В предыдущей беседе, посвященной арктическим исследовательским экспедициям, академик Михаил Флинт рассказал нашему специальному корреспонденту Вячеславу Терехову о насущных проблемах всей арктической зоны.
Вторая часть посвящена результатам недавно закончившей научной экспедиции Института океанологии в Арктику.
Весна — белое пятно в исследованиях Арктики
Корр.: Вернемся к проблемам весенней экспедиции этого года. В начале беседы мы говорили, что Вашей задачей было исследование влияния на Артику процессов, происходящих в разные сезоны. Чем этот цикл важен для науки?
Флинт: Очень долго неисследованной оставалась такая важная проблема, как влияние весенних процессов, ассоциированных со сходом сезонного льда, на развитие всего годового цикла арктической экосистемы. Влияние сезонности в этом районе мира проявляется еще сильнее, чем в средних широтах планеты.
Да, в средней полосе понимание и учет сезонных процессов определяет обилие и качество нашего питания, и, можно сказать, качественный уровень жизни во многих других аспектах. Например, во многих отраслях сельского хозяйства получение продуктов питания во многом основывается на естественных биологических ресурсах, и это будет целиком и полностью зависеть от сезона.
В Арктике эта зависимость проявляется в еще большей степени. И формирование биологической продуктивности, и потоки вещества, и взаимодействие арктических морей с атмосферой, и потоки углерода и СО2, о которых сейчас так много говорят, – все жестко подвержено сезонным циклам.
В своем желании понять, как функционируют экосистемы Арктики, мы ставим следующий вопрос. Мы знаем, что сезонные циклы есть, в принципе знаем, как они организованы, какой этап приходится на летнее время, какой на осеннее. Кстати, летнее время — любимое время для исследований в Арктике, погода хорошая, льда нет и судну можно всюду пройти. А вот важнейший весенний сезон оставался неисследованным. Хотя на самом деле везде: и на суше, и в океане, весенний сезон – это основа существования экосистем. Но жизнь в морской Арктике именно в этот период меньше всего исследована. Белое пятно.
Более того, если мы с вами посмотрим на то, как климат влияет на экосистемы, на природные комплексы Арктики, то первое, во что мы упираемся, это в незнание того, что происходит весной. Тривиальный пример приведу из моей исследовательской жизни. Те районы, в которых я работал, 30 лет назад освобождались ото льда в начале августа. А в последние годы эти районы освобождаются ото льда в середине июня. Разница в полтора месяца!
А что значит для арктического лета полтора месяца?! Арктическое солнце, высота его стояния, длительность арктического дня определяет в Арктике все. Одно дело, когда сезонный лед сходит в середине августа, море открывается для солнца, но оно уже ниже, чем в середине лета, и арктический день короткий. А другое дело, когда море освобождается ото льда в июне, когда у нас арктический день длится 24 часа в сутки, солнце не прячется, стоит максимально высоко. Опять обращусь к земной аналогии. Когда лучше сеять – в апреле или в августе?
Сегодня как тридцать лет назад!
Мы уже говорили с Вами, что основа всей жизни в океане — это мельчайшие одноклеточные водоросли, фитопланктон. Именно они создают новое органическое вещество, которое потом прямо или опосредованно кормит все живое. И то, как дальше оно трансформируется внутри экосистемы, и как эти процессы способствуют поглощению СО2 из атмосферы или его обратной отдачи, все это подлежит исследованию.
Но тогда необходимо знать, как реагирует арктическая система на изменения климата, на более ранний сход сезонного льда, наблюдаемый сегодня, и, наконец, на уменьшение ледовитости в Арктике в этот, повторяю, ключевой сезон. Скажу еще раз, одно дело – август, а другое дело – июнь. И на понимание этого были направлены усилия мои и моих коллег в последние несколько лет.
