А В Романов - Аномальные ситуации в экосистеме вод архипелага кергелен - страница 1

Страницы:
1  2 

ТРУДЫ ЮЖНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА МОРСКОГО РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ, 1998,  Т. 44

PROCEEDINGS OF THE SOUTHERN SCIENTIFIС RESEARCH INSTITUTE OF MARINE FISHERIES & OCEANOGRAPHY, 1998, VOL.44

А.В. РОМАНОВ

АНОМАЛЬНЫЕ СИТУАЦИИ В ЭКОСИСТЕМЕ ВОД АРХИПЕЛАГА КЕРГЕЛЕН

Анализируются аномальные ситуации, имевшие место в биотической части экосистемы вод арх. Кергелен в 1987 г. и 1994-1995 гг., которые отразились на ухудшении промысла. Их появление объясняется абиотичес­кими аномалиями в эти периоды. Летом, осенью, зимой и весной 1987 г. повсеместно отмечались положительные аномалии ТПО и отрицательные солености в поверхностном слое. Максимальные величины положительных аномалий ТПО (1,5-1,8°С) и отрицательных солености (0,08-0,12%о) имели место летом и осенью. Такие аномалии не могут быть объяснены только климатическим повышением ТПО в результате глобального потепления. Они связаны также с более интенсивным развитием антициклонического меандра Субантарктического и Полярного фронтов в южном направлении (на 1-2° широты), при котором в Полярной фронтальной зоне этого района увеличилась доля субантарктических вод и, таким образом, уменьшилось влияние антарктических вод на восточный и южный шельфы. Аномалии 1994-1995 г. (в летний период) возникли в результате резких аномалий циркуляции атмосферы: смещения атмосферного Полярного фронта на юг и проникновения тропических циклонов из района о. Маврикия к арх. Кергелен. Полученные корреляционные зависимости между положением разделов гидрологического Полярного фронта и поведением рыбы позволя­ют утверждать, что последствия аномалий среды могут проявляться в данной экосистеме в течение по меньшей мере 2 лет.

Район островов Кергелен известен как один из наиболее продуктив­ных в индийском секторе Южного океана. Несмотря на значительную изоляцию от других сообществ ихтиофауна данного региона весьма богата и разнообразна не только в видовом, но и количественном отношении. По данным Ю.Е. Пермитина [1987] в Кергеленском подрай­оне обнаружено 39 видов и подвидов рыб, 30 родов из 18 семейств донных рыб. Несколько видов рыб имеют промысловое значение. Это Dissostichus eleginoides (патагонский клыкач), Champsocephalus gunnari (щуковид-ная белокровка), Lepidonotothen squamifrons (серая нототения или сквама), Notothenia rossii (мраморная нототения). Начиная с 1970-1971 гг. Украина ведет устойчивый промысел рыбы в этом районе. До последнего времени ежегодный вылов ценных видов рыб здесь составлял 10-30 тыс. т, а иногда и больше [Уловы СССР.., 1985]. Столь высокая рыбопродук­тивность района объясняется хорошей кормовой базой. По данным И.С. Чечуна [1984] средний индекс наполнения желудков мраморной

нототении за период 1970-1974 гг. составлял 317,8 , серой нототе­нии — 354,3 , щуковидной белокровки — 163,2 , при этом основны­ми объектами их питания обычно были различные виды макропланктона. Для района свойственна высокая численность и биомасса макропланкто­на, в том числе кормового. Так, в летний период 1988 г. средниепоказатели численности и биомассы макропланктона на исследованной акватории составляли 157 экз./м2 и 3,2 г/м2, при колебаниях от 9 до 1024 экз./м2 и от 0,1 до 16,3 г/м2 [Пахомов, 1995].

Очевидно, что экосистема вод арх. Кергелен сложилась при весьма своеобразных и сложных океанографических условиях, свойственных данному району, что отразилось на ее специфичности.

По современным представлениям через этот регион проходят 4 основных гидрологических фронта: Агульяс (ФА), Субтропический (СТФ), Субантарктический (САФ) и Полярный (ПФ) [Park et al, 1993; Belkin, Gordon, 1996; Sparrow et al., 1996]. К северу от арх. Кергелен эти фронты могут сближаться и даже сливаться друг с другом на отдельных участках, зачастую образуя единую высокоградиентную "Фронтальную зону Кергелен" (ФЗК), аналогов которой не существует во всем Южном океане [Белкин, 1989; Кляусов, 1993; Gamberoni et al., 1982; Park et al., 1993; Belkin, Gordon, 1996; Sparrow et al., 1996]. Все указанные фронты сопряжены со стрежнями определенных течений: ФА и СТФ с Южным индоокеанским течением [Stramma, 1992], а САФ и ПФ как северная и южная границы Полярной фронтальной зоны (ПФЗ) — с Антарктическим Циркумполярным течением (АЦТ) [Orsi et al., 1995].

