Н Г Сергеева - Возможные источники органического вещества донных осадков сероводородной зоны черного моря - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 551.35:547.1(262.5)

Н. Г. С Е Р Г Е Е В А

ВОЗМОЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ДОННЫХ ОСАДКОВ СЕРОВОДОРОДНОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО МОРЯ

Приведены результаты исследования донных осадков батиали восточной части Черного моря. В донных осадках на глубинах 1250 - 2110 м, кроме 21 вида эпипланктона, представляющих Phytomastigophora, Ciliata, Rotatoria, Polychaeta, Cladocera, Copepoda, Chaetognatha и Appendicularia, обнаружены два гидробионта, неизвестные для науки. Исходя из хорошей сохран­ности морфологической структуры обнаруженных в донных осадках планктонтов, значительного отличия их видового состава от планктона района исследования, а также присутствие новых форм, не характерных для пелагиали верхних зон, предполагаются новые возможные источники органи­ческого вещества в сероводородной зоне Черного моря.

Вопросы накопления органического вещества в донных осадках сероводородной зоны Черного моря обсуждаются неоднократно. Обращается внимание [4, 19] на высо­кие показатели содержания органического вещества в донных осадках зоны сероводо­родного заражения и на относительно небольшие их колебания, по сравнению с усло­виями кислородного режима. Содержание органического вещества в донных осадках сероводородной зоны не падает ниже 1,5 %. Считают, что это явление объясняется пол­ным отсутствием донных животных в области сероводородного заражения [4]. При этом сероводородная среда рассматривается как весьма хороший консервирующий фактор выпадающего из водной толщи на дно органического материала.

С момента открытия сероводородного заражения Черного моря принято счи­тать, что в батиали и пелагиали анаэробной зоны не могут существовать какие-либо представители фауны и флоры. Поэтому сероводородная зона рассматривалась только как царство микробов. Однако возникает вопрос - являются ли единственными источни­ками органического вещества в донных осадках сероводородной зоны бактериальная флора и «дождь трупов», который по пути до дна полностью трансформируется?

На рубеже ХХ - ХХі веков при исследовании глубоководных донных осадков Черного моря установлено, что обитание многоклеточных животных не ограничивается окислительной зоной и слоем сосуществования кислорода и сероводорода. В зависимо­сти от встречаемости различных размерно-экологических группировок донных живот­ных в Черном море выделены два яруса. Первый - от уреза воды до глубины 120 - 150 м, населенный организмами макро-, мейо- и микробентоса, второй - от 120 - 150 м и до предельных глубин, где обитают организмы мейо- и микробентоса [14, 15, 20]. Вместе с тем, отмечено [16] присутствие в поверхностном горизонте грунта и в слое воды, кон­тактирующем с дном на предельных глубинах, некоторых планктонных организмов, полностью сохранивших свою структуру. Это свидетельствует о том, что большие глу­бины сероводородной зоны Черного моря могут быть естественной средой обитания не только для бентоса, но и для некоторых форм планктона.

На основании этих данных можно также предположить обусловленность высо­кого содержания органического вещества в донных осадках батиали не только биомас­сой микрофлоры, специфической для сероводородных условий, но также глубоководной многоклеточной бентосной и планктонной биотой.

Ниже впервые приводятся данные по таксономическому составу и численности планктонных организмов, обнаруженных в поверхностных горизонтах донных осадков сероводородной зоны Черного моря. На наш взгляд, они могут служить подтверждением высказанной выше гипотезы.

Материал и методы. Материалом для исследований послужили пробы грунта и придонной воды с двух станций на глубинах 1900 и 2140 м (44° 231 00 n - 35° 091 28 e; 44° 221 46 n - 35° 081 61 e) в районе впадины Сорокина в январе 2003 г. и пробы грунта, взятые в восточной части Черного моря (полигон ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», г.

Экология моря. 2004. Вып. 65

© Н. Г. Сергеева, 2004

61

Геленджик, Россия) в 2002 - 2003 гг. (рис.1). В данной работе приведены результаты, полученные по материалам только 2003 г.

36 36.5 37 37.5 38

Рис. 1. Схема станций в восточной части Черного моря (2002 - 2003 гг.) Fig.1. Scheme of stations in the eastern part of the Black Sea (2002 - 2003)

В районе впадины Сорокина керны грунта с придонным слоем воды вырезаны мультикорером во время экспедиции на НИС «Meteor». Мультикорер позволил получить образцы донных осадков с ненарушенной стратификацией, а также с сохранением дет­рита на его поверхности и придонного горизонта воды. Свежие нефиксированные об­разцы донных осадков, детрита и воды целиком изучали под микроскопом.

