Ландшафтно-экологический метод исследования бентоса береговой зоны арктических морей: Карское море, Байдарацкая губа

К. М. Петров

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ БЕНТОСА БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ:

КАРСКОЕ МОРЕ, БАЙДАРАЦКАЯ ГУБА*

В морской гидробиологии подход, при котором закономерности распределения организмов увязываются с характером биотопов, получил наименование биономического [1], ландшафтного [2] или ландшафтно-экологического [3]. Суть его в следующем: «Донные группировки или естественные комплексы бентонических животных и растений, закономерно повторяются на дне моря всякий раз при сочетании определенных типов рельефа и грунта с определенными же температурными, солевыми, газовыми и другими условиями обитания. Каждому сочетанию условий внешней среды соответствует своя определенная группировка донных организмов» [4].

Программа изучения формирования и изменчивости водно-ледовых ландшафтов арктических морей России должна учитывать разнообразие форм рельефа, грунтов, ледовых и гидроклиматических обстановок, которые определяют пестроту условий существования и разнообразия морских экосистем. Тесная связь между бентосом и другими компонентами природы позволяет изучать взаимное влияние, с одной стороны, факторов окружающей среды на формирование и распространение биоценозов, а с другой, использовать особенности бентоса в качестве индикатора природных условий и состояния окружающей среды.

Пример обобщенной схемы зависимости бентосных группировок от гидродинамической активности и механического состава грунтов показана на рис. 1.

В сложной системе природных комплексов Мирового океана ключевое положение занимают подводные ландшафты морских мелководий [5]. Особое место в учении о подводных ландшафтах занимает представление о морфологических единицах. Они являются непосредственным объектом морских исследований и картирования. В результате анализа их закономерных пространственных сочетаний выделяются и сами ландшафты.

Сравнимость морфологической структуры подводных ландшафтов обеспечивается выделением следующей системы донных природных комплексов (ДПК): 1) морфологических комплексов горизонтального расчленения — фаций, урочищ; 2) морфологических комплексов вертикального расчленения — зон, этажей. Данное положение, апробированное при изучении ландшафтов морей умеренной зоны [6, 7, 8, 9], применимо при изучении подводных ландшафтов Арктических морей.

В качестве примера рассмотрим особенности морфологической структуры одного из ландшафтов Карского моря — Байдарацкой губы. Его положение в сетке физико-географического районирования Северного Ледовитого океана определяется следующим образом: неритический сектор окраинно-арктической зоны арктического пояса; поверхностная зона водной толщи Карского моря; округ Западно-Карской низменности Южно-Карской области Западно-Сибирской платформенной равнины, бассейн Карского моря [10]. В основу комплексного описания ландшафта положены материалы из книги «Природные условия Байдарацкой губы» [11].

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №08-05-01037).

© К. М. Петров, 2009

Жизненные формы

Рис. 1. Обобщенная схема зависимости бентосных группировок от гидродинамической активности и механического состава грунтов.

Байдарацкая губа — обширный мелководный залив в юго-восточной части Карского моря. Она сформировалась на месте прогиба, тянущегося с суши в море вдоль Пай-Хоя к Новой Земле, где смыкается с Новоземельским желобом. По периметру Байдарацкой губы расположены мелководные заливы, устья рек, мелкие водотоки, вблизи которых формируются обширные ветровые и приливные осушки, дельты и конусы выноса. В центральной части Байдарацкой губы преобладают глубины 16-26 м. Соленость воды в придонных горизонтах — 29-35%о. Температура воды — от 1 до 6°С, на больших глубинах до -1,5°С. В биоме Байдарацкой губы сосуществуют и типично морская ар-кто-бореальная, и арктическая, и солоноватоводная флора и фауна, объединяющие в единую трофическую сеть прибрежные и морские биоценозы (рис. 2).

Характеристика ландшафта предполагает описание его морфологической структуры. Выделяются донные природные комплексы: 1) вертикального расчленения — зоны, этажи, ступени и 2) горизонтального расчленения — урочища, фации.

Единицы вертикального расчленения подводных ландшафтов. В России используется схема вертикальной зональности океана, разработанная Институтом океанологии РАН.

Рис. 2. Экосистема Байдарацкой губы, по [9].

Согласно этой схеме, границы вертикальных зон на шельфе распределяются следующим образом:

Литоральная зона, литораль (до нуля глубин). Величина приливов в Карском море не превышает 0,5-1,0 м, в связи с чем в береговой зоне биотоп литорали практически не выражен.

Рис. 3. Распределение донных организмов, индицирующих три ступени верхнего этажа сублиторали, по [9] с дополнениями.

Условные обозначения: 1 — песец, 2 — кольчатая нерпа, 3 — бокоплав, 4 — омуль, 5 — чайка моевка, 6 — планктонная полихета, 7 — полихета нереис, 8 — кумовый рак, 9 — медуза цианея, 10 — калянус, 11 —сагитта, 12 —серрипес, 13 —офиура, 14 —асцидия, 15 —нептунея, 16 — полихета, 17 — фукус, 18 —ламинарии, 19 — филлофора, 20 — нитчатки, 21 —колониальные диатомовые, 22 — травы, 23 — мхи.

Сублиторальная зона, сублитораль:

— верхний горизонт (от нуля до 50-70 м). Верхний горизонт сублиторали нами предлагается делить на этажи и ступени. Смену доминирующих видов бентоса, являющихся индикаторами различных донных природных комплексов, иллюстрирует эколого-топо-логический профиль (рис. 3).

— нижний горизонт (от 50-70 до 150-200 м).

Единицы горизонтального расчленения. Морфологическая дифференциация подводного ландшафта в горизонтальном направлении происходит под влиянием местных изменений рельефа, грунтов, «гидроклимата», донных биоценозов.

