МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ Часть 2

МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ
АРКТИКИ
Часть 2
проф. Л.В. Ильяш
Резюме предыдущей лекции:
• Арктика характеризуется выраженным изменением
абиотических условий в пространстве, включая вертикальное
распределение, и времени (сезонная и межгодовая
изменчивость).
• Выраженные изменения абиотических условий обусловливают
пространственную, сезонную и межгодовую изменчивость
состава и обилия биоты
• Основные продуценты Арктики – фитопланктон и ледовые
водоросли.
• Наибольшая продукция и биомасса фитопланктона в морях «на
входе» (Баренцево, Чукотское), богатых биогенными
элементами.
• Наибольшая продукция и биомасса фитопланктона - во время
весеннего цветения – наилучшая обеспеченность ресурсами.
КОНСУМЕНТЫ
Беспозвоночные и
позвоночные животные (рыбы,
млекопитающие, птицы)
По числу видов (видовому
богатству) преобладают
беспозвоночные животные
Ледовые животные
Зоопланктон
Зообентос
Животные во льду
Простейшие (одноклеточные)
Тинтинниды
Многоклеточных животных - очень немного видов (около 40) из-за
ограничения по размерам капилляров и каналов в толще льда
нематоды
Копеподы и их
личиночные стадии
коловратки
Личинки
полихет
Зоопланктон
Видовой состав: более 340 видов зоопланктона
(Фото Хопкрофт, США)
Размерные группы:
нано- (2 - 20 мкм),
микро- (20 - 200 мкм),
мезо- (200 мкм – 20 мм),
макро- (20 - 200 мм),
мегапланктон (более 200 мм)
Простейшие
(одноклеточные)
Фораминиферы
Раковинки из минерального или органического
вещества, выделенного самим организмом
Питаются бактериями, мелкими водорослями,
другими мелкими простейшими,
растворенным органическим веществом. У
многих есть симбиотические водоросли
Инфузории
Mesodinium rubrum
Neogloboquadrina pachyderma
Простейшие
(одноклеточные)
Радиолярии
Внутренний скелет, у многих
– из кремния
Aulacantha scolymantha
Многоклеточные животные
Ракообразные
(фильтраторы и хищники)
Веслоногие раки (копеподы)
преобладают по числу видов
(Фото Хопкрофт, США)
Стрекающие и гребневики
Медуза
кроссота
Гребневик
Недавно
описанные виды
Фото К. Раскофф, США
Диаметр купола до 2,3 м
Фото А. Семенова
длинна щупалец до 36 м
Жертвы:
гребневики,
гидромедузы,
мелкие
сцифомедузы,
рачки и даже
рыба
Медуза
Медуза
цианеа
цианеа
Медуза
аурелия
Крылоногие моллюски
Clione limacina
(хищник)
Limacina helicina
(жертва)
Фото А. Семенова
Многощетинковые черви (полихеты)
Немертины – длина до 6 см
коловратки
турбеллярии
Щетинкочелюстные
(хетогнаты, морские стрелки)
Хищники
Оболочники (аппендикулярии). Фильтраторы
Хитиновый
домик
Oikopleura vanhoeffeni
ситечко
хвост
Калитка для
бегства
10 – 26 домиков
за день
Видовой состав зоопланктона:
Резидентная фауна – те виды, которые
размножаются в Арктике (самоподдерживающиеся
популяции)
Экспатрианты – виды, которые
НЕ размножаются в Арктике, или
их молодь НЕ выживает)
Экспатрианты :
- из Северной Атлантики
(пример Calanus
finmarchicus)
- из Тихого океана
Видовой состав зоопланктона
Ракообразные
Радиолярии
Распределение биомассы зоопланктона в
пространстве
0,02
Биомасса зоопланктона на шельфе, г/м2
Среди зоопланктона по обилию преобладают ракообразные.
Виды рода калянус дают до 70 % от суммарной биомассы
зоопланктона, а ракообразные в целом – до 98%
Калянусы – преимущественно растительноядные
рачки, питаются фитопланктоном (фильтраторы)
Biomass, mg m
0
0
Depth, m
500
1000
1500
2000
2500
3000
20
40
60
-3
80
100
Биомасса Calanus glacialis резидент
Биомасса Calanus finmarchicus
(атлантический экспатриант)
Мезомасштабная изменчивость биомассы
зоопланктона
Карское море. Эстуарий реки Обь
Биомасса
зоопланктона
Речные воды
Межгодовая изменчивость обилия зоопланктона
В, г/м2
Виды:
Биомасса зоопланктона. Баренцево море
Продолжительность жизни представителей
растительноядного зоопланктона – несколько лет.
Например, калянус хипербореус живет 3 года.
Как выживает зимой, когда
фитопланктона практически нет?
Миграции в глубокие слои, переживание (диапауза)
неблагоприятных условий за счет запасов жира, в конце
зимы – размножение, весной – подъем в верхние слои
Сезонные вертикальные миграции зоопланктона в Арктике:
9 месяцев на глубинах, 2 - 3 месяца у поверхности
В конце ледового сезона уже начинают
размножаться многие виды
ПОЧЕМУ?
Фитопланктон
Чтобы успеть к «богатому» столу!
