ВЛИЯНИЕ МЕЖСЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННОЙ СТРУКТУРЫ ВОД НА ЭКОСИСТЕМЫ ПОЛУИЗОЛИРОВАННЫХ ПРИЛИВНЫХ АКВАТОРИЙ КАНДАЛАКШСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ
|
Введение 3
ГЛАВА 1 5
Физико-географическая характеристика района исследований 5
Актуальность изучения полуизолированных приливных акваторий 10
Глава 2. Океанологические измерения 2017-2023 гг. в районах исследования 18
Глава 3. Термохалинный режим полуизолированных приливных акваторий Кандалакшского залива Белого моря 30
3.1. Лагуна Колюшковая (с проливом Сухая Салма) 30
«Осенний» сезон 53
3.2. Губа Лебяжья (с проливом Подпахта) 56
3.3. Губа Летняя 64
Зимний сезон 66
Глава 4. Влияние термохалинных условий на экосистемы полуизолированных приливных акваторий 75
4.1 Губа Летняя 76
4.2 Губа Лебяжья 78
4.3 Лагуна Колюшковая 79
4.4 Особенности измерений в летний и зимний сезоны 84
4.5 Сравнение измерений в проливе Сухая Салма и лагуне Колюшковой за отдельные года в зимний и летний сезоны 93
Заключение 97
Список литературы 100
Приложение 1 103
ГЛАВА 1 5
Физико-географическая характеристика района исследований 5
Актуальность изучения полуизолированных приливных акваторий 10
Глава 2. Океанологические измерения 2017-2023 гг. в районах исследования 18
Глава 3. Термохалинный режим полуизолированных приливных акваторий Кандалакшского залива Белого моря 30
3.1. Лагуна Колюшковая (с проливом Сухая Салма) 30
«Осенний» сезон 53
3.2. Губа Лебяжья (с проливом Подпахта) 56
3.3. Губа Летняя 64
Зимний сезон 66
Глава 4. Влияние термохалинных условий на экосистемы полуизолированных приливных акваторий 75
4.1 Губа Летняя 76
4.2 Губа Лебяжья 78
4.3 Лагуна Колюшковая 79
4.4 Особенности измерений в летний и зимний сезоны 84
4.5 Сравнение измерений в проливе Сухая Салма и лагуне Колюшковой за отдельные года в зимний и летний сезоны 93
Заключение 97
Список литературы 100
Приложение 1 103
Белое море играет важную роль в Арктическом регионе России. Расположенное в области северного полярного круга, оно позволят изучать различные аспекты, связанные с влиянием природных условий на морскую флору и фауну, на которых сказывается межсезонная изменчивость (между теплым и холодным временем года). Одними из наиболее важных природных факторов, влияющих на экосистему Белого моря являются приливные явления, ледообразование, а также смешение пресных (речных) вод и соленых вод.
У берегов южной части Кандалакшского залива наблюдается большое количество морских заливов и губ, обусловленных специфических рельефом Северной Карелии сильной изрезанностью береговой линии. За счет послеледникового поднятия суши рельеф может постепенно изменяться. Небольшие мелководные морские заливы могут постепенно осушаться, превращаясь в изолированные водоемы и болота, расположенные на берегу моря. Однако, если залив более глубокий, то после поднятия суши может образоваться озеро, соединяющееся с морем.
В данной работе рассматриваются три полуизолированных участка морской акватории: губа Летняя, эстуарная система пролив Подпахта-губа Лебяжья и система пролив Сухая Салма-лагуна Колюшковая. Первые две акватории в настоящий момент являются морскими заливами, но в дальнейшем они могут отделиться от моря вследствие поднятия суши. Последняя акватория уже является полуизолированной приливной акваторией. Было выбран именно такой термин, так как отделение от суши происходит на длительном временном отрезке, и важной промежуточной стадией данного процесса является стадия, на которой во время высокого прилива акватория становится морским заливом, а в остальное время акватория остается озером на берегу моря. Подобные акватории заметно влияют на местные морские экосистемы.
