Содержание к диссертации
Введение
1. Подходы и основные понятия динамики подводных ландшафтов ...7
1.1. Развитие морского ландшафтоведения как направления географической науки 7
1.1.1. О понятии ДПК- донного природного комплекса 8
1.1.2. Основные факторыландшафтообразования 11
1.1.3. Типы классификаций ДПК береговой зоны 19
1.2. Основные положения динамики ландшафтов суши и некоторых отраслевых дисциплин 24
1.2.1. Теория и методы изучения динамики ПТК 24
1.2.2. Категории динамики береговыхморфосистем 27
1.2.3. Индикаторы динамики бентосных фитоценозов 29
1.3. Основные положения динамики донных природных комплексов 31
1.3.1. Понятие динамики ДПК, состояний 31
1.3.2. Факторы динамики подводных ландшафтов, динамические ряды 34
1.3.3. Типы динамики донных природных комплексов 39
1.4. Методики изучения динамики ДПК 46
1.4.1. Индикаторы ландшафтной динамики 49
2. Методы изучения структуры и динамики ДПК береговой зоны 51
2.1. Методы изучения ландшафтной структуры береговой зоны моря 51
2.2. Организация исследований 54
2.2.1. Подготовительный этап 54
2.2.2. Полевой этап . 54
2.2.3. Камеральный этап 58
3. Физико-географическая характеристика и ландшафтная структура районов исследования 60
3.1. Обоснование выбора полигонов исследований 60
3.2. Физико-географическая характеристика Беломорского полигона исследований 62
3.2.1. Метеорологические условия района исследований 62
3.2.2. Гидрологическая характеристика района исследований 63
3.2.3. Геолого-геоморфлогическое строение территории и рельеф 67
3.3. Ландшафтная структура Беломорского полигона исследований 68
3.4. Физико-географическая характеристика Черноморского полигона исследований 74
3.4.1. Метеорологические условия района исследований 74
3.4.2. Гидрологическая характеристика район а исследований 75
3.4.3. Геолого-геоморфологическое строение территории и рельеф 80
3.5. Ландшафтная структура Черноморского полигона исследований 81
4. Динамика ДПК береговой зоны черного и белого морей 88
4.1. Сезонная динамика 88
4.1.1. Сезонная динамика ДПК Беломорского полигона исследований 88
4.1.2. Сезонная динамика ДПК Черноморского полигона исследований 98
4.2. Межгодовая динамика 108
4.2.1. Межгодовая динамика ДПК береговой зоны Белого моря 108
4.2.2. Межгодовая динамика ДПК черноморского полигона исследований 110
4.3. Катастрофическая динамика ДПК береговой зоны Черного моря в районе м. Малый Утриш 112
4.4. Сравнительная характеристика структуры и динамики ДПК полигонов исследованиіі .115
5. Предложения по хозяйственному использованию изученных участков береговой зоны черного и белого морей 119
5.1. Виды хозяйственной деятельности в береговой зоне, конфликтные ситуации 119
5.2. Предложения по хозяйственному использованию акватории Беломорского полигона... 122
5.2.1. Существующее положение 122
5.2.2. Сбор водорослей 122
5.2.3. Культивирование морских водорослей 123
5.2.4. Культивирование мидий 130
53. Предложения по хозяйственному использованию акватории Черноморского полигона исследований 137
5.3.1. Существующее положение 137
5.3.2. Сбор водорослей 137
5.3.3. Выращивание моллюсков 138
Выводы 142
Приложения 151
- Развитие морского ландшафтоведения как направления географической науки
- Методы изучения ландшафтной структуры береговой зоны моря
- Физико-географическая характеристика Беломорского полигона исследований
- Сезонная динамика ДПК Беломорского полигона исследований
Введение к работе
Актуальность. Интерес к изучению береговой зоны моря объясняется расширением хозяйственного использования ее природных ресурсов, что требует детального анализа структуры подводных ландшафтов и их динамики. Основы исследований в этой области географии заложены в работах К.К. Маркова, Е.Ф. Гурьяновой, В.В. Шаркова, КМ. Петрова.
