Распределение биогенных веществ в придонных водах Восточно-Сибирского моря и моря Лаптевых

А. А. Полухин1, Ю. С. Гурова2, ✉

1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: Gurova@ mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Выявлены закономерности пространственной изменчивости концентраций основных биогенных веществ (нитриты и нитраты, фосфаты, силикаты) и параметров карбонатной системы (pH, общая щелочность) в придонном слое вод морей Лаптевых и Восточно-Сибирского.

Методы и результаты. Комплексное исследование придонного слоя вод морей Лаптевых и Восточно-Сибирского основано на данных, полученных в ходе 69-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш», проходившего в летне-осенний период 2017 г. Пробы придонной воды отбирали на четырех разрезах: Хатангском и Ленском (море Лаптевых), Индигирском и Колымском (Восточно-Сибирское море). Для отбора использовали трубку Неймисто с послойным извлечением воды из трех горизонтов (0–15, 15–30 и 30–45 см) над дном. Гидрохимические параметры определяли стандартными методами. Выявлено, что общая щелочность в целом возрастала по мере удаления станций от берега, указывая на влияние речного стока (1,1–1,9 мМ/л), к отдаленным участкам шельфа (2,2–2,5 мМ/л). Во всех районах сохранялись слабощелочные условия (pH 7,8–8,1). Наименьшее насыщение вод кислородом (56–73 %) отмечено в зонах прямого влияния крупных рек и в районах с ограниченным водообменом. Максимальные концентрации фосфатов (до 1,43 мкМ) и силикатов (до 41,22 мкМ) на прибрежных станциях подтверждают влияние речного стока, при этом аномально высокие концентрации этих элементов и их неконсервативное вертикальное распределение в отдельных глубоководных районах могут указывать на дополнительные источники поступления, такие как диагенетические процессы и влияние таяния подводной мерзлоты.

Выводы. Полученные данные подчеркивают ключевую роль придонного слоя как зоны активной трансформации биогенных элементов, где взаимодействие физических, химических и биологических процессов существенно влияет на функционирование донных экосистем. Результаты имеют важное значение для оценки воздействия климатических изменений на арктический шельф, особенно в контексте деградации подводной мерзлоты и изменения режима речного стока.

Ключевые слова

Арктика, Восточно-Сибирское море, море Лаптевых, арктический шельф, гидрохимия, карбонатная система, придонные воды, биогенные элементы, придонный слой

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем государственного задания Института океанологии РАН FMWE-2024-0021 «Структурно-функциональная организация, биологическая продуктивность и механизмы современной климатической и антропогенной изменчивости морских и океанических экосистем; экосистемы Арктического бассейна и морей России в современных условиях, биоресурсный потенциал океанических и морских экосистем», а также ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0001 «Фундаментальные исследования процессов, определяющих потоки вещества и энергии в морской среде и на ее границах, состояние и эволюцию физической и биогеохимической структуры морских систем в современных условиях». Авторы выражают благодарность академику М. В. Флинту за организацию экспедиций и возможность получить данные, к. б. н. А. А. Удалову за помощь при отборе проб, коллегам из Лаборатории биогидрохимии ИО РАН за помощь при обработке проб в ходе экспедиции.

Информация об авторах

Полухин Александр Анатольевич, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией биогидрохимии, ФГБУН Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (ФГБУН ИО РАН) (117997, Москва, Нахимовский проспект, дом 36), кандидат географических наук, ORCID ID: 0000-0003-1708-1428, Scopus Author ID: 47561889400, ResearcherID: S-2879-2016, SPIN-код: 5383-5138, aleanapol@gmail.com.

Гурова Юлия Сергеевна, научный сотрудник, отдел биогеохимии моря, ФГБУН ФИЦ МГИ (299011, Россия, г. Севастополь, ул. Капитанская, д. 2), кандидат географических наук, ORCID ID: 0000-0002-9826-4789, Scopus Author ID: 57964475800, ResearcherID: AAB-5628-2019, SPIN-код: 9777-8929, gurova@mhi-ras.ru

Для цитирования

Полухин А. А., Гурова Ю. С. Распределение биогенных элементов в придонных водах Восточно-Сибирского моря и моря Лаптевых // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 1. С. 101–114. EDN KPKOUI.

Polukhin, A. A. and Gurova, Yu. S., 2026. Distribution of Nutrients in the Bottom Waters of the East Siberian Sea and the Laptev Sea. Physical Oceanography, 33(1), pp. 94-106.

