Научные изыскания в Арктике. Г.Г. Матишов, С.Л. Дженюк

Третий Международный полярный год (2007 — 2008) обещает стать этапным событием для всего комплекса наук о Земле, что подтверждается опытом аналогичных международных проектов, осуществленных в прошлом.

При проведении 2-го МПГ (1932—1933) вклад нашей страны в развитие арктических исследований стал более значительным, а в некоторых отношениях — уникальным. Тогда освоение и иссле­дование региона стало важнейшей государственной задачей. Уже в первые годы советской власти возобновилось научно-промысло­вое изучение Баренцева моря и начался многолетний цикл работ Плавучего морского научно-исследовательского института на экс­педиционном судне «Персей». В 1935 г. была организована Морская биологическая станция АН СССР на Кольском полуострове (с 1958 г. Мурманский морской биологический институт — ММБИ).

Одной из важнейших составляющих Международного геофи­зического года (1957—1958) были исследования полярных областей. В Арктике в это время эпоха географических открытий подошла к концу. Быстрое развитие космического зондирования позволило организовать сбор информации о гидрометеорологических про­цессах и ледяном покрове в объемах, многократно превышающих сведения, получаемые прежними средствами наблюдений.

Спустя 50 лет, в начале нового тысячелетия, российская ини­циатива проведения 3-го МПГ получила всеобщую поддержку. Приоритетными стали проблемы глобального изменения климата и роли полярных областей в климатических процессах, обеспече­ния энергетической безопасности, создания новых транспортных коридоров, поддержания устойчивости морских и наземных эко­систем Арктики.

Работы в Арктике никогда не останавливались, хотя в 1980 — 1990-х годах переживали не лучшие времена. Состояние и перс­пективные задачи российских исследований в регионе были рас­смотрены в статье [1]. В качестве приоритетных направлений в ней выделялись: выявление антропогенных изменений климата и раз­витие систем климатического мониторинга; анализ современных процессов в экосистемах арктических морей; оценка уровней за­грязнения и воздействия шельфового нефтегазового комплекса на состояние морской среды; разработка биотехнологий, направлен­ных на освоение морских биоресурсов и обеспечение безопасно­сти деятельности.

Перечисленные задачи созвучны национальной программе МПГ и остаются актуальными в настоящее время. Можно отме­тить прогресс в их решении за прошедшие четыре года. Успеш­но развиваются экспедиционные исследования, возобновлена работа дрейфующих станций «Северный полюс». Проводятся экосистемные исследования Баренцева и Белого морей в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан», результаты которых публикуются в монографиях ММБИ [2]. Активизирова­лась деятельность нефтегазовых компаний на арктическом шель­фе, что сопровождается значительными вложениями в проведе­ние инженерно-экологических изысканий и производственного экологического мониторинга [3].

Национальная программа МПГ 2007 — 2008 гг. предусматривает работы по многим направлениям с акцентом на климат и палеокли­мат полярных областей, изучение морской среды и льдов, назем­ного оледенения и вечной мерзлоты, геологии Арктики, наземных и морских экосистем, проведение комплексных экспедиций, раз­витие наблюдательной сети, управление данными, популяризацию и распространение знаний. Особого внимания заслуживает ин­формационное обеспечение научных работ. Сейчас любой проект в области полярных исследований включает задачи формирования базы данных, но, тем не менее, мы постоянно сталкиваемся с дефи­цитом информации о многих параметрах окружающей среды и ис­точниках антропогенных нагрузок.

В морях Северного Ледовитого океана экспедиции проходят в сложной природной обстановке и требуют повышенных затрат, поэтому возможности судов должны использоваться наиболее пол­но. Особое значение для исследований имеет сбор данных о сре­де и экосистемах арктического шельфа. Длительное время ареной морских экспедиций были в основном незамерзающие моря Запад­ной Арктики, где ведется рыбный промысел. Ледовитые моря — от Карского до Чукотского — всегда представляли интерес, но были доступны для экспедиционного флота только в короткий навига­ционный период, как правило, с июля по сентябрь. Биологические процессы в период зимнего покоя до последнего времени были сла­бо изучены, и считалось, что они мало сказываются на биопродук­тивности и видовом разнообразии.

За многие десятилетия научной деятельности (в 2005 г. отме­чалось 70-летие института) ММБИ приобрел большой опыт про­ведения морских и береговых экспедиций, организации научных стационаров в Арктике. Качественно новым этапом исследований труднодоступных морей региона стали работы на трассе Северно­го морского пути с использованием атомного ледокольного фло­та [4 — 7]. Разумеется, ледоколы применялись для научных целей и раньше. Так, Арктический и антарктический научно-исследова­тельский институт, Центральный научно-исследовательский инс­титут морского флота и другие учреждения разрабатывали такти­ку ледового плавания и изучали ледовые качества судов. Однако эти работы носили прикладной характер.

