по Материалам XVI Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: морфология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия», посвященной 90-летию со дня рождения З.И. Глезер 19 - 24 августа 2019 г. Диатомеи и водные палиноморфы в осадках арктических морей Евразии и их значение для палеоокеанологических исследований в Арктике
Полякова Е.И.1, Новичкова Е.А.2, Клювиткина Т.С.1, Агафонова Е.А.1, Крюкова И.М.2 Yelena I. Polyakova, Yekaterina I. Novichkova, Tatiana S. Klyuvitkina,
1Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,
УДК 551.351.2
Представлены результаты исследований диатомей и водных палиноморф в поверхностных осадках арктических морей и возможности использования их для реконструкций адвекции атлантических и беринговоморских вод в Арктический океан, изменений речного стока в моря, седиментационных процессов в маргинальных фильтрах крупнейших рек, сезонной ледовитости морей и других гидрологических параметров. Ключевые слова: диатомеи; водные палиноморфы; адвекция атлантических и беринговоморских вод; маргинальные фильтры.
Диатомеи и водные палиноморфы являются одними из наиболее перспективных микропалеонтологических групп в палеоокеанологических исследованиях Арктики, так как позволяют решать широкий круг вопросов – реконструировать палеоциркуляцию водных масс, включая интенсивность адвекции атлантических и тихоокеанских вод; изменения речного стока в арктические шельфовые моря; границы распространения и продолжительность сезонного морского ледового покрова, происхождение льдов и пути их дрейфа; изменения палеотемператур, палеосолености и палеопродуктивности вод и др. (Полякова, 2010; Полякова и др., 2010; Crosta, Koç, 2010; de Vernal, Marret, 2010 и др.). Результаты исследования донных осадков Арктического бассейна и арктических шельфовых морей свидетельствуют, что кремниевые створки диатомей в значительных количествах, необходимых для палеоокеанологических реконструкций, присутствуют в основном в верхнеплейстоценовых–голоценовых осадках мелководных окраинных морей (Полякова, 1997; Полякова и др., 2017 и др.). На континентальном склоне и в глубоководных районах океана в современных и плейстоценовых осадках диатомеи in situ практически не встречаются. Встреченные в этих отложениях диатомеи представлены в основном единичными створками (или обломками створок) морских меловых и палеогеновых видов. Плохая сохранность диатомей в глубоководных осадках обусловлена, главным образом, растворением кремниевых створок диатомей в воде в процессе их опускания на дно, а затем в осадках в условиях дефицита растворенной кремнекислоты в толще вод Северного Ледовитого океана и в поровых водах осадков (Полякова, 1997; Полякова и др., 2017). В мелководных арктических шельфовых морях, в водах которых за счет обильного речного стока резко возрастает содержание растворенной кремнекислоты, содержание диатомовых створок в осадках может достигать нескольких миллионов на 1 грамм (Полякова и др., 2017). На арктическом шельфе Евразии обедненные ископаемые диатомовые комплексы, соответствующие миоценовой, плиоцен–эоплейстоценовой и неоплейстоценовым трансгрессиям, встречаются в осадках шельфовых морей и на прилегающих приморских низменностях, а также арктических островах как in situ, так и во вторичном залегании (Полякова, 1997). В центральных районах Арктического океана диатомовые комплексы установлены лишь в донеогеновых осадках — меловых и палеогеновых на хребтах Альфа и Ломоносова (Barron, 1985; Backman et al., 2006 и др.) и свидетельствуют о единстве морских седиментационных бассейнов Арктики и Западной Сибири (Стрельникова, 1992). В последние годы в практике палеоокеанологических реконструкций все большее значение приобретает изучение водных палиноморф, которые включают в себя в первую очередь цисты морских видов динофлагеллат (диноцист) и пресноводные зеленые водоросли. Изучение распределения современных диноцист Северного Ледовитого океана начато в 80-х годах прошлого века. К настоящему времени разработана глобальная интернет-система, включающая в себя все имеющиеся данные о содержании цист динофлагеллат в поверхностных осадках по всему миру, экологические характеристики, микрофотографии и т.п. Эта система используется для реконструкций различных параметров водных масс – температуры, солености, ледовитости, продуктивности. Планктонные диатомеи и динофлагеллаты (и их цисты) являются надежными индикаторами течений и водных масс, так как видовой состав планктона более консервативен по сравнению с гидрологическими характеристиками и более длительное время сохраняет информацию о происхождении и трансформации водных масс. В целом флора планктонных диатомей и динофлагеллат Северного Ледовитого океана представляет собой обедненную флору умеренных вод, большей частью Северной Атлантики. Анализ биоразнообразия морских пелагических и ледовых микроводорослей, выполненный М. Поулин с соавт. (Poulin et al., 2010), показал, что в микрофлоре пан-Арктики доминируют по числу установленных таксонов диатомеи (1227 таксонов) и динофлагелаты (441). Единым для всех районов является холодноводный