С 5 марта по 5 апреля экспедиция на научно-исследовательском судне «Профессор Штокман» Института океанологии им. Ширшова РАН обследовала российский сектор Черного моря. Российские океанологи продолжили многолетний мониторинг черноморской акватории. Особенно ученых интересовали изменения, происходящие в экосистеме Черного моря под влиянием изменений глобального и регионального климата.
Море осталось «незаряженным»
«В последнее время температура воды в Черном море зимой повысилась, казалось бы, не слишком сильно – всего лишь на два градуса, — рассказывает корреспондентам Infox.ru заместитель директора Института океанологии доктор биологических наук Михаил Флинт. – Это оказалось принципиально важным для экосистемы. В Черном море ярко выражена сезонная цикличность: жизнь развивается летом, а зимой происходит зарядка системы питательными веществами, связанная с зимней конвекцией – вертикальным перемешиванием. Поверхностный слой охлажденной атмосферой воды опускается вниз и замещается водами из нижних слоев, которые богаты биогенными элементами. Это необходимо для того, чтобы весной развивался фитопланктон – его продукция кормит все морские организмы в течение следующего сезона.
Весной 2009 года в центральных районах Черного моря ученые не увидели привычного буйного весеннего цветения воды. Значит, «зарядка системы» не состоялась. То же подтвердили и измерения прозрачности воды. «Для оценки существует очень простой, но надежный способ, — объясняет Михаил Флинт. – В воду опускают идеально белый диск и замеряют глубину, до которой он различим. Если обычно в весенний период это шесть-семь метров, то сейчас мы намеряли 19 метров».
Прозрачная вода подтверждает, что нет цветения. А ведь отсутствующий фитопланктон должен включиться в пищевые цепи и кормить всех, вплоть до промысловых видов.
Ученые еще не знают, каковы будут последствия. Возможно, в этом сезоне живым организмам придется использовать почти исключительно биогенные элементы из речного стока. Но они поступают в море совершенно в другом режиме, что может привести к серьезным переменам.
Отклик на потепление
Изменения климатических условий вызывают изменение циркуляции воды в бассейне Черного моря. Из-за потепления и ослабления ветров мощное круговое течение сменяется отдельными небольшими по размеру вихрями, которые перемешивают прибрежную зону, «вентилируют» ее и перераспределяют загрязнения.
Вообще, подчеркивает Михаил Флинт, экосистема Черного моря достаточно устойчива, чтобы вплоть до определенного предела не реагировать на воздействия климата. Но когда предел достигнут, она начинает меняться. Нынешней зимой, по его мнению, это произошло. Задача ученых — отследить физические и химические изменения и отклик биологических процессов на изменения.
Экосистему океанологи исследуют на стыке сезонов, в критический момент, когда зима переходит в лето. Кстати, март и начало апреля – нелегкое время для того, чтобы плавать в Черном море: оно в этот период неспокойно.
Осмотр и диагностика
«Профессор Штокман» во время своего сотого рейса обследовал критические участки акватории: на шельфе, в том числе в области континентального склона, где сосредоточены многие важные процессы, и в нескольких местах глубоководной котловины.
Работа океанологов происходит так. В каждой точке они организуют так называемую комплексную станцию. Изучают все компоненты системы: физические и химические свойства воды, вертикальное распределение, зональность – стратификацию, течения, характер перемешивания – конвекции. Для этого используют разнообразные зонды. При помощи специальных устройств берут пробы воды и грунта в виде колонок. В каждом слое воды изучают продукцию и состав фитопланктона. Ну и, конечно, животных, взвешенных в толще воды и ползающих по дну, — для этого применяют планктонные сетки и дночерпатели.
Из показателей, измеренных в разных точках, складывается мозаика черноморской экосистемы.
Это странное Черное море
«Люди, отдыхающие на Черноморском побережье, и даже некоторые специалисты не знают о том, что Черное море это уникальный бассейн, — говорит Михаил Флинт, – другого такого нет во всем мире. При глубине моря в две тысячи с небольшим метров его живой активный слой составляет от 150 до 180 метров. А глубже море абсолютно мертвое за исключением бактериальной жизни».