Во втором из указанных районов изучены донные осадки (36 проб) с 12 станций на глубинах в диапазоне 1250 - 2110 м. Пробы грунта, отобранные дночерпателем «Оке­ан - 50», фиксировали 4 % формалином. Для последующего микроскопического анализа пробы промывали фильтрованной водой через сито с диаметром ячеи 64 мкм. Всех об­наруженных организмов извлекали, просчитывали и определяли, по возможности, до вида.

Плотность поселений планктонных организмов, обнаруженных в донных осад­ках, рассчитывали на 0,1 м2 площади дна. Для расчета их биомассы использовали из­вестные средние массы соответствующих организмов [9], или, исходя из суммарной массы планктонных организмов, полученных при синхронной планктонной съемке.

Результаты и обсуждение. Первоначально сделаем краткий, ретроспективный обзор изучения глубоководных осадков сероводородной зоны, касающегося обсуждае­мой проблемы.

Первые упоминания о регистрации остатков планктонных организмов в глубо­ководных донных осадках Черного моря приходятся на конец 19-го - первую половину 20-го веков [1, 2, 5]. На различных горизонтах пелагиали и в поверхностных слоях илов центральной котловины моря при микроскопическом анализе состава так называемого "дождя трупов" обнаружены лишь фрагменты некоторых планктонных организмов [7].

Согласно [19], в процессе осадконакопления на континентальной окраине Чер­ного моря принимают участие детритные включения трех типов, различающиеся по сво­им свойствам в зависимости от состояния исходного органического материала. К 1-му типу отнесены включения наземного растительного детрита, ко 2-му - включения мор­ского водорослевого детрита, к 3-му - частицы преобразованного зоопланктона. По­следние обычно имеют округлую каплевидную форму. Иногда преобразованный зоо­планктон частично сохраняет форму исходных организмов; фрагменты всегда бесструк­турные, коричневато-желтой или желтой окраски, прозрачны. В известково-глинистыхилах континентального склона среди детритной органики преобладает равномерно рас­пространенная дисперсная масса бесструктурного вещества [19].

В ряде работ обсуждаются вопросы деструкции отмершего планктона и скоро­сти его погружения. Е. В. Павлова [10] указывает, что достаточно крупные сагитты че­рез пять суток после гибели распадаются на части, и полностью разлагаются при темпе­ратуре 22о С на 13-е сутки. Окончательная деструкция мертвых копепод в среднем про­исходит за 30 - 40 сут., разложение их внутреннего содержимого от 4 до 30 сут. в зави­симости от размера. По другим данным [11], фекалии и водоросли сохраняются в более или менее целом виде в течение суток, отмершие животные - в течение двух-четырех, а хитиновые шкурки планктонных ракообразных держатся в толще воды, по-видимому, в течение 4 - 7 сут. Мертвые водоросли сохраняются в море неразрушенными в течение одних суток. Абсолютная масса мертвого зоопланктона, как и водорослей, понижается при увеличении глубины.

В монографии Л. Г. Коваль [6], посвященной изучению зоо- и некрозоопланкто-на Черного моря, описаны признаки мертвых зоопланктеров на стадии видового отли­чия, которая предшествует более поздней стадии разложения - зрелого детрита. К при­меру, у мертвых ветвистоусых раков вначале разлагается содержимое кишечника и вы­водковой сумки, поэтому эти органы не различаются, весь рак как бы наполнен серой гомогенной зернистой массой. У некоторых едва можно отличить широкую мышцу глаз, а при большей минерализации она тоже исчезает. Автор установила, что микро-, нанно-, зоо- и фитопланктон минерализуются преимущественно в верхней толще вод. По мере опускания в глубинные слои постепенно увеличивается степень распада некрозоопланк-тона, поэтому трудно определить принадлежность вида, особенно более мелкого эпи-планктонного комплекса. В результате перехода части мертвых остатков в новое качест­во зрелого детрита, с глубиной наблюдается уменьшение численности некрозоопланкто-на. Это особенно ощутимо в слое более 200 - 300 м. Некоторое накопление мертвой фракции в слое 300 - 500 м происходит за счет крупного планктонного рака - калянуса, обладающего плотным хитиновым покровом, препятствующим распаду на части, отчего увеличивается скорость его опускания [6].

Уже из перечисленных работ следует, что в донных осадках батиали не предпо­лагается нахождение планктонных организмов, сохранивших свои видовые морфологи­ческие структуры, а в истинно батипелагиали сероводородной области Черного моря живых планктонных организмов не должно быть вовсе.