В последнее время морские экосистемные исследования ста­новятся важной составляющей проектов развития Северного морского пути. Как известно, в прошлом наша страна вложила в транспортное освоение Арктики, включая его научно-техниче­ское обеспечение, огромные силы и средства. Это позволило организовать стабильную сезонную навигацию по всей трассе и круглогодичную — на участке от Мурманска до Енисейского залива. Наращивались количественные и качественные показа­тели атомного ледокольного флота, для которого практически не осталось недоступных районов.

Социально-экономический кризис начала 1990-х годов бо­лезненно сказался на территориях Арктики и Крайнего Севера. Ежегодный объем перевозок по Севморпути снизился с 6,5 млн т в конце 1980-х годов до 1,5 млн т в конце 1990-х [8]. Между тем сохранялся и даже возрос интерес зарубежных стран к морским перевозкам. Севморпуть представляет собой кратчайший марш­рут между Северной Атлантикой и Азиатско-Тихоокеанским ре­гионом, в прямом и переносном смысле удаленный от «горячих точек» планеты. Эффективность перевозок при ледокольной про­водке растет с увеличением грузооборота. Ожидается, что рост спроса на транспортные услуги будет связан с вывозом нефти из месторождений Сибири и Европейского Севера, завозом труб, стройматериалов и других грузов в обратном направлении, разви­тием контейнерных маршрутов между Европой и Юго-Восточной Азией. Прогнозируемое улучшение ледовых условий, разумеется, будет стимулировать это развитие.

Экологические опасности, связанные с морским транспортом, особенно танкерным, хорошо известны. В Арктике они усугубля­ются из-за того, что при низких температурах трансформация загрязняющих веществ во всех ее разновидностях (физическая, химическая, биологическая) происходит намного медленнее, чем в других природных зонах. С плаванием во льдах связаны такие специфические воздействия на экосистемы, как разрушение био­топов и создание помех на путях миграций морских животных.

В настоящее время действует международная программа ох­раны морской среды в Арктике (РАМЕ — Protection of the Arctic Marine Environment) под управлением Арктического совета. Од­ним из ее направлений должен стать проект по оценке воздей­ствия судоходства на морские экосистемы. Разработка приро­доохранных регламентов, связанных с морской деятельностью, полностью отвечает долгосрочным интересам России в Арктике и требует поддержки на национальном уровне.

Первая экспедиция ММБИ по трассе Севморпути проходила в феврале-марте 1996 г. на ледоколах «Таймыр» и «Вайгач». Ее основной задачей была оценка возможности использования по­путных рейсов для научных исследований. Ученые доказали, что в условиях ледокольного плавания можно собирать уникальный научный материал. Поэтому такие рейсы сразу стали постоянной составляющей экспедиционной деятельности института. Работа второй ледокольной группы была организована уже через месяц после возвращения первой. С тех пор проводится от двух до четы­рех экспедиций в год. За десятилетний период исследований было выполнено 27 рейсов, в ходе которых собран научный материал с 1101 станции (рис. 1).

Рис. 1. Станции отбора проб в экспедициях ММБИ по трассе Северного морского пути на ледоколах Мурманского морского пароходства в 1996 — 2005 гг.

По мере накопления опыта проведения научно-исследователь­ских работ с борта атомных ледоколов расширялся круг специалис­тов, участвующих в экспедициях, и усложнялись программы работ. Так, задачи первой группы ограничивались изучением фитопланк­тонных сообществ и общими наблюдениями. В следующей экспе­диции отбирались пробы воды на содержание тяжелых металлов и радионуклидов и проводились первые орнитологические уче­ты. В 1997 г. в ходе рейса на атомном ледоколе «Советский Союз» впервые выполнялась оценка концентраций тяжелых металлов в воздушном бассейне. В феврале-марте 1999 г. на борту того же ледокола проводились гидрохимические исследования и получены первые данные о распределении фосфатов и нитритов по трассе Севморпути. В том же году сотрудники института приняли участие в рейсе атомного ледокола «Россия» от Мурманска до Берингова пролива. Было выполнено 110 гидробиологических станций и полу­чены данные о распределении и численности морских птиц, млеко­питающих и белых медведей во всех морях Арктического региона Российской Федерации. Тогда в программу экспедиции был впер­вые включен отбор проб зоопланктона, который позднее стал обя­зательной составляющей всех ледокольных рейсов.

Основной сложностью при организации первых ледокольных экспедиций было то, что конкретный маршрут следования суд­на сильно зависит от складывающейся оперативной обстановки, в первую очередь от пути движения каравана и от ледовых усло­вий. В одних случаях маршрут по Баренцеву морю пролегал в при­брежных районах, в других — по центральной части моря с обхо­дом Новой Земли с севера мимо мыса Желания.

Рис. 2. Рабочие моменты ледокольных экспедиций

Выходом из ситуации стало создание унифицированной про­граммы исследований и подготовка специалистов, способных про­водить сбор научного материала в самом широком диапазоне.

