Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Сравнительная характеристика полярных областей океанов для оценки распределения донных животных по способу питания 10
1.1. Геоморфология и тектоника полярных областей 10
1.1.1 Основные морфоструктуры дна полярных областей 11
1.1.2. Осадконакопление в полярных областях 21
1.2. Воды полярных областей 35
1.2.1. Термохалинная структура вод полярных областей 35
1.2.2. Химическая структура вод полярных областей 43
1.2.3. Ледяной покров полярных областей 58
Глава 2. Оценка распределения донной фауны по способу питания в полярных областях 66
2.1. История изучения донной фауны полярных областей 66
2.2. Условия существования зообентоса в полярных областях океанов 68
2.3. Качественный состав зообентоса полярных океанов 77
Глава 3. Распределение зообентоса в Белом море. Оценка ключевого участка 93
3.1. Осадконакопление и грунты Белого моря 94
3.2. Воды Белого моря 98
3.3. Условия существования беломорского зообентоса 107
3.4. Качественный состав беломорского зообентоса 110
Глава 4. Методика составления картосхем распределения донной фауны в полярных областях 114
4.1. Изученность литературных источников по распределению зообентоса в полярных областях океанов 114
4.2. Распределение биомассы зообентоса в полярных областях океанов по способу питания 115
4.3. Методы географической интерполяции и аналогов при картографировании распределения биомассы зообентоса по океанам 118
Глава 5. Изученность литературных источников и распределение ресурсов зообентоса в полярных областях океанов 121
5.1. Изученность литературных источников 121
5.2. Распределение биомассы зообентоса в полярных областях океанов по способу питания 129
5.2.1. Распределение биомассы детритофагов в полярных областях океанов 131
5.2.2. Распределение биомассы сестонофагов в полярных областях океанов 135
5.2.3. Распределение биомассы хищников в полярных областях океанов 140
5.2.4. Оценка удельной биомассы зообентоса в полярных океанах по способу питания 140
Заключение 143
Список литературы 146
Приложение 1 174
Приложение 2 175
- Основные морфоструктуры дна полярных областей
- Воды Белого моря
- Методы географической интерполяции и аналогов при картографировании распределения биомассы зообентоса по океанам
- Оценка удельной биомассы зообентоса в полярных океанах по способу питания
Введение к работе
Актуальность темы. Геоэкологическая зависимость распределения ресурсов пищевых группировок донных беспозвоночных в полярных океанах актуальна с научной и практической точек зрения, поскольку донные морские организмы представляют собой важнейший компонент и трофическое звено биосферы. Они играют огромную роль в круговороте химических веществ в океане, формировании продуктивности его вод, изменении условий морской среды. Районы скопления донных животных указывают на концентрации морских организмов высших трофических уровней. Кроме того, некоторые беспозвоночные сами являются промысловыми видами.
Первые оценки количественного и качественного распределения фауны по дну Мирового океана были выполнены во второй половине XX столетия рядом ученых: Л.А. Зенкевичем, Г.М. Беляевым, А.А. Нейман, Н.Г. Виноградовой, Е.П. Турпаевой, З.А. Филатовой, Т.С. Лукьяновой и другими. Огромный фактический материал, накопленный за последнее время, представляет фундаментальную базу данных по зообентосу, как по Мировому океану в целом, так и по его отдельным океанам.
В 50-60" годах прошлого столетия Л.А. Зенкевич предложил идею об асимметрии и биполярности распределения донной фауны в Мировом океане. По мнению академика, при глобальном изучении местообитания донных животных в Мировом океане, будут наблюдаться различные явления асимметрии (нарастающие различия или сходства) в расселении донных биогеоценозов. Асимметрия может проявляться при передвижении ... «в меридиональном направлении, из высоких широт в экваториальную зону и дальше к противоположному полюсу, или в широтном направлении, поперек океана, или, наконец, из каждого океана в другой» (Зенкевич, 1963).
В настоящем исследовании под биполярным распределением понималось наличие некоторых видов, а также более крупных систематических групп животных в холодных зонах северного и южного полушарий.
Изучение геоэкологического распределения донных животных в Северном Ледовитом океане по трофическому принципу велось и ведется шире, чем в Южном океане.