Как показали результаты нашего анализа донных осадков и придонного слоя во­ды, полученных из впадины Сорокина и полигона «Южморгеология», этот тезис -весьма дискуссионный.

Впадина Сорокина. Результаты исследования проб грунта, детрита и контактной воды не только подтвердили наличие некоторых уже ранее упоминавшихся [14, 15, 20] организмов мейобентоса на предельных глубинах Черного моря, но принесли еще более интересные дополнительные аргументы.

В небольшом объеме воды, покрывавшем колонку грунта, из планктонных орга­низмов обнаружены раковинные инфузории (Tintinnoinea), большое количество наупли-альных стадий копепод (в основном ортонауплиусы), эмбриональные и взрослые стадии кладоцер, а также форма планктонта неизвестного систематического статуса. Практиче­ски тот же набор организмов отмечен в поверхностном горизонте грунта.

Выполненный анализ систематического положения одного из представителей кладоцер позволил описать его как типовой вид рода, нового для науки - Pseudopenilia bathyalis Sergeeva, 2004 [16]. Мы рассматриваем этот вид эндемиком сероводородной зоны Черного моря, во всяком случае, до тех пор, пока он не будет обнаружен при ис­следовании эпи- и батипланктона верхних зон.

Особи другого более мелкого вида кладоцер, а именно рода Pleopis, весьма мно­гочисленны в пробах указанных двух станций, но, к сожалению, идентифицировать его до вида не удалось из-за нарушений в структуре тела. Поэтому с большой долей вероят­ности их можно отнести к некрозоопланктону.

Полигон «Южморгеология». Изучение донных осадков (36 проб) с 12 станцийданного полигона в диапазоне глубин 1850 - 2150 м, выполненное по материалам

2002 г., завершилось регистрацией в них донных гидробионтов, отмечаемых обычно на всей площади батиали моря [14, 15, 20]. Планктонные организмы отмечены лишь на не­которых станциях и в небольшом количестве. Так, на глубине 2100 м обнаружены орто-и метанауплиальные стадии копепод (ст. П-9) и раковинные инфузории (Tintinnoinea) (ст. П-10, П-15). На глубине 2120 м (ст. 24-М) в большом количестве отмечен планктон­ный организм, неизвестного систематического статуса.

Результаты исследования проб грунта с глубины 1250 - 2110 м, полученных в

2003 г., оказались чрезвычайно интересными и неординарными, поэтому более подробно остановимся на них.

Видовой состав зоопланктона обычен для открытой части моря в горизонте 50 -0 м. Всего отмечен 21 представитель голо- и меропланктона (табл. 1). Кладоцеры насчи­тывают 4 вида, наиболее массовый вид Penilia avirostris. На 5 станциях в небольших количествах обнаружен Podon polyphemoides, прочие же организмы имеют достаточно массовое распространение.

Таблица 1. Основные таксоны зоопланктона, численность (N) и биомасса (B) в слое 50 - 0 м в районе исследования (сентябрь, 2003 г.)

Table 1. Principal taxa of zooplankton, abundance (N) and biomass (B) in 50 - 0 m layers in the research region (September, 2003)

Таксон

N, экз./м3

B, мг/м3

Phytomastigophora

 

 

Noctiluca miliaris

532

42,55

Ctenophora

 

 

Pleurobrachia pileus O. Miiller

2

6,44

Cladocera

 

 

Evadne spinifera P.E. Miiller

64

1,27

Podon polyphemoides Lilljeb.

2

0,04

Penilia avirostris Dana

937

56,21

Copepoda

 

 

Acartia clausi Giesbr.

239

2,39

Paracalanus parvus (Claus)

28

0,84

Calanus helgolandicus Claus

13

25,25

Centropages kroyeri Giesbr.

13

0,16

Oithona similisl Claus

16

0,16

juv. (copepodites.)

82

0,74

juv. (nauplii)

289

0,58

Mollusca

 

 

Bivalvia, juv.

5

0,01

Gastropoda, juv.

1

0,00

Chaetognatha

 

 

Sagitta setosa Miiller

16

4,49

Appendicularia

 

 

Oikopleura dioica Fol.

4

1,14

Всего

2243

142,27

Копеподы представлены пятью широко распространенными видами. По числен­ности преобладала Acartia clausi, по биомассе - Calanus helgolandicus. Общая числен­ность зоопланктона колебалась в пределах 347 - 7185 экз./м3, биомасса - 29,19 -

330,98 мг/м3.

Из табл. 1 видно, что в составе планктона ойкоплеуры и сагитты имели неболь­шую численность, а инфузории и коловратки отсутствовали.

Рассмотрим видовой состав планктонных организмов, обнаруженных в донных осадках исследованного полигона, распределение их численности и биомассы (табл. 2).