Преобладающая часть современных исследований подводных ландшафтов, или донных природных комплексов СДПК) ориентирована на изучение их пространственной структуры, оставляя в стороне вопросы динамики. Исследование явлений и процессов без учета их временной изменчивости является недостаточным, поскольку отсутствие данных о динамике исследуемых ДГЖ в значительной степени затрудняет возможности пропюза последствий реализуемых хозяйственных проектов. Таким образом, для оценки природно-ресурсного потенциала и выработки стратегии устойчивого использования береговой зоны моря и для разработки регламентов ее охраны представляется целесообразным использование ландшафтных методов
Цель работы - выявление закономерностей структуры и динамики (сезонной, межгодовой и катастрофической) донных природных комплексов береговой зоны моря на примере ключевых участков Черного и Белого морей:
Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих основных задач:
Обзор существующих подходов и методов изучения динамики ландшафтов суши, береговых геоморфологических систем и донных биоценозов.
Проведение сезонных, межгодовых ландшафтных съемок модельных полигонов и составление крупномасштабных карт подводных ландшафтов (масштабом 1:10000).
Выявление геоэкологических особенностей выделенных ландшафтов и проведение сравнительной оценки их структуры в разных физико-географических условиях.
Оценка межгодовой, сезонной изменчивости изученных ландшафтов, тиішзация их состояний.
Выделение на черноморском полигоне исследований участков береговой зоны моря с катастрофическими изменениями подводных ландшафтов и получение их количественной характеристики.
Разработка предложений по хозяйственному использованию исследованных участков береговой зоны, с учетом особенностей их ландшафтной структуры и динамики.
Предмет и объект исследования. Структура и динамика донных природных комплексов (ДНК), в границах исследованных участков береговой зоны Черного (п-ов Абрау, Мыс Малый Утриш) и Белого (Каїщалакшский залив, губа Нильма) морей в диапазоне глубин от 0 до 40 м.
Выбор полигонов проводился с учетом наибольшей представительности типов ДНК, расположенных в интервале глубин от береговой линии до изобат 40 м, где естественные динамические процессы проявляются наиболее интенсивно. Они сформированы в условиях моря с
выраженными и невыраженными приливно-отливными явлениями и граничат с различными геоморфологическими типами берегов.
Личный вклад автора в исследования. Автор принимал непосредственное участие в организации, планировании и проведении экспедиционных работ, сборе и обработке полученного материала. Постановка задач, методические подходы и теоретические обобщения также принадлежат автору. Моделирование структуры течений и расчет волновой нагруженности акватории выполнены совместно со специалистами ГОИН и ИО РАН (И.М. Кабатченко, Е.В. Борисовым и А.Л. Бреховских), что отражено в совместных публикациях.
Научная новизна. Впервые была изучена ландшафтная структура участка прибрежной зоны моря, сформироваїшая под воздействием приливных течений (Кандалакшский залив, Белое море), а также ландшафтная структура подводной части берегового оползня (полуостров Абрау, Черное море). Выявлены основные факторы динамики подводных ландшафтов для изученных участков: изучена их сезонная, межгодовая и катастрофическая динамика. Основные защищаемые положения:
Физико-географические особенности формирования донных ландшафтов исследуемых регионов.
Выявлешше закономерности ландшафтной структуры береговой зоны Белого (губа Нильма, Кандалакшский залив) и Черного море (п-ов Абрау, мыс Малый Утриш).
Индикаторы динамики и состояний ДНК (сезонных, годовых, многолетних) изученных полигонов и ее масштабы.
Закономерности динамики подводных ландшафтов береговой зоны.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Выявленные закономерности структуры и динамики ДНК исследуемых участков Белого и Черного морей могут использоваться для развития геоэкологических исследований окраинных и внутренних морей.
Результаты исследований могут служить основой при планировании различных видов хозяйственной деятельности в исследованных районах.
Установленные механизмы и индикаторы динамики ДНК могут быть использованы при прогнозировании возможных последствий природных и антропогенных изменений в береговой зоне моря.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на конференциях: посвященной 50-летию ИПГ им. академика Е.К. Федорова и посвященной 70-летию дрейфа станции «СП-1» (ИПГ им. академика Е.К. Федорова, г. Москва, 2006, 2008 г), XI Международной ландшафтной конференции (МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, 2006 г), Международной Береговой конференции (ЮОИОРАН, г. Геленджик, 2007 г), конференции студентов и молодых ученых «Ломоносов — 2008» (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 2008 г), конференции «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (ИВП РАН, Москва,
2008 г.), а также на научных семинарах в Государственном Океанографическом Институте им. Н.Н. Зубова (г. Москва, 2008 г) Институте Географии РАН (г. Москва, 2008 г.) и в Научном Центре UNIFOB (г. Берген, Норвегия, 2008 г).
