Экспедиционные исследования в 56-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» были направлены на выполнение плана научно-исследовательской работы ФГБУН Институт океанологии им П.П. Ширшова РАН (ИО РАН) на 2024-2026 гг. по теме №: FMWE-2024-0025 "Эволюция ключевых природных комплексов Атлантического океана и Балтийского моря: современное состояние и палеореконструкции", при участии БФУ им. И.Канта, Института Карпинского, ООО «Сплит» и ООО «МВБ». Начальник экспедиции – ведущий научный сотрудник лаборатории геологии Атлантики, к.г.н. Д.В. Дорохов. В экспедиции участвовали 23 сотрудника АО ИО РАН (г. Калининград), 6 из которых также являются сотрудниками, аспирантами и студентами БФУ им. И.Канта (г. Калининград). Также в экспедиции принимали участие три сотрудника Института Карпинского (г. Санкт-Петербург) и два сотрудника ООО «Сплит» (г. Москва).
Основные задачи экспедиции:
- Изучение современных и палео- ландшафтов Балтийского моря.
- Литологическое картографирование в Балтийском море.
- Выявление сезонных особенностей гидролого-гидрохимических процессов в Балтийском море.
- Комплексная океанологическая съемка на карбоновом полигоне в юго-восточной части Балтийского моря.
- Получение комплексных экспедиционных данных для разработки модуля климатического и экологического мониторинга российских секторов юго-восточной части Балтийского моря и Финского залива.
- Уточнение характеристик вертикального и горизонтального распределения планктона и его отдельных ключевых или индикаторных видов в связи со структурой вод и гидрометеорологической ситуацией.
- Экспериментальное изучение течений североморских вод на склоне Гданьско-Готландского порога Балтийского моря.
- Отбор проб воды, планктона, бентоса и донных осадков для оценки летнего состояния морской экосистемы в районе нефтедобычи в Балтийском море у побережья Калининградской области.
- Изучение транспорта взвешенного осадочного вещества.
- Изучение изотопного состава вод Балтийского моря.
Объем выполненных работ
Научная программа выполнена полностью. За время экспедиции всего пройдено 4299 мор. миль. Протяженность галсов многолучевой эхолотной съемки составила 3448 мор. миль, высокоразрешающего сейсмоакустического профилирования (профилографа) – 3395 мор. миль. Выполнен комплекс работ согласно научной программе рейса на 105 станциях (СТД-зондирование, измерение прозрачности воды и фотосинтетически активной радиации, отбор проб воды системой Hydrobios MWS 12 Slimline с батометрами Нискина с частичным выполнением гидрохимических анализов на борту судна, сетевой лов ихтиопланктона, отбор проб осадков дночерпателями и ударными грунтовыми трубками, экспозиция дрейфующей седиментационной ловушки). Выполнена постановка 21 и подъем 1 донной станций с инклинометрическими измерителями течений. На склоне Гданьской впадины установлена донная станция с термокосой.
Предварительные научные результаты
Геоакустические исследования. Продолжены геоакустические исследования на 8 полигонах в Юго-Восточной Балтике и 3 полигонах в Финском заливе, а также на переходах между полигонами и станциями. Пополнен массив батиметрических данных и сейсмоакустических профилей. Полученные данные позволят уточнить геологическое строение осадочной толщи и палеогеографические условия в позднечетвертичный период в Балтийском море, а также выполнить детальное картографирование рельефа дна и донных ландшафтов.
Финский залив (ФЗ). Исследования выполнялись на полигонах «Гогланд», «Выборгский» и «Копорский» для изучения форм донного рельефа неоплейстоценового и голоценового возраста. На полигоне «Выборгский» расширена область съемки ледниковых форм рельефа, связанных с комплексом конечно-моренных образований стадии Паливере отступания фронта ледника на этапе деградации последнего оледенения. Это позволяет сопоставить установленные ледниковые формы на прилегающей к акватории Финского залива суше и проследить положения края ледника во впадине Финского залива. На полигоне «Копорский» проведена съемка дна на границе локальной области развития установленных ранее колоссальных скоплений округлых покмарков. Съемка позволила расширить зону покрытия данными и выявить новые покмарки в этом районе. На полигоне «Гогланд» выполнена съемка протяженных линейных ложбин, вероятно связанных с просадкой грунта в связи с выбросами метана. Уточнены границы распространения газонасыщенных осадков.