Площадь полуизолированных приливных акваторий, как правило, составляет меньше 1 км2, при этом они расположены вблизи уреза воды. Данные акватории проблематично изучать с помощью доступной спутниковой информации из-за недостаточного пространственного разрешения. Поэтому, для изучения таких акваторий подходят в первую очередь натурные (полевые) данные, полученные в ходе непосредственных измерений (in situ) при различных астрономических и сезонных условиях. Автор принимал активное участие именно в таких исследованиях.
Целью данной работы является определение влияния межсезонной изменчивости термохалинной структуры вод на морские экосистемы полуизолированных приливных акваторий Кандалакшского залива Белого моря. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1) Определить типичные полуизолированные приливные акватории Кандалакшского залива;
2) Провести сбор натурных данных (сезоны 2017 - 2023 гг.) в системах пролив Сухая Салма-лагуна Колюшковая, пролив Подпахта-губа Лебяжья, и губе Летняя.
3) Создать базу данных с результатами натурных съемок для основных измеряемых параметров: температура воды, соленость, плотность и др.
4) Проанализировать изменчивость термохалинной структуры вод за период 2017 - 2023 гг., включая летние и зимние сезоны.
5) Определить степень влияния межсезонной изменчивости термохалинной структуры вод на морские экосистемы, в частности, популяции трехиглой колюшки.
У берегов южной части Кандалакшского залива наблюдается большое количество морских заливов и губ, обусловленных специфических рельефом Северной Карелии сильной изрезанностью береговой линии. За счет послеледникового поднятия суши рельеф может постепенно изменяться. Небольшие мелководные морские заливы могут постепенно осушаться, превращаясь в изолированные водоемы и болота, расположенные на берегу моря. Однако, если залив более глубокий, то после поднятия суши может образоваться озеро, соединяющееся с морем.
В данной работе рассматриваются три полуизолированных участка морской акватории: губа Летняя, эстуарная система пролив Подпахта-губа Лебяжья и система пролив Сухая Салма-лагуна Колюшковая. Первые две акватории в настоящий момент являются морскими заливами, но в дальнейшем они могут отделиться от моря вследствие поднятия суши. Последняя акватория уже является полуизолированной приливной акваторией. Было выбран именно такой термин, так как отделение от суши происходит на длительном временном отрезке, и важной промежуточной стадией данного процесса является стадия, на которой во время высокого прилива акватория становится морским заливом, а в остальное время акватория остается озером на берегу моря. Подобные акватории заметно влияют на местные морские экосистемы.
Площадь полуизолированных приливных акваторий, как правило, составляет меньше 1 км2, при этом они расположены вблизи уреза воды. Данные акватории проблематично изучать с помощью доступной спутниковой информации из-за недостаточного пространственного разрешения. Поэтому, для изучения таких акваторий подходят в первую очередь натурные (полевые) данные, полученные в ходе непосредственных измерений (in situ) при различных астрономических и сезонных условиях. Автор принимал активное участие именно в таких исследованиях.
Целью данной работы является определение влияния межсезонной изменчивости термохалинной структуры вод на морские экосистемы полуизолированных приливных акваторий Кандалакшского залива Белого моря. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1) Определить типичные полуизолированные приливные акватории Кандалакшского залива;
2) Провести сбор натурных данных (сезоны 2017 - 2023 гг.) в системах пролив Сухая Салма-лагуна Колюшковая, пролив Подпахта-губа Лебяжья, и губе Летняя.
3) Создать базу данных с результатами натурных съемок для основных измеряемых параметров: температура воды, соленость, плотность и др.
4) Проанализировать изменчивость термохалинной структуры вод за период 2017 - 2023 гг., включая летние и зимние сезоны.
5) Определить степень влияния межсезонной изменчивости термохалинной структуры вод на морские экосистемы, в частности, популяции трехиглой колюшки.
