 |
 |
|
ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИИ ПЛАНКТОНА
Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук
Заведующий Лабораторией - доктор биологических наук Михаил Владимирович Флинт
Основатель направления исследований морского планктона в Институте океанологии - член-корреспондент РАН В.Г. Богоров, Лаборатория экологии планктона организована академиком М.Е.Виноградовым в 1989 г. С 2003 г. Лабораторией руководит доктор биологических наук М.В. Флинт.
В Лаборатории исследуются все важнейшие компоненты морских планктонных сообществ: фитопланктон, бактериопланктон, планктонные простейшие, микро- и мезозоопланктон. Работы Лаборатории ориентированы на изучение функциональных связей между структурой, динамикой, продукцией планктона и физическими и химическими параметрами среды, взаимоотношений между важнейшими компонентами планктонных сообществ.
Современные направления деятельности:
Лаборатория проводит исследования в южных и северных морях России (Черном, Каспийском, Белом, Баренцевом, Карском, Чукотском, Беринговом), море Бофорта, Средиземном и Аральском морях, Центральном Арктическом Бассейне и Южном океане.
Работами последних лет были вскрыты механизмы формирования высокой биологической продукции в зонах гидрофизических фронтов разных типов и показано значение фронтальных зон как ключевых областей для питания организмов высших трофических уровней морских экосистем. Были описаны ассоциированные с континентальным склоном океана механизмы взаимодействия физических и биологических процессов, определяющие высокую локальную продукцию, крос-склоновый перенос и биологические границы между пелагическими экосистемами шельфа и глубокого моря.
Комплексный подход к исследованию морских экосистем, практикуемый в Лаборатории, позволил вскрыть механизмы формирования аномальных «цветений» планктонных водорослей, в том числе вредоносных видов, в разных районах океана и определить роль изменчивости физических и химических факторов среды и процессов климатической природы в этих явлениях. Получены оценки влияния аномальных «цветений» на структуру и продуктивность планктонных сообществ и потоки вещества в морских экосистемах. Эти материалы дают основу для прогноза возникновения «цветений» и их последствий для морских экосистем. Лаборатория имеет широкие международные связи и участвует в целом ряде международных биоокеанологических проектов по исследованию экосистем внутренних морей и открытых районов Мирового океана, рабочих групп по разным проблемам морской биологии. Результаты исследований, выполненных в лаборатории, публикуются в ведущих отечественных и мировых научных изданиях.
Важнейшие результаты работы Лаборатории В результате биологических исследований пелагических сообществ Карского
моря в связи с абиотическими факторами среды получены оценки состава и
количественного распределения фито- и зоопланктона в районах Карского
моря с разным гидрологическим и гидрохимическим режимом и уровнем
влияния речного стока. Исследованы механизмы формирования
кросс-шельфовой зональности в распределении планктона, а также
формирующие эту зональность связи "среда - биота". Впервые показана роль
мощного фронтального раздела, отделяющего эстуарную обогащенную
биогенами зону от пресных вод р. Оби, в формировании структуры и
продуктивности планктонных сообществ. С этим фронтом были связаны
области высокого обилия фитопланктона и локально высоких биомасс
мезопланктона, превышающие фоновые для шельфа значения в 7(!) раз.
