GEOTRACES – это международная программа, созданная в 2007 году с целью исследования биогеохимических циклов и крупномасштабного распределения микроэлементов и их изотопов в морской среде, а также выработки стратегии для ускорения этих исследований.
Миссия GEOTRACES Выявить процессы и количественно определить потоки, которые контролируют распределения основных микроэлементов и их изотопов (trace elements and their isotopes – TEI) в океане; установить чувствительность этих распределений к меняющимся условиям окружающей среды.
К настоящему времени ученые более чем 30 стран вовлечены в программу, что позволяет проводить скоординированные исследования в области геохимии океана ведущими научными коллективами (http://www.geotraces.org/).
Российский комитет программы GEOTRACES создан в 2012 году на базе Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Базовым направлением исследований Российского комитета стало изучение роли химических элементов и компонентов в экосистемах Северного Ледовитого океана. Основные задачи деятельности Российского комитета: налаживание международных контактов в области геохимии океана; объединение и поддержание сообщества геохимиков, сознающих целостность химических, физических, геологических и биологических процессов в океане.
Мероприятия GEOTRACES в России
Второй российский семинар GEOTRACES состоялся 7 февраля 2020 года в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Информацию о семинаре можно найти также на сайте: https://www.geotraces.org/2nd-russian-geotraces/
Рисунок 2. Схематическое положение потенциальных российских океанологических разрезов (красные пунктирные линии) в Северном Ледовитом океане, запланированных для реализации в рамках программы GEOTRACES в 2012 году. Положение разрезов других стран–участников программы показано сплошными линиями: CA – Канада, фиолетовым цветом; D – Германия, черным цветом; Se – Швеция, желтым цветом (1st Russian GEOTRACES Workshop: Final Statement, 2012).
Организаторы семинара: Prof. Dr. Eric Achterberg (Chemical Oceanography GEOMAR, Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel and Christian-Albrechts University Kiel, Germany, member of the international GEOTRACES program), к.г.-м.н. М.Д. Кравчишина (ИО РАН, в.н.с., член международной программы GEOTRACES) и член-корреспондент РАН П.О. Завьялов (ИО РАН, заместитель директора, председатель семинара). Тезисы докладаProf. Dr. Eric Achterberg International GEOTRACES Programme: Observations across ocean gradients provide insights into biogeochemical cycles Experimental work in laboratories and at sea provides important detail on biogeochemical processes and (micro)-nutrient limitation of ocean productivity. Whilst forcing variables can be carefully manipulated in bottle and mesocosm experiments, artefacts may occur due to exclusion of parts of plankton communities, contamination and/or ´bottle´ effects. Biogeochemical process observations across biogeochemical gradients as part of section cruises form an elegant alternative. In this talk, I will present examples of how cruises linked to the SOLAS and GEOTRACES programmes are providing excellent platforms for observations of changes in biogeochemical processes as a consequence of strong geochemical gradients. I will present geochemical gradients related to volcanic, dust, glacier and river inputs and their impacts on ocean biology. I will explore variations in nitrogen fixation, (micro)-nutrient limitation of microbial communities, and iron cycling related to changes in supply of (micro)-nutrients and oxygen. The improved process understanding and quantification can be used for projections of biogeochemical processes in a future ocean. Видеозапись доклада можно найти, пройдя по ссылке: https://vk.com/id438319490 7 февраля, 12:03 В работе семинара приняли участие около 50 человек. Онлайн трансляцию прослушали коллеги из Севастополя, Калининграда и Архангельска.
После завершения семинара был организован Круглый стол. Организаторы: Prof. Dr. Eric Achterberg (SSC member), к.г.-м.н. М.Д. Кравчишина (SSC member) и д.г.-м.н. Л.В. Демина (Past SSC member). Обсуждались методические вопросы, связанные с «чистым» отбором проб и анализом следовых металлов в морской воде.
был проведен в Институте океанологии им. П.П. Ширшова с 27 по 29 ноября 2012 года, г. Москва. В семинаре приняли участие 90 российских ученых из шести научных организаций, а также ученые из Европы и США – организаторы программы GEOTRACES; руководитель семинара – Людмила Львовна Демина (past Scientific Stirring Committee member). Семинар позволил наладить международные контакты в области геохимии океана и определить приоритеты для российских исследователей, работающих в рамках программы GEOTRACES. Основным направлением исследований российского комитета GEOTRACES стало изучение роли химических элементов и компонентов в экосистемах Северного Ледовитого океана (рисунок 2). Реализация планов исследования океанологических разрезов GEOTRACES-Russia, намеченных научным комитетом программы в арктических морях в 2012 году, позволит добиться большей международной интеграции в области океанологии, открыть новые возможности для обмена научным опытом и обучения молодых российских ученых, а также внести вклад в создание геохимического атласа Мирового океана (Демина, Шаповалов, 2014).
Идея GEOTRACES С конца 1990-х годов возрос интерес к изучению глобальных биогеохимических циклов элементов и их изотопов в океане. Исследование биогеохимических циклов в водной толще выявило острую необходимость изучения химических элементов всей таблицы Менделеева и их изотопов, в той или иной мере вовлеченных в эти циклы. Знание о распределении и поведении микроэлементов и их изотопов в океане позволяет понять широкий спектр процессов (Anderson, Henderson, 2005). Это обеспечит, например, понимание роли элементов минерального питания в регулировании структуры и продуктивности экосистем, прояснит механизмы, которые контролируют поведение загрязняющих веществ в океанах. Некоторые TEI, особенно радионуклиды, используются для определения скоростей ключевых процессов, регулирующих цикл углерода. С помощью других TEI могут быть изучены процессы водообмена в океане в масштабах времени, не поддающихся непосредственному наблюдению, что важно для прогноза климата Земли. Таким образом, TEI часто играют решающую роль во многих процессах в океане, однако приходится констатировать наше слабое понимание их биогеохимических циклов. Усилия ученых, предпринимаемые для познания функционирования океана и его роли в климатических колебаниях Земли, все чаще требуют отбора проб с высокой плотностью на больших участках океана, охватывающих различные климатические зоны (Jeandel, Vance, 2018).
