4. ДАННЫЕ
Инвентаризация
В настоящей работе использовались данные 158 рейсов, выполненные в Баренцевом, Карском и Белом морях в период 1913-1999 годы. Белое море включено в рассмотрение, чтобы не делить рейсы, которые начинались в Белом, а заканчивалась в Баренцевом море. Из 158 рейсов один выполнен американским судном Tanner (CD-ROM, файл 31tn6370.csv) в 1963 году и один рейс выполнен германским ледоколом Polarstern (CD-ROM, файл 06aq9670.csv) в 1996 году. Остальные рейсы выполнены российскими судами. Кроме того в базу данных включены сборы фитопланктона, выполненные в двух бухтах Кольского полуострова в период 1968-1989 годов. В каждой бухте измерения проводились в одной точке с частотою 2-10 измерений в месяц.
Основные характеристики гидробиологической
базы данных:
Период: | 1913-1999 |
Общее колличество рейсов: | 158 (картa распределения данных) |
Общее колличество станций: | 4,608 |
Физические параметры: | 3,096 (картa распределения данных) |
Температура: | 3,046 |
Солёность: | 2,947 |
Кислород: | 1,998 |
PH: | 1,418 |
Щелочность: | 1,141 |
Аммиак (NH4): | 17 |
Нитриты: | 1,773 |
Нитраты: | 1,794 |
Общий азот: | 1,152 |
Фосфаты: | 1,957 |
Общий фосфор: | 264 |
Органический фосфор: | 17 |
Органический азот: | 17 |
Растворенный кремний: | 439 |
Первичная продуктивность: | 76 |
Хлорофилл: | 385 (картa распределения данных) |
Фитопланктон: | 1,539 станций; 4,275 проб (картa распределения данных) |
Зоопланктон: | 2,475 станция; 9,081 проба (картa распределения данных) |
В инвенторной таблице приведены карты распределения данных для каждого рейса. Первичные данные помещены на CD-ROM в разделе DATA/PRIMARY в формате, электронных таблиц.
Источники
Архив ММБИ является основным источником данных для настоящей работы. Кроме информации, полученной в экспедициях ММБИ с 1952 по 1999 год, этот архив включает и результаты наблюдений, выполненных сотрудниками Мурманской биологической станции в 1920-1940 годах. Центральная библиотека НОАА (Silver Spring, MD, США), Славянская библиотека (г. Хельсинки, Финляндия), библиотека Дартмуд колледжа (Hanover, NH, США), публичная библиотека Нью-Йорка (США) явились также источниками данных за период 1913-1964 годы.
Формат
Формат данных, в основном, близок к формату, разработанному в OCL NODC/NOAA Он имеет блочную структуру. Каждый блок состоит из набора данных, которые определяются ключевыми словами. Синтаксис ключевых слов строго определён, порядок следования ключевых слов внутри некоторых блоков может быть произвольным. Рассмотрим блоки и их компоненты.
Блок Cruiseinfo содержит информацию о рейсе и с него начинается каждый файл данных. В этот блок входят: название страны, название судна, список специалистов, выполнявших измерения.
Блок Station содержит информацию о координатах и времени выполнения станции. Этот блок является обязательным для каждой станции, порядок ключевых слов в нём фиксирован.
После Station следуют блоки, содержащие информацию о результатах измерения метеорологических (Meteo), гидрофизических (Hydrology) и биологических параметров (Plankton).
Блоки, в название которых входит слово headerы, содержат информацию о методах измерений и условиях выполнения наблюдений. Например, блок Type, Headers plankton, Phytoplankton содержит информацию о типе прибора для отбора проб фитопланктона.
На CD-ROM в разделе DATA\FORMAT приведены перечни режимов, ключевых слов и допустимые пределы изменения параметров.Блочная структура организации данных позволяет легко формализовать новые типы параметров без изменения структуры уже существующих файлов. На CD-ROM в файле DATA\PRIMARY\ 90BY9270.csv приведены данные 67 рейса судна Дальние Зеленцы. В этом рейсе проводились измерения физических параметров морской среды, сборы фитопланктона и бентоса. На примере этого рейса показана возможность формализации бентосных данных.