Типовая программа экспедиционной группы на борту атом­ного ледокола включает океанологические наблюдения в поверх­ностном слое моря, отбор проб фито-, зоо- и бактериопланктона, анализ воды, воздуха и снега на загрязнение тяжелыми металла­ми и радионуклидами, визуальные наблюдения за морскими мле­копитающими и птицами (рис. 2). Непосредственно в ходе рейса корректируется научная программа и ее привязка к конкретному маршруту, причем делается упор на те направления, которые поз­воляют наиболее продуктивно использовать данный рейс с учетом предшествующих наработок.

Десятилетний опыт работ доказал жизнеспособность такого подхода. Массовые повторные наблюдения в определенных райо­нах дают возможность выявить сезонные особенности динамики гидрохимического режима и планктонных сообществ, оценить тен­денции загрязнения атмосферы, морских вод и снежного покрова, установить ареалы и пути миграции морских млекопитающих и птиц, даже используя несовершенные методы наблюдений.

Отдельно следует остановиться на особенностях наблюдений с борта ледокола. С одной стороны, для получения достоверных и сравнимых результатов необходимо работать по стандартным методикам. С другой стороны, тяжелая ледовая обстановка и осо­бенности движения в ходе ледовой проводки потребовали выра­ботки некоторых модификаций, в первую очередь по отбору проб.

Отбор проб воды для гидрохимических и планктонных анали­зов осуществляется как по ходу движения судна, так и на кратко­временных стоянках следующими способами: в условиях высокой скорости движения при сплошном ледовом покрове с использова­нием 10-литрового ведра; при движении в более легких ледовых условиях, наличии разводий и в полыньях батометром объемом 2,5 л оригинальной конструкции, до глубин 10—12 м; на кратковре­менных стоянках во льдах пластиковым 6-литровым батометром по горизонтам, принятым в практике производства гидробиологиче­ских работ, до глубин 80 м.

Гидрофизические параметры. Температура воды измеряется поверхностным термометром с ценой деления шкалы 0,1°С. Соле­ность определяется в камеральных условиях на солемере ГМ-65.

Бактериопланктон. Учет бактериальных клеток проводится модифицированным эпифлуоресцентным методом. Пробы воды для микробиологических наблюдений фильтруются сразу же пос­ле отбора и фиксируются в парах спирта при комнатной темепра- туре. Препараты окрашиваются в 0,05% растворе флуорескамина. Клетки подсчитываются методом прямого счета (по полям) с увели­чением ? 1080.

Нано- и микрофитопланктон. Систематическая принадлеж­ность и размеры учетных групп микропродуцентов определяются эпифлуоресцентным методом на борту судна. Счет идет на ядер- ных фильтрах по модифицированному методу «живой капли». Па­раллельно пробы воды концентрируются стандартным методом обратной фильтрации с последующей фиксацией 40% раствором формалина или жидкостью Люголя. После отстаивания в течение трех суток пробы концентрируются с помощью сифона до объема 20 — 30 мл и дофиксируются нейтральным формалином.

Для измерения количественного и качественного состава крио­фильных организмов вырезается колонка льда и делится на два сег­мента. После ее растапливания пробы обрабатываются стандарт­ными фитопланктонными методами.

Зоопланктон. Лов зоопланктона проводится сетью Джеди. Про­бы фиксируются 4% формалином. Исследование видового состава, измерение и подсчет количества организмов проходит в камере Богорова, после чего численность и биомасса гидробионтов приво­дятся к показателю экз/м³.

Морские птицы. Наблюдения идут трансектным методом на 300-метровых отрезках маршрута. В квадрате 300 ? 300 м вперед и перпендикулярно курсу в течение 10—15 секунд подсчитывают­ся летящие и сидящие на воде (льду) особи. После прохождения 300-метрового участка процедура повторяется.

Морские млекопитающие. В светлое время суток с верхнего мостика ледокола, на высоте 25 м над урезом воды осматривается акватория на 1 км вперед вправо и влево по ходу судна. По возмож­ности определяется пол и возраст животных. Объекты наблюде­ний — тюлени, атлантические моржи, киты, белые медведи. Фик­сируются также цепочки следов белых медведей.

Содержание тяжелых металлов в атмосферных осадках и снеж­ном покрове. Пробы воздуха отбираются над морской акваторией во время движения на верхней палубе в условиях, исключающих влияние выбросов судна. Объем воздуха для анализа атмосферных аэрозолей варьировался от 2500 до 2900 м³, для ртути — от 4 до 10 м³.

Концентрация тяжелых металлов в пробах атмосферных аэро­золей, осадков и снежного покрова измерялась методом атомно­абсорбционной спектрометрии с беспламенной атомизацией и коррекцией фона по эффекту Зеемана. Наличие газообразной ртути в пробах воздуха определялось методом атомно-абсорбцион­ной спектрометрии холодного пара, в пробах осадков и снежного покрова — методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии.

