Методы изучения и состав диатомовой флоры донных осадков Чукотского моря

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по рыболовству

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»)

Институт рыболовства и аквакультуры

Кафедра водных биоресурсов и аквакультуры

Курсовая работа

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ И СОСТАВ ДИАТОМОВОЙ ФЛОРЫ ДОННЫХ ОСАДКОВ ЧУКОТСКОГО МОРЯ

А.Е. Коляда

Владивосток 2018



Введение

В морях и океанах, а также в водоемах суши в огромных масштабах идет осаждение кремнезема; диатомовые водоросли играют в этом процессе главную роль, они извлекают растворенный кремнезем из воды для построения своих панцирей. В морских водоёмах кремнистые осадки накапливаются за счет не только диатомей, но также радиолярий и других кремневых организмов, тогда как в континентальных водоемах единственными организмами, поставляющими кремнезем в осадки, являются диатомеи [3].

В современную эпоху диатомеи, являющиеся осадкообразующими организмами, представляют собой одну из наиболее информативных палеонтологических групп. Благодаря кремневому скелету они хорошо сохраняются, что позволяет использовать диатомовые водоросли для датирования осадков и восстановления условий осадконакопления. Раннее показано влияние экологических факторов на распространение диатомей [16].

Характер диатомовых комплексов в донных отложениях дает объективное представление о сложной системе биотических и абиотических явлениях в водоёмах, в том числе, о составе диатомей планктона и бентоса, особенностях термического режима, активности гидродинамических процессов, характере донного рельефа и прибрежной зоны [1].

Преимущества диатомовой стратиграфии, которая в последние годы стала одним из приоритетных направлений в изучении морских и океанических осадков, заключается, в частности, в том, что она основана на планктонной группе диатомей, которые чрезвычайно обильны в арктических морях и в высоких широтах Северного полушария. Интерес к палеогеографии полярных областей Земли определяется их значением в формировании климата планеты, как в настоящем, так и прошлом [22].

Диатомовая флора арктических морей изучается уже более 130 лет. За это время накоплен обширный, хотя и не равнозначный в региональном отношении фактический материал, посвященный видовому составу и сезонному развитию фитопланктона, благодаря работам П.Клеве, А.Грунова, Х.Грана, П.И.Усачева, И.К.Киселева, П.П.Ширшова, М.М.Забелиной, И.В.Макаровой, Г.И.Семиной, В.М.Рыжова, Л.В.Ильяш, Ю.Б.Околодкова и ряда других исследователей [22].

Цель работы - освоить методики исследований и изучить состав диатомовой флоры в донных осадках Чукотского моря.

Задачи работы:

1. Ознакомиться с методами палеонтологических и геологических исследований.

2. Изучить состав диатомовой флоры в донных осадках Чукотского моря.



1. Метод диатомового анализа

1.1 Общие сведения

В современных морских геологических исследованиях широко используются различные микропалеонтологические методы. Изучаются все остатки растительных и животных организмов, которые сохраняются в донных осадках. Геологическая история океанов неразрывно связана с историей накопления осадков. Процесс осадконакопления совершается непрерывно и оставляет ценнейшие записи событий, происходящих в океане [11].

Диатомовые водоросли могут быть использованы с целью выяснения фациальных условий образования осадков. Диатомеи реагируют на те изменения, которые испытывает физико-химический режим водоема в разные периоды своего существования. Поэтому изучение диатомовых в осадочных породах позволяет прежде всего выяснить генезис этих отложений, являются ли они морскими или пресноводными, дает возможность отметить изменения в режиме водоема и может быть использовано для палеогеографических и стратиграфических заключений. Во многих случаях изучение диатомовых дает материал для суждения о возрасте исследованной толщи осадочных пород [5].

Современные технические средства позволяют брать длинные колонки донных осадков, что способствует увеличению глубины проникновения в геологическое прошлое океана. Колонки подвергаются разностороннему изучению: микропалеонтологическому, литологическому, химическому, определению абсолютного возраста, скоростей осадконакопления, палеотемператур. Океанологи стремятся использовать весь комплекс микропалеонтологических методов, что необходимо для большей достоверности палеогеографических методов.

Отличительной чертой микропалеонтологических морских исследований является возможность сопоставления живых и отмерших комплексов организмов. Поэтому в этих исследованиях соблюдают определенную последовательность выполняемых работ: изучение распределения организмов в деятельном слое океана, поверхностном слое осадков и в толще осадков. При толковании условий осадконакопления в прошлом исходят из современных особенностей количественного и видового состава данной группы организмов.

В осадках наблюдается существенно иные количественные взаимоотношения между видами по сравнению с деятельным слоем океана. Это связано с тем, что за время отмирания клеток и погружения на дно происходит значительные изменения не только их количества, но и видового состава. Известно, что океанические виды, населяющие открытые районы океана, отличаются лучшей сохраняемостью, чем виды прибрежные, среди которых большую часть составляют слабо окремненные формы.

1.2 Методика выполнения диатомового анализа

Исследование ископаемых и современных диатомей состоит из нескольких, последовательно выполняемых этапов: сбора материала в полевых условиях, технику извлечения и очистки панцирей и створок, приготовления постоянных препаратов, таксономической обработки диатомей и оформления результатов исследования.

Подробная методика выполнения диатомового анализа описана в работе А.П. Жузе, А.И. Прошкиной-Лавренко, В.С. Шешуковой [5].

