Изменение площади морских льдов

Как следствие потепления, в СЛО выявлено заметное уменьшение площади многолетних морских льдов (рис. 3) по данным спутниковых наблюдений с середины 70-х годов.

Изменение положения кромки и толщины многолетнего ледового покрова

Обращают на себя внимание два факта: 1) в Канадском секторе СЛО кромка льда заметно сместилась к северу приблизительно на 2-3 градуса (рис. 4), что подтверждает спутниковую информацию о сокращении площади ледового покрова в этом районе почти на 30% за последние два десятилетия (Cavaliery et al., 1997) и (2) заметно изменилась толщина морского льда в целом для всего океана (Таблица 1).

По данным различных авторов, проводивших ледовые наблюдения в центральном Арктическом бассейне в 60-80 годах, средне равновесная толщина недеформированного льда в амеразийском суббассейне составляла 3-5 м (Busuev, 1968; Koerner, 1973; Wadhams, 1981 и др.). По данным, полученным на ледовых станциях СП-22 и AIDJEX, дрейфовавших в антициклональном круговороте моря Бофорта в 1975-1976 г., толщина льда после летнего ледотаяния составляла 2-3 м (Melnikov, 2000; McPhee et al.,1997). Спустя двадцать лет, в октябре 1997 г. при организации ледового лагеря экспедиции SHEBA среди ледовых полей, дрейфовавших в том же районе, что и станции СП-22 и AIDJEX, с трудом удалось найти льдину толщиной 1.5 м (Perovich et al., 1998). Здесь же, год спустя (октябрь 1998 г.), средняя толщина льдины, на которой располагалась дрейфующая станция SHEBA, уменьшилась до 1 м, а в отдельных ее участках толщина не превышала 0.5-0.8 м.

Такое заметное уменьшение толщины льда за последние два десятилетия могло быть следствием интенсивного таяния, вызванное глобальным потеплением атмосферы. В зимний период дрейфа станции SHEBA максимальная сумма градусо-дней с отрицательной температурой воздуха приходится на декабрь, хотя в 70-е годы для этого района самый холодный период приходился на февраль-март. Таким образом, уменьшение продолжительности холодного периода, с одной стороны, и возрастание количества тепла, поступающего из атмосферы на ледовую поверхность – с другой, способствовало сокращению площади и толщины арктического ледового покрова от его средне равновесного значения 3-5 м в 60-70 годы до 1,5-2 м в настоящее время.

Соленость и биогенные компоненты

На рис. 5 представлены средние значения солености и концентрации минерального кремния в многолетних и однолетних льдах по наблюдениям на СП-22 в 1975-1981 гг. и на SHEBA в 1997-1998 гг. в Канадском секторе СЛО. Средние значения солености многолетнего льда на СП-22 и SHEBA приблизительно одинаковые (около 1 psu/m2), однако значения солености однолетнего льда на SHEBA выше таковых на СП-22 (2.2 psu/m2 и 1.6 psu/m2, соответственно).

Концентрация минерального кремния под м2 и многолетнего, и однолетнего льда на СП-22 выше таковых, чем на SHEBA в 5-7 раз. Наиболее любопытной особенностью распределения кремния в толще как многолетних, так и однолетних льдов на станции SHEBA является их низкие концентрации (6 и 7 мкг/м2, соответственно), что может быть следствием активного внутри объемного таяния льда в летний период, что, в свою очередь, сопровождается выносом этих биогенных элементов с талой водой изо льда в подстилающую лед морскую воду. Заметное уменьшение числа видов и низкая численность клеток диатомовых (основных потребителей кремния при фотосинтезе), вероятно, можно быть следствием низкого содержания кремния в толще всех исследованных морских льдов на станции SHEBA.

Ледовая флора

Общий список ледовых водорослей, идентифицированных на станциях СП-22 и SHEBA, насчитывает 102 таксона (Таблица 2), среди которых 84 вида или 76% от общего числа выявлено на станции СП-22, а на SHEBA только 26 видов или 23%, соответственно. Преобладание морских диатомовых над другими группами водорослей является самой важной особенностью фитоценоза морских льдов на СП-22 в середине 70-х. Пресноводные водоросли (в основном из группы Chlorophyta) встречались на СП-22 только в талой воде снежниц, развивающихся в летний период на верхней поверхности многолетних льдов, или в верхних отделах этих льдов. Самой важной особенностью фитоценоз многолетних и однолетних льдов на станции SHEBA является заметное преобладание пресноводных водорослей из групп Pyrrophyta и Chlorophyta над морскими диатомовыми водорослями, причем первые распределены по всей вертикальной толще, как многолетнего, так и однолетнего льда от верхней до нижней поверхности.

Ледовая фауна

Самой важной и интригующей особенностью морских льдов со станции SHEBA является почти полное отсутствие интерстициальной фауны! Если в толще многолетних льдов СП-22 были отмечены такие группы, как Tintinnoidea, Acarina, Nematoda, Turbellaria, Copepoda, Amphipoda (Таблица 3), по численности достигавшие десятков тысяч экземпляров на м3 (Melnikov, 1989), то в ледовых пробах со станции SHEBA не было отмечено ни одного живого экземпляра из перечисленных выше групп: во всех исследованных пробах были зафиксированы единичные створки мертвых фораминифер и шкурки науплий копепод. Криопелагическая фауна также была низка, как по численности видов, так и по численности особей под м2 нижней поверхности льда (Melnikov et al., 2002).

Наблюдения, выполненные по изучению видового состава флоры и фауны морских льдов из Канадского сектора СЛО (экспедиция «Арктика-2000», август-сентябрь 2000 г.; ICEX-03, апрель 2002; СП-33, октябрь 2004 г.-апрель 2005 г.), также выявили заметное снижение численности видов и количества особей в собранных пробах, что подтверждает сделанные ранее выводы об изменениях в составе биологических сообществ, связанных с обитанием в толще многолетних арктических льдов. На рис. 6 представлены данные наблюдений по видовому составу микроорганизмов в многолетних льдах из Канадского сектора СЛО, полученные в период наблюдений во 2-й Китайской Арктической Экспедиции в июне-сентябре 2003 г. Отмечено подавляющее преобладание бактерий (по биомассе) над диатомовыми водорослями (84.7 и 3.5%, соответственно), что, несомненно, связано с изменениями в структуре биологических сообществ, вследствие изменений окружающей среды в заданном районе Арктики.

Выводы

На основании сравнения данных, полученных в Канадском секторе СЛО в период 1975-1981 гг. и в настоящее время, можно заключить, что:

Выявленные изменения в составе и структуре ледовых сообществ, вероятно, можно объяснить возрастающим таянием ледового покрова за последние три десятилетия. Основными факторами, определяющими эти изменения, наиболее важными, вероятно, можно считать следующие:
1) дренаж пресной талой воды сквозь ледовую толщу;
2) аккумулирование пресной воды подо льдом;
3) формирование острого термоклина на глубине 25-30 м, ослабляющий вертикальное перемешивание вод. Можно предполагать, что современная экосистема морского льда, вследствие действия этих факторов, перестраивается с типично морской на солоновато-водную экологическую систему (Melnikov et al., 1998).