Юго-восточная часть Балтийского моря (ЮВБ). На юго-восточном склоне Гданьской впадины уточнены границы распространения газонасыщенных осадков. На поверхности дна, сложенного илами, выявлены борозды от донного траления. Продолжена геоакустическая съемка на Гданьско-Готландском пороге, где распространены борозды айсбергового выпахивания на поверхности дна, сложенного миктитами. Большинство борозд имеет U- и V-образные поперечные профили шириной 2-30 м с характерными боковыми бермами. Выявлены несколько W-образных борозд, сформированных двухкилевыми айсбергами. На сейсмоакустических записях в толще осадков также наблюдается до 3-х высокоамплитудных рефлекторов, маркирующих поверхности айсберговой экзарации на различных стадиях Балтийского ледникового озера. Продолжены исследования на плато Рыбачий. В его центральной части и на северном склоне распространены морены Де Геера, которые сформировались на краю отступающего ледника в ходе климатических осцилляций. Морены имеют ассиметричный поперечный профиль, где пологая поверхность прилегала к краю ледника, а крутой уступ формировался на периферии. Подводная видеосъемка показала, что крутой уступ сложен крупными валунами диаметром до нескольких метров, обросшими колониями мидий. Пологая сторона гряды сложена миктитами с преобладанием галечной отмостки. Полученные данные позволят уточнить границы отступающего ледника в ходе потепления климата. На северо-восточном склоне плато Рыбачий продолжены исследования подводных дюн и уточнены границы их распространения. Выполнены галсы на трех литодинамических полигонах, которые были заложены в 2020 г. и с тех пор повторяются ежегодно для оценки динамики подводных дюн под воздействием придонных течений. На подводном склоне северной части Калининградского п-ова у основания Куршской косы выявлены массивные подводные дюны высотой до 5 м, вытянутые поперек изобат и по форме аналогичные дюнам на северо-восточном склоне плато Рыбачий. На сейсмоакустических записях в толще дюн в восточной части района исследования (выше по склону) субпараллельные поверхности дна рефлекторы соответствуют равномерному осадконакоплению во время близкого к современному длительному стоянию уровня моря. В западной же части района (вниз по склону) зафиксирована косая слоистость, связанная с формированием дюн в условиях изменяющегося уровня. Данный район характеризуется высокой мощностью песчаных отложений, заполняющих палеоврез, и может рассматриваться как перспективный участок добычи песка для намыва пляжей Калининградской области.
Геологические исследования. На 15 станциях в ФЗ с использованием герметичной геологической трубки были отобраны колонки донных отложений и выполнено описание полученных геологических разрезов. Работы выполнены на полигоне распространения газонасыщенных илов в районе о-ва Гогланд. Общая мощность колонок варьирует от 32 до 65 см. В пределах площади исследований описаны три основных типа геологических разрезов. Обычно встречались разрезы, представленные в верхней части (до 50 см) черным разжиженным алевропелитом с запахом сероводорода, а в нижней – светло-серыми более плотными алевропелитами (тип 1), или только светло-серым алевропелитом, более плотным к забою (тип 2). Реже встречались разрезы (мощностью до 60 см), полностью представленные чёрным водонасыщенным алевропелитом с резким запахом сероводорода (тип 3). На некоторых станциях, где на поверхности светло-серого алевропелита в окисленном наилке отмечено наличие многочисленных шарикоподобных или дробовидных железомарганцевых конкреций. Отмечено также несколько случаев, когда в разрезе сложенным светло-серыми алевропелитами без заметной примеси органического вещества присутствовал устойчивый запах сероводорода.
Гидрологические исследования. В ЮВБ ядро сезонного термоклина располагалось на глубине около 20 м, заглубляясь до 30 м в береговой зоне у м. Таран. Средняя температура верхнего квазиоднородного слоя составила 17 °С, а температура холодного промежуточного слоя – 4 °С, температура придонного слоя – 7,5 °С. В придонном слое Гданьской впадины было зафиксировано значительное снижение максимальной солености на 0,5 пес относительно декабря 2023 года – до 11,5–11,8 пес. Соленость над южным склоном Готландской впадины была еще ниже – около 11 пес, как и в декабре 2023 года.
В российской части ФЗ температура воды на поверхности варьировала в пределах 14,2 – 17,2 °С, в придонном слое – в пределах 2,7 – 3,8 °С. Соленость варьировала от 2 пес в районе внутреннего эстуария р. Нева до 7 пес в придонном слое западной части акватории в районе о-ва Гогланд.