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них в журналах, рекомендованных ВАК - 1 работа.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, изложенных на 146 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 42 картами и схемами, 16 таблицами и 15 фотографиями. Список литературы содержит 158 наименований, из них 9 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность своему научному руководителю — доктору биологических наук, профессору А.Н. Камневу, за всестороннюю помощь и поддержку. Значительная помощь в виде ценных научных консультаций и оказана коллегами из ИО РАН им. П.П. Ширшова и ГОИН - И.М. Кабатченко, А.Л. Бреховских. Особую благодарность и глубокую признательность за конструктивную критику, и ряд замечаний автор приносит В.Б. Лапшину. Кроме того, автор хотел бы отдать должное всем ученым, посвятивших свою жизнь изучению подводных ландшафтов и сделавших посильный вклад в развитие морской географии.
1. ПОДХОДЫ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ДИНАМИКИ ПОДВОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ
Развитие морского ландшафтоведения как направления географической науки
Морское ландшафтоведение возникло и развивалось на основе изучения суши. Впервые идея о сложной физико-географической дифференциации морей и океанов была сформулирована сравнительно давно [10, 53]. Развивая мысль о всеобщем характере процесса физико-географической дифференциации географической оболочки земли на природные территориальные комплексы (ГТГК) разного ранга, о необходимости вьщеления ландшафтов в мировом океане говорили многие ученые [141, 95, 115]. В 50 - 60-х годах наблюдается бурное развитие теории и практики общего ландшафтоведения, создавшее благоприятные условия для внедрения ландшафтных исследований на морях, омывающих берега тогда еще СССР. Появляются первые работы, посвященные конкретным комплексным географическим описаниям морей; разрабатьшается методика полевых прибрежно-морских исследований, делаются теоретические обобщения о формировании ландшафтной структуры дна морских мелководий. Особое внимание уделяется познанию морфологической структуры подводных ландшафтов. Среди работ, выполненных в те годы, наибольшую теоретическую и практическую значимость имеют работы Е.Ф. Гурьяновой [37], К.М. Петрова [106, 107 и др]. В начале 70-х годов прошлого столетия работами К.М. Петрова обосновано выделение береговой зоны. В конце 60-х годов важные теоретические обобщения по проблеме ландшафтного изучения океанов и морей были сделаны Солнцевым [128] и Беклемишевым [7]. Основные задачи комплексного изучения природы Мирового океана были сформулированы в 1970 году на V съезде Географического общества СССР [78], которые послужили толчком к дальнейшему широкомасштабному проведению ландшафтных исследований как на различных морях СССР [142], так и в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах [135,136,118 и др.].
С 90-х гг. прошлого столетия получает развитие ландшафтно-экологическое направление исследований Мирового океана. Б.В. Преображенским и др. [118] исследуются основы управления морскими экосистемами на основе эколого-географической паспортизации и экспертизы. Ы.Н. Митиной [84] выполнен комплекс геоэкологических исследований ландшафтов морских мелководий Японского моря, изучены механизмы переформирования подводных ландшафтов при возможном потеплении климата, разработаны методики оценки трансформации подводных ландшафтов при ожидаемом изменении гидрологического режима, а также предложено определение устойчивости подводных ландшафтов.
Однако, несмотря на развитие подводного ландшафтоведения как научного направления, в настоящее время при решении практических задач природопользования, основной упор, как правило, делается на покомпонентное изучение свойств природной среды: грунтов, рельефа, водной массы, биотьт. По-видимому, такая непопулярность у комплексного подхода, в лице подводного ландшафтоведения связана с отсталостью развития дисциплины по отношению к отраслевым знаниям, отсутствием четкого механизма прогнозирования изменений подводных ландшафтов в результате антропогенных воздействий и природных флуктуации. В настоящее время преобладающая доля подводных исследований посвящена изучению пространственной структуры ДПК. Устойчивость природных ландшафтов и стабилизирующая роль их отдельных компонентов, а также изменчивость подводных ландшафтов при антропогенных нагрузках и внешних воздействиях исследовались недостаточно [84].
Вероятно, это связано с тем, что в большинстве случаев, количественные прогнозы изменения компонентов ландшафтов на длительный период оказываются невозможными из-за недостаточной информации о предполагаемых антропогенных изменениях региона и примыкающей к нему акватории. Как правило, приходится рассматривать лишь различные варианты (сценарии) предполагаемых изменений [84]. В условиях недостатка данных большое значение приобретают исследования чувствительности подводных ландшафтов к возможным антропогенным изменениям климата.
