CC BY
77
Вестник ДВО РАН. 2012. № 3
УДК 563.14; 593.14 Е.А.ЯНЧЕНКО
Особенности распределения ассоциаций радиолярий в поверхностных осадках Охотского моря
Изучено распределение ассоциаций радиолярий в поверхностном ненарушенном слое донных осадков Охотского моря. Полученные данные позволили выявить районы с высокой и низкой продукцией радиолярий, проследить особенности распространения ассоциаций радиолярий в поверхностных осадках в связи с гидрологическими условиями Охотского моря и поступлением питательных веществ.
Ключевые слова: радиолярии, поверхностные осадки, Охотское море.
Specifics of the radiolarian assemblages distribution in the surface sediments of the Okhotsk Sea.
E.A.YANCHENKO (V.I.Ilichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok).
Distribution of the radiolarian skeletons in the surface sediments of the Okhotsk Sea was studied. The obtained data allowed determining areas with high and low radiolarians production, trace the peculiarity of the spatial radiolarian skeletons distribution in surface sediments with a view to hydrological conditions of the Okhotsk Sea and the supply of nutrients.
Keywords: radiolarians; surface sediments; the Okhotsk Sea.
Морские донные отложения - один из основных источников сведений по распространению, систематике и экологии радиолярий. Реакция радиолярий на изменяющиеся условия климата, а также хорошая сохранность их скелетов в донных осадках дают возможность широко использовать данные радиоляриевого анализа для палеоокеаноло-гических реконструкций. Однако, вследствие процессов растворения, переноса скелетов радиолярий течениями, разбавления различными компонентами осадка (терригенным материалом, раковинами фораминифер, створками диатомей, вулканическим стеклом и т.д.), а также переотложения скелетов радиолярий из осадков с поднятий в более глубоководные районы (в связи с большой гидродинамической легкостью скелетов радиолярий), картина прижизненного распространения ассоциаций радиолярий бывает несколько искажена [6].
Целью данной работы является изучение распределения ассоциаций радиолярий в поверхностных осадках Охотского моря в связи с гидрологическими условиями Охотского моря и особенностью поступления питательных веществ. Для этого определены количественные содержания скелетов радиолярий, изучено видовое разнообразие и рассчитана продукция радиолярий.
Материал и методика
Нами проанализировано 36 проб из 18 станций поверхностного ненарушенного слоя осадков 0-3 см Охотского моря, отобранных пробоотборником «Multicorer»
ЯНЧЕНКО Елена Александровна - младший научный сотрудник (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН, Владивосток). E-mail: [email protected]
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 10-05-00160-а; ДВО РАН № 12-Ш-В-07-148, № 12-Ш-В-07-118.
в интервале глубин от 6ii до 33G7 м. Образцы получены в рамках российско-германского проекта КОМЕХ в 28-м рейсе российского НИС «Академик М.А.Лаврентьев» (LV28) и 178-м рейсе германского НИС «Sonne» (SOi78) (рис. i).
Лабораторная обработка проб выполнена по стандартной методике с применением перекиси водорода, триполифосфата натрия, перед приготовлением препаратов пробы промывали через сито с размером отверстий 5G мкм [12]. В одном препарате подсчитывалось не менее 3GG экз. Численность радиолярий в осадках приводится из расчета количества экземпляров в 1 г сухого осадка [13], содержание доминирующих и субдоминирующих видов - в процентах от общей численности радиолярий в осадках. Под продукцией радиолярий в работе подразумевается число скелетов на i см2 донного осадка, накопленного за 1 тыс. лет.
Величина продукции радиолярий (Пр) рассчитана по формуле [14]:
Пр = с • p • и, экз. I (см2 • тыс. лет), где c - концентрация радиолярий в осадке, экз. I г; p - плотность сухого осадка, г I см3, и - линейная скорость осадконакопления, см I тыс. лет.
Плотность сухого натурального осадка определялась на основе проведенных на борту судна измерений, опубликованных данных и общих закономерностей изменения литофизических свойств осадков изученного региона. Скорости седиментации осадков усреднялись за последние б тыс. лет, при этом использовались данные бортового литологического описания и корреляция с аналогичными параметрами в уже изученных и датированных колонках, а также опубликованные данные [4, 5, 15-18].
Для видовых определений в основном использованы описания и иллюстрации Э.Гек-келя [19], С.Б.Кругликовой [7-9], А.Г. Матуля [1G], М.Г. Петрушевской [11] и других исследователей [14, 2G].
