Институт Океанологии РАН
Физика океана, морская геология, морская биология, морская техника
English | Russian
Лаборатория экологии планктона Печать E-mail

Зав.лабораторией - д.б.н. Флинт Михаил Владимирович.

Основатель направления исследований морского планктона в Институте океанологии - член-корреспондент РАН В.Г.Богоров, Лаборатория экологии планктона организована академиком М.Е.Виноградовым в 1989 г. С 2003г. Лабораторией руководит доктор биологических наук  М.В. Флинт.

В.Г. Богоров
М.Е. Виноградов
М.В. Флинт

В лаборатории исследуются все важнейшие компоненты морских планктонных сообществ: фитопланктон, бактериопланктон, планктонные простейшие, микро- и мезозоопланктон. Работы Лаборатории ориентированы на изучение функциональных связей между структурой, динамикой, продукцией планктона и физическими и химическими параметрами среды, взаимоотношений между важнейшими компонентами планктонных сообществ.

Основные научные направления, развиваемые в настоящее время в Лаборатории, включают в себя:

  • анализ закономерностей формирования биологической продукции в океанских и морских экосистемах;
  • исследование механизмов естественной и антропогенной изменчивости морского планктона и взаимодействия естественных и антропогенных трендов в пелагических экосистемах;
  • исследование связей между мезомасштабными физическими и химическими процессами в океане и структурными и продукционными параметрами планктонных сообществ;
  • изучение закономерностей распределения планктона и формирования биологической продукции в высокоширотных морских регионах, исследование структуры и продуктивности сообществ морского льда и приледной пелагической среды;
  • анализ роли разных компонентов планктонных сообществ в потоках органического вещества;
  • исследование механизмов влияния чужеродных видов-вселенцев на структуру и продуктивность планктонных сообществ;
  • исследование механизмов формирования аномальных, вредоносных и токсических цветений планктонных водорослей и простейших и их последствий для морских экосистемах.
    Формирование «локального культиватора» планктона, основанного на постоянном поступлении биогенных элементов в эвфотический слой и взаимодействии планктонных сообществ разного структурно-функционального типа – «продуцирующих» и «потребляющих» во фронтальной зоне.

Лаборатория проводит исследования в южных и северных морях России (Черном, Каспийском, Белом, Баренцевом, Карском, Чукотском, Беринговом), море Бофорта, Средиземном и Аральском морях, Центральном Арктическом Бассейне и Южном океане.

Работами последних лет были вскрыты механизмы формирования высокой биологической продукции в зонах гидрофизических фронтов разных типов и показано значение фронтальных зон как ключевых областей для питания организмов высших трофических уровней морских экосистем. Были описаны ассоциированные с континентальным склоном океана механизмы взаимодействия физических и биологических процессов, определяющие высокую локальную продукцию, крос-склоновый перенос и биологические границы между пелагическими экосистемами шельфа и глубокого моря.

Изменение биомассы зоопланктона и время появления видов-вселенцев Mnemiopsis leidyi и Beroe ovata в черноморской экосистеме. В 2000-2002 гг. численность обоих гребневиков-вселенцев стабилизировалась, при этом биомассы зоопланктона продолжает увеличиваться.

Многолетние наблюдения за мезопланктонными сообществами в северо-восточной части Черного моря позволили показать, что многолетняя динамика зоопланктона определяется совокупным воздействием гребневиков-вселенцев и региональных климатических процессов на пелагическую экосистему.
Эти результаты позволяют понять комплекс факторов, определяющих современное состояние экосистем внутренних российских морей, и оценить обратимость наблюдаемых в настоящее время изменения морской биоты.

Распределение массового вида зоопланктона Calanus finmarchicus, поступающего в Арктиктический бассейн с атлантическими водами, демонстрирует отчетливое снижение биомассы с запада на восток и с юга на север.