Сбор материала по ископаемым диатомеям следует выполнять альгологу при геологических изысканиях. Тесный контакт с геологами и специалистами по пыльце, макро- и микрофауне необходим для более успешного использования результатов исследования диатомей не только для стратиграфических и палеографических целей, но также для выяснения вопросов их эволюции и истории развития морской и пресноводной диатомовой флоры древних водоемов.

На этапах сбора и обработки материала по ископаемым диатомеям нужно соблюдать максимальную осторожность и аккуратность, чтобы гарантировать чистоту проб. Размеры панцирей створок диатомей очень малы и легко могут быть занесены из одной пробы в другую. Необходимо тщательно документировать образцы; вести полевой дневник, отмечая положение образцов в разрезе на рисунке обнажения или в литологической колонке; отбирать полную вертикальную серию образцов разреза; собирать образцы из морских и пресноводных отложений, в том числе и из озерно-ледниковых [3].

Сбор материала из органогенных отложений производится бурением с помощью торфяных буров различных систем (Гиллера, Сукачева и т.д.). При сборе из минеральных отложений, до взятия образцов глин, песков и других осадков необходимо подробно описать и зарисовать разрез, отметив положение взятых в нем образцов. Образцы следует собирать снизу вверх, чтобы не занести материал из вышележащих слоев в нижние [5].

В зависимости от литологического состава отдельных слоев частота взятия образцов может быть различной, что определяется тонкостью материала, слагающего породу, и мощностью осадков. По такому же принципу определяют необходимый вес образца.

Этикетировать нужно, как и обычные геологические образцы. Этикетки пишутся на пергаменте или кальке простым карандашом, в них отмечаются географический пункт, номера обнажения и образца, глубина взятия, литология, время сбора, фамилия коллектора.

Методика технической обработки проб для извлечения из них панцирей и створок диатомей и очищения их для таксономического исследования зависит от качества материала. Она различна для осадочных пород, донных отложений современных морей и озер и для современных диатомей.

Для микроскопирования в оптическом микроскопе препарат из материала ископаемых и современных панцирей готовится одинаково. После чего этикируется. Этикетка должна быть точной копией этикетки пробы.

Научная обработка материала заключается в изучении диатомей в постоянных препаратах и на живом или фиксированном материале с последующим оформлением полученных результатов.

Все колонки изучаются по однотипной методике с определением количества и видового состава каждой группы водорослей в 1 г сухого осадка. Количественные изменения одного вида или комплекса сопутствующих видов выражаются обычно в процентах, более редко в абсолютных цифрах [11].

Для таксономического анализа диатомей производятся измерения, определение, знакомство с экологией и биогеографией видов и с их современным и геологическим распространением на основании литературных источников и наблюдений автора. Новые и интересные виды и комплексы характерных форм необходимо иллюстрировать.

После окончания аналитической работы по диатомеям переходят к синтезу полученных данных и их оформлению. Результаты определения диатомей объединяют в общий систематический список, который является основой для обсуждения результатов исследования и выводов автора.

Кроме систематических списков приводятся изображения ареолов видов и родов, количественное распространение видов и биомассы по глубинам. Экологические и биогеографические группы видов изображаются на диаграммах.



2. История изучения диатомовых отложений

Впервые метод диатомового анализа был использован при выяснении истории Балтийского моря. Интерес к истории Балтийского моря определил развитие метода диатомового анализа в Советском Союзе и скандинавских странах. В Советском Союзе систематическое изучение ископаемых диатомей возглавил В.С. Порецкий в 1928 г. в альгологической лаборатории Всесоюзного геологического института (ВСЕГЕИ). Со времени организации этой лаборатории изучение диатомей в осадках и использование их в геологической практике стало систематическим [3].

Огромную роль в развитии направления сыграли многолетние фундаментальные исследования диатомей в разрезах континентального обрамления Тихого океана В.В. Шешуковой-Порецкой, А.П. Жузе, М.М. Забелиной, О.С. Короткевич, Т.Ф. Козыренко, Л.М. Долматовой и др. исследователей [22].

Диатомовая флора арктических морей изучается уже более 130 лет. Первые сведения о диатомовых водорослях Арктического бассейна имеются в работах П. Клеве, А. Грунова, Х. Грана [2].

Работа Ю.Б. Околодкова [20] целиком посвящена роду Chaetoceros Чукотского моря. В ней автор приводит созданный на основе собственных исследований и литературных данных политомический ключ для определения 31 вида рода, отмеченных в море. Новые сведения содержатся в его последующих работах [18-19], приводится аннотированный список диатомей, насчитывающий 111 видов, установлены фитопланктонные индикаторы Тихоокеанского течения в Чукотском море.

По результатам экспедиции в августе 1991 г. в Чукотское море изучен видовой состав планктонных и ледовых водорослей [32], в работе приведен аннотированный видовой список, насчитывающий 148 видов диатомей.

Сравнительный анализ видового состава диатомовых водорослей льдов морей Восточной Арктики был проведен Л.В. Ильяш и Л.С. Житиной [10]. Установлено, что сходство между комплексами ледовых диатомовых водорослей (ЛДВ) отдельных морей согласуется с циркуляцией поверхностных вод и направлениями дрейфа льдов в арктическом регионе. ЛДВ Чукотского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых формируют группу высокого сходства, с которой сопоставимо только сходство ЛДВ Карского и Белого морей.