Подводное урочище это — участок с

Рис. 4. Фрагмент геоморфологической карты Байдарацкой губы, по [9].

Условные обозначения: 1 — осушки; 2 — аккумулятивные формы; 3 — абразионно-аккумулятивный рельеф; 4 — абразионный рельеф; 5 — краевые гляциальные образования; 6 — вторично расчлененная равнина; 7 — днище древних долин и тальвеги; 8 — абразионные уступы; 9 — эрозионные уступы; 10 —подводный береговой склон; 11 —глубина (м). Пунктирной линией обозначена трасса трубопровода.

хорошо выраженными границами, отличающийся от окружающей местности. В ландшафтоведении урочище принято как специальный термин. Используя его для обозначения участков дна, связанных с мезоформами рельефа, одинаковых по происхождению и составу отложений, развитых в сходных условиях гидроклимата, населенных жизненными формами донных организмов, образующих специфичные биоценозы. Подводное урочище — четко обособленная морфологическая единица с хорошо выраженными физиономическими особенностями.

Свойства литогенной основы являются экологическим фактором, определяющим своеобразие жизненных форм бентоса. Широко известны группы организмов, в облике которых находят отражение приспособительные признаки, обусловленные образом жизни на каменистом, песчаном, илистом грунтах. Формы рельефа Байдарацкой губы, которые нами отождествляются с подводными урочищами, представлены на карте (рис. 4).

В диапазоне глубин от 0 до 15 м располагается урочище подводного берегового склона — место наиболее активного гидродинамического и ледового воздействий на дно, где формируются вдольберего-вые валы и ложбины, отмели и экзара-ционные ледовые микроформы. На глубине 12-13 м формируется урочище абразионно-аккумулятивной равнины, где по сравнению с подводным береговым склоном гидродинамическая обстановка более

спокойная. Рельеф урочища глубоководной части губы формировался на месте крупной долины р. Пра-Оби.

Фации являются наименьшими, элементарными донными природными комплексами. Одна фация расположена в определенном интервале глубин; сложена одной литологической разностью современных осадков; занята одним биоценозом. Размеры фаций могут сильно отличаться. Некоторые из них охватывают огромные площади (например, фации биотопа иглокожих на пелитах в Новоземельском желобе), тогда как другие занимают площадь всего лишь в несколько десятков квадратных метров (например, сообщества ламинарии на подводном береговом склоне).

Формирование донных биоценозов контролируется характером рельефа, грунта, гидрологическими и гидрохимическими условиями среды, количеством доступной пищи, с учетом взаимодействия с другими организмами, как бентосными, так и обитающими в толще воды — планктоном и рыбами. На основании распределения доминантов в Байдарацкой губе выделено 6 сообществ донных организмов (рис. 5), которые отождествлены нами с фациями Байдарацкой губы.

Cyrtodaria

Масота

Serripes

Stegophiura

Nephtis

Рис. 5. Бентосные сообщества, индицирующие фации центральной части Байдарацкой губы, по [9].

Эффективность ландшафтно-экологического метода исследования бентоса береговой зоны арктических морей подтверждается исследованиями, выполняемыми в рамках проекта MAREANO (Norwewegian Mapping Authority Hydrographic Service). В данном проекте при картографировании бентоса Баренцева моря руководствуются следующими положениями: пространственное распространение видов-доминантов, видов-индикаторов; сообществ мягких и твердых грунтов; функциональных групп — детритофагов, грунтоедов; продуктивности и биомассы; эффективность рыболовства определяется и ландшафтными типами, топографией и субстратом (http://www.mareano.no/english).

Summary

Petrov K. M. Landscape-ecological method of benthos research at coastal zone of the Arctic seas: Kara sea, the Bajdaratsky lip.

The local peculiarities of hydrobiontes distribution in interrelation with all the variety of natural conditions can be investigated on the basis of division of sea bottom into morphological natural complexes. With

their help the complex spatial pattern of sea shallows biological structure can be submitted as combinations of units of horizontal and vertical division of submarine landscapes.

Keywords: Kara sea, the Bajdaratsky lip, underwater landscapes, morphological complexes, benthos.

Литература

1. Дерюгин К. М. Фауна Кольского залива и условия ее существования // Зап. АН. Физ.-мат. отд. 1915. Вып. 34.

2. Гурьянова Е. Ф. Теоретические основы составления карт подводных ландшафтов / Вопросы биостратиграфии континентальных толщ. М., 1959.

3. Петров К. М. Ландшафтно-экологический подход к изучению дна морских мелководий // Вестник СПбГУ. Сер.7, 1998, вып. 2 (№14).

4. Атлас океанографических основ рыбопоисковой карты Южного Сахалина и Южных Курильских островов. Т. II. Текст к картам подводных ландшафтов. Л., 1956.

5. Петров К. М. Подводные ландшафты: теория, методы исследования. Л., 1989.

6. Мануйлов В. А. Подводные ландшафты залива Петра Великого. Владивосток, 1990.

7. Петров К. М., Поздеев В. Б. Подводные ландшафты и фитобентос у берегов Южного Сахалина. Владивосток, 1992.

8. Арзамасцев И. С., Преображенский В. Б. Атлас подводных ландшафтов Японского моря. М., 1990.

9. Беспалова Л.А. Экологическая диагностика и оценка устойчивости ландшафтной структуры Азовского моря. Ростов-на Дону, 2006.

10. Петров К. М. Принципы физико-географической дифференциации Арктических морей: Карское море // Известия РАН. Сер. Географич. 2008. №6.

11. Природные условия Байдарацкой губы. М., 1997.