Введение к работе
Актуальность работы. Южный океан является уникальным регионом с разнообразными по своей структуре и продуктивности планктонными сообществами. Обособленность Южного океана от других районов Мирового океана определяется тем, что значительную его часть (пояс шириной 1500 миль) занимает Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ) - самый мощный поток Мирового океана (150 Свердрупов), проникающий почти до дна. Исследования последних лет с привлечением, помимо гидрологических, хорошо статистически обеспеченных данных спутниковых наблюдений (температура поверхности, динамический уровень поверхности океана и др.) выявили гораздо более высокую широтную и меридиональную неоднородность в распределении гидрофизических параметров в Южном океане и более сложную структуру АЦТ, чем было принято считать до недавнего времени (Maltrud et al., 1998; Hughes, Ash, 2001; Niiler et al., 2003; Hallberg, Gnanadesikan, 2006; Sokolov, Rintoul, 2002, 2007, 2009). Первые гидробиологические работы (Hunt, Hoise, 2003, 2005), проведенные с учетом современных представлений о структуре АЦТ, показали сильную зависимость состава зоопланктонных сообществ от фронтов/гидрологических зон в поверхностных водах Австралийского сектора Южного океана.
Щетинкочелюстные играют важную роль в морских экосистемах, часто занимая второе место после копепод по численности и биомассе (Reeve, 1970; Longhurst, 1985; Vannier, 2007). Эта группа - основной планктонный хищник в Южном океане, который создает трофический пресс на копепод и составляет значительную конкуренцию другим планктофагам (в том числе рыбам и птицам). Кроме того, многие виды щетинкочелюстных являются хорошими индикаторами водных масс и изменений параметров водной среды, от которых зависит не только распределение хетогнат, но и их рост, интенсивность питания, половое созревание и размножение. Эта группа может служить объектом для исследования влияния пространственно-временной изменчивости гидрофизических параметров на динамику и изменчивость зоопланктонных сообществ. Поэтому изучение закономерностей распределения щетинкочелюстных и размерно-возрастной структуры популяций массовых видов является необходимым и актуальным в формировании современных представлений о высокой структурной неоднородности Южного океана, в частности его Атлантического сектора.
Цель настоящей работы - выявить особенности распределения численности и биомассы щетинкочелюстных, размерной структуры популяции массового вида этой группы и закономерности пространственно-временной изменчивости этих параметров в зависимости от гидрологических условий в Атлантическом секторе Южного океана. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
Описать видовой состав щетинкочелюстных и общие закономерности географического распространения этих видов.
Выявить закономерности горизонтального распределения группы щетинкочелюстных и оценить пространственную изменчивость ее численности и
роли в планктонных сообществах в верхнем 200-метровом наиболее биологически активном слое океана.
Оценить временную изменчивость общей численности щетинкочелюстных в слое 0-200 м.
Выявить характер вертикального распределения общей численности и биомассы щетинкочелюстных до глубины 2000 м.
Проанализировать изменчивость размерно-возрастной структуры популяции массового вида Eukrohnia hamata в региональном и временном аспектах.
Научная новизна. Впервые получены материалы по щетинкочелюстным с высоким пространственным разрешением (10-20 миль) в Южной Атлантике. Материалы проанализированы с учетом современных представлений о восьмиструйной структуре Антарктического циркумполярного течения. Это позволило впервые:
1. Показать, что динамические фронты - в том числе северная струя Южного
антарктического течения и средняя струя Южного полярного течения, которые не
рассматривались в рамках классических представлений о структуре АЦТ - влияют на
характер распределения хетогнат; динамические и структурные гидрологические фронты
АЦТ определяют изменения количественного распределения щетинкочелюстных до
глубины как минимум 1000 м.
2. Выявить в динамически активном районе Полярного фронта высокую
мезомасштабную изменчивость в распределении щетинкочелюстных (на расстоянии 10
миль численность может меняться в 5-13 раз) и получить оценки численности и биомассы
этой группы в ранневесенний сезон.
Оценить величину меридиональной (в 1.5-2.4 раза), мезомасштабной (в 5-13 раз) и сезонной (в 2.5-20 раз) изменчивости численности щетинкочелюстных в Атлантическом секторе Южного океана.
Показать различия в сезонной динамике популяции Eukrohnia hamata (Mobius, 1875) по обе стороны от Полярного фронта и дать оценку скорости роста вида в Южном океане в весенний и раннелетний сезоны - 1 мм в месяц.
Практическая ценность и теоретическое значение. Полученные оценки изменчивости пространственного и временного распределения щетинкочелюстных вносят вклад в понимание структуры планктонных сообществ и дают представление об уровне неоднородности распределения зоопланктона в целом в связи с выраженной разномасштабной неоднородностью пелагических биотопов в потенциально важной в промысловом отношении области Южного океана. Эти представления необходимы для понимания функционирования региональных экосистем и оценки запасов кормового планктона.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на научных конференциях: Первых международных Беккеровских чтениях (Волгоград, 2010), 12th International Deep-Sea Biology Symposium (Рейкьявик, Исландия, 2010), на заседании Ученого совета Направления экологии морей и океанов Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, а также на коллоквиумах Лаборатории структуры и динамики планктонных сообществ ИО РАН (Москва, 2008-2011 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 3 глав, выводов, одного приложения и списка литературы, включающего 207 наименований, из которых 192 на иностранных языках. Работа изложена на 208 страницах, включает 13 таблиц (из них 1 таблица в Приложении) и 56 рисунков.