Гидрология, гидрохимия
Измерения физических и гидрохимических параметров морской воды выполняются в ММБИ в соответствии с существующими руководствами и методиками.
Отбор проб производился сетью Джеди или пластиковыми батометрами различной емкости (2 - 10 л) со стандартных гидрологических горизонтов (Руководство, 1977; Руководство, 1980). Начиная с 1960-х годов, отбор проб ведется только батометрами. Концентрация проб воды проводилась осадочным методом (Суханова, 1983) или методом обратной фильтрации (Dodson, Thomas, 1964; Суханова, 1983). Метод обратной фильтрации используется в ММБИ с 1986 года.
Осадочный метод концентрации проб заключается в следующем. Фиксированные пробы, объемом 1 л, отстаивают не менее 10 дней в неподвижном состоянии. После осаждения клеток проба сливается до объема 30-50 мл. Для этого используется стеклянная трубка-сифон, с оттянутым и загнутым на 2-3 см вверх концом. Метод обратной фильтрации основан на применением специальной фильтрационной камеры с использованием ядерных фильтров с диаметром пор 1.0 - 2.0 µm (Макаревич, Дружков, 1989). Это позволяет в зависимости от сезона и обилия планктона профильтровывать до 10 литров воды. Концентрация проб получается за счет давления, которое создается разницей в высоте нахождения фильтрационной установки и емкости с пробой.
Обработка фитопланктона проходила по следующей схеме. Каждая проба фитопланктона делилась на три подпробы. Количественный учет и определение таксономического состава подпробы проводились в счетной камере Нажотта объемом 0.05 мл и площадью 1 см2 (Федоров, 1979; Руководство, 1980) под микроскопом при увеличении 100х - 400х. По результатам этих экспериментов определялся видовой состав и численность каждого вида для всей пробы в целом (Суханова, 1983).
В последние годы, в ММБИ для фиксации и обработки микрофитопланктона использовался раствор Люголя. Приготавливался рабочий раствор 1% концентрации и объемом 200 мл. Проба вливалась в склянку, содержащую фиксатор. После отстаивания в течение 3 суток (Recommendations , 1979) пробы концентрировались до объема 20-30 мл (Суханова, 1983) и фиксировались нейтральным формалином с концентрацией 2% (Михеева, 1989). Количественный учет микроводорослей и гетеротрофных флагеллят крупнее 10 µm и их идентификация производились в камере оригинальной конструкции (Дружков, Макаревич, 1988; Дружков, 1989) при увеличении 200х. Микроводоросли и гетеротрофные жгутиковые размером менее 10 µm учитывались в объеме той же камеры при увеличении 400х. Крупные и немногочисленные представители фитопланктона подсчитывались в полном объеме пробы в камере “Богорова” при увеличении 32х.
Расчет численности микрофитопланктона на единицу объема (N), исходя из среднего арифметического числа водорослей в одной выборке (камере), производилось по следующей формуле:
N = Nк·Vск / Vп·Vк,
где Nк - число клеток микрофитопланктона в счетной камере;
Vк - объем счетной камеры;
Vск - объем сконцентрированной пробы;
Vп - объем пробы.
Расчет биомасс микроводорослей производился с использованием таблиц средних объемов и весов клеток (Соловьева, 1976; Makarevich et al., 1991, 1993). Измерения основных размерных параметров клеток производилось с помощью микрометра (увеличение 400х, точность измерения до 3 µm). Все объемы клеток рассчитывались методом геометрического подобия фигур, как средние индивидуальных объемов (Clarke et. al., 1987) с использованием рекомендованных систем аппроксимации к простым геометрическим телам (Кольцова, 1970; Макарова и Пичкилы, 1970; Recommendations, 1979; Кожова и др., 1978; Plinski et. al., 1984).