Новое направление в использовании диатомей в стратиграфических и палеогеографических целях возникло со времени получения длинных колонок осадков в океанах, морях и озерах. Метод диатомового анализа донных осадков в настоящее время широко используется в океанографической практике при выяснении истории морей и океанов. Его успех в значительной мере зависит от современной техники взятия длинных колонок донных осадков. Преимущества изучения диатомей в колонках осадков с ненарушенной стратификацией несомненны, особенно в тех случаях, когда они соответствуют всему разрезу плейстоцена. Такие колонки имеются для различных районов океана [3].



3. Состав диатомовой флоры донных осадков чукотского моря

3.1 Биологическая характеристика объекта исследования

Диатомовые водоросли или диатомеи (от греч. «разделенные пополам»), - это микроскопические водоросли (4-500 мкм, реже - 1000 мкм), одиночные или соединенные в разнообразные колонии: нити, ленты, цепочки, звездочки, слизистые пленки, простые или ветвистые трубочки и пр. В настоящее время не установлено их прямой родственной связи с представителями других отделов. Они стоят особняком среди прочих водорослей в связи с характерным для них строением кремневого панциря и особенностями процесса размножения. Предполагается родство с золотистыми (Chrysophyta) и желто-зелеными (Xantophyta) водорослями.

Диатомовые насчитывают свыше 200 родов, около 20 тыс. видов. Одиночно живущие диатомеи могут быть подвижными и неподвижными, свободноплавающими и прикрепленными к субстрату. Колонии ведут планктонный образ жизни или обрастают на разнообразных подвижных субстратах. Внешний вид, размеры и форма колоний очень разнообразны. Диатомовые водоросли могут достигать размеров от нескольких микрон до десятков, реже сотен, микрон и первых миллиметров. Они либо бесцветны, либо имеют окраску от светло-желтой до темно-бурой [24].

Клетка диатомовых состоит из протопласта, одетого пектиновой оболочкой, тесно прилегающей к наружной кремнеземной оболочке, называемой панцирем, представляющим продукт жизнедеятельности клетки. Панцырь не сплошной, а состоит из двух самостоятельных половинок, которые плотно надвигаются одна на другую подобно крышке на коробку. Характерная структура панцыря, видимая под микроскопом в виде штрихов, точек ареол и камер, расположенных с геометрической правильностью. Эта структура давно является предметом специальных исследований, и все современные системы классификаций диатомовых водорослей основаны на форме и структуре панцыря [5].

Протопласт диатомовых состоит из протоплазмы, ядра, хроматофоров желтого или бурого цвета; продуктом ассимиляции и запасным питательным веществом является масло.

Многие диатомеи способны переживать полное высыхание водоема или его промораживание. Это связано с тем, что в своем жизненном цикле они имеют стадию покоящихся спор, которые образуются при наступлении неблагоприятных условий, а со временем в благоприятной обстановке спора прорастает и образует новую клетку. Неизвестно, правда, как долго такие споры могут сохранять всхожесть. Еще одна удивительная особенность диатомей, отличающая их от других растений - это способность передвигаться, и движения их разнообразны. Большинство диатомей движутся по какой-нибудь поверхности, имея точку опоры, но некоторые передвигаются в самой толще воды [12].

Диатомовые - наиболее широко распространенная группа водорослей, они встречаются по всему земному шару во всех типах местообитаний, но преимущественно они населяют пресные и соленые воды, играя важную роль в жизни водоемов. Большинство диатомовых чувствительны к содержанию солей в воде и служат индикаторами степени солености воды и при изучении осадочных пород могут быть использованы как показатели степени солености бассейна, отложившего осадки с диатомовыми водорослями [5].

Среди диатомовых водорослей можно выделить планктон, бентос, и группу эпифитов. Диатомеи являются космополитами по своему распространению, а также выступают в роли биологических индикаторов экологического состояния и загрязнения окружающей среды.

Вместе с другими микроскопическими растениями диатомеи преобладают в фитопланктоне многих районов Мирового океана, а в водах высоких широт они доминируют по биомассе и числу клеток. Развиваясь в таких больших количествах, они образуют четверть всего органического вещества планеты - это в несколько раз больше, чем дают ежегодно все наземные растения [14].

Важнейшие для диатомей факторы - освещенность и температурный режим. В некоторых мутных озерах диатомеи могут жить лишь в верхнем 1-2-х метровом слое воды, в более прозрачных - на глубине до 20 метров и более, а в чистейшем и прозрачнейшем Байкале - и на больших глубинах. В субантарктических водах максимальная численность диатомей зарегистрирована на глубине 162 м. В тропических морях и океанах диатомеи предпочитают жить не у самой поверхности воды, а на некоторой глубине (5-30 м), спасаясь от прямых лучей солнца. Обычно живут на глубинах не выше 5 - 10 м. Что касается температуры, то предпочитаемый диапазон - от 0 до +50°C, однако и по этому диапазону диатомеи могут значительно варьировать [13].

Нужно заметить, что диатомовые подвержены значительным сезонным колебаниям численности. Поэтому в течение года даже в одном и том же водном бассейне количество водорослей может меняться. В морях и океанах это явление наблюдается в огромных масштабах.

