Биологическое разнообразие морской среды Антарктики

Начиная со второй экспедиции Джеймса Кука (1772–1775 гг.) [1], целый ряд последующих первопроходческих исследовательских экспедиций в Антарктику неуклонно приумножали знания об уникальном биоразнообразии Южного океана. В числе первых экспедиций, осуществлявших систематический отбор донных проб (бентоса) и планктона, были экспедиции на кораблях Королевского флота Великобритании и Бельгии «Challenger», «Belgica» и «Discovery».Описание выявленных в ходе экспедиций видов заложило основу современной таксономии видов Южного океана.

Наступление эпохи цифровых технологий обеспечило возможность использования новых средств и методов для изучения вопросов биоразнообразия. Наличие баз данных, таких как Реестр антарктических морских видов [RAMS] [2] и Информационная сеть СКАР по морскому биоразнообразию [СКАР-MarBIN], входящих сегодня в состав Портала биоразнообразия Антарктики [3], предоставили научным работникам не только возможность доступа к информации о биоразнообразии Антарктики через Интернет, но и возможность внесения своего вклада в самый полный и подробный на сегодняшний день каталог живых организмов Южного океана. Создание и публикация RAMS является результатом коллективных усилий редакционного совета в составе 64 специалистов в области таксономии. В его основе лежит более ранняя работа Кларка и Джонстона (Clarke & Johnston) [4], и на сегодняшний день он содержит перечень более 8 300 достоверно определённых видов в соответствии с системной классификацией, включающей в себя более 18 450 названий таксонов.

Работа над выпущенным СКАР Биогеографическим атласом Южного океана [5] потребовала привлечения специалистов со всего мира для уточнения и более глубокого понимания характера распространения биоты в Южном океане, которое ранее основывалось на данных таких материалов как многотомное издание карт Антарктики (Antarctic Map Folio Series), в котором была представлена зоогеографическая классификация Хеджпета (Hedgpeth) [6,7], выполненная в рамках общепринятой международной классификации [14]. При подготовке Биогеографического атласа, который можно считать важным наследием недавней Переписи морской жизни [CAML], были использованы данные информационной сети СКАР-MarBIN наряду с обобщением результатов CAML-исследований и проверенных данных за предшествующие годы. Биогеографический атлас является вершиной более чем вековой неустанной научной деятельности, включая наиболее значительные проекты международного сотрудничества, такие как программа «Экология зоны морского льда Антарктики» [EASIZ], CAML и Комиссия по сохранению морских живых ресурсов Антарктики [АНТКОМ]. Определение имеющихся пробелов и знание специфики работ по отбору проб имеют первостепенное значение для получения мозаики видового разнообразия и богатства, а также для определения как районов, нуждающихся в дальнейших исследованиях, так и проблемных мест в знаниях, нуждающихся в более детальном исследовании для получения ответов на конкретизированные вопросы. База данных, на основе которой был подготовлен и в 2014 году издан Биогеографический атлас, содержит 1,07 млн учётных данных встречаемости 9 064 достоверно определённых видов в антарктических и смежных водах, зарегистрированных примерно на 434 000 чётко указанных станциях отбора проб [см. рис. 1].

На картах распределения данных чётко представлены географические районы, в отношении которых отсутствует или ощущается нехватка необходимой общедоступной информации [см. рис. 2-4]. К ним относятся районы с высокой густотой льда в летний сезон и (или) районы, в которых отсутствуют научно-исследовательские станции, материально-техническое обеспечение которых осуществляется морским путём на регулярной основе. В отношении последних исследования трансектным методом проводятся только при осуществлении целевых морских поставок и поэтому имеют место гораздо реже. В качестве примера можно привести участок Южного океана, обращённый в сторону Земли Мэри Бэрд [приблизительно 100–150 °з.д.], в районе которого нет национальных исследовательских станций или островов, и, следовательно, имеющаяся о нём информация является очень скудной. Также отсутствует или ощущается нехватка учётных данных в отношении бентических организмов в море Амундсена, ряда участков моря Беллинсгаузена и большинства глубоководных районов [8].Малая изученность глубоководных участков не является неожиданностью. Более удивительным является тот факт, что приливно-отливная зона Антарктики также является почти полностью неизученной; до недавнего времени она считалась практически безжизненной пустыней [9]. Разрушение ледников шельфового ледника Ларсена в 1995 и 2002 годах показало, насколько мало нам известно о подледниковой жизни [10]. Имеющиеся научные знания в основном ограничены весенне-летними сезонами. В этих обстоятельствах зимний сезон, для которого характерны тяжёлые ледовые и погодные условия, безусловно, является ещё одной неисследованной областью, требующей к себе внимания.

