Юрий Бурлаков – Полярный альманах № 2 (страница 48)
Эстуарный фронт в гораздо меньшей степени работает как фильтр во время весеннего половодья, и в это время самое опасное – это те загрязнения, которые выносятся в море в этот относительно короткий период. Во время половодий получается залповый колоссальный по объему выброс речной воды в море. В Енисее это 40 % годового стока за месяц, в этом мощном потоке эстуарная фронтальная зона не может «удержаться». Дальнейшая судьба загрязнителей в море нам более или менее понятна – она в основном связана с линзой распресненных поверхностных вод, которая формируется под воздействием речного стока. На пути распространения неблагоприятного сигнала стоят другие фронтальные зоны, которые формируются благодаря перепаду солености на границе линзы, обнимают ее и отделяют от окружающих вод. Далее на север существует фронтальная зона, ассоциированная с континентальным склоном в желобах, которая тоже работает как барьер, отделяющий карский шельф от глубоководного Центрального Арктического бассейна. Поэтому с экосистемной точки зрения Карское море, начиная с эстуариев крупных рек на юге и кончая континентальным склоном на севере, можно рассматривать как гигантский экологический фильтр, в котором сигнал, в первую очередь его антропогенная составляющая, поступающий с континента или непосредственно на акваторию моря, трансформируется и глубоко перерабатывается. Осенью в Карском море меняются ветра, начинается ледостав, формируется зимняя холодная вода, интенсифицируется перенос карской воды в другие районы Арктики и процесс вертикального перемешивания. Предположительно к этому времени антропогенные сигналы в большой степени переработаны экосистемой. Количественно характеризовать этот процесс сейчас невозможно, для этого нужны исследования, детально покрывающие все сезоны, в том числе дорогие и трудоёмкие зимние исследования.
Таким образом, далеко не все биогенные элементы, содержащиеся в речном стоке, становятся доступными морскому фитопланктону. Это первое, а второе – то, что становится доступным, очень быстро «выедается» весной во время сезонного цветения фитопланктона. В Беринговом море только 20–25 % годового объема первичной продукции формируется за счет весенней вспышки водорослей. В верхнем продуцирующем слое моря выше пикноклина – «полочки», которая удерживает водоросли в зоне фотосинтеза, – биогенных элементов становится недостаточно. Выше «полочки» минерального питания мало или вовсе нет, а ниже – его предостаточно. Выше «полочки» фитопланктон может жить, а ниже – нет, потому что там темно, и потому что его уносит вниз в процессе перемешивания. Но часто происходит следующее – сильные ветра разрушают эту «полочку». Ветровое воздействие проходит по морю как плуг, оно взрыхляет и частично разрушает пикноклин, подобно плугу в сельском хозяйстве, и вместе с этим взрыхлением из-под пикноклина в верхний слой попадают биогенные элементы. Они снова дают возможность фитопланктону расти. Эти биогенные элементы «выедаются», и опять наступает стагнация, а потом снова приходит ветер. Я привожу в качестве примера Берингово море как классический пример для средних широт. Почему продукции и корма для личинок промысловых рыб мало в один год, и много в другой? Потому что одни годы бывают спокойными, и первичная продукция поступает в пелагическую экосистему в основном за счет весенней вспышки фитопланктона. Зоопланктон сколько может её утилизирует, а дальше развитие фитопланктона идет за счет бактериальной регенерации биогенных элементов – пищи мало и создается она медленно. А другие годы с сильными ветрами и мощными циклонами, проходящими над морем, плуг проходит десятки раз, рыхлит и вспахивает море, и количество новосинтезированного вещества увеличивается в разы. А значит оно в большем объеме доступно зоопланктону, который быстро растет, набирает больше жира, то есть становится лучшей и более доступной пищей для личинок минтая, обеспечивая их выживание и рост. Вот такими простыми природными процессами определяется продукция интересующего человека конечного продукта морских экосистем. А в Карском море стратификация водной толщи такая, что слой скачка устанавливается на глубине 10–12 м, и перепад солености часто бывает огромным – с 20 до 35‰. Но нас сейчас интересует не соленость или температура, а плотность воды. А для того чтобы получить ту разницу в плотности, какую дает перепад в одну единицу солености, надо нагреть или охладить воду примерно на 8 градусов! И если перепад солености пикноклине гостигает 8 единиц, то ветер, сколько бы он ни перемешивал поверхностный слой воды, бессилен разрушить, перепахать этот пикноклин и насытить воду биогенными элементами.