Виды, доминирующие в планктоне и/или во льдах Восточно-Арктических морей не являются доминантами в осадках. Избирательная растворяемость диатомей приводит к формированию в осадках своеобразных комплексов, отличающихся не только отсутствием некоторых характерных видов биоценоза, но и относительным увеличением в танатоценозах количества тех видов, которые лучше всего сохраняются [3]. Такие виды как, Pauliella taeniata, Chaetoceros socialis, преобладающие в планктоне Чукотского моря [26], отмечены в осадках, но их содержание редко превышает 10%.

Представители рода Chaetoceros (Ch. diadema, Ch. ingolfianus, Ch. mitra и др.) являются солоноватоводно-морскими неритическими аркто-бореальными видами распространенными в северных областях моря. Chaetoceros diadema -один из самых характерных видов арктических и дальневосточных морей, массово развивающийся вблизи берегов [25].

Thalassiosira nordenskioeldii - морской планктонный неритический, аркто-бореальный вид, характерен для Берингова и Охотского морей, а также северо-западной части Японского моря [9]. Обилен в планктоне арктических морей, развивается возле кромки льда при низких температурах [25, 15]. Вызывает зимне-весеннее цветение, ареал распространения не выходит за границу зимнего замерзания моря. В Чукотском море приурочен к области распространения беринговоморской высокопродуктивной массы и является ее индикатором в арктических морях [33]. В западной части моря обилен вид Thalassiosira antarctica представленный, в основном, спорами.

Paralia sulcata - морской тихопелагический эвригалинный вид, не образующий высоких концентраций за пределами мелководий. В поверхностных осадках Чукотского моря вид распространен почти на всей акватории в небольшом количестве, но в массе встречен в прибрежной зоне Аляски, где его концентрации достигают 83 %. Широко распространенный вид, встречаемый и в условиях открытого моря с глубиной более 100 метров и с соленостью более 30 ‰, а также в эстуариях и лагунах, где соленость не превышала 5 ‰ [4, 30, 34]. Некоторые авторы считают Paralia sulcata аллохтонным видом, привнесенным в глубоководные районы штормами или цунами [34].

Отмечено, что в колонках донных осадков процентное содержание вида увеличивается при переходе от оледенения к межледниковью, в периоды активного таяния льда [23]. Скорее всего, при распреснении поверхностного слоя воды создаются условия, благоприятные для вегетации этого вида, устойчивого к распреснению. В.С. Пушкарь, М.В. Черепанова характеризуют этот вид как толерантный к таким факторам, как температура, свет, субстрат, соленость, что делает его конкурентоспособным при неблагоприятных для вегетации других видов условиях [17].



3.2 Физико-географическая характеристика района работ

Чукотское море является окраинным шельфовым морем Восточной Арктики, расположенным на стыке двух материков - Евразии и Северной Америки, а также Северного Ледовитого и Тихого океанов, что определяет особенности климата, гидрологии, геологии и осадконакопления бассейна Чукотского моря (рис.1).

Рисунок 1 - Карта Чукотского моря

Чукотское море занимает площадь 595 тыс. км², его объем равен 42 тыс. км³, средняя глубина 71 м, наибольшая глубина 1256 м. Дно Чукотского моря ровное. Оно лишено резких углублений и возвышений. Понижение дна в центральной части моря и поднятия по краям делают его похожим на чашу. В шельфовой зоне преобладают глубины 50 м, а максимальная не превышает 200 м [29].

В Чукотском море не много островов, впадающие в него реки маловодны, береговая линия слабо изрезана. По внешнему виду берега Чукотского моря почти на всем протяжении гористые. Линию берега образуют песчаные косы, отделяющие от моря лагуны, за которыми виднеются горы.

Гидрологическую структуру Чукотского моря образуют такие же типы вод, как и в других арктических морях, но, кроме того, в ней большое место занимают теплые и соленые тихоокеанские воды, что накладывает заметный отпечаток на природные условия этого моря.

Для Чукотского моря характерны небольшие колебания температуры воздуха и незначительный материковый сток, который почти не влияет на гидрологические условия моря. Зимой и в начале весны температура в подледном слое воды распределяется довольно равномерно по пространству моря и равна ?1,6 --1,8 °С. В конце весны на поверхности чистой воды она повышается до ?0,5--0,7 °С у кромки льдов и до +2--3 °С у Берингова пролива. Летний прогрев и приток тихоокеанских вод со среднемесячной температурой от 0,2 до 4,0 °С повышают поверхностную температуру Чукотского моря, но она неодинакова от места к месту [21].

Величины и распределение температуры воды в море определяют главным образом радиационный прогрев и осенне-зимнее выхолаживание водной поверхности. В целом западная часть моря холоднее, чем восточная, где главным образом распространяются теплые тихоокеанские воды.

Для зимы и начала весны характерна повышенная соленость подледного слоя, равная примерно 31 ‰ на западе, близкая к 32 ‰ в центральной и северо-восточной частях и наиболее высокая (33,0--33,5 ‰) в районе Берингова пролива, куда распространяются относительно соленые тихоокеанские воды. С конца весны и в течение лета, солёность увеличивается с запада на восток примерно от 28 до 30--32 ‰, что отражает взаимодействие вод холодного Чукотского и теплого Тихоокеанского течений. В районе Берингова пролива соленость продолжает оставаться наибольшей (32,5 ‰). Осенью с началом льдообразования начинается повсеместное увеличение солености и ее более равномерное распределение на поверхности моря. От поверхности ко дну соленость увеличивается. В свободной ото льдов центральной части моря, где ощущается влияние беринговоморских вод, соленость довольно плавно увеличивается от 32 ‰ на поверхности до 33 ‰ у дна [7].

