Характеристика элементов биогеохимического цикла углерода в Беринговом море и их изменения под влиянием химического загрязнения и климатических факторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, кандидат физико-математических наук Щука, Сергей Александрович

• Щука, Сергей Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Щука, Сергей Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение

Глава 1. Современное состояние экосистем 9 Берингова моря

1.1. Роль Арктики в климатической системе Земли

1.2. Современное состояние знаний о круговороте углерода

в Беринговом море

1.3. Антропогенное воздействие на экосистемы Берингова

моря

Глава 2. Материалы и методы исследований

2.1. Материалы исследований

2.2. Локальная термодинамико-биогеохимическая модель деятельного слоя Берингова моря 4,

2.2.1. Термодинамическая модель

2.2.2. Биогеохимическая модель

2.2.3. Модель углеродного цикла

Глава 3. Воспроизведение сезонной изменчивости

основных термодинамических и биогео-

химических характеристик экосистем Берингова моря

3.1. Внешние функции и выбор значений параметров

модели

3.2. Экосистема центральной части Берингова моря

3.2.1. Сезонная изменчивость термодинамических и биогеохимических характеристик ^

3.2.2. Сезонная изменчивость характеристик углеродного

цикла

3.2.3. Средние годовые концентрации и потоки между компонентами экосистемы ВКС

3.3. Анализ чувствительности решения модели

3.3.1. Чувствительность модели к выбору толщины и температуры ВКС моря

3.3.2. Чувствительность к вариациям внутренних параметров биогеохимической модели

3.3.3. Чувствительность к параметризации коэффициента газообмена между океаном и атмосферой

3.4. Сравнительный анализ элементов биогеохимического

цикла углерода экосистем центральной части Беринго-

ва моря и Бассейна Чирикова

Глава 4. Элементы биогеохимического цикла углерода Берингова моря в условиях

увеличения химического загрязнения и 106 изменений климата

4.1. Изменение температурного режима

4.2. Изменение ветрового режима

4.3. Изменение биологических процессов в результате воздействия загрязняющих веществ и УФ-радиации

4.4. Совместное воздействие климатических факторов и увеличения химического загрязнения

Выводы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Характеристика элементов биогеохимического цикла углерода в Беринговом море и их изменения под влиянием химического загрязнения и климатических факторов»

Введение

Формирование климата Земли и его изменения непосредственным образом связаны с состоянием системы океан-атмосфера. Мировой океан участвует в глобальных циркуляционных процессах и играет ведущую роль в круговороте углекислого газа, а также биогеохимических циклах всех биогенных элементов [IPCC, 1990а; 1990b; 1996; Shneider, 1989 и др.]. Поэтому прогнозируемое к середине следующего столетия глобальное потепление климата может привести к существенным изменениям состояния Мирового океана и отразится практически на всех процессах, сложившихся в ходе длительной эволюции биосферы [Израэль и др., 1993; Будыко и др., 1992]. Так, потепление климата будет сопровождаться изменением тепло-, газо- и влаго-обмена между океаном и атмосферой, подъемом среднего уровня моря, изменением ледового режима в полярных и субполярных регионах, трансформацией глобальной циркуляции водных масс и т.д., что приведет к существенным изменениям экологического состояния морей [IPCC, 1990а; 1990b; 1996; Bernal, 1991; и др.]. Прогнозируется также изменение поглощения СОг океаном, причем, по многим оценкам, значительная доля поглощаемого СО2 будет приходиться на высокопродуктивные шельфовые арктические экосистемы [Walsh et al., 1989; IPCC, 1996 и др.].

Ежегодно в Мировой океан поступают десятки тысяч различных химических соединений в количестве более 1 млрд. тонн. Часть этих веществ обладает токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами. Сохраняясь и циркулируя в морской экосистеме десятки лет, эти загрязняющие вещества представляют огромную опасность для морских организмов и, в конечном счете, здоровья человека [Израэль, Цыбань, 1989]. Возрастающая в последние десятилетия антропогенная нагрузка на Мировой океан, несомненно, усугубит возможные негативные последствия изменения климата.

В настоящее время появилась настоятельная необходимость в детальной оценке и прогнозе возможных экологических последствий изменения климата и химического загрязнения в отдельно взятых регионах Мирового океана. При этом, особое внимание необходимо уделить арктическому и субарктическому региону Мирового океана в силу его чрезвычайно важной роли в процессах глобального цикла углерода. Даже минимальное потепление климата и уменьшение площади ледового покрова в океане может привести к

увеличению стока органического углерода в Евразийский и Канадский арктические бассейны более чем в 10 раз и составить величину, сопоставимую с общим антропогенным выбросом СОг в атмосферу - 5-109 тС/год [Anderson et al., 1990; Bemal, 1991; Stergiou, 1991]. Из них около 3-109 тС/год или 60% от общего антропогенного выброса С02 в атмосферу за год поглощается океаном [Stergiou, 1991].

