 |
|
|
К эффективным методам оценки концентрации хлорофилла «а» (Chl_a) относится дистанционное зондирование в оптическом диапазоне спутниковыми спектрорадиометрами. Для исследования аномалий концентрации хлорофилла «а» в Балтийском море были использованы данные сканера MODIS-Aqua системы NASA GIOVANNI, предоставляющей возможности доступа к архивам спутниковых данных одновременно со средствами, обеспечивающими проведение их обработки и анализа. Стандартный график временных рядов GIOVANNI создается путем вычисления средних пространственных значений по выбранной области для каждого временного шага в заданном диапазоне. На рис.1 представлены выбранные для исследования районы Балтийского моря с различными характеристиками рельефа дна, гидрологического режима, температурного режима, солёности – Борнхольмский бассейн (1 район), южная часть Восточного Готландского бассейна (район 2), Ботническое море (район 3) и восточная часть Финского залива (район 4).
Балтийское море находится на материковом шельфе. Средняя глубина составляет 51 метр. В Ботническом заливе максимальная глубина 293 метра, в Готландской котловине – 249 метров. Особенность гидрологического режима Балтийского моря проявляется в большом избытке пресной воды, образовавшейся за счет осадков и речного стока. Солоноватые поверхностные воды Балтийского моря через Датские проливы уходят в Северное море, а в Балтийское море с глубинным течением поступают соленые воды Северного моря. Солёность морской воды уменьшается от Датских проливов к востоку. В Датских проливах солёность составляет 20 ‰ у поверхности моря и до 30 ‰ у дна. К центру моря солёность уменьшается до 6-8 ‰, в Ботническом заливе значения солёности опускаются до 2-3 ‰ и в Финском заливе до 2 ‰. Концентрация хлорофилла «а» неодинакова в различных районах Балтийского моря в зависимости от условий среды, в особенности от температуры и наличия биогенных элементов. Наиболее низкие концентрации хлорофилла «а» (менее 2 мг/м³) характерны для северной части Ботнического залива, воды этого района соответствуют олиготрофным условиям по классификации Hakanson, Bryhn, 2008. Максимальные значения (более 20 мг/м³) наблюдаются в Щецинском, Вислинском заливах, а также в районе выхода Клайпедского канала. Эвтрофные воды характерны для восточной части Финского залива, южной и центральной части Рижского залива, юга Арконского бассейна, а также всего побережья Гданьского бассейна в юго-восточной части моря. Кроме того, эти районы характеризуются максимальными значениями биомассы цианобактерий. Остальные районы Балтийского моря относятся к мезотрофному уровню. 1 район - Борнхольмский бассейн (15.2Е, 54.8 N, 17.4E, 56N) расположен восточнее о. Борнхольм. Максимальная глубина в том районе составляет 89 м. На рисунке 2 представлены осредненные для района среднемесячные значения концентрации хлорофилла «а» по данным сканера MODIS-Aqua за период с 2003 по 2018гг.
Из рис.2 видно, что в основном значения концентрации хлорофилла «а» находятся в диапазоне от 2 до 7 мг/м³. И только весной и летом 2008 г. наблюдается максимальные значения 9-12 мг/м³. Также можно отметить летние значения концентрации хлорофилла «а» в 2011 и 2013 гг. – соответственно 7,5 и 8,5 мг/м³. В годовом ходе концентрации хлорофилла «а» чётко прослеживаются 2 пика (зимний и летний) за исключением 2004 и 2005 гг. В эти годы концентрация хлорофилла «а» даже в летнее время не превышает 4 мг/м³, хотя в среднем составляет 5,5 -6,5 мг/м³. Также выделяются 2003 г. весенним максимумом и 2008 год зимним максимумом. В 2011 и 2013 гг. наблюдаются летние пики со значениями концентрации хлорофилла «а» 7,5-8,5 мг/м³. На рис.3 представлены средние сезонные значения концентрации хлорофилла «а». Ярко выражен весенний (март, апрель, май) максимум 2008г. со значением 9,5 мг/м³. Аномалии концентрации хлорофилла «а»:
2 район – южная часть Восточного Готландского бассейна (17E, 55.1N, 20.4E, 56.8N). Как видно из рис.4, диапазон значений концентрации хлорофилла «а» для данного района находится в пределах от 2 до 8 мг/м³.
Также, как и для района 1, ярко выражен летний максимум 2008 года. Начиная с 2009 года не наблюдается аномальных пиков в значениях концентрации хлорофилла «а» для данного района. На рис.5 представлен сезонный ход концентрации хлорофилла «а». Средние сезонные значения для весны и лета находятся в диапазоне от 4 до 7,5 мг/м³.
