Амурская экспедиция Института биологии моря на НИС "Профессор Гагаринский" в июле 2005 года.

С 6 по 26 июля 2005 года состоялась экспедиция Института биологии моря ДВО РАН на НИС "Профессор Гагаринский". Основными районами работ были: Амурский лиман Татарский пролив Японского моря и Сахалинский залив Охотского моря.

Основной задачей экспедиции являлось комплексное изучение современного состояния прибрежных морских экосистем Японского и Охотского морей на акваториях, находящихся под влиянием стока реки Амур.

В последние годы в бассейне р. Амур наблюдается сложная экологическая обстановка, возникшая в результате неконтролируемого и не адаптированного к особенностям природной среды природопользования, прежде всего на территориях КНР и РФ, что вызвало появление новых и усугубление существовавших экологических проблем в регионе.

На стыке двух крупных систем - реки и моря, существуют биогеохимические барьеры. Эти зоны известны как маргинальные фильтры. Здесь происходит целый спектр явлений: резкое замедление скорости течения речных вод, осаждение крупных фракций взвешенного материала, коагуляция глинистых частиц, смешение речных и морских вод, их взаимное разбавление, физико-химическое взаимодействие веществ (флокуляция и коагуляция органических веществ и металлов, сорбция, десорбция), интенсификация биологических процессов. В свою очередь эти процессы находятся под влиянием климатических и антропогенных изменений речного стока, зависят от характера плотностной структуры вод и гидродинамических условий. Динамика и взаимосвязь различных барьеров оказывают первостепенное влияние на функционирование морских экосистем.

Учитывая увеличение антропогенного воздействия на речную экосистему Амура и природные изменения, связанные с уменьшением расхода воды в его русле всё более актуальной становится оценка способности Амурского лимана к преобразованию речного стока Амура и его влияния на прилегающие морские акватории.

В связи с этим перед экспедицией стояли следующие задачи:

1. Исследовать пространственную изменчивость гидрологических и гидрохимических параметров в зонах смешения речных и морских вод: р. Амур, Амурский лиман, Сахалинский залив Охотского моря, Татарский пролив Японского моря.
2. Изучить особенности распределения биогенных элементов - минеральных форм фосфора, аммонийного и нитратного азота, а также кремния и кальция в районах с различными гидрологическими условиями. В качестве показателя продуктивности в исследуемых районах было взято содержание хлорофилла А в поверхностном слое.
3. Определить видовой состав и количественные показатели (плотность - кл/л, биомасса - мг/м₃) фито- и зоопланктона в указанных районах исследований.
4. Изучить качественные и количественные характеристики донных сообществ.
5. Собрать пробы взвешенного материала поверхностного слоя вод для характеристики его количества и химического состава как индикаторов выноса вещества с речным стоком, интенсивности седиментационных и продукционных процессов, а также оценки возможного антропогенного влияния.
6. Сделать гранулометрический и химический анализ всех типов грунтов и донных отложений для отслеживания путей разноса материала речного стока и возможного антропогенного влияния на различных участках акваторий.
7. Оценить влияние хозяйственной деятельности в бассейне реки Амур на уровень концентрации и распределение растворенных и взвешенных форм металлов (Pb, Cd, Cu, Zn, Fe, Mn, Ni) в окружающих водах прилегающих морских акваторий.
8. Определить особенности микроэлементного состава сетного планктона поверхностного слоя вод в связи с видовым составом и содержанием металлов в среде.

Данные исследования были предусмотрены плановыми темами Института биологии моря ДВО РАН по программам фундаментальных исследований Российской академии наук, а также по теме "Динамика экосистем, формирование биопродуктивности и биоресурсов Мирового океана", Федеральной целевой программы "Мировой океан" и по проекту поддержки фундаментальных научных исследований Дальневосточного отделения РАН "Реакция морской биоты на изменения природной среды и климата".

Научный руководитель экспедиционного проекта академик РАН В.Л. Касьянов, директор ИБМ ДВО РАН, начальник экспедиции к.б.н. Д.А. Некрасов, н.с. ИБМ ДВО РАН.

В составе экспедиции соисполнителями по выполнению программы работ участвовали сотрудники Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, выполняющие исследования по разделу "Гидрологические характеристики и оценка влияния терригенного стока на экосистемы дальневосточных морей", а также сотрудники Тихоокеанского института географии ДВО РАН, работающие по разделу "Биогеохимическое преобразование форм тяжелых металлов в прибрежных акваториях дальневосточных морей". Кроме того, данные работы велись в рамках Программы комплексных исследований в бассейне реки Амур. Ответственные исполнители и основные участники проекта: В.М. Шулькин, к.г.н., зав. лаб. ТИГ ДВО РАН и И.А. Жабин, к.г-м.н., с.н.с. ТОИ ДВО РАН.

На полигонах и станциях в районах открытого моря и в прибрежных зонах выполнялись гидрологические, гидрохимические, геохимические, гидробиологические работы.

