Взвешенное вещество глубоководной части Черного моря

И. Н. Мукосеев✉, Н. А. Орехова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: igor.mukos@gmail.com

Аннотация

Цель. Исследование потока взвешенного вещества (ВВ) в глубоководной части Черного моря, его изменчивости и трансформации состава в анаэробных условиях по данным 2021–2022 гг. – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Данные получены с помощью седиментационных ловушек, установленных на пяти горизонтах на разрезе мыс Херсонес – пролив Босфор (Черное море). Автоматическая глубоководная седиментационная обсерватория (АГОС) была установлена в ходе 119-го рейса НИС «Профессор Водяницкий», подъем осуществлялся в 124-м рейсе в 2022 г. Исследования охватили все сезоны 2021–2022 гг. Для сбора материала в составе АГОС были использованы два типа ловушек – для определения вертикального распределения ВВ и для исследования его сезонного хода. Обработка проводилась по единой для всех проб методике, включающей фильтрацию, высушивание, гравиметрический анализ для расчета потоков ВВ, а также определение содержания органического и неорганического углерода методом кулонометрического титрования в лаборатории Морского гидрофизического института РАН. В ходе исследования были получены данные как вертикального распределения потока ВВ, так и его сезонного хода. Выявлены закономерности распределения ВВ, а также органического и неорганического углерода, входящего в его состав.

Выводы. Динамика потока ВВ и углерода определяется различными процессами, включая физические и биогеохимические. Потоки ВВ имеют неоднородное распределение по глубине и характеризуются сезонной изменчивостью. Анализируя данные интегральных ловушек, можно отметить, что поток ВВ изменяется в пределах 62–99 мг·м–2·сут–1 на различных глубинах. На глубинах 218 и 1568 м поток ВВ достигает пиковой интенсивности. Его снижение зависит от различных биогеохимических процессов – растворения, окисления и минерализации. В свою очередь, увеличение потока ВВ может быть связано как с глубинными течениями, так и с физико-химическими процессами сорбции. Сезонные изменения потока ВВ представлены двумя пиками – максимумом в период с июля по сентябрь и минимумом в марте. Концентрация углерода во ВВ также меняется в зависимости от глубины и сезонного хода, который в основном определяется биологическими процессами. Отставание между пиками «цветения» кокколитофорид на поверхности и максимальными значениями потока неорганического углерода, зафиксированного ловушкой, может объясняться скоростями осаждения.

Ключевые слова

взвешенное вещество, органический углерод, неорганический углерод, карбонаты, седиментационные ловушки, кокколитофориды, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2022-0002 «Мониторинг карбонатной системы, содержания и потоков СО2 в морской среде Черного и Азовского морей» и FNNN-2023-0001 «Обеспечение климатического и биогеохимического мониторинга потоков углерода в Черном море с использованием многолетних данных наблюдений и результатов численного моделирования». Авторы выражают благодарность за помощь в организации работ и постановке ловушки кандидату геолого-минералогических наук ведущему научному сотруднику лаборатории физико-геологических исследований им. А. П. Лисицына Института океанологии РАН А. А. Клювиткину.

Для цитирования

Мукосеев И. Н., Орехова Н. А. Взвешенное вещество глубоководной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 6. С. 891–904. EDN OAGXIJ.

Mukoseev, I.N. and Orekhova, N.A., 2024. Suspended Matter of the Deep-Water Part of the Black Sea. Physical Oceanography, 31(6), pp. 838-850.

