Диатомеи в поверхностных осадках Чукотского моря

Вестник ДВО РАН. 2012. № 6
УДК 561.26 (268.62)
М.С. ОБРЕЗКОВА
Диатомеи в поверхностных
осадках Чукотского моря
Представлены результаты изучения диатомей в поверхностном слое осадков Чукотского моря. Проанализированы видовой и экологический состав диатомей и их количественное содержание. Определено 138 видов и
внутривидовых таксонов диатомовых водорослей, принадлежащих 55 родам. Установлено, что наиболее представительными являются роды Navicula (17 видов), Chaetoceros (13 видов), Thalassiosira (10 видов). Полученные
данные могут быть использованы для палеогеографических и палеоэкологических реконструкций.
Ключевые слова: диатомовые водоросли, поверхностные осадки, Чукотское море.
Diatoms of the Chukchi Sea surface sediments. M.S. OBREZKOVA (V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute,
FEB RAS, Vladivostok).
Diatom assemblages from the surface sediments of the Chukchi Sea have been studied. The diatom taxonomic composition, ecological structure and their quantitative content were analyzed. 138 diatom species belonging to 55 genera
were identifi ed. Most common genera are Navicula (17 species), Chaetoceros (13 species), Thalassiosira (10 species).
The obtained data will be used for future paleogeographical and paleoecological reconstructions.
Key words: Diatoms, surface sediments, the Chukchi Sea.
Диатомовые водоросли – основной продуцент органического вещества в арктических морях и одна из наиболее информативных палеонтологических групп организмов.
Диатомеи участвуют в осадкообразовании различных водоемов бореальных, субарктических и арктических широт. Благодаря кремневому скелету они хорошо сохраняются, что
позволяет использовать диатомеи для датирования вмещающих их осадков и восстановления условий осадконакопления.
В работах [4, 5, 15, 16, 19, 20] показано, что диатомеи в поверхностных осадках дальневосточных окраинных морей и Северо-Западной Пацифики отражают современные параметры поверхностных вод: температуру, соленость, продуктивность, характер течения,
ледовую обстановку и др. Исследования диатомей в фитопланктоне Чукотского моря начались в 30-х годах прошлого века [7, 17]. Методические вопросы применения диатомового анализа в арктических морях Евразии рассмотрены Е.И. Поляковой, ею же проведены
первые систематические исследования диатомей в позднекайнозойских осадках арктических морей [10–14].
Основная цель данной работы – установить качественное и количественное распределение диатомей в поверхностных осадках Чукотского моря и его связь с современными
гидрологическими параметрами, что необходимо для достоверной интерпретации палеоусловий в этом регионе.
ОБРЕЗКОВА Мария Сергеевна – научный сотрудник (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва
ДВО РАН, Владивосток). E-mail: [email protected]
Работа проведена при финансовой поддержке ДВО РАН (проекты №12-III-В-07-130, 12-III-А-07-136) и РФФИ
(12-05-91167 ГФЕН_а).
42
Океанологические особенности Чукотского моря
Палеонтологический материал из осадков Чукотского моря представляет большой интерес в связи с океанологическими особенностями этого моря. Его климат обусловлен высокой географической широтой, связью с Центральным Арктическим бассейном, расположением на стыке двух материков, а также сравнительной близостью к Тихому
океану. Материковый сток в Чукотское море весьма мал (72 км3 речной воды в год) и не
влияет существенно на гидрологические условия моря в целом, но сказывается на температуре и солености прибрежных вод. Значительно большее воздействие оказывают водообмен с Центральным Полярным бассейном и поступление тихоокеанских вод через Берингов пролив [4]. Движение потока в южном направлении носит эпизодический характер
[6]. При этом в западной части пролива скорость течения почти в 2 раза меньше, чем в
восточной [9]. С беринговоморским течением поступают огромные массы взвешенного и
растворенного материала. По расчетам, через пролив поступает около 50 млн т терригенного взвешенного материала и около 60 млн т биогенного, который в основном состоит из
диатомового фитопланктона [2].
Льды в Чукотском море существуют круглый год. С ноября–декабря по май–июнь море
сплошь покрыто льдом, неподвижным у самого берега и плавучим вдали от него. По сравнению с морями Лаптевых и Восточно-Сибирским припай здесь развит незначительно:
окаймляет узкую прибрежную полосу и врезанные в берег бухты и заливы. За припаем
наблюдаются дрейфующие льды. На севере моря встречаются многолетние тяжелые льды.
Минимальное количество льда в море обычно бывает со второй половины августа до первой половины октября [14].
