Микроэлементы и органический углерод в донной макрофауне и поверхностных осадках Восточно-Сибирского моря

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены первые данные о концентрациях ряда микроэлементов и углерода (органического и карбонатного) в компонентах донной экосистемы Восточно-Сибирского моря. Исследовано распределение большой группы микроэлементов (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Mo, Ag, Ba, Tl, Pb, Bi, Th и U) в массовых таксонах бентосных организмов, включающих двустворчатые моллюски Portlandia arctica; Crustacea: Isopoda (Saduria sibirica, Saduria sabini), иглокожие офиуры Ophiuroidea Ophiocten sericeum и Holothuroidea Myriotrochus rinkii. Оценена роль абиотических и биотических факторов в аккумуляции химических элементов в бентосных организмах. Литолого-геохимические характеристики вмещающих донных осадков, в первую очередь, содержание Сорг и гранулометрический состав отражают влияние абиотических факторов. С биотическим фактором связываются геохимические свойства микроэлементов, уровень содержания Сорг в организмах, их тип питания. Впервые сделана сравнительная оценка уровней аккумуляции органического углерода в массовых таксонах и вмещающих донных осадках и показана важная седиментологическая функция организмов грунтоедов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Л. Демина

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: l_demina@mail.ru
Россия, 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36

С. В. Галкин

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: galkin@ocean.ru
Россия, 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36

А. С. Соломатина

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: blackmaple@yandex.ru
Россия, 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36