В этом году была далеко не первая попытка сделать весеннюю арктическую экспедицию. Многое мешало – от отсутствия средств до ковида. Наконец удалось. И оказалось так, что этот год с точки зрения сезонной динамики ледового покрытия переместил нас примерно лет на 30 назад, в период до начала интенсивного потепления в Арктике. В начале экспедиции мы увидели, что весь район, который мы должны были пройти ходом и попасть в Карское море, весь был наглухо закрыт льдом. Я понял, что планы экспедиции должны быть коренным образом изменены.
Корр.: Когда нужен был лед, его не было, а когда не нужен…
Флинт: Это Арктика… Она удивительна тем, что год от года демонстрирует нам такие различия, которые находятся вообще на краях огромной шкалы наблюдений, размахом в последние 40 лет.
Вот например, в 2019 году Восточно-Сибирское море — самый ледовитый район нашей Арктики — было открыто ото льда более чем на 600 км от берега. Можно было дойти до континентального склона, весь шельф был открыт. А в 2019 году оно все было закрыто льдом. И это в сентябре, в самое малоледное время…
И так со многими районами Арктики происходит. Причем происходит это отнюдь не везде единым образом. Не все наши арктические моря в один год ледовиты, а в другой год льда меньше… Все далеко не так.
Вот в этом году Карское море весной было ледовито, а в более суровом море Лаптевых льда было существенно меньше. Пролив Вилькицкого – один из самых ледовитых районов — был свободен ото льда в конце июня.
Вот такая там ледовая мозаика.
От нее зависит все!
Корр.: В этом году Вы изучали законы зарождения этой мозаики?
Флинт: Законы ее формирования и движения – важнейший вопрос и фундаментальный, и прикладной, который надо исследовать, но пока этим, к сожалению, недостаточно занимаются. Более того, мы даже не очень представляем, как к этой проблеме подойти. Но ясно, что понимание этой мозаичности может быть даже важнее, чем понимание крупномасштабных тенденций изменения Арктики последних десятилетий. Потому что от этой мозаичности зависит освоение Арктики, ее использование как транспортной артерии, судовождение по СМП. Именно она определяет, как пойдут суда, нужны ли ледоколы.
Ну а если говорить о фундаментальных аспектах — какая будет биологическая продукция, какие потоки углекислого газа? Все это в каждый конкретный год и в каждом районе определяется ледовой обстановкой.
Во время этой нашей экспедиции Арктика предстала нам в таком виде, в каком мы тоже ее должны знать. Мы наблюдали, что происходит в экосистеме в период сезонного разрушения и таяния ледового покрова.
Вы там, ребята, в своем уме?
Корр.: Простой вопрос: трудно было?
Флинт: Трудно, но велись все запланированные нами наблюдения. В некоторые периоды пришлось в очень тяжелых условиях работать. Работали при таком плотном ледовом покрове, что региональное управление Северного морского пути постоянно обращалось к нам. Спрашивали: «Вы там, ребята, в своем уме?» Мы: «У нас все хорошо, у нас ледовые карты, мы держимся чистой воды». Хотя на самом деле в некоторых местах покрытие льдом доходило до 80%. Но судно позволяло там вести работы. Никаких нарушений не было. «Келдыш» имеет Арк-5 ледового класса. Плюс опыт капитана Юрия Николаевича Горбача и его команды колоссальный. Да и мы не первый год в Арктике, имеем, как говорили ледовые капитаны прошлого, «чуйку» на погоду и лед.
К тому же мы имели каждый день новые ледовые карты. Иногда во время работы, видели, что ледовый «мешок» может вот-вот закрыться вокруг судна. Приходилось прекращать работу и срочно уходить из этого места, потому что через несколько часов в этом месте лед сомкнется, и тогда… тогда сам Бог только знает, что будет тогда. Надо сказать, что этой весной работать было легче, чем минувшей осенью, когда мы смогли выйти в экспедицию лишь в начале октября(!) вместо середины июня. Работали при -10 градусах, лед образовывался вокруг судна у нас на глазах, приборы, едва выйдя из воды, покрывались ледяной коркой, в пожарной системе замерзала вода …. Но отработали.
