Основные задачи экспедиции
Экспедиция организована Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институтом океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук для выполнения комплексных океанологических исследований в акваториях Карского моря и моря Лаптевых.
Исследования проводились в соответствии со: «Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации»; «Стратегией развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года»;
«Стратегией развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года»; «Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 — 2020 годы»; Планом морских научных исследований во внутренних морских
водах, в территориальном море, в исключительной экономической зоне и на континентальном шельфе Российской Федерации на 2018 г., утвержденном приказом Минобрнауки России №1244 от 21 декабря 2017 г.; сводным Планом морских экспедиций на научноисследовательских судах, подведомственных ФАНО, утвержденным Советом по гидросфере Земли ФАНО (протокол №03-00-04/6 от 22.12.2017 г.); Государственными заданиями организаций – участников; планами исследований по Проектам РНФ №№ 14-50-00095, 16-47-02009, Проектами РФФИ по теме «Фундаментальные проблемы изучения и освоения Российской Арктики: природная и социальная среда (Арктика)»; Разрешением на проведение морских научных исследований во внутренних морских водах, в территориальном море, в исключительной экономической зоне и на континентальном шельфе Российской Федерации №14-32/2, выданным Минобрнауки РФ 28 апреля 2018 г. В задачи экспедиционных исследований входили:
- оценка современного состояния экосистем Карского моря и моря Лаптевых в условиях современных климатических трендов в Арктике; анализ механизмов влияния речного стока, кросс-шельфового и кросс-склонового переносов на гидрофизическую структуру, гидрохимический режим континентальных арктических морей, биологическую продукцию и потоки вещества, фундаментальные особенности структуры пелагических и донных
сообществ и механизмы формирования биологической продуктивности; оценка вертикальных потоков вещества в различный по условиям среды биотопах морей Карского и Лаптевых; оценка процессов и явлений, ассоциированных с областью арктического континентального
склона, в пелагической и донной экосистемах; оценка изменчивости экосистем исследуемых морей под влиянием современных изменений климата и антропогенных воздействий; оценка биологического разнообразия Российской морской Арктики; оценка геохимических свойств донных осадков; оценка загрязнений, в том числе связанных с континентальным стоком из радиационно-загрязненных участков суши.
- оценка масштабов высачиваний метана на шельфе моря Лаптевых, воздействия
высачиваний метана на геохимические свойства донных осадков, сообщества донной фауны, газовый состав приводной атмосферы и потоки метана в атмосферу
- мониторинг и картирование объектов загрязнений твердых радиоактивных отходов в
Карском море (залив Благополучия и Новоземельская впадина); исследования в соответствии
с Программой первоочередных работ по теме: «Система ведения Реестра подводных
потенциально опасных объектов Российской Федерации» (постановление Правительства
Российской Федерации от 28 июня 2001 г., № 486);
- выполнение Плана морских научных исследований во внутренних морских водах, в
территориальном море, в исключительной экономической зоне и на континентальном шельфе
Российской Федерации на 2018 г., утвержденном приказом Минобрнауки России № 1244 от 21
декабря 2017 г.; сводного Планом морских экспедиций на научно-исследовательских судах,
подведомственных ФАНО, утвержденным Советом по гидросфере Земли ФАНО (протокол
№03-00-04/6 от 22.12.2017 г.); Государственных заданий организаций – участников; планов
исследований по Проектам РНФ №№ 14-50-00095, 16-47-02009; Проектов РФФИ по теме
«Фундаментальные проблемы изучения и освоения Российской Арктики: природная и
социальная среда (Арктика)».
- подготовка молодых специалистов в части проведения полевых океанологических
исследований по направлениям гидрофизика, гидрохимия, биоокеанология, геохимия, морское
приборостроение, обработка полевых данных.
Объем выполненных работ
Общая протяженность экспедиционного маршрута — 5150 миль.
За период экспедиции было выполнено 111 океанографических станций.
