16-29 марта 2013 года на Беломорской биостанции МГУ работала комплексная экспедиция по изучению водоемов, которые образовались в результате отделения от моря. В ближайших окрестностях биостанции есть пять таких объектов, из которых четыре доступны в зимнее время: озеро Кисло-сладкое, озеро Трехцветное, лагуна на Зеленом мысу и озеро Нижнее Ершовское.
Своим появлением эти водоемы обязаны изостатическому поднятию суши, которое началось 12 тысяч лет назад после схода ледника, и продолжается по сей день со скоростью около 4 мм в год. Исследуемые водоемы находятся на разных стадиях отделения от моря: в лагуне на Зеленом мысу еще наблюдаются приливы и отливы, хотя и ослабленные, в Кисло-сладкое озеро морская вода попадает только при сильных нагонных ветрах, Нижнее Ершовское отделилось от моря раньше, и в нем соленая вода сохранилась только в донных ямах, а Трехцветное, дальше других зашедшее по пути изоляции от моря, превратилось в настоящее меромиктическое озеро с соленой придонной водной массой. Выстроенные в ряд, эти водоемы служат великолепной иллюстрацией того, как происходит замена морских экосистем на пресноводные, что привлекает к ней внимание биологов. При отделении от моря в водоеме более заметной становится роль микроорганизмов. Замкнутость водоемов делает отделившиеся соленые озера удобными для моделирования потоков вещества и энергии, молекулярного теплообмена, диффузионных процессов, не замаскированных турбулентностью, свойственной морской стихии. Для исследования этих процессов и явлений необходимо объединить усилия специалистов из разных областей знания: зоологов, ботаников, альгологов, микологов, микробиологов, гидрологов, океанологов, геологов, геохимиков. Беломорские отделяющиеся водоемы оказались удивительно удачным объектом для такого рода комплексных исследований. Почему экспедиция организована зимой? Потому что в это время на биостанции нет студенческой практики, и появляется возможность принимать большие исследовательские группы. В то же время зимние работы на водоемах удобны благодаря возможности работать со льда.
Нынешняя зимняя комплексная экспедиция по этой теме – уже вторая. Год назад состоялась первая комплексная зимняя экспедиция, в которой большинство участников впервые познакомилось с этими уникальными водными объектами. Результаты, полученные в ней, окрылили, и стало ясно, что исследования нужно продолжать.
В числе задач экспедиции было определение гидрофизических параметров исследуемых водоемов в зимнее время. Год назад исследователи столкнулись с неожиданным явлением: еще до наступления зимы сильным нагоном во все водоемы забросило морскую воду. В тех, которые находятся на начальных стадиях отделения, произошли серьезные изменения, дополнительное количество морской воды нарушило вертикальную стратификацию и вернуло водоемы на уже пройденные стадии изоляции. Таким образом, у исследователей появилась возможность проследить, как будет восстанавливаться прежняя гидрологическая структура. И хотя для полного восстановления одного года оказалось недостаточно, нынешней зимой в отсутствие катастрофических событий водоемы несколько приблизились к прежнему состоянию. Однако не до конца: в поверхностном слое озер, где вода прежде была пресной, за прошедший год соль не вымыло полностью, ее содержание, хотя и понизилось, но все еще оста-лось на уровне 0,3-1 ,0‰. Как и в предыдущем году, мы зарегистрировали необычное для Белого моря явление — воду с положительной температурой всего в 1 м от нижней поверхности льда. Если в 2012 году такая температурная инверсия была отмечена лишь в двух водоемах, то в этот раз – во всех четырех. Сказать по правде, это впечатляет: на озере стоит прочный лед, непосредственно под ним вода, как и положено, имеет отрицательную температуру, в зависимости от солености от –0,1°С до –1,3°С, а всего в 1 м от него температура оказывается положительной, и более того, на глубине 4 м она приближается к +6°С. Поднятая с глубины насосом, такая вода даже греет руки на морозе! Главным «хитом» экспедиции стало озеро «Трехцветное», где за год восстановилась четкая стратификация, и на верхней границе бескислородной зоны сформировался 30-сантиметровый слой густо-зеленой воды. Изучением «зеленой воды» занялись микробиологи, специалист по бактериофагам, гидрохимики. Без сомнения, цвет ее определяют бактерии, и не один вид, а целое сообщество. Чтобы узнать, какие именно, нужно вырастить культуры и исследовать их химические преференции в лабораторных условиях.
