Ледовые водоросли в условиях современного состояния водно-ледовой среды Арктического бассейна

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.

1. Comiso 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.

2. 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.

3. 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.

4. Kwok R., Untersteiner N. The thinning of Arctic sea ice // Phys. Today. 2011. V. 64. P. 36–41. doi: 10.1063/1.3580491.

5. 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.

6. 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.

7. Haas C., Howell S. Ice thickness in the Northwest Passage // Geophysical Research Letters. 2015. V. 42. № 18. P. 7673–7680. doi: 10.1002/2015GL065704.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Мельников И.А. Экосистема арктического морского льда. М.: Наука, 1989. 192 с.

13. Мельников И.А. Современная экосистема арктического морского льда: динамика и прогноз // Доклады РАН. 2008. Т. 423 (6). С. 817–820.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Мельников И.А. Характеристика биоразнообразия современного морского льда в районе Северного полюса // Доклады РАН. 2018. Т. 480 (5). С. 596–600.

21. 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.

22. 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.

23. WMO Sea-Ice Nomenclature. WMO, 2014, No. 259.

24. 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.

25. Усачев П.И. Микрофлора полярных льдов // Тр. ИО АН СССР. 1949. Т. 3. С. 216–259.

26. Киселев И.А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л.: Наука, 1969. Т. 1. 657с.

27. Мельников И.А. Криобиологические наблюдения в Центральном Арктическом бассейне (метод и некоторые результаты исследований) // Океанология. 1979. Т. 19 (1). С. 150–155.

28. 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.

29. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М.: Наука, 1982. 288 с.

30. Обзор гидрометеорологических процессов в северной полярной области 2018 / Под редакцией д-ра геогр. наук А.С. Макарова. СПб.: ААНИИ, 2019. 102 с.

31. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 г. М., 2019. 79 с.

32. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 г. М., 2022. 104 с.

33. Наблюдения за ледовой обстановкой: Учебное пособие. СПб.: ААНИИ, 2009. 360 с.

34. Тимофеева А.Б. Ледовые условия плавания в экспедиции NABOS-2021 в сентябре-октябре 2021 года // Российская Арктика. 2021. № 15. С. 54–67.

35. Ivanov V. Physical oceanography from CTD measurements during Akademik Tryoshnikov cruise AT2018 to the Arctic Ocean // PANGAEA. 2019. doi: 10.1594/PANGAEA.905471.

36. Гордиенко П.А. Дрейф льдов в центральной части Северного Ледовитого океана // Проблемы Севера. 1958. № 1. С. 3–29.

37. Беклемишев К.В. Экология и биогеография океана. М.: Наука, 1969. 291с.

38. Околодков Ю.Б. Водоросли льдов Восточно-Сибирского моря в мае 1987 г. // Новости систематики низших растений. Л.: Наука, 1989. Т. 26. С. 36–41.

39. 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.

40. Околодков Ю.Б. Водоросли льдов Чукотского моря в марте-апреле 1988 г. // Новости систематики низших растений. Л.: Наука, 1990. Т. 27. С. 16–20.

41. Okolodkov Yu.B. Cryopelagic flora of the Chukchi, East Siberian and Laptev seas // Proc. NIPR Symp. Polar Biol. 1992. V. 5. P. 28–43.

42. 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.

43. 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.