В настоящее время многие авторы, отмечают актуальность изучения динамики подводных ландшафтов, предпринимаются попытки осмьіслешія и изучения динамики подводных ландшафтов. Однако, ввиду отсутствия опыта подобных исследований, методологических основ и накопленного массива данных, изучение динамики ландшафтов сводится к изучению динамики их компонентов.
Развитие нового направления, которым является изучение динамики ДПК, сопряжено с рядом объективных проблем. Они тесно взаимосвязаны, иерархичны и формируют определенную систему проблем. К основным из них мы относим: 1. Отсутствие методологических основ (понятийного и терминологического аппарата, классификации, методов исследований). 2. Отсутствие взаимодействия с отраслевыми географическими дисциплинами (морской геоморфологией, морской экологией, гидрологией) и прикладным делом. 3. Отсутствие объема накопленных фактических данных. 4. Отсутствие требований к качеству получаемой ландшафтной информации.
К сожалению, в настоящее время, в научной среде до сих пор нет единого общепринятого термина для обозначения подводных геосистем. С развитием подводного ландшафтоведения в литературу было введено множество терминов, которые обозначают подводную геосистему: донный природный комплекс [75], морской ландшафт [62,141], подводный ландшафт [37], бентема [116.118] и др.
Первые предложения о применении понятия природных единств в море встречаются в работах Л.С. Берга [10 и др.], СВ. Калесника [53], А.Г. Исаченко [52] и др. Данные ими определения имеют различные формулировки, но выражают одну и ту, же мысль, которая наиболее полно сформулирована Б.Б. Полыновым [115]: «Нет никаких оснований не распространять понятие ландшафт на подводные области морей и океанов, поскольку они отличаются один от другого гидроклиматическими условиями, по составу и состоянию рыхлых отложений и формами органической жизни» (стр.499). Позднее в работах Ф.М. Милькова [83], В.И. Лымарева [71] можно встретить различные термины, используемые для обозначения подводных геосистем.
В первых отечественных работах по морскому ландшафтоведению понятие «ландшафт» распространялось как на поверхность дна, так и на поверхности моря. Так, СП. Хромов [141], а позднее В.Н. Купецкий [61] предлагали различные определения морского ландшафта. СП. Хромов писал «Важнейшие элементы его образующие - это, очевидно, подстилающая поверхность моря с его термикой, окраской, волнением, течениями, захватывающими поверхностные воды, с плавающими льдами, айсбергами, коралловыми рифами, малыми островадш и т.д.. это климат, фауна и флора (плавающие водоросли), поверхностные воды, и наконец, такое проявление человеческой деятельности как навигация» (сгр. 250). В связи с этим, Н.А. Солнцев отмечал, что изучение «ландшафта» поверхности моря приведет к изучению природных свойств водной массы, образующей эту поверхность [128]. Е.Ф. Гурьянова предлагает выделять «подводные ландшафты», формирующиеся на морском дне и «пелагические ландшафты» - формирующиеся в водной массе, отмечая тесную связь, существующую между ними.
Одной из первых определений подводного ландшафта дано Д.Г. Пановым [95]: «Подводным ландшафтом будем называть часть поверхности дна моря или океана, природа которого, подобно ландшафту на поверхности суши, имеет определенный характер, отличающий один ландшафт от другого». Наиболее полно определение подводного ландшафта раскрыто К.М. Петровым: «Подводные ландшафты это конкретные участки морского дна, характеризующиеся общим планом геологического строения, определенными закономерностями формирования подводного рельефа и образования современных геологических фаций, относительной однородностью щцроклиматического режима, своеобразного состава и распределения донных биоценозов» [106].
Весьма оригинальную трактовку термина природный комплекс дал Б.В. Преображенский [116, 118]: «Природные системы воспринимаются человеком как некий зрительный образ, обладающий определенными характерными чертами. Каждая система имеет нечто вроде своей физиономии, отражающей ее состояние в целом. Такой «физиономией» природных систем рассматриваемых рангов является ландшафт». В связи с этим, В.Г. Папунов отмечает [97] что вероятно такой «физиономический» подход связан с развитием преимущественно с развитием визуальных методов исследований подводных ландшафтов, однако, учет только физиономических свойств ПТК или ДПК является лишь частным моментом исследований и практически не отражает особенности его функционирования.