В ходе экспедиционных исследований было выполнено:
Станции с CTD-зондированиями — 58;
Общее число CTD-зондирований на станциях — 107;
Взятые на борт батометры с пробами воды на станциях — 1197;
Количество воды, взятое батометрами для последующих анализов, л — 5985;
Протяженность измерений поверхностной температуры и солености (SBE21), км – 6190;
Измерения оптических характеристик вод на 44 дрейфовых станциях;
Измерения ПО в лабораторном режиме прозрачномером ПУМ-А — 409;
Измерения ПО в составе проточной системы прозрачномером ПУМ-А – 696 часов;
Измерения плавающим спектрорадиометром РО-2 — 5;
Зондирования измерителем ФАР Li – COR — 32;
Зондирования спектрорадиометром BIC — 16;
Зондирования спектрорадиометром Ramses — 11;
Измерения плавающим спектрорадиометром ПРО-1 — 13;24
Измерения видимости диска Секки — 32;
Спектральные измерения падающей радиации на ходу судна в светлое время суток:
• палубным модулем спектрорадиометра BIC — 29 суток;
• палубным датчиком ФАР прибора Li – COR — 29 суток;
Принято спутниковых карт — 67;
Измерений температуры, электропроводности и интенсивности флуоресценции проточным
измерительным комплексом на ходу судна — 358 часов (~6480 км);
Отобрано проб воды для измерений спектров флуоресценции на 42 станциях — 172 (из них
50 проб из проточной системы и 122 проб с различных горизонтов на 43 станциях);
Измерений спектров флуоресценции на пробах – 696;
Измерений спектров поглощения на пробах – 550;
Измерения концентрации СН4, изотопа 13С в метане, СО2, Н2О, NO, NO2, O3 и CO -
минутные ряды с момента выхода из порта Архангельск до возвращения в порт Архангельск
(16.08 – 19.09 2018 г.);
Отбор гидрохимических проб на 53 океанологических станциях;
Отбор гидрохимических проб на трансарктическом разрезе по ходу судна на 53 станциях;
Отбор проб придонных вод на 14 станциях;
Отбор проб воды из водотоков Новой Земли — 6;
Количество горизонтов отбора гидрохимических проб — 563;
Проведено всего гидрохимических анализов — 4921;
в том числе:
растворенного кислорода – 436;
величины рН – 557;
величины общей щелочности – 563;
фосфора растворенного неорганического – 556;
фосфора общего растворенного – 380;
растворенного кремния – 558;
азота нитратов – 545;
азота нитритов – 546;
азота аммонийного – 423;
азота общего растворенного – 357;
Отобрано проб воды на растворенный неорганический углерод (DIC) – 200;
Отобрано проб воды из разрезов на изотопы (δD, δ18О) – 357;
Отобрано проб воды на изотопы (δD, δ18О) из проточной системы на борту судна – 47;
Обработано проб поверхностного фитопланктона на трансарктическом разрезе — 31;
Выполнено комплексных станций с отбором проб фитопланктона на 4-5 горизонтах — 38;
Собрано проб фитопланктона на комплексных станциях — 158;
Обработано проб фитопланктона без предварительной фиксации — 158;
Обработано проб фитопланктона, собранных в криоконитовых стаканах на леднике Налли -
14;
Обработано проб фитопланктона из сборных стаканов седиментационных ловушек — 4;
Число станций с отбором проб пикофитопланктона – 68 (на комплексных станциях – 37, на
станциях трансарктического разреза – 31);
Отобрано и обработано проб пикофитопланктона – 168;
Отобрано проб для молекулярно-генетического анализа видового состава пикосообщества
фитопланктона – 11;
Отобрано проб мелких жгутиковых форм (нанопланктона) – 168;
Проведена фракционная фильтрация проб воды для определения концентрации хлорофилла
“а” и феофитина пикофракции фитопланктона – 168;
Число станций с отбором проб бактериопланктона – 66 (из них на станциях
трансарктического разреза – 30);
Отобрано проб бактерий из водотоков Новой Земли – 2;25
Отобрано проб бактерий из придонных слоев воды на 2 станциях;
Отобрано проб бактериопланктона – 203;
Обработано проб бактериопланктона для оценки общей численности с помощью проточной
цитометрии — 203;
Отобрано проб для определения размерного и морфологического состава бактериопланктона
– 176;
Отобрано проб для определения агрегированных бактерий – 176;
Отобрано проб для определения состава прокариотного сообщества – 24;
Отобрано проб для определения активно дышащей фракции бактериопланктона – 33;
Поставлено экспериментов по определению продукции бактериопланктона – 62;
Число станций с отбором микологических проб (грибов) – 24, в т.ч.:
Отобрано проб с горизонта максимума флуоресценции – 10;
Отобрано проб донных осадков для анализа микофлоры – 25;
Отобрано проб придонной воды для анализа микофлоры – 9;
Отбор проб для анализа микофлоры в заливе Благополучия (сев остров Новой Земли), в т.ч.:
литоральный грунт – 21;
древесина на литорали — 5;
почва — 7;
криокониты на леднике Налли – 5;
лед на леднике Налли – 2;
Отобрано проб для:
микроскопических исследований грибов — 36;
исследования разнообразия грибов методом посевов на питательные среды — 80;
исследования разнообразия грибов молекулярно-генетическими методами — 56.