Одно из ограничений работ с борта атомных ледоколов — от­сутствие условий для полноценных сборов проб зообентоса. Для восполнения пробела используются материалы экспедиций ММБИ на собственных судах «Дальние Зеленцы» и «Помор» в юго-восточ­ные и южные части Баренцева и Карского морей, по которым про­ходят основные маршруты Севморпути. Пробы отбираются с по­мощью дночерпателя «Океан-50» и Ван-Вина, проводятся также драгировки тралом Сигсби.

Первая публикация по материалам ледокольных рейсов увиде­ла свет в 1996 г. [4], меньше чем через год после первой экспеди­ции. В 1998 г. издана монография [5], в которой подводятся итоги первых лет исследований. В дальнейшем практически каждый год результаты публикуются в реферируемых журналах [9—12] и до­кладываются на российских и международных научных конфе­ренциях. Эти сведения пополнили базу биоокеанологических дан­ных ММБИ по арктическим морям, содержащую архивированные наблюдения за 200 лет [13]. Подчеркнем, что сведения относятся к труднодоступным районам Арктики и сезонам года, которые до сих пор были крайне мало изучены.

Важнейший фактор устойчивости и продуктивности морских экосистем — состояние планктонных сообществ. По материалам экспедиций удалось определить количественные характеристики зимнего бактериопланктона и проследить их зависимость от эко­логических составляющих. В условиях мощного снежно-ледового покрова и при температурах, близких к температуре замерзания, найдены стабильные, обладающие сложной структурой сообще­ства бактериопланктона, имеющие достаточный запас субстратов для активной деятельности в экстремальных условиях. Общие зна­чения биомассы оказались на порядок выше, чем полученные в бо­лее ранних исследованиях для аналогичного сезона и относящиеся в основном к Арктическому бассейну и Канадской Арктике [14]. Повышенные значения численности и биомассы впервые отмеча­лись в зонах смешения вод на Обь-Енисейском взморье и в при- кромочных полыньях.

Разнообразие и обилие морфологических форм зимнего сооб­щества бактерий позволили сделать вывод о его роли в питании зоопланктона на протяжении большей части года. Это подтверж­дается высокими биомассами зоопланктона, отмеченными в ука­занных районах зимой под сплошным покровом льда [15]. Средняя величина биомассы зоопланктона по данным ММБИ оказалась в несколько раз больше, чем оценки, сделанные без прямых наблю­дений [16]. Очевидно, что поддержание высокого уровня количест­венных показателей развития этого компонента возможно только при наличии устойчивого и обильного источника питания.

По результатам исследований сообщества первичных проду­центов (организмов пико-, нано- и микрофитопланктона) в зимний период установлено их наличие в условиях сплошного ледяного покрова при отсутствии фотосинтетически активной радиации. На общем фоне низких биомасс первичных продуцентов, составля­ющих в подледном слое 6,5 мкг/л, выделяются области повышен­ной концентрации (до 65 мкг/л), приуроченные к фронтальным зонам раздела водных масс разного генезиса и биогеохимичес­ким барьерам. Зарегистрировано подледное цветение микроводо­рослей в зонах смешения водных масс (районы Печорского моря и Обь-Енисейского мелководья): в марте —апреле под сплошным ледовым покровом отмечена повышенная численность клеток фи­топланктона, предваряющая начало весеннего развития.

Факт обнаружения повышенных концентраций компонентов пелагической экосистемы — бактерио-, фито- и зоопланктона — в одних и тех же участках бассейна крайне интересен. Известно, что в основной части акваторий Баренцева и Карского морей про­цессы развития этих сообществ разделены во времени и простран­стве. Однако там, где вегетационный период у первичных проду­центов менее продолжителен (восточная часть Баренцева моря и центральная область Карского), они в значительной мере совпа­дают по времени, оставаясь разделенными в пространстве. Мож­но предположить, что в акваториях, большую часть года покрытых льдом, существует крайняя степень «пространственно-временного сжатия» процесса развития планктонных сообществ.

Для оценки годовой продукции фитопланктона необходимы сис­тематические наблюдения в течение всего вегетационного периода. В арктических морях его начало контролируется повышением уров­ня солнечной радиации и состоянием ледяного покрова. Начальная стадия весенней фазы вегетации фитопланктона — развитие микро- водорослевого сообщества в прикромочной зоне и пелагиали подо льдом — ранее была практически не изучена. Наблюдения за весен­ним цветением микрофитопланктона с борта атомных ледоколов дали возможность получить более полную картину сезонной сукцес­сии и продукционного цикла на арктическом шельфе.

Исследования количественных характеристик сообществ микрофитопланктона различных биотопов (участки сплошного льда, полыньи, открытая вода) показали, что весеннее цветение микроводорослей с большей или меньшей интенсивностью про­исходит независимо от состояния ледяного покрова. При этом ос­новными центрами интенсивного развития ранневесеннего диа­томового комплекса являются Печорское море и Обь-Енисейское мелководье.