Льды в Чукотском море существуют круглый год. Припай здесь развит незначительно. Он окаймляет узкую прибрежную полосу и врезанные в берег бухты и заливы. Ширина его в разных местах различна, но не превышает 10--20 км. За припаем располагаются дрейфующие льды. На севере моря встречаются многолетние тяжелые льды.

Содержание кислорода и питательных солей в воде неодинаково по площади и по горизонтам моря, а также меняется от сезона к сезону. Количество растворенных в воде питательных солей, в частности фосфатов, значительно больше зимой, чем летом, когда они интенсивно потребляются планктоном. По той же причине их меньше в поверхностных горизонтах по сравнению с глубинными.

3.3 Материал и методики исследования

Колонка LV-77-3-1 отобрана в 2016 г. сотрудниками ТОИ ДВО РАН с борта НИС “Академик Лаврентьев” гравитационной трубкой ГСП-2 в юго-западной части Чукотского моря (табл.1). Координаты станции: 68°53.04' с.ш., 172°08.6848' з.д. (рис. 2); глубина отбора - 51 м; выход керна - 333 см. Образцы для диатомового анализа отбирались с шагом 4 см (табл. А1).



Таблица 1 - Материал, положенный в основу работы

Район	Колонка	Количество проб
Юго-западная часть Чукотского моря	Lv-77-3-1	84

Рисунок 2 - Местоположение изученной колонки

Анализ колонки LV-77-3-1 выполнен автором совместно с сотрудниками лаборатории геологических формаций дна. Оформление и статистическая обработка данных выполнялись на ПК с помощью пакета программ Microsoft Office. Изучение диатомовых водорослей проводилось с помощью светового микроскопа IMAGER.A1 при увеличении х1300. Фотографирование диатомей проводилось с помощью цифровой фотокамеры AxioCam.MRc.

3.3.1 Методика обработки образцов для диатомового анализа

Для качественного и количественного исследования диатомовой флоры использовалась химико-техническая обработка образцов по традиционной методике, принятой в микропалеонтологических лабораториях России [3].

Образец весом 1-3 г помещали в стаканы и заливали дистиллированной водой на 1 сутки.

Для количественного анализа необходим объем взвеси 100 мл, после его тщательного перемешивания мерной пипеткой проводился забор 0.25 мл из средней части столба и наносился на покровное стекло. После высушивания, осадок соскабливался на предметное стекло, после чего на него добавлялась капля смолы и накрывалась покровным стеклом.

Для качественного анализа осадок кипятился с добавлением пирофосфата натрия, затем промывался дистиллятом. Для обогащения осадок центрифугировался с использованием тяжелой калиево-кадмиевой жидкости с удельным весом 2.65. Центрифугирование проводилось при 1,5 тыс. оборотов в течение 10 мин. Для приготовления тяжелой жидкости использовано 100 г йодистого кадмия, 90 г йодистого калия и 100 мл дистиллята. Отмывка кольца происходила при использовании тяжелой жидкости. Кольцо и столб тяжелой жидкости переливали в стакан с дистиллятом и отстаивали в течение 12-24 часов, затем половину столба жидкости сливали на регенерацию. В стакан добавляли дистиллят, отстаивали в течение 6 часов, затем осадок отмывался центрифугированием до нейтральной реакции с проверкой (0,5 %).

Для приготовления препаратов использовались стандартные покровные стекла 24x24 мм.

3.3.2 Подсчет створок диатомей на грамм воздушно-сухого осадка

По приготовленному препарату производился подсчет створок диатомей на 1 г воздушно-сухого осадка. Для этого подчитывались створки в нескольких горизонтальных рядах. Считалось среднее число створок диатомовых в одном ряду, полученная цифра умножалась на количество горизонтальных рядов в препарате, равных по ширине полю зрения микроскопа, получалось число створок на препарат (в 0,25 мг), для последующего пересчета на абсолютное число в 1 г осадка. Учитывались как целые створки диатомей, так и те фрагменты, которые можно было диагностировать (как правило, не меньше половины створки).

При определении видовой принадлежности диатомей использовались следующие источники [6, 28, 31].

3.4. Диатомеи в осадках колонки (Lv-77-3-1)

3.4.1 Таксономический и экологический состав диатомовых водорослей

Диатомовые водоросли в колонке Lv77-3-1 представлены 161 видом, принадлежащими 61 роду. Наибольшее количество видов характерно для родов Chaetoceros (15 видов), Navicula (12), Thalassiosira (10), Coscinodiscus (8), Diploneis (8), Actinocyclus (7).

Среди обнаруженных видов присутствуют как морские (125), так и пресноводные виды (24) (рис. 3).

Рисунок 3 - Соотношение морских и пресноводных видов диатомей в колонке (Lv-77-3-1), Чукотского моря



В группе морских видов планктонные диатомеи представлены 62 видами, бентосные - 63 видами (рис. 4).

Рисунок 4 - Соотношение планктонных и бентосных видов диатомей в колонке (Lv-77-3-1), Чукотского моря

В колонке наряду с ныне существующими в флоре Чукотского моря видами, присутствовали вымершие (12) виды, представленные единичными экземплярами (рис. 5).