По Северному Ледовитому океану исследованы районы:
Евразийский суббассейн (Агатова А.И., Кирпичев К.Б., 2000; Алексеев А.П., Галкин Ю.Н., 1981; Антипова Т.В., Денисенко Н.В., Семенов В.Н., 1989; Бек Т.А., 1997; Кузнецов А.П., Зезина О.Н., 1997, 1998; Броцкая В.А., Зенкевич Л.А., 1993; Бурковский И.В., Удалов А.А., Столяров А.П., 1996, 1997, 1999; Вомгооомгокпй К.А., 4947; Галкин СВ.,
1998; Голиков А.Н., Скарлато О.А,
СЯегсИург
ЩЛ Яг ми
Т^Ю?ЖШ|1995; Горбунов
ГЛ., 1947; Зацепин В.И., 1970, 1976; Зезина О.Н., 1965, 1995, 1997, 1998; Зенкевич Л.А., Броцкая В.А., 1947, 1948, 1977, 1978; Кузнецов А.П., 1970, 1976, 1980, 1984, 1996, 1997; Лукьянова Т.С., 2003; Москалев Л.И., 1980; Наумов А.Д., Оленев А.В., 1981; Смирнов А.В., Смирнов И.С., 1990, 1994; Турпаева Е.П., 1948, 1949, 1953, 1954, 1998, 2000; Филатова З.А., 1957, 1974; Хлебович В.В., 1996; Щедрина З.Г., 1947).
Амеразийский суббассейн (Афанасьев И.Ф., Филатова З.А., 1980; Беляков Л.Н., Русанов В.П., 1971; Гуков А.Ю., 1991, 1992, 1998; Rogick M.D., 1965).
Евроамерийский суббассейн (Виноградова Н.Г., Соколова М.Н., Турпаева Е.П., 1997,1998; Краюшкина А.Б., 2000).
Центральный Арктический бассейн (Гурьянова Е.Ф., 1957; Нейман А.А., 1965,1966,1967,1971,1981,1990).
По Южному океану исследованы районы:
Западная Антарктика (Беляев Г.М., Ушаков П.В., 1957; Заренков Н.А., 1968; Зевина Г.Б., 1958; Кусакин О.Г., 1967; Пастернак Ф.А., Удинцев Г.Б., 1998; Сиренко Б.И., 1998; Шёне Т., Куренцова Н.А., 1998; Knox G.A., 1962).
- Восточная Антарктика (Виноградов М.Е., 1977; Виноградова Н.Г.,
1990, 1993, 1996; Грузов Е.Н., Пропп М.В., Пушкин А.Ф., 1967; Колтун
В.М., 1964; Саидова Х.М., 1961; Ушаков П.В., 1962, 1963; Powell A.W.,
1965).
Периферия дна океана (Беляев Г.М., 1989, 1996; Бирштейн Я.А., 1968; Виноградов Л.Г., 1967; Богоров В.Г., 1959, 1965, 1969; Доронин Ю.П., 1986).
Цель работы заключается в оценке геоэкологического распределения ресурсов зообентоса по трофическому принципу в Северном Ледовитом и Южном океанах. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Анализ и систематизация современных научных материалов о донных беспозвоночных с учетом влияния на них косвенных характеристик в океанах.
-
Создание картосхем и оценка изученности дна полярных областей по распределению донных животных в зависимости от их местообитания и способа их питания.
-
Разработка методов построения картосхем с учетом картографического метода исследования с использованием персонального компьютера (ПК).
-
Построение картосхем распределения трофических группировок и их биомассы, а также сравнение полученных данных для северных и южных полярных зон Мирового океана.
-
Расчет площадей геоэкологического распределения донных беспозвоночных по способу питания в полярных областях.
-
Установление зависимости распределения биомассы донных беспозвоночных от широтной, вертикальной и циркумконтинентальной зональностей в океанах.
-
Сравнение геоэкологического распределения биомассы зообентоса в полярных океанах.
Исходные материалы и предмет исследования. Объектом исследования является геоэкология распределения пищевых группировок донных животных в полярных областях.
Предметом исследования являются методы, использованные при оценке распределения зообентоса с различным типом питания в полярных областях.
В связи с имеющимся объемом научных материалов по донным беспозвоночным с различным типом питания, появилась возможность систематизировать его и, разработав на основе картографического метода исследования, ряд методологических приемов, составить картосхемы геоэкологического распределения донных животных по способу питания.