Методы изучения ландшафтной структуры береговой зоны моря
Для изучения летних состояний ДГЖ, оптимальным сроком проведения полевых работ является летний период с июня по сентябрь, когда ледовый покров отсутствует, штормовые явления реже, чем зимой, а температура воды довольно продолжительное время позволяет использовать водолазный метод исследования. Для изучения зимних состояний ДГЖ был выбран период с конца января по начало марта, в связи с тем, что в условиях укороченного светового дня проведение подледных водолазных исследований на Беломорском полигоне сильно затруднено, а на Черноморском полигоне повторяемость и интенсивность зимних штормов ниже.
Полевой этап исследований подразделяется в соответствии с последовательностью его выполнения. Первая часть — рекогносцировочные исследования, имеют своей целью дать общее представление о ландшафтной структуре изучае мого участка Необходимость проведения таких работ часто продиктована в первую очередь недостаточным количеством исходного материала, на основании которого можно провести оптимальное размещение основных ландшафтных профилей и точек комплексного ландшафтного описания.
Рекогносцировочный этап исследований, проведенных летом 2005 года включал маршрутные наблюдения, а также водолазные погружения на ключевых участках. Целю водолазных погружений, являлось изучение и картографирование донных природных комплексов на ключевых участках. Выбор ключевых участков определялся набором основных элементов побережья и береговой зоны — бухты, мысы, банки, подводные каньоны и пр. Изучение ключевых участков проводилось в соответствии с устоявшейся в подводном ландшафтоведении двумя способами [106]: ландшафтного профилирования и описания ключевых точек. В зависимости от типа берега преимущество отдавалось то одному, то другому способу: для Черноморского полигона мы применяли в основном способ ландшафтного профилирования. Для северной части Карельского побережья Белого моря, осложненного многочисленными бухтами, островами и проливами, был использован метод точечного ландшафтного картирования. Рассмотрим оба способа подробнее.
Ландшафтное профилирование. Водолазное обследование и описание подводных ландшафтов производилось на профиле, который был проложен с учетом получения наиболее полной информации об отдельном ДПК и охвате максимального разнообразия ДПК. По существу, данный метод является методом ландшафтного профилирования, широко применяемого в сухопутных ландшафтных исследованиях. Преимуществом метода является подробное описание и высокая точность привязки. Недостатком являются ограниченная длина профиля и трудоемкость его постановки. Ландшафтный профиль — трансекта. прокладывается через основные геоморфологические элементы ключевого участка. В ходе работы на профиле выясняются и описываются ДПК, устанавливается характер их границ, выясняются возможные закономерности связей между соседними ДПК.
Информацию о ДПК получают во время непрерывного подводного маршрута, который обозначается на дне заранее проложенным мерным шнуром — фалом длиной 200-400 м, размеченный марками через каждые 5 м. закладываемый от берегового репера перпендикулярно береговой линии - вкрест изобат. Точки описания можно осуществлять либо через определенный шаг (например, в 5 м), либо при пространственной смене одного ДПК другим. Описание ДПК под водой производится карандашом на пластиковой дощечке.
Данный способ целесообразно применять на тех участках береговой зоны, где отдельно взятые ДПК сопряжены с соседними на небольшом расстоянии или образуют катену. Примером таких участков могут служить крутые и среднекрутые подводные склоны, узкие проливы, подводные каньоны, банки и т.п.
На каждой точке трансекты в описании фиксируются: 1. дата и адрес описания: номер профиля и точки, географическое положение, глубина; 2. рельеф: выделяются микро- и мезоформы рельефа, указывается генетический тип; условия местоположения: положение на профиле (склон и его часть - верхняя, средняя, нижняя, подножие, вершина и т.п.); относительная высота; крутизна склона; микрорельеф и мелкие неровности дна; 3. литологические разности современных отложений (визуальный анализ механического состава, характер стратификации, консолидированность, наличие биогенного материала и т.д.); 4. гидрологические условия: волны, течения, температура, освещенность, соленость и прочие измеряемые в данный момент характеристики (при наличии необходимого оборудования); 5. донные биоценозы (видовой состав, структура сообществ, проективное покрытие, характерные жизненные формы донных организмов); 6. воздействие человека (берегоукрепительные работы, извлечение грунта, строительство гидротехнических сооружений, промысел водорослей и донных животных и т.п.); 7. информация о взятых образцах и пробах для анализа, о подводном фотографировании.
