Период работ: 23.09 — 07.10.2023 г.
Начальник экспедиции: Михаил Владимирович Флинт (г.н.с. академик ИО РАН).
Капитан судна: Ю.Н. Горбач.
Район работ: Карское море.
Научный состав: 76 человек
Основные задачи экспедиции:
- оценка состояния морской среды, структуры, продуктивности и функциональных параметров экосистемы Карского бассейна период непосредственно предшествующий формированию сезонного ледяного покрова, что позволит восполнить существенный пробел в понимании механизмов функционирования морских природных комплексов Сибирской эпиконтинентальной Арктики и их отклика на современные климатические тренды и увеличение продолжительности безледного периода (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0008, № FMWE-2021-0010, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка физических, химических, геохимических и биологических процессов в разных районах шельфа, в восточной малоизученной части Карского бассейна (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0016);
- оценка механизмов формирования биологической продукции и ее уровня в осенний сезон в период интенсивного выхолаживания бассейна, предшествующий формированию сезонного ледового покрытия, и их вклада в общий годовой продукционный цикл и функционирование экосистем арктического шельфа (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2023-0002);
- характеристика оптической структуры вод в разных районах бассейна и ее связи с гидрологической структурой, воздействием масштабного континентального стока и характером структуры планктонных сообществ сообществ (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002);
- получение данных о гидрохимической структуре вод в разных районах Карского бассейна в осенний сезон: (растворенном кислороде, величине рН, общей щелочности, общем и неорганическом растворенном фосфоре, растворенном кремнии, общем азоте и его формах) (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0007); оценка количества растворенного и взвешенного органического вещества и его химического состава и связи этих параметров с воздействием речного стока на Карский бассейн (№ FMWE-2021-0006, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка величин продукционных характеристик фитопланктона – уровня первичной продукции, концентрации хлорофилла в столбе воды, ассимиляционных чисел на заключительном этапе годового цикла в районах Карского бассейна с различными гидрофизическими и гидрохимическими условиями; выделение основных абиотических факторов, влияющих на уровень первичной продуктивности (№ FMWE2021-0007, № FMWE-2021-0008, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка таксономического состава, численности и биомассы фитопланктона и выделение сообществ, характерных для районов Карского моря с различными абиотическими условиями в период предшествующий формированию сезонного ледового покрытия (№ FMWE-2021-0007, № FMWE-2023-0002);
- оценка специфики состава, количественных параметров, особенностей распределения мезопланктона и выделение сообществ, характерных для районов Арктического шельфа с разными условиями среды (№ FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка функциональных параметров мезопланктона – интенсивности питания и уровня потребления новосинтезированного органического вещества, у популяций массовых видов в районах Карского бассейна с различными абиотическими и трофическими условиями в ранневесенний сезон (№ FMWE-2021-0007, № FMWE2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка состава и количественных характеристик ихтиопланктона (№ FMWE-2021- 0008); оценка состояния, пространственной структуры и динамики популяции видавселенца хищного краба Chionoecetes opilio в Карское море, его воздействия на нативные донные экосистемы, путей вселения и потенциального промыслового значения в разных районах бассейна (№ FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0008);
- оценка состояния карбонатной системы в разных районах Карского бассейна для определения их потенциала в региональных процессах эмиссии и стока углекислого газа (№ FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка концентрации углекислого газа в приводной атмосфере расчетов его потоков в системе море – атмосфера (№ FMWE-2021-0006, № FMWE-2021-0007, № FMWE2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка физических, химических, геохимических и биологических процессов в экосистеме внешней части Обского эстуария (области геохимического барьера река – море), определяющих механизмы взаимодействия в природных системах река – море, формирование биологической продукции, перенос и аккумуляцию аллохтонных загрязнений ((№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002№ FMWE-2021-0006, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2023-0002);
- оценка абиотических и биотических параметров экосистем заливов восточного берега Новой Земли, содержащих могильники радиоактивных отходов, и механизмов их взаимодействия с экосистемами открытых районов Карского бассейна загрязнений (№ FMWE-2021-0010, № FMWE-2021-0007, контракт между НИЦ «Курчатовский институт» и ИО РАН от 18.07.2023 г. № 105-3-23-44-125 на выполнение НИР по теме «Исследование состояния подводных потенциально опасных объектов в Карском и Баренцевом морях и их влияния на локальные экосистемы арктических морей»; точная локализация и оценка состояния особо опасных объектов, содержащих радиоактивные отходы, в Карском море; определение уровня содержания радиоактивности в разных компонентах морской среды (№ FMWE-2021-0010, контракта между НИЦ «Курчатовский институт» и ИО РАН от 18.07.2023 г. № 105-3- 23-44-125 на выполнение НИР по теме «Исследование состояния подводных потенциально опасных объектов в Карском и Баренцевом морях и их влияния на локальные экосистемы арктических морей»; Государственного контракта между ФГКУ ЦСООР «ЛИДЕР» и ИО РАН от 20.02.2023 г. № 71-23 на выполнение работы «Обеспечение мониторинга состояния ППОО в Карском море в 2023 году»;
- получение комплексных данных, необходимых для обоснования выбора параметров и пространственно-временных подходов для регионально адаптированного экологического мониторинга природного комплекса Карского бассейна (№ FMWE2021-0001, № FMWE-2021-0002, № FMWE-2021-0005, № FMWE-2021-0006, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0008, № FMWE-2021-0010, № FMWE-2021-0013, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2021-0002);
- подготовка молодых специалистов-океанологов в области проведения полевых исследований по направлениям гидрофизика, гидрохимия, биоокеанология, геохимия, морское приборостроение, обработка полевых данных (№ FMWE-2021-0001, № FMWE-2021-0002, № FMWE-2021-0005, № FMWE-2021-0006, № FMWE-2021-0007, № FMWE-2021-0008, № FMWE-2021-0010, № FMWE-2021-0013, № FMWE-2021-0016, № FMWE-2021-0002).
