79-й рейс НИС "Академик Мcтислав Келдыш" в Южный океан

8 мая 2020 года в порт приписки Калининград из 79-го экспедиционного рейса вернулось научно-исследовательское судно «Академик Мcтислав Келдыш».

Цель экспедиции: Комплексные исследования морской экосистемы Антарктики в узловых районах переноса и взаимодействия водных масс в Атлантическом секторе Антарктики, море Уэдделла и проливе Дрейка. Продолжительность рейса 160 суток, начальник экспедиции Морозов Евгений Георгиевич.

amk79 1

Организация, ответственная за экспедицию, Институт океанологии им. П.П. Ширшова (ИО РАН).

Участники программы: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН, Морской гидрофизический институт РАН, Институт морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН, Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН, «Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС", Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (Географический факультет). Общая численность научного состава 126 человек.

Дата начала экспедиции 01.12.2019
Дата окончания экспедиции 08.05.2020
Пройдено 25150 миль, 83 суток переход, 77 суток работы. Из 83 суток переходов в течение 55 суток велись попутные работы на ходу вне экономических зон.

amk79 2

Предварительные научные результаты

Изучена пространственная кинематическая структура Фолклендского (Мальвинского) течения по серии поперечных разрезов в наиболее характерных регионах течения. Новые данные позволили установить двухструйную структуру течения, определить пространственные характеристики струй и подтвердить их баротропную структуру. Получены характерные значения скоростей течения и объемных переносов вод. Впервые показано, что максимум скорости течения может наблюдаться как на поверхности, так и заглубляться вплоть до 400 м.

Уточнена структура абиссального потока антарктических донных вод в глубоководном канале Вима юго-западной Атлантики. В 25-й раз (начиная с 1979 г.) проведены измерения потока донных вод на международном полигоне стандартный разрез Вима по 31 градусу ю.ш. Дополнительные измерения позволили проследить поток после выхода из канала вдоль юго-западного склона Бразильской котловины. Продолжены измерения многолетнего тренда температуры в районе основной седловины канала; подтверждено продолжающееся потепление донных вод в юго-западной Атлантике.

Подробно изучена северная струя Антарктического циркумполярного течения. Струя занимает положение на шельфе и склоне Огненной Земли над изобатами 400-600 м. Ширина струи около 25-30 км. Она проникает до глубин 200-300 м и следует по направлению изобат. Скорости в струе достигают 40 см/с. Это локальная струя около Огненной Земли. Струя продолжается в мелководный участок между континентом и Фолклендскими островами и дает начало Патагонскому течению.

Изучена структура течений в проливах Брансфилд и Антарктика. Обнаружено, что течение в проливе Антарктика может быть направлено на юго-запад и переносить воды пролива Брансфилд в море Уэдделла. Подтвежден циклонический характер циркуляции в проливе Брансфилд с узким струйным течением вдоль Южно-Шетландских островов в его северной части.

В западной части пролива Брансфилда происходит заток относительно теплых и пресных вод из моря Беллинсгаузена. Заток относительно холодных и соленых вод происходит из моря Уэдделла. Струйное течение вдоль берега Южно-Шетландских островов переносит относительно теплые воды, температура воды на поверхности достигает 2.0°С. В другой, юго-восточной части пролива наблюдаются воды моря Уэдделла с температурой около -0.1°С. Скорости течения около островов у поверхности достигают 47 см/с, ширина струи на поверхности со скоростями больше 30 см/с составляет 12 км. Максимальные скорости течения на юго-запад у берега Антарктического полуострова достигают 15 см/с в поверхностном слое.

Исследовано влияния таяния льда на структуру вод. Максимальное содержание талых вод наблюдалось в южных районах бассейна Пауэлла. Максимальные значения флюоресценции хлорофилла на вертикальных распределениях соответствовали станциям с влиянием распреснения в поверхностном слое. Показано сильное влияние распреснения на развитие фитопланктона в исследуемом районе.

Проведены измерения внутренних волн на буйковой станции в проливе Брансфилда. Колебания происходили с суточным периодом с амплитудой до 50 м.

Изучен поток Антарктической донной воды в проходе Филип. Проход расположен по широте 60°08 S от 48°12 W до 47°41 W. Максимальная глубина прохода 2830 м. Ширина прохода около 14 км по изобате 2400 м. В восточной части прохода Филип обнаружен слабый поток Глубинной воды моря Уэдделла на север. Скорости потока 4 см/с. Перенос 0.1-0.2 Св.