Если планктон — фундамент жизни в море, то птицы и млеко­питающие — это ее вершина. Консументы высшего порядка отра­жают состояние других звеньев морских экосистем и, следователь­но, играют роль естественных индикаторов происходящих в них изменений.

Баренцево море отличается повышенным видовым разнообра­зием и обилием птиц. Их численность на акватории минимальна в первой половине зимы, что связано с массовой откочевкой в райо­ны зимовки. В то же время существуют гипотезы о зимовке зна­чительных количеств толстоклювых кайр в полыньях у западного побережья Новой Земли. В этом же районе, по современным пред­ставлениям, должны зимовать обыкновенные гаги новоземельской популяции — самой крупной в Баренцевом море. Подтвердить или опровергнуть эти гипотезы было возможно, лишь осуществив пря­мые наблюдения в зимний период.

Проведенный цикл работ (рис. 3) показал, что у западного побе­режья Новой Земли с декабря по январь численность морских птиц ничтожна. Но она начинает постепенно возрастать уже в феврале, достигая максимума в апреле, что связано с возвратом сотен тысяч птиц в колонии западного побережья Новой Земли. Перед выходом на сушу для размножения они активно накапливают энергетиче­ские резервы, откармливаясь в прикромочных районах и полынь­ях, где зафиксирована повышенная продуктивность зоопланктона. Именно в этих районах отмечены концентрации толстоклювых кайр, чистиков, люриков и моевок с высокими значениями плот­ности распределения.

В разводьях и полыньях северо-западной оконечности Новой Земли наблюдается концентрация белых чаек. Кроме перечислен­ных видов колониальных птиц, в прикромочных районах и полы­ньях вдоль западного побережья Новой Земли в заметных количе­ствах сосредоточиваются глупыши. Этот вид, хотя и гнездится на севере Новой Земли и на Земле Франца-Иосифа, крупных колоний не образует. Наиболее массовые его гнездовья существуют на ос­трове Медвежий. Обитающие в этих районах глупыши в период кормовых кочевок способны достигать берегов Новой Земли.

Рис. 3. Маршруты учета птиц на акваториях

Баренцева и Карского морей (1997 — 2005)

Полученные данные меняют наше представление о динамике численности и сезонном распределении морских птиц на акватории Баренцева моря и дают возможность подойти к проблеме их охра­ны, в частности кайр, чистиков и люриков, более эффективно. Ведь при полномасштабной эксплуатации Штокмановского месторожде­ния под угрозой загрязнения и гибели в период весенних миграций могут оказаться новоземельские популяции этих видов. В некото­рые весенние сезоны характер локализации ледовой кромки мо­жет обусловить прохождение максимального количества мигрантов (в том числе уязвимых для углеводородного загрязнения кайр) через район проектируемой трассы подводного трубопровода к местам гнездования на западном побережье Новой Земли.

Хорошо известно, что через юго-восточную часть Баренцева моря (Печорское море) проходит одна из основных трасс Восточ­но-Атлантического перелетного пути. В то же время из-за отсут­ствия прямых визуальных наблюдений за миграцией птиц в откры­тых районах моря информация о видовом составе, численности, маршрутах пролета и местах миграционных остановок была не­определенной. Наблюдения с ледоколов позволили уточнить мно­гие характеристики весенней миграции морских уток. Ее начало было зарегистрировано в апреле при наиболее сильном развитии ледяного покрова в Баренцевом море. В этот период в ледовых разводьях Печорского моря появляются как одиночные особи, так и небольшие группы обыкновенной гаги. Вполне вероятно, что они возвращаются с мест зимовки за пределами Печорского моря и относятся к его гнездящейся группировке. Наиболее массовые виды — гага-гребенушка и синьга — двигаются стаями через сис­тему стационарных полыней в Печорском и Карском морях, пре­одолевая сплошные ледовые пространства без остановок. При этом скопления мигрирующих птиц, как и осенью, огибают остров Вай­гач с севера.

Ранее предполагалось существование крупных зимовок мор­ских уток западносибирских популяций в стационарных полынь­ях Печорского моря. Наблюдения с борта ледоколов, двигавшихся по трассе Севморпути через акватории стационарных полыней, позволили опровергнуть это предположение. Оказалось, что видо­вой и количественный состав зимующей здесь авифауны крайне ограничен. У кромки льдов встречаются отдельные группы моевок и бургомистров, единичные особи белой чайки, немногочисленные чистики. Периодически отмечаются небольшие группы морских уток: обыкновенной и стеллеровой гаги, морянки, единичные осо­би турпана, что дало возможность отвергнуть гипотезу о массовой зимовке морских уток в полыньях Печорского моря. Регулярное появление небольших групп морских уток в разводьях Печорско­го моря в зимний период свидетельствует в пользу предположения об их массовой зимовке в полыньях у западного побережья Новой Земли. Из этого района они могут периодически вытесняться льда­ми на акваторию Печорского моря.