В составе экспедиции работало три отряда.

Гидролого-гидрохимический отряд. Выполнял измерения физических показателей водной массы, осуществлял сбор проб воды для оценки гидрологических и гидрохимических характеристик морской среды в районах работ;

Геохимический отряд. Производил сборы проб воды и донных осадков для последующей обработки и анализа в них тяжелых металлов в лаборатории судна и институте, оценивал величину потока взвеси на дно.

Гидробиологический отряд. Выполнял сборы проб донной фауны с помощью дночерпателей и драг с борта судна; в легководолазном снаряжении осуществлял сбор и описание морской флоры и фауны в прибрежных морских участках; в судовой лаборатории разбирал и анализировал полученный материал; вел визуальное наблюдение за морскими млекопитающими. С помощью батометров собирал пробы воды на различной глубине, выполнял фиксацию проб для качественного и количественного анализа фитопланктона; планктонными сетями отлавливал меро- и зоопланктон и анализировал пробы в судовой лаборатории.

В результате выполнения плана-программы рейса научным составом экспедиции были получены:

1. характеристики основных физических, химических компонентов морских экосистем в районах, прилегающих к устьям крупных рек;
2. данные о видовом составе, численности, биомассе и распределении пелагических и бентосных сообществ морских организмов в связи с климато-океанологическими факторами;
3. оценки влияния речного стока реки Амур на биологические сообщества;
4. материалы о связи биоразнообразия прибрежной флоры и фауны со степенью и характером речного стока и антропогенного воздействия
5. данные о реакциях биоты на терригенный сток и загрязняющие вещества, выносимые с речным стоком.

В составе экспедиции работали сотрудники Института биологии моря (8 человек), Тихоокеанского океанологического института (5 человек) и Тихоокеанского института географии (2 человека). Всего 15 человек, среди них 5 кандидатов наук.

В течение рейса экспедиция работала в южной части Сахалинского залива (Охотское море), в Амурском лимане, Татарском проливе, в приустьевых участках рек Тумнин и Коппи (Японское море). Протяженность маршрута составила 1937 миль. Продолжительность рейса - 21 сутки.

Всего было сделано и обработано 36 комплексных морских станций с борта судна на глубинах до 30 метров и 3 речных станции, на которых отбирались пробы воды для последующего определения концентрации растворенных и взвешенных форм металлов. Всего было получено 40 профилей температуры и солености. Анализ на содержание биогенных элементов был выполнен для 107 проб, включая пробы речной воды в реках Амур, Тумнин и Коппи. Параметры карбонатной системы (рН, щелочность) были измерены для 118 проб морской воды, такое же количество проб законсервировано и в дальнейшем обработано на берегу (кальций, магний, гуминовое вещество, хлорофилл "а").

Было собрано более 100 проб макробентоса, 99 количественных и 34 качественных проб мейобентоса. На определение гранулометрического состава грунта, содержание органического вещества и соотношения стабильных изотопов углерода С¹²/С¹³ в донных осадках было собрано по 35 проб. Собрано и подготовлено для дальнейшей обработки 98 батометрических, 37 сетных, 30 донных проб фитопланктона и 104 пробы зоопланктона.

Для выполнения задач экспедиции на борту НИС "Профессор Гагаринский" работала водолазная станция, имелись дночерпатели, автоматические гидрологические зонды, батометры, планктонные сети, мейобентосная драга, холодильные камеры, бинокуляры, персональные компьютеры, УКВ радиостанции, химико-аналитические приборы, химические реактивы и посуда. Экспедиция была оснащена надувной лодкой с подвесным мотором, спасательным имуществом и водолазным оборудованием.

Все работы выполнялись согласно общепринятым методикам.

Полученные в ходе рейса данные позволяют исследовать пространственную изменчивость гидрохимических, гидрологических и гидробиологических параметров, процессы деструкции и продукции органического вещества в зоне смешения речных и морских вод, расположенной в Амурском лимане, а так же прилегающих районах Охотского моря (Сахалинский залив) и Японского моря (Татарский пролив).

Помимо исследования влияния стока р. Амур на гидрохимические и гидробиологические параметры в Амурском лимане, южной части Сахалинского залива и северной части Татарского пролива, в ходе экспедиции удалось провести рекогносцировочные работы в устьях рек Тумнин и Коппи - двух наиболее крупных реках юга Хабаровского края, впадающих в Японское море. До настоящего времени данные по химическому, в том числе микроэлементному составу стока этих рек практически отсутствовали.

По материалам экспедиции написан научный отчет и готовятся публикации для ведущих отечественных и зарубежных журналов и сборников.

Программа экспедиционных работ выполнена. Получены уникальные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические данные по влиянию стока реки Амур на прилегающие к устью акватории Охотского и Японского морей в условиях воздействия природных и антропогенных факторов среды и климатических изменений.

Рабочие моменты экспедиции на борту НИС "Профессор Гагаринский"

Начальник экспедиции к.б.н. Некрасов Д.А.