Результатом многолетних исследований зоопланктона Арктики стало описание структуры сообществ арктических морей и Центрального бассейна и их сезонных изменений. Подготовлена карта распределения биомассы зоопланктона в Арктическом бассейне и показано богатство его Евразийской области по сравнению с Канадской. Эти результаты имеют значение для мониторинга состояния арктических экосистем в условиях прогнозируемого потепления Арктики.

Комплексный подход к исследованию морских экосистем, практикуемый в Лаборатории, позволил вскрыть механизмы формирования аномальных «цветений» планктонных водорослей, в том числе вредоносных видов, в разных районах океана и определить роль изменчивости физических и химических факторов среды и процессов климатической природы в этих явлениях. Получены оценки влияния аномальных «цветений» на структуру и продуктивность планктонных сообществ и потоки вещества в морских экосистемах. Эти материалы дают основу для прогноза возникновения «цветений» и их последствий для морских экосистем.

Лаборатория имеет широкие международные связи и участвует в целом ряде международных биоокеанологических проектов по исследованию экосистем внутренних морей и открытых районов Мирового океана, рабочих групп по разным проблемам морской биологии. Результаты исследований, выполненных в лаборатории, публикуются в ведущих отечественных и мировых научных изданиях.

Важнейшие результаты работы Лаборатории

В результате биологических исследований пелагических сообществ Карского моря в связи с абиотическими факторами среды получены оценки состава и количественного распределения фито- и зоопланктона в районах Карского моря с разным гидрологическим и гидрохимическим режимом и уровнем влияния речного стока. Исследованы механизмы формирования кросс-шельфовой зональности в распределении планктона, а также формирующие эту зональность связи "среда - биота". Впервые показана роль мощного фронтального раздела, отделяющего эстуарную обогащенную биогенами зону от пресных вод р. Оби, в формировании структуры и продуктивности планктонных сообществ. С этим фронтом были связаны области высокого обилия фитопланктона и локально высоких биомасс мезопланктона, превышающие фоновые для шельфа значения в 7(!) раз. Впервые для Карского моря показано, что мощный динамический фронт над континентальным склоном желоба Святой Анны служит барьером и ограничивает взаимодействие между относительно бедными планктонными сообществами внешнего шельфа и богатым сообществом глубоководного арктического бассейна. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В., исп. - к.б.н. Суханова И.Н., к.б.н. Тимонин А.Г.).

увеличить
Распределение биомассы мезопланктона (мг/м3), поверхностной и придонной солености, положение эстуарного фронта (верхний график) и положение станций (нижний график) на разрезе через обский эстуарий (Карское море).
увеличить
Распределение биомассы мезопланктона (мг/м3, верхний график) и солености, показывающий положение фронтальной зоны над континентальным склоном желоба Св.Анны (нижний график) в Карском море

Изучена изменчивость вдоль- и кросс-склонового распределения и видовой структуры зоопланктона в зависимости от характера мезо- и макромасштабной циркуляции вод северо-восточной части Черного моря. Получены и проанализированы новые данные из присклоновой области (шельф - континентальный склон - глубокое море). Исследована пространственная неоднородность состава и биомассы зоопланктона с целью определения схожести и различий планктонных сообществ в кросс-склоновом и вдоль-склоновом направлениях. Дана интерпретация механизмов, контролирующих особенности образования и рассеивания скоплений зоопланктона в присклоновой области. Результаты имеют фундаментальное значение для понимания механизмов водообмена и их влияния на структуру и продуктивность планктонных сообществ в системе "шельф-склон-глубокое море". (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В., исп. - к.б.н. Арашкевич Е.Г.).

На основе полевых материалов и лабораторных экспериментов исследована динамика массового развития планктонных водорослей Phaeocystis. Феоцистис образует крупные слизевые колонии, которые развиваются в огромных количествах и могут заражать обширные акватории северо-восточной Атлантики и других районов Мирового океана и кардинально менять биохимические параметры среды, продукционные процессы и трофические взаимоотношения в планктонных сообществах. Получены количественные данные по потреблению феоцистиса зоопланктонными организмами. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В., исп. - к.б.н. Сажин А.Ф).