,---------=■—*■—-----------------------------------------------,-,-,------,—
142 144 146 148 150 152 154 156
Рис. i. Карта местоположения станций отбора донных осадков
9i
Результаты и обсуждение
В поверхностном слое осадков Охотского моря встречается разнообразная современная холодноводная фауна радиолярий, в составе которой было обнаружено около 100 видов. Среди них:
Cycladophora davisiana (Ehrenberg), Botryocampe robusta Kruglikova,
Ceratospyris borealis (Bailey), Lithocampe sp.,
Plagoniidae spp. (группа видов сформиро- Stylatractus (?) pyriformis (Bailey),
вана в соответствии с названием семейст- Semantrum quadrifore Haeckel,
ва ввиду высокой морфологической Lithomelissa setosa Jorgensen,
изменчивости представителей родов Antarctissa (?) sp.1,
Phormacantha, Plectacantha, Arachnocorys Dictyophimus hirundo (Haeckel),
и отсутствия значимых критериев для Tholospyris gephyristes Hulsemann,
определения данных видов), Spongurus pylomaticus Riedel borealis
Rhizoplegma boreale (Cleve), Kruglikova,
Spongotrochus glacialis Popofsky, Artobotrys borealis (Cleve),
Stylochlamydium venustum (Bailey), Actinomma leptoderma (Jorgensen),
Sethoconus tabulatus (Ehrenberg), Artostrobus annulatus (Bailey),
Pseudodictyophimus gracilipes (Bailey), A. joergenseni Petrushevskaya,
Botryocampe inflata (Bailey), Peridium sp.,
Lithomitra lineata (Ehrenberg), Cladoscenium sp.,
Stylodictya stellata Bailey, Litharachnium tentorium Haeckel.
Почти все обнаруженные виды встречаются в отложениях бореальной зоны Тихого океана, а многие - и в осадках субарктической и бореальной Атлантики, Берингова и Японского морей [8]. Основное ядро ассоциаций радиолярий, изученных в поверхностных осадках Охотского моря, составляют первые 10 из названных видов, по-видимому представляющие типично охотоморскую фауну радиолярий. В основном эти виды имеют высокое количественное содержание в изученных осадках, которое варьирует в зависимости от местоположения станции.
Необходимо отметить, что в пробах станций, расположенных на континентальных склонах юго-восточного Сахалина и п-ова Камчатка, а также в северо-западной части глубоководной Курильской котловины (рис. 1: LV28-44-2, LV28-2-2, LV28-61-3, LV28-64-3, SO178-3-3, SO178-9-3, SO178-1-3) в комплексе современных радиолярий обнаружены единичные экземпляры представителей семейства Litheliidae spp. (вымерших в Охотском море в среднем плейстоцене, уровень последнего нахождения - 716 тыс. лет назад [10]), которые, возможно, были вынесены течением с о-ва Сахалин и п-ова Камчатка вследствие разрушения (размыва) берегов.
Для объективного сравнения условий прижизненного распространения видов радиолярий в Охотском море было выделено 5 районов, различающихся некоторыми гидрологическими параметрами и особенностями поступления питательных веществ [2, 3]: восточный шельф о-ва Сахалин, район впадины Дерюгина, центральная часть Охотского моря, северо-западная часть Курильской котловины и юго-западный шельф п-ова Камчатка. Сравнивались видовой и количественный состав радиоляриевых комплексов, а также продукция радиолярий. В нашей работе доминирующими видами названы виды с количественным содержанием более 10%, субдоминирующими - от 5 до 10%.
В центральной части Охотского моря изучено 2 станции поверхностных осадков, отобранных на глубине 1036 и 1068 м. Содержание скелетов радиолярий в среднем составляет 18,6 тыс. экз. / г, величина продукции - 57,5 тыс. экз. / см2 • тыс. лет. Установлено относительно высокое видовое разнообразие - около 40 видов радиолярий. Доминантами являются группа видов Plagoniidae spp. (процентное содержание в среднем 16%),
Cycladophora davisiana (18,5%) и Stylochlamydium venustum (10,5%). Субдоминанты: Cer-atospyris borealis, Lithomitra lineata, Botryocampe inflata и Spongotrochus glacialis.