Причина в том, что глубокие слои Черного моря заражены сероводородом. Это началось 7−8 тыс. лет назад, после того как в распресненное Черное море поступила сильно соленая вода из Средиземного. Образовалась так называемая вертикальная стратификация – слоистость воды с разной соленостью. Верхний слой, менее соленый, хорошо перемешивается и насыщается кислородом. А под ним лежит слой очень плотной соленой воды, где кислорода нет. Зато она насыщена сероводородом из падающей на дно и разлагающейся органики.
Граница сероводородного слоя неровная и может изменяться в зависимости от климатических условий. В более холодные годы сероводород на границе окисляется кислородом из верхнего слоя, и она опускается. В теплые годы, когда нет зимней конвекции, граница может подниматься. Колебания могут составлять до 10 м. Пока это не имело никаких губительных последствий для экосистемы, но глубину пролегания границы надо держать под постоянным наблюдением, отметил ученый.
Редко, но иногда складываются такие условия, что сероводород из глубины оказывается на шельфе и даже на пляжах. Выход происходит под влиянием циркуляции воды и сильных ветров с берега, которые «стягивают верхний слой воды, как одеяло». На смену ему в прибрежную зону затягивается глубинная вода, содержащая сероводород. Так случилось, например, в 1986 году, когда отдыхающие сбежали с пляжей Ялты, напуганные запахом сероводорода.
Черное море – это еще и источник метана. Хотя и не в таком количестве, как в болотах, он производится в море метанобактериями, причем его содержание здесь может быть в пять и более раз выше, чем в среднем в Мировом океане.
Нарушители биологических границ
Очень остро стоит для моря проблема инвазивных видов. «Черное море – это своего рода Австралия, — комментирует Михаил Флинт. – Это такая же замкнутая система, и любой попадающий в нее и прижившийся вид может разрушить сложившиеся связи».
Причины биологических инвазий могут быть как естественными, так и связанными с человеческой деятельностью. Когда вид попадает в экосистему, чтобы прижиться в ней, ему нужно адаптироваться к новым условиям. Или условия могут измениться и благоприятствовать ему. Внедрение многих видов-вселенцев в Черное море происходило на волне климатических изменений, и именно они помогли многим видам остаться и прижиться.
Сейчас в Черном море биологи насчитывают 138 инвазивных вида, среди которых есть как планктонные виды, так и обитатели дна, рыбы и прочие. Самый известный пример – рапана, которую занесли с Дальнего Востока в 1949 году. Она съела в море всех устриц и сильно сократила колонии мидий. Рапана пожирает все на своем пути. В последние годы для нее возникли благоприятные условия, так как исчезли густые заросли водоросли филлофоры и хищнику открылся простор для свободного передвижения по труднодоступным ранее участкам дна. Правда, когда рапана слишком размножается, она начинает вымирать от голода.
Другая громкая история – война гребневиков, прозрачных, похожих на медузу организмов. Гребневик мнемиопсис попал в Черное море с балластными водами, и в 1988 году произошло резкое увеличение его численности, когда он съел значительную часть планктона и молоди рыб, из-за чего катастрофически упали уловы. Управа на мнемиопсиса нашлась в лице другого гребневика – берое: этот хищник, вселившись в Черное море, стал мнемиопсиса поедать. Есть мнение, что сегодня система пришла в равновесие, однако оно очень шаткое и зависит от климата. В более теплые годы берое активизируется и сокращает численность мнемиопсиса. В более холодные годы берое чувствует себя хуже, а мнемиопсис соответственно благоденствует.
Другие заметные и массовые виды-вселенцы в Черном море — водоросли Polysiphonia paniculata и Desmarestia viridis, планктонный рачок Acartia tonsa, брюхоногий моллюск Neptunea arthritica, двустворчатые моллюски Anadara inaequivalvis и Mya arenaria, два вида крабов, в том числе китайский мохнорукий, а также рыбы пелингас и барракуда.
Многие в наше время склонны все изменения в природе приписывать человеку. Но это не всегда так, считает Михаил Флинт. Естественные причины изменений, в первую очередь климатические, часто оказываются сильнее воздействия человека. Людям нужно эти изменения изучать, уметь прогнозировать и учитывать в своей деятельности.
