Характер распределения фосфатов в толще вод моря, количественные оценки их содержания, биохимические процессы потребления и регенерации фосфора имеют большое значение при определении продуктивности морей и океанов.

Фосфор, находящийся в морской воде в органической и минеральной формах, является одним из основных биогенных веществ, лимитирующих развитие фитопланктона. Концентрация его в любом районе моря и на разных глубинах определяется динамическими факторами, а также биохимическими и физико-химическими процессами, происходящими при разложении и образовании органического вещества.

В вертикальном распределении содержания фосфатов на акватории Японского моря можно выделить три слоя:

- поверхностные воды, в которых преобладают продукционные процессы, вследствие чего наблюдаются минимальные концентрации фосфатов и их максимальные сезонные изменения;

- слой подповерхностных и промежуточных вод, в котором происходит постепенное и повсеместное увеличение концентраций фосфатов с глубиной;

- глубинные воды, в которых наблюдается, как правило, неизменное содержание фосфатов или его слабое снижение с глубиной.

Основной закономерностью вертикального распределения содержания фосфатов в Японском море является наличие минимальных концентраций в поверхностном слое. Содержание фосфатов в поверхностном слое Японского моря изменяется от 2-5 до 15-25 мкг/л. Важно отметить, что особенно низкие концентрации фосфатов наблюдаются в слое фотосинтеза, где происходит интенсивное потребление фосфора в результате жизнедеятельности фитопланктона. Мощность поверхностного слоя, в котором отмечаются наиболее существенные сезонные изменения концентраций фосфатов, в Японском море не превышает 30-50 м. Изменения концентраций фосфатов по вертикали зимой в пределах деятельного слоя незначительны. Весной и летом вертикальные градиенты содержания фосфатов в верхнем фотическом слое вод существенно возрастают.

Начиная с нижней границы слоя фотосинтеза (30-50 м), в Японском море формируется градиентный слой с резким возрастанием содержания фосфатов, что обусловлено рядом причин. С началом прогрева вод и ростом интенсивности вегетации фитопланктона увеличивается потребление биогенных веществ. Дальнейший прогрев вод приводит к формированию хорошо выраженного пикноклина, что затрудняет вертикальный обмен в пределах верхнего слоя. Поэтому в верхней части фотосинтетического слоя биогенные вещества практически полностью утилизируются фитопланктоном на рост клеток. Ниже слоя сезонного пикноклина, где обмен с вышележащим слоем практически не отмечается, наблюдается близкая к зимней картина вертикального распределения содержания фосфатов.

Вертикальное распределение содержания фосфатов на горизонтах, располагающихся ниже фотического слоя, характеризуется равномерным и повсеместным возрастанием значений.

В поверхностном слое Японского моря размах внутригодовых колебаний содержания фосфатов составляет от 10 до 25 мкг/л. Наиболее высокие значения, превышающие 20 мкг/л, отмечаются в северной и северо-западной частях моря.

На особенности пространственного распределения содержания фосфатов в Японском море зимой основное влияние оказывают конвективные процессы, в результате которых происходит перемещение фосфатов от нижележащих и придонных (на шельфе) горизонтов к поверхности. Максимум содержания фосфатов на поверхности (25-30 мкг/л) отмечается в северной и северо-западной частях моря.

Неизменными в апреле сохраняются основные крупномасштабные черты пространственного распределения содержания фосфатов на акватории к северу от полярного фронта (рис. 19).

В мае-июне наиболее существенные изменения в пространственном распределении содержания фосфатов происходят в собственных водах Японского моря (к северу от полярного фронта). Во-первых, на этой акватории моря наблюдается значительное снижение концентраций фосфатов (до 10-15 мкг/л). Во-вторых, существенно снижается разница между содержанием фосфатов в тихоокеанских и в собственных водах Японского моря. Так, если в начале весны разница составляет 20 мкг/л, то в июне она, как правило, не превышает 5 мкг/л.

Летом (с июля по сентябрь) в поверхностных водах Японского моря происходит дальнейшее снижение концентраций фосфатов (рис. 20). Наиболее повторяющиеся значения не превышают 5-10 мкг/л. Максимальные значения на поверхности моря летом (до 10-15 мкг/л) характерны для вершины Татарского пролива и прибрежных районов северо-западной части моря. В северной части Татарского пролива это, вероятно, связано с речным стоком, а также с более поздним (за счет длительного периода существования ледяного покрова) развитием фитопланктона и как следствие сравнительно меньшим потреблением фосфатов. В прибрежных районах северо-западной части моря повышенное содержание фосфатов формируется (хотя и в меньшей степени, чем на севере моря) под влиянием материкового стока, интенсификации приливных и непериодических течений у склона. Эти процессы способствуют увеличению вертикального обмена верхнего слоя вод и выносу фосфатов на поверхность. Сказывается здесь также и высокая концентрация фосфатов перед началом весеннего цветения фитопланктона, которая связана с наиболее интенсивной осенне-зимней конвекцией в деятельном слое вод.

Осенью на поверхности Японского моря содержание фосфатов, как правило, начинает увеличиваться, что связано со снижением интенсивности деятельности фитопланктона и начавшимися процессами осенней конвекции. Особенно заметно это проявляется в Татарском проливе и районе полярного фронта.

На горизонте 30 м основные крупномасштабные черты пространственного распределения содержания фосфатов сохраняются в течение всего года. Максимум значений (от 15-20 до 30-35 мкг/л) отмечается в собственных водах Японского моря (на акватории к северу от полярного фронта).

Зимой распределение содержания фосфатов на горизонте 30 м практически не отличается от распределения их содержания на вышележащих горизонтах, что свидетельствует о хорошей вентиляции вод Японского моря в слое 0-30 м. Однако уже в апреле на акватории к северу от полярного фронта концентрации фосфатов на горизонте 30 м становятся выше поверхностных примерно на 5 мкг/л. Отмеченные различия между концентрациями фосфатов на поверхности и на горизонте 30 м сохраняются здесь до августа (рис. 21). С августа до октября-ноября различия между содержанием фосфатов на горизонте 30 м и в поверхностном слое в северной и северо-западной частях моря увеличиваются до 5-10 мкг/л (рис. 22).

Максимум содержания фосфатов на горизонте 50 м (от 20-25 до 35 мкг/л) отмечается в собственных водах Японского моря (на акватории к северу от полярного фронта) (рис. 23, 24). Это связано с тем, что в осенне-зимний период здесь наблюдаются более суровые, чем в южной части моря, погодные условия [1].