Наиболее важные результаты в соответствии с заявленной научной программой экспедиции с указанием основных задач Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации в период с 2021 по 2030 годы на решение которых, направлены полученные результаты
1.Распространение речного стока в Карском бассейне в 2023 г. шло по наиболее часто наблюдаемому «центральному» типу. Северный край опресненной речным стоком б 15 поверхностной «линзы», судя по спутниковым данным, в августе достигал берега Новой Земли, что делает характер распределения пресноводного стока в бассейне близким к тому, который наблюдался в 2022 г. и указывает на возможность поступления распресненных речным стоком вод в залив Благополучия. Обнаруженное в 2023 г. в заливе Благополучия опреснение верхнего слоя было еще более мощным и является следствием распространения речного стока Оби и Енисея 2022 г. на север и его проникновением в акваторию залива
2. Исследования показали, что межгодовые и сезонные изменения солености в Карском море происходят в верхнем 15-метровом слое.
3. Впервые выполнены исследования гидрологических условий в восточной части Карского моря (разрез «Восточный») непосредственно в период формирования сезонного льда. Разрез охватывал акваторию от склона восточного отрога желоба Св. Анны на севере до «основания» желоба Воронина на юге в прибрежной области п-ва Таймыр.
4. Выполнены первые исследования гидрологических процессов в области эстуарного фронта в Обской губе в период, предшествующих ледоставу с 11 по 13 октября 2023 г.. Полученные данные показывают, что вынос более теплой (3 – 4.5 °С) и менее соленой (6 — 10) воды в северном направлении происходит вдоль западного берега эстуария. Холодная (0 – 2.5 °С) и относительно соленая (15 – 30 епс) морская вода шельфа Карского моря распространяется вглубь Обского эстуария к югу вдоль восточного берега.
5. Область Обского эстуария в поверхностном слое разделена ярко выраженным гидрологическим фронтом, направленным практически вдоль оси эстуария с севера на юг. Положение фронта и его выраженность определяются взаимодействием приливных течений с рельефом дна, характеризующимся наличием бара, глубины в области которого составляют 11-12 м. Горизонтальный градиент солености в области фронта по данным судовой проточной системы достигал 0.6 епс/км.
6. Получены значения биооптических характеристик морской воды, необходимые для валидации региональных спутниковых алгоритмов для Карского бассейна. Выполнены измерения спектров коэффициента яркости моря с использованием палубного спектрорадиометра, а также спектров поглощения морской воды с помощью спектрофотометра с интегрирующей сферой. Полученные спектры позволят провести оценку точности атмосферной коррекции данных спутниковых сканеров цвета, что необходимо для валидации и настройки региональных спутниковых алгоритмов восстановления биооптических характеристик морской воды: концентрации Хл, взвеси и 21 показателя поглощения ОРОВ. Впервые для Арктики показана возможность проведения измерений спектров коэффициента яркости моря в период сумерек (при положении солнца на 1.5° ниже горизонта).
7. В восточной части Карского моря в области формирования сезонного ледяного покрытия на стадии блинчатого льда с помощью палубного спектрорадиометра получены спектры альбедо морского льда. Их максимальное значение равно 20% при величине альбедо свободной от льда водной толщи для соответствовавшего условиям измерений случая сплошной облачности составило около 6%.
8. Оценки влияния флуоресценции ОРОВ на показания зондирующего измерителя флуоресценции хлорофилла свидетельствуют о существенном вкладе интенсивности флуоресценции окрашенного растворенного органического вещества в значения, которые измеряются стандартными неспектральными датчиками, рассчитанными на определение концентрации хлорофилла в океанских водах. Это может источником существенных ошибок при оценке величин биомассы и продукции фитопланктона на основе этих измерений.
