«Комплексные экосистемные исследования Азовского моря в зимний период»

Азовское море – хорошо изученный водоем, но информация о состоянии экосистемы моря в зимний период практически отсутствует. Из 20 морских станций и постов, работавших в 1980 г., в настоящее время осталось менее половины, из которых большая часть расположена в Украине. В тоже время, в период максимального накопления метеорологических и гидрологических данных о зимнем периоде (80-е гг. прошлого века) пелагическая часть моря охватывалась фрагментарными наблюдениями, проведенными в относительно мягкие зимы с незначительным ледовым покровом. Данные о биоте зимнего периода практически отсутствуют.

Зимний период является одним из важнейших сезонов для понимания закономерностей функционирования и формирования продуктивности экосистемы Азовского моря. Сокращение государственной системы береговых и морских наблюдений на Азовском море совпало со значительными перестройками экосистемы, произошедшими в последние 10–15 лет (Матишов и др., 2003, 2005 а).

Тенденции, отмеченные в конце 80-х гг. прошлого столетия (Гидрометеорология…, 1991): увеличение количества теплых зим, положительный тренд температуры воды в зимний период, увеличение штормовой активности, рост числа катастрофических сгонно-нагонных явлений – требуют дальнейшего изучения.

Азовское море – это водоем, акватория которого может оставаться подо льдом в течение 30–110 дней в году. Зимние штормы, морские и припайные торосы, оледенение надводных объектов, сгонно-нагонные явления представляют существенную опасность для судоходства и нефтегазодобывающей отрасли. Освоение углеводородных ресурсов Азовского моря – строительство буровых платформ, развитие береговой инфраструктуры, увеличение танкерных перевозок требует более полной информации, о ледовой обстановке, опасных метеорологических явлениях, биологических особенностях экосистемы в зимний период, чем имеется в настоящее время.

Район исследований ЮНЦ РАН в зимний период охватывает Таганрогский залив и Азовское море по маршруту следования дизельного ледокола «Капитан Демидов» (рис. 1). Большую часть времени ледокол движется без остановок, что вносит корректировки в объем выполняемых задач. В то же время, остановки ледокола (при формировании каравана судов) продолжительностью от нескольких часов до суток позволяли выполнить комплекс суточных измерений параметров среды и произвести количественный отбор гидробиологических проб (рис. 2). В теплые зимы экспедиции в Таганрогском заливе проводились на НИС «Профессор Панов».

Стандартный объем, выполняемых наблюдений и измерений параметров среды, включает следующие показатели: координаты местонахождения, метеонаблюдения (температура воздуха, сила и направление ветра, атмосферное давление в приводном слое, облачность, осадки), гидрологические наблюдения (температура и соленость (ионный состав) воды, батиметрия дна (по эхолоту), наблюдения за ледовой обстановкой (тип ледового покрова, степень ледовитости, торосистость, граница ледовой кромки), гидробиологические наблюдения (фитопланктон, микрозоопланктон, зоопланктон) и орнитологические наблюдения.

Рис. 7. Дизельный ледокол «Капитан Демидов»

(Азовское море, февраль 2006 г.)

Учет морских птиц проводили в светлое время суток трансектным методом (Gould, Forsell, 1989; Морозов, 1992). Учитывали всех птиц по ходу движения судна, попадающих в трансекту размером 300х300 м. Регистрировали только тех особей, которые одномоментно находились в этом квадрате, расположенном вперед и по обе стороны по курсу следования корабля. При этом в расчет брали скорость судна для определения времени, за которое дизель-электроход проходит 300 м. Птиц определяли с помощью бинокля БПЦ 15х50.

Гидрохимические исследования ионного состава воды и тяжелых металлов проводили в лабораторных условиях Определение тяжёлых металлов проводили методом атомной абсорбции с электротермической атомизацией. Использовали прибор отечественного производства «КВАНТ-Z.ЭТА» с компьютерной регистрацией процесса атомизации, что позволяло оперативно контролировать выполнение отдельных этапов атомизации и устанавливать появление сбоев и недостоверных определений.