Список литературы

  1. The polar regions in a 2 °C warmer world / E. Post [et al.] // Science Advances. 2019. Vol. 5, iss. 2. eaaw9883. EDN LJMYUJ. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw9883
  2. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice / N. Shakhova [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2015. Vol. 373, iss. 2052. 20140451. EDN UZYQRR. http://doi.org/10.1098/rsta.2014.0451
  3. Gordeev V. V. River input of water, sediment, major ions, nutrients and trace metals from Russian territory to the Arctic Ocean // The Freshwater Budget of the Arctic Ocean / E. L. Lewis, E. P. Jones, P. Lemke, T. D. Prowse, P. Wadhams (eds.). Dordrecht : Springer, 2000. P. 297–322. (NATO Science Partnership Subseries ; 2). https://doi.org/10.1007/978-94-011-4132-1_14
  4. Vetrov A. A., Romankevich E. A. Carbon Cycle in the Russian Arctic Seas. Heidelberg : Springer, 2004. 334 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06208-1
  5. Microbial processes of the carbon and sulfur cycles in the Chukchi Sea / A. S. Savvichev [et al.] // Microbiology. 2007. Vol. 76. P. 603–613. https://doi.org/10.1134/S0026261707050141
  6. Костылева А. В., Полухин А. А., Степанова С. В. Особенности гидрохимической структуры зоны смешения вод реки Лены и моря Лаптевых в осенний период // Океанология. 2020. Т. 60, № 6. С. 843–850. EDN JVPOIT.
  7. Синицына В. В., Борисенко Г. В., Полухин А. А. Распределение биогенных элементов на границе вода – дно в поровых и наддонных водах Карского моря и моря Лаптевых // Океанологические исследования. 2024. Т. 52, № 1. С. 121–141. EDN XRNVIQ. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2024.52(1).6
  8. Rusakov V. Y., Borisov A. P. Sedimentation on the Siberian Arctic Shelf as an indicator of the arctic hydrological cycle // Anthropocene. 2023. Vol. 41. 100370. EDN IRMGVR. https://doi.org/10.1016/j.ancene.2023.100370
  9. The Impact of Methane Seepage on the Pore-Water Geochemistry across the East Siberian Arctic Shelf / N. Guseva [et al.] // Water. 2021. Vol. 13, iss. 4. 397. EDN BPBYOM. https://doi.org/10.3390/w13040397
  10. Aller R. C. Sedimentary diagenesis, depositional environments, and benthic fluxes // The Oceans and Marine Geochemistry. Elsevier, 2014. P. 293–334. (Treatise on Geochemistry ; vol. 8). https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00611-2
  11. East Siberian Sea, an Arctic region of very high biogeochemical activity / L. G. Anderson [et al.] // Biogeosciences. 2011. Vol. 8, iss. 6. P. 1745–1754. EDN OHQBVP. https://doi.org/10.5194/bg-8-1745-2011
  12. A reassessment of the Eurasian River input of water, sediment, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean / V. V. Gordeev [et al.] // American Journal of Science. 1996. Vol. 296, iss. 6. P. 664–691. EDN LDOREP. https://doi.org/10.2475/ajs.296.6.664
  13. Coastal dynamics and submarine permafrost in shallow water of the central Laptev Sea, East Siberia / P. Overduin [et al.] // The Cryosphere. 2016. Vol. 10, iss. 4. P. 1449–1462. EDN WTPWVP. https://doi.org/10.5194/tc-10-1449-2016
  14. Biogeochemical structure of the Laptev Sea in 2015-2020 associated with the River Lena plume / L. Xie [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2023. Vol. 10. 1180054. EDN XHMBGW. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1180054
  15. Freshwater and its role in the Arctic Marine System: Sources, disposition, storage, export, and physical and biogeochemical consequences in the Arctic and global oceans / E. C. Carmack [et al.] // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2016. Vol. 121, iss. 3. P. 675–717. EDN WRTFND. https://doi.org/10.1002/2015JG003140
  16. Spivak E. A., Osadchiev A. A., Semiletov I. P. Structure and variability of the Lena river plume in the south-eastern part of the Laptev Sea // Oceanology. 2021. Vol. 61, iss. 6. P. 839–849. https://doi.org/10.1134/S000143702106014X
  17. Shelf–basin interaction along the East Siberian Sea / L. G. Anderson [et al.] // Ocean Science. 2017. Vol. 13, iss. 2. P. 349–363. EDN PRNDVZ. https://doi.org/10.5194/os-13-349-2017
  18. Современные методы гидрохимических исследований океана / ред. О. К. Бордовский, В. Н. Иваненков. Москва : ИОАН СССР, 1992. 199 с.
  19. Гидрохимические особенности акватории Карского моря летом 2015 г. / П. Н. Маккавеев [и др.] // Океанология. 2017. Т. 57, № 1. С. 57–66. EDN XSMVWN. https://doi.org/10.7868/S0030157417010087
  20. Lewis E. R., Wallace D. W. R. Program developed for CO2 system calculations. Oak Ridge, Tennessee, U. S. A. : Carbon Dioxide Information Analysis Center Oak Ridge National Laboratory, 1998. 42 p. (Environmental Sciences Division Publication ; no. 4735).
  21. Глубинные расплавы крупных вулканов и вулканических провинций Западной Антарктиды: новые экспериментальные данные / В. Г. Бахмутов [и др.] // Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2020. No. 6. P. 46–53. EDN HJZZQO. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.06.046
  22. О механизмах деградации подводных многолетнемерзлых пород на Восточном Арктическом шельфе России / Л. И. Лобковский [и др.] // Доклады Академии наук. 2013. Т. 449, № 2. C. 185–188. EDN PVXDRZ. https://doi.org/10.7868/S0869565213080203
  23. Activation of old carbon by erosion of coastal and subsea permafrost in Arctic Siberia / J. E. Vonk [et al.] // Nature. 2012. Vol. 489, № 7414. P. 137–140. https://doi.org/10.1038/nature11392

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.