Данное исследование построено практически целиком на основе экспериментальных данных. Все измерения были произведены при непосредственном участии автора, причем, важно отметить, что большинство исследований термохалинной структуры вод в рассматриваемых акваториях, а также хлорофилла и кислорода, были сделаны впервые. Поэтому основным результатом данной работы следует назвать создание уникальной базы данных, которая содержит измерения характеристик вод в губе Летней, губе Лебяжьей и лагуне Колюшковой. Следует отметить, что измерения и суточные станции производились в различные сезоны года (зимний и летний), а также приурочены к различным фазам прилива в Белом море (сигизия и квадратура), что позволяет сделать выводы об особенностях океанологических условий в данных акваториях.
В работе были рассмотрены термохалинные структуры вод для теплых и холодных сезонов для трех акваторий: губа Летняя, губа Лебяжья с заливом Амазона, лагуна Колюшковая вместе с проливом Сухая Салма. Сделанные автором измерения являются весьма актуальными и имеют реальное практическое приложение, представляя океанологическое обоснование развития гидробионтов в этих акваториях. Гидробионты в рассматриваемых акваториях являются предметом изучения гидробиологов биологического факультета СПбГУ в рамках биологических практик студентов на Белом море, а также в рамках выполнения грантов РФФИ (№ 18-04-01052, 2018 г., «Трехиглая колюшка Gasterosteus aculeatus как связующее звено между сообществами открытого моря и прибрежья Белого моря») под руководством Иванова М.В. и РНФ (№ 19-14-00092 «Осиная талия экосистем северных морей: долговременная динамика, популяционная структура и трофические связи массовых пелагических рыб Белого и Балтийского морей», 2019 г.; №22-24-00956 «Обычная, но неизвестная рыба: девятииглая колюшка Pungitius pungitius L. Белого и Балтийского морей - популяционные характеристики и роль в экосистеме», 2022 г.) под руководством Лайуса Д.Л. и Иванова М.В. соответственно. В настоящей работе дано океанологическое обоснование развития тех или иных видов гидробионтов или, наоборот, их отсутствия. Без понимания океанологических условий в различные сезоны их эволюцию объяснить невозможно.
Таким образом, данная работа является частью большого междисциплинарного исследования ученых различных направлений - океанологов и гидробиологов. В ходе исследования также были получены следующие выводы:
— Установлено, что в губе Летняя благоприятные условия для развития гидробионтов достигаются за счет оптимальных глубин до 18-20 м, где воды не перегреваются, как в кутовой части губы, и не охлаждаются, как это происходит в мористой части вследствие притока холодных вод из открытого моря. Это соответствует развитию наибольшего числа видов в средней части губы, расположенной равноудаленно от мористой и от кутовой части. В то же время максимальные значения биомассы были наоборот в кутовой и мористой части губы.
— Губа Лебяжья мелководна (средняя глубина составляет около 6 м) и ограничена узкой перемычкой, отделяющей ее от пролива Подпахта, поэтому изменение температуры и концентрации солености в губе Лебяжья не так ярко выражено, как в более открытых частях данной части акватории Кандалакшского залива. Однако за счет отсутствия физической перемычки в губу Лебяжья часто проникают холодные и соленые воды вместе с приливом, поэтому в губе Лебяжья можно обнаружить трехиглую колюшку, и здесь ее плотность составляет около 7,7 экз/м2, что не является высокими показателями, так как максимальная плотность колюшки в Белом море может достигать значений более 100 экз./м2. Эта разница обусловлена в первую очередь отсутствием растительности в губе Лебяжьей, в которой трехиглая колюшка предпочитает нереститься. В губе Лебяжья литораль представляет собой илисто-песчаный пляж, где трудно укрыть свое гнездо от хищников и своих сородичей. Другим фактором, влияющим на невысокие концентрации трехиглой колюшки. являются невысокие скорости течений (до 1 см/с), приводящие к образованию застойных явлений, выпадению илистых осадков и образованию мелководий, что не позволяет развитию нереста колюшек, однако такие скорости подходят для развития других гидробионтов, например, съедобных мидий при наличии подходящего для них субстрата.
