по Материалам Международной конференции «Экологическая физиология водных фототрофов: распространение, запасы, химический состав и использование»
V Сабининские чтения 29 ноября 2016 - 29 января 2017


Влияние изменчивости биогенной базы на фитопланктон
Геленджикской бухты Черного моря 

The impact of variability of biogenous base on phytoplankton
of Gelendzhik Bay of the Black Sea

 

Полякова Т.В.1, Полякова А.В.2

Tatiana V. Polyakova, Antonina V. Polyakova

 

 

1Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, 
биологический факультет
2Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, 
географический факультет

 

 

УДК 574.2: 581.526

 

Исследовано влияние межгодовой и сезонной изменчивости биогенной базы на изменение видового состава, численности и биомассы фитопланктона в северо-восточной части Чёрного моря на примере Геленджикской бухты.

Ключевые слова: фитопланктон; Геленджикская бухта; сезонная и межгодовая изменчивость; содержание силикатов, содержание фосфатов, содержание минеральных соединений азота.

 

Для прибрежных вод Черного моря характерно интенсивное развитие планктона, биомасса которого бывает весьма высокой. Гидрологические и химико-биологические показатели в этой зоне моря характеризуются большой временной и пространственной изменчивостью (Архипкин и др., 2015; Полякова, Полякова, 2015). Это связано со сложной динамикой вод, зависящей от направления течений, ветра, паводкового режима материкового стока.

 

Результаты

Мониторинг экологического состояния вод северо-восточной части Черного моря на протяжении почти 15 лет осуществляется кафедрой океанологии МГУ на примере Геленджикской бухты. Гидрохимические и гидробиологические пробы обрабатывались по стандартным методикам, применяемым при проведении подобных работ с помощью современной аппаратуры.

Хотя Геленджикская бухта имеет небольшие размеры, гидрологические и химико-биологические показатели характеризуются большой временной и пространственной изменчивостью, обусловленной паводковым режимом материкового стока и сложной динамикой вод, зависящей от направления ветра.

Основное воздействие на интенсивность развития и видовое разнообразие фитопланктона оказывает изменчивость содержания в эвфотическом слое биогенных веществ, а также сезонные и межгодовые колебания температуры, особенно в зимний период.

Большое влияние на состояние морской экосистемы шельфовой зоны имеет увеличивающееся поступление с материковым стоком органических веществ и соединений азота и фосфора (Агатова и др., 2005; Полякова, Полякова, 2016 a, b). До 80-х годов прошлого века  фактором, сдерживающим развитие водорослей, было содержание фосфатов, которое летом опускалось значительно ниже уровня лимитирования. В последние 15 лет концентрация фосфатов не является лимитирующим фактором, их содержание даже в летний период высокое. Увеличению содержания биогенных веществ способствуют климатические изменения, обусловившие более высокие значения температуры воды, что повышает скорость деструкционных процессов, приводящих к накоплению биогенных веществ. Таким образом, в Геленджикской бухте в течение всего года наблюдается повышенный фон их содержания, и даже летом в результате деструкции большого количества органических веществ биогенная база, прежде всего содержание минеральных соединений азота и фосфора, не лимитирует развитие фитопланктона. Однако наблюдаются значимые колебания в содержании силикатов, что отражается на развитии крупных диатомовых водорослей, т.е. соотношение минеральных форм биогенных веществ оказывает воздействие на видовой состав фитопланктона.

Предполагалось, что интенсивность развития крупных диатомовых водорослей Rhizosolenia calcar-avis связана с характером зимних условий. Так, после теплой зимы 2009 г. их развитие было более массовым, чем после холодной зимы 2008 г. Однако зимы в 2015 г. и 2016 г. были теплыми, а Rhizosolenia calcar-avis была представлена весьма слабо, зимой 2016 г. ее практически не наблюдалось. Очевидно, массовое развитие крупных диатомовых водорослей Rhizosolenia calcar-avis, количество которых в 2009 г. составляло более 90% биомассы всех видов водорослей, было связано с увеличением скорости продукционно-деструкционных процессов при повышенных значениях температуры воды. Была также сделана оценка соотношения продукции и деструкции органического вещества в прибрежной зоне по кислороду на основе «опыта с темными и светлыми склянками». Это соотношение характеризуется устойчивым преобладанием деструкционных процессов над процессами создания органического вещества при фотосинтезе. Кроме того, органические вещества поступают с материковым стоком. В связи с происходящими климатическими изменениями, приводящими к увеличению температуры воды, скорость деструкционных процессов увеличивается, особенно это характерно для зимнего периода («теплые зимы»).

