от 24.05.2016

 

24 мая 2016 года

состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

 

Члены Президиума заслушали научное сообщение «Большие морские экосистемы и климат Арктики».

Докладчик — академик Геннадий Григорьевич Матишов.

Жизнь требует от нас критического осмысления результатов и прогнозов, а также качества обучения будущих покорителей Мирового океана. Морские науки должны опираться на фактический материал. Мы ведем мониторинг от Исландии до моря Лаптевых, а зимой по трассе Северного морского пути. Сегодня Арктикой занимаются все, даже те, кто ее никогда не видел.

На волне «глобального потепления климата» возникают разного рода спекуляции. Причина: в XXI веке проблема климата приобрела геополитичекий и коммерческий крен. В данный момент требуется более качественное осмысление, экспертная оценка всего накопленного материала, при котором модели должны быть только инструментом.

Обращает внимание крайне малая сеть метеостанций в Арктике за Полярным кругом. Поэтому возникают умозрительные прогнозы. В данный момент предсказать изменчивость окружающей среды нереально. Но экономике нужны ориентиры и возможность опираться на разумные климатические шаблоны, временные циклы. Безусловно, фундаментом для реконструкции климата должны быть базы данных. Мы с NOAA завершили колоссальный по объему труд по климату всех морей России. Учтены доступные наблюдения за 150 лет. Степень изученности неравномерна. Термохалинный режим и гидробиология Баренцева моря, как по квадратам акватории, так и по месяцам изучен фрагментально, а на севере — очень слабо. Высокая Арктика и Полярный бассейн изучены еще хуже.

В рейсах мы применяем стандартное океанографическое и гидробиологическое оборудование, отрывные зонды и буйковые станции. Ни спутники, ни прогностические модели не заменят уникальную контактную информацию о жизни во льдах в условиях полярной ночи. В морских экосистемах все взаимосвязано. Менее всего изучена в Арктике криопелагиаль. Речь идет о первичной продукции, криофлоре, жизни во льдах и под дрейфующими льдами Заполярья.

Рыба — ключевой элемент пищевой цепи, как для биоты, так и для жителей Крайнего Севера. Арктические виды рыб привязаны к очень низким (до -20С) температурам воды. В частности, чернобрюхий липарис обитает при температуре от +10С до -20С. В Арктике важно изучать как самих птиц, так и ту биоту, которую они переносят в оперении. На примере панцирных клещей наглядно показано, какими путями в голоцене почвенная биота попала на птичьи базары архипелагов. Зимой в Арктике только с атомных ледоколов и с помощью спутниковых меток можно добыть объективные данные о морской среде и льдах, о видовом составе птиц, тюленей, китов и белых медведей. Мы имеем возможность исследовать жизнь арктических млекопитающих в плавучих вольерах Кольского залива.

Сегодня биологическая и промысловая океанография все чаще обращается к теории Больших морских экосистем. Морская экосистема включает в себя гораздо больше, чем два-три компонента. Только среди биотических звеньев их более 10-20, начиная от первичной продукции и ихтиопланктона, до китов и белых медведей. Примерно такое же количество надо учитывать абиотических элементов: от морских льдов, термохалинных параметров до донных отложений и геоморфологии дна.

Большие морские экосистемы, как понятие, возникли в голове американца проф. Шермана, моего близкого коллеги. Двадцать лет назад мы стали вместе дорабатывать концепцию. Пять лет назад проф. Шерман удостоился Гетеборгской премии — эквивалента Нобелевской премии по экологии. Мировой океан подразделен на 49 Больших экосистем и дающих 95% морской биопродукции. В основе концепции пять обязательных модулей: 1) продуктивность; 2) ихтиофауна и рыболовство; 3) загрязнение и здоровье экосистемы; 4) социоэкономические условия; 5) управленческие механизмы.