Рисунок 5 - Соотношение современных и вымерших видов в колонке (Lv-77-3-1), Чукотского моря

Основное ядро диатомовых комплексов в изученной колонке составляют морские ледово-неритические виды Thalassiosira antarctica, T. nordenskioeldii, Bacterosira bathyomphala, группа криофильных видов (Fossula arctica, Fragilariopsis oceanica, F. cylindrus, F. reginae-jahniae) и характерные для высокопродуктивных шельфовых вод представители рода Chaetoceros, а также бентосно-планктонный вид, характерный для распресненных вод Paralia sulcata.

3.4.2 Количественное содержание диатомей в осадках колонки LV-77-3-1

Содержание диатомей в осадках отражает продуктивность поверхностных вод, которая в бореальных и субарктических районах увеличивается в тёплые эпохи, уменьшается в холодные и является важным показателем при палеореконструкциях [8]. В Чукотском море продуктивность вод зависит в основном от притока богатых питательными веществами тихоокеанских вод.

По изменению содержания диатомей на 1 г осадка, количеству доминирующих видов диатомей и экологической структуре диатомовых комплексов выделено шесть зон (табл. Б1). Возраст осадков определен радиоуглеродным методом (AMS) по обломкам раковин моллюсков в лаборатории Beta Analytic - Radiocarbon Dating (Майями, США).

Анализ диатомей на детальной возрастной модели показал периодичность осадконакопления в зоне влияния тихоокеанских вод Чукотского моря в позднем голоцене, которая характеризуется чередованием относительно холодных (зоны 1, 3, 5) и теплых (зоны 2, 4, 6) эпох [27].

Зона 6 (интервал 333-312 см; ~2628-2350 гг. до н.э.) характеризуется максимальным содержанием диатомей в осадке (8,2 млн створок/г), среди которых резко доминируют (до 90% от общего количества в комплексе) планктонные неритические виды: Bacterosira bathyomphala, Thalassiosira аntarctica (рис. 6). Многочисленны представители рода Chaetoceros и криофильной группы.

Рисунок 6 - Некоторые виды диатомовых водорослей слоя 333-312 см, колонки Lv-77-3-1,Чукотского моря: 1 - Coscinodiscus oculus iridis, 2 - Actinocyclus curvatulus, 3,9 - Thalassiosira antarctica; 4, 6 - Bacterosira bathyomphala, 5 - Thalassiosira nordenskioeldii, 7 - Pauliella taeniata, 8, 11 - Fragilariopsis oceanica, 10 - Porosira glacialis. Масштаб для 1 - 50 мкм, для 2-11 - 10 мкм



В зоне 5 (312-168 см; ~ 2350-338 гг. до н.э.) наблюдается значительное понижение (3,9 млн створок/г) и довольно однородное содержание диатомей. Высока численность Thalassiosira antarctica и бентосных видов, среди которых особенно многочисленен вид Paralia sulcata.

Зона 4 (168-88 см; ~338 г. до н.э. - 779 г. н.э.) характеризуется увеличением количества диатомей (7,1 млн створок/г), среди которых доминируют индикаторы высокопродуктивных беринговоморских шельфовых вод Bacterosira bathyomphala, Thalassiosira nordenskioeldii, представители рода Chaetoceros (рис. 7).

В зоне 3 (88-48 см; 779-1338 гг. н.э.) значительно понижается количество диатомей (2,9 млн створок/г). Высока численность видов Thalassiosira antarctica, Paralia sulcata, группы криофильных видов.

Зона 2 (48-13 см; ~ 1338-1840 гг. н.э.) характеризуется повышением содержания диатомей (6,5 млн створок/г). Стабильно высокое количество характерно для вида Thalassiosira Antarctica, содержание остальных видов отличается значительными колебаниями.

Зона 1 (13-0 см; ~ 1840-2008 гг.) охватывает самую верхнюю часть колонки, которая представлена полужидкими илами. Количество диатомей (3,9 млн створок/г) ниже, чем в зоне 2. Высокой численностью характеризуются виды Chaetoceros spp., Thalassiosira antarctica, T. nordenskioeldii, Paralia sulcata.

Наши исследования показали, что наиболее благоприятные условия для развития диатомей сложились в зоне 6 (~2628-2350 гг. до н.э.), зоне 4 (~338 г. до н.э. - 779 г. н.э.) и зоне 2 (~ 1338-1840 гг. н.э.). Об этом свидетельствует повышение концентрации диатомей в осадках и увеличение количества высокопродуктивных видов.



Рисунок 7 - Некоторые виды диатомовых водорослей слоя 168-88 см, колонки Lv-77-3-1, Чукотского моря: 1 - Thalassionema nitzschioides, 2, 6, 11, 12 - Paralia sulcata, 3 - Actinoptychus senarius, 4 - Chaetoceros mitra, 5 - Odontella aurita, 7 - Chaetoceros debilis, 8 - Chaetoceros diadema, 9 - Chaetoceros furcellatus, 10 - Chaetoceros ingolfianus, 13 - Navicula peregrina. Масштаб - 10 мкм

В зоне 5 (~ 2350-338 гг. до н.э.), зоне 3 (779-1338 гг. н.э.), зоне 1 (~ 1840-2008 гг.) наблюдалось значительное понижение содержания диатомей. В эти периоды увеличивался ледовый покров, условия становились более суровыми, что привело к снижению продуктивности поверхностных вод. В зоне 3 было зафиксировано минимальное содержание диатомей (рис. 8).

