in the Canadian Basin of the Arctic Ocean // Deep-Sea Research. 2002. V. 1 (49). P. 1623–1649.Melnikov I.A., Kolosova L.G., Welch H.E., Zhitina L.S. Sea ice biological communities and nutrient dynamics in the Canadian Basin of the Arctic Ocean. Deep-Sea Research. 2002, 1 (49): 1623–1649.Ильяш Л.В., Житина Л.С. Сравнительный анализ видового состава диатомовых водорослей льдов морей Российской Арктики // Общ. биол. 2009. Т. 70. № 2. С. 143–154.Ilyash L.V., Zhitina L.S. Comparative analysis of the species composition of diatoms of the ice of the seas of the Russian Arctic. Obshchaya Biologiya. General Biology. 2009, 70 (2): 143–154. [In Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.