По результатам орнитологических наблюдений получены но­вые данные для описания авифауны Карского моря, которая до настоящего времени недостаточно изучена. В период кочевок и се­зонных миграций здесь часто встречаются глупыши, бургомистры, моевки и толстоклювые кайры. Вследствие того, что моевки и кай­ры — самые массовые виды в колониях на западном побережье Новой Земли, они регулярно появляются в Карском море после окончания размножения, причем их пребывание здесь ограничено продолжительностью существования ледового покрова. В сколько- нибудь заметных количествах морские птицы встречаются лишь осенью в западной части акватории Карского моря, проникая сюда через пролив Карские Ворота или огибая Новую Землю с Севера в свободный ото льда период. Весной и осенью над акваторией Кар­ского моря совершают сезонные миграции сотни тысяч морских уток западносибирских популяций.

Из-за сложности условий работы среди льдов и в период поляр­ной ночи еще меньше было известно об орнитофауне открытых районов Карского моря в зимнее время. Как следует из полученных нами материалов, зимой в полыньях и разводьях Карского моря встречаются лишь отдельные особи и небольшие группы морских птиц. За период наблюдений были отмечены восемь видов морских птиц: бургомистр, глупыш, моевка, чистик, толстоклювая кайра, обыкновенная и стеллерова гаги, морянка. По всей видимости, пти­цы постоянно кочевали по разводьям и акваториям полыней. Чаще их встречали в западной части Карского моря, реже — в районе Обско-Енисейского мелководья. Судя по характеру распростране­ния, птицы проникали на акваторию Карского моря через пролив Карские Ворота.

Наблюдения за морскими млекопитающими, как правило, пре­доставляют ценную информацию о численности, пространствен­ном распределении, миграциях, питании, размножении животных, в том числе охраняемых видов. К ним, в частности, относится ат­лантический морж, обитающий в прибрежных водах Баренцева и Карского морей. В прошлом он был распространенным объектом нерационального промысла, теперь же находится под охраной го­сударства. Наблюдения последних лет свидетельствуют об увели­чении численности этого вида и позволяют пересмотреть некото­рые прежние представления о его миграциях. Ранее считалось, что моржи с началом зимы покидают акваторию Карского моря и зи­муют во льдах Печорского моря, а после весеннего таяния вновь проникают в Карское море. Результаты наблюдений доказали, что в Печорском море моржи обитают круглогодично. На акватории Карского моря они регулярно встречаются уже в марте-апреле, то есть значительно раньше, чем начинается разрушение льда в Пе­чорском море.

Среди других объектов териологических наблюдений особый интерес представляет тюлень-хохлач, обитающий в открытых и прикромочных районах Северной Атлантики. До настоящего времени специалисты по морским млекопитающим считали, что восточная граница его ареала не распространяется далее 30° в.д. В научной литературе неоднократно описаны встречи этого живот­ного в Воронке и Горле Белого моря. Предполагалось, что хохлачи заходят сюда вместе с гренландскими тюленями, мигрирующими к местам размножения. Известно описание захода хохлача в устье Енисея, которое трактовалось как непонятное и исключительное по дальности.

В результате наблюдений с борта атомных ледоколов вдоль трассы Севморпути установлено, что ареал тюленя-хохлача вклю­чает западную часть Карского моря. В ходе рейса на атомном ледо­коле «Россия» весной 2002 г. были обнаружены три самки с бель­ками на льдах вблизи Енисейского залива. Вполне допустимо, что прежде хохлачи обитали в южной части Карского моря, и лишь небольшая их численность на восточном краю ареала и редкие по­явления здесь специалистов по морским млекопитающим не позво­лили установить этого раньше. Возможно, что группы хохлачей пе­риодически проникают и размножаются на льдах Карского моря. Тем не менее сам факт зимовки и размножения хохлача в этом районе позволяет включить западную часть Карского моря в ареал данного вида ластоногих.

Результаты многолетних исследований в ходе экспедиций на атомных ледоколах дали возможность провести экспертную оценку популяции белого медведя на акватории западного секто­ра Арктики в зимний период. По расчетам наших специалистов, она составляет порядка 3 — 3,5 тыс. особей. Наибольшая концент­рация белых медведей в зимне-весенний период выявлена в юго­западной части Карского моря, включая проливы Карские Ворота и Югорский Шар, в районе, примыкающем к устьям Гыданского и Енисейского заливов, а также у северной оконечности архипела­га Новая Земля. Обобщенные данные наблюдений в Карском и Ба­ренцевом морях позволяют прийти к выводу о существенном росте популяции за последние 20 лет.

Направления и протяженность передвижений медведей в мо­рях Западной Арктики определяются сезонной динамикой ледо­вых условий. В силу того, что в Карском море отсутствуют круп­номасштабные перемещения южной кромки дрейфующих льдов, сезонные миграции белых медведей здесь наименее протяженные. Это позволяет вести корректную оценку численности животных в районе прохождения трассы Севморпути с борта атомных ле­доколов. Специальные количественные учеты медведей в россий­ском секторе Арктики в последние годы не проводились, поэтому такие материалы представляют определенный интерес, поскольку отслеживается многолетняя динамика численности данного вида.

