МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИКИ, часть 3.

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?