Рисунок 8 - Количественное распределение диатомей по временным зонам



Заключение

Метод диатомового анализа применяется уже на протяжении многих лет. За это время накоплен обширный материал, посвященный видовому составу и количественному распределению диатомей в различных морях и океанах.

При изучении осадков колонки LV-77-3-1 Чукотского моря была выявлена богатая диатомовая флора, представленная 161 видом принадлежащими 61 роду. Наибольшее количество видов характерно для родов Chaetoceros (15 видов), Navicula (12), Thalassiosira (10), Coscinodiscus (8), Diploneis (8), Actinocyclus (7).

На основе количественного анализа содержания диатомей в осадках колонки Lv-77-3-1 и изменения их численности было выделено 6 временных зон, характеризующихся различными экологическими условиями в период осадконакопления.

Доминирующим по численности в зоне 1 является планктонный вид Chaetoceros spp. В зоне 2 самым многочисленным является морской ледово-неритический вид Thalassiosira antarctica. В зоне 3 по-прежнему высока численность вида Thalassiosira antarctica, а также тихопелагического вида Paralia sulcata и группы криофильных видов. В зоне 4 доминируют индикаторы высокопродуктивных беринговоморских шельфовых вод Bacterosira bathyomphala, Thalassiosira nordenskioeldii, представители рода Chaetoceros. В зоне 5 доминирует вид Thalassiosira antarctica, многочисленен бентосный вид Paralia sulcata. В зоне 6 зафиксировано максимальное содержание диатомей в колонке (8,2 млн створок/г), доминантными оказались планктонные неритические виды: Bacterosira bathyomphala, Thalassiosira antarctica.

Изучение состава диатомовых водорослей дает объективное представление о сложной системе биотических и абиотических явлениях в водоёмах, в том числе, о составе диатомей планктона и бентоса, особенностях термического режима, активности гидродинамических процессов, характере донного рельефа и прибрежной зоны продуктивности вод.



Список использованных источников

1. Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли донных отложений озер как показатель изменений озерных экосистем в поздне- и послеледниковое время: автореф. Дис. … к.б.н. СПб. 1984. 415 с.

2. Диатомовые водоросли России и сопредельных стран: ископаемые и современные. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006. Т. II (4). 180 с.

3. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные) / отв. ред. А.И. Прошкина-Лавренко, ред. З.И. Глезер, А.П. Жузе, И.В. Макарова, В.С. Шешукова-Порецкая. СПб.: Наука, 1974. Т. 1. 403 с.

4. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные). Л.: Наука, 1988.Т. II (1). 116 с.

5. Диатомовый анализ. Книга 1. Общая и палеоботаническая характеристика диатомовых водорослей / под общ. ред. А.Н. Криштофовича, ред. А.И. Прошкина-Лавренко / А.П. Жузе, А.И. Прошкина-Лавренко, В.С. Шешукова. М.: Госгеолиздат, 1949. 240 с.

6. Диатомовый анализ. Книга 3. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей. Порядок Pennales / под ред. А.И. Прошкина-Лавренко, / М.М Забелина, И.А. Киселев, А.И. Прошкина-Лавренко, В.С. Шешукова-Порецкая. М.: Изд-во геологической литературы, 1950. 633 с.

7. Добровольский, А.Д. Моря СССР / А.Д. Добровольский, Б.С. Залогин. М.: Изд-во МГУ. 1982. 192 с.

8. Жузе А.П. Диатомеи в осадках плейстоценового и позднеплиоценового возраста бореальной области Тихого океана // Основные проблемы микропалеонтологии и органогенного осадконакопления в океанах и морях. М.: Наука. 1969. С. 5-27.

9. Жузе А.П. Стратиграфические и палеогеографические исследования в северо-западной части Тихого океана. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 260 с.

10. Ильяш Л.В., Житина Л.С. Сравнительный анализ видового состава диатомовых водорослей льдов морей Восточной Арктики // Журнал общей биологии. 2009. Т. 70. № 2. С. 149-154.

11. Ископаемые диатомовые водоросли СССР / отв. ред. А.П. Жузе, ред. Т.Ф. Возженникова, З.И. Глезер, В.Н. Сакс, В.С. Шешукова-Порецкая. М.: Наука, 1968. 136с.

12. Каплин П.А. Методы палеогеографических реконструкций / П.А. Каплин, Т.А. Янина. М: 2010. 212 с.

13. Лосева Э.И. Вездесущие растения //Наука из первых рук, 2006. № 4 (10). С. 41-42.

14. Лосева Э.И. Прекрасные невидимки. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 147с.

15. Макарова И.В. Диатомовые водоросли морей СССР: род Thalassiosira Cl. Л.: Наука, 1988. 117 с.

16. Обрезкова М.С. Диатомеи в поверхностных осадках Чукотского моря // Вестник ДВО РАН. 2012. № 6. С. 42-49.

17. Обрезкова М.С. Особенности распределения диатомей в поверхностных осадках морей Восточной Арктики и их значение для палеореконструкций: Дис. … к.г.-м.н: Владивосток, 2013. 130 с.

18. Околодков Ю.Б. Водоросли льдов моря Лаптевых // Новости систематики низших растений. Л.: 1992. Т. 28. С. 29-34.

19. Околодков Ю.Б. Фитопланктонные индикаторы Тихоокеанского течения в Чукотском море // Ботан. журн. 1987. Т. 72. № 4. С. 464-466.

