Эколого-биогеохимические процессы в морских экосистемах: роль природных и антропогенных факторов

Цель проекта: изучение биогеохимических процессов в морской среде и оценка состояния некоторых экосистем шельфа дальневосточных морей РФ в условиях техногенеза. Исполнитель: Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН. Приводятся результаты исследований за период 2021 г. В отчете представлены результаты комплексных гидрохимических, биогеохимических и гидробиологических исследований в морях Дальнего Востока. В первой главе представлены данные гидролого-гидрохимических исследований. На основе анализа спутниковых данных и данных буев Арго показано наличие изменчивости температуры поверхностного слоя вод, уровня моря и геострофических течений в северо-западной части Тихого океана и юго-западной части Берингова моря, вызываемой нодальным приливом с периодом 18,6 года. Проведен анализ причин временной изменчивости гидрохимических характеристик поверхностных вод пролива Шокальского (НИС «Ледовая база Мыс Баранова» в 2018–2019 гг.). Выделены 4 фазы изменчивости характеристик поверхностных вод, обусловленных влиянием речного стока, процессами вертикального перемешивания, образования и таяния льда и функционированием фитопланктона в весенне-летний период. Выполнена оценка доли речных и талых вод в составе поверхностного слоя вод пролива: доля речных вод в столбе воды составляет ~ 4 %, для талых вод этот показатель близок к нулю. Океанологическими наблюдениями, выполненными в северо-западной части Японского моря, в период с 1999 по 2014 гг, установлено уменьшение во времени концентраций кислорода и рН, увеличение концентраций биогенных веществ (нитратов, фосфатов, силикатов), нормированного неорганического углерода и парциального давления углекислого газа по всей водной толще. Представлен обзор исследований гипоксии придонных вод зал. Петра Великого (ЗПВ), которая возникает, как правило, во второй половине лета. Рассмотрены три акватории залива, подверженные гипоксии в летний сезон: Амурский залив, Уссурийский залив и южный район Дальневосточного морского биосферного заповедника (ЮРЗ). Гипоксия формируется во всех акваториях в депрессиях морского дна и является автохтонной по происхождению. Распределение радионуклидов 224Ra в эстуарии р. Раздольной указывает на разгрузку морских грунтовых вод на расстоянии 22 км вверх по реке от устьевого бара. В качестве основной причины разгрузки грунтовых вод рассматривается интрузия морских вод в верхний водоносный горизонт и просачивание этих вод через осадок в створе с наибольшей глубиной. Совместное влияние реки и моря определяет в зонах смешения. Показано, что положение границы между гетеротрофным бассейном – с преобладанием деструкции и автотрофным бассейном – с преобладанием продукции органического вещества находится около изогалины 24‰. В гетеротрофном бассейне воды являются источником, а в автотрофном бассейне становятся стоком для углекислого газа атмосферы. Сезонные гидрохимические исследования залива, а также речек, впадающих в залив, показали высокий уровень эвтрофикации вод залива, обусловленный канализационными стоками и ограниченным водообменом между заливом Угловой и Амурским заливом. Суточная динамика кислорода в морской воде обсуждается в связи с физиологическими особенностями зостеры (воздухоносные полости), которые играют важную роль в динамике кислорода в среде, а также в связи с короткопериодными приливами. Во второй главе представлены результаты эколого-физиологических исследований. Показано, что массовый нерест морских ежей с планктотрофной личинкой способствует успеху воспроизводства по следующим механизмам: а) синхронизация нереста самцов и самок; б) превышение временного диапазона нереста самцов над временным диапазоном нереста самок; в) сближение самцов и самок во время нереста. Нагульные миграции молодых ларг, рожденных в заливе Петра Великого, начинаются сразу после завершения процесса линьки, протекающего на береговых лежбищах островов Архипелага Римского-Корсакова. Пути миграций в места нагула и обратно у разных особей совпадают и пролегают вдоль материкового побережья. Для некоторых токсичных металлов (алюминий, кадмий, ртуть) установлено, что плацента служит барьером, минимизирующим поступление этих токсикантов в тело плода. Уровень данных металлов во всех органах матери был многократно выше, чем в органах плода. Впервые на примере половых клеток (гамет) морского ежа показано, что химически инертные микрочастицы (0.9 мкм) полимера полистирола проявляют высокую биологическую активность, инициируя повреждение генома (ДНК), которое, в хронологическом отношении, является наиболее ранним этапом развития всей совокупности биохимических событий, приводящих к серьезным экотоксикологическим последствиям. В третьей главе уделено специальное внимание перспективам исследования биологической активности природных комплексов из гидробионтов. Показано, что липидный комплекс бурой водоросли S. pallidum не уступает препарату сравнения «Омега 3» в восстановлении липидного обмена и антиоксидантной защиты животных при высокожировой назрузке, а по некоторым показателям даже превосходил таковой. Полученные результаты представляют интерес для научных работников, занимающихся проблемами гидрохимии, гидробиологии и мониторинга морской среды, а также для преподавателей вузов, аспирантов и студентов.