Список литературы

  1. Вертикальные потоки рассеянного осадочного вещества в глубоководной части Черного моря / А. А. Клювиткин [и др.] // Система Черного моря. Москва : Научный мир, 2018. С. 350–396. EDN ANCZBB. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018.350
  2. Лисицын А. П. Терригенная седиментация, климатическая зональность и взаимодействие терригенного и биогенного материала в океанах // Литология и полезные ископаемые. 1977. № 6. C. 3–22.
  3. Кукушкин А. С., Пархоменко А. В. Пространственно-временная изменчивость содержания взвешенного вещества в поверхностном слое открытой части Черного моря // Океанология. 2021. Т. 61, № 2. С. 307–319. EDN EYVMTL. https://doi.org/10.31857/S0030157421010123
  4. Кукушкин А. С., Суслин В. В. Оценка применимости спутниковых данных для исследования изменчивости содержания взвешенного вещества в поверхностном слое глубоководной области Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 5. С. 595–605. EDN LPFNPI. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-5-595-605
  5. Кукушкин А. С., Пархоменко А. В. Изменчивость содержания взвешенного органического вещества в юго-западной части Крымского побережья по данным судовых и спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 1. С. 137–146. EDN ZABHZZ. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-1-137-146
  6. Еремеева Л. В., Бурлакова З. П., Коновалов С. К. Сезонная и пространственная изменчивость содержания взвешенного органического вещества в деятельном слое Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 1998. № 5. С. 30–62.
  7. Лукашин В. Н., Лисицын А. П. Геохимия рассеянного осадочного вещества и его потоки в толще вод Каспийского моря // Океанология. 2016. Т. 56, № 5. С. 741–756. EDN WLNGJX. https://doi.org/ 10.7868/S0030157416050099
  8. Шоман Н. Ю., Соломонова Е. С., Акимов А. И. Влияние света на изменение морфофизиологических характеристик кокколитофориды Emiliania huxleyi // Физиология растений. 2022. Т. 69, № 2. С. 216–224. EDN VBEJKE. https://doi.org/10.31857/S0015330322020178
  9. Микаэлян А. С., Силкин В. А., Паутова Л А. Развитие кокколитофорид в Черном море: межгодовые и многолетние изменения // Океанология. 2011. Т. 51, № 1. С. 45–53. EDN NDJCPH.
  10. Витюк Д. М. Взвешенное вещество и его компоненты в Черном море // Гидробиологический журнал. 1975. Т. 11, № 1. С. 12–18.
  11. Денисов В. И., Латун В. В. Потоки химических элементов в составе осаждающегося взвешенного вещества на шельфе Чёрного моря (по данным седиментационных ловушек) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2018. № 4. С. 77–85. EDN YSAVSH.
  12. Кукушкин А. С. Оценка изменчивости содержания взвешенного вещества в глубоководной части Черного моря по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 2. С. 184–191. EDN BHISNR. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-2-184-191
  13. Глубоководные обсерватории на транскаспийском разрезе – непрерывные исследования потоков рассеянного осадочного вещества / А. П. Лисицын [и др.] // Доклады Академии наук. 2014. Т. 456, № 4. С. 485–489. EDN SDXIAR. https://doi.org/10.7868/S0869565214160245
  14. Рассеянные формы осадочного вещества и их потоки в океанах и морях на примере Белого моря (результаты 12 лет исследований) / А. П. Лисицын [и др.] // Доклады Академии наук. 2014. Т. 456, № 3. С. 355–359. EDN OMDILJ. https://doi.org/10.7868/S086956521415016X
  15. Забегаев И. А., Шульгин В. Ф., Орехова Н. А. Применение инструментальных методов анализа донных отложений для экологического мониторинга морских экосистем // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. Т. 7, № 4. С. 242–254.
  16. Seasonal cyclicity of lithogenic particle fluxes at a southern Black Sea sediment trap station / S. Honjo [et al.] // Particles in the ocean. Eds. E. T. Degens, E. Izdar, S. Honjo. Mitteilungen aus dem Geologisch-Paläontologischen Institut der Universität Hamburg. 1987. SCOPE/UNEP Sonderband Heft 62. 19–39.
  17. Particle flux in the Black Sea: Nature of the organic matter / E. Izdar [et al.] // Particles in the ocean. Eds. E. T. Degens, E. Izdar, S. Honjo. Mitteilungen aus dem Geologisch-Paläontologischen Institut der Universität Hamburg. 1987. SCOPE/UNEP Sonderband Heft 62. Р. 1–18.
  18. First data on sediment trap experiment in Black Sea deep water / E. Izdar [et al.] // Naturwissenschaften. 1984. Vol. 71. P. 478–479. https://doi.org/10.1007/BF00455904
  19. Zeebe R. E., Wolf-Gladrow D. CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes / Ser. ed. D. Halpern. Amsterdam : Elsevier, 2001. Р. 360. (Elsevier Oceanography Series ; vol. 65)
  20. Dickson R. R., McCave I. N. Nepheloid layers on the continental slope west of Porcupine Bank // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1986. Vol. 33, iss. 6. P. 791–818. https://doi.org/10.1016/0198-0149(86)90089-0
  21. Samyshev E. Z., Minkina N. I. The Seasonal Variability and Sedimentation Rate of Suspended Matter in Photic Layer of the Black Sea // Environment and Ecology Research. 2017. Vol. 5, iss. 3. P. 227–234. https://doi.org/10.13189/eer.2017.050308
  22. Sedimentation of particulate matter during a phytoplankton spring bloom in relation to the hydrographical regime / V. Smetacek [et al.] // Marine Biology. 1978. Vol. 47. P. 211–226. https://doi.org/10.1007/BF00541000
  23. Пархоменко А. В., Кукушкин А. С. Седиментационный поток взвешенного органического фосфора в пелагиали Черного моря // Океанология. 2018. Т 58, № 2. С. 258–268. EDN ORRNGH. https://doi.org/10.7868/S0030157418020107
  24. Asper V. L. Measuring the flux and sinking speed of marine snow aggregates // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1987. Vol. 34, iss. 1. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/0198-0149(87)90117-8
  25. Сезонная и многолетняя изменчивость фитопланктона в Чёрном море по данным дистанционного зондирования и контактным измерениям хлорофилла А / С. В. Востоков [и др.] // Доклады Академии наук. 2019. Т. 485, № 1. C. 99–103. EDN RKUJZH. https://doi.org/10.31857/S0869-5652485199-103
  26. Vostokov S. V., Vostokova A. S., Vazyulya S. V. Seasonal and Long-Term Variability of Coccolithophores in the Black Sea According to Remote Sensing Data and the Results of Field Investigations // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 1. 97. https://doi.org/10.3390/ jmse10010097

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.