Фактические материалы были собраны автором в 2002 году в экспедиции на Беломорской биологической станции МГУ.
В основу диссертационной работы были положены материалы по 3 000 точек (Зенкевич Л.А., Филатова З.А., Богоров В.Г., Виноірадова Н.Г., Соколова М.Н., Турпаева Е.П., Саидова Х.М., Зезина О.Н., Кузнецов А.П., Зевина Г.Б., Галкин СВ., Гуков А.Ю., Краюшкина А.Б., Бирштейн Я.А., Виноградов Л.Г., Бурмистрова И.И., Щедрина З.Г., Афанасьев И.Ф., Кочергин А.Т., Михайловский Ю.А., Михальцева Т.В., Удинцев Г.Б., Куренцова Н.А., Заренков Н.А., Кусакин О.Г., Колтун В.М., Пастернак Ф.А., Платонова Т.А., Саенко Г.Н., Долгушина И.В., Савельев Б.В., Ушаков П.В., ШёнеТ.).
Для оценки закономерностей геоэкологического распределения зообентоса по способу питания использовались:
фактические и картографические научные данные о рельефе, грунтах,
водах, ледниковом покрове;
карты по распределению планктона и содержанию органического
вещества в донных осадках;
разработанная Т.С. Лукьяновой методология составления картосхем
распределения донных животных в океанах;
разработанные автором таблицы трофической характеристики донной
фауны полярных областей, руководящих биоценозов полярных
областей и геоэкологических условий существования донной фауны в
полярных областях;
созданные автором картосхемы распределения биомассы
детритофагов, сестонофагов и хищников в Северном Ледовитом и
Южном океанах.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые с помощью комплексной обработки фактического материала (сбор и анализ информации опубликованных материалов, наложение и совмещение карт
распределения биомассы зоопланктона, Сорг., гранулометрического и химического состава донных отложений, гидрологических данных с даттыми по биомассе зообентоса) и использования картографического метода исследования были:
систематизированы данные по распределению донных
беспозвоночных с разным типом питания;
составлены картосхемы изученности геоэкологического
распределения зообентоса по способу питания в полярных областях
океанов;
рассмотрен экспериментальный участок по распределению донных
животных с разным типом питания на примере Белого моря;
составлены картосхемы распределения зообентоса по способу питания
в Северном Ледовитом и Южном океанах в азимутальной
равновеликой проекции в масштабах 1:25 000 000 и 1:55 000 000;
выполнены расчеты по запасам пищевых группировок зообентоса по
районам обитания на ПК.
Полученные картосхемы распределения биомассы пищевых группировок зообентоса могут быть использованы при дальнейшей подробной оценке кормовых запасов биоресурсов в полярных областях Мирового океана и их потребления; при проектировании хозяйственного освоения полярных областей; при проведении ландшафтного мониторинга.
Основные положения, выносимые на защиту:
критерии геоэкологического распределения донных животных по
океанам;
принципы разработки картосхем изученности донных животных в
полярных областях океанов по способу питания;
особенности применения картографического метода исследования при
разработке картосхем распределения биомассы донных животных по
способу питания;
геоэкологическая оценка распределения биомассы пищевых
группировок донных животных в полярных областях океанов;
проанализирована асимметрия в распределении запасов биоресурсов
зообентоса в полярных областях океанов по способу питания.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на ежегодных вузовских научных конференциях, посвященных экологическим проблемам состояния окружающей среды и природопользованию (2000 -2005гг.). Результаты исследования докладывались на VII научной конференции Беломорской Биологической станции МГУ (2002г.), Смоленском Педагогическом Университете (2005г.) Основные положения работы были использованы при проведении курса «Экология океанов» со студентами 5 курса географического факультета МГОУ (2005г).
По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 2 приложений.
Объем работы составляет - 183 страницы, из которых 25 рисунков, 14 таблиц.
Список литературы, использованной в диссертации, составляет 312 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры Геологии и геоэкологии МГОУ - научному руководителю д.г.н., профессору Т.С. Лукьяновой и к.с-х.н. доценту В.И. Косоножкину за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы.