Выполнены измерения 7 независимых параметров флуоресценции хлорофилла на 24
станциях;
Проведены исследования параметров флуоресценции 11 массовых видах водорослей,
обитающих на глубинах от 0 до 55 м;
Получено кинетических кривых быстрых изменений интенсивности флуоресценции
хлорофилла клеток фитопланктона — 520;
Выполнено измерений кинетики флуоресценции хлорофилла под действием импульса
возбуждающего света с длиной волны 470 нм, после адаптации в темноте — 4000;
Проведено измерений параметров состояния фотосинтетического аппарата клеток при
постоянном воздействии света в диапазоне интенсивностей от 0,4 до 320 микромолей
квантов.м-2.с-1 — 250;
Выполнено определений параметров активной флуоресценции фитопланктона:
на 24 станциях трансарктического разреза;
на 40 станциях (103 пробы) при вертикальном отборе с 4-5 горизонтов;
Выполнены промеры фракционированных проб на фильтры 20 мкм, 10 мкм, GF/F:
15 станций (45 проб) на трансарктическом разрезе;
24 комплексных станции (150 проб);
Измерения первичной продукции – 395 проб;
Измерения концентрации хлорофилла «а» – 720 проб;
Измерения концентрации феофитина «а» – 720 проб;
Непрерывные измерения падающей ФАР – в течение 26-ти суток;
Количество точек поверхностного отбора проб первичной продукции – 39;
Количество станций с вертикальным отбором проб первичной продукции – 38;
Отбор проб зоопланктона на 46 станциях;
Количественных сетных проб зоопланктона – 128, (из них сетью Джеди – 65 проб, сетью
Multinet – 53 пробы);
Число экспериментальных ловов для анализа активности питания– 92 (из них сетью Джеди
78 ловов, сетью Конус – 24 лов);26
Отобрано проб для измерений органического углерода в теле зоопланктеров – 138;
Отобрано проб из седиментационных ловушек для измерений органического углерода в
фекальных пеллетах и некрозоопланктоне – 68;
Выполнено измерений флуоресценции содержимого кишечников зоопланктона – 989;
Выполнено измерений интенсивности дыхания зоопланктеров -46;
Постановлено кратковременных буйковых станций с седиментационными ловушками для
оценки вертикального потока взвешенного органического и неорганического вещества, вклада
фекальных пеллет и трупов планктонных животных в общий поток органики — 6;
Снято кратковременных буйковых станций с седиментационными ловушками — 6;
Постановлено годовых буйковых станций с седиментационными ловушками для оценки
вертикального потока взвешенного органического и неорганического вещества, вклада
фекальных пеллет и трупов планктонных животных в общий поток органики — 6;
Выполнено тралений донным тралом Сигсби — на 14 станциях;
Общая продолжительность тралений (время пребывания трала на дне) 17 ч 57 мин;
Общая длина траловых треков — 9.11 миль;
Площадь дна, обловленная тралом — 33744 м2;
Отобрано дночерпательных проб — 51 (на 17 станциях);
Общая площадь облова дночерпателями – 6.9 м2;
Отобрано проб бокс-корером — 34 ( на 29 станциях);
Всего проведено 139 опусканий приборов для отбора донной фауны в диапазоне глубин от
30 до 3020 м;
Проведены видеонаблюдения для анализа донной фауны при помощи БНПА «Видеомодуль»
- на 15 станциях;
Суммарное время видеозаписей – 12 ч 19 мин 47 с;
Пройденный путь (общая длина треков) – 13655 м;
Площадь визуально обследованного дна – 5423 м2;
Получено проб донной фауны и осадков — 1229;
в том числе:
макробентос количественные (трал) — 49;
макробентос качественные (трал) — 21;
макробентос количественные (дночерпатель) — 54;
мейобентос — 78;
микрофитобентос — 27;
фораминиферы — 120;
для анализа на Cорг — 22;
для анализа гранулометрии — 25;
для молекулярно-биологических исследований — 418;