[Сергеева В.М., Суханова И.Н., Флинт М.В., Паутова Л.А., Гребмайер Д.М., Купер Л.В. Фитопланктон западной Арктики в июле-августе 2003 г. // Океанология. 2010. Т. 50. №2. С. 203 - 217; Суханова И.Н., Флинт М.В., Сергеева В.М., Кременецкий В.В. Фитопланктон юго-западной части Карского моря // Океанология. 2011. Т. 51. № 6. C. 1039-1053]. На основе полевых материалов и лабораторных экспериментов исследована динамика массового развития планктонных водорослей Phaeocystis. Феоцистис образует крупные слизевые колонии, которые развиваются в огромных количествах и могут заражать обширные акватории северо-восточной Атлантики и других районов Мирового океана и кардинально менять биохимические параметры среды, продукционные процессы и трофические взаимоотношения в планктонных сообществах. Получены количественные данные по потреблению феоцистиса зоопланктонными организмами. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В., исп. - к.б.н. Сажин А.Ф). На основании данных специальных полевых экспериментов выявлены закономерности связи распределения массовых планктонных организмов Черного моря с характером циркуляции в области континентального склона. Показано, что интенсивная контурная циркуляция в бассейне с выраженным Основным черноморским течением (ОЧТ) и фронтальной зоной над континентальным склоном приводит к жесткой изоляции планктонных сообществ шельфа и глубокого моря. Интенсивное взаимодействие шельфовых сообществ и сообществ глубокого моря, вынос шельфовых организмов за пределы шельфовой зоны характерно для периодов ослабления ОЧТ и формирования развитой вихревой мезомасштабной циркуляции, разрушающей гидрофизические границы между шельфом и глубоким бассейном. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - Е.Г.Арашкевич, А.Г.Тимонин). Впервые показано, что в восточной Арктике в области континентального склона численность и биомасса фитопланктона в течение большей части вегетационного сезона достигает максимальных для района величин. Наибольшим богатством характеризуются районы склоновых каньонов, где интенсивные восходящие движения воды обеспечивают постоянно благоприятный биогенный режим. В области Арктического бассейна от Баренцева до Чукотского моря над континентальным склоном формируется повышенная биомасса массовых растительноядных форм мезопланктона, которая в 4-7 раз превышает фоновые значения для шельфа и глубокого моря. Доказана принципиальная роль процессов на континентальном склоне в формировании структуры и биологической продукции пелагических экосистем арктического бассейна. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - К.Н.Кособокова, И.Н.Суханова). Описаны два новых типа сообществ арктического сезонного льда и описаны особенности распределения фито и зоопланктона в толще ледяной колонны. Показано, что биомасса автотрофных водорослей в нижней части ледового покрытия может достигать огромных значений - 36(!) г С/м3. Роль гетеротрофных организмов в биомассе ледового сообщества не превышает 10% и их роль в функционировании ледовой экосистемы невелика. Ледовые водоросли, попадающие изо льда в воду до начала весеннего «цветения» служат основой пелагической пищевой цепи в ранневесенний период. (Рук. работ - д.б.н. М.В.Флинт; исполнители - Т.Н.Ратькова, А.Ф.Сажин, А.Ф.Пастернак). Получены оценки численности, биомассы, размерного и видового состава фитопланктона и зоопланктона на обширной акватории Западной Арктики от Берингова пролива до м. Барроу и изменчивости этих параметров в течение вегетационного сезона. Показано, что цветение фитопланктона в шельфовых районах начинается во второй половине июня, в условиях сильно развитого ледового покрытия и отрицательных температур воды, и продолжается в течение июля и августа. Материалы дает новые представления о сукцессии фитоцена в западном секторе Арктического бассейна и может служить для прогноза региональных условий создания первичной продукции. Данные по зоопланктону позволили оценить влияние притока тихоокеанских вод различного происхождения на шельфовые районы Чукотского моря. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). Впервые проанализирована роль динамики популяций кокколитофорид в фитоцене восточного шельфа Берингова моря в период до аномального цветения этих водорослей в 1997-98 гг., во время цветения и после его окончания. В период бурного цветения, с лета и до поздней осени, кокколитофориды вытесняли все остальные группы и формировали 97-99% численности и биомассы фитопланктона. Лишь через два года после аномальных событий, связанных с цветением кокколитофорид, высокопродуктивная экосистема шельфа смогла возвратиться к состоянию, близкому к наблюдавшемуся в первой половине 90-х годов. Получены результаты по изменчивости планктонных сообществ на шельфе, которые указывают на временную и пространственную неравномерность в функционировании пелагической экосистемы и, следовательно, пищевых условий для организмов более высоких трофических уровней. Это имеет прогностическое значение для условий воспроизводства планктофагов, в том числе и промысловых видов рыб. