Моделирование динамики концентрации растворенного кислорода в водах залива Анива (Охотское море)

Для вод залива Анива с помощью CNPSi-модели воспроизведено внутригодовое изменение концентраций растворенного О₂ в пяти выделенных в заливе районах для определения рисков в размещении марикультурных ферм. Район 1 резко отличается от других районов (наиболее мелководный и распресненный), район 2 характеризует выраженный водообмен с районами 3 и 4, весной в этих районах формируются и выделяются два слоя, летом толща воды однородна; район 3 имеет свободный водообмен с открытыми водами пролива Лаперуза; район 4 – относится к глубоководной части залива, его отличительная особенность – характерное опускание вод в центре антициклонического круговорота и максимальное заглубление термоклина (до 60–70 м). Район 5 расположен вдоль западного побережья Тонино-Анивского п-ова и характеризуется наличием постоянного апвеллинга вод в безледный период, что отчетливо выражается пониженными значениями температуры воды. Расчет показал, что в районах, пригодных для размещения марикультурных ферм, прибрежные воды обеспечены кислородом в течении всего года. Анаэробные условия складываются только в самых глубоководных местах залива в весенний период. В заливе Анива дополнительным источником кислорода служат естественные заросли макрофитов, среди которых по биомассе и занимаемой площади доминирует сахарина японская (Saccharina japonica). Ежегодно только сахарина японская фиксирует в своей биомассе не менее 1,2 тыс. т С и поставляет не менее 3,1 тыс. т О₂. Но, в отличие от выращенной биомассы, наличная биомасса всех макрофитов останется в системе, будет разрушаться в процессе жизненного цикла и при этом на окисление будет расходоваться кислород, а накопленный в биомассе углерод вновь вернется в быстрый круговорот, за исключением той доли, которая будет снесена в центральную глубоководную часть залива, где будет медленно разлагаться почти в анаэробных условиях. В заливе возможно дополнительно размещать водорослевые плантации, которые могут ежегодно фиксировать до 49,5 тыс. т С, при этом дополнительно выделяя до 132 тыс. т О₂. Полученные модельные оценки могут являться точкой отсчета для определения «базовой линии» по содержанию растворенного кислорода и составления балансовых уравнений потоков газов в системе «океан – атмосфера» в заливе Анива до начала развития морских водорослевых плантаций, выполняющих попутно роль карбоновых ферм.

1. Аминина Н.М., Вишневская Т.И., Галанин Д.А. и др. Характеристика промысловых запасов Сахарины японской в заливе Анива (Охотское море) // Изв. ТИНРО. 2014. Т. 178. С. 116–123.

2. Афанасьев В.В. Строение и развитие берегов контактной зоны умеренных и субарктических морей северной Пацифики: дис. … д-ра геогр. наук. Южно-Сахалинск, 2018. 345 с.

3. Брагина И.Ю. Сезонная и межгодовая изменчивость зоопланктона по результатам исследований 1995–1999 гг. в проливе Лаперуза (Соя) и прилежащих водах // Труды СахНИРО. 2002. Т. 4. С. 48–69.

4. Леонов А.В., Пищальник В.М., Зарипов О.М. Моделирование природных процессов: система отображения результатов расчетов на CNPSi-модели. Южно-Сахалинск: СахГУ, 2012. 148 с.

5. Леонов А.В., Сапожников В.В. Биогидрохимическая модель трансформации органогенных веществ и ее использование для расчета первичной продукции в экосистеме Охотского моря / Комплексные исследования Охотского моря. М.: ВНИРО, 1997. С. 143–166.

6. Низяев С.А. Экологические аспекты многолетнего распределения камчатского краба Paralithodes camtschaticus в заливе Анива (о. Сахалин) // Геосистемы переходных зон. 2022. № 6(4). С. 388–404. DOI: 10.30730/gtrz.2022.6.4.388-404.

7. Пищальник В.М., Бобков А.О. Океанографический атлас шельфовой зоны острова Сахалин. Южно-Сахалинск: Изд-во СахГУ, 2000. Ч. I. 174 с.

8. Понырко О.А., Крупнова Т.Н. Выращивание ламинарии японской (Saccharina japonica) из цеховой рассады // Материалы VI Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Комплексные исследования в рыбохозяйственной отрасли» (Владивосток, 27 ноября 2020 года). Владивосток: Дальневосточный гос. тех. рыбохозяйственный ун-т, 2021. С. 120–124.