получено образцов для химических анализов — 94;
получено образцов для анализа стабильных изотопов — 284;
получено образцов для анализа видового состава личинок десятиногих
ракообразных — 22;
получено образцов для гистологических и иммуно-цитохимических исследований
- 15;
В процессе первичной обработки траловых проб определено 221 вид донных животных, из
них два вида отмечены впервые для акватории моря Лаптевых, 1 вид из моря Лаптевых
предположительно новый для науки;
Ловы ихтиоплантктонной сетью Бонго — на 19 станциях;
Ловы разноглубинным тралом Айзекса –Кидда — на 6 станциях;
Ловы малым ихтиологическим тралом в заливе Благополучия — 3;
Отбор ихтиофауны из трала Сигсби — на 15 станциях;
Число обнаруженных видов рыб:
в ихтиопланктонной сети Бонго — 8;27
в пелагическом тралы Айзекса-Кидда — 3;
в донном трал Сигсби — 23;
Количество пойманных личинок, мальков и взрослых рыб (шт.):
ихтиопланктонной сетью Бонго — 130;
пелагическим тралом Айзекса-Кидда — 8;
донным тралом Сигсби — 111;
Взято проб трубкой Неймисто — 34 (20 станций);
Количество станций с отбором проб для геохимических анализов – 25;
Объем профильтрованной воды для геохимических анализов – 1655 л;
Выделено взвеси – 562 пробы;
Выделено органических соединений из взвеси (для анализа в стационарной лаборатории) –
212 проб;
Определено растворённых углеводов -152 пробы;
Определено растворённых липидов – 152 пробы;
Определено растворённых белков – 105 проб;
Определено взвешенных углеводов – 152 пробы;
Определено взвешенных липидов – 152 пробы;
Определено взвешенных белков – 152 пробы;
Отобрано проб на растворённый Сорг – 340;
Отобрано проб на растворённый Сорг в заливе Благополучия (Новая Земля) – 9;
Отобрано проб донных осадков из бокскорера – 78;
Отобрано проб на о. Новая Земля: 8 проб мхов, 2 пробы почвы, 2 пробы снега;
Отобрано проб донных осадков из трубки Неймисто – 7;
Выполнено определений влажности осадков – 95 проб;
Отобрано газовых проб из осадков – 148;
Отобрано проб для анализа органического вещества – 347
Выделено органических соединений из осадков, почв, мхов – 95 проб;
Получено проб бокскорером с донными осадками для радиогеохимических анализов – 36;
Отобрано проб верхнего и второго слоя осадков – 50;
Отобрано сабкорерами колонок донных осадков – 62;
Секционировано послойно (по 10 мм) колонок – 34;
Получено послойных проб осадков – 924;
Выполнено литологическое описание колонок – 28;
Отобрано проб донных осадков по генетическим горизонтам – 92;
Отобрано проб верхнего 10-см слоя осадков (орудие отбора – бокскорер) для оценки
концентрации радионуклидов – 25;
Отобрано проб криоконитов на леднике Налли (залив Благополучия, Новая Земля) – 14;
Отобрано почвенных проб по катене на 6 точках (зал. Благополучия, Новая Земля) – 12;
Отобрано проб фораминиферовой фауны из бокскорера – 35;
Отбор проб фораминиферовой фауны на маршах (залив Благополучия, Новая Земля) – 6;
В разобранных на борту 23-х пробах верхнего слоя осадков установлено видов бентосных
фораминифер – 25;
Выполнено двадцать видео разрезов с помощью БНПА «Видеомодуль» из них:
два — на полях сипов в море Лаптевых;
три — на восточном разрезе в области материкового склоне моря Лаптевых;
два — на западном разрезе в области материкового склона моря Лаптевых;
два — в каньоне Вилькицкого (пролив Вилькицкого);
три — на захоронении радиоактивных отходов в заливе Благополучия (северный остров
Новой Земли);
один в заливе во внешней части залива Благополучия в координатах видео разреза
2017 г.;28
три на захоронении радиоактивных отходов в Новоземельской впадине в районе