Несмотря на актуальность проблемы, практически нет работ, посвященных изучению совместного воздействия климатических и антропогенных факторов на функционирование морских экосистем. Причиной этого является малочисленность данных долгопериодных экологических исследований, необходимых для учета природных межгодовых вариаций биологических и химических процессов.

Географическое положение обширных и высокопродуктивных шельфов Берингова моря, находящихся в высокоширотной зоне, позволяет рассматривать эти морские экосистемы как один из потенциально важных регионов стока атмосферной двуокиси углерода в Мировом океане [Walsh et al., 1989; Исследование..., 1992].

Для получения количественной оценки ежегодного стока СОг в Берингово море, необходимо детальное изучение основных компонентов цикла углерода и его регионального бюджета. Такая оценка будет способствовать более глубокому пониманию важной роли экосистем Берингова моря в глобальном цикле углерода в Мировом океане.

Одним из основных методов получения сбалансированных оценок потоков и бюджета углерода в морской экосистеме является математическое моделирование. Достоинство такого подхода - возможность оценить бюджет углерода в рассматриваемой экосистеме даже при частичном отсутствии информации о количественных связях между элементами биогеохимического цикла углерода.

Учитывая чрезвычайно важную роль арктического и субарктического региона Мирового океана в процессах глобального цикла углерода, а также необходимость проведения детальных региональных оценок элементов биогеохимического цикла углерода и потоков С02 данная работа приобретает особую актуальность.

Исходя из вышеизложенного, цель настоящей работы заключалась в изучении сезонной динамики элементов биогеохимического цикла углерода в

экосистемах Берингова моря и воздействии на них химического загрязнения морской среды и климатических изменений, а также в оценке роли этих экосистем в поглощении атмосферного СОг.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

> проведен анализ результатов долгопериодных исследований важнейших биологических процессов в Беринговом море, ответственных за прохождение биогеохимического цикла углерода в экосистемах моря;

> проведен анализ океанографических данных, характеризующих сезонную изменчивость температуры и толщины верхнего квазиоднородного слоя;

> адаптированы существующие термодинамические и биогеохимические модели океана к условиям Берингова моря;

> воспроизведена на основе модельных расчетов сезонная изменчивость основных термодинамических и биогеохимических характеристик экосистем Берингова моря и проведен сравнительный анализ результатов расчетов с данными экспедиционных исследований;

> оценена чувствительность результатов численных расчетов к изменению внутренних параметров модели, в частности, к параметризации коэффициента газообмена между океаном и атмосферой;

> оценено воздействие химического загрязнения и климатических факторов на элементы биогеохимического цикла углерода в экосистемах Берингова моря;

> определена роль отдельных экосистем Берингова моря в поглощении атмосферного СО2 и оценены возможные изменения потока С02 на границе раздела вода-воздух в будущем вследствие климатических изменений и увеличения химического загрязнения моря.

Впервые в разных экосистемах Берингова моря на локальном уровне воспроизведен годовой ход основных биогеохимических параметров деятельного слоя моря, включая поток СОг на границе раздела океан-атмосфера.

Впервые дана подробная оценка воздействия повышения температуры воды, усиления скорости ветра, увеличения интенсивности УФ-радиации и химического загрязнения морской среды как в отдельности, так и совместно, на важнейшие элементы биогеохимического цикла углерода и выяснена роль экосистем Берингова моря в поглощении атмосферного СО2.

Основные положения, защищаемые в диссертации:

♦> Локальная термодинамико-биогеохимическая модель деятельного слоя Берингова моря, позволяющая воспроизвести сезонную изменчивость термодинамических и биогеохимических параметров в заданной точке моря.

♦> Сезонная изменчивость термодинамических и биогеохимических характеристик экосистем центральной части Берингова моря и Бассейна Чирико-ва, воспроизведенная на основе предложенной модели. ❖ Количественные характеристики воздействия химического загрязнения и климатических факторов на основные элементы биогеохимического цикла углерода в экосистемах центральной части Берингова моря и Бассейна Чирикова.

Результаты исследований были использованы при выполнении 16 ГНТП, проект 3.5.3. "Изучение экологических и социально-экономических последствий воздействия изменения климата на экосистемы Мирового океана" (ранее 18 ГНТП, тема 3.5.3. "Оценка влияния изменения климата на состояние морской экосистемы и комплексное исследование биогеохимического цикла углерода в Мировом океане"), НИР 7.4.3. "Разработать способы оценки экологических последствий изменения климата (морские и arpo - экосистемы, криолитозоны)" Программы "Экологическая безопасность России", а также в НИР и ОКР Росгидромета. На международном уровне результаты исследований представлены в российско-американской монографии "Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей", а также на симпозиумах по проекту БЕРПАК (двусторонний проект 02.05-91 "Экология и динамика арктических морских экосистем" в рамках Межправительственного соглашения между Россией и США о сотрудничестве в области охраны окружающей среды).