9. Выполнен расчет процентного вклада пресных вод разного генезиса, которые формируют поверхностный опресненный слой (ПОС) Карского моря на основе решении системы уравнений, включающей уравнения линейного смешения и уравнение баланса. Процентный вклад всех пресных источников вод варьировал от 2% в северной части моря до 50% в приустьевой области. Наибольший вклад вод речного генезиса отмечался в приустьевой области Оби (обские воды) и в восточной части исследованной акватории (енисейские воды). Процентный вклад талых вод и других источников (метеорные воды) не превышал 10%, а их распределение в пределах рассматриваемой акватории было достаточно неравномерным.
10. Вертикальное распределение гидрохимических параметров в эстуарии практически полностью соответствует распределению гидрофизических параметров в исследуемой акватории и определяется, прежде всего, положением фронтального раздела.
11. В районе Обского эстуария количественные показатели фитопланктона были на несколько порядков ниже тех, которые наблюдались в летний и ранне-осенний сезоны. Численность колебалась от 28,0х103 до 78.0х103 кл/л, биомасса от 9.0 до 24 мг/м 3. И численность, и биомассу более, чем на 50% формировали диатомовые водоросли, среди которых доминировал Fragilariopsis cylindrus. Вид проникал Обский эстуарий с морскими водами. В восточной части широкого области внешнего эстуария, где в 2016 г. наблюдалось цветение Euglena sp., до 20% биомассы середине октября 2023 г.составляли динофлагелляты, в частности Dinophysis acuminatа. По нашим наблюдениям в летний и раннеосенний периоды доминирующей группой в районе были несколько видов рода Aulacoseira. Эти виды были встречены и в наших сборах 2-23 г., однако все клетки были мертвыми. Учет мертвых клеток Aulacoseira — маркера пресноводного стока, позволил подтвердить предположение о частичной обособленности восточного района широкой части Обского эстуария и сдвиге основного потока речных вод к западному берегу. Доказательством послужило резкое сокращение численности мертвых клеток Aulacoseira в восточной части «обского мешка», наблюдаемое не только в пробах фитопланктона, но и в самом верхнем слое донных осадков – «наилке», полученном из проб бокс-корера.
12. По сравнению с 2022 г. численность и биомасса фитопланктона в заливе Благополучия была на порядок ниже, кардинально изменился и видовой состав. В 2022 г. в фитопланктоне доминировал комплекс видов, включающий четыре вида диатомей и один вид динофлагеллят со средним объемом клеток ~2000мкм3 . Численность этого комплекса достигала несколько сотен клеток в литре.
13. Численность фитопланктона на разрезе «Восточный» была сравнима с численностью в заливе Благополучия и колебалась от 8.6 до 26х103 кл/л. Биомасса была в два раза ниже и изменялась в пределах от 5.9 до 24.1мг/м3 . Также, как и в заливе Благополучия, основной вклад в численность вносили жгутиковые (от 43.2 до 82.5%). Второй по численности группой были диатомовые водоросли. Численность диатомовых увеличивалась на южных станциях. На этих станциях преобладали мелкоклеточные виды Skeletonema costatum, Thalassionema nitzschioides, Chaetoceros socialis и Eucampia groenlandica.
14. В октябре 2023 г. в Обском эстуарии величины первичной продукции фитопланктона (ПП) и хлорофилла «а» (Хл) варьировали от 2 до 7 мгС/м2 в день и от 0.58 до 1.01 мг/м3 , соответственно. Такой уровень этих продукционных показателей является самым низким в годовом цикле для этого района по данным многолетних полевых наблюдений.
15. На разрезе «Восточный» диапазон изменчивости ПП и Хл в столбе воды (ИПП и Хлфс, соответственно) составил 0.25 – 2.3 мгС/м2 в день, а Хлфс 0.63 – 1.32 мг/м2, соответственно. Экстремально низкие величины ИПП и Хлфс во второй половине октября являются следствием низких концентрации фитопланктона в эвфотической зоне, а также крайне низких сезонных значений приходящей фотосинтетически активной радиации (ФАР) (0.014 – 2.3 моль квантов/м2 в день) и незначительной толщины эвфотической зоны (от 2 м на Обском полигоне до 12 м на разрезе «Восточный»).
16. В ходе экспедиции получены детальные характеристики структуры, и функционирования зоопланктона в эстуарии р. Обь, заливе Благополучия архипелага Новая Земля в позднеосенний период и в восточной части Карского моря в период ледостава.
17. В ходе проведения работ в уловах пелагическими орудиями лова обнаружена молодь 11 видов рыб, относящихся к 7 семействам.
