Лаборатория перспективных методов морских исследований

Впервые были получены данные, показывающие механизм поступления и разгрузки субмаринных подземных вод на шельфе арктических морей России, установлен их генезис и особенности смешивания с морскими водами (Charkin et al., 2017, 2020). Разгрузка субмаринных подземных вод исследовалась и в других районах окраинных морей России, в частности, исследования в эстуарии реки Раздольной (Японское море) показали поступление подземных вод в речные за счет колебания уровня подземных вод в ответ на сезонную цикличность их подпитки (Semkin et al., 2021, 2022, 2023).

На основании изотопного и гранулометрического состава донных осадков были выявлены процессы, контролирующие поступление и накопление естественных радионуклидов на восточно-арктическом шельфе (Charkin et al., 2022). В этой же работе впервые было показано, что наибольшая концентрация активности естественных радионуклидов 226Ra, 232Th, и 40К в донных осадках всего восточно-сибирского шельфа находится в Чаунской губе, что также послужило прологом к последующим исследованиям уникального рефу́гиума в данной акватории. В донных осадках Чаунской губы был исследован и антропогенный радионуклид 137Cs (Ulyantsev et al., 2023). Кроме того, на основе многолетних наблюдений по динамике осадочного материала и взвешенного органического углерода были выделены обстановки осадконакопления на восточно-сибирском шельфе и установлен генезис осадочного вещества (Dudarev et al., 2022). Создан алгоритм обработки данных гамма-спектрометрии высокого разрешения, направленный на обнаружение ореолов гидротермальных изменений (Sobolev et al., 2023).

Сотрудниками лаборатории были разработаны сканирующее устройство экспресс анализа кернов (Патент № 197194 U1) и подводный робототехнический комплекс Smart Fish, сыгравший ключевую роль в объяснении механизма формирования Чаунского рефу́гиума (Патент № 2760711, Charkin et al., 2024). Данным устройством у мыса Наглёйнын и устья реки Чаун были обнаружены термогалинные и кислородные аномалии, которые после измерения в них изотопно-геохимических параметров оказались местами разгрузки субмаринных термальных вод, ставшими источниками тепла, микроэлементов и биогенов для местных биоценозов. Полученные геомагнитные данные поддержали выводы относительно геотермального генезиса субмаринных подземных вод, так как оказалось, что в местах их разгрузки достаточно близко к поверхности дна подходит вулканогенная интрузия, а на глубине 5-50 км имеются признаки наличия расплавленной магмы. Данное обстоятельство вероятно способствовало формированию конвективной циркуляции морских вод в осадочной толще, которые поступая из мест питания на шельфе Восточно-Сибирского моря, нагреваются и поднимаются на поверхность в Чаунской губе, принося дополнительное тепло, столь необходимое для поддержания жизни теплолюбивой биоты. Роль субмаринных гидротерм в поставке дополнительного тепла в губу была поддержана расчетами баланса тепла (Charkin et al., 2024). Богатые питательными веществами теплые термальные воды способствовали и увеличению биогенного морского сигнала в общем пуле органического вещества за счет роста продукционных характеристик планктона. В частности, наши исследования показали, что в самой Чаунской губе продукция фитопланктона в октябре соответствует значениям в период цветения на юге Чукотского моря, что отразилось и на преобладании автохтонного сигнала органического углерода в донных осадках (Charkin et. al 2024; Полтавская и др. 2024; Ульянцев и др. 2022). Также в Чаунском рефу́гиуме были описаны 8 новых видов рыб, некоторые из которых впервые были обнаружены и в юго-восточной части Восточно-Сибирского моря (Chernova et al. 2022). Даны первые данные о содержании ртути и формах ее нахождения в железомарганцевых и железистых образованиях Чаунской губы (Аксентов и др., 2023). 

В результате экспериментов с применением вычислительного кластера ТОИ ДВО РАН, оснащенного графическим процессором GPU Tesla V100 32 GB, было выполнено обучение модели YOLOv5, применяемой для быстрой классификации различных движущихся объектов живой и неживой природы. Основной целью эксперимента было изучение возможной применимости модели для классификации подводных живых объектов, которые динамически и самостоятельно перемещаются в поле зрения подводных видеокамер стационарной установки (Каплуненко и др., 2022). На данном этапе ведется апробация данной нейросети на робототехническом комплексе Smart Fish (Патент № 2760711) для решения задач по классификации подводных живых объектов, позволяющая выявлять количественные показатели биоресурсов на больших акваториях.