Список литературы

  1. Будько Д.Ф., Демина Л.Л., Лисицын А.П., Кравчишина М.Д., Политова Н.В. (2017) Формы нахождения тяжелых металлов в современных донных осадках Белого и Баренцева морей. ДАН. 474 (1), 93–98. doi: 10.7868/S0869565217130187.
  2. Ветров A.A., Семилетов И.П. Дударев О.В., Пересыпкин В.И., Чаркин А.Н. (2008) Исследование состава и генезиса органического вещества донных осадков Восточно-Сибирского моря. Геохимия. (2), 183–195.
  3. Vetrov A.A., Semiletov I.P., Dudarev O.V., Peresypkin V.I., Charkin A.N. (2008). Composition and genesis of the organic matter in the bottom sediments of the East Siberian Sea. Geochem. Int. 46 (2), 156–167.
  4. Виноградова А.А., Котова Е.И. (2019) Загрязнение северных морей России тяжелыми металлами: поток из атмосферы и речной сток. Геофизические процессы и биосфера. 18 (1), 22–32. doi.org/10.21455/GPB2019.1-3
  5. Демидов А.Б., Гагарин В.И. (2019) Первичная продукция и условия окружающей среды осенью в Восточно-Сибирском море. ДАН. 487, 1006–1011.
  6. Демина Л.Л., Галкин С.В. (2018) Биоаккумуляция микроэлементов в организмах донных биогеоценозов окислительных и восстановительных обстановок океана: сходство и различие. Геохимия. (6), 572–585. doi: 10.7868/S0016752518060067.
  7. Demina L.L., Galkin S.V. (2018) Bioaccumulation of Trace Elements in Organisms of Benthic Biocenoses in Oceanic Oxidized and Reduced Environments: Similarities and Differences. Geochem. Int. 56 (6), 566–578.
  8. Демина Л.Л., Левитан М.А., Политова Н.В. (2006) О формах нахождения некоторых тяжелых металлов в донных осадках эстуарных зон рек Оби и Енисея (Карское море). Геохимия. (2), 212–226.
  9. Demina L.L., Levitan M.A., Politova N.V. (2006) Speciation of some heavy metals in bottom sediments of the Ob and Yenisei estuarine zones. Geochem. Int. 2006, 44 (2), 182–195.
  10. Демина Л.Л., Немировская И.А. (2007) Пространственное распределение микроэлементов в сестоне Белого моря. Океанология. 47 (3), 390–402.
  11. Демина Л.Л., Соломатина А.С., Абызова Г.А. (2019) Тяжелые металлы в зоопланктонных организмах Баренцева моря. Океанологические исследования. 47 (4), 62–75.
  12. Денисенко С.Г., Сиренко Б.И., Гагаев С.Ю., Петряшов В.В. (2010) Донные сообщества: структура и пространственное распределение в Восточно-Сибирском море на глубинах свыше 10 м. Исследование морской фауны. Санкт-Петербург, 130–143.
  13. Левитан М.А. (2015) Скорости седиментации отложений последних пяти морских изотопных стадий в Северном Ледовитом океане. Океанология. 55 (3), 470–479.
  14. Леонова Г.А., Бобров В.А., Шевченко В.П., Прудковский А.А. (2006) Сравнительный анализ микроэлементного состава сестона и донных осадков Белого моря. ДАН. 406 (4), 516–520.
  15. Лисицын А.П. (1994) Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 450 с.
  16. Лисицын А.П. (1983) Основные понятия биогеохимии океана. Биогеохимия океана. M.: Наука, 9–31.
  17. Лобус Н.В. (2016) Элементный состав зоопланктона Карского моря и заливов восточного побережья Новой Земли. Океанология. 56 (6), 890–900.
  18. Мирошников А.Ю., Флинт М.В., Асадулин Э.Э., Кравчишина М.Д., Лукша В.Б., Усачева А.А., Рябчук Д.Б., Комаров Вл. Б. (2020) Экологическое состояние и минералого-геохимические характеристики донных осакдов Восточно-Сибирского моря. Океанология. 60 (4), 595–610.
  19. Павлидис Ю.А., Ионин А.С., Щербаков Ф.А. и др. (1998) Арктический шельф. Позднечетвертичная история как основа прогноза развития. М.: ГЕОС, 187 с.
  20. Романкевич Е.А., Ветров А.А. (2001) Цикл углерода в Арктических морях России. М.: Наука, 302 с.
  21. Флинт М.В., Поярков С.Г., Римский-Корсаков Н.А., Мирошников А.Ю. (2019) Экосистемы морей Сибирской Арктики – 2018 (72 рейс научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш”). Океанология. 59 (3), 506–509.
  22. Христофорова Н.К., Кавун В.Ю., Латыпов Ю.Ю., Тиен Д.Д., Журавель Е.В., Туян Н.Х. (2007). Тяжелые металлы в массовых видах двустворчатых моллюсков в бухте Ха-Лонг (Южно-Китайское море, Вьетнам). Океанология. 47(5), 685–690. https://doi.org/10.1134/s0001437007050116
  23. Шевченко В.П., Виноградова А.А., Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Горюнова Н.В. (2009) Атмосферные аэрозоли как источник осадочного вещества и загрязнений в Северном Ледовитом океане // Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики. Современное состояние и история развития. М.: Изд-во Московского ун-та, 150–172.
  24. Algeo T.J., Tribovillard N. (2009) Environmental analysis of paleoceanographic systems based on molybdenum-uranium covariation. Chem. Geol. 268, 211—225.
  25. Bensaha S., Kara-Slimane S. (2015) Biosorption of heavy metals by chitin and chitosan. Der. Pharma Chemica. 7(5), 54–63.
  26. Anderson L.G., Bjork I., Jutterström S., Pipko I., Shakhova N., Semiletov I., Wåhlström I. (2011) East Siberian Sea, an Artic region of very high biogeochemical activity. Biogeosciences. 8 (6), 1745–1754.
  27. Blackmore G., Morton B. (2002) The influence of diet on comparative trace metal cadmium, copper and zink accumulation in Thais calvigera (Gastropoda: Muricidae) preying on intertidal barnacles or mussels. Mar. Pollut. Bull. (44), 870–876.
  28. Boguta P, Skic K, Baran A, Szara-Bak M. (2022) The influence of the physicochemical properties of sediment on the content and ecotoxicity of trace elements in bottom sediments. Chemosphere. (287), 132–366.
  29. Brown M.T., Depledge M. H. (1998) Determinants of trace metal concentrations in marine organisms. Metal metabolism in aquatic environments. London: Chapman and Hall, 185–217.
  30. Budko D.F, Demina L.L., Travkina A.V., Starodymova D.P., Alekseeva T.N. (2022) The Features of Distribution of Chemical Elements, including Heavy Metals and Cs-137, in Surface Sediments of the Barents, Kara, Laptev and East Siberian Seas. Minerals. 12 (328). doi.org/10.3390/min12030328.
  31. Bruland K.W., Lohan M.C. (2004) Controls of trace metals in sea water. The Oceans and Marine Geochemistry (in: Holland, H.D., Turekian, K.K. (eds.), Treatise on Geochemistry. Elsevier: Amsterdam. 6, 23–47.
  32. Demina L.L., Galkin S.V. (2018) Ecology of the bottom fauna and bioaccumulation of trace metals along the Lena River – Laptev Sea transect. Environ. Earth Sci. 77(2), 43–55. https://doi.org/10.1007/s12665-018-7231-y.
  33. Demina L.L., Galkin S.V., Solomatina A.S (2024) Bioaccumulation of chemical elements and organic carbon in macrozoobenthic organisms of the Laptev Sea. Oceanology. 64 (1), 9–26.
