Карское море представляет собой арктический шельфовый водоем материкового окраинного типа. На протяжении многих лет оно считалось труднодоступным для научных исследований и освоения его природных богатств. По этой причине информация о функционировании карскоморских экосистем была малочисленной и фрагментарной, что, в свою очередь, сформировало ложные представления о бедности флоры и фауны Карского моря, низкой биологической продуктивности и, в итоге, о бесперспективности практического использования его ресурсов. Однако, по мере накопления новых гидрологических, геологических и биологических данных, всё более отчетливой становилась сложная структура жизнедеятельности водоема, появились доказательства специфичности многих экологических процессов, резко изменились взгляды на уровни продуктивности пелагиали и бентали. В последние годы интерес к Карскому морю значительно возрос в связи с разведкой нефтеи газоносных месторождений на его шельфе. Поэтому в настоящее время все сведения об экологии и биоресурсах Карского моря представляют большое значение как с научной, так и с практической точек зрения.
Актуальность проблемы. Многощетинковые черви (Класс Ро1усЬае1а) — одна из самых многочисленных и разнообразных групп морских беспозвоночных. Для них свойственны почти все известные типы питания, они могут занимать различные экологические ниши и ступени трофических пирамид. Кроме того, в бентосных сообществах полихеты почти всегда превосходят другие таксоны по количеству видов, а часто доминируют по плотности поселения и биомассе. Практически все представители полихет входят в пищевой рацион промысловых видов рыб и беспозвоночных, а также могут быть индикаторами состояния донных экосистем, что делает данную группу особо значимой в практическом плане.
В настоящее время большое внимание уделяется анализу распределения региональной фауны отдельных таксономических групп. По многощетинковым червям в морях Российского Севера такие работы пока только начали проводиться. Что касается Карского моря, там распределение полихет изучалось лишь в одном районе — на Обь-Енисейском мелководье (Гагаев и др., 2006; Фролова, 2007). Настоящая работа расширяет область таких исследований на всю карскоморскую акваторию.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы являлось изучение разнообразия, экологии, структуры сообществ и особенностей распределения многощетинковых червей Карского моря.
В связи с этим решались следующие задачи:
1. составление списка видов полихет Карского моря;
2. определение количественных характеристик (биомассы и плотности поселения) видов и видовых комплексов многощетинковых червей, их пространственного распределения, а также уровней таксономического разнообразия;
3. изучение изменчивости качественного состава и количественных показателей сообществ в зависимости от океанологических факторов;
4. исследование экологии массовых видов полихет Карского моря;
5. возможность использования сообществ многощетинковых червей в качестве индикатора многолетних климатических изменений и антропогенного нарушения состояния природной среды.
Научная новизна. В работе приведен видовой список многощетинковых червей Карского моря. Впервые представлены карты распределения в Карском море всех количественных характеристик сообществ полихет — биомассы, плотности поселения, а также уровней видового разнообразия. Выделены видовые комплексы и показано их распределение на акватории водоема. Подробно описана экология ведущих видов полихет. Установлена связь между пространственными и временными различиями видового состава и количественных показателей сообществ многощетинковых червей и изменчивостью океанологических факторов.
Практическая значимость. Все представители данной группы играют огромную роль в донных экосистемах Карского моря. Помимо того, что полихеты являются важнейшим компонентом трофических цепей и непосредственно служат кормовыми объектами для более крупных беспозвоночных и бентосоядных рыб, они также принимают активное участие в утилизации органики донных осадков. Многочисленные ходы полихет, как и других инфаунных организмов, способствуют минерализации органического вещества и скорейшему возврату биогенных элементов и части органики в гидросферу. Таким образом, знание структуры сообществ полихет и их качественных и количественных характеристик дает важную дополнительную информацию о протекании самых различных океанологических процессов в водоеме в целом. Видовые списки, величины плотности поселения и биомассы многощетинковых червей могут быть использованы для оценки общей продуктивности и кормовой базы моря. Все • представленные данные имеют значительную ценность как фоновый материал при проведении мониторинговых исследований с целью обнаружения возможных изменений в среде антропогенного или естественного характера. Существуют наблюдения, свидетельствующие о реакции фауны Карского моря на флуктуации климата, а следовательно, новая информация может использоваться и при изучении глобальных климатических изменений.
Апробация работы. Результаты исследований, проводимых с 1993 года по настоящее время в рамках госбюджетных научно-исследовательских программ лаборатории зообентоса ММБИ КНЦ РАН, представлены в отчетах по темам НИР. Материалы диссертации докладывались на конференциях:
• международной научной конференции «Методология и процедура оценки воздействия морской нефтегазовой индустрии на окружающую среду Арктики» (Мурманск, 1996);
• международной научной конференции «Современное состояние планктона и бентоса, проблемы сохранения биоразнообразия арктических морей» (Мурманск, 1998);
• международной научной конференции «Современные проблемы зоологии и экологии» (Одесса, 2005);
• научной конференции «Океанологические и биологические исследования арктических и южных морей России (к 70-летию Мурманского морского биологического института) (Мурманск, 2006).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах и состоит из введения, восьми глав, выводов и списка литературы. Работа проиллюстрирована 8 таблицами и 76 рисунками, включая 54 карты и 30 фотографий.