затопления лихтера «Саяны» и танкера ТНТ- 15;
один на ст. 5990 в глубоководной части Новоземельской впадины;
три в южной части Карского моря восточнее пролива Карские Вороты;
Общая протяженность видео разрезов – 15.214 км;
Общее время работы БНПА «Видеомодуль» у дна -16 час 47 мин;
Общий объём полученных материалов видео съёмки 86.6 ГБ;
Проведена гидролокационная съёмка дна на полигонах и отдельных маршрутах, в том числе:
съёмка дна с помощью ГБО «Мезоскан» на поле метановых высачиваний (полигон «С 15»)
на трёх галсах протяженностью 19.4 км, обследовано 7.8 кв. км;
съёмка дна с помощью ГБО «ВМ-240» на поле метановых высачиваний (полигон «Один»)
на трёх галсах, общей протяженностью 1.9 км;
съёмка дна с помощью ГБО «Мезоскан» на северном полигоне в Новоземельской впадине:
съёмка четырех участков на 23 галсах общей протяженностью 82 мили (152 км) обследована
поверхность дна на площади 65.4 кв. км;
съёмка дна с высоким разрешением ГБО «ВМ-240» совместно с проведением видео
разрезов на захоронении радиоактивных отходов в заливе Благополучия. Общая
протяженность 1.7 км, обследовано 204 т кв. м дна;
съёмка дна с высоким разрешением ГБО «ВМ — 240» совместно с проведением видео
разрезов на пяти станциях в Карском море при проведении работ биологической
направленности общей протяженностью 5.2 км, обследовано 52 т кв.м поверхности дна;
съёмка дна с высоким разрешением ГБО «ВМ — 240» совместно с проведением видео
разрезов на захоронении радиоактивных отходов в Новоземельской впадине. Общая
протяженность 1.75 км, обследовано 204.5 т кв. м дна;
Сделано четыре выхода на судовом катере и проведено видео обследование и измерения
спектров радиоактивного излучения непосредственно на затопленных объектах в заливе
Благополучия с помощью ТНПА «СуперГНОМ», вооруженного гамма-спектрометром РЭМ 35-2;
Выполнено 19 погружений ТНПА «СуперГНОМ — получено 111 спектров радиоактивного
излучения на 37 объектах захоронений ТРО;
Всего сделано на полигонах. Общая площадь дна семи участков, покрытых гидролокационной
съёмкой — более 76.2 кв. км, из них с высоким разрешением 3.04 кв. км;
Выполнено тридцать девять погружений видео аппаратов. Общее время подводной
видеосъёмки составил более 26 часов (16.7 – БНПА «Видеомодуль», 9,5- ТНПА
«СуперГНОМ»). Общий объём, полученных видеозаписей – 96 ГБ;
Предварительные научные результаты
-
Получены характеристики пространственно-временной изменчивости термохалинной
структуры вод в восточной и западной частях моря Лаптевых в районах внешнего шельфа,
континентального склона и прилежащих глубоководных районах Центрального Арктического
бассейна, а также в Карском море на опорных станциях. Получены вертикальные профили от
поверхности до дна по температуре, солености, кислороду, мутности и флюорисценции Хл
«а». Проведены непрерывные синхронные наблюдения за изменчивостью термохалинных,
гидрохимических, биооптических и продукционных характеристик поверхностного слоя моря
по маршруту судна от западной части Баренцева моря, прилежащей к Карским Воротам, до
восточной части моря Лаптевых. -
Получены первые в истории исследований оценки численности и биомассы фототрофного пикопланктона в области континентального склона и прилежащих глубоководных районах моря Лаптевых. Впервые получено визуальное подтверждение присутствия грибов в донных осадках