Основные морфоструктуры дна полярных областей
Северный Ледовитый и Южный океаны занимают сходное физико-географическое положение и размещаются в полярных областях Мирового океана. Однако в тектонике и морфологии этих областей заметны существенные различия. Глобальная (планетарная) асимметрия данных территорий прослеживается во взаиморасположении суши и океанов. В арктической полярной области центральное место занимает океан, окруженный материками, в антарктической - океан имеет периферийное положение, омывая берега Антарктиды. Морфологические элементы полярных океанов (материковая отмель, материковый склон, глубоководные котловины и подводные хребты, а также отдельные поднятия дна) отличаются рядом особенностей [8-11].
Периферия Северного Ледовитого океана представлена шельфом Арктического бассейна, характеризующимся неравномерным погружением под уровень океана (рис.1,3). В Баренцевом и Карском морях он опускается местами до глубин 500-600м, а в морях Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском до глубины 60-100м [7]. Материковый склон Северного Ледовитого океана имеет различную крутизну и в ряде мест (Карское море и море Лаптевых) расчленен глубоководными желобами (рис.2).
Центральная часть бассейна значительно раздроблена [71]. Здесь присутствуют океанические котловины с глубинами 3-4км (максимальная - 5 449м) и крупные подводные хребты, высотой 2-3км. Абиссаль Арктического бассейна хребтом Ломоносова разделяется на Тихоокеанско - Арктическую и Атлантическо - Арктическую морфоструктурные провинции [75].
Тихоокеанско-Арктическая провинция характеризуется развитием подводных складчато-глыбовых областей (кряжей и плоскогорий), разделенных океаническими котловинами. К складчато-глыбовым сооружениям относится хребет Ломоносова, имеющий крутые склоны, расчлененные подводными каньонами [74]. Комплекс крупных подводных глубинами от 250 до 450м и представляет собой часть древней платформы с обнаженным местами кристаллическим фундаментом. Субокеанические котловины представляют собой погрузившиеся на различную глубину огромные блоки земной коры, покрытые мощным осадочным чехлом [98].
Котловины Бофорта, Макарова и Толля имеют пологое наклонное дно и характеризуются глубинами 3800, 3900 и 2800м [95]. Атлантическо Арктическая провинция подразделяется на два океанических бассейна: Скандик и Нансена—Амундсена (рис.2). Их главным структурным элементом служит Срединный хребет Северного Ледовитого океана, являющийся продолжением к северу рифтовой зоны Срединно Атлантического хребта [97]. Котловины Нансена и Амундсена имеют средние глубины 3600—4000м и 4000—4500м соответственно. Юго западные части котловин сильно расчленены, восточные – более пологие. В районе Шпицбергена, материковое подножие рассечено узким желобом (подводное ущелье) Литке, где зафиксирована максимальная глубина Северного Ледовитого океана - 5 449м. На границе между бассейнами Нансена—Амундсена и Норвежско-Гренландским располагается желоб Лены (глубины до 3500 м и более), который относится к рифтовым желобам, представляющим собой зоны растяжения земной коры. Сходное строение имеют также Гренландско-Исландский, Фареро-Шетландский желоба, а также Центральный грабен Исландии, расположенные в Норвежско Гренландском бассейне, дно которого, по характеру рельефа и морфоструктурным чертам, однородно с дном Атлантического океана [100].
Возвышенная часть дна Норвежско-Гренландского бассейна представлена срединно-океаническим хребтом, располагающимся между Восточно Гренландским, Британско-Норвежским и Норвежско-Шпицбергенским материковыми склонами. Рифтовая зона срединно-океанического хребта протягивается через хребет Рейкьянес в Центральный грабен Исландия.
Далее в Норвежско-Гренландском бассейне эта зона переходит в систему хребтов Исландско-Ян-Майенского, Мона, Книповича, а в бассейне Нансена —Амундсена— в виде подводной горной системы хребта Арктического. Всю систему четырех подводных хребтов называют Срединным хребтом Северного Ледовитого океана [253]. Северо-Исландская котловина ограничивается Исландско-Ян-Майенским хребтом, Южно-Ян-Майенским плато и шельфом Восточной Исландии. Среди ровного дна котловин местами возвышаются небольшие горы. Норвежская котловина отделяется от Северо Исландской огромным пологим тектоническим уступом. Относительно ровное дно Норвежской котловины на отдельных территориях нарушается изолированными подводными горами. Сходный характер имеет подводный рельеф Гренландского моря [226]. Лофотенская котловина представляет собой огромную наклонную к западу аккумулятивную paвнину (рис.2, 3). На юго-западе Норвежско-Гренландский бассейн ограничен системой подводных порогов, образующих естественную границу между Северным Ледовитым и Атлантическим океанами. В эту систему входят острова Исландия, Фарерские (с их шельфами) и подводные пороги: Гренландско-Исландский, Фареро-Исландский и Уайвиля Томсона – образующие единый Гренландско-Британский порог [176].