Куда уходят льдины?..
В результате в этом году мы смогли наблюдать, как уходит сезонный лед. Ожидали, что вначале он будет разрежаться по краю, затем граница льда будет смещаться на север, а за ней останется чистая вода. И мы кстати примерно такую картину увидели в Карском море, когда работали в 2021 году.
Но этой весной в этом же самом месте мы увидели совсем другую ситуацию. Лед уходил по-другому. Он изъязвляется, в нем образовывались каверны (каверны – пустоты – ИФ ), полыньи, разводья, и таким образом появлялись чистые пространства. Потом дул ветер, и лед менял конфигурацию, чистые пространства затягивались льдом, но освобождались другие места. Вся эта ледовая мозаика находилась в постоянном движении. В одном месте, где мы работали, море было на 70% покрыто льдом, потом ледовое покрытие уменьшалось до 15% и затем снова возрастало до 35-40%. Но в целом, в ходе этого медленного «ледового танца» лед постепенно таял.
Что происходит подо льдом?
Корр.: Для чего нужно изучать это движение?
Флинт: Его нужно изучать, потому что лед определяет проникновение живительного солнечного света в водную толщу и контакт моря с атмосферой. Одно дело, если быстро освобождается акватория ото льда, у вас все детерминировано (детерминация — определение перспектив объекта, исходя из имеющихся о нем данных – ИФ). Вы можете составить своего рода шкалу — здесь был лед день назад, два, пять, восемь. И к этой шкале вы привязываете все циклы биологические, геохимические. Но это идеальная ситуация, в природе все происходит по-другому, все сложнее.
Освобождается акватория ото льда, солнечный свет проникает в море, начинается его прогрев, а через какое-то время лед возвращается, солнечный свет блокируется, температура снова снижается. А что там происходит в этой ситуации подо льдом? Вспомните, что было с сельским хозяйством в этом году на огромных территориях нашей страны? Это, конечно, жесткий пример, но аналогия прямая.
Корр.: Почему нужно знать в таком случае, что там происходит?..
Флинт: Потому что это знание отвечает на важнейший вопрос — как функционирует морская экосистема? Как она реагирует на сезонные, а главное, климатические изменения? Как создается первичная продукция и сколько ее? А первичная продукция — это основа существования всей биоты и ключевое звено в потоках вещества, включающего так заботящий нас СО2.
Мельчайшие водоросли создают органическое вещество, их поедает зоопланктон, которым питается рыбка – сайка и мойва, сайка и мойва – основная пища чаек, тюленей и крупной рыбы, которую мы промышляем (трески, сайды), тюлени – основа жизни белых медведей. При этом, все что происходит в этой сложной системе, еще и питает донное население Арктики. Базовую часть этой трофической пирамиды мы и исследовали. А верхнюю часть нам повезло видеть вокруг судна – охоту чаек и белых медведей мы могли наблюдать воочию на нашем пути через льды. Даже фотографировали.
Мы изучали процессы создания первичной продукции, кто в каких условиях ее формирует. В одних условиях ее формируют одни формы, и эти формы имеют одно значение для экосистемы, а в условиях такого ледяной хаоса, который мы наблюдали, ее формируют другие формы, и они по-другому влияют на всю экосистему и с точки зрения продуктивности, и с точки зрения потоков вещества.
В целом, весна — это ключевой этап в развитии морской экосистемы, и мы очень хотели его понять.
Это очень-очень сложная кухня.
Корр.: Поняли?
Флинт: Мы принесли из этой экспедиции, крупное фундаментальное понимание, которое мы будем уже расшифровывать в данных, в количественных оценках.