Зоопланктон
Отбор проб зоопланктона и их обработка осуществлялись в соответствии с принятыми правилами (Богоров, 1927, 1934, 1938, 1940). Для отбора проб зоопланктона использовалась большая модель планктонной сети Джеди (Juday). Облавливались стандартные горизонты (дно-100, 100-75, 75-50, 50-25, 25-10 и 10-0 метров). На отдельных станциях выполнялся тотальный лов - от дна до поверхности. Размер сети: диаметр входного отверстия 37 см, размер ячеи сетного полотна 168 mm. Пробу сливали в заранее приготовленную емкость и фиксировали. Фиксатор - 40% нейтрализованный формалин; конечная концентрация формалина в пробе составляет 4 %.
Обработка проб включала две последовательные операции: во-первых, определение сырой массы зоопланктона и, во-вторых, идентификация и подсчет организмов каждого вида в пробе с учетом возрастных стадий и размерных групп. Сырая масса зоопланктона определялась путем непосредственного взвешивания пробы на весах с точностью до 0.1 мг. Количественная обработка проб осуществлялась счетным методом Гензена (Руководство, 1980). Подсчет организмов производился в камере Богорова. Если организмов в пробе мало - она просматривалась целиком. В противном случае из пробы удаляли крупные организмы, которых определяли, просчитывали и измеряли отдельно. Оставшуюся часть пробы концентрировали до объема 50-100 мл. Затем пробу тщательно перемешивали и отбирали штемпель-пипеткой под-пробу (1, 2 или 5 мл, в зависимости от объема штемпель-пипетки), которую анализировали в камере Богорова при помощи бинокулярной лупы. Под-проб из каждой пробы отбирали 2-3. Разница в значениях из под-проб не должна превышать 30 %, в противном случае количество выборок увеличивалось. Полученные результаты осреднялись. После этого всю пробу просматривали целиком для определения и подсчета редких видов.
В период проведения 72 рейса НИС Дальние Зеленцы в Баренцевом море в июне 1993 года проводились непрерывные измерения температуры, солёности, хлорофилла а в поверхностном слое воды в районе 68о-74оN, 34о-46оE (CD-ROM, файл DATA/PRIMARY/90BY936S.csv).Для измерения хлорофилла а использовался двухканальный флюориметр Квант-7. Прибор ЭПТ-65 применялся для измерения температуры и солёности морской воды. Координаты судна определялись с использованием навигационной системы GPS RAYSTAR-900. На СD-ROM в разделе DOC/SERIAL приведены детальная технология измерений и калибровочные кривые.
Для WEB версии создана поисковая таблица видов фитопланктона в алфавитном порядке. В таблице приведены названия таксонов и указана синонимия согласно требованиям современной ботанической номенклатуры. Так же возможен поиск по таксономическим группам. Фитопланктон разделен на 8 групп, характеризующиеся таксономическим родством (Bacillariophyta, Chlorophycota, Chrysophyta, Cryptophycophyta, Pyrrophycophyta, Euglenophycota, Haptophyta, Prasinophyta). С учетов синонимов общее количество таксонов достигает 527. Для каждого вида микроводорослей дана величина массы клетки, вычисленная методом геометрического подобия фигур (Кольцова, 1970; Кожова и др., 1978; Plinski et al., 1984). Приведена видовая, экологическая и фитогеографическая характеристика (PG – фитогеографическая характеристика: A – аркто-бореальные виды, B – бореальные виды, C – космополитные виды; EG – экологическая характеристика: O – океанические формы, N – неритические формы, P – панталассные формы, M – микрофитобентос, F - пресноводные формы). Таксоны снабжены кодами международного кодификатора (NODC Taxonomic Code). Списoк видов фитопланктона помещен в файл DATA/TAXA/phyto_ls.csv .
Список таксонов зоопланктона Баренцева и Карского морей включает ~200 названий животных (вместе с синонимами этот список достигает 282 названия). Таблица, представляющая этот список, построена по следующему принципу. Весь зоопланктон разделен на группы, характеризующиеся таксономическим родством. Выделена большая группа одноклеточного зоопланктона. Многоклеточный зоопланктон, представлен голопланктоном (Coelenterata, Crustacea, Gastropoda, Chaetognatha, Appendicularia, Ctenophora, Rotatoria,) и меропланктоном (пелагические личинки донных животных). На CD-ROM списoк видов зоопланктона помещен в файл DATA/TAXA/zoo_l.csv .