Полученные результаты будут использованы при выполнении Федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники гражданского назначения" (приоритетное направление "Экология и рациональное природопользование") подпрограмма "Глобальные изменения природной среды и климата" проект "Мониторинг и оценка биотического баланса, экологических последствий воздействия изменений климата для морей России", при выполнении ФЦП "Мировой океан" подпрограмма "Исследование природы Мирового

океана" проект 2.1, при подготовке Третьего доклада по изменению климата Международной группой экспертов по изучению изменения климата (МГЭИК) (Рабочая группа 2), а также в исследованиях по проекту БЕРПАК.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке и проведении ряда природоохранных и природоведческих мероприятий в районах Берингова моря.

Работа выполнена в отделе экологии и мониторинга океана Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН (ИГКЭ). В основу работы положены отдельные материалы многолетних исследований, выполненных в Беринговом море в рамках российско(советско)-американского проекта БЕРПАК и опубликованных в совместных монографиях, статьях [Всесторонний ..., 1987; Динамика ..., 1999; Исследование ..., 1983; 1990; 1992; Joint...; Roscigno, 1990; Nagel, 1992; и др.]. Первичные данные предоставлены автору вед.н.с. Института глобального климата и экологии (ИГКЭ) Кудрявцевым В.М. (биомасса бактериопланктона, первичная продукция и бактериальная деструкция органического вещества, данные эколого-токсикологических экспериментов), с.н.с. ИГКЭ Куликовым A.C. (биомасса зоопланктона) и с.н.с. ИГКЭ Корсаком М.Н. (первичная продукция).

Во время IV российско-американской экспедиции БЕРПАК-93 автор принимал участие в деятельности рабочих групп "Физическая океанография" и "Цикл углерода".

Автор выражает глубокую благодарность коллективу отдела экологии и мониторинга океана ИГКЭ за всестороннюю помощь и сотрудничество при выполнении данной работы, а также сотрудникам Санкт-Петербургского филиала Института океанологии РАН Кагану Б.А., Горчакову В.А. и Поповой Е.Е. за помощь в адаптации математических моделей.

Особую благодарность автор приносит своим научным руководителям члену-корреспонденту РАН, доктору биологических наук, профессору Цы-бань Алле Викторовне и доктору физико-математических наук Рябченко Владимиру Алексеевичу.

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Щука, Сергей Александрович

Выводы

По результатам, проведенных в диссертационной работе исследований можно сделать следующие выводы:

1. Адаптирована к условиям Берингова моря локальная термодинамико-биогеохимическая модель вертикальной структуры океана, разработанная в Санкт-Петербургском филиале Института океанологии РАН.

2. На основе модельных расчетов воспроизведена сезонная изменчивость основных термодинамических и биогеохимических характеристик экосистемы центральной части Берингова моря и Бассейна Чирикова.

3. Проведен сравнительный анализ результатов расчетов с данными наблюдений, который показал, что в целом модель правильно воспроизводит основные особенности сезонной изменчивости термодинамических и биогеохимических характеристик деятельного слоя моря и может быть использована для оценки влияния химического загрязнения и климатических факторов на элементы биогеохимического цикла углерода в экосистемах Берингова моря.

4. Выполнена оценка чувствительности средних годовых значений биогеохимических характеристик к изменению внутренних параметров модели. Проведена классификация параметров по их воздействию на средние годовые значения характеристик экосистемы.

5. Выполнен анализ чувствительности характеристик углеродного цикла к различным параметризациям коэффициента газообмена между океаном и атмосферой.

6. Рассчитаны среднегодовые значения потоков углерода в экосистеме центральной части Берингова моря и определен вклад различных процессов в формирование этих потоков.

7. Показано, что правильное воспроизведение углеродного цикла в ВКС моря возможно только при детальных расчетах термодинамических характеристик этого слоя и, особенно, толщины верхнего квазиоднородного слоя (ВКС).

8. Оценены возможные изменения элементов биогеохимического цикла углерода в экосистемах центральной части Берингова моря и Бассейна

Чирикова под воздействием химического загрязнения и климатических факторов.

9. Определена роль экосистем Берингова моря в стоке атмосферного С02 в океан и оценены возможные изменения потока двуокиси углерода под влиянием климатических изменений (увеличения температуры воды и скорости ветра) и усиления химического загрязнения. Показано, что экосистемы Берингова моря являются резервуаром для стока атмосферной двуокиси углерода. Значение этого стока в экосистеме центральной части Берингова моря составляет около 7 гС/м2год, в Бассейне ЧирикоЛ ва - около 12 гС/м год.

10. Оценка совместного эффекта увеличения температуры воды (на 2 °С), скорости ветра (на 3 м/с) и ингибирования (на 20 %) максимальных скоростей роста фито- и бактериопланктона под влиянием химического загрязнения и УФ-радиации свидетельствует о том, что подобное воздействие приведет к уменьшению (на 16 %) поглощения С02 в центральной части Берингова моря и к увеличению поглощения С02 (на 8 %) в Бассейне Чирикова.