В западной части бассейна Пауэлла обнаружен огромный айсберг размером 87 на 26 миль. Айсберг медленно смещался на север-северо-запад вдоль западного берега моря Уэдделла.

Проведена мезомасштабная съемка в бассейне Пауэлла в северной части моря Уэдделла. Съемка состояла из 24 CTD зондирований (6 х 4) с интервалом 6 морских миль. Выполнялись профили прозрачности и флюоресценции и планктонные ловы. Съемка покрывала гидрологический фронт между водой моря Уэдделла и водой сильно охлажденной в западной части моря над возвышенностью в районе, который покрыт льдом и айсбергами. Обнаружен и исследован резкий гидрологический фронт в северной части моря Уэдделла. Показано наличие ринга, оторвавшегося от этого фронта, определены его гидрофизические свойства и их влияние на химические, оптические и биологические параметры вод. Выявлено, что топография морского дна в районе бассейна Пауэлла существенным образом определяет динамику вихрей в данном районе.

Бассейн Пауэлла играет связующую роль между экосистемами круговорота моря Уэдделла и моря Скотия, обеспечивая накопление и перераспределение криля, поступающего с водами западной ветви круговорота Уэдделла. Исследования структуры водной толщи, оптических характеристик и флуоресценции хлорофилла выявили значительное разнообразие типов вертикальной структуры верхнего слоя (в частности очень неравномерное распределение талых вод и распределения фитопланктона). На востоке района значительная доля вод, происходящих от таяния морских льдов и айсбергов, связана с повышенной концентрацией фитопланктона. В западной части бассейна Пауэлла присутствует молодь криля, которая поступает с водами и дрейфующими льдами из моря Уэдделла.

Собрана фаунистическая коллекция, насчитывающая 938 единиц хранения и содержащая 12550 экз. донных животных, представляющих не менее 350 видов из 58 макротаксонов. Ряд собранных видов являются новыми для науки. Впервые в исследованном районе получены характеристики численности и биомассы донных живых организмов по результатам траловых уловов и описана трофическая структура сообществ. В исследуемом районе впервые отбор донных проб сочетался с видеонаблюдениями и фотографированием. По предварительным результатам большинство таксонов, отмеченных на фото- и видеотрансектах, были также получены в траловых уловах.

Данные донных тралений и визуальных наблюдений биотопов с высокой гидродинамической активностью показали присутствие обильной эпифауны, представленной видами-индикаторами Уязвимых морских экосистем, в том числе глубоководными кораллами, губками, а также актиниями. Наиболее ярко такие сообщества представлены в западной части исследованного района на глубинах менее 1000 м.

Получены первичные данные о вещественном и гранулометрическом составе, текстуре, цветовых характеристиках, плотности и влажности донных осадков на террасах и в четырех каньонах континентального склона Патагонии. Исследована структура нескольких каньонов и состав осадков в них.



Метеонаблюдения на трансатлантическом переходе
Во время большей части трансатлантического перехода наблюдались слоисто-кучевые облака нижнего яруса (Sc). Это связано с зоной умеренных широт северного полушария, где в это время господствовала зима. Наблюдается высокая повторяемость кучевых облаков (Cu) которая, характеризует прохождение тропической и экваториальной зоны. Облака среднего яруса (Ac и As) представлены скудно, поскольку в средних широтах они были закрыты нижним ярусом, а в низких широтах представлены слабо. Большое количество облаков высокого яруса (перистых, Ci) также характерно для тропической зоны.
Оценка состояние диска Солнца показывает, что для трансатлантического перехода были характерны солнечные дни: повторяемость состояния, когда солнце совсем не прикрыто облаками («солнце в нулевой степени») и солнце закрыто тонкой облачностью («солнце в первой степени») превышают остальные значения. Это говорит о большом количестве кучевых облаков, которые характерны для тропической и экваториальной зоны в это время года.