Рис. 1. Карта отбора фактического материала (стрелками показаны основные течения, пунктиром – границы льда
по [18])
43
Голоценовые осадки Чукотского моря на 59% сформированы материалом, поступающим при размыве дна (первично терригенным), на 29% – при абразии берегов (также терригенным), включая ледовый разнос, и только на 7% – за счет речного стока, в том числе
на 2% растворенного. Кроме того, в отличие от других морей российской Арктики, здесь
велика доля биогенного материала. Остатки диатомей, судя по содержанию аморфного
кремнезема, составляют 5–12% в пределах Южно Чукотской равнины, там же установлены и достаточно высокие содержания органического углерода [1].
Материал и методика
Материалом для данной работы послужили 82 образца поверхностных осадков,
отобранные в Чукотском море в 2009 г. в рейсе НИС «Профессор Хромов» в рамках российско-американской программы RUSALCA, направленной на долговременный мониторинг природной среды Арктики (рис. 1). Образцы отбирались дночерпателем «Океан».
Для определения количественного содержания диатомей на 1 г воздушно-сухого осадка образцы массой 3–5 г кипятили, затем осадок разбавляли водой до 50 или 100 мл (в зависимости
от его объема), тщательно перемешивали и 0,25 мл взвеси использовали для приготовления
препарата, по которому проводился подсчет. Для оценки качественного состава диатомей остальную часть осадка вновь кипятили с добавлением триполифосфата натрия, а затем промывали. Из-за низкого содержания диатомей все образцы обогащали тяжелой калиево-кадмиевой
жидкостью [3]. Для приготовления препаратов использовалась смола Mountex с показателем
преломления 1,68. Определение и подсчет диатомей осуществляли с помощью светового микроскопа Axio Imager A1 при увеличении ×1000. Микрофотографии сделаны с помощью цифровой камеры AxioCam MRc.
Результаты и обсуждение
В изученных образцах поверхностных осадков определено 138 видов и внутривидовых таксонов диатомовых водорослей, принадлежащих 55 родам:
Род
Achnanthes
Actinocyclus
Actinoptychus
Amphora
Asteromphalus
Bacterosira
Biddulphia
Biremis
Caloneis
Campylodiscus
Chaetoceros
Cocconeis
Coscinodiscus
Cosmiodiscus
Cyclostephanos
Cyclotella
Delphineis
Detonula
Didymosphenia
Diploneis
Entomoneis
Eunotia
Fallacia
Fossula
Fragilaria
Fragilariopsis
Gomphonema
Grammatophora
Кол-во видов
2
4
1
2
1
1
1
1
2
1
13
2
5
1
1
1
2
1
1
6
2
5
1
1
4
2
1
3
Род
Hantzschia
Hyalodiscus
Melosira
Navicula
Neodenticula
Nitzschia
Odontella
Paralia
Pinnularia
Pleurosigma
Porosira
Proboscia
Pseudogomphonema
Pseudopyxilla
Pyxidicula
Rhabdonema
Rhaphoneis
Rhizosolenia
Stenoneis
Stephanopyxis
Surirella
Tabellaria
Thalassionema
Thalassiosira
Thalassiothrix
Trachyneis
Triceratium
44
Кол-во видов
1
2
3
17
2
4
1
1
7
2
1
1
2
1
1
1
1
3
1
2
1
1
1
10
1
1
1
Наиболее представительными являются роды Navicula (17 видов), Chaetoceros (13 видов), Thalassiosira (10 видов). Также отмечены переотложенные вымершие кайнозойские
виды Neodenticula kamtschatica (Zabelina) Akiba et Yanagisawa (рис. 2), Actinocyclus ingens
Rattray, Pyxidicula zabelinae (Jousé) Makarova et Moiseeva и др.
Рис. 2. Характерные виды диатомей осадков Чукотского моря. 1 – Coscinodiscus oculus iridis Ehrenberg, 2 –
Actinocyclus curvatulus Janisch, 3 – Odontella aurita (Lyngbyae) Agardh, 4 – Porosira glacialis (Grunow) Jorgensen,
5 – Diploneis smithii (Brebisson) Cleve, 6 – Fragilariopsis oceanica (Cleve) Hasle, 7 – Neodenticula kamtschatica
(Zabelina) Akiba et Yanagisawa, 8 – Trachyneis aspera var. intermedia (Grunow) Cleve, 9 – Thalassiothrix longissima
Cleve et Grunow, 10 – C. radiatus Ehrenberg, 11 – Paralia sulcata (Ehrenberg) Cleve, 12 – Bacterosira bathyomphala
(Cleve) Syversten et Hasle, 13 – Detonula confervacea (Cleve) Gran, 14 – Chaetoceros furcellatus Bailey, 15 – Rhizosolenia hebetata f. hiemalis (Bailey) Gran, 16 – Actinoptychus senarius (Ehrenberg) Ehrenberg, 17 – Thalassiosira gravida
Cleve (спора), 18 – T. hyperborea (Grunow) Hasle, 19 – T. hyalina (Grunow) Gran, 20 – T. nordenskioeldii Cleve,
21 – Ch. debilis Cleve, 22 – Navicula peregrina (Ehrenberg) Kuetzing.