11. Выполненные в диссертационной работе исследования свидетельствуют о том, что последствия изменения климата и химического загрязнения морской среды окажутся наиболее значимыми в высоких широтах Мирового океана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Щука, Сергей Александрович, 1999 год

Литература

1. БЕРПАК-93: Отчет о предварительных научных результатах IV российско-американской экспедиции "БЕРПАК-93" (58 рейс НИСП "Океан"). ИГКЭ, 1993, 127 с.

2. Бордовский O.K., Маккавеев П.Н. Обмен С02 с атмосферой и баланс углерода в Тихом океане.- ДАН СССР, Т.320, N 6, 1991, с. 1470-1473.

3. Будыко М.И., Борзенкова И.И., Менжулин Г.В., Селяков К.И. Предстоящие изменения регионального климата. Известия РАН, сер. геогр. -

1992.-N4.-с. 36-52.

4. Бютнер Э.К. Планетарный газообмен 02 и С02. Л., Гидрометеоиздат, 1986, 240 с.

5. Всесторонний анализ экосистемы Берингова моря. / Под ред. Израэля Ю.А., Цыбань A.B. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 264 с.

6. Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей. / Под ред. Израэля Ю.А., Цыбань A.B. - М.: Наука, 1999.

7. Иваненков В.Н. В кн.: Океанология. М.: Наука, 1978, т. 1, с. 417-424.

8. Израэль Ю.А., Цыбань A.B. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, 264 с.

9. Израэль Ю.А., Анохин Ю.А., Андрианов Г.А. Глобальные изменения климата в XXI веке и их социально-экологические последствия // Проблемы социально-экологического мониторинга: глобальные и региональные последствия изменений окружающей среды и климата. СПб,

1993. с. 8-22.

10. Израэль Ю.А., Цыбань A.B., Кудрявцев В.М., Щука С.А., Жукова А.И. Проникновение биологически активной УФ-радиации и ее воздействие на важнейшие биологические процессы в Беринговом и Чукотском морях. Метеорология и гидрология. №10, 1995.

11. Израэль Ю.А., Цыбань A.B., Кудрявцев В.М., Щука С.А., Жукова А.И., Мошарова И.В. Воздействие биологически активной УФ-радиации на важнейшие биологические процессы в высоких широтах. В кн.: Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей (под ред. Израэль Ю.А., Цыбань A.B.). М. Наука, 1999.

12. Израэль Ю.А., Цыбань A.B., Кудрявцев В.М., Вентцель М.В., Щука С.А. Критические воздействия загрязняющих веществ на отдельные биологи-

ческие процессы в арктических морях. В кн.: Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей (под ред. Израэль Ю.А., Цыбань A.B.). М. Наука, 1999.

13. Исследование экосистем Берингова и Чукотского морей, вып. 3 / Под ред. Ю.А. Израэля, A.B. Цыбань - СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.- 656 с.

14. Исследование экосистемы Берингова моря /Под ред. Ю.А. Израэля - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.-157 с.

15. Исследование экосистемы Берингова моря, вып.2 /Под ред. Ю.А. Израэля, A.B. Цыбань - Д.: Гидрометеоиздат, 1990.- 344 с.

16. Каган Б.А., Рябченко В.А., Чаликов Д.В. Параметризация деятельного слоя в модели крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы. Метеорология и гидрология, 1979, N 12.

17. Каган Б.А., Рябченко В.А., Сафрай A.C. Реакция системы океан-атмосфера на внешние воздействия. - JL: Гидрометеоиздат, 1990, 304 с.

18. Куликов A.C. Зоопланктон Берингова моря и его роль в функционировании планктонного сообщества. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. 1993. 24 с.

19. Зилитинкевич С.С., Монин A.C., Чаликов Д.В. Взаимодействие океана и атмосферы. Глава 5. В кн. Физика океана, т. 1. М.: Наука. 1978. с. 208339.

20. Патин С.А. Морские экосистемы, биоресурсы и глобальный климат в XXI веке. Рыбное хозяйство. 1997. №3. с. 15-20.

21. Попов Н.И., Федоров К.Н., Орлов В.М. Морская вода. Справочник. - М., Наука, 1979, 327 с.

22. Пугалова С.С., Рябченко В.А. Моделирование сезонной эволюции экосистемы верхнего квазиоднородного слоя Баренцева моря при различных ледовых условиях. Метеорология и гидрология, №7, 1999.

23. Ратманов Г. Е. К вопросу о водном обмене через Берингов пролив. Исследования морей СССР, 1937, т. 25, с. 119—135.

24. Рябченко В.А. Численные эксперименты с моделью деятельного слоя океана. Метеорология и гидрология, 1982, N 2, с. 63-68.

25. Строкина JI.A. Тепловой баланс поверхности океанов (справочное пособие). JI. Гидрометеоиздат, 1989. 448 стр.