9. Щукина Г.Ф., Галанин Д.А., Балконская Л.А. и др. Структура и распределение прибрежных донных сообществ залива Анива // Труды СахНИРО. 2003. Т. 5. С. 3–24.

10. Atkinson M., Smith S.V. С : N : P ratios of benthic marine plants, Limnol. Oceanogr., 1983, vol. 28(3), p. 568–574, DOI: 10.4319/LO.1983.28.3.0568.

11. Claret M., Galbraith E.D., Palter J.B. et al. Rapid coastal deoxygenation due to ocean circulation shift in the north-west Atlantic, Nat. Clim. Change, 2018, vol. 8, p. 868–72. Duarte C.M., Wu J., Xiao X. et al. Can Seaweed Farming Play a Role in Climate Change Mitigation and Adaptation? Front. Mar. Sci., 2017, vol. 4:100, DOI: 10.3389/fmars.2017.00100.

12. Duarte C.M., Gattuso J.-P., Hancke K. et al. Global estimates of the extent and production of macroalgal forests, Global Ecol Biogeogr., 2022, vol. 31, p. 1422–1439, DOI: 10.1111/geb.13515.

13. Gao G., Gao L., Jiang M. et al. The potential of seaweed cultivation to achieve carbon neutrality and mitigate deoxygenation and eutrophication, Environ. Res. Lett., 2022, vol. 17(014018), DOI: 10.1088/1748-9326/ac3fd9.

14. Keeling R.F., Körtzinger A., Gruber N. Ocean deoxygenation in a warming world, Ann. Rev. Mar. Sci., 2010, vol. 2, p. 199–229.

15. Mahmood T., Fang J., Jiang Z., Zhang J. Carbon and nitrogen flow, and trophic relationships, among the cultured species in an integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) bay, Aquaculture Environment Interactions, 2016, vol. 8, p. 207–219.

16. Maslennikov S.I. Marine Biological Resources in the Far Eastern Coast: Their Rational Use from Ecological and Economic Viewpoints, Energy and environment in Slavic Eurasia: toward the establishment of the network of environmental studies in the Pan-Okhotsk region, Sapporo, Slavik Research Center, Hokkaido University, 2008, р. 89–125.

17. Norwegian Blue Forest Network Annual Report 2021, GRID-Arendal, Institute for Marine Research, Norwegian Institute for Water Research, 2022.

18. Out of the blue: The value of seagrasses to the environment and to people, United Nations Environment Programme, 2020, UNEP, Nairobi, 96 p.

19. Pishchal’nik V.M., Leonov A.V. Studying the Ecosystem Functioning Conditions in Aniva Bay-La Perouse Strait, Water Resources, 2003, vol. 30, no. 5, p. 569–588, DOI: 10.1023/A:1025741516922.

20. Pishchal’nik V.M., Arkhipkin V.S., Leonov A.V. Thermohaline analysis of the La Perouse Strait water, Water Resources, 2005, vol. 32, no. 1, p. 13–22, DOI: 10.1007/s11268-005-0003-6.

21. Rabalais N.N., Cai W.J., Carstensen J. et al. Eutrophication-driven deoxygenation in the coastal ocean, Oceanography, 2014, vol. 27, p. 172–83.

22. Rasmusson L.M., Lauritano C., Procaccini G. et al. Respiratory oxygen consumption in the seagrass Zostera marina varies on a diel basis and is partly affected by light, Mar. Biol., 2017, vol. 164(6), 140, DOI: 10.1007/s00227-017-3168-z.

23. Troell M., Henriksson P.J.G., Buschmann A.H. et al. Farming the Ocean – Seaweeds as a Quick Fix for the Climate? Reviews in Fisheries Science & Aquaculture, 2022, DOI: 10.1080/23308249.2022.2048792.

24. Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 13 декабря 2016 года № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения». 151 с. URL: https://www.chemanalytica.ru/f/prikaz_minselkhoza_rossii_ot_13122016_n_552_ob_utverzhdenii_pdk.pdf?ysclid=lmanwsv43c875783036 (дата обращения 12.04.2022).