Экваториальное подповерхностное течение Ломоносова
При переходе из северного в южное полушарие 22 и 23 декабря 2019 г. в экваториальном районе по 26° з.д. проведены измерения течений бортовым ADCP и сделано 8 станций (6564-6560) CTD/LADCP от 0°30 с.ш. до 1°33 ю.ш.
Максимальные скорости обнаружены на горизонте 78 м на широте 0°25' ю.ш., где восточная компонента превышала значения 100 см/с (15-минутное осреднение).
Южнее и севернее основного потока течения Ломоносова, на глубине около 170 м на широтах около 4°20’ ю.ш. и 4°00 с.ш. зарегистрированы ядра локальных подповерхностных течений, направленных на восток, со скоростями до 40 см/с в южном ядре и 20 см/с в северном ядре. Максимальные сдвиги скорости отмечены на верхней границе ядра. Здесь же слабая стратификация, которая способствует перемешиванию. На нижней границе ядра сдвиг скоростей меньше, а стратификация сильная, что препятствует перемешиванию.

Разрез через экваториальное течение Ломоносова по 26° з.д. Оптика
На разрезе наблюдается низкое содержание основных оптически-активных компонентов морской воды, которую предварительно можно отнести к олиготрофным водам. Максимальные значения всех проанализированных оптических параметров (флуоресценции хлорофила-а и растворенных органических веществ (РОВ), показателей ослабления света на 532 нм и 625 нм) зафиксированы на пикноклине на глубинах 60-80 метров, где развиваются клетки фитопланктона, которые в основном и определяют изменчивость оптических характеристик рассматриваемого района. Содержание РОВ незначительно увеличивается с глубиной, что соответствует стандартному усредненному профилю в морских низкопродуктивных водах. Увеличение РОВ начинается примерно под максимумом фитопланктона и связано, по всей видимости, с результатами его жизнедеятельности. В приповерхностном слое на середине разреза зафиксировано плавное повышение содержания хлорофилла-а и РОВ с одновременным понижением температуры, что может быть связано с апвеллингом в данной области течения. По краям течения зафиксировано увеличение показателя ослабления на 625 нм, вызванное скорее всего усилением рассеяния излучения.

Исследования загрязнения океана микропластиком
Измерения содержания микропластика в поверхностном слое проводились на трансатлантическом переходе с помощью буксируемой сети и фильтрацией воды в проточной системе, а также фильтрацией воды из батометров.
Увеличенное количество частиц микропластика наблюдалось у западного побережья Африки, а также в районе Южного Атлантического круговорота. В пробах из проточной системы чаще всего встречаются волокна (до 56%), а в пробах из сетки фрагменты пластика (71%) по сравнению найденных элементов пленок, пеллет и пены.

Трансатлантический разрез (оптика) по данным проточной системы
Исследованы районы с различными значениями биооптических характеристик и разными типами корреляции между их распределениями, распределениями поверхностной температуры и солености морской воды. В области Канарского апвеллинга зонам понижения температуры соответствуют пики интенсивностей флуоресценции хлорофилла а (Хл) и окрашенного растворенного органического вещества (ОРОВ). Интенсивности флуоресценции в обоих каналах изменяются согласовано. В поверхностном слое тропических и субтропических районов Атлантики зарегистрированы низкие значения интенсивностей флуоресценции Хл и ОРОВ, показателей ослабления и поглощения, что характерно для ультраолиготрофных вод. Эти распределения хорошо согласуются с полученными спутниковыми картами. На подходе к заливу Ла-Плата зарегистрирована серия фронтальных разделов, а также ярко выраженная отрицательная корреляция интенсивностей флуоресценции ОРОВ и солености (R2 = 0,98), вызванная влиянием стока впадающих в залив рек.

Канал Вима и его продолжение
Русло канала не заканчивается на широте 26°40 ю.ш. а имеет продолжение на север и на северо-восток в виде двух меньших каналов. Северо-восточное продолжение встречает на своем пути небольшой хребет на 33°30 з.д. и поворачивает на восток. Потоки в этих двух малых каналах постепенно иссякают и на широте около 25° ю.ш. температура донной воды становится положительной. В канале Вима существует вторая струя, которая является продолжением глубинного западного пограничного течения на север. Эта струя течет выше западной стены канала. Эта струя и обеспечивает перенос холодной Антарктической донной воды на север, заполняя котловины Северной Атлантики.