26. Цыбань А.В. и др, "Глава 4. Микроорганизмы и микробиологические процессы" В кн. "Исследование экосистем Берингова и Чукотского морей", -Д.: Гидрометеоиздат, 1992а, стр. 93-212

27. Цыбань А.В. и др, Гетеротрофная сапрофитная микрофлора В кн. "Исследование экосистем Берингова и Чукотского морей", -JL: Гидрометеоиздат, 1992b, стр. 143-171.

28. Цыбань А.В. Иваница В.А., Худченко Г.В., Панов Г.В. Характеристики доминирующей микрофлоры открытой части Берингова моря. В кн. "Исследование экосистем Берингова и Чукотского морей", -JL: Гидрометеоиздат, 1992с, стр. 93-212

29. Цыбань А.В., Володкович Ю.Л., Щука С.А., Мошаров С.А., Умбрумянц И.О. Современное экологическое состояние морей России. В кн.: "Обзор загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации за 1996 г." Росгидромет, Москва 1997, с. 214-244.

30. Цыбань А.В., Володкович Ю.Л., Щука С.А., Мошаров С.А., Кудрявцев В.М., Щука Т.А., Серова Е.М. Современное состояние и динамика экосистем Берингова моря. В кн.: "Обзор загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации за 1997 г." Росгидромет, Москва 1998. с. 133-147.

31. Цыбань А.В., Рябченко В.А., Щука С.А. Сезонная изменчивость термодинамических и биогеохимических характеристик деятельного слоя Берингова моря в условиях возможных изменений климата (на основе расчетов по термодинамико-биогеохимической модели). В кн.: Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей (под ред. Израэль Ю.А., Цыбань А.В.). М. Наука, 1999.

32. Шунтов В.П., Дулепова Е.П. Современное состояние, био- и рыбопродуктивность экосистемы Берингова моря // Комплексные исследования экосистемы Берингова моря. - М.: Изд-во ВНИРО, 1995. с. 358-386.

33. Щука С.А. Водные массы и характеристика океанографического режима. В кн.: Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей (под ред. Израэль Ю.А., Цыбань А.В.). М. Наука, 1999.

34. Aagaard, К., Е.С. Carmack, 1989. The rôle of sea ice and other fresh water in the arctic circulation, J Geophys. Res., 94, 14485-14498.

35. Alexander R.C., Mobley R.L. Monthly average sea-surface temperatures and ice-pack limits on a 1° global grid // Information processing techniques office, Defense advanced research projects Agency, R-1310-ARPA, 1974.

36. Anderson L.G., Dyrsen D. 1990. An assesment of the transport of atmospheric C02 into the Arctic oceans. Journal of Geophyscal Research, vol. 95, N2, 1703-1711.

37. Anderson T.R. Modeling the influence of food C:N ratio, and respiration on growth and nitrogen excretion in marine zooplankton and bacteria. J. Plankton Research. 1992. Vol. 14, N 12, p. 1645-1671.

38. Arctic system science: Ocean-Atmosphere-Ice Interactions. 1990. Report of Workshop held at the U.C.L.A. Lake Arrowhead Conference Center. March 12-16, 1990.

39. Bernal P.A. Consequences of global climate for oceans. Climatic change, 1991, 18, 339-359.

40. Bidleman T.F., L.M. Jantunen, R.L. Falconer, L.A. Barrie and P. Fellin. Decline of hexachlorocyclohexanes in the arctic atmosphere and reversal of the air-water gas exchange. Geophys. Res. Let., vol.22, 3, 1995, 219-222.

41. Broecker W.S., T.-H. Peng. 1982. Tracers in the Sea. Lamont-Doherty Geological Observatory, Columbia University.

42. Chernyak S.M., C.P. Rice, L.L. McConnell. Evidence of currently-used pesticides in air, ice, fog, seawater and surface microlayer in the Bering and Chukchi seas. Marine pollution bulletin. Vol. 32, No 5, pp. 410-419, 1996.

43. Coachman L. K. Circulation, water masses, and fluxes on the southeastern Bering Sea shelf. Continental Shelf Research, 1986, v. 5 (1/2), p. 23-108.

44. Coachman L. K., Aagaard K., Tripp R. B. Bering Strait: the Regional Physical Oceanography, 1975, Seattle: Univ. Washington Press, p. 172.

45. Coachman L.K., Shigaev V.V. Northern Bering-Chukchi Sea ecosystem: the physical basis. 1992. In: Results of the Third joint US-USSR Bering and Chukchi Seas expedition (BERPAC), Summer 1988. (Nagel P.A. (ed.)). US Fish and Wildlife Service, Washington, DC. P. 17-27.

46. Denman K., Hofmann E., Marchant H., Abbott M.R., M.J. Fasham et al. Chapter 10: Marine biotic responses to environmental change and feedbacks to climate. In: Climate Change 1995: The science of Climate Change. Contribution of Working Group I to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Editors: J.J. Houghton, L.G.

Meiro Filho, B.A. Callander, N Harris, A. Kattenberg, and K. Maskell. Cambridge University Press. 1996. p. 445-516.

