авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Влияние изменений климата на океанологический режим и экосистему японского моря

-- [ Страница 4 ] --

Примечания: * в основном после 1986-1989 гг.; ** в основном с 1998-2000 гг.

Рис. 4. Межгодовые изменения аномалий зимней и летней модальной температуры в слое термоклин-200 м на стандартном разрезе 41о30-42о30 с.ш. 132о в.д.

и линейные тренды её изменений в различные периоды лет

Наряду с изменениями климатического масштаба, отмечены междесятилетние флуктуации океанологических параметров. В частности, в конце 1990-х гг. наблюдалось усиление летнего муссона, а в начале 2000-х гг. – усиление зимнего муссона, что сопровождалось изменениями океанографических параметров, не совпадающими с тенденциями их изменений климатического масштаба.

В последнем разделе Главы 2 по материалам работы Межправительственной комиссии по изменениям климата (IPCC) рассмотрены возможные тенденции в развитии глобальных условий в ХХI веке и их интерпретация для региона Японского моря. Сделан вывод, что направление ожидаемых изменений климата соответствует направлению изменений, происходящих в последние несколько десятилетий. Это позволяет экстраполировать современные изменения климатического масштаба на несколько десятилетий в будущее и использовать закономерности влияния происходящих изменений условий среды на биоту для оценки характера такого влияния и в будущем.

Глава 3. Последствия климатических изменений для содержания кислорода и концентраций биогенных элементов в водах Японского моря

Во третьей главе рассмотрено влияние изменений физических и химических процессов в море, вызванных изменениями климата, на распределение растворённого в воде кислорода и биогенных элементов, а также кислотно-щелочной баланс. Особенность мониторинга гидрохимических процессов in situ состоит в том, что зачастую прямые наблюдения невозможны из-за нестабильности химических соединений и их активного участия в биогеохимических преобразованиях. Исключение составляют глубинные слои моря, где фотосинтез невозможен (рис. 5). Но, например, мощному потоку биогенных элементов в эвфотический слой моря (при апвеллингах или с материковым стоком) не всегда сопутствует высокая их концентрация в воде – она может быть и нулевой, так как биогены немедленно потребляются первичными продуцентами. Эта особенность предопределяет отсутствие длительных рядов данных измерений гидрохимических параметров, об изменчивости которых можно судить лишь по косвенным признакам, в частности, с помощью диагностических моделей. Такие оценки сделаны для перераспределения биогенных элементов и кислорода в процессе конвекции, и для процессов в прибрежной зоне моря.

Рис. 5. Изменения в ХХ веке содержания растворённого кислорода и концентрации минеральных форм фосфора и кремния в Японском море на горизонте 3000 м

С помощью моделирования потоков биогенных элементов и кислорода в глубоководной части моря показано, что происходящая в Японском море в последние десятилетия перестройка конвективных процессов с прекращением сверхглубокой и склоновой конвекции является причиной уменьшения содержания кислорода и роста концентраций биогенных элементов в глубинных и донных водах, наблюдаемых уже несколько десятков лет (см. рис. 5), но при дальнейшем развитии этого процесса через некоторое время гидрохимическая система стабилизируется в новом состоянии, потенциально обеспечивающим пониженную продуктивность вод Японского моря (рис. 6).

Рис. 6. Межгодовые изменения минимального содержания кислорода и максимальной концентрации фосфатов по результатам моделирования биогеохимических процессов в толще вод Японского моря при разных видах конвекции

Климатическая тенденция к ослаблению кроссшельфовой циркуляции вод, вызванная уменьшением активности муссона, имеет значение для распределения биогенных элементов потому, что это процесс летом обеспечивает вынос биогенных элементов из прибрежной зоны, а зимой – их обратный транспорт. Ослабление этого обмена в зимний период имеет негативные последствия для продуктивного потенциала прибрежной зоны моря.

Подробно рассмотрен процесс возникновения зон придонной гипоксии на высокопродуктивных участках прибрежной зоны (обычно в эстуариях). С помощью балансовой модели показано, что, хотя основной причиной гипоксии является деструкция органического вещества, степень понижения содержания кислорода зависит также от сроков развития осеннего авпеллинга и его силы. Наблюдаемые и ожидаемые климатические изменения не способствуют развитию гипоксии в эстуариях рек материкового побережья моря.

В заключительном разделе Главы 3 рассмотрено влияние роста концентрации углекислого газа в атмосфере Земли и в морской воде на кислотно-щелочной баланс вод Японского моря. Показано, что связанный с этим рост кислотности морских вод наиболее опасен для организмов, обитающих в глубинных и донных слоях моря, где неблагоприятный эффект усиливается прекращением вентиляции, и для придонного слоя эстуарных зон – в последнем случае ацидификация может негативно влиять на промысловые ресурсы.

В целом происходящие и ожидаемые в случае продолжения потепления климата изменения гидрохимического режима моря обусловливают снижение продукционных возможностей Японского моря, прежде всего, из-за ослабления процессов водообмена между различными слоями и зонами моря (табл. 3). Вместе с тем изменения гидрохимического режима прибрежных вод, связанные с потеплением климата, способствуют смягчению таких нездоровых явлений, как эвтрофикация и гипоксия.