На восточном шельфе о-ва Сахалин изучено 8 станций поверхностных осадков, отобранных на глубине от 611 до 1210 м. Отмечено довольно низкое содержание скелетов радиолярий в осадках - в среднем 10 тыс. экз. / г. Величина продукции радиолярий имеет максимальные для всего изученного региона значения - до 3200 тыс. экз. / см2 • тыс. лет, что, вероятно, обусловлено тем, что со стоком р. Амур в Охотское море поступает значительное количество биогенных элементов, в том числе ионы ортокремниевой кислоты, необходимой для формирования скелетов радиолярий. Попадая в Охотское море, биогенные элементы подхватываются Восточно-Сахалинским течением, переносятся вдоль восточного шельфа о-ва Сахалин и через пищевые цепи обеспечивают высокую продукцию радиолярий в данном районе. Но вследствие высокой скорости осадконакопления здесь происходит сильное разбавление осадков терригенной составляющей, поэтому содержание скелетов радиолярий ниже, чем в других районах Охотского моря. Видовое разнообразие в данном районе невысокое - около 25 видов. Наблюдается резкое доминирование вида Cycladophora davisiana (в среднем 32%), высокое содержание группы видов Plagoniidae spp. (15,5%) и Ceratospyris borealis (10,5%). Субдоминанты: Rhizoplegma boreale, Botryocampe inflata, Antarctissa (?) sp.1, Lithomelissa setosa и Lithomitra lineata.
В районе впадины Дерюгина изучено 2 станции поверхностных осадков, отобранных на глубинах 1405 и 1686 м. Отмечена максимальная для Охотского моря численность скелетов радиолярий - до 35,8 тыс. экз. / г. Величина продукции радиолярий имеет средние для региона значения - 1400 тыс. экз. / см2 • тыс. лет. Такие значения, вероятно, обусловлены подъемом питательных веществ на севере данного района (влияние апвеллинга над банкой Кашеварова).
В данном районе выявлено и высокое видовое разнообразие - более 40 видов. Доминируют всего два вида: Ceratospyris borealis (35%) и Cycladophora davisiana (27,5%). На фоне богатого видового разнообразия фауны радиолярий доля остальных видов не превышает 5%. Субдоминанты: Semantrum quadrifore, Spongotrochus glacialis и Lithomitra lineata.
В районе северо-западной части Курильской котловины изучено 5 станций поверхностных осадков, отобранных в диапазоне глубин от 1286 до 3307 м. Содержание скелетов радиолярий высокое - в среднем 20,3 тыс. экз. / г. Высокие для Охотского моря значения продукции радиолярий - 2950 тыс. экз. / см2 • тыс. лет - приурочены к району северной части Курильской котловины.
Отмечено высокое видовое разнообразие - более 40 видов. Доминируют виды Cycladophora davisiana (25%) и Ceratospyris borealis (до 10,5%). Субдоминанты: Stylatrac-tus (?) pyriformis, Pseudodictyophimus gracilipes, Lithomelissa setosa и группа видов Plagoniidae spp.
В районе, прилегающем к юго-западному шельфу п-ова Камчатка, изучена 1 станция поверхностных осадков на глубине 694 м. Здесь наблюдаются самые низкие для всего моря значения содержания скелетов радиолярий в осадках - 8 тыс. экз. / г, величина продукции радиолярий также невысока - 950 тыс. экз. / см2 • тыс. лет. Видовой состав обедненный, обнаружено около 20 видов радиолярий. Доминируют группа видов Plagoniidae spp. (23%), Cycladophora davisiana (20%) и Stylochlamydium venustum (11,5%). Субдоминанты: Ceratospyris borealis, Botryocampe inflata, Lithomelissa setosa.
Таким образом, максимальные содержания скелетов радиолярий в поверхностных осадках из Охотского моря приурочены к глубоководным районам - это центральная часть впадины Дерюгина (33 тыс. экз. / г) и северо-западная часть Курильской котловины (20 тыс. экз. / г). В центральной части моря концентрация скелетов радиолярий в осадках ниже (в среднем 18,5 тыс. экз. / г), по направлению к шельфовым областям о-ва Сахалин и п-ова Камчатка продолжает снижаться - до 8 тыс. экз. / г, вследствие сильного разбавления терригенной составляющей (рис. 2).
142 144 146 148 150 152 154 156 142 144 146 148 150 152 154 156
Рис. 2. Содержание, тыс. экз. / г (А), и продукция, тыс. экз. / см2 • тыс. лет (Б), радиолярий в поверхностном слое осадков Охотского моря
142 144 146 148 150 152 154 156 142 144 146 148 150 152 154 156
Рис. 3. Распределение доминирующих видов радиолярий, %
А - Cycladophora davisiana; Б - Ceratospyris borealis; В - Rhizoplegma. boreale; Г - группа видов Plagoniidae spp.