Центральная часть Южного океана представляет собой сравнительно узкую мелководную область вокруг материка, шириной около 860 км, наиболее широкий шельф в морях Росса и Уэдделла [108, 109]. В морфоструктурном отношении шельф Антарктиды весьма разнообразен, что связано с особенностями геологического строения прилегающих участков суши, вертикальными движениями берегов, воздействием материкового оледенения и рядом других факторов [110]. В рельефе шельфовой зоны преобладают равнины, испытывающие наклон от бровки к материку в связи с изостатическим поднятием края шельфа, не подвергавшегося ледниковой нагрузке. Земная кора у берегов Антарктиды достигает в области платформенных структур Восточной Антарктиды 34-35 км, в областях складчатых структур Антарктического полуострова – 25 км, около южных оконечностей Африки, Австралии и Южной Америки мощность коры колеблется от 30 до 40 км. В Западной Антарктиде шельфовая полоса проходит по периферии складчатой области Антарктическо - Андийского пояса, в пределах которого развиты осадочные и метаморфические породы, включающие вулканогенные толщи вулканических лав. В целом Западная
Антарктида характеризуется развитием молодых складчатых образований. Тектонические и геоморфологические особенности строения Западной Антарктики, сформировавшейся сравнительно недавно, во многом сходны с особенностями наиболее южных цепей Анд [111].
Расположение морфоструктурных элементов шельфа Антарктиды носит зональный характер. Ближайшая к берегу зона представлена рельефом сравнительно мелких бугров (бугристый шельф). Это платформенная часть сложена осадочными породами, покрывающими фундамент (Земля Королевы Мод, Берег Кемпа, Земля Уилкса). Второй подтип бугристого шельфа, образовавшийся в результате недавнего раздробления пород дна (глыбовый шельф), в чистом виде распространен к востоку от выступа Земли Эндерби и в южной полосе моря Дейвиса [112]. Шельф данного подтипа представляет собой частое чередование глыб и небольших депрессий с крутыми и отвесными склонами. Третий подтип бугристого шельфа – отдельные бугры и выступы дна плавных очертаний, расположенные на значительном удалении от берега. В большинстве случаев бугры представляют собой аккумулятивные образования, формирующиеся в местах выпадения моренного материала из айсбергов, долгое время находившихся среди морского неподвижного льда. Постепенно подтаивая, айсберги уносятся течениями, оставляя на дне скопления песчано-глинистого материала, щебня и валунов (море Дейвиса, Земля Уилкса, Земля Королевы Мод). Бугры обычно не бывают выше 10-15м и имеют очень пологие склоны. На многих участках шельфа (море Росса, Земля Уилкса, Земля Королева Мод) сохранились конечные морены материковых льдов в виде широких гряд и бугров, обусловивших образование мелководных банок [133].
Воды Белого моря
Основные черты гидрологии Белого моря, определяются следующими факторами:
- континентальным положением;
- затрудненным обменом с прилегающим Баренцевым морем, через узкое, длинное, сравнительно мелководное Горло;
- значительным речным стоком;
- приливными явлениями.