Гидрохимики отметили, что в нынешнем году во всех водоемах возросло количество сероводорода, причем в некоторых оно достигло значений, рекордных для водоемов мира. Сравнение с Черным морем – не в его пользу: концентрация сероводорода в придонных слоях отделяющихся беломорских водоемов во много раз выше. Как сформировались эти придонные слои? Что это: реликтовые воды, сохранившиеся там со времен, когда озеро еще имело связь с морем, или результат модификации поверхностной воды, возможно — микробной? А может быть, они пополняются из моря через какие-то неведомые подземные сходы? Ответить на эти вопросы поможет сравнение изотопного состава поверхностных, придонных вод в изучаемых водоемах при сопоставлении с морской, грунтовой водой, льдом и снегом. Пробы для определения изотопного состава кислорода, ото-бранные во время полевых работ, переданы на кафедру геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета. Один из феноменов, недавно обнаруженных в беломорских отделяющихся водоемах, слой красной воды с участием криптофитовых водорослей, требует круглогодичных наблюдений. Поэтому в экспедиции были отобраны пробы из разных слоев этих озер для определения концентрации хлорофилла, которое будет выполнено на кафедре биофизики Биологического факультета МГУ. В кернах льда из озер и с моря будет изучена ледовая биота. Найденные в некоторых кернах ледовые нематоды уже переданы для определения специалистам кафедры зоологии беспозвоночных Биофака МГУ и Института океаологии РАН. По данным прошлого года мы уже знаем, что состав водорослевых сообществ вот льду отделяющихся водоемов иной, чем в море, и там встречаются формы, редкие для обычного морского льда. Но остается вопросом, служат ли они пищей многоклеточным животным, которые тоже населяют лед. Чтобы доказать это, нематод заморозили и передали в лабораторию Института океанологии, где есть возможность определить, есть ли внутри них растительные пигменты, а если есть – то какие, и узнать, какие группы водо-рослей они употребляют. В зимнем планктоне озера на Зеленом мысу зоопланктонолог А.А.Прудковский снова нашел редких медуз, видимо это место их постоянного обитания. Н.С. Мюге и А.Е. Барминцеву в этих озерах интересовали колюшки – объект, на котором они изучают популяционно-генетические изменения при изоляции пресноводной и проходной форм. Присоединившаяся к экспедиции группа биотехнологов под руководством О.С. Соколовой занималась выделением белков из хвостовых желез свободноживущих нематод, клейкий секрет которых обладает необычным быстродействием, играет важную роль в жизни самих нематод и в формировании среды обитания всего мейобентоса, поскольку связывает частицы и закрепляет поверхность грунта. И, наконец — учет морских уток на полынье в Великой салме, без которого не обходится ни одна зимняя поездка. В этом году нам посчастливилось зарегистрировать подлет крупной стаи гаг откуда-то извне, по всей видимости — из за нашествия в Кандалакшский залив льдов со стороны Бассейна. После этого численность гаг от шестисот возросла до полутора тысяч. Среди них был обнаружен редкий гость – самец гаги гребенушки.
Условия полевых работ в нынешнем году были гораздо суровее, чем в предыдущем. Каждое утро столбик термометра опускался ниже отметки –20°С, а порой и ниже –30°С. Чтобы добраться до любого из озер, нужно выдержать от получаса до полутора часов в санях, буксируемых снегоходом: мороз вместе со встречным ветром заставляют кутаться в одежду целиком, не оставляя ни лица, ни глаз, что лишает возможности любоваться зимними красотами. Но и в морозах есть свои «плюсы»: лед на озерах был прочным, без мокрой «каши» поверх, которая так мешала работе в предыдущем марте, а, если ногам сухо – то и теплее. Плюс к тому – команда, сработавшаяся в прошлом году, задавала тон: работа шла споро, весело, и интересно.
У всех научных групп, участвующих в исследованиях отделяющихся водоемов, уже появились интересные результаты. На юбилейной конференции ББС МГУ, которая прошла в марте нынешнего года, им был посвящен целый день. Но обсудить доклады на конференции времени не хватило. Поэтому по вечерам участники экспедиции сделали подробные сообщения. Их внимательно выслушали и обсудили. Получилась не просто экспедиция, а «экспедиция-конференция». Интересно было всем: и участникам работ, и другим обитателям биостанции, и полезно самим докладчикам. Один из докладов был посвящен двум пресным меромиктическим водоемам в Архангельской области, у которых очень много общего с морскими отделяющимися водоемами. У «водоемов-изгоев», как называет наши объекты Анатолий Николаевич Пантюлин за то, что они уже отринуты морем, но еще не приняты сушей, появились архангельские «водоемы-побратимы».