Трансатлантический разрез (оптика, непрерывные измерения ФАР)
Результаты измерений фотосинтетически активной радиации (ФАР), полученные на трансатлантическом разрезе, показали, что для большинства дней, полученные значения превышают рассчитанные для безоблачного неба. Более высокие значения ФАР возникают из-за влияния переменной облачности. Так 29 декабря значения ФАР достигали 2700 при характерном для безоблачной погоды значении 1900 µmol/s*m2. Результаты соответствуют широтной изменчивости высоты солнца: максимальные ежедневные значения ФАР выросли от 400 в Бискайском заливе (10.12.2019) до 1900 µmol/s*m2 в экваториальной зоне (22.12.2019). Оценка ежедневного среднего значения дозы радиации в диапазоне ФАР показала, что средние значения составили: 150 (10.12.2019), 950 (22.12.2019 экватор) и 1100 µmol/s*m2 (29.12.2019).

Разрез через Фолклендское течение по 45°48’ ю.ш. Гидрология
Выполнены измерения тонкой структуры Фолклендского (Мальвинского) течения по 46° ю.ш. по данным бортового профилографа течений вдоль широты 46° от 58°00’ W до 60°22’ W. Перенос течением в верхних 500 м составил 22.8 Св. Измерения показали, что течение разделяется на две ветви: широкую основную струю со скоростями около 52 см/с и узкую прибрежную струю со скоростями до 36 см/с. Перенос вод в основной струе (14.2 Св) составляет более 62% всего переноса течением. Перенос в прибрежной струе около 1.4 Св (6%). Остальной перенос (32%) осуществляется в зоне малых скоростей между этими струями.

Разрез через Фолклендское течение по 45°48’ ю.ш. Оптика
В центре Фолклендского течения в приповерхностном слое протекают относительно чистые воды с концентрациями хлорофилла-а 0.3 – 0.5 мкг/л по сравнению с окружающими районами, где значения более 1 мкг/л. Это может быть использовано, как один из критериев выделения вод течения при спутниковом зондировании. Развитие клеток фитопланктона в основной ветви течения происходит глубже 25 метров на нескольких скачках плотности воды до глубин около 100 м, что является основным фактором, определяющим изменчивость гидрооптических характеристик. При этом данные фитопланктонные сообщества слабо регистрируются с помощью спутникового зондирования цвета моря. На западном краю береговой ветви течения около шельфовой зоны, напротив, наблюдается подъем вод, который приводит к подъему питательных веществ и соответствующему развитию фитопланктонных сообществ до концентраций хлорофилла-а 6-8 мкг/л на горизонтах от 8 м и глубже, что усиливает вклад фитопланктона в формирование спектров яркости моря и интерпретируется, как дополнительное увеличение дистанционно определенной концентрации хлорофилла-а.

Северная струя АЦТ
Изучена самая северная струя Антарктического циркумполярного течения по данным четырех пересечений с работой бортового ADCP и станций CTD/LADCP зондирования. Струя занимает положение на шельфе и склоне Огненной Земли над изобатами 400-600 м. Ширина прибрежной струи около 25-30 км. Она проникает до глубин 200-300 м и следует по направлению изобат. Скорости в струе достигают 40 см/с. Представляется, что это локальная струя около Огненной Земли, и она не является частью циркумполярного течения. По спутниковым данным абсолютной динамической топографии струя продолжается в мелководный участок между континентом и Фолклендскими островами и дает начало Патагонскому течению.

Разрез через пролив Брансфилд (гидрология)
Известно, что в западной части пролива происходит заток относительно теплых и пресных вод из моря Беллинсгаузена, проливов Герлаш и Дрейка. Заток относительно холодных и соленых вод происходит из моря Уэдделла вокруг острова Жуэнвиль и через пролив Антарктика. Эти воды распространяются вдоль Антарктического полуострова на юго-запад.
Нами был выполнен разрез через пролив Брансфилд. Струйное течение вдоль берега Южно-Шетландских островов переносит относительно теплые воды, температура воды на поверхности достигает 2.0°С. В другой, юго-восточной части пролива наблюдаются воды моря Уэдделла с температурой около -0.1°С. При этом изотерма 0°С заглубляется от 100 метров на шельфе Антарктического полуострова до глубины 500 метров у склона Южно-Шетландских островов. Максимальная температура наблюдается в средней части разреза и достигает 2.7°С. Глубоководная часть пролива заполнена холодными водами; минимальное значение потенциальной температуры на глубине 1400 метров составляет -1.53°C.
Узкое струйное течение вдоль северной части пролива является основной особенностью циркуляции на этом разрезе. Скорости течения у поверхности достигают 47 см/с, ширина струи на поверхности со скоростями больше 30 см/с составляет 12 км. Скорость остается постоянной в верхнем слое глубиной 100 м; скорости на глубине 100 м достигают 45 см/с. На большей глубине течение начинает ослабевать; скорость на глубине 500 метров составляет 20 см/с. Максимальные скорости течения на юго-запад у берега Антарктического полуострова достигают 15 см/с в поверхностном слое. Течения в глубоководной части пролива ожидаемо малы; максимальные скорости в слоях глубже 700 метров не превышают 5 см/с.