1, 2, 9, 10, 15 – океанические, 3, 4, 6, 12–14, 16–21 – неритические, 5, 8, 22 – бентические виды, 7 – вымерший,
11 – тихопелагический. Масштабная линейка – 10 мкм
Содержание диатомей в поверхностных осадках Чукотского моря колеблется от 0,1 до
13 млн створок на 1 г воздушно-сухого осадка (рис. 3). Наименьшее их содержание приурочено к Берингову проливу, где отмечается максимальная скорость потока и практически отсутствует современное осадконакопление. В прилегающих северо-западных частях
морского шельфа происходит интенсивная разгрузка влекомого материала, что приводит к
образованию своеобразного обширного «конуса выноса» [2]. Наибольшие концентрации
диатомей установлены в осадках центральной части моря, куда направлены высокопродуктивные воды беринговоморского шельфа и анадырской водной массы. Подъем этих
45
Рис. 3. Содержание диатомей на 1 г воздушно-сухого осадка в поверхностных осадках Чукотского моря
глубинных вод обеспечивает постоянное поступление и высокие концентрации биогенных элементов у поверхности, обусловливая максимально высокую продуктивность, что
подтверждается стабильно высокими значениями Сорг и хлорина [8]. К западу, в центральной части прол. Лонга, в зоне распространения более холодных и плотных вод Восточно-Сибирского моря, содержание диатомей снижается. Низкое их содержание, так же
как органического углерода и хлорина, наблюдается в области к северу от внешнего шельфа с нарастанием глубин и при наличии постоянного ледяного покрова.
Доминирующую по численности группу в осадках Чукотского моря на большей его
части образуют планктонные диатомеи. Наиболее обильны неритические виды Thalassiosira
gravida Cleve (рис. 4а), приуроченные к зоне распространения холодных сибирских вод и
представленные в основном спорами, а также представители рода Chaetoceros, распространенные в северных областях моря (рис. 4б). Перечисленные представители диатомовой флоры
являются холодноводными и доминируют в зоне максимального развития ледового покрова в
Чукотском море (см. рис. 1).
Ледово-неритический вид Th. nordenskioeldii Cleve преобладает в области, где концентрируется беринговоморская высокопродуктивная масса, и служит ее индикатором в арктических морях (рис. 5а).
У побережья Аляски в зоне распространения аляскинского прибрежного течения, влекущего аллювиальные выносы р. Юкон, резко доминирует тихопелагический вид P. sulcata
(Ehrenberg) Cleve (рис. 5б). Установлено [2], что на протяжении последних 12 тыс. лет от
одной трети до половины осадков, выносимых р. Юкон, поступало через Берингов пролив в Чукотское море, где потом аккумулировалось преимущественно в его юго-восточной части. Здесь довольно высоко разнообразие бентических диатомей (роды Diploneis
и Navicula), но их содержание не превышает 5%. Единичное присутствие пресноводных
46
Рис. 4. Содержание Th. gravida (а) и представителей рода Chaetoceros (б) в поверхностных осадках Чукотского моря
47
Рис. 5. Содержание Th. nordenskioeldii (а) и P. sulcata (б) в поверхностных осадках Чукотского моря
48
Рис. 6. Распределение диатомовых комплексов 1 и 2 в поверхностных осадках Чукотского моря. 1 – комплекс с
преобладанием планктонных неритических диатомей, 2 – комплекс с доминированием тихопелагической диатомеи P. sulcata
диатомей (Amphora libyca Ehrenberg, Caloneis bacillum (Grunow) Cleve, Tabellaria flocculosa
(Roth) Kűtzing и др.) объясняется влиянием речного стока с п-ова Аляска.