Дальнейшие наблюдения подтвердили, что основное влияние на интенсивность развития Rhizosolenia calcar-avis оказывает количественное содержание силикатов. Во время теплой зимы деструкция органических веществ и регенерация биогенных элементов протекают с большей скоростью, что способствует накоплению минеральных соединений азота, фосфора и кремния. Главным источником поступления силикатов являются горизонтальные и вертикальные движения вод: течения, направленные в бухту, и подъем вод при сгонных ветрах. Благодаря атмосферной циркуляции направление течений в 2009-2011 гг. обуславливало заток вод с высоким содержанием силикатов в Геленджикскую бухту из открытой части Черного моря. Это и способствовало преобладанию в фитопланктонном сообществе диатомовых водорослей Rhizosolenia calcar-avis, биомасса которых на несколько порядков превышала численные показатели всех других водорослей.

Со снижением концентрации силикатов в летний и зимний сезоны 2012-2013 гг. биомасса диатомовых водорослей Rhizosolenia calcar-avis резко уменьшилась до естественных величин, что привело к восстановлению традиционного видового состава и количественного соотношения видов черноморского фитопланктона.

Зимой и летом 2014 г. поле течений вновь обусловило поступление вод из открытой части моря, и состояние биогенной базы, в основном содержание силикатов, способствовало развитию Rhizosolenia calcar-avis, что привело к её массовому цветению и изменению естественного соотношения видов в структуре фитопланктона. Традиционные черноморские виды водорослей родов Licmophora, Sceletonema и Peridinium летом 2014 г. были значительно менее представлены и находились в угнетенном состоянии.

Зимой 2015 и 2016 гг. направление течений не способствовало поступлению черноморских вод, богатых силикатами, в бухту, в связи с чем биомасса водоросли Rhizosolenia calcar-avis была низкой. Зимой 2016 г. максимальные значения биомассы были характерны для юго-восточной части бухты. Общая картина состояния фитопланктонного сообщества практически совпадала с традиционной, наблюдавшейся до массового развития Rhizosolenia calcar-avis. В акватории Геленджикской бухты по численности доминировали водоросли Sceletonema costatum и Talassionema nitzschioides.

Распределение и содержание основных форм биогенных веществ (рис. 1, 2, 3, 4, 5) отражает особенности развития фитопланктона в бухте. Это можно проследить на примере натурных данных по распределению биогенных веществ летом 2016 г. Повышенное содержание фосфатов, силикатов и нитритов наблюдалось в юго-восточной и центральной частях бухты, куда вдоль восточного берега был направлен поток вод из Черного моря. Максимальные концентрации нитратов приурочены к району подъема вод, а также району, наиболее подверженному влиянию материкового стока. Повышенные концентрации аммонийного азота были отмечены вдоль берега, что связано с более высокой температурой воды, обусловливающей ускорение процесса деструкции органических соединений.

 

Рис. 1. Распределение фосфатов (мкмоль/л) в акватории Геленджикской бухты 12.07.2016 г.

Fig. 1. The distribution of phosphates (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay, the 07/12/2016

 

Рис. 2. Распределение нитратов (мкмоль/л) в акватории Геленджикской бухты 12.07.2016 г.

Fig. 2. The distribution of Nitrate (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay, the 07/12/2016

 

Рис. 3. Распределение нитритов (мкмоль/л) в акватории Геленджикской бухты 12.07.2016 г.

Fig. 3. The distribution of nitrites (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay, the 07/12/2016

 

Рис. 4. Распределение аммонийных форм азота (мкмоль/л) в акватории Геленджикской бухты 12.07.2016 г.

Fig. 4. The distribution of ammonium forms of nitrogen (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay,
the 07/12/2016

 

Летом 2016 г. по численности преобладала Talassionema nitzschioides (Табл. 1). Однако, благодаря затоку свежих черноморских вод с высоким содержанием силикатов, крупная водоросль Rhizosolenia calcar-avis была хорошо развита, составляя почти 70% от биомассы всех диатомовых водорослей, хотя и уступала по численности традиционным видам. При высоком содержании силикатов (рис. 5) наиболее интенсивно процесс фотосинтеза диатомовых водорослей протекал в северо-восточной и центральной частях Геленджикской бухты, следствием чего было наиболее высокое пересыщение воды кислородом в этих районах. Здесь общая биомасса фитопланктона была самой высокой (более 1300 мкг/л) (рис. 6). В северо-восточной части бухты наблюдался подъем вод, что способствовало обогащению эвфотического слоя биогенными веществами, в том числе силикатами. Высокие величины биомассы фитопланктона были характерны также для юго-западной части бухты. Юго-западная и центральная части бухты находились под влиянием водообмена с открытой частью Черного моря и поступления, обусловленного направлением течений богатых силикатами вод. Таким образом, при обеспечении высокого содержания силикатов в Геленджикской бухте развиваются крупные диатомовые водоросли Rhizosolenia calcar-avis, способные в этих условиях составлять свыше 70% общей биомассы водорослей фитопланктона. Биомасса Rhizosolenia calcar-avis резко сокращается при уменьшении содержания силикатов. Однако низкое содержание силикатов оказывается достаточным для других видов водорослей, и происходит восстановление естественной видовой структуры черноморского фитопланктона.