Карского моря и моря Лаптевых. Впервые показано присутствие грибов в осадках на метановых сипах в море Лаптевых (полигоны C-15 и «Один»). В южной части Карского море в зоне интенсивного воздействия стока Оби и Енисея, гденаблюдалась повышенная концентрация крупного фитопланктона, показано присутствие внутриклеточных паразитов диатомовых водорослей. Впервые получены детальные характеристики структуры и распределения зоопланктона в области континентального склона в восточной и западной частях моря Лаптевых. Данные, полученные в экспедиции, позволили впервые оценить роль зоопланктона в утилизации первичного органического вещества в слабо изученной области континентального склона и прилежащих глубоководных районах моря Лаптевых и характеризовать вклад массовых видов в суммарное потребление автотрофного фитопланктона в этих районах. В Карском море получены данные об увеличении популяции краба Chionoecetes opilio. -
Получены уточненные данные по местоположению и распределению газовых выходов в Карском море. Пробы осадков, полученные на квазимериональных разрезах в восточной и западной частях
моря Лаптевых и на разрезе в каньоне Вилькицкого, позволили выделить устойчивую
закономерность увеличения мощности окисленного слоя донных отложений в нижней части
континентального склона и у его подножье, что, вероятнее всего, связано с поступлением глубинных вод, обогащенных кислородом. Получен широкий спектр материалов для изотопных исследований (δD, δ18O, DIC) морской
воды. Полученные материалы позволят установить точные изотопные характеристики
кислорода, водорода и растворенного неорганического углерода (DIC) основных генетических
типов вод, а так же оценить количественно их распространенность в зоне континентального
склона моря Лаптевых на глубине до 3000 метров.
Получены пробы из верхнего слоя Карского моря на трансарктическом разрезе от Карских
ворот до пролива Вилькицкого, изотопный анализ которых позволят проследить пути
распространения речного стока и установить, в какой поверхностные воды бассейна
подвергаются трансформации за счет испарения с поверхности и процессов таяниязамерзания.
Отобраны для изотопного анализа пробы воды в заливе Благополучия в зоне распространения локального стока с Новой Земли. Эти материалы позволят продолжить изучение процессов опреснения, связанных со стоком с Новой Земли. Получены оценки концентрации растворенных биохимических компонентов органического вещества и их содержания во взвеси. -
Впервые с использованием БНПА «Видеомодуль» на девяти станциях на внешнем шельфе и
континентальном склоне моря Лаптевых на глубинах до 2000 м проведены наблюдения и получены видеоматериалы, позволяющие детально характеризовать поверхность донных осадков, видовой состав, пространственное распределение и размерную структуру донных сообществ. Впервые проведены видео наблюдения за состоянием придонного слоя во внешней части каньона Вилькицкого на глубине 250 м. Полученные данные позволили установить наличие придонного мутьевого потока, что позволяет говорить об интенсивности литодинамических процессов на границе шельф – склон и роли каньона в вертикальном транспорте осадочного материала.
Получены новые материалы, характеризующие границы и состояние захоронений ТРО в заливе Благополучия (северный остров арх. Новая Земля), Включая данные о структуре и интенсивности радиоактивного излучения непосредственно на объектах. Проведено детальное обследование захоронений ТРО в районе затопления лихтера «Саяны»и танкера ТНТ-15 в южной открытой для исследований части Новоземельской впадины. Информация, полученная с помощью видео системы и ГБО высокого разрешения БНПА «Видеомодуль» позволила существенно уточнить и дополнить сведения о составе, состоянии, пространственном положении судов и других объектов, представляющих радиационную угрозу.