Одна из важнейших черт современного состояния гидрологии Белого моря — разделение на две различные по происхождению горизонтальные водные массы, граница между которыми пролегает в среднем по стометровой изобате. Такое расслоение носит сезонный характер [149]. Зимой, когда материковый сток и речной режим Горла ослабевают, холодные высокосоленые воды Полярного бассейна, двигаясь вдоль Кольского побережья по дну пролива, перемещаются в Кандалакшский желоб. Они подпирают снизу глубинную водную массу, которая, в свою очередь, вытесняет поверхностный слой. Последний, проходя вдоль Зимнего берега, изливается в Баренцево море. В результате этих процессов вся толща беломорских вод охлаждается до отрицательной температуры и приобретает высокую соленость. Весной, вызываемый таянием снега и льда, мощный сток приводит к усилению речного режима Горла и накоплению на поверхности моря (до глубины около одного метра) почти пресной воды. Позднее, благодаря перемешиванию, формируется относительно теплая опресненная водная масса, имеющая вертикальный градиент температуры и солености. Обладая меньшей плотностью, она располагается над придонным слоем, который круглый год остается холодным и «соленым». Летом интенсивность режима Горла незначительно уменьшается по сравнению с весной, что способствует поддержанию описанной стратификации [106].
Процесс формирования беломорских вод непосредственно связан с режимом течений, характером тепло-, соле- и водообмена с соседним Баренцевым морем, пространственно-временным распределением речного стока, ледовыми и приливными явлениями. Обмен водами с Баренцевым морем существенно сказывается на гидрологических условиях моря.
Водо-, соле- и теплообмен с Баренцевым морем существенно сказываются на гидрологических условиях Белого моря [105].
В водном балансе Белого моря ведущую роль занимает речной сток, который дает 95% поступления пресных вод в море и определяет сезонный ход водообмена Белого и Баренцева морей (табл.9). Во время весеннего паводка (в мае-июне) в море поступает до 50% годового речного стока. В это время возрастает водообмен между морями. Ежегодно из Белого моря вытекает примерно 240 км3 трансформированных речных вод. Такое же количество воды (для поддержания постоянного уровня моря) поступает из Баренцева моря. Годовой слой речного стока составляет около 2,6м, слой осадков – 37см. Водная масса Белого моря состоит из трансформированных вод Баренцева моря, вод материкового стока и осадков.
В Белое море (площадь — 89 600 км2, объем около 6 000 км) впадают три крупные реки: Северная Двина, Онега и Мезень. Их сток дает не менее 88% ежегодного поступления пресных вод [105, 106].
Испарение с поверхности и осадки В течение года практически компенсируют друг друга. В течение года водный баланс моря и его акваторий положительный, т. е. речной сток даже в условиях зимней межени доминирует над испарением [105].
Появляется она на поверхности лишь у входа в Горло моря. Воды Баренцева моря, входя в Воронку, снова выносятся обратно, и весьма малая их часть проникает в Бассейн Белого моря.
При анализе сезонного хода циркуляции обращают на себя внимание на два момента:
1) усиление течений в осенне-зимний период и ослабление в теплое время года;
2) в период прогрева вод циркуляция в море перестраивается, образуя две системы: систему циркуляции вод Воронки и Горла и обособленный от них циклонический круговорот, охватывающий Бассейн и три залива — Онежский, Двинский и Кандалакшский.
Между этими двумя системами, приблизительно в центре Горла, находится область сравнительно малоподвижных вод, где обмен происходит в основном поперек пролива. Происхождение ее связано с тем, что в результате интенсивного смешивания Баренцевоморского и значительно менее соленого стокового течения происходит уменьшение плотности вод, что приводит к поднятию уровня поверхности в этом месте. Как результат наблюдается блокирование вод питающегося течениями увеличение теплосодержания вод Горла моря. В летнее время теплосодержание вод Горла приблизительно в два раза выше теплосодержания вод соседнего Бассейна. Сезонный ход водо- и теплообмена Бассейна и Горла Белого моря сопровождается увеличением температуры воды и плотности на границе с Бассейном и возникновением своеобразной жидкой границы, которая препятствует проникновению в Бассейн моря баренцевоморских вод. В сентябре начинается период охлаждения. Конвективное перемешивание приводит к понижению температуры верхних слоев вод Бассейна и увеличению толщины верхнего однородного слоя. В результате совместного действия конвективного и ветрового перемешивания происходит выравнивание температуры вод Бассейна и Горла. Увеличение плотности вод, уменьшение стока рек и усиление ветровой циркуляции приводит к проникновению более теплых баренцевоморских вод в Бассейн и возникновению вторичного, октябрьского пика теплосодержания его вод [106]. Таким образом, в холодное время года воды Баренцева моря беспрепятственно проникают в Бассейн и смешиваются с его водами.