Имеются весьма существенные различия в отборе проб в водной толще: отбор проб бентоса в основном производится на континентальном шельфе [<700 м], в то время как отбор проб пелагических организмов осуществляется как на мелководье, так и на глубоководных участках. В этой связи следует отметить, что подавляющее большинство данных обо всех таксонах получены по результатам отбора проб в водной толще на глубине 500 м от водной поверхности [см. рис. 5]. Учётные данные по пелагическим организмам характеризуются более широким диапазоном глубин отбора проб, в основном благодаря использованию устройств для непрерывного анализа проб планктона [11] и проведению съёмок антарктического криля, однако уровень имеющейся информации резко снижается с увеличением глубины. В отношении поверхностных слоёв воды метод визуального наблюдения за птицами и млекопитающими также имеет свои ограничения, которые, впрочем, частично компенсируются использованием устройств слежения, прикрепляемых к животным.

Наряду с тем, что Биогеографический атлас [5] в основном создавался на основе учётных данных встречаемости видов, развитие молекулярных технологий меняет наше представление о циркумполярных и повсеместно распространённых видах, что указывает на необходимость проведения дальнейших и более детальных таксономических исследований потенциальных криптических видов, не различимых по морфологическим признакам [12]. Даже если в будущем результаты отбора проб, молекулярных анализов и таксономических исследований будут свидетельствовать о более высоких уровнях биоразнообразия, представляется весьма вероятным, что общая мозаика богатства и разнообразия антарктической фауны будет соответствовать имеющемуся представлению.

В Биогеографическом атласе [5], изданном в 2014 году, особо подчёркивается необходимость индивидуального подхода к рассмотрению каждой группы организмов с учётом конкретных факторов, таких как потребности в среде обитания и пространственное распространение. Обобщённые биогеографические материалы, примерами которых являются Атлас и информационные сети (например Портал биоразнообразия Антарктики), являются необходимым инструментарием, обеспечивающим возможность определения ключевых видов, которые могут служить индикаторами изменений в их среде обитания. При этом для правильного понимания влияния изменения окружающей среды обитания на выживаемость и распространение видов и экосистем крайне важным является учёт характерных особенностей каждого конкретного вида (например репродуктивная стратегия, цикл развития, предел физиологических возможностей и история эволюции), а также межвидовых взаимодействий [13]. В отношении целого ряда групп нам ещё только предстоит приобрести глубокие и детальные знания с соответствующей географической привязкой для обеспечения возможности делать обоснованные выводы в отношении имеющей место биогеографической мозаики. Дополнение учётных данных встречаемости данными по численности и биомассе, а также проведение количественной оценки усилий по проведению обследований и использованию стандартизированных методов отбора проб обеспечат более высокую степень детализации и экологической значимости последующих исследований в области биогеографии и разнообразия видов. Новые методы моделирования видов и сообществ обеспечивают возможность расширения знаний, получаемых традиционными способами. В этом плане обновляемый онлайновый Биогеографический атлас, разработка которого началась в 2015 году, станет «живым» источником информации с постоянно расширяющимися функциональными возможностями и базой данных. Он призван стать одним из важнейшим инструментов в работе исследователей, директивных органов и ответственных работников по вопросам использования ресурсов. А для широкой общественности он станет открытым окном в удивительный мир этих далёких и труднодоступных регионов земного шара.