Выполнение наблюдений по всем пунктам приведенной программы ландшафтного описания ключевого участка зачастую невозможно из-за трудоемкости и дороговизны организации комплексных исследований. Объем и детальность работ устанавливается исходя из целей исследований и конкретных условий проводимых исследований.
Описание ключевых точек. Суть данного способа заключается в описании отдельных точек (станщш) на характерных ключевых участках. Обычно этот метод применяется на тех участках, где ландшафтное разнообразие не велико или каждый из ДПК имеет крупные размеры, например, аккумулятивные равнины и т.п. Фиксирование географических координат станции производится при помощи GPS.
Алгоритм описания отдельной точки принципиально не отличается от описания точки на трансекте. Подробно методика описания и построения ландшафтных профилей и точек описана в работах К.М. Петрова [106], В.А. Мануйлова [76], В.Г. Папунова [97], О.Н. Вилковой [16].
Применение обоих способов позволяет наиболее рационально использовать временные и кадровые ресурсы экспедиции. Результатами проведенных исследований являются серия тематических и ландшафтных карт различного, в зависимости от степени детальности проведенных работ, масштаба.
Для фиксирования сезонных состояний ДПК нами проводились измерения биомассы водорослей макрофитов. Для этого производился сбор водорослей на площади 1 м2, в характерных ДПК. Взвешивание водорослей, с целью определения биомассы осуществлялось при помощи хозяйственных весов. Вопреки, методике, принятой в альгологии, мы пренебрегли использование рамки, в связи с тем, что при мозаичном распространении водорослей, измерения при помощи рамки даёт большие погрешности. Данньш метод применялся как на Беломорском, так и на Черноморском полигоне исследований.
Анализ минерального состава водорослей проводился нами лишь на Черноморском полигоне исследований. Основным объектом исследований являлась водоросль Cystoseira barbata. Водоросли этого рода являются самыми крупными и массовыми представителями фитобентоса, коїпролирующими основной биохимический обмен. Их поселения хорошо маркируются не только при водолазном обследовании, но и при анализе аэрофотоснимков. Границы их ареалов, согласуются с границами ДПК, так как распространение бентосных фитоценозов зависит от глубины и характера донных грунтов. Эти обстоятельства делают их одним из наиболее надежных визуальных признаков. Кроме того, их состояние тесно связано не только с сезонными изменениями ДПК, но и состоянием природной среды, делая его хорошим модельным объектом.
Физико-географическая характеристика Беломорского полигона исследований
Белое море расположено в двух климатических зонах: субарктической и арктической. Граница между ними проходит приблизительно по параллели 66 с.ш. Климат исследуемого района является переходным от морского полярного на севере к континентальному - на юге [30].
Для зимнего периода (октябрь - апрель) здесь характерны несколько типов погоды [30]: Юго-западный холодный зимний тип погоды (отмечается при прохождении циклонов над Баренцевым морем и при наличии антициклона южнее Белого моря). Для этого типа погоды характерны юго-западные ветры со скоростью 5-9 м/с, небольшая облачность и температура в самом холодном месяце - феврале около -14С.
Северный зимний тип погоды наблюдается [30] в тыловых и центральных частях циклонов, располагающихся над восточной и юго-восточной частями Баренцева моря и обуславливающих вторжение арктического воздуха в район Белого моря. Скорости ветра часто увеличиваются до 12-15 м/с и наблюдаются снежные заряды. Средняя температура февраля составляет -12С.
Северо-восточный зимний тип погоды является [30] наиболее холодным на белом море, он отмечается при смещении антициклонов с Карского моря или из северо-западной части Сибири. Для этого типа погоды характерны северо-восточные ветры со скоростью 5-12 м/с, безоблачное небо и значительное понижение температуры (до -25С и ниже).
Для летнего времени характерны следующие типы погоды:
Северный летний тип погоды отмечается [30] при прохождении антициклона над Баренцевым морем и циклонов юго-восточнее и южнее Белого моря. Для него характерны северовосточные ветры со скоростью 3-9 м/с, а иногда до 12-15 м/с, значительная облачность, редкие слабые дожди и частые туманы. Средняя температура воздуха составляет 10С.
Юго-западный летний тип погоды наблюдается [30] при наличии обширного антициклона над северо-восточной частью Европы. Для него характерны преобладание юго-восточных ветров со скоростью 3-7 м/с, изредка до 12 м/с, ясное небо над морем и развитые кучевые облака над побережьем. Иногда при таком типе погоды отмечаются грозы. Средняя температура июля равна 16 С.