Разрез через пролив Брансфилд
На разрезе, выполненном через пролив Брансфилд, зафиксировано сильное течение на северо-восток вдоль Южно-Шетландских островов и слабое течение на юго-запад вдоль Антарктического полуострова. Отмечаются различные характеристики водных масс в этих двух течения.
На разрезе, выполненном через пролив Брансфилд, наблюдается наличие нескольких водных масс, различия между которыми проявляются, как в гидрологической структуре, так и в гидрооптической структуре. В северо-западной части разреза, у Южных Шетландских островов, в поверхностном слое (0-60 м) наблюдаются относительно высокие значения всех измеряемых гидрооптических параметров.
В распределении показателя ослабления на 525 нм и 625 нм прослеживается тенденция постепенного уменьшения значений вдоль разреза по направлению от островов к Антарктическому полуострову. Воды с более высокими величинами показателя ослабления достигают примерно середины пролива. В юго-восточной части пролива вода имеет более однородную гидрооптическую структуру с низкими величинами. В вертикальном распределении относительно более мутные воды северо-западной части разреза доходят до пикноклина (~40 м), глубже которого значения показателя ослабления резко снижаются.
Наиболее высокое содержание хлорофилла-а наблюдается у берегов Южно Шетландских островов, где максимальные величины зарегистрированы в пикноклине. В отличие от распределения показателя ослабления в поверхностном слое (0-20 м) концентрация хлорофилла-а более интенсивно убывает вдоль разреза от севера к югу. В северно-западной и центральной части разреза присутствует пигмент фикоэретрин. Содержание окрашенных растворенных органических веществ (ОРОВ) в приповерхностном слое коррелирует с содержанием пигментов за исключением юго-восточной части, где наблюдается дополнительный источник ОРОВ.
Ближе к середине пролива в вертикальном распределении хлорофилла-а происходит расслоение структуры, характеризующееся низкими значениями в слое 0-20 м и наличием двух пиков на глубинах ~ 35 м и 50 м. Такая гидрооптическая структура в данном районе объясняется динамикой вод. В северо-западную часть пролива поступают продуктивные воды с юга из пролива Дрейк, а на юго-востоке пролива преобладают менее продуктивные воды, поступающие из бассейна Пауэлла.

Разрез через пролив Антарктика (гидрология, гидрохимия, оптика, биология)
Разрез через пролив Антарктик Саунд оптика
В проливе Антарктик Саунд наблюдаются чистые воды с концентрациями хлорофилла-а до 0,5 – 0,6 мкг/л и низким содержанием окрашенных растворенных органических веществ. Небольшое увеличение содержания оптически-активных компонентов зафиксировано в центральной части пролива на станции 6623 в начале свала глубин перед 900м впадиной. В данном месте увеличивается коэффициент ослабления на 532 нм, интенсивность флуоресценции хлорофилла-а и интенсивность флуоресценции фикоэретрина, который содержится в составе красных микроводорослей, адаптированных к функционированию при низкой освещенности. Далее на станции 6624 наблюдались наименьшие значения всех измеряемых гидрооптических параметров, а на станции 6625 над 900 м впадиной зафиксировано локальное повышение анализируемых величин. Такая же картина наблюдалась на данных проточной системы. Полученные вертикальные распределения гидрооптических характеристик имеют однослойную структуру без выраженного максимума, повышенные значения регистрируются в верхнем слое до глубин 25-30 м.