Самые высокие значения продукции радиолярий отмечены в западной части Охотского моря - шельф Сахалина (1450 тыс. экз. / см2 • тыс. лет), а также северо-западная часть Курильской котловины (1770 тыс. экз. / см2 • тыс. лет). Такие объемы продукции радиолярий, наиболее вероятно, обусловлены активной гидродинамикой этих районов. Низкие
значения продукции радиолярий наблюдаются в центральной части Охотского моря и на юго-западном шельфе п-ова Камчатка (см. рис. 2).
Анализ видового разнообразия ассоциаций радиолярий в поверхностных осадках позволил выделить доминанты и проследить особенности их распределения (рис. 3). Доминируют следующие виды: Cycladophora davisiana, Ceratospyris borealis, Rhizoplegma boreale и группа видов Plagoniidae spp.
Вид C. davisiana обитает в Охотском море на глубине 200-500 м и считается вероятным индикатором холодной, хорошо вентилированной и обеспеченной большим количеством органического вещества верхней части промежуточной водной массы Охотского моря [14]. Данный вид обнаружен во всех пробах изученных станций и распространен по всей акватории Охотского моря. Максимальные его концентрации (44%) приурочены к восточному шельфу о-ва Сахалин, высокие концентрации (28%) также обнаружены в Курильской котловине и во впадине Дерюгина.
Вид Ceratospyris borealis, по данным планктонных ловов и седиментационных ловушек, обитает в Охотском море в широком диапазоне глубин - от 50 до 500 м (дихотермаль-ный слой и верхняя часть Охотоморской промежуточной водной массы) [14] и служит вероятным показателем высокой продуктивности [20]. По опубликованным данным, вид C. borealis не достигает больших концентраций в пробах поверхностных осадков центральной части Охотского моря, но является одним из массовых в голоценовых и современных осадках Берингова моря и северных районов субарктической Пацифики. Он считается вероятным маркером низкотемпературных подповерхностных слоев воды, приходящей в Охотское море из северо-западной части Северной Пацифики [1]. В связи с недостаточным количеством станций в центральной части моря и близ п-ова Камчатка мы не можем подтвердить или опровергнуть эти данные. Исходя из наших исследований, вид C. borealis достигает наибольших концентраций (до 35%) в осадках, отобранных во впадине Дерюгина. На восточном шельфе о-ва Сахалин его обилие снижается до 15%, в центральной части моря, в северной части Курильской котловины и на шельфе п-ова Камчатка содержание данного вида в поверхностных осадках не превышает 10%.
Группа видов Plagoniidae spp. является доминирующей в Охотском море, высокая продукция группы видов наблюдается в шельфовых областях о-ва Сахалин и п-ова Камчатка, что подтверждается опубликованными данными [14, 20].
Вид Rhizoplegma boreale обитает в Охотском море в подповерхностных водных массах на глубине 50-200 м (дихотермальный слой) [20]. Распространение вида R. boreale и Plagoniidae spp. сходно; выделяются районы с высокими концентрациями данных видов -до 20%, которые приурочены к восточному шельфу о-ва Сахалин и западному шельфу п-ова Камчатка (см. рис. 3).
Выводы
В поверхностном слое осадков Охотского моря обнаружено около 100 видов радиолярий, однако основное ядро ассоциаций выражено всего несколькими доминантами, преобладают холодноводные виды.
Особенность распределения скелетов радиолярий в осадках Охотского моря состоит в увеличении их количества в глубоководных районах и снижении в шельфовых областях. Тем не менее наибольшие значения продукции радиолярий приурочены к шельфовым областям Охотского моря (особенно на восточном шельфе о-ва Сахалин), а минимальные отмечаются в центральной части моря. Исключением является район северной части Ку -рильской котловины, где наблюдаются высокая продукция и содержание скелетов радиолярий в осадках. Это, вероятно, обусловлено гидродинамикой рассматриваемого района, влияющей на распределение питательных веществ, и скоростью седиментации, которая
помимо других факторов значительно влияет на картину распределения скелетов радиолярий, захороненных в осадках.
Автор благодарен сотрудникам ТОИ ДВО РАН С.А.Горбаренко, А.А.Босину и Ю.П.Василенко за помощь в обсуждении результатов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бараш М.С., Матуль А.Г, Казарина Г.Х., Хусид Т.А., Абельман А., Бибо Н., Нюрнберг Д., Тидеман Р.