Первичная продукция
Поверхность
Оседающее
взвешенное
органическое
вещество
РОВ
фекальные
пеллеты,
детрит
БЕНТОС
фекальные
пеллеты,
детрит
Бентос
(«На дне»)
Видовой состав: более 3880
видов животных
Одиночный гидроид
Морские звезды
Актинии
По числу видов
преобладают
членистоногие
(ракообразные и др.):
около
1317 видов
Бокоплавы
Морская козочка
Бентос по размеру делят на:
Микробентос < 32 (100) мкм
Мейобентос > 32 (100) мкм - 1 мм
Макробентос > 1 мм
(Мегабентос > 1 см)
Актинии
Морские ежи
Голожаберный
моллюск
Животные, живущие на поверхности грунта –
эпифауна:
неподвижные
Гигантский восьмилучевой коралл
умбеллула (представитель морских
перьев), стебель которого возвышается
над грунтом иногда на 2 м
передвигающиеся
Морской паук пикногон
Животные, живущие в грунте – инфауна
Полихета (многощетинковый
червь)
Двустворчатый
моллюск макома
А почему они закапываются?
Основные источники пищи:
Планктон (фито- и зоо-) (на мелководьях)
Детрит - мелкие (несколько мкм несколько см) частицы растительных
и животных организмов или их
выделений. На частицах детритах –
много бактерий
Взвесь
(сестон)
Есть и хищники, питаются «соседями по дому»
Бентос адаптирован к продолжительному
периоду (сезонному) низкого обилия пищи
Способы питания (преобладающий способ питания):
• Фитофаги (поедают макрофиты, микрофитобентос –
мелководья, где света достаточно для фотосинтеза)
Морской еж,
поедающий
ламинарию
Преобладающий способ питания:
Усоногие рачки балянусы
• Фильтраторы эпифауны
(отфильтровывают взвесь
– планктон и детрит)
Двустворчатые моллюски:
Мидии
Исландский
гребешок
Преобладающий способ питания:
• Фильтраторы эпифауны
Мшанки
Губки
Морские
лилии
Рачок дулихия
Фото А. Семенова
Преобладающий способ питания:
• Фильтраторы инфауны
Ensis arcuatus
Моллюск макома
грунтоеды
Детритофаги:
собирающие детрит
Полихета
пескожил
Моллюск макома
Моллюск портландия арктика
Леда
обыкновенная
Голотурия
(морской
огурец)
Хижник: голожаберный
моллюск корифелла
Жертва:
колониальный
гидроид
эктоплевра (сам
питается
планктоном)
Хищники
Морские звезды
Офиуры
Всеядные
Морские ежи
Офиуры
Полихеты
Голожаберные моллюски
Видовой состав мейобентоса
Фораминиферы
Раковинки из минерального или
органического вещества, выделенного
самим организмом, или из песчинок и
обломков скелетов других организмов,
склеенных выделяемым клейким
веществом
Видовой состав макрозообентоса
Нет явных доминантов по числу видов
моллюск
полихета
актиния
А как бентосные виды из Северной Атлантики и Тихого океана
попадают в Арктику?
У многих – планктонная личиночная стадия (меропланктон)
Личинки:
моллюска
Морской звезды
актинии
офиур
полихет
Биомасса макробентоса, г/м2
В Чукотском море биомасса бентоса - одна
из самых высоких в Мировом океане.
Высокая первичная
продукция.
Помимо этого, входящие
тихоокеанские (через
Берингов пролив) воды
богаты зоопланктоном,
теплолюбивая часть
которого отмирает, что
способствует увеличению
потока детрита на дно,
который и потребляется
бентосным сообществом
Число экземпляров/10 см2
Как правило,
отмечается
снижение обилие
бентоса с глубиной
Глубина, м
Снижение численности мейофауны с
глубиной. Баренцево море
С глубиной
изменяется и
видовой состав
бентоса
Локальная пространственная изменчивость.
Море Бофорта. Биомасса макробентоса, г/м2.
Видовой состав и обилие бентоса зависят от
характера грунта
глинистый
Мелкая галька
Залив
Баффина
Песок с ракушечником
Каменистый
Сезонная динамика состава и обилия бентоса
выражена в гораздо меньшей степени, чем
планктона и ледовой биоты. Причины:
• Меньшая скорость роста бентосных
организмов
• Гораздо большая продолжительность
жизни (некоторые моллюски – до 6 – 8 лет)
Межгодовая изменчивость распределения биомассы
зообентоса.
Баренцево море.
1924-1932 гг
1968-1970 гг.
Резюме :
• Видовой состав и биомасса консументов (как планктона, так и
бентоса) характеризуются выраженной пространственной и
межгодовой изменчивостью
• Наибольшая биомасса консументов в морях «на входе»
(Баренцево, Чукотское) с высокой первичной продукций
• Выраженная синхронизация сезонных циклов первичной
продукции и растительноядного зоопланктона.
• Видовой состав консументов зависит от происхождения
вод
• Видовой состав и обилие бентоса зависит также от глубины
и характера грунта
Редуценты. Бактерии, археи, грибы
Число видов:
бактерии
бактерии 4500 – 450000
археи до 5000
вирусы
Биомасса редуцентов и их
активность в водах Арктики гораздо
ниже, чем в более теплых водах.
(В умеренных водах бактерии
перерабатывают > 50% продукции
фитопланктона).
Грибы
В Арктике есть экосистемы, живущие за
счет хемосинтеза – гидротермы и
метановые сипы
Активные сипы
Активные гидротермы
Активность гидротерм НЕ
подтверждена
Фауна в районе сипа
Спасибо за внимание!
Вопросы?