Восточный летний тип погоды обусловлен взаимодействием устойчивого антициклона над Баренцевым морехМ и циклонов, приходящих к Белому морю с юга. Для него характерны восточные ветры со скоростью 5-9 м/с, сплошная низкая облачность и продолжительные сильные дождп. Среднемесячная температура воздуха колеблется от 5 до 12С. Подробно гидрометеорологические условия Кандалакшского залива рассмотрены в [30] и [67].
Гидрологический режим Белого моря определяется его географическим положением, ветрами, характером водообмена с Баренцевым море, приливными течениями, речным стоком и другими факторами.
Температура. Гидрологический режим губы Нильма определяется характером водообмена с открытым морем, речным стоком, приливно-отливными явлениями и другими факторами. Температура воды определяется географическим положением, однако, вследствие небольших глубин (до 10-12 м), она несколько выше средней температуры открытой части моря на той же широте и составляет: зимой в поверхностном слое составляет 0-1 С, с глубиной температура повышается до 1С. Летом температура поверхностного слоя может прогреваться до 15-18С, с глубиной температура понижается до 8-10С (на глубине около 20 м) (рис. 3.3).
Соленость вод в поверхностном слое северной части Кандалакшского залива составляет 20-25%о. Годовые максимумы солености (26-29% ) наблюдаются в зимнее время, когда акватория Белого моря покрыта льдом и отсутствует речной сток, который оказывает опресняющее воздействие [30]. Минимальные величины солености наблюдаются, во второй половине весны, вследствие таяния льдов и интенсивного материкового стока.
Соленость воды поверхностного слоя в районе исследований обусловлена впадающей в губу рекой Нильма (расход в устье составляет около 3 м3/с), которая оказьшает опресняющее воздействие на поверхностный слой до 0,5 м и колеблется в зависимости от времени суток от 2-3) при малой воде до 20-25%о при полной воде.
Распределение солнечной энергии под водой является одним из важнейших факторов ландшафтообразования, непосредственно определяющим вертикальную структуру растительного покрова под водой. По данным [20], в районе исследования, в летнее время, суммарная солнечная радиация у нуля глубин измеряется 0,8-0,7 ккал/см2/мин, что составляет 59% энергии поступающей в воду. На глубине 1-2 м она уменьшается почти вдвое (0,4-0,2 ккал/см2/мин). Начиная с глубин 2-3 до 9-10 м, падение суммарной солнечной радиации имеет более плавный ход, колеблясь в пределах 0,15-0,04 ккал/см7мин, т.е. ее ослабление происходит все менее и менее интенсивно. На глубине 10-13 м радиация измеряется всего 0,03-0,01 ккал/см2/мин, глубже радиация сходит на нет. В зимнее время подобные исследования не проводились, однако, по визуальным наблюдениям, видимость в поверхностных слоях вод (при наличии ледового покрова и снега) приблизительно соответствует видимости на глубинах около 17-20 м в летний период. То есть, логично предположить, что поступление суммарной солнечной радиации в зимний период в несолько раз меньше, чем в летний (рис. 3.4.).
Сезонная динамика ДПК Беломорского полигона исследований
Причиной смены сезонных состояний подводных ландшафтов является изменения состава и интенсивности энергетических факторов ландшафтной динамики. К важнейшим из них отнесены: гидродинамическое воздействие на поверхность дна, температура воды и освещенность. В качестве основных индикаторов сезонных состояний ДПК принят видовой состав водорослей-макрофитов и их биомасса
Основной формой проявления динамики ландшафта в целом и его компонентов является сезонная ритмика природных процесов. Вопросы сезонной динамики каждого из компонентов ландшафта, так или иначе, затрагиваются отдельными отраслями географических и биологических наук. В ландшафтоведении суши динамика ПТК изучается через смены его сезонных состояний.
Сезонная динамика ДПК Беломорского полигона исследований
Основными факторами сезонной динамики подводных ландшафтов в береговой зоне Кандалакшского залива Белого моря в районе изученного участка относятся температура, освещенность и ледовый режим. Влияние приливно-отливных течений в зависимости от времени года принято постоянным. В годовом состоянии ДПК здесь выделены зимние, и летние типы состояний, а также переходные — осенние и весенние.