Социоэкономика. По сей день рыболовство остается главным фактором, который привносит дисбаланс в жизнь Больших морских экосистем. После распада СССР отечественная рыбная отрасль потеряла позиции крупнейшего в мире производителя морепродукции. СССР добывал рыбы до 11 млн. т. Сейчас Россия — 3-4 млн. т. Спад возник из-за перелова и развала отрасли. Утрачены научные рыбохозяйственные позиции, как в сфере товарного рыбоводства, так и заводского воспроизводства.

Радиоактивность океана. Мы серьезно этим занимаемся. Работали на старых ядерных полигонах, в Черной губе, в месте гибели АПЛ «Курск» и «Комсомолец». Во всех губах базирования атомного флота. В морях Арктики уровни поллютантов как в период атомных испытаний, так и в 21 веке очень низкие.

Интродукция. При анализе LME серьезного учета требует вселение чужеродных видов. Перевоз тихоокеанских лососей и камчатского краба на Русский Север — одна из наиболее масштабных инвазий советской эпохи. Горбуша расселилась не только на Севере России, но и проникла в моря Европы. Камчатский краб, так же как и горбуша, с позиций социально-экономических — это позитивный фактор. А с точки зрения здоровья экосистемы — явный вред.

Жизнь и экономика Крайнего Севера прямым образом зависят от масштабов грузоперевозок по Северного морского пути, от развития «Атомфлота». В постсоветский период очевиден спад грузопотока в 3 раза. До экономических санкций развивались тенденции к росту до 4,0 млн. т. Есть интерес у Китая. В 2014 и 2015 годах транзитный грузопоток между Европой и Азией по СМП резко сократился. Сейчас международные перевозки по Севморпути переживают явный кризис. В ближайшие годы достичь советских объемов грузоперевозок нереально — не восстановлена навигационная инфраструктура.

Из 40-летней истории вопроса не ясны перспективы нефтегазодобычи на шельфе Арктики. Добыча нефти объемом 1 млн. тонн на Приразломной — это капля в море. Уже тридцать лет жители Мурманска связывают свое будущее с разработкой гиганта Штокманского месторождения. Под проект века выстраивалась вся социально-экономическая инфраструктура Крайнего Севера.

При коммунистах Крайний Север бурно заселялся. В постсоветский период население Заполярья стремительно сокращается. Мурманская область по численности вернулась к уровню 60-летней давности. Депопуляция выразилась в снижении почти на 300 тыс. человек.

Военно-морская деятельность — важный фактор при анализе Больших морских экосистем. Арктика, Северный полюс, Баренцево море — всегда были ключевыми в геополитике.

Загрязнения, ограничение районного рыболовства — помеха для развития гражданской инфраструктуры. Все это имеет место в Баренцевом и Черном морях, Балтике, Персидском заливе.

Моделей оледенения много, но суть одна — климат цикличен, глобальные потепления и похолодания повторяются. В северном полушарии 17-20 тыс. лет назад произошло материковое оледенение. Уровень океана опускался на 120 м., а шельфы осушились. Великие ледники Северной Америки и Европы стали распадаться. Для того чтобы растаял Скандинавский ледник понадобилось порядка 5 тыс. лет. Громадный Скандинавский ледник начал таять 14 тыс. лет назад. Часть стока талых вод поступала по Волге, Дону, Днепру в Каспийский и Азово-Черноморский бассейн. В условиях наземного периглянциала на юге России и в Китае формировались лёссы. При таянии 2-4 км ледниковых щитов Скандинавии, Исландии, Гренландии, Канады зарождались мутьевые потоки. Густой сетью они растекались по материковому склону на абиссальные равнины. Масштаб сил, создавших подводные «речные» системы сопоставим с речными процессами, которые создали долины Амазонки, Ганга, Инда, Хуанхэ.