Список литературы
содержит 133 публикации, в том числе 19 на иностранных языках.
1. В результате таксономического анализа идентифицированы 176 таксонов многощетинковых червей, принадлежащих 34 семействам, 143 из них — до вида. Девятнадцать видов полихет отмечены в Карском море впервые.2. В биогеографической структуре многощетинковых червей Карского моря преобладают бореально-арктические виды (42%), субтропическо-бореально-арктические составляют 17%, высоко-бореально арктические — 13%- одинаковые доли (по 11%) приходятся на виды арктической группы и виды космополитынаименьшая часть видового состава представлена бореальными видами — 6%. При этом 40% составляют широко распространенные виды, 14% — атлантические и 8. % — тихоокеанские.3. В трофической структуре полихет Карского моря преобладают собирающие детритофаги (43%). Примерно одинаковая доля приходится на безвыборочно поглощающих грунт (25%) и плотоядных (24%). Сестонофаги представлены наименьшим количеством видов (8%) .4. В соответствии с распределением океанологических условий в придонном слое Карского моря — глубины, грунта, солености, температуры — фауна многощетинковых червей группируется в 4 фаунистических комплекса: фаунистический комплекс устьев рек, прибрежный, комплекс средних глубин и глубоководный. Максимальным видовым разнообразием и плотностью поселения характеризуется прибрежный комплекс. Максимальная биомасса полихет характерна для комплекса средних глубин, а минимальная — для глубоководного фаунистического комплекса.5. Наибольшее видовое разнообразие зарегистрировано в юго западной части моря, куда через проливы Карские Ворота и Югорский Шар поступают баренцевоморские водные массыоно велико также в северной части Новоземельского желоба, куда заходят воды Баренцева моря, огибающие Новую Землю с севера, и снижается в устьях больших рек Обь и Енисей вместе с уменьшением солености.6. Биомасса полихет в Карском море колеблется от 0.02 до 206 г/м .Области повышенной биомассы (более 150 г/м) располагаются в районах влияния баренцевоморских водных масс — в северной части Байдарацкой губы, где был отмечен максимум, и у западного побережья п-ва Ямал. Область биомассы, превышающей 50 г/м2, распространяется далее вдоль западного побережья п-ва Ямал и, снижаясь до 25−50 г/м, вытягивалась в северо-западном направлении. В глубоководных желобах северной части моря биомасса многощетинковых червей не превышает 10 г/м ,.
7. Плотность поселения полихет варьирует от 31 до 5754 экз./м .Высокая плотность (более 2000 экз./м) характерна для северной части Байдарацкой губы в районе проливов Карские Ворота и Югорский Шар, а также для области маргинального фильтра, где одновременно наблюдаются высокие видовое разнообразие и биомасса. В желобах плотность поселения многощетинковых червей убывает с ростом глубины и достигает минимума на максимальной глубине.8. Видовое разнообразие полихет проявляет тенденцию к уменьшению с ростом глубины. Таким же образом ведут себя биомасса и плотность поселения многощетинковых червей. С уменьшением придонной солености (в устье Енисея) величины этих показателей также падают.9. На основании доминирования по биомассе в Карском море выделены 33 таксоцена многощетинковых червей. Наиболее распространенными оказываются следующие: таксоцен собирающего детритофага Spiochaetopterus typicus — в юго-западной части моря и в желобе Святой Анны на илистых и глинистых грунтах в диапазоне глубин от 23 до 620 мтаксоцен плотоядной полихеты Aglaophamus malmgreni — глубины 37;
248 м по склонам Новоземельского желоба, Центрального плато и на прибрежных станциях к востоку от устья Енисеятаксоцен грунтоеда Maldane sarsi — вдоль западного побережья п-ва Ямал и в области маргинального фильтра, окружающего устья рек Обь и Енисей. В устьях рек Обь и Енисей в зоне пониженной солености (от 9.00 до 31.59%о) на глубине.
13−29 м на илистом песке развивается таксоцен собирающего детритофага Marenzelleria arctia.10. Сравнение картин распределения биомассы многощетинковых червей в Карском море в 1945 г., в 1975 г. и в 1993;1995 гг., и графика среднегодовых аномалий температуры на разрезе «Кольский меридиан» подтверждает предположение о связи изменений видового состава и количественного распределения бентоса (в данном случае многощетинковых.
червей) Карского моря с многолетними изменениями климата.11. При помощи индекса DE выявлены зоны неблагополучного состояния зообентоса: устья рек с пониженной соленостью, а также отдельные участки в приямальском желобе, у восточного побережья Новой Земли и в желобе Воронина.