Таблица 3

Изменения основных продукционных параметров гидрохимического режима Японского моря вследствие изменений климата

Параметр Механизм внешнего воздействия Доминирующий внешний фактор Наблюдаемая тенденция изменений Ожидаемая тенденция изменений
Содержание О2 в глубинном и придонном слоях конвекция плотность на поверхности моря понижение понижение
Содержание О2 в промежуточном слое конвекция плотность на поверхности моря нет данных повышение
Концентрация биогенов в глубинном и придонном слоях конвекция плотность на поверхности моря рост рост
Концентрация биогенов в промежуточном слое конвекция плотность на поверхности моря нет данных снижение
Конвективный поток биогенов в поверхностный слой конвекция плотность на поверхности моря нет данных ослабление
Турбулентный поток биогенов через пикноклин турбулентное перемеш. стратификация нет данных ослабление
Содержание О2 в придонном слое эстуариев деструкция, апвеллинг срок смены муссона нет данных рост
Обмен биогенами прибрежной зоны с открытым морем циркуляция вод сила муссонов нет данных ослабление
рН у дна в эстуариях деструкция, ацидификация продуктивность, растворение СО2 нет данных понижение

Глава 4. Изменения первичной продукции и обилия фитопланктона в Японском море и их причины, связанные с климатическими изменениями

В четвёртой главе рассмотрены вопросы влияния различных океанологических процессов на продукцию органического вещества и обилие фитопланктона и возможные последствия для первичных продуцентов изменений этих процессов климатического масштаба. Наиболее подробно исследована связь между состоянием фитопланктона и стратификацией вод. Как известно, в естественных условиях фитопланктон способен к росту только при оптимальной стратификации: при слабой стратификации наблюдается фотолимитация процесса фотосинтеза, а при слишком резкой – биогенная лимитация. Возможности создания оптимальных условий и, следовательно, возможности для массового развития фитопланктона - «цветения» в разные сезоны формируются разными процессами. Выяснено, что зимой возможности для развития фитопланктона в основном определяются толщиной верхнего квазиоднородного слоя моря (ВКС), весной – резкостью сезонного пикноклина, летом (в прибрежной зоне) – толщиной ВКС и терригенным стоком биогенных элементов, а осенью в глубоководной части моря «цветение» проходит относительно стабильно, а в прибрежной зоне зависит от развития апвеллингов. Особо рассмотрено влияние изменений характера конвективных процессов в Японском море, вызванных изменениями климата, на урожай органического вещества, для чего использована та же 1-мерная модель биогеохимических процессов в конвективном море, с помощью которой показано, что наблюдаемая перестройка конвективных процессов приведёт к снижению продуктивности глубоководной части моря примерно вдвое (рис. 7). Этот эффект обусловливает в целом негативное влияние наблюдаемых и ожидаемых изменений климата на развитие фитопланктона в Японском море, хотя для ряда районов и сезонов, для которых основным фактором, влияющим на первичную продукцию, является толщина ВКС, не свойственны существенные изменения продуктивности под действием изменений климата, а зимнее «цветение» фитопланктоном на юге моря даже усиливается (табл. 4).

Кроме развития основного продуцента органического вещества – фитопланктона, в Главе 4 рассмотрено влияние изменений климата на один из видов макрофитов – ламинарию, являющуюся промысловым видом. Показано, что воспроизводство ламинарии зависит от активности зимнего муссона в его начальной фазе, которая в последние десятилетия имеет неблагоприятную для ламинарии тенденцию к ослаблению, обусловленную перестройками поля атмосферного давления в ходе глобального потепления.

Рис. 7. Межгодовые изменения годовой «новой продукции» по результатам моделирования биогеохимических процессов в толще вод Японского моря при разных режимах конвекции

Таблица 4

Изменения обилия фитопланктона и фитобентоса в Японском море вследствие изменений климата

Сезон, район Механизм внешнего воздействия Доминирующий внешний фактор Наблюдаемый или предпола-гаемый тренд Ожидаемая тенденция обилия
Зимний фитопланктон на юге моря фотолимитация толщина ВКС, зимний муссон, циркуляция вод незначимый повышение
Зимний фитопланктон в прибрежной зоне поставка биогенов в апвеллинге апвеллинг, зимний муссон снижение снижение
Весенний фитопланктон поставка биогенов конвекцией и перемешиванием мощность конвекции, стратификация незначимый снижение
Летний фитопланктон на шельфе поставка биогенов перемешиванием стратификация нет данных снижение
Летний фитопланктон в прибрежной зоне фотолимитация толщина ВКС, летний муссон незначимый нет тенденции
Летний фитопланктон в эстуарных зонах поставка терриген-ных биогенов материковый сток циркуляция вод нет данных снижение
Осенний фитопланктон в открытом море поставка биогенов перемешиванием интенсивность перемешивания нет данных нет тенденции
Осенний фитопланктон в прибрежной зоне поставка биогенов в апвеллинге апвеллинг, зимний муссон снижение снижение
Запасы ламинарии осеннее выхолаживание вод зимний муссон снижение снижение