— В лагуне Колюшковой создаются наиболее благоприятные условия для развития трехиглой колюшки вследствие изолированности, лучшего прогрева и большей кормовой базы и для зимовки (не каждый год) вследствие не полного охлаждения данного водоема зимой и присутствия положительных температур в придонном горизонте (во время мягкой зимы). Плотность трехиглой колюшки в данной акватории достигает 42,7 экз/м2 и выше. Из-за ограниченности связи лагуны Колюшковая с морем у нее гораздо менее выражены приливо-отливные колебания. Это приводит к более стабильным термохалинным условиям, образованию обширных хорошо прогреваемых мелководий, более высоким летним температурам и концентрациям солености. В частности, к концу теплого сезона в августе (по данным 2016-2018 гг.) численность молоди колюшки достигала более 50 экз./м2 в лагуне Колюшковой. Для сравнения: в Сухой Салме численность молоди колюшки составляла менее 1 экз./м2. При этом размеры молоди в августе тоже отличаются: в лагуне Колюшковая молодь более крупная, чем в проливе Сухая Салма. Лагуна Колюшковая является наиболее подходящим среди рассматриваемых акваторий местом для нереста трехиглой колюшки.
— На основе измерений установлены следующие факты:
• в мелководных и изолированных акваториях вода теплее в летний сезон и холоднее в зимний сезон, по сравнению с более глубоководными и менее изолированными;
• ручьи или небольшие речки, впадающие в полуизолированные приливные акватории могут (губа Летняя, залив Амазона), могут по-разному снижать концентрации солености в этих акваториях разным образом: в губе Летняя сток реки распространяется по поверхности, постепенно перемешиваюсь с морскими водами, в заливе Амазона воды имеют более низкие концентрации солености по всей своей толще от поверхности до дна;
• приливно-отливные движения, изменяющие уровень моря более чем на 2 м, существенно влияют на распределение температуры и солености в рассмотренных акваториях. Температура может меняться на 5°C, а соленость на 10 в зависимости от фазы прилива.
• летние и зимние сезоны в акваториях, расположенных на небольших расстояниях друг от друга, проявляются по-разному, что обусловлено локальными особенностями этих акваторий.
В работе были рассмотрены термохалинные структуры вод для теплых и холодных сезонов для трех акваторий: губа Летняя, губа Лебяжья с заливом Амазона, лагуна Колюшковая вместе с проливом Сухая Салма. Сделанные автором измерения являются весьма актуальными и имеют реальное практическое приложение, представляя океанологическое обоснование развития гидробионтов в этих акваториях. Гидробионты в рассматриваемых акваториях являются предметом изучения гидробиологов биологического факультета СПбГУ в рамках биологических практик студентов на Белом море, а также в рамках выполнения грантов РФФИ (№ 18-04-01052, 2018 г., «Трехиглая колюшка Gasterosteus aculeatus как связующее звено между сообществами открытого моря и прибрежья Белого моря») под руководством Иванова М.В. и РНФ (№ 19-14-00092 «Осиная талия экосистем северных морей: долговременная динамика, популяционная структура и трофические связи массовых пелагических рыб Белого и Балтийского морей», 2019 г.; №22-24-00956 «Обычная, но неизвестная рыба: девятииглая колюшка Pungitius pungitius L. Белого и Балтийского морей - популяционные характеристики и роль в экосистеме», 2022 г.) под руководством Лайуса Д.Л. и Иванова М.В. соответственно. В настоящей работе дано океанологическое обоснование развития тех или иных видов гидробионтов или, наоборот, их отсутствия. Без понимания океанологических условий в различные сезоны их эволюцию объяснить невозможно.
Таким образом, данная работа является частью большого междисциплинарного исследования ученых различных направлений - океанологов и гидробиологов. В ходе исследования также были получены следующие выводы:
— Установлено, что в губе Летняя благоприятные условия для развития гидробионтов достигаются за счет оптимальных глубин до 18-20 м, где воды не перегреваются, как в кутовой части губы, и не охлаждаются, как это происходит в мористой части вследствие притока холодных вод из открытого моря. Это соответствует развитию наибольшего числа видов в средней части губы, расположенной равноудаленно от мористой и от кутовой части. В то же время максимальные значения биомассы были наоборот в кутовой и мористой части губы.