В ходе наблюдений в Карском море была подтверждена зависи­мость между распределением белых медведей и структурой ледо­вых образований. В целом она соответствует тенденции, присущей другим районам Арктики: максимальная численность белых медве­дей и их жертв — ластоногих тяготеет к участкам льда с большим количеством трещин и разводий. На характер данной зависимости в значительной степени влияют климатические условия. В суро­вые зимы (например, 1998 и 1999 гг.) белые медведи встречались на большем пространстве, посещая зоны однолетних льдов всех типов и припая. В мягкие зимы (начало 2000-х годов) они придерживались в основном серо-белых и тонких белых льдов.

Результаты исследований в северной части Баренцева моря, охватившие обширный район однолетних льдов различной мощно­сти и ледовитости, дали возможность установить приуроченность кольчатой нерпы (главного объекта питания медведя) к районам с преобладанием крупных полей тонких и средних льдов. Внутри этих массивов нерпа концентрировалась на участках серых льдов (свежезамерзшие разводья и трещины). Особенно высока была на­селенность данного типа льдов тюленями вблизи плотной кромки, что, видимо, связано как с широким распространением серых и се­ро-белых льдов в прикромочных районах, так и направленной миг­рацией нерп из периферических, активно разрушающихся в конце весны частей ледового массива. К этим районам тяготел и морской заяц (лахтак), также предпочитая прикромочные районы аквато­рии с преобладанием крупных полей льда, где концентрировался почти исключительно у краев разводий или трещин.

В то же время детальные наблюдения в Карском море выявили и более тонкие взаимосвязи между арктическим хищником и его жертвами. Нередко максимальная численность белых медведей наблюдается там, где количество тюленей не превышает средних значений. В этих районах, по всей видимости, структура ледяно­го покрова (интенсивно дрейфующего при образовании полыней) обеспечивает большую доступность тюленей и тем самым повыша­ет эффективность охоты белых медведей.

Ледокольная навигация в Арктике становится экологическим фактором, в одних случаях привлекающим, а в других — отпуги­вающим морских млекопитающих и птиц. Регулярные проходы ледоколов и караванов судов сопровождаются разрушением ледя­ного покрова и образованием искусственных полыней, что нару­шает среду обитания тюленей и делает их более доступными для хищников. Кроме того, морские суда привлекают белых медведей и других животных как возможный источник пищевых отходов (рис. 4). Таким образом, малоизученным фактором воздействия на ледовые экосистемы является само судоходство по Севморпути. Существование постоянного «транспортного коридора» во льдах приучает диких животных, в частности, белых медведей и птиц, к дармовой пище. За 40 лет судоходства между белым медведем и экипажами судов сложился неестественный пищевой симбиоз. Разумеется, такая антропогенная зависимость медведей наруша­ет природный ход экосистемных процессов и опасна для обеих сторон. Значение этого фактора будет возрастать по мере роста морских перевозок и освоения новых высокоширотных маршру­тов в арктических морях.

Как следует из вышесказанного, условия жизни в Арктике за­висят от ледяного покрова, а он — от климатических изменений. В истории Земли именно полярные области были наиболее чувст­вительны к изменениям климата. Если в тропических и умеренных зонах материков и океанов устойчивое состояние экосистем не прерывалось на протяжении миллионов лет, то полярные и субпо­лярные области испытали полную смену природной обстановки на несравненно более коротком интервале времени — от 100 до 10 тыс. лет назад. Шельф Баренцева моря и прилегающая суша в недавнем геологическом прошлом были покрыты ледниковым щитом. Про­цессы и явления морского перигляциала (обусловленные покров­ными оледенениями и синхронные основным этапам их развития и деградации) во многих случаях приобретали характер природ­ных катастроф. Достаточно отметить, что история формирования северо-западных морей России (Баренцева, Белого и Балтийского) представляет собой чередование трансгрессий и регрессий, соеди­нений и разъединений морских котловин, переходов от морских к озерным стадиям и обратно. Это неизбежно должно было сопро­вождаться разрушением и последующим восстановлением мор­ских экосистем, поэтому нельзя согласиться с мнением, что совре­менная климатическая ситуация не имеет аналогов в прошлом по скорости изменения природной обстановки. В истории биосферы и человечества можно найти примеры не менее и даже более мас­штабных экосистемных кризисов.

Рис. 4. Формирование пищевой зависимости у белых медведей

Природа Арктики, как и других районов Земли, реагирует на потепление. Эта тенденция подтверждается многими фактами, но оценки масштабов и скорости изменений пока неоднозначны. В Баренцевом море длительное время сохраняется положительная аномалия температуры воды, тогда как температура воздуха в ре­гионе в последние годы оставалась близкой к норме [17]. Следует отметить, что прогнозы на XXI в. предполагали значительное уско­рение процессов потепления по сравнению с тем, что наблюдалось в 1996-2005 гг. [18].