Установлено, что исследуемый регион островов Кергелен в течение года находится в пределах ПФЗ [Кляусов, 1990, б], что определяет интенсивное взаимодействие субантарктических и антарктических вод в этом районе [Deacon, 1983]. По последним данным [Sparrow et al., 1996] для региона характерно расщепление ПФ на несколько фронтальных разделов, при этом наиболее южный из них (ЮПФ), ограничивающий с юга ПФЗ, обычно проходит к югу от о. Херд. Характерно, что северная (САФ)и южная (ЮПФ) границы ПФЗ интенсивно меандрируют в данном регионе, образуя стационарные крупномасштабные антицикло­нические меандры в районе подводного хребта Кергелен и сопряженные с ним циклонические, восточнее и западнее хребта [Кляусов, 1990, а].

По нашему мнению, крупномасштабное состояние среды (распреде­ление водных масс) в этом регионе определяется, главным образом, интенсивностью развития указанных меандров. При развитии антицик­лонического меандра в ПФЗ района может быть больше теплых и меньше соленых северных вод, распространяющихся на юг до широты о. Херд. В случае интенсификации циклонического меандра ЮПФ холодные антарктические воды распространяются на южный, восточный и северо­восточный шельф, при этом южная головная часть антициклонического меандра может быть отрезана между о-вами Кергелен и Херд от основной массы теплых северных вод этого меандра и способна образовать крупномасштабный антициклонический круговорот севернее о. Херд. Западный циклонический меандр ЮПФ и ПФ способен в значительной степени контролировать состояние среды в западной части арх. Кергелен, где может также меняться пропорция антарктических и субантарктичес­ких вод. Указанные ситуации периодически наблюдаются в данном регионе и определяются характером атмосферной циркуляции. Вероят­но, благодаря этому район островов Кергелен заслуженно относят к одному из 5 наиболее изменчивых в Южном океане [Lutjeharms, Baker,

1980].

Известно, что несмотря на высокую в целом продуктивность экосистемы островов Кергелен, ее биотические элементы испытывают значительные межгодовые колебания. Периодически в данной экосисте­ме возникают аномальные условия, иногда катастрофические, суще­ственно влияющие на ход промысла. Особенно значительные аномалии в данной экосистеме имели место в 1987 и летний период 1994-1995 гг. [Иванченко и др., 1989; Кляусов, 1990, а; Семелькина, 1993; Пшенич-нов, 1995; Semelkina, 1993].

Цель настоящей работы анализ аномальных ситуаций 1987 г. и 1994-1995 гг., причин их появления, экологических последствий с целью дальнейшего прогнозирования. Материалом для исследования послужи­ли океанографические, метеорологические, биологические и промысло­вые данные, собранные в указанные годы. Аномальность полей темпера­туры и солености оценивалась относительно среднемноголетней значе­ний этих элементов, рассчитанных в узлах сетки 0,5 х 0,5° для соответ­ствующего сезона за период 1969-1992 гг. При расчете аномалий предва­рительно выполнялось приведение значений температуры и солености по данным съемок к соответствующим узлам сетки. Положение ЮПФ определялось по методу А.А. Карнаухова и А.Г. Новицкова [1986], основанного на изменении знака Т, S-корреляции при пересечении фронта. Коэффициенты корреляции рассчитывались для 600-метрового слоя с интервалом по глубине 50 м. При этом ЮПФ хорошо выделялся в качестве южной границы ПФЗ по сгущению изолиний между 0,4 и -0,4.