Геоэкологические исследования. В ЮВБ в Гданьской впадине ниже галоклина была зафиксирована гипоксия (концентрация кислорода <2 мг/л). Концентрации растворенного сероводорода в придонном слое Гданьской впадины имели следовые значения, максимум концентрации отмечен на глубине 100 м в северной части впадины. Над южным склоном Готландской впадины был зафиксирован промежуточный минимум кислорода (0,7–1,0 мг/л) на глубинах 70–80 м при глубине моря 105 м. В придонном слое концентрация кислорода в придонном слое достигала 3 мг/л. Значения общей титруемой щелочности составили 1700–1900 мкмоль/л, это больше, чем было зафиксировано в осенне-зимний период, что связано с влиянием весеннего половодья. Водородный показатель рН в придонном слое составлял 7,2 единицы, как и в осенне-зимний период, а в поверхностном слое вырос до 8,6, что связано с активным фотосинтезом. Концентрации минерального фосфора имели минимальные величины над термоклином (<10 мкгР/л) и многократно увеличивались с глубиной, достигая максимума под галоклином, особенно в придонном слое Гданьской впадины (>100 мкгР/л). Сходное вертикальное распределение было характерно для общего фосфора, кремния и нитритов. Минимальные уровни биогенных элементов в верхнем квазиоднородном слое (до глубины 15-20 м) обусловлены их интенсивным потреблением фитопланктоном. Интенсивное развитие фитопланктона обусловило высокую концентрацию хлорофилла «а» (до 5-8 мкг/л, эвтрофный уровень), которая имела мозаичное пространственное распределение.
В восточной части ФЗ концентрация кислорода достигала 12 мг/л, а в придонном слое не опускалась ниже 4 мг/л. Значения общей титруемой щелочности варьировали в пределах 110–1700 мкмоль/л, что соответствовало значениям, полученным в осенне-зимний период. Разброс значений рН в акватории составил от 7,4 единиц в придонном слое до 8,8 в поверхностном. Концентрации минерального и общего фосфора, а также кремния характеризовались низкими величинами в фотическом слое (10-30 мкгР/л, 10-50 мкгSi/л) и многократным увеличением у дна (100-240 мкгР/л, 1100-1400 мкгSi/л) в более глубокой западной части залива. Интенсивное развитие фитопланктона в фотическом слое проявилось в высоких значениях концентрации хлорофилла «а» (до 16 мкг/л), что на большей части акватории соответствовало эвтрофному уровню, а в глубоководной западной части (у о-ва Гогланд) и во внутреннем эстуарии р. Нева – гипертрофному.
Гидробиологические исследования Отобраны пробы для изучения сезонной изменчивости фитопланктона и ихтиопланктона на станциях в ЮВБ, ряды данных по которым накапливаются с 2015 г. В ЮВБ визуально отмечены проявления «цветения» сине-зеленых микроводорослей. Отмечены пятна отмирающих цианобактерий, формирующих желто-бурые скопления на поверхности воды и представленные полуразложившимися трихомами микроводорослей.
Гидрофизические исследования. В целях исследования течений в ЮВБ на трех полигонах произведена постановка 21 донной станции с инклинометрическими измерителями течений, разработанных и изготовленных в АО ИО РАН. На первом полигоне (восточный склон Гданьско-Готландского порога) продолжено изучение распространения трансформированной североморской воды. На втором полигоне (восточный склон Гданьской впадины, глубины от 20 до 75 м) продолжено исследование влияния поверхностного волнения на придонный слой. На третьем полигоне (юго-восточная часть Гданьской впадины) измерители размещены на контуритовом дрифте с целью получения количественных характеристик контурного течения. Донные станции на двух первых полигонах установлены на срок до двух месяцев, на третьем полигоне – до одного года.
Поднята донная станция, которая была установлена в 54-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» в районе Гданьско-Готладнского порога на глубине 106 м. Получен массив данных за период с конца ноября 2023 г. по начало мая 2024 г., содержащий информацию о скорости и направлении течений, содержании растворенного кислорода и температуре воды. Зарегистрированы течения скоростью до 0,5 м/с преимущественно северного направления. Эпизодически проявлялись компенсационные течения южного направления скоростью до 0,2 м/с. Выявлена значительная временная изменчивость концентрации кислорода придонных вод: преобладающие гипоксийные условия эпизодически достигали аноксии. Также эпизодически отмечалось поступление относительно аэрированной воды с концентрацией кислорода до 3,5 мг/л.
От лица всей экспедиции выражаем благодарность экипажу НИС «Академик Борис Петров» за проявленный профессионализм и заинтересованность в работе. Слаженная работа всех служб судна способствовала своевременному и полному выполнению научной программы экспедиции.
Рисунок 1 – Схема работ в 56-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» в юго-восточной части Балтийского моря.
Рисунок 2 – Схема работ в 56-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» в восточной части Финского залива Балтийского моря.
