Любая экспедиция в Арктику это риск. Условия в Арктических морях часто тяжелые и мало предсказуемые. В случае 83-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Карское море (многолетняя Программа «Экосистемы морей Сибирской Арктики») главный ожидаемый риск был связан с жесткими условиями, которые формируются в бассейне весной в период ухода сезонного льда.
Анализ данных последних лет по ледовой обстановке, прекрасные доступные спутниковые карты, дающие детальную информацию о состоянии ледового покрытия, и высокий профессионализм команды позволили минимизировать природные риски, эффективно выстроить маршрут и работы экспедиции, с первых станций получать материалы принципиально новые для понимания функционирования экосистемы Карского моря.
Неожиданная угроза экспедиции возникла в связи с эпидемией COVID, которая «дотянулась» до судна, работающего в Карском море. Несмотря на то, что более 80% сотрудников научной группы были привиты и все участники экспедиции были допущены на борт судна только после отрицательного ПЦР-теста, через неделю после выхода из Архангельска люди на судне начали заболевать. Наиболее тяжело больной член команды был экстренно эвакуирован вертолетом из п. Амдерма, а судну решением регионального Роспотребнадзора было предписано вернутся в порт Архангельск.
Даже в этих столь неблагоприятно сложившихся условиях экспедицию можно считать успешной. При том, что было выполнено меньше трети запланированных исследований, работа прямо во льдах в период их весеннего таяния – чего ранее никто не делал, и широкий охват бассейна от Карских Ворот до северо-земельского ледового массива (рис. 1, 2, 3, 4), позволили получить принципиально новые не только для Карского моря, но и для всей Сибирской Арктики результаты.
Именно данные, полученные в этот период, позволят оценить влияние современных климатических изменений на арктические экосистемы. Главный климатический тренд, влияющий на экосистему, состоит в том, что сегодня Карское море начинает освобождаться от сезонного льда в середине июня, а полтора-два десятилетия назад лед в бассейне стоял до начала августа.
Ранний уход льда и открытая поверхность моря в период наиболее высокого и продолжительного стояния арктического солнца не только влияет на температурный режим моря, но, что самое главное, создает благоприятные условия для формирования более высокой продукции органического вещества, которая в течение года «кормит» арктическую экосистему.
В конце июня в Карском море было впервые зарегистрировано сезонное «цветение» фитопланктона, формирующееся вслед за отступлением кромки сезонного льда (рис. 5, 6). Уникальная черта цветения – его подповерхностная локализация. Биомасса фитопланктона достигала 6-7 г/м3, интегральная величина первичной продукции во многих районах превышала 1 г углерода на м2, при максимальных значениях до 1.4 мгС/м2. Столь высокие величины никогда ранее не регистрировались в морях Сибирской Арктики.
Получены оценки переноса вод в области порога Брусилова, разделяющего глубоководный район желоба Святой Анны и Новоземельскую впадину. Обмен Карского моря с прилежащими глубоководными районами Арктики в этом районе во многом определяет состояние пелагической среды, проникновение в бассейн чужеродной фауны, в том числе инвазию краба опилио, и возможный вынос в центральную Арктику загрязнений в случае нарушения целостности крупнейших в Арктике карских радиоактивных могильников.
Полученные материалы позволяют говорить об активном обмене север-юг в этом районе и его межгодовой устойчивости для безледного сезона (рис. 7).
В экспедиции выполнены исследования направления и интенсивности обмена углекислым газом между Карским морем и атмосферой, давшие первые оценки для Сибирской Арктики в высокопродуктивный весенний сезон. pCO2 в атмосфере составляло в среднем 413 ppm, что является превышением относительно равновесного значения 400 ppm. В верхнем слое моря зарегистрированы значения от 222 до 338 ppm, что говорит о недонасыщенности углекислым газом. Полученные цифры показывают, что в весенний сезон акватория Карского моря является областью «стока» углекислого газа из атмосферы с интенсивностью в среднем -3.9 ммоль/м2*сут. Наиболее интенсивный поток CO2 из атмосферы в воду отмечен у кромки тающего сезонного льда.
Непрерывные измерения концентрация CH4 в приводной атмосфере Карского бассейна показали изменчивость от 1.911 до 2.145 ppm. Максимум наблюдался в центральной части Карского моря и по данным метеонаблюдений был связан с процессами выноса воздушных масс из прилежащих северных материковых районов. Сравнение с данными наших многолетних наблюдений показывает, что максимальное значение концентрации CH4, в приводной атмосфере уменьшилось.
Исследование донных сообществ континентального склона восточного трога желоба Святой Анны, который является областью вселения в Карский бассейн краба Chionoecetes opilio, выполненное методом видеонаблюдений и тралений, показало, что облик сообщества с 2011 года изменился не значительно, и вселение краба оказало существенно меньшее влияние на донные биоценозы этого района, чем других районов бассейна (рис. 8). Плотность популяции опилио составляла ~3.5 экз/100 м2. Наличие в районе крупных особей Chionoecetes opilio промыслового размера (карапакс ~10 см) говорит о том, что вселение краба произошло здесь достаточно давно.
Наблюдения в центральной части Карского моря показали существенные изменения облика донных сообществ в результате воздействия краба-вселенца по сравнению с 2014 годом. Существенно уменьшились общее обилие и разнообразие бентоса (рис. 9). По сравнению с наблюдениями, выполненными в этом районе в 2019 и 2020 гг., встреченное в 2021 г. донное сообщество оказалось несколько богаче и в количественном, и в качественном отношении.
По данным видеонаблюдений 2021 года плотность поселения крабов в центральной части бассейна по сравнению с 2019-2020 гг. не сильно изменялась – численность особей с шириной карапакса 50-60 мм составляла 0.1-0.2 экземпляра на м2. Весной 2021 г. нами были впервые обнаружены недавно осевшие крабы (ширина карапакса ~5 мм). Это говорит об успешном оседании личинок осенью 2020 г., что впервые наблюдалось в центральной восточной части Карского моря и указывает на дальнейшее развитие инвазии Chionoecetes opilio в Карский бассейн и вероятное формирование независимой карской популяции вида.
Конечно, очень жаль, что отработано меньше трети времени экспедиции, которую мы готовили несколько лет. Экспедиции, судя по первым материалам, давшей действительно уникальные результаты.
Все участники экспедиции считают, что период схода сезонного льда в эпиконтинентальных Сибирских морях как ключевой для оценки влияния климата на арктические экосистемы должен быть детально исследован, и работы, начатые в 2021 г. в Карском море, должны быть обязательно продолжены.
Фотографии Е.Богатова, А.Григорьева, А.Залоты, В.Сергеевой
Начальник экспедиции академик Флинт М.В.