 

Таблица 1. Численность и биомасса видов фитопланктона в Геленджикской бухте летом 2016 г.

 

 

Рис. 5. Распределение силикатов (мкмоль/л) в акватории Геленджикской бухты в июле 2016 г.

Fig. 5. Distribution of silicates (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay in July 2016.

 

Рис. 6. Пространственное распределение биомассы фитопланктона в акватории Геленджикской бухты в июле 2016 г.
Fig. 6. Distribution of phytoplankton biomass (µmol / l) in the water area of Gelendzhik Bay in July 2016.

 

Заключение

Таким образом, основные характеристики современного состояния Геленджикской бухты:

  • большая пространственная и короткопериодная временная изменчивость гидролого-гидрохимических условий;
  • повышенная концентрация органических веществ с тенденцией к увеличению их содержания;
  • обеспеченность фитопланктона минеральными соединениями азота и фосфора практически в течение всего года высокая, и их содержание не может лимитировать интенсивность фотосинтеза;
  • большое значение в пополнении запаса силикатов имеет приток черноморских вод из открытой части моря и подъем вод;
  • интенсивность развития крупной диатомовой водоросли Rhizosolenia calcar-avis в Геленджикской бухте зависит от концентрации силикатов: при снижении концентрации силикатов уменьшаются ее количественные показатели, но в то же время при высоком содержании минеральных соединений азота и фосфора наблюдается восстановление естественного баланса видов черноморского фитопланктона, в котором доминируют водоросли Sceletonema costatum и Talassionema nitzschioides.

 

 

Список литературы

1. Агатова А.И., Аржанова Н.В., Лапина Н.М., Торгунова Н.И., Красюков Д.В. Пространственно-временная изменчивость органического вещества в прибрежных экосистемах Кавказского шельфа Черного моря // Океанология.  2005. Т. 45. №5. С. 670–677.

2. Архипкин В.С., Полякова Т.В., Полякова А.В..Phytoplankton Community of North-Eastern Black Sea // «MEDCOAST 2015». Т.1. – 2015. – С. 293–298.

3. Полякова Т.В., Полякова А.В.. Влияние гидрометеорологических условий на динамику фитопланктонного сообщества северо-восточной части Черного моря. Науки о биосфере: инновации // Серия: Ecological Studies, Hazards, Solutions. V.20. – М.: МАКС Пресс, 2015. – С. 177–179.

4. Полякова Т.В., Полякова А.В. Изменчивость фитопланктонного сообщества северо-восточной части Чёрного моря под влиянием естественных и антропогенных факторов // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2016a. № 1 (11). URL: http://algology.ru/958 (дата обращения 15.10.2016)

5. Полякова Т.В., Полякова А.В. Экология  планктона северо-восточной части Черного моря // Доклады МОИП.  2016b. Т. 62. С. 36–61.

Статья поступила в редакцию 20.12.2016

.

 

The impact of variability of biogenous base on phytoplankton of Gelendzhik Bay
of the Black Sea

Tatiana V. Polyakova, Antonina V. Polyakova  

The effect of interannual and seasonal variability of nutrient bases on change in species composition, abundance and biomass of phytoplankton in the north-eastern part of the Black Sea on the example of Gelendzhik Bay.

Keywords: phytoplankton; Gelendzhik Bay; seasonal and interannual variability of the nutrient base; the content of silicates; the content of phosphates; the content of mineral nitrogen compounds.

 

Об авторах

Полякова Татьяна Владимировна – Polyakova Tatiana V.

кандидат биологических наук, доцент
старший научный сотрудник ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Биологический факультет, каф. гидробиологии

polyakova-biolog@mail.ru

Полякова Антонина Владимировна – Polyakova Antonina V.

кандидат географических наук, доцент
доцент ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia),Географический факультет, каф. океанологии

anpol@mail.ru

Корреспонденский адрес: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова, д. 1, стр. 12, Биологический факультет, каф. гидробиологиител.: (495) 939-27-91.

 

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Полякова Т.В., Полякова А.В. Влияние изменчивости биогенной базы на фитопланктон Геленджикской бухты Черного моря // Вопросы современной альгологии. 2017. № 1 (13). http://algology.ru/1148

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

 

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

32 номера журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Chrysophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    методы_микроскопии    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Антарктида    Японское_море    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    Bacillariophyceae    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    молекулярно-генетический_анализ    мониторинг    Хлорофилл_a    гипергалинные_водоемы    сообщества_макрофитов    эвтрофикация    инвазивные_виды    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147