Были получены новые данные о газовом и химическом составе донных осадков шельфовой части Восточно-Сибирского моря, континентального склона и котловины Северного Ледовитого океана, на основании которых были определены потенциальные районы нефтегазовых и газонефтяных месторождений (Гресов и др., 2020). В результате исследований, проведенных в южной части Татарского пролива и северной части Японского моря, была проведена оценка источников поступления ртути в атмосферу, которая показала, что в основном повышенные концентрации связаны с переносом воздушных масс из региона Желтого моря и Северного Китая (Валитов и др., 2020).

Исследования, проведенные в северо-западной части Японского моря в осенне-зимний период, показали, что в зимний период перенос воздушных масс из загрязненных районов Китая оказывает значительное влияние на содержание ртути в приземной атмосфере над Японским морем. В целом зимние концентрации оказались выше, чем осенние, что, возможно, обусловлено сжиганием большего количества топлива в зимний период. Максимальные потоки ртути из моря в атмосферу были зарегистрированы в более теплых и соленых водах центральной части Японского моря, минимальные потоки – в более холодных и менее соленых прибрежных водах Приморского края (Лобанов и др., 2021).

В морях восточной Арктики обнаружен атмосферный перенос повышенных концентраций ртути из центральной части Северного Ледовитого океана, указывающий на поступление ртути из воды в результате разрушения льда (Kalinchuk et al., 2021). Отмечено влияние речных плюмов на потоки ртути из моря в атмосферу и увеличение потоков по мере приближения к сплошному льду (Kalinchuk et al., 2021).

В результате исследований, проведенных в Японском, Охотском и Беринговом море, максимальные концентрации ртути были отмечены в атмосфере над Японским морем (Мордухович и др., 2022). Анализ CWT (Concentration Weighted Trajectory) позволил установить, что регионами-источниками, оказывавшими влияние на содержание ртути в приземной атмосфере, были Северная Корея и северо-восток Китая. Потоки ртути из моря в атмосферу находилось на том же уровне, что и большинство значений, зарегистрированных ранее в морских акваториях северного полушария. В ходе исследований, проведенных в Японском море, обнаружены общие регионы источники ртути, метана и диоксида углерода в атмосфере – Корейский полуостров, северо-восток Китая, юг Приморского края и юго-запад о. Хоккайдо (Kalinchuk et al., 2022).

В окраинных морях северо-западной части Тихого океана обнаружен градиент концентраций ртути в атмосфере и потоков ртути из моря в атмосферу, увеличивающийся с севера на юг. Анализ данных показал, что температура поверхностного слоя воды в глобальном масштабе является основным природным фактором, который контролирует потоки ртути из моря в атмосферу (Kalinchuk et al., 2022; Kalinchuk, 2023).

Изучено распределение ртути в шерсти коланов с Командорских островов. Концентрации ртути во взрослых животных были значительно выше, чем в молодых особях, при этом самцы содержали больше ртути, чем самки (Ryazanov et al., 2023). Изучено распределение ртути в морских зайцах из залива Академия (Охотское море) (Trukhin et al., 2024). Не было найдено значимых различий в концентрациях ртути между самцами и самками, однако неожиданной находкой было обнаружение более высоких концентраций в молодых особях, чем во взрослых, что могло быть связано с различными рационами и/или в различных местах нагула взрослых и молодых животных.

Результаты исследований лаборатории перспективных методов морских исследований освещались на крупных международных и федеральных форумах и выставках. В частности, модель робототехнического комплекса Smart Fish принимала участие в выставках таких крупных мероприятий как Восточный экономический форум (11-13.09.2023, ДВФУ, г. Владивосток), Международная выставка-форум «Россия» (04.11.2023 – 08.07.2024, ВДНХ, г. Москва), Дни Приморского края (25-26.04.2023 г., Совет Федерации, Москва).