Изменения площади морских льдов неизбежно скажутся на ба­лансе солнечной радиации в Арктике. В результате таяния усилится опреснение поверхностного слоя океана. По некоторым сценариям, это может сказаться на глобальной океанической циркуляции, ос­лабить интенсивность течений в системе Гольфстрима и привести вместо потепления к похолоданию в Западной и Северной Европе. Однако данные океанографических наблюдений в Баренцевом море пока свидетельствуют скорее об интенсификации притока атланти­ческих вод в последние годы, чем о его ослаблении. Все это застав­ляет относиться с осторожностью к прогнозам на 50 — 70 лет. Жизнь пока не подтвердила ни один из подобных сверхдолгосрочных про­гнозов, чаще всего основанных на абсолютизации и пролонгирова­нии какого-либо одного из выбранных сценариев развития.

Программа исследований труднодоступных районов Арктики продолжается и, разумеется, не будет ограничена рамками Меж­дународного полярного года. В целом же мы рассматриваем МПГ как дополнительный стимул для развития научных исследований в арктических морях и повышения авторитета российской аркти­ческой науки. Важно, чтобы Российская академия наук, ее науч­ные центры и институты максимально использовали возможности международной научной кооперации, связанные с МПГ.

Литература

1. Матишов Г. Г., Чилингаров А. Н. Объект изучения — российская Ар­ктика // Вестник РАН. 2002. № 8.

2. Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов российских морей Северо-Европейского бассейна. Вып. 1. Апатиты: Изд- во КНЦ РАН, 2004.

3. Современные информационные и биологические технологии в ос­воении ресурсов шельфовых морей. М.: Наука, 2005.

4. Матишов Г. Г., Аверинцев В. Т., Кузнецов Л. Л. и др. Зимне-весенние биоокеанологические исследования Мурманского морского биологиче­ского института в морях арктического бассейна на судах ледокольного флота. Мурманск: ГУПП «Русская Лапландия», 1996.

5. Биология и океанография Карского и Баренцева морей (по трассе Севморпути). Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1998.

6. Матишов Г. Г., Мишин В. Л., Ерохина И. А. и др. Белый медведь (ре­зультаты работ ММБИ в 1996 — 2000 гг.). Мурманск: ООО «МИП-999», 2000.

7. Матишов Г. Г., Макаревич П. Р., Горяев Ю. И. Труднодоступная Ар­ктика. 10 лет биоокеанологических исследований на атомных ледоколах. Мурманск: ММБИ КНЦ РАН, 2005.

8. Селин B. C., Истомин А. В. Экономика Северного морского пути: ис­торические тенденции, современное состояние, перспективы. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2003.

9. Матишов Г. Г., Голубева Н. И., Афанасьев М. И., Бурцева Л. В. Содер­жание поллютантов в снежном покрове Карского и Печорского морей // Доклады АН. 1998. № 5.

10. Матишов Г. Г., Горяев Ю. И., Воронцов А. В., Мишин В. Л. Сезонное распределение и численность морских млекопитающих в восточной части Баренцева моря // Доклады АН. 2000. № 3.

11. Druzhkov N. V., Druzhkova E. I., Kuznetsov L. L. The sea-ice algal com­munity of seasonal pack ice in the southwestern Kara Sea in late winter // Polar Biology. 2001. № 1.

12. Матишов Г. Г., Макаревич П. Р., Ларионов В. В. и др. Функциони­рование пелагических экосистем Баренцева и Карского морей в зимне-ве­сенний период на акваториях, покрытых льдом // Доклады АН. 2005. № 5.

13. Матишов Г. Г., Зуев А. Н., Голубев В. А., Левитус С., Смоляр И. Ме­габаза данных по океанографии и биологии морей Западной Арктики // Доклады АН. 2005. № 2.

14. Бардан С. М., Корнеева Г. А. Экологические факторы формирова­ния и моделирования уровня гидролитической ферментативной активно­сти водных масс на приустьевом взморье Оби и Енисея в зимний период // Известия РАН. Сер. биол. 2004. № 5.

15. Виноградов Г. М., Дружков Н. В., Марасаева Е. Ф., Ларионов В. В. Мезозоопланктон подо льдом Печорского и Карского морей в зимне-ве­сенний период 2000 г. // Океанология. 2001. Вып. 5.

16. Зеликман Э. А. Биология океана / Биологическая продуктивность океана. М.: Наука, 1977.

17. Семенов А. В., Анциферова А. Р., Давыдов А. А. Климат Баренцбурга. Изменения основных характеристик за последние 40 лет (по данным на­блюдений зональной гидрометобсерватории «Баренцбург») / Комплекс­ные исследования природы Шпицбергена. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002.

18. O’Brien К., Tompkins И., Eriksen S., Prestrud P. Climate Vulnerability in the Barents Sea Ecoregion: A Multi-Stressor Approach. CICERO Report 2004:7.