Зимние состояния
Длительность зимних состояний ДПК беломорского полигона исследований различна от года к году и варьирует от 2 до 4 месяцев. Основными критериями выделений границы между зимними и летними состояниями является наличие устойчивого ледового покрова, который на большей части акватории, является лимитирующим фактором по отношению к проникновению солнечного света в воды и ветровому волнению. Таким образом, началом зимнего состояния для исследованного полигона можно считать конец октября - вторую половину ноября.
Гидрологический режим
Первостепенной причиной смены зимних и летних состояний являются сезонные изменения гидрометеорологических условий района. Основными факторами в зимнее врехмя являются снижение температуры воды и установление устойчивого ледового покрова. В зимнее время температура воды в поверхностном слое составляет 0-1С, с глубиной температура повышается до 0,5-1С (на глубинах более 15-20 м). Значения солености достигают пика в зимнее время (26-29% ), когда акватория покрывается льдом а поверхностный сток значительно сокращается, однако не прекращается совсем - вследствие интенсивности течения, р.Нильма полностью не покрывается льдом и ее расход составляет примерно 1,5-2 м3/с.
Относительно слабое ветровое волнение с установлением постоянного ледового покрова совершенно сходит на нет. Ледовый покров в Белом море наблюдается обычно с ноября по май, однако иногда он появляется в начале октября и исчезает в первой половине июля [67]. Раньше всего лед встает в узких проливах (салмах) и шхерах. В годы наблюдений устойчивый ледовый покров формировался в конце декабря-середине января и вскрывался в середине апреля.
В районе исследования он устанавливается в период с ноября по март. Мощность льда неодинакова и колеблется в зависимости от суровости зим от 1-.1,5 м в кутах бухт и до 0,2-0,4 м в открытом море. В ледовом покрове отмечаются полыньи. Как правило, они образуются в узких проливах (например, Нильмогубский порог, пролив Черная салма), где мощность приливно-отливного течения препятствует образованию льда, а также в открытом море в результате дрейфа ледяного поля под действием ветра и течений.
Важную роль ледовый покров играет в качестве рельефообразующего фактора - в приурезовой части дна происходит смена волновой абразии ледовой, которая наиболее активна в местах подвижек припайного льда Следствием этого является преобладание по береговой линии района исследований форм рельефа ледового происхождения, а не волнового (рис. 4.1).
Карта-схема ледовой абразии на беломорском полигоне исследований
Кроме того, образование ледового покрова ведет к сокращению освещенности под водой. Происходит это преимущественно за счет снежного покрова на поверхности льда Снег не только поглощает значительную часть поступающего света но также увеличивает альбедо, тем больше, чем ниже стояние зимнего солнца. В результате освещенность дна на глубине 5-6 м ниже в 4 раза по сравнению со светлым периодом года, а на глубине 10-12 м практически отсутствует. Кроме того, в зимний период значительно сокращается продолжительность светлого времени суток, составляя в среднем 4-6 часов.
Таким образом, в зимнее время подводные ландшафты береговой зоны Белого моря погружаются во мрак. Исключением остаются мелководья и небольшие участки дна под полыньями, которые приурочены на полигоне исследований к местам с интенсивными приливными течениями: в проливах Черная Салма и Нильмогубский порог. Кроме того, в зимний период увеличивается прозрачность воды. Как отмечает В.Б. Возжинская [21], в основном это связано со снижением интенсивности разложения детрита в холодной воде, а также с отсутствием фитопланктона.
Литогенная основа
Донные отложения и рельеф являются наиболее постоянным компонентом ДПК беломорского полигона и в зависимости от времени года изменяются мало. Основные изменения происходят на террасах ледовой абразии (рис. 4.2.), они проявляются в перемещении отдельных валунов и их скоплений вместе с припаем, который приводится в движение приливными течениями.
Макрофитобентос
Сезонное снижение температуры воды, освещенности и гидродинамической активности ведет к смене состояний макрофитобентоса. кг/кв.м. Рис. 42. Биомасса водорослей-макрофитов для различных глубин в зимний период на беломорском полигоне исследований
В зимний период водоросли отсутствуют в верхней литорали (от 0 до 1 м) и супралиторали, где ледовый припай их истирает, или они вымерзают. В среднем и нижнем ярусах литорали в альгофлоре присутствует не более 10 видов. В основном это фукоиды (Fucus distichus, F.vesiculosus, F.serratus, Ascophyllum nodossum). Многие водоросли вморожены в лед и не проявляют признаков физиологической активности [19]. Биомасса здесь колеблется от 0,7-1,1 кг/м2 (рис. 4.2.).