  34. Demina L.L., Galkin S.V., Krylova E.M., Polonik N.S., Budko D.F., Solomatina A.S. (2022) Trace metal biogeochemistry in methane seeps on the Koryak slope of the Bering Sea. Deep-Sea Res. II. 206, Article 105219. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2022.105219.
  35. Demina L.L., Galkin S.V., Solomatina A.S. (2024) Bioaccumulation of сhemical еlements and щrganic Carbon in Macrozoobenthic Organisms of the Laptev Sea. Oceanology. 1, 9–26.
  36. Du Laing G. (2009) Trace metal behavior in estuarine and riverine floodplain soils and sediments: a review. Sci. Total Environ. 407, 3972–3985.
  37. Fisher N.S., Reinfelder J.R. (1995) The trophic transfer of metals in marine systems // Metal Speciation and Bioavailability in Aquatic Systems. New York: Wiley, 363–406.
  38. Gao L., R. Li, Z. Liang, Q. Wu, Z. Yang, M. Li, J. Chen, L. Hou. (2021). Mobilization mechanisms and toxicity risk of sediment trace metals (Cu, Zn, Ni, and Pb) based on diffusive gradients in thin films: a case study in the Xizhi River basin, South China. J. Hazard. Mater. 410 (15), Article 124590.
  39. Gordeev V.V., Pokrovsky O.S., Zhulidov A.V., Filippov A.S., Gurtovaya T.Y., Holmes R.M., Kosmenko L.S., McClelland J.W., Peterson B.J., Tank S.E. (2024) Dissolved Major and Trace Elements in the Largest Eurasian Arctic Rivers: Ob, Yenisey, Lena, and Kolyma. Water. 16, 316–343. https://doi.org/10.3390/w16020316
  40. Grebmeier J.M., Cooper L.W., Feder H.M., Sirenko B.I. (2006) Ecosystem dynamics of the Pacific -influenced Northern Bering and Chukchi Seas in the Amerasian Arctic. Progr. Oceanogr. 77, 331–361.
  41. Jones B., Manning D. (1994). Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones. Chem. Geol. 111, (1–4), 111–129. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)90085X
  42. Karaseva N.P., Rimskaya-Korsakova N.N., Ekimova I.A., Kokarev V.N., Simakov M.I., Gantsevich M.M., Malakhov V.V. (2021) The First Discoveryof Pogonophora (Annelida, Siboglinidae) in the East Siberian Sea Coincides with the Areas of Methane Seeps. Dokl. Biol. Sci. 501, 187–191.
  43. Kokarev V.N., Vedenin A.A., Polukhin A.A., Basin A.B. (2021) Taxonomic and functional patterns of macrobenthic communities on a high Arctic shelf: A case study from the East Siberian Sea. J. Sea Res. 174. 102078. doi.org//10.1016/j.seares.102078.
  44. Langston W.J., Spencer S.K. (1995) Biological factors involved in metal concentrations observed in aquatic organisms. Metal Speciation and Bioavailability in Aquatic Systems. New York: Wiley, 407–478.
  45. Morel F.M.M., Price N.M. (2003) The biogeochemical cycles of trace metals in the oceans. Science. 300, 944–947.
  46. Páez-Osuna F., Osuna-Martínez C.C. (2015). Bioavailability of Cadmium, Copper, Mercury, Lead, and Zinc in Subtropical Coastal Lagoons from the Southeast Gulf of California Using Mangrove Oysters (Crassostrea corteziensis and Crassostrea palmula). Arch. Environ. Contamin. Toxicol. 68 (2), 305–316. https://doi.org/10.1007/s00244-014-0118-3
  47. Rainbow P.S. (2007) Trace metal bioaccumulation: Models, metabolic availability and toxicity. Environ. Intern. 33, 576–582.
  48. Rainbow P. S., Liu F., Wang W. X. (2015). Metal accumulation and toxicity: The critical accumulated concentration of metabolically available zinc in an oyster model. Aquatic Toxicology. 162, 102–108. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.03.007
  49. Rudnick R.L., Gao S. (2003) Composition of the continental crust. In Treatise on Geochemistry. (Eds Holland, H.D., Turekian, K.K.). Elsevier Pergamon: Amsterdam, The Netherlands, 1–64.
  50. Salomons W., Forstner U. (1984) Metals in the Hydrocycle. Berlin/Heidelberg: Springer. 349 pp.
  51. Sattarova V., Aksentov K., Astakhov A., Shi X., Hu L., Alatortsev A., Mariash A.,Yaroshchuk E. (2021) Trace metals in surface sediments from the Laptev and East Siberian Seas: Levels, enrichment, contamination assessment, and sources. Mar. Pollut. Bullet. 173. 112997. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112997
  52. Semiletov I., Dudarev O., Luchin V., CharkinA., Shin K.H., Tanaka N. (2005) The East Siberian Sea as a transition zone between Pacific-derived waters and Arctic shelf waters. Geophys. Res. Lett. 32, L10614.
  53. Semiletov I. P., Shakhova N. E., Sergienko V. I., Pipko I. I., Dudarev O. V. (2012) On carbon transport and fate in the East Siberian Arctic land–shelf–atmosphere system. Environ. Res. Lett. 7 (1), 15201. doi: 10.1088/1748-9326/7/1/015201.
  54. Semiletov I., Pipko I., Gustafsson O., Anderson L.G., Sergienko V., Pugach S., Andersson A. (2016) Acidification of East Siberian Arctic Shelf waters through addition of freshwater and terrestrial carbon. Nat. Geosci. 9 (5), 361–365.
  55. Shakhova N., Semiletov I., Chuvilin E. (2019) Understanding the permafrost–hydrate system and associated methane releases in the East Siberian Arctic shelf. Geosciences. 9 (6), 251 doi: 10.3390/geosciences9060251.
  56. Shevchenko V.P., Vinogradova A. A. , Lisitsyn A. P. , Novigatskii A.N., Goryunova N. V. (2009) Atmospheric aerosols as a source of sediment and pollution in the Arctic Ocean. In The system of the Laptev Sea and adjacent Arctic seas. Current state and history of development. Moscow: Lomonosov State University, 150–172.
  57. Tessier A., P.G.C. Campbell. (1987) Partitioning of trace metals in sediments: Relationships with bioavailability Hydrobiologia. 149, 43–52.
  58. Tribovillard N.P. (2020) Arsenic in marine sediments: how robust a redox proxy? Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 550 (5):109745. doi: 10.1016/j.palaeo.2020.109745.
  59. Vetrov A.A., Romankevich E.A. (2004) Carbon Cycle in the Russian Arctic Seas. Berlin: Springer, 331 pp.
  60. Ward J.H. (1993) Hierarchical grouping to optimize an objective function. J. Amer. Statist. Assoc. 58, 236–244.
  61. Yulin A.V., Charitonov M.V., Pavlova E.A., Ivanov V.V. (2018). Seasonal and interannual changes of ice massifs in east Siberian Sea. Arct. Antarct. Res. 64 (3), 229–240.
  62. Zauke G.P., Schmalenbach I. (2005) Heavy metals in zooplankton and decapod crustaceans from the Barents Sea // Scie. Total Environ. 359 (1), 283–294. doi: 10.1016/j.scitotenv.2005.09.002.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта схема расположения станций отбора проб донной фауны и осадков.