Не менее важную роль в формировании гидрологического режима Белого моря играет теплообмен с атмосферой и прилегающим Баренцевым морем. В холодный период года тепло поступает из соседнего Баренцева моря, но значительная часть его теряется на теплообмен с атмосферой в свободных ото льда северных частях моря. Адвекция тепла наиболее велика в Воронке и Мезенском заливе (74% поступления тепла в море). В теплый период года приток тепла на поверхность способствует прогреву моря, а избыток его выносится стоковыми течениями в Баренцево море. Наибольшее количество тепла теряется из Бассейна, Онежского залива и Воронки моря.
Главная роль в переходе тепла принадлежит прямой и рассеянной солнечной радиации, которая дает 67% тепла, поступающего на поверхность моря за год. Остальные источники тепла, не считая горизонтальной адвекции, на долю которых приходится 23% всего поступления тепла, играют практически незаметную роль.
Среди отрицательных компонентов теплового баланса первое место занимает эффективное излучение, вследствие которого море теряет около половины (45%) тепла из общей величины теплоотдачи за год. 1/5 часть тепла расходуется на испарение. Удельный вес контактного теплообмена и теплоотдачи через лед близки между собой и составляют в общей теплоотдаче каждая по 13%.
Среди отрицательных балансов преобладающее значение имеет баланс тепла процессов испарения и конденсации.
Изменчивость радиационного баланса по поверхности моря в отдельные месяцы в сумме незначительна (табл.10). Наиболее заметные различия в величинах радиационного баланса проявляются в весенне-летние месяцы и составляют 2,0-3,0 ккал/см2 в месяц. К осени эти различия исчезают. Однако годовые суммы тепла меняются по акватории Белого моря более резко.
Методы географической интерполяции и аналогов при картографировании распределения биомассы зообентоса по океанам
В соответствии с разработанной шкалой, как указывалось выше, проводилось нанесение имеющихся количественных данных по зообентосу на предварительно подготовленные рабочие основы. Поскольку общее количество данных по биомассе зообентоса в исследованных районах оказалось неравномерным и качественно неравнозначным, была разработана соответствующая методика составления карт [182].
На первом этапе наносились количественные показатели на районы, хорошо изученные и обеспеченные достаточно подробными картами, выполненными в изолиниях с подробными шкалами. Количественные показатели зообентоса снимались с таких карт и переносились на рабочую основу.
Составляемые картосхемы и карты-первоисточники имели, как правило, разные проекции и масштабы. В связи с этим нанесение количественных показателей донной фауны проводилось со сложной увязкой точек и изобент относительно общих элементов, контуров географической основы. Нанесение также велось относительно картографической сетки, если таковая имелась на первоисточниках.
Таким способом были нанесены изобенты на те районы, где было достаточное количество данных. В частности так проводились изолинии на регионы Баренцева и Карского морей, а также моря Лаптевых Северного Ледовитого океана. В Южном океане – это прибрежные области и море Скотия.
На области дна, граничащие с исследованными районами, изобенты проводились с учетом влияния различных природных факторов на развитие донной фауны. Расположение изобент определялось путем географической интерполяции.
Вначале были рассмотрены типичные очертания изолиний, которые показывают распределение биомассы донной фауны на достаточно изученных районах. Так были выявлены общие закономерности и характер рисунка изобент, а также их изменения в зависимости от косвенных влияний других факторов среды [182].
Составление биомассы донной фауны на слабоизученные районы, обеспеченные отдельными цифровыми данными, описаниями местоположения, иногда табличными данными, проводилось следующими этапами:
1) выявлялся общий характер размещения биомассы донной фауны на территории;
2) выделялся главный фактор, влияющий на распределение донной фауны;
3) исследовались явления, косвенно влияющие на распределение донной фауны и наиболее характерные для этих участков;
4) проводились аналогии с достаточно изученными районами, имеющими сходные общие физико-географические условия, биокосные вещества и живые организмы;
5) отдельные опубликованные количественные показатели (в статьях, отчетах экспедиций с описанием местоположения пунктов) переносились на составляемую картосхему с приближенной локализацией при использовании косвенных признаков или связи наносимых показателей с другими факторами среды;
6) при нанесении изобент использовались методы географической интерполяции и экстраполяции;
7) учитывались районы с недостаточным количеством данных по биомассе зообентоса, в них изобенты имеют характер более разреженных и сглаженных кривых.