Понимание того, как многие районы Арктики освобождаются от сезонного льда. Происходит постепенное — я бы это назвал «изъязвлением» ледового покрытия — и одновременное перемещение в пространстве ледовых полей и пространств открытой воды. И процессы, которые происходят подо льдом, во всей толще вод, определяются этой динамикой. И они совсем другие, чем мы раньше себе представляли, чем написано в книжках, которые базируются на материале, скажем, полученном в Беринговом море. А там кстати наблюдается классическая картина, о которой мы говорили выше.
Сложная картина, которую мы наблюдали в этой экспедиции приводит, в частности, к следующему. Казалось бы, лед уходит, у вас открытая чистая вода, экспонированная солнцу, и там должно быть после зимы биогенное питание, минеральное. И вот здесь должны начать развиваться водоросли. Должны… да, но этого не происходит!
Почему? А достаточного минерального питания в верхних слоях моря нет, и потому водоросли развиваются глубже: там, где есть минеральное питание – они вынуждены искать некий компромисс между светом и минеральным питанием! Но этот компромисс может находиться на глубине 12-15-20 и до 40 метров. А на этих глубинах очень часто свет лимитирует продукцию. Экосистема реагирует на условия, и жизнь развивается на глубине.
Какую Арктика играет роль в балансе углерода?
Корр.: Немного раньше мы затронули вскользь важный вопрос о том забирают или отдают углекислый газ арктическое моря? Так забирают или отдают?
Флинт: Ответ получили в результате изучения баланса СО2 на границе океан-атмосфера и анализируя жизнь водорослей, основных потребителей минеральных соединений углерода. Сейчас мы увидели, что весной море углекислый газ забирает чуть-чуть из атмосферы. Одна из причин малых потоков, видимо, в том, что вся масса водорослей сосредоточена сильно глубже того слоя, где море активно взаимодействует с атмосферой, но все-таки берет. И это тоже важный вывод.
Морскую Арктику нередко обвиняли в том, что она дает большие выбросы углекислого газа в атмосферу. Нет. На основании наших многолетних исследований можно сказать с большой точностью, что больших потоков нет! Иногда берет, иногда локально отдает СО2 в атмосферу, но потоки слабые. Вообще, эти оценки – одна из важнейших задача исследований арктических экосистем.
Краб-переселенец – вкусный, но хищный!
Корр.: И еще один жизненно интересный вопрос, хотя, возможно, к Вашей работе мало относится. Но все же: речь идет о морском существе: о крабе. Но не о тех больших видах застольных крабов, относительно безвредных для среды обитания, а о не столь крупном, хотя и очень вкусном крабе опилио, который, распространяясь, пожирает на своем пути все живое.
Флинт: Как всегда, решая главные задачи, мы касаемся и важных сопутствующих задач. В данном случае я говорю об исследованиях появления и распространения в сибирских морях чужеродных видов. И это тоже огромная проблема, имеющая и климатические, и промысловые аспекты.
Камчатский краб, которого сейчас промышлять стали в Баренцевом море, – это ведь вселенец (переселенец – ИФ), его там исторически не было, его искусственно завезли в 60-е годы прошлого века. Он нашел благоприятную для себя среду обитания, сформировал промысловую популяцию. Надо сказать, что это далеко не безвредный «мужик», он здорово повлиял на донную фауну моря, на кормовую базу рыб, которые этой фауной питаются. Но в 90-е годы там появился еще один вид краба вселенца — опилио или стригун.
Это было непреднамеренное вселение, вероятно, личинки этого вида попали в бассейн с балластными водами. И хотя этот крабик небольших размеров — тельце 8-10-11 сантиметров, — но промысловый: его в огромном количестве добывают в некоторых районах, прежде всего, севера Тихого океана и Атлантики. В Беринговом море даже существует промысловый сезон под названием сезон краба опилио, большие доходы приносит его промысел. И у нас в Баренцевом море его промышляют – более 20 тыс. тонн. Ему там более-менее вольготно: море теплое, хорошая кормовая база.