47. Ducklow H.W. 1995. Ocean biogeochemical fluxes: new production and export of organic matter from the upper ocean. Reviews of Geophysics, 33, Supplement, 1271-1276.

48. Eppley R.W. 1972. Temperature and phytoplankton growth in the sea. Fisheries Bulletin. 70. 1063-1085.

49. Evans G.T. A framework for discussing seasonal succession and coexistence of phytoplankton species. Limnology and Oceanography. 1988. v.33. p. 10271036.

50. Evans G.T., Fasham M.J.R. Themes in modelling ocean biogeochemical processes. In: Towards a Model of Ocean Biogeochemical Processes, Ed. G.T. Evans and M.J.R. Fasham. NATO ASI Series, Vol. 10. Berlin, SpringerVerlag, 1993. p. 1-20.

51. Fasham M.J.R. Modelling the oceanic biota. In: The global carbon cycle, edited by M. Heimann. Springer-Verlag, N.Y., 1993.

52. Fasham M.J.R., Duchlow H.W. and McKelvie S.M. A nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer. J. Mar. Res., 1990, V. 48, P. 591-638.

53. Favorite F. Flow into the Bering sea throw Aleutian island passes. In: Oceanography of the Bering sea with emphasis on renewable resources (Hood D.W. and Kelly E.J. Eds.). Fairbanks, 1974, p. 3-38.

54. Fukuchi M., Sasaki H., Hattori, Matsuda O., Tanimura A., Handa N., McRoy C.P. Temporal variability of particulate flux in the northern Bering Sea. Continental Shelf Research, 1993, v. 13, N 5/6, pp. 693-704.

55. Grebmeier, J.M., W.O. Smith, Jr., and R.O. Conover. 1995. Biological processes on Arctic continental shelves: ice-ocean-biotic interactions, pp. 231-261, in W.O. Smith, Jr. and J.M. Grebmeier (eds.), Arctic Oceanography: Marginal Ice Zones and Continental Shelves, Coastal and Estuarine Studies, 49, American Geophysical Union, Washington, D.C.

56. Hader D.-P., Worrest R.C., Kumar H.D., Smith R.C. Effects of increased solar ultraviolet radiation on aquatic ecosystems. AMBIO, v. XXIV, N 3, 1995.

57. Han Y.J., Lee S.W. An analysis of monthly mean wind stress over the global ocean. Mon. Weather rev., 1983, vol. Ill, N8, p 1554-1568.

58. Herndl G.H., G.Muller-Niklas, J.Frick. Major role of ultraviolet-B in controlling bacterioplankton growth in the surface layer of the ocean. Nature, 1993,361(64/4), pp.717-719.

59. Hinckley D.A., T.F. Bidleman, and C.P. Rice. Long-range Transport of Atmosphere Organochlorine Pollutants and Air-Sea Exchange of Hexachlorocyclohexane. In: Nagel, P.A. (ed.) (1992). Results of the Third Joint US-USSR Bering and Chukchi Seas Expedition (BERPAC), Summer 1988, US Fish and Wildlife Service, Washington, DC.

60. Holling C.S. The functional response of predators to prey density and its role in mimicry and population regulation. Mem. Entomol. Soc. Can. 1965. v. 45. p. 1-60.

61. Hood D.W., Kelly E.J. (Eds.). Oceanography of the Bering Sea with Emphasis on Renewable Resources. 1974. Fairbanks, 623 p.

62. Hughes F. W., Coachman L.K., Aagard K. Circulation, transport and water change in the western Bering sea. In: Oceanography of the Bering sea with emphasis on renewable resources (Hood D.W. and Kelly E.J. Eds.). Fairbanks, 1974, p. 59-98.

63. IPCC 1990a. Climate Chanqe, The IPCC Impacts Assesment, Australian Government Publishing Service, 268.

64. IPCC 1990b. Climate change. The IPCC Scientific Assesment. Cambridge Univer. Press., 339 p.

65. IPCC 1996a. Climate Change 1995: The science of Climate Change. Contribution of Working Group I to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Editors: J.J. Houghton, L.G. Meiro Filho, B.A. Callander, N Harris, A. Kattenberg, and K. Maskell. 584 p. Cambridge University Press. 1996.

66. IPCC 1996b. Climate Change 1995: Impacts, Adaptations, and Mitigation of Climate Change: Scientific-Technical Analyses. Contribution of Working Group II to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Editors: R.T. Watson, M.C. Zinyowera, and R.H. Moss. 880 p. Cambridge University Press. 1996.

67. ISHTAR. Inner shelf transfer and recycling in the Bering and Chukchi seas. Continental Shelf Research, 1993, v. 13, N 5/6.

68. Ittekkot V., Su Jilan, E. Miles, E. Desa, B.N. Desai, J.T. Everett, J.J. Manguson, A. Tsyban, S. Zuta, E. Aquize, S. Shchuka et al. Chapter 8:

Oceans. In: Climate Change 1995: Impacts, Adaptations, and Mitigation of Climate Change: Scientific-Technical Analyses. Contribution of Working Group II to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Editors: R.T. Watson, M.C. Zinyowera, and R.H. Moss. Cambridge University Press. 1996. p. 267-288.