Для неизученных в настоящее время районов составление проводилось с включением методики, использованной при нанесении показателей донной фауны на районы с малочисленными данными по следующему принципу:
1) проводились гипотетические исследования;
2) использовался метод экстраполяции;
3) использовался метод аналогов;
4) неисследованные районы выделялись разреженностью изобент относительно изученных и малоисследованных районов;
5) на следующем этапе применялся метод моделирования.
Поскольку полярные районы не отличаются значительным количеством статистического материала, то все изобенты строились преимущественно путем экстраполяции и изображались пунктирной линией.
Руководствуясь предложенной методикой графического изображения распределения биомассы донной фауны, разработанной Лукьяновой Т.С., картосхемы составлялись исходя их трофических принадлежностей зообентоса к сестонофагам, детритофагам и хищникам (картосхемы 20 – 25).
Оценка удельной биомассы зообентоса в полярных океанах по способу питания
На основе созданных автором картосхем распределения биомассы зообентоса в полярных областях океанов и при использовании программы на ПК по расчету площадей, разработанной Т.С. Лукьяновой (2003), представляется возможным оценить запасы биоресурсов зообентоса на исследуемых территориях.
Полученные данные показывают, что максимальные площади в Северном Ледовитом и Южном океанах заняты показателями биомассы детритофагов, сестонофагов и хищников - меньше 1 г/м2. В первом случае – это центральная часть Арктического бассейна, во втором – периферия океана.
В Северном Ледовитом океане площадь распространения детритофагов с биомассой меньше 1 г/м2 составляет 4 млн. км2, сестонофаги с аналогичными показателями биомассы занимают 4,5 млн. км2, хищники – 3,7. Площади, занятые наибольшими показателями биомассы зообентоса, составляют у детритофагов – 0,006 млн. км2, у сестонофагов – 0,1 млн. км2, у хищников – 0,3 млн. км2.
В Южном океане площадь распространения детритофагов с биомассой меньше 1 г/м2 составляют 65,5 млн. км2, сестонофаги – 50 млн. км2, хищники – 49 млн. км2. Максимальные показатели биомассы (более 50 г/м2) сосредоточены у детритофагов на площади- 0,2 млн. км2, у сестонофагов – 2,7 млн. км2, у хищников: 50-100 г/м2 занимают 2,1 млн. км2, 100 г/м2 и более – 0,3 млн. км2.
При этом, схемы размещения биомассы всех трофических группировок в отдельно взятом океане совпадают, то есть в распределении детритофагов, сестонофагов и хищников наименьшие количественные показатели наблюдаются в центральной части Северного Ледовитого океана, которые увеличиваются к его периферии.
В Южном океане также минимальные показатели биомассы всех трофических группировок приурочены к периферии океана, концентрации биомассы возрастают в центральной части океана.
Такое распределение биомассы пищевых группировок зообентоса объясняется различными условиями питания донных животных в центральных и окраинных частях океанов.
При сравнении показателей по запасам биоресурсов обоих океанов заметна ощутимая разница:
- общие запасы детритофагов в Северном Ледовитом океане составляют 186,7 млн. т на площади 12 млн. км2, в Южном – 105,2 млн. т на площади 71 млн. км2. Удельная биомасса детритофагов в океанах также заметно отличается: 16,5 г/м2 в Северном Ледовитом и 1,5 г/м2 – в Южном океанах.
- общие запасы сестонофагов в Северном Ледовитом океане составляют 314,3 млн. т на площади 12 млн. км2, в Южном океане – 492,6 млн. т на дне океана площадью 71 млн. км2. Удельная биомасса сестонофагов в Северном Ледовитом океане составляет 25,7 г/м2, в Южном – 6,9 г/м2.
- общие запасы хищников в Северном Ледовитом океане – 260,5 млн. т, концентрирующихся на площади 12 млн. км2 и 444,2 млн. т на площади более 71 млн. км2 – в Южном океане. Удельная биомасса хищников в Северном Ледовитом океане составляет 22,4 г/м2, в Южном – 6,2 г/м2.
Похожие диссертации на Геоэкологическое распределение ресурсов пищевых группировок зообентоса полярных областей океанов