Распресненная вода в бассейне Пауэлла
Исследовано влияния таяния льда на гидрофизическую структуру вод поверхностного слоя региона на основе данных вертикального СTD-зондирования. Максимальное содержание талых вод в поверхностном слое наблюдалось в южных районах бассейна Пауэлла, а также в шельфовой зоне Южных Оркнейских островов. Максимальные значения флюоресценции хлорофилла на вертикальных распределениях соответствовали станциям с наиболее заметным влиянием распреснения в поверхностном слое и, как следствие, с наиболее выраженными вертикальными градиентами плотности. Максимумы флюоресценции на этих станциях были приурочены к первым 25 метрам, что коренным образом отличается от станций с большей глубиной перемешанного слоя, где пик флюоресценции был размыт и приурочен к глубинам от 25 до 75 м. Эти оценки показывают высокую значимость влияния процессов распреснения на условия развития фитопланктона в исследуемом районе.

Измерения внутренних волн на буйковой станции в проливе Брансфилд
Буйковая станция была выставлена около острова Нельсон в координатах 62°21.4 ю.ш., 58°49.3 з.д. Глубина около 70 м. Буй поставили 20 января. Буй был поднят 3 февраля. Дискретность измерений температуры на пяти горизонтах установлена одна минута. Горизонты: 16, 25, 35, 44 и 53 м. Горизонты измерений менялись, поскольку глубина плавучести изменялась под воздействием течений. Зная глубину погружения каждого датчика температуры в каждый момент времени измерений мы рассчитали глубину изотерм. Наиболее показательной оказалась изотерма 0.9°С. Колебания происходили с суточным периодом. Изотерма перемещалась от глубины 15 м до глубины 50 м.

Поток Антарктической донной воды в проходе Philip Passage.
Проход расположен приблизительно по широте 60°08 S от 48°12 W до 47°41 W. Максимальная глубина прохода 2830 м. Ширина прохода около 14 км по изобате 2400 м. В восточной части прохода Филип в море Уэдделла обнаружен слабый поток Глубинной воды моря Уэдделла на север. Поток на север зарегистрирован только в западной части узкого прохода на меридиане около 48° з.д. Скорости потока 4 см/с. Перенос 0.1-0.2 Св.

Перемещение большого айсберга 26 х 87 миль
В западной части бассейна Пауэлла по спутниковым снимкам обнаружен огромный айсберг размером 87 на 26 миль. Такие айсберги откалываются от ледников в юго-западной части моря Уэдделла. Айсберг медленно смещался на север-северо-запад вдоль западного берега моря Уэдделла. При подходе к айсбергу мы видели стену высотой около 50 м, уходящую за горизонт.

Мезомасштабная съемка
Проведена мезомасштабная съемка в бассейне Пауэлла в северной части моря Уэдделла. Съемка состояла из 24 CTD зондирований (6 х 4) с интервалом 6 морских миль. На станциях выполнялись профили прозрачности и флюоресценции и планктонные ловы сетью Джедди. Съемка покрывала пространство гидрологического фронта между водой моря Уэдделла и водой сильно охлажденной в западной части моря над возвышенностью в районе, который покрыт льдом и айсбергами. Таким образом, обнаружен резкий гидрологический фронт в северной части моря Уэдделла. Фронт проявляется по резким горизонтальным градиентам температуры и солености и химических параметров. Фронт существует за счет различий в свойствах воды, характерной для всего моря Уэдделла и воды из западной части моря, которая формируется на мелководье, покрытом льдом и айсбергами, что не дает возможности солнечно радиации прогреть верхний слой. Фронт в районе мезомасштабной съемки появляется за счет отрыва меандров от крупномасштабного фронта в северной части моря Уэдделла и перемещения в район съемки оторвавшегося ринга с охлажденной водой на возвышенности. Различия в водных структурах к северу и югу от фронта проявляются также в химических параметрах, оптических характеристиках верхнего слоя, а также в различных концентрациях и видах фитопланктона, зоопланктона и пелагических рыб.

Гидрохимия бассейна Пауэлла
На исследованной акватории моря Уэдделла в верхнем слое вод деструкционные процессы превалируют над продукционными. Четко выражена сезонная изменчивость в распределении биогенных элементов. В северной части бассейна Пауэлла по соотношению растворенного кремния к растворенному фосфору обнаружена фронтальная зона, называющаяся в литературе Вторичная фронтальная зона Антарктики (ВФЗА). Она отделяет воды Антарктического Циркумполярного Течения (АЦТ) от вод высокоширотной модификации моря Уэдделла. Особенности динамики вод в районе подводных гор вызывают поднятие на поверхность глубоководных вод, что отчетливо проявляется в распределении на поверхности растворенного кислорода и биогенных элементов.