комплекс планктонных (Сhaetoceros furcellatus, Thalassiosira gravida, T. nordenskioeldii, Cylindroteca closterium) и ледово-морских видов диатомей (Fragilariopsis oceanica, Atheya septentrionalis, Melosira arctica, Enthomoneis kjelmanii, Nitzschia frigida, Fragilariopsis cylindrus, Navicula directa, Pauliella taeniata). Данные виды встречаются в поверхностных осадках практически всех исследованных нами арктических морей, нередко доминируя в ассоциациях. Из динофлагеллат в фитопланктоне Северного Ледовитого океана постоянно встречается лишь один вид — Protoperidinium pellucidum (Poulin et al., 2010), а в осадках доминируют таксономически разнообразные диноцисты из родов Brigantedinium, Echinidinium, Islandinium, принадлежащие динофлагеллатам рода Protoperidinium (Matthiessen et al., 2005; Клювиткина и др., 2009). Планктонная флора диатомей и динофлагеллат в арктических морях имеет ярко выраженные региональные особенности состава как фитопланктона, так и ассоциаций диатомей и диноцист из поверхностного слоя донных осадков, которые обусловлены, в первую очередь, влиянием вод Атлантического и Тихого океанов (Полякова, 1997). Для тропических и бореально-тропических видов арктические моря являются стерильной областью выселения, где эпизодическое появление этих видов, далеко оторванных от основных ареалов, может быть обусловлено выносом мощными океаническими течениями. Отличительной особенностью планктонной диатомовой флоры арктических морей является присутствие немногочисленных тропическо-бореальных видов, а также некоторых космополитных и аркто-бореально-тропических видов (Coscinodiscus asteromphalus, C. radiatus, Proboscia alata и др.), встречаемость которых как в планктоне, так и поверхностных осадках ограничена областью распространения атлантических и беринговоморских вод. Виды-индикаторы атлантических и тихоокеанских вод в Арктике в составе ассоциаций цист динофлагеллат в поверхностных осадках морей представлены Operculodinium centrocarpum, Pentapharsodinium dalei и Nematosphaeropsis labyrinthus, которые встречаются и в самых высокоширотных морях Северного Ледовитого океана — Лаптевых и Восточно-Сибирском. Максимальные концентрации этих видов приурочены к осадкам континентального склона, где на глубинах > 50–100 м распространены атлантические воды, которые на шельф поднимаются, главным образом, по погребенным палеодолинам крупнейших рек за счет реверсивных придонных течений (Polyakova et al., 2005; Клювиткина и др., 2009 и др.). Увеличение содержания указанных видов диатомей и диноцист в верхнеплейстоценовых и голоценовых осадках арктических морей обычно связывается с усилением адвекции атлантических или беринговоморских вод в Арктический океан. Выполненные нами исследования ассоциаций диатомей и водных палиноморф в поверхностном слое донных осадков арктических морей и в эстуариях крупнейших рек Евразийской Арктики, свидетельствуют о последовательной смене седиментационных и биологических процессов по мере удаления от устьев рек и повышении солености вод, и могут быть использованы в качестве индикаторов седиментационных процессов на шельфе. Основные процессы трансформации взвешенных и растворенных веществ водосборных бассейнов происходят в пределах устьев рек и заливов, представляющих собой типичные маргинальные фильтры (МФ) (Лисицын, 1994; Stein et al., 2004 и др.). Одним из основных компонентов взвеси в пределах МФ арктических морей является речной и морской фитопланктон, аккумуляция которого в осадках, так же как и биологическая продуктивность вод, контролируются физико-химическими процессами в зоне смешения речных и морских вод. Наиболее ярко эти закономерности выражены в устьевых районах крупнейших Сибирских рек Обь и Енисей, их эстуариях и прилегающем шельфе Карского моря (Polyakova, 2003). На первой, гравитационной ступени МФ, которая соответствует резкому сокращению скоростей течения рек, встречены почти исключительно пресноводные виды диатомей, численность которых в отдельных пробах достигает нескольких млн. створок/г осадка. На коагуляционно-сорбционной ступени МФ установлены экстремально высокие концентрации створок диатомей в поверхностных осадках, а также общего органического углерода. Доминируют пресноводные виды (> 90%), концентрации которых в осадках достигают в Обском эстуарии 51,6 млн. створок/г и в Енисейском – 82,6 млн. створок/г при средней многолетней солености поверхностных вод в вегетационный период от 2 до 5–8 епс. Резкое сокращение концентраций створок диатомей в поверхностных осадках на несколько порядков установлено при повышении летней солености вод в эстуариях >8–10,5 епс, где наблюдаются наиболее высокие концентрации взвешенного материала в поверхностных водах, что резко сокращает их прозрачность и, таким образом, лимитирует продуктивность фитопланктона. Процессы биоседиментации начинают играть ведущую роль на внутреннем шельфе, где увеличивается прозрачность вод при солености >12–14 епс (биологическая ступень МФ). Для этой ступени характерны наиболее высокие концентрации ледово-морских и морских планктонных диатомей в осадках (до 3,6 млн. створок/г).