Начиная с 2012 года сезонные значения концентрации хлорофилла «а» находятся в диапазоне от 2 до 6 мг/м³. Аномалии, года: 3 район (18.5Е, 60.5N, 20.9E, 62.8N) – Ботническое море.
Диапазон значений концентрации хлорофилла «а» для данного района также как и для 2 района (Восточный Готландский бассейн) находится в пределах от 2 до 8 мг/м³.
Аномалии, года: 4 район (26Е, 59.65N, 28E, 60.2N) – Финский залив.
Диапазон значений концентрации хлорофилла «а» для данного района находится в пределах от 5 до 20 мг/м³.
Аномалии, года: Выводы: Концентрация хлорофилла «а» неодинакова в различных районах Балтийского моря и зависит от условий среды, в особенности от температуры и наличия биогенных элементов. Пространственно-временные характеристики цветения цианобактерий в Балтийском море за период с 2003 по 2019гг. Одной из наиболее актуальных экологических проблем Балтийского моря является эвтрофикация (Larsson et al., 1985; Elmgren, 1989; Rosenberg, 1990; Nehring, 1992; План действий ХЕЛКОМ, 2008) - процесс повышения биологической продуктивности и ухудшения качества вод, вызванный избыточным поступление биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора, под воздействием антропогенных и естественных факторов (HELCOM, 2006; Schiewer, 2008). Избыток питательных веществ приводит к резкому увеличению биомассы фитопланктона и первичной продукции, отмечается массовое развитие цианобактерий (сине-зелёных водорослей), некоторые виды которых являются токсичными. В результате прозрачность воды уменьшается, происходит накопление органического вещества, на окисление которого расходуется кислород, что при возникновении стагнации может привести к дефициту кислорода или анаэробным условиям. Изменение газового и светового режимов неизбежно сопровождается структурными изменениями состава сообществ гидробионтов. Сравнительно небольшой объем, мелководность, длительный период обновления вод, дробление на отдельные бассейны со специфическими особенностями водообмена между ними и устойчивая стратификация водных масс обуславливают высокую чувствительность морской экосистемы Балтийского моря к эвтрофированию (Савчук, 2005; HELCOM, 2009). Наиболее сильные цветения наблюдались в 2003, 2005, 2006, 2014, 2015 и 2019 годах. Средние значения приходятся на 2008, 2009 и 2018 гг., небольшие проявления цветения наблюдались в 2010, 2011, 2012, 2013, 2016 и 2017 гг., и совсем не наблюдались в 2004 и 2007 гг. Максимум цветения цианобактерий приходится на июль месяц, иногда захватывая август. В другие периоды цианобактерии практически не отмечаются. На следующих рисунках представлены наиболее типичные для районов исследования ситуации проявления цветения цианобактерий по данным EOSW. Можно отметить, что в Ботническом море (3 район) цветения цианобактерий практически не наблюдается. В основном этому процессу подвержена центральная часть Балтики (включая районы 1 и 2) и в незначительной степени район Финского залива.
Литература: План действий ХЕЛКОМ по Балтийскому морю. Спб.: Диалог, 2008. 112 с. Савчук О.П. Исследование эвтрофикации Балтийского моря // Исследование океанов и морей: Труды ГОИН. 2005. Вып. 209. с.272-285. Elmgren R. Man's impact on the ecosystem of the Baltic Sea: energy flows today and at the turn of the century // Ambio, 1989, № 18, pp.326-332. Hakanson L., Bryhn A.C. Eutrophication in the Baltic Sea. Present situation, nutrient transport process, remedial strategies, Springer, 2008, 264 pp. HELCOM. Development of tools for assessment of eutrophication in the Baltic Sea // Baltic Sea environmental proceedings, 2006, № 104, 64 pp. HELCOM. Eutrophication in the Baltic Sea - An integrated thematic assessment of the effects of nutrient enrichment and eutrophication in the Baltic Sea region. // Baltic Sea Environment Proceedings, 2009, № 115B, 148 pp. HELCOM. Eutrophication status of the Baltic Sea 2007-2011. A concise thematic assessment. Baltic Sea Environment Proceedings, 2014, № 143, 41 pp. Larsson U., Elmgren R., Wulff F. Eutrophication and the Baltic Sea: causes and consequences //Ambio, 1985, № 14, pp.9-14. Nehring D. Eutrophication in the Baltic Sea. Science of the Total Environment, 1992, pp.673-682. Rosenberg R., Elmgren R., Fleischer S., Jonsson P., Persson G., Dahlin H. Marine eutrophication case studies in Sweden // Ambio, 1990, № 19, pp.102-108. Schiewer U. Ecology of Baltic coastal waters. Springer-Verlag, 2008, 430 pp. Примеры проявления цветения цианобактерий в Балтийском море |
