«Комплексные экосистемные исследования Азовского моря в

«Комплексные экосистемные исследования Азовского
моря в зимний период» (окончание декабрь 2009 г.).
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 сгоннонагонных 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)
Климат Азовского моря относится континентальному климату умеренных широт с
умеренно мягкой и короткой зимой. В осенне-зимнее время Азовское море находится под
воздействием отрога сибирского антициклона, что обусловливает преобладание северовосточных и восточных ветров со средней скоростью 4–7 м/с. Усиление интенсивности
деятельности сибирского антициклона вызывает сильные (штормовые) ветры (более 20
м/с), сопровождающиеся резким похолоданием.
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)
Особенно суровой была зима 2006 г. Положительные температуры воздуха и воды
держались до начала декабря 2005 г., но резкое похолодание во второй декаде января
привело к интенсивному льдообразованию, как на реках, так и на море (рис. 14). Активное
льдообразование началось с Таганрогского залива, и через 14 дней все море было покрыто
«ледовым панцирем». Дальнейшее резкое снижение температуры воздуха (ниже –30 °С)
способствовало быстрому нарастанию толщины льда и образованию толстого припая,
толщиной до 1-1.5 м и шириной до 300 м (рис. 4). Береговые торосы были отмечены у
Беглицкой косы.
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)
При 10-ти балльной сплоченности льда и ветрах восточного направления
наблюдаются значительные подвижки льда и торошение следа ледокола (рис. 6-8).
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 апреле 2006 г. в ходе комплексной экспедиции на НИС «Профессор Панов» в
Таганрогском заливе наблюдалось редкое природное явление – сплоченный дрейфующий
лед. Сплоченный дрейфующий лед – продукт холодной зимы и формирования массивных
торосов и стомух, был обнаружен на траверзе порта Ейск, на банке Песчаные о-ва в точке
с координатами 46°53'38" с.ш. 038°14'45" в.д. 4 апреля 2006 г. (рис. 10-11). Общая высота
ледяной глыбы достигала 5–6 м, длина составляла около 150 м. Большие бакланы
(Phalacrocorax carbo) использовали айсберг в качестве места отдыха.
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.
Рис. 24. Батиметрическая карта Азовского моря (составил: академик Г.Г. Матишов)
44
10.12.2002 г.
14.03.2005 г
45
25.01.2006 г.
28.02.2006 г.
46
2.03.2006 г.
6.03.2006 г.
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
продукционных
ранее,
показателях
что
отражается
планктонного
на
распределении
сообщества.
и
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
продукционными характеристиками даже в условиях суровых зим.
высокими
Рис. ..... 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).
Распределение редких видов птиц в акватории Азовского моря представлено на рисунке.
Рис. ... Распределение редких видов на акватории Азовского (февраль 2008 г.).