Работа выполнена в рамках Госзадания АААА-А16-116032810080-2 (Янина Т.А.). Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.
Список литературы
Статья поступила в редакцию 1.06.2019
Об авторах Полякова Елена Ивановна – Yelena I. Polyakova доктор географических наук, доцент ye.polyakova@mail.ru Новичкова Екатерина Александровна – Yekaterina I. Novichkova кандидат географических наук enovichkova@mail.ru Клювиткина Татьяна Сергеевна – Tatiana S. Klyuvitkina кандидат географических наук t.klyuvitkina@mail.ru Агафонова Елизавета Андреевна – Elizaveta A. Agafonova аспирант, Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), географический ф-т, Научно-исследовательская лаборатории новейших отложений и палеогеографии плейстоцена agafonovaelizaveta@mail.ru Крюкова Ирина Михайловна – Irina M. Kryukova научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), Лаборатория палеоэкологии и биостратиграфии kryukova.irina88@yandex.ru Корреспондентский адрес: Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, ГСП 1, Географический факультет МГУ. Телефон (495) 939-21-52.
ССЫЛКА: Полякова Е.И., Новичкова Е.А., Клювиткина Т.С., Агафонова Е.А., Крюкова И.М. Диатомеи и водные палиноморфы в осадках арктических морей Евразии и их значение для палеоокеанологических исследований в Арктике // Вопросы современной альгологии. 2019. №2 (20). С. 246–251. URL: http://algology.ru/1533 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-246-251
При перепечатке ссылка на сайт обязательна
Diatoms and aquatic palynomorphs in the sediments of the Eurasian Arctic seas and their significance for paleooceanological investigations in the Arctic Yelena I. Polyakova1, Yekaterina I. Novichkova2, Tatiana S. Klyuvitkina1, 1Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia) Presented the results of long-term studies of diatoms and aquatic palynomorphs in surface sediments of the Arctic seas and the possibility of their use for the reconstructions of paleocirculation water masses, advection of Atlantic and Bering sea water into the Arctic ocean, changes in the river runoff to the seas, sedimentary processes in the marginal filter of the largest rivers, seasonal sea ice cover and other hydrological parameters. Key words: diatoms; aquatic palynomorph; advection of Atlantic and Bering Sea water; marginal filters.
References
Author Polyakova Yelena I. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia ye.polyakova@mail.ru Novichkova Yekaterina I. Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia enovichkova@mail.ru Klyuvitkina Tatiana S. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia t.klyuvitkina@mail.ru Agafonova Elizaveta A. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia agafonovaelizaveta@mail.ru Kryukova Irina M. Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia kryukova.irina88@yandex.ru
ARTICLE LINK: Polyakova Ye.I., Novichkova Ye.I., Klyuvitkina T.S., Agafonova E.A., Kryukova I.M. Diatoms and aquatic palynomorphs in the sediments of the Eurasian Arctic seas and their significance for paleooceanological investigations in the Arctic. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2019. № 2 (20). P. 246–251. URL: http://algology.ru/1533 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-246-251 When reprinting a link to the site is required
Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
На ГЛАВНУЮ
К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ |
|||
|
|