Газогеохимия
Обнаружено существование участка с высокой концентрацией метана в придонном слое на дне пролива Брансфилд. Установлено, что слой с высокой концентрацией метана распространяется на 30-35 км от небольшого локального источника метана на дне пролива. Косвенные данные позволяют предположить, что источником метана может выступать гидротерма, либо холодный метановый сип. В проливе Антарктика подтверждено наличие устойчивой зоны с повышенной концентрацией метана (6,0-7,53 нмоль/л) в придонном слое в глубокой части пролива ниже изобаты 400 метров. Для вод моря Уэдделла установлено, что концентрация метана невелика и варьирует от 1,76 до 2,73 нмоль/л. В бассейне Пауэлла на глубинах свыше 2000 м была зафиксирована придонная зона активного метаногенеза. На некоторых станциях наблюдалась зона аномального увеличение скорости метаногенеза в поверхностном слое водной толщи. Данный процесс может быть связан с синтропным взаимодействием метаногенных бактерий и других микроорганизмов, например, цианобактерий, которое позволило бы анаэробным бактериям существовать в условиях присутствия кислорода.

Биологические исследования
Биологические работы были направлены для получения оценки разнообразия биоты и структурно-функциональных характеристик морской экосистемы. Комплекс работ на станциях включал гидрофизические измерения, оптические измерения (флуоресценция, ослабление света, фотосинтетически активная радиация, прозрачность), отбор проб воды из батометров для изучения гидрохимических характеристик и структурно-функциональных характеристик виро-, бактерио-, пико-, нано- и микропланктона. Кроме этого выполнялись сборы фитопланктона Апштейна и сетью Джеди, зоопланктона сетью Джеди, конусной сетью, макрозоопланктона, криля и ихтиопланктона сетью Бонго, криля, ихтиофауны, различных групп микронектона и макропланктона тралом Айзекса-Кидда, бентоса с помощью дночерпателя «Океан» и трала Сигсби.
В соответствии с рабочими гипотезами, положенными в основании программы экспедиции, район бассейна Пауэлла играет связующую роль между экосистемами крупномасштабного круговорота моря Уэдделла и моря Скотия и пролива Брансфилда, обеспечивая, в частности, накопление и перераспределение криля, поступающего с водами западной ветви круговорота Уэдделла.

Фитопланктон, первичная продукция и бактериопланктон
Наиболее богатым фитопланктоном и продуктивным районом в пределах области исследований в летний период является район подводных поднятий, ограничивающих с севера бассейн Пауэлла. Этому может способствовать несколько факторов, различным образом, проявляющихся на западе и востоке района: вихреобразование в области гидрофизических фронтов, формирование устойчивого приповерхностного слоя за счет талых вод и прогрева, обогащение соединениями железа за счет перемешивания толщи воды на подводных поднятиях. Воды уэделловоморской структуры собственно в глубоководном бассейне Пауэлла отличаются при этом умеренной, а на западе – наиболее низкой продуктивностью фитопланктона при невысокой концентрации бактериопланктона в верхних слоях воды. Причины этого могут быть связаны с выносом льда из моря Уэдделла, постоянно возвращающим экосистему в более раннее сезонное состояние, а также недостатком соединений железа, лимитирующих развитие фитопланктона.
Основные зоны, выделяющиеся в проливе Брансфилда по гидрофизическими характеристикам: зона струйного северо-восточного течения на севере пролива, зона распространения вод западной части моря Уэдделла и зона прибрежных вод Антарктического полуострова существенно отличались по процессам, протекающим в сообществах первичных продуцентов и бактериопланктоне. Значительная биомасса фитопланктона (оцениваемая по хлорофиллу) в области струйного течения сочеталась с умеренными (по сравнению с районом поднятий на севере бассейна Пауэлла) темпами продуцирования. В области распространения вод моря Уэдделла с северо-востока наблюдались минимальные значения биомассы фитопланктона, признаки его значительного отмирания и наиболее низкая первичная продукция. По особенностям распределения хлорофилла и бактериопланктона в проливе Брансфилда выделяются также прибрежные воды, для которых может быть характерен перенос на северо-восток.