Теплый цикл в Арктике в начале XXI века очевиден. Но также видно, что сейчас идет резкое нарастание льда в Антарктиде. С периодичностью в 30 лет откалываются айсберги от шельфового ледника Нансена. Нам представляется, что прогнозы климата Северного Ледовитого океана без увязки с явлениями в Южном океане будут выглядеть упрощенной теоретической моделью. Анализируя глобальные изменения, нужно учитывать Антарктиду. Тут сконцентрировано 92% льда и холода на Земле. Процессы в Антарктиде на много порядков масштабнее флуктуации тонкого (2-5 м.) льда в Арктике. Именно здесь формируется глобальная термохалинная циркуляция холодных вод на дне Мирового океана.

Наряду с Гольфстримом и прочими поверхностными струями вод Мирового океана существует колоссальная циркуляция придонных холодных вод на глубинах 3-8 км. Безусловно, модели обязаны учитывать воздействие абиссального холодильника, а именно донной холодной гидросферы на глобальный климат. Очень сложную картину имеет вертикальный океанографический разрез, термохалинная циркуляция. Сомневаюсь, что климатические модели принимают в расчет всю сложную гамму процессов и явлений. В Арктике климат — определяющий фактор развития экосистем.

Впечатляет плеяда выдающихся ученых, обращавших внимание на климат: Нансен, Амудсен, Норденшельд, Делонг, Колчак, Макаров, Воейков, Седов, Панов, Книпович, Н. Зубов. Бесценные труды еще большего числа первопроходцев стали стираться в памяти специалистов. В 1878 году Норденшельд на судне «Вега» прошел за лето от Стокгольма до Берингова пролива. И Норденшельд, и челюскинцы, и многие другие за одну навигацию проходили вдоль берегов Сибири в безледных условиях потепления.

С тех пор дискуссия о цикличности климата не прекращается. И все потому, что от наличия льда зависит освоение шельфа. Морской лед — один из важнейших индикаторов климата в Арктике. Существует много алгоритмов расчета площади морского льда. Погрешность расчетов примерно 10% или 1 млн. км². Это внушительно много.

В 2012 году рекордно долго — более 100 дней — продержались льды в Беринговом море, продолжив серию «холодовых» рекордов в этой части. Площадь ледового покрова в Беринговом море вышла на второе место среди максимальных значений за историю американских наблюдений со спутника (с 1979 года). Для Арктики характерна внутривековая периодичность климата (11, 17, 30, 60 и т.п. лет). Раз в 30 лет замерзает Кольский залив. Безусловно, в 2012 году февральская площадь ледового покрова в Баренцевом море показала абсолютный минимум за историю наблюдений, составив 400 тысяч квадратных километров против обычных 860 тысяч. Холодная весна и лето 2013 г. привели к росту покрова льда в Арктике. Его площадь стала примерно в 1,5 раза больше, чем в 2012 году. С этого момента Арктика вступила в эпоху похолодания с 17 или 30-летним циклом. В середине сентября 2013 г. из-за сплоченных льдов эскадра кораблей Северного Флота проходила пролив Вилькицкого в сопровождении четырех атомных ледоколов. Ледяной барьер, шириной почти в 100 км, как тромб был преградой для судоходства.

Мой опыт в экосистемной климатологии подсказывает, что теплый период в Арктике завершился. За последние годы вектор климата повернулся в сторону холодного цикла, расширения площади льда, добавления техногенных и климатических рисков. Без ледоколов наш ледяной «Шелковый путь» не пройти. Обращают на себя случаи столкновения с айсбергами и крупными торосами. В 2013 г. в результате пробоины ниже ватерлинии получили ледоколы «50 лет Победы», танкер «Нордвик» и другие. Дрейфующие айсберги требуют учета при моделировании.