— Губа Лебяжья мелководна (средняя глубина составляет около 6 м) и ограничена узкой перемычкой, отделяющей ее от пролива Подпахта, поэтому изменение температуры и концентрации солености в губе Лебяжья не так ярко выражено, как в более открытых частях данной части акватории Кандалакшского залива. Однако за счет отсутствия физической перемычки в губу Лебяжья часто проникают холодные и соленые воды вместе с приливом, поэтому в губе Лебяжья можно обнаружить трехиглую колюшку, и здесь ее плотность составляет около 7,7 экз/м2, что не является высокими показателями, так как максимальная плотность колюшки в Белом море может достигать значений более 100 экз./м2. Эта разница обусловлена в первую очередь отсутствием растительности в губе Лебяжьей, в которой трехиглая колюшка предпочитает нереститься. В губе Лебяжья литораль представляет собой илисто-песчаный пляж, где трудно укрыть свое гнездо от хищников и своих сородичей. Другим фактором, влияющим на невысокие концентрации трехиглой колюшки. являются невысокие скорости течений (до 1 см/с), приводящие к образованию застойных явлений, выпадению илистых осадков и образованию мелководий, что не позволяет развитию нереста колюшек, однако такие скорости подходят для развития других гидробионтов, например, съедобных мидий при наличии подходящего для них субстрата.
— В лагуне Колюшковой создаются наиболее благоприятные условия для развития трехиглой колюшки вследствие изолированности, лучшего прогрева и большей кормовой базы и для зимовки (не каждый год) вследствие не полного охлаждения данного водоема зимой и присутствия положительных температур в придонном горизонте (во время мягкой зимы). Плотность трехиглой колюшки в данной акватории достигает 42,7 экз/м2 и выше. Из-за ограниченности связи лагуны Колюшковая с морем у нее гораздо менее выражены приливо-отливные колебания. Это приводит к более стабильным термохалинным условиям, образованию обширных хорошо прогреваемых мелководий, более высоким летним температурам и концентрациям солености. В частности, к концу теплого сезона в августе (по данным 2016-2018 гг.) численность молоди колюшки достигала более 50 экз./м2 в лагуне Колюшковой. Для сравнения: в Сухой Салме численность молоди колюшки составляла менее 1 экз./м2. При этом размеры молоди в августе тоже отличаются: в лагуне Колюшковая молодь более крупная, чем в проливе Сухая Салма. Лагуна Колюшковая является наиболее подходящим среди рассматриваемых акваторий местом для нереста трехиглой колюшки.
— На основе измерений установлены следующие факты:
• в мелководных и изолированных акваториях вода теплее в летний сезон и холоднее в зимний сезон, по сравнению с более глубоководными и менее изолированными;
• ручьи или небольшие речки, впадающие в полуизолированные приливные акватории могут (губа Летняя, залив Амазона), могут по-разному снижать концентрации солености в этих акваториях разным образом: в губе Летняя сток реки распространяется по поверхности, постепенно перемешиваюсь с морскими водами, в заливе Амазона воды имеют более низкие концентрации солености по всей своей толще от поверхности до дна;
• приливно-отливные движения, изменяющие уровень моря более чем на 2 м, существенно влияют на распределение температуры и солености в рассмотренных акваториях. Температура может меняться на 5°C, а соленость на 10 в зависимости от фазы прилива.
• летние и зимние сезоны в акваториях, расположенных на небольших расстояниях друг от друга, проявляются по-разному, что обусловлено локальными особенностями этих акваторий.
Подобные работы
- ВЛИЯНИЕ МЕЖСЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННОЙ
СТРУКТУРЫ ВОД НА ЭКОСИСТЕМЫ ПОЛУИЗОЛИРОВАННЫХ ПРИЛИВНЫХ
АКВАТОРИЙ КАНДАЛАКШСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ
Дипломные работы, ВКР, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2023