Программа GEOTRACES Прогресс в разработке принципов чистого отбора проб и высокая чувствительность современных аналитических методов предоставляют беспрецедентные возможности для измерения широкого спектра TEI. Однако потенциал новых технических достижений не был реализован в значительной степени из-за отсутствия скоординированных исследований со времен программы GEOSECS 1970-х годов. В начале нового тысячелетия ученым-океанологам стало очевидно, что требуется новая стратегия для ускорения исследований по геохимии океана. Все это привело к разработке международной исследовательской программы, известной как GEOTRACES. Основными результатами этой программы стали интенсификация исследований TEI в океане и их роли в биогеохимических циклах, а также разработка геохимических индикаторов (proxies) для реконструкции палеоокеанологических событий (Mawji et al., 2017; Schlitzer et al., 2018). Одна из целей этой программы – объединение усилий сообщества геохимиков и воспитание нового поколения ученых, осознающих целостность химических, физических, геологических и биологических процессов в океане. Конечной целью реализации программы должно стать создание первого в истории океанологии геохимического атласа Мирового океана. Спонсорами этой программы являются SCOR и различные национальные учреждения стран-участников.
Методы GEOTRACES Прогресс в океанологии был и остается тесно связанным с техническими разработками для проведения измерений в океане. Чрезвычайно низкая естественная концентрация многих элементов в морской воде и повсеместное вхождение этих элементов в состав конструктивных материалов, из которых выполнены морские суда и измерительные системы, значительно повышают чувствительность проб к загрязнению. Признание этой проблемы побудило международное сообщество геохимиков предпринять чрезвычайные меры для обеспечения незагрязненного отбора проб. Были созданы новые химически ультрачистые системы (Cutter et al., 2010, 2012; Rijkenberg et al., 2015; Grand et al., 2019) и разработаны протоколы отбора и обработки проб: GEOTRACES cruise and methods manual (cookbook) http://www.geotraces.org/sic/intercalibrate-data/cookbook
База данных GEOTRACES База данных GEOTRACES создается на основе программы Ocean Data View (Schlitzer, 2018), под руководством профессора Райнера Шлицера (https://webodv.awi.de/geotraces). В ней объединены данные по трансокеаническим разрезам с 2007 года по настоящее время – это более 1800 станций, выполненных в ходе 39 рейсов (рисунок 1). Каждому заинтересованному исследователю доступны эти данные для всего Мирового океана, однако наибольшее количество станций сосредоточено в Атлантическом океане (http://www.geotraces.org/dp/idp2017).
Рисунок 1.Положение океанологических разрезов, реализуемых в рамках программы GEOTRACES. Черным цветом показаны завершенные разрезы, выполненные в рамках Международного Полярного года; желтым – завершенные к марту 2019 г.; красным – выполняемые в настоящее время и запланированные на ближайшие годы.
Контакты Марина Даниловна Кравчишина, член научного планового комитета (SSC member) программы GEOTRACES, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. тел.: +7 499 1247737 раб.
Список цитируемых источников
Демина Л.Л., Шаповалов С.М. Первая российская конференция по международной программе «ГЕОТРАССЕРЫ» // Океанология. 2014. Т. 54. № 1. С. 124–127. DOI:10.7868/S0030157413060038
Anderson R.F., Henderson G.M. 2005. GEOTRACES a global study of the marine biogeochemical cycles of trace elements and their isotopes // Oceanography. V. 18. No. 3. P. 76–79. DOI:10.5670/oceanog.2005.31
Cutter G.A., Bruland K.W. 2012. Rapid and non-contaminating sampling system for trace elements in global ocean surveys // Limnol. Oceanogr. Methods. 10: 425-436. DOI:10.4319/lom.2012.10.425
Grand M.M., Laes-Huon A., Fietz S., et al. 2019. Developing Autonomous Observing Systems for Micronutrient Trace Metals // Front. Mar. Sci. 2019. 6:35. DOI:10.3389/fmars.2019.00035
Mawji E., Schlitzer R., Masferrer Dodas E. et al. 2015. The GEOTRACES Intermediate Data Product 2014 // Marine Chemistry. V. 177. DOI:10.1016/j.marchem.2015.04.005
Rijkenberg M.J.A., de Baar H.J.W., Bakker K., et al. 2015. “PRISTINE”, a new high volume sampler for ultraclean sampling of trace metals and isotopes // Mar. Chem. 2015. V. 177. P. 501–509. DOI:10.1016/j.marchem.2015.07.001
Schlitzer R., Anderson R.F., Masferrer Dodas E. et al. 2018. The GEOTRACES Intermediate Data Product 2017 // Chemical Geology. V. 493. P. 210–223. DOI:10.1016/j.chemgeo.2018.05.040
Рисунок 2. Схематическое положение потенциальных российских океанологических разрезов (красные пунктирные линии) в Северном Ледовитом океане, запланированных для реализации в рамках программы GEOTRACES в 2012 году. Положение разрезов других стран–участников программы показано сплошными линиями: CA – Канада, фиолетовым цветом; D – Германия, черным цветом; Se – Швеция, желтым цветом (1st Russian GEOTRACES Workshop: Final Statement, 2012).