В 21 веке следствием потепления климата морей Арктики стало изменение ареалов основных видов коммерческих рыб. Например, смещение черного палтуса на север Карского моря. Смещались ареалы не только коммерческих рыб, но и белого медведя, атлантических моржей. Для периода последнего потепления в XXI веке проведена ревизия систематики зообентоса. Зообентос — важный индикатор вариаций климата. Несмотря на то, что климат цикличен, периодичность не такая четкая, как у часового механизма. По изменению биомассы конкретно (полихет) установлено, что донная фауна не сразу реагирует на вектор температурной аномалии. Происходит запаздывание на 3-8 лет.

Для начала 21 века в Арктике характерно потепление. Напротив, для юга Европы аномальными явились экстремальные морозы и площади льда в южных морях. Мы не поймем климат Арктики, если наряду с Северной Атлантикой не будем учитывать глобальные процессы в Сибири, Канаде, Беринговом море, Европе и южных морях. Пришло время сфокусировать внимание на воздействии громадных зимних антициклонов: Сибирского, Канадского, на Атлантику, северную Пацифику. Корень зла в противоборстве двух полюсов: сухого холода — Сибирского антициклона и тропического тепла — Гольфстрима. Ось Воейкова — блокирует поступление более теплых воздушных масс из Атлантики к морям Средиземноморья.

Арктика, гидрокосмос, т.е. моря и океаны требуют не деклараций, а реального внимания. Надо строить новые научные суда для океана и внутренних водоемов. В начале XXI века, как в 30-е годы ХХ века, в Баренцевом море, и в целом в Арктике, наблюдалось потепление. Эта фаза обусловлена мощной адвекцией тепла из Атлантики. Это породило, с подачи Альберта Гора, разговоры о скором таянии арктических льдов. Прошло 15 лет — лед не растаял. Надо чаще читать классиков.

В обсуждении доклада приняли участие:

ак. Б.Н. Четверушкин, ак. А.С. Бугаев, д.б.н. П.Р. Макаревич, к.фарм.н. Е.Д. Облучинская — Мурманский морской биологический институт РАН, д.г.н. С.В. Бердников — зам.председателя ЮНЦ РАН, ак. Р.И. Нигматулин, д.б.н. М.В. Флинт — зам. директора Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.

На заседании рассмотрен вопрос о присуждении премии имени Д.С. Рождественского 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения физических наук) д.ф.-м.н. Валерию Сергеевичу Запасскому за цикл работ «Лазерная спектроскопия спиновых шумов». Выдвинут Санкт-Петербургским государственным университетом.

На заседании Экспертной комиссии присутствовали 6 членов Комиссии из 9. В соответствии с результатами тайного голосования единогласно к присуждению премии имени Д.С. Рождественского 2016 года рекомендована кандидатура В.С. Запасского. На заседании бюро Отделения физических наук РАН присутствовали 19 членов Бюро из 36. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за — 18, против — 1, недействительных бюллетеней — нет) в президиум РАН представлен проект постановления о присуждении премии имени Д.С. Рождественского 2016 года В.С. Запасскому.

В цикле работ В.С. Запасского был предложен и реализован принципиально новый способ наблюдения магнитного резонанса, основанный на оптической регистрации шумов намагниченности. Пионерская работа по наблюдению магнитного резонанса в шумах фарадеевского вращения была выполнена В.С. Запасским совместно с Е.Б. Александровым ещё в 1981 году, однако расцвет этого направления наступил только в последние годы, когда выяснилась перспективность применения этой техники к полупроводниковым структурам (включая низкоразмерные). В настоящее время это новое направление исследований активно развивается во многих научных лабораториях мира. В.С. Запасский является общепризнанным лидером в этой области науки. Полученные им и его группой в последние годы оригинальные результаты, опубликованные в ведущих научных изданиях (Physical Review, Physical Review Letters, Optics Express, Scientific reports и др.), существенно повлияли на прогресс в этой области исследований. В.С. Запасский — автор более 100 научных работ, является общепризнанным специалистом в области магнитооптики конденсированных сред, физики магнитного резонанса и поляризационной оптики.

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.