Впервые определены популяционные параметры Соловецкого локального стада белух без промыслового изъятия животных, благодаря использованию многолетних рядов наблюдений за динамикой их численности, возрастно-половым составом и структурой групп. Это открывает возможность осуществлять мониторинг всей популяции белух Западного сектора Русской Арктики и идентифицировать антропогенные тренды в популяции, поскольку Белое море является общим родильным домом белух. (Лаб. экологии и распределении планктона, зав. лаб. - д.б.н. Флинт М.В., исп. - д.б.н. Белькович В.М.).

На основании данных специальных полевых экспериментов выявлены закономерности связи распределения массовых планктонных организмов Черного моря с характером циркуляции в области континентального склона. Показано, что интенсивная контурная циркуляция в бассейне с выраженным Основным черноморским течением (ОЧТ) и фронтальной зоной над континентальным склоном приводит к жесткой изоляции планктонных сообществ шельфа и глубокого моря. Интенсивное взаимодействие шельфовых сообществ и сообществ глубокого моря, вынос шельфовых организмов за пределы шельфовой зоны характерно для периодов ослабления ОЧТ и формирования развитой вихревой мезомасштабной циркуляции, разрушающей гидрофизические границы между шельфом и глубоким бассейном. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - Е.Г.Арашкевич, А.Г.Тимонин).

Впервые показано, что в восточной Арктике в области континентального склона численность и биомасса фитопланктона в течение большей части вегетационного сезона достигает максимальных для района величин. Наибольшим богатством характеризуются районы склоновых каньонов, где интенсивные восходящие движения воды обеспечивают постоянно благоприятный биогенный режим. В области Арктического бассейна от Баренцева до Чукотского моря над континентальным склоном формируется повышенная биомасса массовых растительноядных форм мезопланктона, которая в 4-7 раз превышает фоновые значения для шельфа и глубокого моря. Доказана принципиальная роль процессов на континентальном склоне в формировании структуры и биологической продукции пелагических экосистем арктического бассейна. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - К.Н.Кособокова, И.Н.Суханова).

Описаны два новых типа сообществ арктического сезонного льда и описаны особенности распределения фито и зоопланктона в толще ледяной колонны. Показано, что биомасса автотрофных водорослей в нижней части ледового покрытия может достигать огромных значений - 36(!) г С/м3. Роль гетеротрофных организмов в биомассе ледового сообщества не превышает 10% и их роль в функционировании ледовой экосистемы невелика. Ледовые водоросли, попадающие изо льда в воду до начала весеннего «цветения» служат основой пелагической пищевой цепи в ранневесенний период. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - Т.Н.Ратькова, А.Ф.Сажин, А.Ф.Пастернак).

Впервые показано, что Белое море является «родильным домом» для всех белух европейского сектора Российской Арктики. Выяснена структура беломорской популяции белухи, которая представлена восемью локальными стадами, каждое из которых образует летние репродуктивные скопления в нескольких четко локализованных районах. Установлено, что репродуктивные скопления белух крайне уязвимы с точки зрения антропогенного воздействия. Разработаны экологически обоснованные меры по формированию особого режима акваторий, занимаемых репродуктивными скоплениями. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - В.М.Белькович, В.С.Баранов, А.В.Агафонов).

Завершено крупное исследование роли шельфовых гидрофизических фронтов разного генезиса в формировании биологической продуктивности морских экосистем. Выявлены биологические явления, связанные с фронтами четырех типов: прибрежным приливным фронтом, шельфовым фронтальным разделом, склоновым и срединным шельфовыми фронтами и важнейшие связи между биологическими и физическими процессами в зонах фронтов. Результаты позволяют по-новому оценить механизмы формирования биологической продукции в шельфовых экосистемах, впервые показать ключевую роль мезомасштабных процессов в этих механизмах, а также прогнозировать локализацию кормовых областей для промысловых и охраняемых видов. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

