МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ, часть 3.
реклама
МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ Часть 3 проф. Л.В. Ильяш Поверхность Первичная продукция Оседающее взвешенное органическое вещество БЕНТОС РОВ ВОВ – фекальные пеллеты, детрит БЕНТОС Бентос 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 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 моллюск полихета актиния 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 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 Макробентос и микробентос Бентос адаптирован к продолжительному периоду (сезонному) низкого обилия пищи Взвесь (сестон) 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 Моллюск макома Голотурия (морской огурец) Леда обыкновенная Моллюск портландия арктика Полихета пескожил брахиоподы Хижник: голожаберный моллюск корифелла Жертва: колониальный гидроид эктоплевра (сам питается планктоном) Хищники Морские звезды Офиуры Всеядные Морские ежи Офиуры Полихеты Голожаберные моллюски Биомасса макробентоса, г/м2 В Чукотском море биомасса бентоса - одна из самых высоких в Мировом океане. Высокая первичная продукция и продукция зоопланктона. 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 Локальная пространственная изменчивость. Море Бофорта. Биомасса макробентоса, г/м2. 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. Редуценты. Бактерии, археи бактерии вирусы Число видов: бактерии 4500 – 450000 археи до 5000 Биомасса бактерий и их активность в водах Арктики гораздо ниже, чем в более теплых водах. (В умеренных водах бактерии перерабатывают > 50% продукции фитопланктона). Значительная часть органического вещества, образованного в толще воды (в планктоне) поступает на дно – более высокая биомасса бентоса. Пищевая цепь морской экосистемы Арктики Бентосные животные «Мощность» потоков вещества и энергии (толщина стрелок) Изменение климата Арктики и сценарии изменения морской экосистемы Глобальное потепление климата Земли: средняя глобальная (относящаяся ко всему Земному шару) температура у поверхности земли с конца XIX до начала XXI века возросла на 0,8°C, причем с 1990-го до 2006 года, — на 0,33°C. Основная причина рост содержания в атмосфере парниковых газов, прежде всего углекислого газа (СО2), который выбрасывается при сжигании топлива. За год в результате деятельности человека в атмосферу попадает около 9 Гт (миллиардов тонн) углерода. Примерно 4 Гт остается в атмосфере, остальное поглощается океаном и экосистемами суши Уменьшение площади и толщины ледового покрова Арктики, увеличение продолжительности безледного периода Максимальное (зеленый цвет) и минимальное (розовый цвет) распространение льда Ассиметричное уменьшение площади ледового покрова – наибольшее в морях Бофорта и Чукотском 26.08.2012 Возраст льдов Арктики Февраль. Среднее за 1985 - 2000 гг. Возраст льдов Февраль 2008 г. Объем льда, тыс. км3 месяц сентябрь апрель «Спираль смерти» Арктики Объем льда в сентябре Уменьшение ледового покрова → уменьшение отражения солнечных лучей → еще большее возрастание температуры поверхностного слоя воды → еще большее таяние льда Прогнозы: Арктика станет свободной ото льда к концу столетия Арктика станет свободной ото льда к 2030 г. Ледовый покров в Арктике все же сохранится, если ограничить выброс парниковых газов (СО2) в атмосферу (?) Изменения абиотических условий, обусловленных потеплением (помимо уменьшения объема льда и увеличения проникающего в водную толщу света): • Изменение объема входящих атлантических и тихоокеанских вод (увеличение или уменьшение?) • Увеличение объема речного стока • Снижение солености поверхностного слоя • Повышение кислотности воды • Увеличение силы и частоты штормов Изменения абиотических условий приведет к изменениям на всех трофических уровнях морских экосистем КАКИМ?? Трудности прогноза. Причины: • Недостаточность знаний. Пространственная и временная (межгодовая) изменчивость • Лабильность организмов. Множественность биотических связей • Особенности локальных территорий Самые «очевидные» изменения: Снижение интенсивности потока энергии по пищевым цепям, связанным с ледовой флорой и подледной фауной (особенно в Центральной Арктике): Зоопланктон подо льдом гренландский тюлень, нарвал, белуха, толстоклювая кайра, глупыш, моёвка и др. Сайка (полярная тресочка) Кольчатая нерпа Белый медведь Повышение значимости пелагической компоненты экосистемы Отклик фитопланктона: Увеличение количества света, поступающего в воду Увеличение первичной продукции 0 5 10 0 2 4 8 глубина, м НО! Больший пресный сток – более сильная стратификация. 6 10 12 14 16 Увеличение продукции будет ограничивать недостаток биогенных элементов 18 20 Биогенные элементы пикноклин 15 Отклик фитопланктона • Изменение объема входящих атлантических и тихоокеанских вод Увеличение объема входящих вод, богатых биогенными элементами – увеличение продукции фитопланктона. Показано для прибрежных районов восточной части моря Бофорта и прибрежных районов Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых • Изменение видового и размерного состава фитопланктона. Увеличение относительного обилия пико- и нанно- водорослей Баренцево море. Расчеты по моделям Первичная продукция фитопланктона снижение увеличение первичной продукции фитопланктона в 2020 г. гС/(м2 год) Биомасса зоопланктона снижение увеличение биомассы зоопланктона в 2020 г. гС/(м2 год) Прогноз: в целом по морю величины первичной продукции фитопланктона и биомассы зоопланктона возрастут Прогноз. Отклик зоопланктона: • Увеличение биомассы. Но! Возможно изменение размерного спектра зоопланктона (из-за нарушения синхронизации с сезонной динамикой пищевых ресурсов) – тогда при большей суммарной биомассе обеспеченность пищей более высоких трофических уровней снизится! (большинство представителей высших трофических уровней «выбирает» жертвы по размеру) • Проникновение дальше на север атлантических и тихоокеанских видов • Размножение атлантических и тихоокеанских видов в водах Арктики • Возможно, смена доминирующих видов • Увеличение поражения бактериальными и вирусными заболеваниями Прогноз. Отклик бентоса: • Проникновение дальше на север атлантических и тихоокеанских видов • Размножение атлантических и тихоокеанских видов в водах Арктики • Изменение видового состава бентоса и, возможно, смена доминирующих видов • Возможное снижение биомассы организмов с раковинами (например, двустворчатых моллюсков) из-за повышения кислотности воды • Возможное снижение биомассы в эстуарных районах • Увеличение зараженности организмов паразитами «Мощность» потоков вещества и энергии (толщина стрелок) Чукотское море и море Бофорта (акватории с выраженным уменьшением ледового покрова) при современном ледовом покрове при уменьшении ледового покрова При освобождении арктического шельфа ото льда станут доступны для добычи залежи нефти и газа на шельфе Арктики Потенциал добычи нефти Разработка залежей – увеличение загрязнения Спасибо за внимание! Вопросы?