Заметим, что представители планктона обнаружены во всех пробах донных осадков, но в таблице мы приводим необходимые данные по глубинам, объединенным в две группы.

Таблица 2. Состав, численность (N, экз./0,1м2) и биомасса (B, мг /0,1 м2) представителей планктона в донных осадках по глубинам района исследования (2003 г.) Table 2. Composition, abundance (N, ind./0,1 m2) and biomass (B, g/0,1m2) of plankton representa­tives in bottom sediments in the research region (2003)

Таксон

1250 -

1850 м

2060

- 2110м

 

N

B

N

B

Phytomastigophora

 

 

 

 

Ceratium tripos

+*

 

+

 

Noctiluca miliaris

 

 

+

 

Ciliata

 

 

 

 

Favella ehrenbergi cf var. claparedei Daday

+

 

+

 

F. ehrenbergi cf var. hegolandica Brandt

+

 

+

 

Rotatoria

54

-

2471

-

Brachionus diversicornis cf. var. diversicornis Daday

+

 

+

 

B. quadridentatus cf. var .hyphalmyros Tschug

+

 

+

 

Filinia longiseta cf. var. limnetica (Zacharias)

 

 

 

 

Asplanchna sp.

+

 

+

 

Keratella sp.

 

 

+

 

Polychaeta

 

 

 

 

Neanthes cf. succinea (Leuckarti)

-

-

6

-

Cladocera

773

41,0

2667

142,14

Bosmina longirostris (O. F.Miiller)

+

 

+

 

Penilia avirostris Dana

+

 

+

 

Pleopis cf. tergestina (Claus)

+

 

+

 

Cornigerius maeoticus maeoticus (Pengo)

+

 

+

 

Pleuroxus sp.

 

 

+

 

Copepoda;

453

42,93

9502

665,16

Acartia clausi Giesbr.

 

 

 

 

Acartia sp. (gr. "lamassi")

 

 

 

 

Paracalanus parvus (Claus)

 

 

 

 

Oithona sp. (gr. similis)

 

 

 

 

Copepoda: nauplii+copepodit.

507

1,01

2871

5,74

Chaetognatha

 

 

 

 

Sagitta setosa O. F. Miiller

53

16,5

320

99,2

Chordata

 

 

 

 

Oikopleura dioica Fol.

27

7,47

1013

283,73

Всего

1867

98,91

18844

1195,97

Примечание: + отмечена приуроченность к глубинам

В составе планктонных организмов обнаружены мастигофоры (2 вида), коло­вратки (5), инфузории (2), полихеты (1), кладоцеры (5), науплиальные стадии и половоз­релые копеподы (4), науплиусы копепод, щетинкочелюстные (1), хордата (1). Отметим, что определение видового состава копепод не завершено. Вместе с тем, отмечены два своеобразных гидробионта, систематический статус которых пока установить не уда­лось, в таблице они не приведены. На наш взгляд, это планктонные формы, неизвестные для науки (им будет посвящена отдельная статья).

Средние значения суммарной численности и биомассы планктонных организмов в донных осадках по двум диапазонам глубин варьируют от 1867 до 18844 экз./0,1 м2 и от 98,91 до 1195,97 мг/0,1м2 соответственно.

Из табл. 1 и 2 следует, что в донных осадках в составе планктонных организмов не отмечен гребневик Pleurobrachia pileus, а в эпипланктоне во время синхронной съем­ки отсутствуют инфузории и коловратки. Видовой состав ветвистоусых рачков отлича­ется, а веслоногих, на данном этапе изучения, имеет сходство.

Обращает на себя внимание тот факт, что из планктонных организмов инфузо­рии, коловратки, науплии копепод и кладоцеры имеют полную сохранность всех видо­вых морфологических признаков. Лишь у некоторых особей взрослых копепод, ойкоп-леуры и сагитты, при полном сохранении всех морфологических и органических струк­тур, а также у ноктилюки и нового «ноктилюкоподобного» гидробионта обнаруживается некоторая деформация тела. Возможно, организмы теряли клеточный сок в процессе быстрого подъема дночерпателя и смены среды.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

Н Г Сергеева - Возможные источники органического вещества донных осадков сероводородной зоны черного моря

Н Г Сергеева - К вопросу о биологическом разнообразии глубоководного бентоса черного моря

Н Г Сергеева - Распределение свободноживущих нематод на талломе цистозиры в разное время суток

Н Г Сергеева - Структура комплексов свободноживущих нематод биоценоза modiolus phaseolinus

Н Г Сергеева - Характеристика зообентоса лигурийского моря