Глава 5. Изменения видового состава и биомассы зоопланктона в

различных районах Японского моря, вызванные климатическими

изменениями

В пятой главе рассмотрено влияние изменчивости различных океанологических факторов, обусловленной изменениями климата, на популяции зоопланктона в Японском море. Такое влияние принципиально различно для глубоководной части моря и прибрежной зоны, как различен и состав зоопланктона в них. В глубоководной зоне обилие зоопланктона определяется условиями воспроизводства массовых видов (в основном фитофагов) и обеспеченностью их пищей; индикатором действия первого механизма может служить температура промежуточных вод, а индикатором второго механизма – температура на поверхности моря (ТПМ), определяющая степень плотностной стратификации. Связь обилия зоопланктона с ТПМ синхронная, а с температурой промежуточных вод – имеет сдвиг 3 года (рис. 8), причём первый механизм более важен для межгодовых изменений, а второй проявляется в крупном временном масштабе. Предложена гипотеза, объясняющая суть влияния температурных условий в промежуточных водах на воспроизводство и обилие массовых видов зоопланктона (крупных копепод) особенностями их жизненного цикла и онтогенетических миграций. Поскольку видовой состав зоопланктона в различных частях Японского моря в значительной степени сходен, а промежуточный слой практически однороден по температуре, крупномасштабные изменения обилия зоопланктона происходят сходно на всей глубоководной акватории моря (рис. 9), несмотря на то, что условия на поверхности моря резко различаются между северо-западной и юго-восточной частями моря.

a б

2007

1998

Рис. 8. Зависимости биомассы зоопланктона в северо-западной части моря в мае-июне от весенней (апрель-май) температуры на поверхности моря (а) и от летней (июнь-август) температуры промежуточных вод тремя годами ранее (б)

Рис. 9. Изменения общей биомассы зоопланктона в трёх регионах Японского моря (сглажены скользящим трёхлетним сглаживанием)

Современные тенденции изменений температуры вод в разных слоях Японского моря в целом способствуют росту обилия зоопланктона в глубоководной его части благодаря положительному влиянию роста температуры промежуточных вод на воспроизводство массовых видов; в ближайшем будущем ожидается сохранение этой тенденции, несмотря на общее понижение продуктивности вод моря (табл. 5). Следует отметить, что рост температуры промежуточных вод приближает термические условия в этом слое к «нормальным» для Мирового океана, в то время как пока температура промежуточных вод Японского моря (около 1о) значительно ниже обычных для Мирового океана значений.

В прибрежной зоне Приморья в сообществе зоопланктона представлены как местные неритические и эстуарные виды (в основном мелкие копеподы), так и виды, типичные для глубоководной части моря. С помощью экосистемной модели пелагиали прибрежных вод установлено, что последние проникают в прибрежную зону, используя потоки кроссшельфовой циркуляции, формирующейся под действием муссонов. Поэтому изменения роли «морских» видов в прибрежном сообществе в раннелетний и летний сезоны (прежде всего, копепод Oithona similis и сагитт), тесно связаны с флуктуациями активности летнего муссона (рис. 10), а в позднелетний и осенний сезоны (прежде всего, Calanus pacificus) – с активностью начинающегося в это время зимнего муссона (рис. 11). В частности, массовое появление «морских» видов в сообществе зоопланктона прибрежных вод зал. Петра Великого в середине 1990-х гг., обусловившее общий рост обилия зоопланктона, как теперь выяснено, было вызвано усилением летнего муссона, а в 1980-е годы и в начале 2000-х гг. «морские» виды в прибрежном планктоне почти не наблюдались, потому что муссон был ослаблен. Учитывая отсутствие в активности летнего муссона значимого тренда климатического масштаба и существенный тренд на ослабление зимнего муссона, следует полагать, что происходящие климатические изменения не способствуют переносу в прибрежную зону западного побережья моря тепловодных видов, пользующихся для этого компенсационным потоком при осенней сгонной циркуляции. То есть, под действием климатических изменений происходит обеднение видового разнообразия зоопланктона прибрежных вод с закреплением доминирования автохтонных неритических видов и холодноводных видов. Пока не ясно, как может это сказаться на общем обилии зоопланктона, поскольку сообщество с изменённой видовой структурой может функционировать совершенно иначе, чем исследованное нами.

Таблица 5

Изменения состава и обилия зоопланктона в Японском море вследствие

изменений климата

Район, сезон Механизмы внешнего воздействия Доминирующий внешний фактор Наблюдаемая тенденция Ожидаемая тенденция
Зоопланктон в глубоководной части моря влияние на воспроизводство и нагул температура промежуточных вод, обилие фитопланктона рост обилия рост обилия
Зоопланктон в прибрежных водах кроссшельфовый транспорт кроссшельфовая циркуляция вод нет данных уменьшение разнообразия


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.