На основе изучения видового и экологического состава диатомовых водорослей поверхностных осадков Чукотского моря нами выделены 2 комплекса. Комплекс 1 отличается преобладанием планктонных неритических диатомей, распространен в зоне влияния
беринговоморских вод. Для комплекса 2 характерно явное доминирование тихопелагической диатомеи P. sulcata и довольно высокое содержание бентических видов, этот комплекс приурочен к зоне распространения аляскинского прибрежного течения (рис. 6).
Изучение таксономического состава и количественного распределения диатомей в
поверхностных осадках Чукотского моря показало, что диатомовые водоросли отражают
гидрологические особенности исследованного региона. Эта закономерность может быть
использована для дальнейших палеореконструкций.
Автор благодарит А.С. Астахова за предоставление образцов, И.Б. Цой за ценные замечания по рукописи,
Л.В. Осипову за техническую обработку образцов и приготовление препаратов, А.Н. Колесника за помощь в
подготовке карт и рецензента за конструктивные замечания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Астахов А.С., Колесов Г.М., Дударев О.В., Иванов М.В., Колесник А.Н. Благородные металлы в донных
осадках Чукотского моря // Геохимия. 2010. № 12. С. 1–13.
2. Геоэкология шельфов и берегов морей России. М.: Ноосфера, 2001. 428 с.
3. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные). Т. 1. Л.: Наука, 1974. 403 с.
4. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд-во МГУ, 1982. 192 с.
49
5. Жузе А.П. Стратиграфические и палеогеографические исследования в северо-западной части Тихого
океана. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 260 с.
6. Иванова О.С. Обмен биогенными элементами через Берингов пролив // Океанология. 2008. Т. 48, № 3.
С. 389–395.
7. Киселев И.А. Состав и распределение фитопланктона в северной части Берингова и южной части
Чукотского морей // Исследования морей СССР. 1937. Вып. 25. С. 217–245.
8. Колесник А.Н., Босин А.А., Марьяш А.А. Условия осадконакопления органического вещества в донных
осадках шельфа Чукотского моря // Геология и геоэкология континентальных окраин Евразии. Вып. 2. М.: ГЕОС,
2010. С. 138–146.
9. Коучмен Л.К., Огорд К., Трипп Р.Б. Берингов пролив. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 199 с.
10. Полякова Е.И. Арктические моря Евразии в позднем кайнозое. М.: Научный мир, 1997. 146 с.
11. Полякова Е.И. Диатомеи арктических морей СССР и их значение при исследовании донных осадков
// Океанология. 1988. Т. 28, № 2. С. 286–291.
12. Полякова Е.И. Диатомеи сублиторали и лагун Чукотского и Восточно-Сибирского морей // Океанология.
1982. Т. 22, вып. 5. С. 809–812.
13. Полякова Е.И. Стратиграфия донных осадков и палеогеографические условия их накопления в Чукотском
море (по данным диатомового анализа) // Геология континентальной террасы окраинных и внутренних морей.
М.: Изд-во МГУ, 1989. С. 135–148.
14. Полякова Е.И. Стратиграфия позднеплейстоценовых-голоценовых осадков Берингийского шельфа по
комплексам диатомей // Плейстоцен Сибири. Стратиграфия и межрегиональные корреляции. Новосибирск:
Наука, 1989. Вып. 657. С. 161–166.
15. Пушкарь В.С., Черепанова М.В. Диатомеи плиоцена и антропогена Северной Пацифики (стратиграфия и
палеоэкология). Владивосток: Дальнаука, 2001. 228 с.
16. Цой И.Б., Обрезкова М.С., Артемова А.В. Диатомеи поверхностных осадков Охотского моря и северозападной части Тихого океана // Океанология, 2009. Т. 49, № 1. С. 141–150.
17. Ширшов П.П. Сезонные явления в жизни фитопланктона полярных морей в связи с ледовым режимом
// Тр. Всесоюз. аркт. ин-та. Т. 82. Биол. индикаторы гидрол. и ледового режима полярных морей СССР. Л.: Изд-во
Главсевморпути, 1937. С. 47–113.
18. Grebmeier J.M., Cooper L.W., Feder H.M., Sirenko B.I. Ecosystem dynamics of the Pacific-influenced Northern
Bering and Chukchi Seas in the Amerasian Arctic // Progr. Oceanogr. 2006. N 71. P. 331–361.
19. Kazarina G.K., Yushina I.G. Diatoms in Recent and Holocene sediments of the North Pacific and the Bering Sea
// Repts Polar Res. 1999. N 306. P. 134–148.
20. Sancetta C. Oceanographic and ecologic significance of diatoms in surface sediments of the Bering and Okhotsk
seas // Deep-Sea Res. 1981. Vol. 28A, N 8. P. 798–817.
50