69. Joint USA-USSR Ecosystem Investigation of the Bering Sea July-August, 1977. Project 02.05-41 Biosphere Reserves "Bering Sea Studies" \Editorial Board J.J.A. McLaughlin, Yu.A. Izrael, R.E. Putz, A.V. Tsyban et al. Library of Congress Catalog Number 82-084513, 271 pp.

70. Karentz D., Cleaver Y.E., Mitchell D.L. Cell survival characteristics and molecular responces of Antarctic phytoplankton to Ultraviolet-B radiation. Y.Phycol. 1991, 27, p. 326-341.

71. Konishi R., Saito M. The relationship between ice and weather conditions in the eastern Bering Sea. In: Oceanography of the Bering sea with emphasis on renewable resources (Hood D.W. and Kelly E.J. Eds.). Fairbanks, 1974.

72. Liss P.S., Merlivat L. Air-sea gas exchange rates: introduction and synthesis. In: The role of air-sea gas exchange in geochemical cycling. P. Buat-Menard (ed.). NATO ASI series. 1986. v. 185. p. 113-128.

73. Levitus S. Climatological atlas of the World ocean. NOAA Prof. Pap. 13. U.S. Govt. Print Office, Washington D.C. 1982. 171 p.

74. Levitus S. et al. World Ocean Atlas 1994. NOAA, U.S. Govt. Print Office, Washington D.C. 1994.

75. Loder T.C. Distribution of dissolved and particulate organic carbon in subpolar, Alaskan polar, and estuarine waters. Ph.D. thesis, University of Alaska, Fairbanks, 1971. pp. 1-234.

76. Longhurst A.R. 1991. Role of the marine biosphere in the global carbon cycle. Limnol. and Oceanogr., 36, 1507-1526.

77. Madronich S., McKenzie R.L., Caldwell M.M., Bjorn L.O. Changes in ultraviolet radiation reaching the Earth's surface. AMBIO, v. XXIV, N 3, 1995.

78. Martin J.H. et al. Deep-Sea Res. 1987. v. 34, №2, p. 267.

79. McLain D., Favorite F. Anomalously cold winters in the southern Bering Sea. Marine Sci. Communications, 1976, vol.2, N5, p. 299-334.

80. McRoy C.P., Goering J.J. The influence of ice on the primary productivity of the Bering Sea. In: Oceanography of the Bering sea with emphasis on renewable resources (Hood D.W. and Kelly E.J. Eds.). Fairbanks, 1974.

81. Murray J.W., R.T. Barber, M.R. Roman, M.P. Bacon, R.A. Feely. 1994. Physical and biological controls on carbon cycling in the equatorial Pacific. Science, 266, 58-65.

82. Nagel P. (Ed.). Results of the Third Joint US-USSR Bering & Chukchi Seas Expedition (BERPAC), Summer 1988. US Fish and Wildlife Service, Washington, DC. 1992.

83. Nansen, F. 1902. The oceanography of the North Polar Basin, Norw. N. Polar Exped., 1893-1896, Sci. Res., V(IX), 427 pp.

84. Neale P. J., Michael P., Cullen John J., Goldstone Jed. Detecting UV-induced inhibition of photosynthesis in antarctic phytoplankton. Antarctic J.U.S., 1992, 27, N5, pp. 122-124

85. Ohtani K. Oceanographic structure in the Bering sea. Mem. Fac. Hokkaido Univ. 1973, 21(1), p. 65-106.

86. Processes and resources of the Bering sea shelf (PROBES). Continental Shelf Research, 1986, v. 5 (1/2), p. 222.

87. Roberts L. Does the ozone hole threaten antarctic life? Science, 1989, 244(4902), 288-289.

88. Robertson J.E., C. Robinson, D.R. Turner, P. Holligan, A.J. Watson, P. Boyd, E. Fernandez, M. Finch. 1994. The impact of a coccolithophore bloom on oceanic carbon uptake in the northeast Atlantic during summer 1991. Deep-SeaRes. 1,41, 1324-1326.

89. Roscigno, P.E., editor. 1990. Results of the second joint US-USSR Bering Sea expedition, summer 1984. US Fish Wildl. Serv. Biol. Rep. 90(13). x + 317 pp.

90. Ryabchenko V.A., M.J.R. Fasham, B.A. Kagan and E.E. Popova. What causes short-term oscillations in ecosystem models of the ocean mixed layer? J. Marine Systems, 1997, Vol. 13, N1, 33-50.

91. Sarmiento J.L., Fasham M.J.R., Siegenthaler U., Najjar R., Toggweiler. Models of chemical cycling in the oceans: progress report II. Ocean Trace Laboratory Technical Report #6. March 1989. Princeton University, p. 48.