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). Закончен анализ многолетних изменений роли кокколитофорид в фитопланктонном сообществе Берингова моря. Показано, что после аномального цветения 1997 г., связанного с резкими климатическими изменениями, массовое развитие кокколитофорид стало характерной чертой сезонной сукцессии фитоцена в важном рыбопромысловом районе восточного шельфа, даже в годы со среднемноголет-ними климатическими условиями. Установлено, что в годы с условиями, близкими к среднемноголетним, в биомассе зоопланктона срединного шельфа восточной части Берингова моря абсолютно доминирует копепода Calanus marshalle, что указывает на благоприятные условия для откорма там молоди минтая и других видов планктоно-ядных рыб. Полученные результаты позволяют оценить характер и продолжительность последствий воздействия резких колебаний климата на базовые промежуточные трофические уровни субарктических шельфовых экосистем и могут служить для прогноза региональных условий формирования вторичной продукции и воспроизводства зоо-планктофагов, в том числе и промысловых видов ихтиофауны.(Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). Завершено крупное исследование роли шельфовых гидрофизических фронтов разного генезиса в формировании биологической продуктивности морских экосистем. Выявлены биологические явления, связанные с фронтами четырех типов: прибрежным приливным фронтом, шельфовым фронтальным разделом, склоновым и срединным шельфовыми фронтами и важнейшие связи между биологическими и физическими процессами в зонах фронтов. Результаты позволяют по-новому оценить механизмы формирования биологической продукции в шельфовых экосистемах, впервые показать ключевую роль мезомасштабных процессов в этих механизмах, а также прогнозировать локализацию кормовых областей для промысловых и охраняемых видов. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). Впервые описан феномен летних цветений диатомовых водорослей на высокоширотном океаническим шельфе. Показано, что цветения могут формироваться на фоне жесткой вертикальной стратификации, численность и биомасса планктонных водорослей в цветениях достигает уровня, характерного для весенних вспышек фитопланктона. Получены оценки видового состава и специфических пространственно-временных масштабов летних цветений. Показана роль летних цветений фитопланктона в сезонном цикле углерода в шельфовых экосистемах. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). На основе принципиально новых данных о составе, распределении и роли ледовых водорослей в функционировании высокоширотных сообществ впервые показано, что зимой во льду Белого моря наряду с диатомовыми обитают многочисленные мелкие жгутиковые водоросли. Тонкий слабосоленый лед Белого моря постоянно получает приток биогенных элементов с приливными течениями и при подтоплении под тяжестью снега. Водоросли, вытаивающие изо льда, быстро потребляются подледным зоопланктоном, благодаря чему весеннее развитие зоопланктона начинается существенно раньше, чем считалось прежде. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). Проанализированы собственные и все доступные литературные данные о планктонных сообществах Карского моря. Показано, что сообщества южной части моря формируются под воздействием пресноводного стока, в западной - под влиянием притока обеднённых баренцевоморских вод, в центральной части и на севере - под влиянием арктических и атлантических вод. Проведён анализ трофической структуры сообществ в различных районах моря, оценена степень обеспеченности пищей и вклад в вертикальные потоки вещества. Сравнительный анализ обширного материала из труднодоступных районов Российской Арктики определяет практическую значимость работы.(Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). С использованием судовых исследований и спутниковой информации установлена связь между динамикой вод, водообменными процессами и распределением планктона Черного моря. Показано, что степень выраженности струи Основного Черноморского Течения определяет параметры количественного распределения планктона в системе шельф - глубокое море. Эти новые результаты имеют фундаментальное и практическое значение для понимания функционирования пелагических сообществ и влияния континентального склона на физические и биологические компоненты экосистемы Черного моря. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.). В Чёрном море проведены экспедиционные исследования связи количественного распределения планктона в зоне континентального склона с динамическими и пространственными особенностями склонового течения. Показано, что при узком и быстром течении биомасса планктона максимальна над склоном и снижается как к центру моря, так и в сторону шельфа. При низкой скорости течения и активизации водообмена между шельфом и глубоким бассейном градиенты в распределении биомассы планктона в системе шельф-склон-глубокое море выравниваются. Выявлены планктонные организмы-трассёры интенсивности и направленности водообмена в этой системе. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В.).
И.Н.Суханова, М.В.Флинт, В.М.Сергеева, Л.А.Паутова. Пространственная структура фитопланктонных сообществ на континентальном склоне, на шельфе и в глубоководном районе Западной Арктики (Чукотское море и море Бофорта) В. М. Сергеева, И.Н.Суханова, Фитопланктон Западной Арктики как индикатор сезонных и климатических изменений в экосистеме (Международная конференция «МНОГОФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ: МИРОВОЙ ОКЕАН, ПРИРОДА, ЧЕЛОВЕК,ОБЩЕСТВО, ТЕХНОЛОГИИ», 7-25 июня 2010 г.)
О Лаборатории на сайте ИО РАН
ОФИЦИАЛЬНЫЙ САЙТ ИНСТИТУТА ОКЕАНОЛОГИИ ИМ. П. П. ШИРШОВА РАН http://www.ocean.ru/
К разделу ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ ЦЕНТРЫ 
|
|
|
 | | ||
| |||
Впервые для Карского моря показано, что мощный динамический фронт над
континентальным склоном желоба Святой Анны служит барьером и
ограничивает взаимодействие между относительно бедными планктонными
сообществами внешнего шельфа и богатым сообществом глубоководного
арктического бассейна. (Рук. работ - д.б.н. Флинт М.В., исп. - к.б.н.
Суханова И.Н., к.б.н. Тимонин А.Г.).