ЭКСПЕДИЦИОННЫЕ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

(ЛЕДОВАЯ ОБСТАНОВКА)

Ледовый режим замерзающих мелководных морей определяется в основном, режимом температуры воздуха и ветра над акваторией моря и прилегающей территорией. В холодный период погода на Азовском море определяется преобладанием области повышенного давления к северу и северо-востоку от моря, с одной стороны, и циклогенезом над Черным морем и восточной частью Средиземного моря – с другой. Такая ситуация способствует выносу на море холодного материкового воздуха с восточными и северо-восточными сильными ветрами, а прорывы циклонов в район моря вызывают неустойчивую теплую погоду (Гидрометеорология…, 1991).

Проведенные экспедиционные наблюдения, охватывают аномально суровые (2003, 2006, 2008 гг.), мягкие (2004, 2005 гг.) и нормальные (2009 г.) зимы. В ходе экспедиционных наблюдений были отмечены все основные формы однолетнего льда в Азовском море (рис. 3). В мягкие зимы Таганрогский залив и часть акватории моря покрыта серым (белым) ниласом (толщина до 10 см) или тонким белым льдом (толщиной до 30 см). Торосы были отмечены только в прибрежной зоне в районе кос. В суровые зимы отмечено образование толстого белого льда до 70 см, торосов и припая.

а

б

в

Рис. 3. Основные формы однолетнего льда в Азовском море (январь-февраль 2003 г.) (а – блинчатый лед, б – тонкий белый лед, в – торосы)

Начало рис. 4 а – 9-10.01.2006 г.

Продолжение рис. 4 б – 18.01.2006 г.

Окончание рис. 4 в – 29-30.01.2006 г.

Рис. 14. Карта-схема ледовой обстановки в Азовском море в январе 2006 г. (ГУ НИЦ «Планета», http://planet.iitp.ru)

а

б

Рис. 5. Припай в районе Чумбур косы (а) и протоке Свиное гирло (б)

Рис. 6. Опасные метеорологические явления в Азовском море

(февраль 2006 г.)

Рис. 7. Торошение следа ледокола (Азовское море, февраль 2006 г.)

Рис. 7. Ледяные торосы в Азовском море (февраль 2006 г.)

а

б

Рис. 9. Обломки ледовых полей в Керченском проливе (а), нилас и блинчатый лед в предпроливье (б) (февраль 2006 г.)

В мягкие зимы 2004, 2005 гг. образование ледового покрова происходило в первой декаде декабря, а к первой декаде января ледовый покров на акватории моря исчезал. Припай был незначительный, как в Таганрогском заливе, так и в Керченском проливе (рис. 12), хотя на северном побережье Таганрогского залива припайный лед сохранялся до середины марта (рис. 13).

Рис. 11. Дрейфующий лед в Азовском море (4 апреля 2006 г.) – продукт холодной зимы и формирования массивных торосов и стомух

Рис. 12. Место встречи (красная точка) дрейфующего льда в Таганрогском заливе Азовского моря

(4 апреля 2006 г.)

37

Рис. 13. Ледовый припай в Таманском заливе (январь 2005 г.)

а – 1.03.2005 г.

б – 9.03.2005 г.

в – 13.03.2005 г.

Рис. 14. Карта-схема ледовой обстановки Азовского моря в марте 2005 г.

(ГУ НИЦ «Планета», http://planet.iitp.ru)

Образование и формы льда в Азовском море тесно связаны с температурой воды. В относительно мягкие зимы в феврале температура воды не превышала –0.4^°С в кутовой части Таганрогского залива, в суровые – доходила до –0.8^°С в Азовском море.