В последний день экспедиции ее участники обсудили перспективы этой научной темы. Для пони-мания того, как функционируют сообщества отделяющихся водоемов, одних зимних наблюдений недостаточно. Учитывая, что в летнее время биостанция перегружена, решено просить администрацию биостанции разрешить проведение комплексной экспедиции в последней декаде сентября. Желательно, чтобы в ней приняли участие гидрохимики, микробиологи, и все работы, включая определение гидрофизических и биофизических показателей, были выполнены одновременно. Было высказано пожелание, чтобы у биостанции появилась своя гидрохимическая лаборатория, так как некоторые анализы, в частности, определение содержания биогенных элементов, можно выполнять только в свежих отобранных пробах. В этой работе очень полезен был бы спектрофотометр, с помощью которого можно определять также пигментный состав природной воды и определять, какая группа фотосинтезирующих организмов в ней доминирует. Мониторинг водоемов, который ведут А.Н.Пантюлин и Е.Д.Краснова, нужно дополнить наблюдениями за некоторыми стандартными параметрами, в том числе – за прозрачностью воды и содержанием кислорода, для чего на биостанции нужно иметь диск Секки и собственный оксиметр-зонд. Определения сероводорода можно делать чаще, при каждом обследовании водоема, если отбирать для этого пробы и фиксировать по стандартной методике, для которой реактивы будут присланы на ББС из Архангельска. Было высказано пожелание об обмене доступной литературой об отделяющихся водоемах через сайт биостанции. Это пожелание уже выполнено: на сайте ББС МГУ в разделе «Научные публикации» создано две страницы с названием «Комплексные исследования водоемов, отделяющихся от моря»: одна – для публикаций до 2000 года
(https://wsbs-msu.ru/dict/view.php?ID=277)
и вторая – начиная с 2001-го
(https://wsbs-msu.ru/dict/view.php?ID=276).
В экспедиции приняли участие:
Краснова Елена Дмитриевна (Беломорская биостанция им. Н.А.Перцова) – руководитель экспедиции
Пантюлин Анатолий Николаевич (каф. океанологии Географического факультета МГУ) – научный куратор
Барминцева Анна Евгеньевна (Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии)
Белевич Татьяна Алексеевна (каф. гидробиологии Биологического факультета МГУ)
Добрынин Дмитрий Владимирович (ИТЦ «Сканекс»)
Добрынина Мария (ИТЦ «Сканекс»)
Воронов Дмитрий Анатольевич (Институт проблем передачи информации им А.А.Харкевича РАН)
Воронова Анна (московская школа №192)
Горленко Владимир Михайлович (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН)
Демиденко Николай Александрович (Государственный океанографический институт им. Н.Н. Зубова)
Ильяш Людмила Васильевна (каф. гидробиологии Биологического факультета МГУ)
Житина Людмила Сергеевна (каф. гидробиологии Биологического факультета МГУ)
Забелина Светлана Александровна (Институт экологических проблем Севера УРоРАН)
Кокрятская Наталья Мимхайловна (Институт экологических проблем Севера УРоРАН)
Кудрявцева Василиса (аспирантка каф. гидробиологии Биологического факультета МГУ)
Летаров Андрей Викторович (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН)
Лосюк Галина Николаевна (Институт экологических проблем Севера УРоРАН)
Лунина Ольга Николаевна (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН)
Мардашова Мария Валерьевна (каф. биоинженерии Биологического факультета МГУ)
Мюге Николай Сергеевич (Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии)
Прудковский Андрей Андреевич (каф. зоологии беспозвоночных Биологического факультета МГУ)
Саввичев Александр Сергеевич (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН)
Соколова Ольга Сергеевна (каф. биоинженерии Биологического факультета МГУ)
Шестаков Александр Леонидович (Институт экологических проблем Севера УРоРАН)
Чупаков Артем Васильевич (Институт экологических проблем Севера УРоРАН)
Спасибо!
© Текст: Е.Д.Краснова, ББС МГУ, 4.04.2013 г.
©В отчете использованы фотографии Д.А.Воронова, Е.Д.Красновой, А.В.Летарова, В.М Горленко, Н.М.Кокрятской, Д.В.Добрынина, А. Чупакова
Полный иллюстрированный отчет об этой экспедиции можно скачать здесь:
Отчет о мартовской экспедиции 2013.pdf
1.36 MB
Отчет о комплексной экспедиции по изучению водоемов, отделяющихся от Белого моря, в марте 2013 г. ББС МГУ.