Мы подошли к очень интересному и принципиально важному вопросу. Представим себе как будет изменяться биологическая продукция в Арктике, если будет теплеть климат и удлиняться безледный период. Это будет происходить в основном за счет увеличения продолжительности осеннего сезона. Вот в этом году у нас в средней полосе до декабря зимы не было – тянулась длинная осень. То же самое может случиться, и уже происходит в последние годы в Арктике. Какие бы изменения ни происходили, сезонная стратификация водной толщи в Арктике сохранится. Речной сток и весеннее таяние льда – два мощных фактора, формирующих эту плотностную стратификацию, останутся неизменными. «Зарядка» биогенными элементами верхнего продуцирующего слоя происходит в основном благодаря вертикальной конвекции и речному стоку. Сколько минерального питания попало в продуцирующий слой – столько попало, и потепления климата это не изменит. Биогенные элементы «выелись» фитопланктоном – вот она продукция – и дальше практически все. Дальше в течение оставшейся части вегетационного сезона основой появления биогенных элементов в продуцирующем слое является бактериальное разложение органики, а оно при низких арктических температурах идет очень медленно. Так что, сколько ни продлевайте безледный период – да хоть вообще льда не будет, но прибавка к продукции будет мизерной. Да и солнечного света во второй половине вегетационного сезона далеко не достаточно для полноценного фотосинтеза. Растительноядный зоопланктон – эти маленькие «коровки», которые выедают первичную продукцию, большинство из них тоже не готово утилизировать дополнительные пищевые ресурсы. Эволюция привела к тому, что в условиях Арктики у них сформировались определенные жизненные циклы. В период активной фазы жизненного цикла весной и в первой половине лета они всплывают в поверхностные слои моря, интенсивно питаются, утилизируют первичную продукцию, а потом уходят из верхнего слоя, переходят в покоящуюся фазу и на глубине впадают в своего рода летаргию, дожидаясь следующего весеннего сезона. То, что остается в верхних слоях – это мелкие, малопродуктивные представители зоопланктона. Поэтому ожидания, что с потеплением климата в арктических широтах вдруг резко возрастет биологическая продукция, особенно та её часть, которая связана с компонентами морской экосистемы, интересующими человека – скорее выглядит как утопия. Нехватка биогенных элементов в продуцирующем слое – это главное свойство Арктики, влияющее на продуктивность. Не следует забывать и о недостатке света.
М. Ф.: Мы очень плохо знаем, что происходит в короткий, но очень важный для Арктики весенний сезон. Эти работы требуют четкой привязки к началу вегетационного сезона, и их необходимо проводить с использованием ледоколов или крупных судов ледового класса. Это поможет дополнить наши представления очень важными количественными данными, характеризующими начало годового биологического цикла жизни в Арктике. Такие знания принципиально важны для понимания закономерностей функционирования высокоширотных экосистем и прогноза их изменчивости. Второе. Я считаю, что разные районы Арктики должны быть более детально исследованы на предмет того, к каким изменениям продуктивности приводит изменение продолжительности безледного периода и приводит ли. Для большинства краевых морей, находящихся под действием континентального стока, где существует жесткая сезонная стратификация, биологические последствия удлинения осени очевидны. Но есть районы, скажем, Чукотское море, где воздействие речного стока опосредовано (распресненная вода туда поступает в основном из Берингова моря и немного из района реки Маккензи) и существующая стратификация не столь жесткая, как в Карском море. Что там происходит? А это, кстати, район наибольшей климатической подвижки летней границы ледового покрова в Арктике. Здесь эта граница в последние годы отодвинулась на север в два раза дальше, чем в Карском море. Много других проблем, которые мы не затрагивали, требуют внимания ученых – проблема происхождения современной фауны Арктики, например. Как Арктика заселялась в последние периоды оледенения и после них.
М. Ф.: Похоже, что климат в Арктике не поменяется сильно, для меня это очевидно. Существуют разные точки зрения, но я считаю, что наблюдаемые в последние годы изменения климата в высоких широтах связаны в основном с шестидесятилетними циклами, и мы сейчас находимся на вершине, на «тёплой» вершине очередного цикла и уже начинаем с нее сползать. Люди, которые занимаются исследованием реакции арктического льда на климатические изменения, считают, что формирование ледового покрова имеет лаг по отношению к изменению температуры воздуха. Арктика должна здорово похолодать, так же, как она здорово потеплела, и только с запозданием в 7–8 лет мы увидим отклик ледового покрова на это похолодание. То же наблюдалось и при обратном ходе событий.