Но примерно 10 лет назад он стал проникать в сибирские моря. И в Карском море, в тех местах, куда он проник, он напрочь разрушил хрупкую малопродуктивную донную экосистему. Он – агрессивный хищник и просто съел там все, но и сам стал умирать от нехватки пищи. Кстати мы показали, что до вселения краба-стригуна донная экосистема Карского моря в течение по крайней мере 100 лет сохраняла потрясающую стабильность.
Как стригун проникал в Карское море – это был один из вопросов, которые мы решали в экспедиции. Взрослые особи могут идти по дну, путешествовать на большие расстояния, или же вид проникает в новые районы в виде личинок, которые живут в толще воды. В весеннее время его личинки переносятся течениями и попадают в разные районы, оседают и развиваются более или менее успешно.
Корр.: Определили как?
Флинт: Мы нашли основные пути переноса личинок из Баренцева моря, получили материал для оценки значимости этих путей. Теперь этот материал пойдет на генетические исследования, и мы покажем, насколько самостоятельна эта популяция в Карском море, насколько она сегодня находится в зависимости от популяции Баренцева моря. У нас теперь есть возможность такие отличия увидеть.
Кажущийся нереальным мир – реален!
Корр.: Крабик шел по дну. Вы и дно исследовали?
Флинт: Безусловно. Получены десятки часов видеозаписей, тысячи фотографий донной поверхности с помощью нашего уникального аппарата «Видеомодуля» – он размером с небольшой стол, плывет над дном и делает записи. Это позволяет нам очень детально, до мелочей исследовать распределение донной фауны океана. Видеозаписи потом в лаборатории обрабатываются. И мы смотрим, что в каких районах происходит.
Такую информацию никогда не получишь традиционными орудиями сбора материала: донными тралами и дночерпателями. Трал далеко не всю фауну берет, часто деформирует материал, не всегда понятно, насколько проба отражает реальность. И хотя без традиционных орудий все-таки нельзя, но видеоучёт дает более глубокое понимание. Мы таким образом обнаружили очень интересные факты. Кстати именно видеонаблюдения позволили нам заключить, что в условиях Карского моря краб-стригун не дорастает до промысловых размеров, а бедность бассейна не даст возможность сформироваться промысловой популяции. То есть дать отрицательный прогноз по региональному промыслу.
В целом в Карском море донная фауна там, где крабик-вселенец до нее не добрался, распределена довольно ровно, подчиняясь зависимости от глубины, а виды, которые определяют лицо донных экосистем, известны давно. И вот с помощью видеонаблюдений мы обнаружили ранее не известные нам небольшие районы с очень плотным и населением и высоким разнообразным донной фауны. Как они формируются, мы пока не знаем, пока мы их только нашли и локализовали, будем смотреть, искать причину их происхождения. Такая высокая продуктивность на дне не характерна для бедного Карского моря. Но если на дне есть высокая продуктивность, то что же происходит в толще воды? Это интересно знать, потому что донная фауна очень медленно растет, и если она здесь богата, значит, над ней в толще воды постоянно существует какая-то аномалия, которая ее кормит. Какая? Что вообще значит для Карского бассейна эта аномалия?
Корр.: Что запомнилось из арктической экспедиции больше всего?
Флинт: Как всегда – потрясающая природа Арктики и ее изменения, связанные и изменениями погоды и льда. Они поражают разнообразием. Характерные для весеннего сезона плотные туманы, в которых с мостика был едва виден нос судна, сменялись крайне редкими в Карском море ясными безоблачными днями с ослепительным солнцем, сияющими морем и льдами, полным безветрием, нежной голубоватой дымкой на горизонте, в которой сливались небо и море. В мягком вечернем свете окружающий мир казался нереальным. Эти несколько дней были подарком Арктики нашей экспедиции.