Изучено влияние гидрофизических процессов на континентальном склоне Черного моря на взаимодействие экосистем шельфа и глубокого бассейна. Поставлен полевой эксперимент и получены оценки того, как влияет присклоновый антициклонический вихрь на распределение биомассы зоопланктона и численности массовых видов в кавказском секторе бассейна. Поверхностные виды концентрировались на периферии вихря, а численность видов, обитающих под термоклином, была максимальной в ядре и снижалась к краям вихря. Выявлена важная роль присклоновых вихрей в кросс- и вдоль-склоновом переносе планктона: шельфовые виды, захваченные орбитальным вращением воды, сносились на глубоководье, тогда как виды, характерные для глубоководных районов, выносились на шельф. Поступательное движение вихрей обеспечивало вдоль-склоновый перенос организмов в северо-западном направлении. Результаты имеют базовое значение в понимании механизмов водообмена и их влияния на планктонные сообщества в системе "шельф-склон-глубокое море" (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.).

Впервые описан феномен летних цветений диатомовых водорослей на высокоширотном океаническим шельфе. Показано, что цветения могут формироваться на фоне жесткой вертикальной стратификации, численность и биомасса планктонных водорослей в цветениях достигает уровня, характерного для весенних вспышек фитопланктона. Получены оценки видового состава и специфических пространственно-временных масштабов летних цветений. Показана роль летних цветений фитопланктона в сезонном цикле углерода в шельфовых экосистемах. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

Получены оценки численности, биомассы, размерного и видового состава фитопланктона и зоопланктона на обширной акватории Западной Арктики от Берингова пролива до м. Барроу и изменчивости этих параметров в течение вегетационного сезона. Показано, что цветение фитопланктона в шельфовых районах начинается во второй половине июня, в условиях сильно развитого ледового покрытия и отрицательных температур воды, и продолжается в течение июля и августа. Материалы дает новые представления о сукцессии фитоцена в западном секторе Арктического бассейна и может служить для прогноза региональных условий создания первичной продукции. Данные по зоопланктону позволили оценить влияние притока тихоокеанских вод различного происхождения на шельфовые районы Чукотского моря. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

В результате исследования белух репродуктивного скопления (РС) Соловецкого стада у м. Белужий, были выявлены пределы наступления подготовительного периода, периода родов, первого и второго периода спаривания, описана этограмма поведения детенышей-сеголеток белухи, по визуальным маркерам 22 белух была установлена длительность пребывания животных в РС, а также описаны реакции белух на антропогенное воздействие. Предложены меры по разработке природоохранной стратегии в местах уникальных скоплений беломорских белух. (группа поведения и биоакустики морских млекопитающих, рук. работ – д.б.н. Белькович В.М.).

Впервые проанализирована роль динамики популяций кокколитофорид в фитоцене восточного шельфа Берингова моря в период до аномального цветения этих водорослей в 1997-98гг., во время цветения и после его окончания. В период бурного цветения, с лета и до поздней осени, кокколитофориды вытесняли все остальные группы и формировали 97-99% численности и биомассы фитопланктона. Лишь через два года после аномальных событий, связанных с цветением кокколитофорид, высокопродуктивная экосистема шельфа смогла возвратиться к состоянию, близкому к наблюдавшемуся в первой половине 90-х годов. Получены результаты по изменчивости планктонных сообществ на шельфе, которые указывают на временную и пространственную неравномерность в функционировании пелагической экосистемы и, следовательно, пищевых условий для организмов более высоких трофических уровней. Это имеет прогностическое значение для условий воспроизводства планктофагов, в том числе и промысловых видов рыб. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

С использованием судовых исследований и спутниковой информации установлена связь между динамикой вод, водообменными процессами и распределением планктона Черного моря. Показано, что степень выраженности струи Основного Черноморского Течения определяет параметры количественного распределения планктона в системе шельф - глубокое море. Эти новые результаты имеют фундаментальное и практическое значение для понимания функционирования пелагических сообществ и влияния континентального склона на физические и биологические компоненты экосистемы Черного моря. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