Палеоокеанология центральной части Охотского моря в среднем плейстоцене (350-190 тысяч лет назад) по микропалеонтологическим данным // Океанология. 2006. Т. 46, № 4. С. 537-549.
2. Босин А.А. Реконструкция первичной продукции Охотского моря в позднем плейстоцене и голоцене по данным хлоринового анализа: автореф. дис. ... канд. геогр. наук / Тихоокеан. океанол. ин-т ДВО РАН. Владивосток, 2009. 23 с.
3. Власова ГА., Васильев А.С., Шевченко Г.В. Пространственно-временная изменчивость структуры и
динамики вод Охотского моря. М.: Наука, 2008. 359 с.
4. Горбаренко С.А., Гвоздева И.Г., Соутон Дж.Р Быстрые изменения среды и климата Охотского моря в
голоцене и оледенение // Вестн. ДВО РАН. 2003. № 2. С. 148-156.
5. Горбаренко С.А., Гольдберг Е.Л. Оценки изменения первичной продукции Охотского и Берингова морей и северо-западной части Тихого океана за максимум последнего оледенения и голоцен // ДАН. 2005. Т. 405, № 5. С. 673-676.
6. Кругликова С.Б. Некоторые черты экологии и распространения современных и кайнозойских радиолярий // Систематика, эволюция и значение радиолярий. М.: Наука, 1981. С. 118-140.
7. Кругликова С.Б. Радиолярии // Атлас микроорганизмов в донных осадках океанов (диатомеи, радиолярии, силикофлагелляты, кокколиты). М.: Наука, 1977. С. 13-17; табл. 86-145.
8. Кругликова С.Б. Радиолярии в поверхностном слое осадков Охотского моря // Океанология. 1975. Т. 15, № 1. С. 116-122.
9. Кругликова С.Б. Радиолярии в поверхностном слое осадков северной половины Тихого океана // Тихий океан. М.: Наука, 1969. Т. 8. С. 48-72.
10. Матуль А.Г Четвертичная биостратиграфия и палеоокеанология Охотского моря и других субарктических районов: дис. ... д-ра геол.-минер. наук / Ин-т океанологии РАН. М., 2007. 298 с.
11. Петрушевская М.Г. Радиолярии отряда Nassellaria Мирового океана. Л.: Наука, 1981. 405 с. (Определи-
тели по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом Академии наук).
12. Abelmann A. Freeze-drying simplifies the preparation of microfossils // Micropa-leontology. 1988. Vol. 34.
P. 361.
13. Abelmann A., Brathauer U., Gersonde R., Sieger R., Zielinski U. Radiolarian-based transfer function for the estimation of sea surface temperatures in the Southern Ocean (Atlantic sector) // Paleoceanography. 1999. Vol. 14. P. 410-421.
14. Abelmann A., Nimmergut A. Radiolarians in the Sea of Okhotsk and their ecological implication for paleoenvi-ronmental reconstructions // Deep-Sea Res. II. 2005. Vol. 52. P. 2302-2331.
15. Cruise Reports: KOMEX I and II: RV «Professor Gagarinsky», cruise 22; RV «Academik M.A.Lavrentyev», cruise 28 / еds N.Biebow, E.Hutten. Kiel, 1999. GEOMAR Rep. 82. 188 p.
16. Cruise Report: KOMEX II: RV «Academik M.A. Lavrentyev». Cruise 29, leg 1 and leg 2 / eds N.Biebow et al. Kiel, 2003. GEOMAR Rep. 110. 195 p.
17. Cruise Report: KOMEX III: RV «Sonne». Cruise 178 / eds W.-Chr. Dullo et al. Kiel, 2004. GEOMAR Rep. 84. 125 p.
18. Gorbarenko S.A., Nuernberg D., Derkachev A.N. et al. Magnetostratigraphy and tephrochronology of the upper Quaternary sediments in the Okhotsk Sea: implication of terrige nous, volcanogenic and biogenic matter supply // Mar. Geol. 2002. Vol. 183. P. 107-129.
19. Heakel E. Report on Radiolaria collected by H.M. S. Chaellenger during the years 1873-1876 // Rep. Sci. RV «Chaellenger» 1873-1876. Zool. 18 (1-2). 1887. 1803 p.
20.Nimmergut A., Abelmann A. Spatial and seasonal changes of radiolarian standing stocks in the Sea of Okhotsk // Deep-Sea Res. I. 2002. Vol. 49. P. 463-493.