Скачать (291KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение микроэлементов в тотальных пробах двустворчатого моллюска Portlandia arctica из прибрежной зоны рек Индигирка и Колыма (ст. 5598 и 5619 соответственно) и средней части Колымского разреза (ст. 5615).

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение микроэлементов в тотальных пробах ракообразного Isopoda Saduriа spр. на Индигирском (а) и Колымском (б) разрезах.

Скачать (166KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Средние значения Kd в двустворчатых моллюсках P. аrctica, обитающих вблизи конуса выноса р. Индигирка (ст. 5598) и в центральной части Колымского разреза (ст. 5615).

Скачать (63KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение элементных отношений в поверхностных осадках Индигирского (а) и Колымского (б) разрезов.

Скачать (135KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Дендрограмма взаимосвязей между различными организмами и их тканями на основе кластерного анализа. ЖКТ – желудочно-кишечный тракт голотурии и офиуры.

Скачать (83KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сопоставление распределения элементов в поверхностных осадках и донных организмах, включая целое тело двустворчатого моллюска P. arctica (а), целое тело изоподы Saduria sibirica (б), тело без желудков/кишечников офиуры Ophiocten sericeum (в) и голотурии Myriotrochus rinkii (г).

Скачать (330KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Сопоставление концентраций Сорг в целых телах и органах исследованных бентосных организмов с донными осадками. Цел. – тело целиком, мяг. тк. – мягкие ткани, раков. – раковины, тело без жел. – тело без желудка, сод. жел. – содержимое желудка, тело без киш. – тело без кишечника, сод. киш. – содержимое кишечника, дон. осад. – донные осадки.

Скачать (74KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».