На основе принципиально новых данных о составе, распределении и роли ледовых водорослей в функционировании высокоширотных сообществ впервые показано, что зимой во льду Белого моря наряду с диатомовыми обитают многочисленные мелкие жгутиковые водоросли. Тонкий слабосоленый лед Белого моря постоянно получает приток биогенных элементов с приливными течениями и при подтоплении под тяжестью снега. Водоросли, вытаивающие изо льда, быстро потребляются подледным зоопланктоном, благодаря чему весеннее развитие зоопланктона начинается существенно раньше, чем считалось прежде. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

Закончен анализ многолетних изменений роли кокколитофорид в фитопланктонном сообществе Берингова моря. Показано, что после аномального цветения 1997 г., связанного с резкими климатическими изменениями, массовое развитие кокколитофорид стало характерной чертой сезонной сукцессии фитоцена в важном рыбопромысловом районе восточного шельфа, даже в годы со среднемноголет-ними климатическими условиями. Установлено, что в годы с условиями, близкими к среднемноголетним, в биомассе зоопланктона срединного шельфа восточной части Берингова моря абсолютно доминирует копепода Calanus marshalle, что указывает на благоприятные условия для откорма там молоди минтая и других видов планктоно-ядных рыб. Полученные результаты позволяют оценить характер и продолжительность последствий воздействия резких колебаний климата на базовые промежуточные тро-фические уровни субарктических шельфовых экосистем и могут служить для прогноза региональных условий формирования вторичной продукции и воспроизводства зоо-планктофагов, в том числе и промысловых видов ихтиофауны.(Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

В Чёрном море проведены экспедиционные исследования связи количественного распределения планктона в зоне континентального склона с динамическими и пространственными особенностями склонового течения. Показано, что при узком и быстром течении биомасса планктона максимальна над склоном и снижается как к центру моря, так и в сторону шельфа. При низкой скорости течения и активизации водообмена между шельфом и глубоким бассейном градиенты в распределении биомассы планктона в системе шельф-склон-глубокое море выравниваются. Выявлены планктонные организмы-трассёры интенсивности и направленности водообмена в этой системе. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

Проанализированы собственные и все доступные литературные данные о планктонных сообществах Карского моря. Показано, что сообщества южной части моря формируются под воздействием пресноводного стока, в западной - под влиянием притока обеднённых баренцевоморских вод, в центральной части и на севере - под влиянием арктических и атлантических вод. Проведён анализ трофической структуры сообществ в различных районах моря, оценена степень обеспеченности пищей и вклад в вертикальные потоки вещества. Сравнительный анализ обширного материала из труднодоступных районов Российской Арктики определяет практическую значимость работы.(Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.)

Исследования арктических дельфинов белух в Белом море с использованием современных методов и средств (маршрутные учеты с парусно-моторных судов и самолетов, регистрация акустических сигналов, синхронизированная с подводной и надводной видеосъемкой, круглосуточная регистрация активности белух в местах репродуктивных скоплений), позволили показать, что этот вид является экспресс-индикатором состояния экосистемы. Эти исследования впервые позволили обосновать и разработать новый высокоточный биологический метод учета численности белух по летним репродуктивным скоплениям. Использование этого метода позволило получить адекватные оценки численности беломорской популяции вида (не превышает 2000 особей); юго-восточная часть Баренцева моря, по-видимому не имеет собственной популяции белух, а используется карской и беломорской популяциями в осенне-зимний период для зимовки и кормления. (Рук. работ - д.б.н. Белькович В.М.)

Составлена карта репродуктивных скоплений белух Онежского залива, т.е. критических мест обитания вида, нуждающихся в особом внимании и охране. Результаты наших исследований показывают, что репродуктивные скопления белух в разных акваториях Белого моря имеют особенности в характере локализации, протяженности охотничьих территорий и динамики использования мест репродукции, что находится в тесной связи с биологическими, природными и антропогенными факторами. (Рук. работ - д.б.н. Белькович В.М.)

 
Российская академия наук
Почтовая система Ocean Институт Океанологии РАН Проект OceanDB