92. Sarmiento J.L., U. Siegenthaler. 1992. New production and the global carbon cycle. In: Primary productivity and biogeochemical cycles in the sea. P.G. Falkowski and A.D. Woodhead (eds.), Plenum, New York, pp. 317-332.

93. Schumacher J. D., Aagaard K., Pease C. H., Tripp R. B. Effects of a shelf polinya on flow and water properties in the northern Bering Sea. J. Geoph. Res, 1983, v. 88, p. 2723-2732.

94. Seki H. Organic materials in aquatic ecosystems. CRC Press, Inc., Boca Ration, Florida, 1982.

95. Shuert P.G., Walsh J.J. A coupled physical-biological model of the Bering-Chukchi Seas. Continental Shelf Research, 1993, v. 13, N 5/6, pp. 543-574

96. Siegenthaler U, J.L. Sarmiento. 1993. Atmospheric carbon dioxide and the ocean. Nature, 365, 119-125.

97. da Silva A. M, Young C.C, Levitus S. Atlas of surface marine data 1994. NOAA, U.S. Govt. Print Office, Washington D.C. 1994.

98. Smith R.C, Prezelin B.B, Bacer K.S, Bidigare R.R, Boucher W.P, Coleu T, Karentz D, Mac Ynture S, Matlick H.A, Menzies D, Ondrusek M, Warm Z, Waters K.Y. Ozone depletion: Ultraviolet radiation and phytoplankton biology in Antarctic water. Science, 1992, 255, pp.952-959.

99. Smith W.O., Jr., I.D. Walsh, and J.W. Deming. 1995. Particulate matter and phytoplankton and bacterial biomass distribution in the Northeast Water Polynya during summer 1992, J.Geophys. Res, 100, 4341-4356.

100. Shneider S.H. The changing climate.- Scientific American, September 1989, p.70-79.

101. Stergiou K. Possible implications of climatic variability in the presence of capelin (Mallotus villosus) of the Norwegian. Climatic Change, 1991, N 19, p. 369-391.

102. Suess E. Particulate organic carbon flux in the oceans-surface productivity and organic utilization. Nature, 1980, V.288, N 5788.

103. Takahashi T, Olafsson J, Goddard J.G, Chipman D.W, Sutherland S.C. Seasonal variation of C02 and nutrients in the high-latitude surface oceans: a comparative study. Global biogeochemical cycles. Vol. 7, №4, 1993. p. 843878.

104. Takenouti A.Y. Recent Japanese physical oceanographic studies of the Bering Sea. Marine Sci. Communications, 1976, vol.2, N5, p. 283-297.

105. Tsiban A.V. Bacterioneuston and problem of degradation in surface films of organic sustances released into sea. Progress in Water Technol., 1974, v. 7, N3/4.

106. Tsyban A.V. Ecological problems associated with human activités affecting the World Ocean. In: Proc. of the Inter. Symp.held at the 1997 An. Meeting of the Oceanographic Society of Japan, Tsukuba, 1997.

107. Tsyban A.V. The BERPAC Project: Development and Overview of Ecological Investigations in the Bering and Chukchi Seas. In: Dynamics of the Bering Sea. Principal editors: T.R.Loughlin, K. Ohtani. 1998. University of Alaska, USA.

108. Tsyban A.V. Ecological investigations in the Russian Arctic Seas: results and perspectives. Aquatic conservations: Mar. Freshw. Ecosyst. 1999. (in press)

109. Tsunogai S., S. Noriki. 1991. Particulate fluxes of carbonate and organic carbon in the ocean. Is the marine biological activity working as a sink of the atmospheric carbon? Tellus, 43B, 256-266.

110. Voytek M.A. Addressing the biological effects of decreased ozone on the Antarctic environment. Ambio, 1990, 19(2), 52-61.

111. Walsh J.J., McRoy C.P., Coachman L.K., Goering J J., Nihoul J.J., Whitledge T.E., Blackburn T.H., Parker P.L., Wirick C.D., Shuert P.G., Grebmeier J.M., Springer A.M., Tripp R.D., Hansell D.A., Djenidi S., Deleersnijder E., Henriksen K., Lund B.A., Andersen P., Muller-Karger F.E. and Dean K. 1989. Carbon and nitrogen cycling within the Bering/Chukchi Seas: source regions for organic matter effecting AOU demands of Arctic Ocean // Prog, in Oceanogr., V. 22, p. 277-359.

112. Walsh J.J. Arctic carbon sinks: present and future. Global Biogeochem. Cycles, 1989, 3, pp.393-411.

113. Weeks W. Possible roles of sea ice in the transport of hazardous material. Workshop on Arctic Contamination: Abstr. Anchorage, 1993.

114. Wetherald R.T., Manabe S. An investigation of cloud cover change in response to thermal forcing. Climatic change. 1986. v. 8, N1. p. 5-26.

115. Wong C.S., Y.-H. Chan. 1991. Temporal variations in the partial pressure and flux of CO2 at ocean station P in the subarctic northeast Pacific Ocean. Tellus, 43B, 206-223.