18. Исследования донных рыб выполнены по сборам трала Сигсби. Всего в уловах трала отмечено 4 вида рыб, относящихся к 4 семействам.
19. Поздние осенние сроки проведения экспедиции – октябрь 2023 г., позволили обнаружить личинки краба вселенца Chionoecetes opilio и местного краба Hyas araneus на поздней стадии развития – мегалопы. Находки крабов на поздней стадии подтверждает возможность самовоспроизводства карскоморского поселения краба вселенца, так как на юге Баренцева моря (у входа в пролив Карские Ворота) личинки крабов не были обнаружены. В то же время в юго-восточной части Карского моря в толще воды все еще присутствовало большое количество личинок на стадии мегалопа. На северо-востоке Карского моря, на склоне отрога Святой Анны было обнаружено самое большое количество личинок. Там найдены как мегалопы местного вида, так и краба вселенца, а так же личинки на ранних стадиях – зоэа I и II. Обследованный северо-западный район моря является своего рода аккумулятивным районом, куда, судя по всему, поступают личинки из Баренцева моря (на стадии мегалопы). В этом районе присутствует теплый подповерхностный слой воды предположительно баренцевоморского происхождения. На север так же поступают личинки из более восточных и южных вод (зоэа) где сход льда происходит позже, и, соответственно, личинки появляются позже.
20. Получены новые данные о распространении микропластика в Карском море в позднеосенний сезон. Наблюдения в основных биотопах моря не выявили участков локализации загрязнения микропластиком. Предварительная количественная оценка загрязнения микропластиком поверхностных вод Карского моря показала, что средняя концентрация микропластика на акватории наблюдений составила 0.0104 шт./м3 при максимальном значении 0.0482 шт./м3, обнаруженном в районе пролива Югорский Шар. Эти показатели не превышают величину количественной оценки, выполненной с использованием аналогичного оборудования в 2019-2022 гг. Впервые выполнены сборы проб и оценки загрязнения микропластиком вод в эстуарии Обской губы, в заливах восточного побережья архипелага Новая Земля, в прикромочной части ледовых полей в период ледообразования. Отмечена высокая встречаемость частиц судовой краски в пробах воды, собранных в границах акватории наблюдений.
21. На всем маршруте экспедиции велись наблюдения за морскими млекопитающими и птицами. На маршруте Калининград – Мурманск было учтено 1719 птиц 25 видов и 10 неопознанных до вида таксонов отрядов веслоногие, аистообразные, поганкообразные, соколообразные, совообразные, ржанкообразные, гусеобразные, гагарообразные, буревестникообразные и воробьинообразные; из них 5 видов занесены в Красный список МСОП (обыкновенная гага Somateria mollissima – NT, белоклювая гагара Gavia adamsii – NT, серый буревестник Puffinus griseus – NT, моевка Rissa tridactyla – VU, дроздбелобровик Turdus iliacus – NT). В Балтийском море в учетах доминировал большой баклан; в Северном, Норвежском и Баренцевом море подавляющее большинство 53 птиц относилось к отряду буревестниковых и ржанкообразных (семейство чайковых). В Баренцевом море появились представители семейства чистиковых.
22. Обском эстуарии исследовано содержание нормальных углеводородов (n-алканов) и фенолов лигнина во взвешенном веществе и донных осадках. Показано отсутствие маркеров гидробионтов в спектре распределения n-алканов как во взвеси, так и в осадках. Из анализа спектра распределений и геохимических индексов можно сделать предварительный вывод, что взвешенное вещество в данном районе в предзимний сезон не является источником поставки ОВ в осадки.
23. Проведенные исследования донных осадков Обского эстуария показали, что осадки проксимальной части (В1) эстуарной фации, в пределах которой был получен материал, представлены в основном тонкими пелитовыми илами оливково-серого или чёрного цвета в восточном сегменте и алевро-пелитовыми, иногда алеврито-песчаными глинистыми илами в западном сегменте. В отдельных случаях за счёт поступления продуктов береговой абразии фиксируется присутствие более крупнозернистого материала».
Список организаций, участвующих в экспедиции:
1.ФГБУН «ИО РАН им. П.П. Ширшова»;
2. ФГУБН «СЗО ИО РАН им. П.П. Ширшова»;
3. ФГУБН «ЮО ИО РАН им. П.П. Ширшова»;
4. ФГБУН «ИГЕМ РАН»;
5. ФГБУН «ИГ РАН»;
6. ФГБНУ «ВНИРО»;
7. ФГБОУ «МГУ им. М.В.Ломоносова»;
8. ФГБУН «ИПМТ ДВО РАН»;
9. ФГБУН «ИОА СО РАН»;
10. НИЦ «Курчатовский институт»;
11. АКАСЦ МЧС России;
12. ФГКУ «ЦСООР Лидер»;
13. ЦПИ РГО.