ОБСУЖДЕНИЕ

По данным биологических и ихтиологических исследований особен­но значительные аномалии в поведении организмов отмечались в 1987 г. Обычно в районе преобладают антарктические и субантарктические виды зоо- и макропланктона, лишь на крайнем севере отмечается небольшая доля субтропических гидробионтов. В 1987 г. эта обычная структура планктонного сообщества была нарушена. В летний период доминировали субантарктические виды фитопланктона над антарктичес­кими [ Иванченко и др., 1989; Промысловое пособие.., 1992], их средняя биомасса была почти вдвое ниже, а средняя численность в 1,6 раза меньше, чем, например, летом 1988 г., когда условия были ближе к нормальным [Ivanchenko, 1993]. Субтропические виды планктона рас­пространились до 51° ю. ш., особенно вдоль западного шельфа [ Пахомов, 1995]. Любопытно, что в районе появились и тропические планктеры, для которых эта зона является районом стерильного выселения, так же, как и для некоторых субтропических видов [Семелькина, 1993; Пахо­мов, 1995]. Всего встречено среди нетипичных субтропических и тропи­ческих видов планктона три вида перидиниевых водорослей и 17 видов веслоногих. В то же время обычно преобладающий на шельфе веслоно­гий рачок Drepanopus pectinatus оказался в сильно угнетенном состоя­нии, его летний уровень не превышал весенний [ Иванченко и др., 1989; Пахомов, 1995]. Скопления планктона в указанном году размещались в восточной части района за пределами шельфа, вследствие чего оказались недоступными для рыб [Промысловое пособие.., 1992]. Ухудшение кормовой базы рыб привело к отсутствию в 1987 г. промысловых скоплений серой нототении и крупноразмерной щуковидной белокровки на традиционных участках, в то же время отмечалась массовая встреча­емость мелкоразмерной щуки.

Для оценки аномальности условий среды в 1987 г. нами были рассчитаны аномалии ТПО для каждого сезона этого года. Установлено, что летом, осенью, зимой и весной в поверхностном слое почти повсеме­стно отмечались положительные аномалии температуры воды поверхно­стного слоя и отрицательные аномалии солености (рис. 1-4).

Максимальные величины положительных аномалий температуры достигали летом и осенью величин 1,5-1,8°С, а солености —0,08-0,12% (см. рис. 1-4). Такое изменение условий может быть связано с климати­ческим глобальным повышением температуры воздуха и воды, имеющим место в индийском секторе Южного океана. Так, в Порт-о-Франс на арх. Кергелен повышение средней годовой температуры воздуха с 1964 по 1983 г. составило 1,5° [Аллисон, Кидж, 1986]. Близкое к отмеченному

65 67 69 71 73 65 67 69 71 73

Рис. 1. Аномалии температуры воды (а) и солености (б) поверхностного слоя летом (январь-февраль) 1987 г. в районе арх. Кергелен

65 67 69 71 73 75 77 65 67 69 71 73 75 77

Рис. 2. Аномалии температуры воды (а) и солености (б) поверхностного слоя осенью (март-апрель) 1987 г. в районе арх. Кергелен

Рис. 3. Аномалии температуры воды (а) и солености (б) поверхностного слоя зимой (июль-август) 1987 г. в районе арх. Кергелен


 

Л а)

 

\

 

**-

Рис. 4. Аномалии температуры воды (а) и солености (б) поверхно­стного слоя весной (сентябрь-октябрь) 1987 г. в районе арх. Кергелен

повышение температуры воздуха наблюдалось и на о. Херд, что явилось основной причиной повсеместного отступания ледников на этом острове [Аллисон, Кидж, 1986]. Однако столь значительные аномалии 1987 г., превышающие их климатическую величину, не могут быть объяснены только глобальной тенденцией повышения температуры и распреснения. Как видно из рисунков, область положительных аномалий температуры и отрицательных солености располагалась в основном над районом подводного хребта Кергелен, в то время как в восточной и юго-восточной частях района знак аномалий менялся на обратный (см. рис. 1-4).

По нашему мнению, указанные биологические особенности 1987 г. были связаны с нарушением обычной для района схемы циркуляции и положения фронтальных зон, главным образом ЮПФ, разделов ПФ, САФ, при которой изменилась обычная для района композиция антар­ктических и субантарктических вод в пределах ПФЗ.

Анализ материалов показывает, что в 1987 г. отмечалось аномальное развитие квазистационарного антициклонического меандра САФ и ЮПФ, при котором трансформированные субантарктические воды в верхнем слое распространились с севера на юг вдоль хребта Кергелен практичес­ки до о. Херд, что и привело к аномальному повышению температуры поверхностного слоя, понижению солености и обусловило аномальное распределение гидробионтов. При этом крупномасштабный циклоничес­кий меандр ЮПФ хотя и был также более интенсивным, чем обычно, формируя зону отрицательных аномалий температуры, однако был оттеснен к востоку от шельфовой зоны арх. Кергелен и занимал более южное положение на 1-2°широты, чем обычно. Это подтверждается сравнением данных гидрологической осенне-зимней съемки 1987 г. на НПС "Проф. Месяцев" и НПС "Скиф" с материалами некоторых прошлых съемок ЮгНИРО (рис. 5).

