Введение к работе
Актуальность исследования. Оценка биомассы мезопланктона и пространственной неоднородности его распределения необходима для понимания общих закономерностей влияния факторов среды на распределение планктонных сообществ. Южный океан является уникальным регионом с разнообразными по своей структуре и продуктивности планктонными сообществами. Предшествующие исследования в Южном океане (Флинт и др., 1988; Pakhomov, McQuaid, 1996) показали существование областей повышенной биомассы мезопланктона в зонах гидрологических фронтов Антарктического Циркумполярного течения (АЦТ) на общем фоне относительно низких значений биомассы (Errhif et al., 1997), причем повышение биомассы может достигать двух порядков величин (Воронина, 1984; Флинт и др., 1988; Васильев, 1991).
Настоящее исследование направлено на оценку влияния океанических фронтов на суммарную биомассу мезопланктона и изменение его видового состава в проливе Дрейка. Высокое для открытых районов океана пространственное разрешение (10 миль) и сопровождение исследований современной гидрологической съемкой позволяет обнаружить новые связи между характеристиками планктонных сообществ и факторами среды.
Исследование сообществ мезопланктона в Южном океане обычно сосредоточено на гидрологически спокойных районах, где хорошо выражены океанические фронты с широкими межфронтальными зонами. В этой работе внимание сосредоточено на динамически активном районе Южного океана - проливе Дрейка. Пролив Дрейка является зоной контакта между Атлантическим и Тихим океанами, что сказывается на распределении водных масс и, возможно, на распределении фауны. За счет сужения потока АЦТ и сложного донного рельефа в проливе Дрейка повышается образование вихрей и меандров, а межфронтальные зоны могут исчезать совсем (Olbers et al., 2004; Голивец, Кошляков, 2009). Следовательно, может нарушаться широтная зональность в распределении мезопланктонных организмов, описанная для других секторов Южного океана (Fransz, Gonzales, 1997; Atkinson, Sinclair, 2000; Воронина, 2002; Bernard, Froneman, 2002).
Основное внимание уделяется массовым видам копепод, которые составляют 80 % биомассы и 90% численности мезопланктона Южного океана. Копеподы являются главными потребителями фитопланктона и важнейшим источником пищи для молоди промысловых рыб и беспозвоночных (Turner, 1984, 2004).
Цель и задачи исследования. Цель работы - выявить особенности состава и распределения массовых видов мезопланктона и их вклад в формирование общей биомассы мезопланктона в проливе Дрейка; оценить генетическое разнообразие массовых видов и его связь с гидрологической структурой Южного океана. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать горизонтальное и вертикальное распределение общей биомассы мезопланктона в слое 0-300 м в проливе Дрейка в весенний период.
-
Проанализировать и сравнить мезомасштабную (10 миль) и макромасштабную (100 и более миль) изменчивость в распределении общей биомассы мезопланктона в проливе Дрейка.
-
Исследовать состав мезопланктона в проливе Дрейка в весенний период и выделить массовые виды.
-
Исследовать распределение массовых видов и их вклад в общую биомассу мезопланктона в разных частях исследуемого района.
-
Проанализировать связь структуры мезопланктонных сообществ, распределения массовых видов с гидрологической и динамической структурой района; оценить роль океанических фронтов как биогеографических границ для массовых видов мезопланктона.
-
Оценить степень генетического полиморфизма в популяциях массовых видов зоопланктона в разных гидрологических зонах Атлантического сектора Южного океана (на примере пролива Дрейка и восточной части Атлантического сектора Южного океана).
Научная новизна. Впервые дана оценка мезомасштабной изменчивости биомассы мезопланктона пролива Дрейка, полученная с пространственным разрешением 10 миль. Показано влияние океанических фронтов на изменение биомассы и структуры планктонных сообществ в динамически активном районе Южного океана. Оценена степень генетического полиморфизма популяций массовых видов мезопланктона из разных гидрологических зон. С помощью молекулярно-генетических методов вид Eukrohnia hamata разделен на 3 генетически дифференцированные группировки, а группа Metridia lucens - на 2 вида. Описана связь южной границы распространения одного из видов M. lucens с температурой.
Теоретическая и практическая значимость работы. Оценка степени мезомасштабной и макромасштабной изменчивости рассмотренных характеристик планктонного
сообщества в динамически активном районе Южного океана позволяет получить адекватное представление о биомассе планктона в этом районе Мирового океана. Понимание механизмов поддержания генетической изоляции в водной среде необходимо для описания скрытого биоразнообразия (проявляющегося не во внешней морфологии, а только в различающемся генотипе), позволяет проводить поиск видов- индикаторов состояния экосистем и прогнозировать развитие биоты морских экосистем в условиях изменяющихся факторов среды. Проблема видообразования и эволюции является одной из центральных в биологии. При изучении механизмов видообразования и эволюции в океане в связи с сильной подвижностью водной среды возникает проблема определения и значимости пространственной изоляции.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на пяти международных научных конференциях, на заседании Ученого совета Направления экологии морей и океанов ИО РАН, а также на коллоквиумах Лаборатории структуры и динамики планктонных сообществ ИО РАН (Москва, 2008-2012 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано и принято к печати 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка литературы, включающего 190 источников, в том числе 146 иностранных. Работа изложена на 156 страницах рукописи, включает 14 таблиц и проиллюстрирована 53 рисунками.