Одним из основных факторов, обуславливающих наличие тех или иных форм льда, является батиметрия дна. Батиметрическая карта Азовского моря, разработанная в 2006 г. (автор – академик Г.Г. Матишов) (рис. 24), наряду с имеющейся базой данных ММБИ и ЮНЦ РАН по основным океанографическим параметрам Азовского моря (температура воздуха, воды, соленость, ветер, течения) позволяет прогнозировать сроки появления и виды форм льда в различных районах моря, разрабатывать прогностические модели ледовой обстановки. Сопоставляя спутниковые снимки (рис. 25) и карты ледовой обстановки (рис. 14, 23) с батиметрической картой Азовского моря, видно, что границы кромки льда и припая, типы однолетнего льда, развивающегося на мелководьях / глубоководных частях моря, полыньи и другие образования приурочены к основным формам рельефа дна.

Р
ис. 24. Батиметрическая карта Азовского моря (составил: академик Г.Г. Матишов)

44

45

Рис. 25. Ледовая обстановка на Азовском море во время проведения экспедиционных исследований (декабрь-февраль 2002-2006 гг.)

(по данным искусственных спутников Земли NOAA, TERRA, AQUA: ГУ НИЦ «Планета», http://planet.iitp.ru)

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Гидрохимические и геохимические исследования, проведенные в зимний период, позволили выявить закономерности трансформации речных, азовских и черноморских вод. Выявлено, что в условиях суровых зим заток придонных осолоненных вод из Азовского моря в Таганрогский залив и обратный поверхностный сток пресных вод проникают значительно дальше, чем предполагалось ранее, что отражается на распределении и продукционных показателях планктонного сообщества. Концентрации растворённых и взвешенных форм железа, меди, хрома и свинца в водах Азовского моря в период ледостава сравнительно невелики и сопоставимы с нижним пределом диапазонов наблюдаемых концентраций, в то же время, в водах Таганрогского залива обнаружены более высокие концентрации взвешенных форм тяжёлых металлов, что связано, по-видимому, с выносом взвешенных веществ реками Дон и Кальмиус.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕЛАГИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Впервые удалось проследить основные закономерности хода зимней сукцессии планктонного сообщества, выявить ключевые механизмы, запускающие процессы весеннего «цветения» фитопланктона. Обнаружено, что планктонное сообщество разнообразно и отличается высокими продукционными характеристиками даже в условиях суровых зим.

Р



ис. ..... Доминирующие виды фитопланктона Азовского моря в зимний период (фото Г.В. Ковалевой)

(1, 1а – Sceletonema costatum (Bacillariophyta), 2, 3 – Plagioselmis punctata (Cryptophyta), 4, 4 а, 4б – Planktonema lauterbornii (Chlorophyta), 5, 5а – Eutreptia lanovii (Euglenophyta), 6 – Katodinium rotundatum 7 – Katodinium fungiforme, (Dinophyta), 8 – Coscinodiscus granii, 9, 9а – Thalassiosira aculeata, 10 – Thalassiosira parva (Bacillariophyta). (СМ, x400).

ОРНИТОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

На основе ледокольных наблюдений и параллельных береговых исследований, впервые получено представление о распределении птиц в Азовском море в зимний период. Выявлено, что места скоплений птиц, в том числе занесенных в «Красную книгу России», приурочены к границе ледовой кромки (Керченский пролив) и долговременным полыньям (горло Таганрогского залива). Исследованы особенности экологии и этологии водоплавающих птиц в зимний период. Определен видовой состав и численность зимующих и мигрирующих птиц в Азовском море.


Рис... Керченский пролив – место скоплений водоплавающих птиц в зимний период

Рис. ..... Скопления орланов-белохвостов в Керченском проливе

Рис. .... Хохотунья является обычным зимующим видом на акватории Азовского моря

	Распределении сизой чайки в акватории Азовского моря в феврале 2008 г.
	Распределение большой поганки в акватории Азовского моря в феврале 2008 г.
	Распределение малой чайки в акватории Азовского моря в феврале 2008 г.

В феврале 2008 г. отмечено 3 вида, внесенных в Красную книгу РФ: чернозобая гагара (категория 2), орлан-белохвост (категория 3) и черноголовый хохотун (категория 5). Наиболее высокая численность среди редких видов отмечена у орлана-белохвоста (12 особей, в т.ч. 11 – отмеченных на трансектах).

Рис. ... Распределение редких видов на акватории Азовского (февраль 2008 г.).