Зоопланктон
Для юго-западной части Атлантического сектора Антарктики в период исследований была характерна сезонная вспышка численности сальп (Salpa thompsoni), которые к середине лета абсолютно доминировали в сообществе зоопланктона эпипелагиали в области южной ветви Антарктического циркумполярного течения, струйного течения пролива Брансфилда, прибрежных вод Антарктического полуострова и поднятий, ограничивающих бассейн Пауэлла с северо-запада. Фоновая биомасса эвфаузиид, включая антарктический криль (Euphausia superba), оцененная по уловам сети Бонго в слое 200 – 0 м была на два порядка ниже, других групп – на несколько порядков ниже. Эти данные могут быть интерпретированы как проявление отрицательного воздействия вспышки численности сальп на количество других групп мезо- и макрозоопланктона.
В то же время воды моря Уэдделла в западной части и на северо-востоке бассейна Пауэлла и на шельфе Южных Оркнейских о-вов были практически свободны от сальп. В макрозоопланктоне там доминировали эвфаузииды, а в мезозоопланктоне – копеподы. Вспышка численности сальп происходит за счет их быстрого бесполого размножения в свободных ото льда весной водах.
Данные по динамике ледяного покрова в ноябре и декабре 2019 г. указывают, что массовое развитие сальп могло начаться в районе Южных Шетландских о-вов и северной части пролива Брансфилда, где льда зимой не было, постепенно распространяясь с водами АЦТ и струйного течения пролива Брансфилд на северо-восток. В водах моря Уэдделла в бассейне Пауэлла на северо-востоке отступление льда происходило позже, а на западе ледовый массив сохранялся все лето, что замедляло рост численности сальп в водах уэделловской структуры. В условиях прогрессирующего потепления района Южных Шетландских о-вов и западного побережья Антарктического полуострова и продолжающегося сохранения ледовых массивов в бассейне Пауэлла в летний период наблюдавшаяся картина (мощная сезонная вспышка сальп в первом районе и гораздо более слабое развитие во втором) является характерным сезонным состоянием региональных морских экосистем для современной эпохи.

Антарктический криль
Распределение различных размерных групп молоди криля (особи в возрасте около одного года) обнаруживает связб с водами определенного происхождения. В западной части бассейна Пауэлла присутствует молодь криля, которая поступает с водами и дрейфующими льдами из моря Уэдделла. Эта молодь в дальнейшем может попадать в пролив Брансфилда, к островам Мордвинова и Шишкова, пополняя местные концентрации криля, а также расти и развиваться на северной границе бассейна Пауэлла в области подводных возвышенностей. Таким образом происходит включение криля, переносимого западной ветвью круговорота Уэдделла в крупномасштабную систему транспорта криля в атлантическом секторе Антарктики.

Бентос
В ходе исследований донных биоценозов, приуроченных к разным глубинам, геоморфологическим структурам, гидрологическому режиму и различным типам субстрата, собрана фаунистическая коллекция, насчитывающая 938 единиц хранения и содержащая 12550 экз. донных животных, представляющих не менее 350 видов из 58 макротаксонов. Впервые в исследованном районе получены характеристики численности и биомассы донных живых организмов по результатам траловых уловов и описана трофическая структура сообществ. В исследуемом районе впервые отбор донных проб сочетался с видеонаблюдениями и фотографированием. По предварительным результатам большинство таксонов, отмеченных на фото- и видеотрансектах, были также получены в траловых уловах.
Данные донных тралений и визуальных наблюдений биотопов с высокой гидродинамической активностью показали присутствие обильной эпифауны, представленной видами-индикаторами Уязвимых морских экосистем, в том числе глубоководными кораллами, губками, а также актиниями. Наиболее ярко такие сообщества представлены в западной части исследованного района на глубинах менее 1000 м.
Вы находитесь здесь:Главная/Новости/Экспедиции/Краткие экспедиционные отчеты 2020г./79-й рейс НИС "Академик Мcтислав Келдыш" в Южный океан

 

TPL_A4JOOMLA-WINTERLAKE-FREE_FOOTER_LINK_TEXT