Как видно из рисунка, в 1987 г. ЮПФ был несомненно в более южном положении даже сравнительно с данными съемки 1969-70 гг., выполнен­ной в летний период, в который фронт обычно находится в крайнем южном положении. А в сравнении с зимним периодом 1971 и 1975 гг. в 1987 г. он фиксировался южнее на 2-3° широты (см. рис. 5).

Таким образом, аномальное состояние биотической части экосистемы Кергелен вполне объяснимо существенными аномалиями его абиотичес­кой части, обусловленной смещением фронтальных зон.

-48

-48

-50

-50

-52

-52

65

67

69

71

73

65

67

69

71

73

Рис. 5. Изолинии коэффициента корреляции РТЗ по данным океанографической съемки в марте-июле 1987 г. (а) и более ранни х съемок ЮгНИРО: в декабре 1969-феврале 1970 гг. (б), июле-сентябре 1971 г. (в), июле 1975 г. (г)

Значительные аномалии в экосистеме Кергелен отмечались также в летне-осенний сезоны 1994-1995 гг. В этот период произошло резкое ухудшение промысла щуковидной белокровки на традиционных участ­ках восточного и северо-восточного районов. Скопления не имели большой плотности и были крайне неустойчивы, распадаясь в течение нескольких дней и формируясь на других участках. Условия для нагула этой рыбы были неблагоприятными, а темп его роста на 0,9-1,2 см меньше, чем в 1991-1992 гг. [Пшеничнов, 1995]. Отмечалось также аномальное поведение и патагонского клыкача. Его скопления регистри­ровались южнее, чем обычно, особенно при преобладании северо­западных ветров, при этом наиболее стабильный промысел сопровож­дался высоким атмосферным давлением и слабыми западными и северо­западными ветрами [Chikov, 1995].

В этот аномальный период не проводилось океанографических на­блюдений, что затрудняет точную оценку абиотических условий. Однакопо эпизодическим измерениям температуры поверхностного слоя тепло­вой фон поверхностных вод был аномальным. В частности, фиксирова­лось резкое потепление поверхностных вод на северо-восточном участке и формирование резкой градиентной зоны (0,4-0,8 °/милю) [Пшенич-нов, 1995].

Анализ барических карт показал, что атмосферная циркуляция в районе летом 1995 г. имела столь уникальные особенности, что аналогов им не отмечалось за весь предыдущий период наблюдений. В этот период Южно-Индийский барический максимум был активнее и в целом распо­лагался южнее, чем обычно. Его западный антициклон стационировал между 60-90° в. д., часто развиваясь в южном направлении. Это приво­дило к созданию блокирующих ситуаций, нарушающих движение цикло­нов Полярного фронта с запада на восток в районе арх. Кергелен и восточнее. В результате с частой повторяемостью формировались обшир­ные субмеридиональные циклонические области, развивающиеся вдоль 60-70° в. д. от 60 до 40-30° ю. ш. При этом происходило встречное приближение к этой циклонической области тропических циклонов из района о. Маврикий. Тропические циклоны смещались в южном направ­лении, достигая арх. Кергелен и сливаясь с циклонами Полярного фронта, по сути превращаясь из тропических в полярные, после чего они разрушались. В течение января-февраля 1995 г. наблюдалось несколько таких необычных ситуаций. Тропические циклоны вызывали теплую маловетренную погоду с моросящими осадками в районе арх. Кергелен, вследствие поступления туда субтропического воздуха. Следует отме­тить, что таких вторжений тропических циклонов в район арх. Кергелен не фиксировалось ранее, и появление таких ситуаций свидетельствует о глобальных нарушениях атмосферной циркуляции в индийском секторе в последние годы. Можно предположить, что в результате соответству­ющих атмосферным воздействиям подвижек САФ и ПФ в южном направлении с севера вдоль хребта Кергелен, как и в 1987 г., поступали теплые воды, при этом циклонический меандр ЮПФ в восточной и северо-восточной частях был смещен в глубоководную зону, что и объясняет имеющие место положительные аномалии температуры и соответствующие аномалии поведения гидробионтов.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

А В Романов - Аномальные ситуации в экосистеме вод архипелага кергелен