20. Околодков Ю.Б. Цифровой политомический ключ для определения видов рода Chaetoceros (Bacillariophyta) Чукотского моря // Ботан. журн. 1986. Т. 71. № 2. С. 239-243.

21. Особенности полярного морфолитогенеза на шельфе Северо-Востока СССР. Континентальные и островные шельфы. Рельеф и осадки / Ю.А Павлидис и др. М.; Наука, 1981. С. 33-96.

22. Полякова Е.И. Арктические моря Евразии в позднем кайнозое. М.: Научный мир, 1997. 146 с.

23. Пушкарь В.С., Черепанова М.В. Диатомовые комплексы и корреляция четвертичных отложений северо-западной части Тихого океана. Владивосток: Дальнаука, 2008. 173 с.

24. Раскатова М.Г. Микропалеонтология: учебно-методическое пособие для вузов / М.Г. Раскатова. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2008. 28 с.

25. Семина Г.И. Качественный состав фитопланктона западной части Берингова моря и прилежащей части Тихого океана // Экология морского фитопланктона. М.: ИО АН, 1981. Ч. II. Диатомовые водоросли. С. 6-32.

26. Сергеева В.М., Суханова И.Н., Флинт М.В. и др. Фитопланктон западной Арктики в июле- августе 2003 г. // Океанология. 2010. Т. 50. № 2. С. 203-217.

27. Цой И.Б. Геология морей и океанов: Материалы XXII Международной научной конференции по морской геологии / И.Б. Цой, М.С. Обрезкова, К.И. Аксентов, А.С. Астахов, Ши Суэфа, Ху Лимин, А.Е. Коляда // Изменение среды южной части Чукотского моря в позднем голоцене на основе диатомового анализа. Т. I. М.: ИО РАН, 2017. С. 258-262.

28. Цой И.Б., Обрезкова М.С. Атлас диатомовых водорослей и силикофлагеллат голоценовых осадков морей Восточной Арктики России. Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2017. 145 с.

29. Шамраев Ю.И. Океанология / Ю.И. Шамраев, Л.А. Шишкина; под ред А.В. Некрасова, И.П. Карповой. СПб.: Гидрометеоиздат, 1980. 382 с.

30. Crawford R. M. Taxonomy and frustular structure of the marine centric diatom Paralia sulcata // Journ. of Phycology. 1979. Vol. 15. P. 200-210.

31. Cremer H. Distribution patterns of diatom surface sediment assemblages in the Laptev Sea (Arctic Ocean) // Marine Micropaleontology. 1999. No 38. P. 39-67.

32. Gogorev R.M., Okolodkov Yu.B. Species composition of the planktonic and sea-ice algae in the Chukchi Sea and Lavrentiya Bay, the Bering Sea, August 1991 // Ботан. журн. 1996. Т. 81. № 5. С. 35-41.

33. Sancetta C. Oceanographic and ecologic significance of diatoms in surface sediments of the Bering and Okhotsk seas // Deep-Sea Research. 1981. Vol. 28A. No 8. P. 798-817.

34. Zong Y. Implications of Paralia sulcata abundance in Scottish isolation basins // Diatom Research. 1997. Vol. 12. P. 125-150.



Приложение А

диатомея море биологический водоросль

Таблица А1. Количественное распределение диатомей в колонке (LV-77-3), Чукотского моря

См	Количество створок диатомей, млн/г	См	Количество створок диатомей, млн/г	См	Количество створок диатомей, млн/г	См	Количество створок диатомей, млн/г
0	2,6	100	8,0	200	4,2	300	5,3
4	4,4	104	8,2	204	2,9	304	3,1
8	3,3	108	6,7	208	2,8	308	5,0
12	5,5	112	8,7	212	3,9	312	5,1
16	8,0	116	6,2	216	3,9	316	7,7
20	5,9	120	6,6	220	3,9	320	6,9
24	9,4	124	6,7	224	3,8	324	9,8
28	6,9	128	8,5	228	4,2	328	9,0
32	5,9	132	7,2	232	5,1	332	7,7
36	8,1	136	9,5	236	3,9
40	5,5	140	5,7	240	2,2
44	4,9	144	7,0	244	2,5
48	3,6	148	8,6	248	5,5
52	2,9	152	8,3	252	4,3
56	2,7	156	8,2	256	3,6
60	2,4	160	7,4	260	4,9
64	2,3	164	5,0	264	3,3
68	2,4	168	4,1	268	5,4
72	2,8	172	2,9	272	4,0
76	2,9	176	3,0	276	4,9
80	3,0	180	2,6	280	4,2
84	3,7	184	2,8	284	6,0
88	4,3	188	2,4	288	3,9
92	5,6	192	2,6	292	5,2
96	6,3	196	3,4	296	4,1



Приложение Б

Таблица Б1. Количественное распределение диатомей по временным зонам в колонке (Lv-77-3-1), Чукотского моря

Зона	Xmin	Xmax	?х ± mx?, створок млн/г	у, створок млн/г
1	2,600	5,465	3,953 ± 0,631	1,263
2	3,640	9,386	6,459 ± 0,597	1,793
3	2,340	4,342	2,956 ± 0,199	0,631
4	4,064	9,542	7,126 ± 0,312	1,398
5	2,172	5,977	3,910 ± 0,169	1,016
6	6,945	9,804	8,234 ± 0,508	1,137

Размещено на Allbest.ru

...