Живой лёд

Многочисленные диатомовые водоросли окращивают антарктические льды в желто-коричневый цвет. Фото с сайта http://www.hamilton.edu

Видовой состав диатомовых водорослей, живущих в толще арктических льдов, достоверно различается в разных морях Российской Арктики. Отмечены два региона с высоким сходством комплексов ледовых диатомей: 1) Чукотское, Восточно-Сибирское моря и море Лаптевых, 2) Карское и Белое море. Сходство объясняется циркуляцией поверхностных вод и дрейфом льдов. Однако диатомеи разных акваторий в пределах одного моря могут отличаться значительно больше, чем отличаются друг от друга моря в целом. Сравнительный анализ диатомей ледовых биоценозов всех морей Российской Арктики был проведен впервые. Всего зарегистрировано 567 таксонов диатомей.

Ледяной покров арктических морей только на первый взгляд кажется безжизненным. На самом деле в толще льда обитают разнообразные организмы, приспособленные к передвижению в узких межкристаллических пространствах: водоросли и морские беспозвоночные животные – ракообразные, многощетинковые черви, нематоды и пр., – криофлора и криофауна.

Отличительной особенностью фитоценоза морских льдов является преобладание диатомей над другими группами водорослей. Доля первичной продукции криофлоры составляет в среднем 26% от суммарной продукции арктических морей – ключевого компонента всех пелагических и бентосных трофических цепей океана. Порой водорослей во льду так много, что они окрашивают слои льда, особенно нижнюю его сторону, в желто-коричневый или кирпичный цвет. Важную роль играет ледовая флора и в глобальном цикле углерода, в том числе в поглощении СО₂ из атмосферы.

Сотрудники кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ Людмила Васильевна Ильяш и Людмила Сергеевна Житина проанализировали видовой состав водорослей, обитающих в толще морского льда или на его нижней поверхности. В работе использовался как собственный материал, так и литературные данные. Были рассмотрены ледовые фитоценозы Белого, Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского, Чукотского морей, моря Лаптевых и Бассейна Северного Ледовитого океана.

Диатомеи в толще арктического льда. Фото с сайта http://www.arctic.noaa.gov.

Из 567 таксонов ледовых диатомовых водорослей (ЛДВ) 445 таксонов принадлежали к пеннатным, а 122 – к центрическим диатомеям (о пеннатных и центрических диатомеях см.: Л. Медлин, П. Симс. Почти бессмертны и всегда молоды). Рассматривались только водоросли, определенные до вида. Преобладание пеннатных диатомовых характерно для флоры льда: они лидировали по видовому разнообразию во всех исследованных морях. По мнению И.А.Мельникова, в состав ледовых биоценозов входят в основном пеннатные, бентические виды диатомей, ведущие прикрепленный образ жизни и встречающиеся не в толще воды, а на литорали арктических морей (подробнее см. здесь ). Наименьшая доля пеннатных диатомовых (при общем их доминировании) была отмечена в Белом море. Дело в том, что в Белом море отсутствуют паковые, многолетние льды, есть же только сезонные. Когда такой молодой сезонный лед образуется на открытой воде, в него более или менее случайно попадают планктонные формы, живущие в норме в поверхностных водах, и среди них как раз – большое количество центрических диатомовых.

В составе ЛДВ были обнаружены пресноводные виды водорослей, их доля в среднем равнялась 18%. Остается пока открытым вопрос: насколько жизнеспособны такие водоросли в биотопе льдов. Во-первых, пресноводные водоросли могут заноситься в моря речным стоком. Так, наиболее весом их вклад в ЛДВ Карского моря, в которое впадают Енисей, самая полноводная река Сибири, и весьма полноводная Обь. В данном случае пресноводные виды, оторванные от основных ареалов, могут составлять стерильную область выселения, т.е. водоросли живут какое-то время в море, но не самовоспроизводятся. Во-вторых, развитие пресноводных диатомей, возможно, является следствием потепления климата: таяния морского льда и опреснения поверхностных вод Арктики. Тогда вегетация и размножение пресноводного фитопланктона может иметь характер устойчивого тренда.

Несмотря на то, что между всеми морями Арктики, а также Бассейном Северного Ледовитого океана нет выраженных границ, и эти акватории представляют собой единую систему, связанную течениями, видовой состав ЛДВ всех морей и Бассейна достоверно отличается между собой. Это может объясняться и исторически сложившейся специфичностью видовой композиции, и физическими особенностями самого льда: уровнем солености, содержанием биогенных элементов, световыми условиями и т.д.

Как правило, водоросли, лидировавшие в каком-либо море, встречались и в остальных морях, но максимального обилия они достигали не везде. Можно выделить пеннатную диатомею Nitzschia frigida, которая входила в доминирующую группу ЛДВ всех морей. Судя по всему, Nitzschia frigida является эврибионтом, т.е. способна существовать в широком диапазоне природных условий, и умеет проявлять высокие конкурентные способности.

Диатомея Nitzschia frigida – типичный обитатель арктических льдов. Фото с сайта http://www.polar.se.

Иногда видовой состав диатомовых водорослей отдельных районов моря может отличаться гораздо сильнее, чем отличаются между собой моря в целом. Если речь идет о расстояниях в масштабе нескольких метров, то наибольшее значение имеет освещенность. На изменчивость криофлоры в масштабе десятков метров – сотен километров влияют соленость, содержание биогенных элементов, скорость нарастания льда, состав криофауны, поедающей водоросли. Условиями, определяющими видовую изменчивость ЛДВ в масштабе тысяч километров, являются поверхностные течения и, соответственно, дрейф льдов. Так, две группы высокого сходства ЛДВ: моря Чукотское – Восточно-Сибирское – Лаптевых и Карское – Белое определяются циркуляцией тихоокеанских вод – в первом случае и атлантических – во втором.

Авторы статьи показали, в том числе математически, недостаточную изученность криофлоры арктических морей. Необходимость дальнейших исследований диктуется не только неполнотой знаний об этом регионе, но также и происходящими там изменениями. Общее потепление климата, наблюдаемое с начала 80-х годов прошлого века, делает арктические экосистемы особенно уязвимыми. По некоторым данным, зимнее потепление в высоких широтах ожидается на 40% больше, чем глобальное. Следующее из этого сокращение площади многолетних льдов приведет к перестройке низшей, базовой трофической структуры океана, фитопланктона, что неизбежно отразится на всех звеньях трофической сети, включая рыб, птиц и млекопитающих.