Вертикальное распределение биооптических показателей вод Азово-Черноморского бассейна в апреле – мае 2019 года

Т. В. Ефимова✉, Т. Я. Чурилова, Е. Ю. Скороход, Н. А. Моисеева, Е. А. Землянская

Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: tefimova@ibss-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – исследовать пространственное распределение концентрации хлорофилла а и спектральных показателей поглощения света оптически активными компонентами среды в водах Азово-Черноморского бассейна в период весенней перестройки гидрологической структуры вод.

Методы и результаты. В работе использованы результаты исследований, выполненных в 106-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий» с 19 апреля по 10 мая 2019 г. Концентрацию хлорофилла а измеряли спектрофотометрическим методом. Определение спектральных показателей поглощения света проводили в соответствии с протоколом NASA 2018 г. Оптические измерения проводили на двулучевом спектрофотометре LAMBDA 35 (PerkinElmer). Показано, что концентрация хлорофилла а в поверхностном слое Черного моря менялась от 0,21 до 1,2 мг/м3. На некоторых глубоководных станциях наблюдалось увеличение содержания пигментов в нижней части зоны фотосинтеза, связанное с началом прогрева поверхностных вод и процессом формирования сезонной стратификации вод. В нижней части зоны фотосинтеза спектры показателей поглощения света пигментами фитопланктона были более сглаженные, чем в поверхностном слое. Вклад неживой взвеси в поглощение света взвешенным веществом на длине волны 438 нм в глубоководной части моря изменялся от 40 ± 15 % на поверхности до 29 ± 12 % на глубине, а в прибрежной части составлял 54 ± 11 %. Вклад растворенного органического вещества в поглощение света взвешенным и растворенным веществом был в среднем 69 %. В Азовском море наблюдалось однородное вертикальное распределение концентрации хлорофилла а (в среднем 6,2 мг/м3) и спектральных показателей поглощения света пигментами фитопланктона. Вклад неживой взвеси в поглощение света взвешенным веществом составлял 40 ± 14 %, а растворенного органического вещества в поглощение света взвешенным и растворенным веществом – 52 ± 6 %.

Выводы. Получены новые данные о пространственном распределении концентрации хлорофилла а и спектральных показателей поглощения света оптически активными компонентами среды в период весенней перестройки гидрологической структуры вод Черного и Азовского морей.

Ключевые слова

хлорофилл а, спектральный показатель поглощения света, неживое взвешенное вещество, окрашенное растворенное органическое вещество, Черное море, Азовское море

Благодарности

Работа выполнена по теме ГЗ № АААА-А19-119061190081‑9 и при финансовой поддержке проектов РФФИ № 18-45-920070 и № 18-05-80025.

Для цитирования

Вертикальное распределение биооптических показателей вод Азово-Черноморского бассейна в апреле – мае 2019 года / Т. В. Ефимова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 5. С. 571–581. EDN VLCGQN. doi:10.22449/0233-7584-2020-5-571-581

Efimova, T.V., Churilova, T.Ya., Skorokhod, E.Yu., Moiseeva, N.A. and Zemlianskaia, E.A., 2020. Vertical Distribution of Bio-Optical Properties of the Azov – Black Sea Basin Waters in April – May, 2019. Physical Oceanography, 27(5), pp. 525-534. doi:10.22449/1573-160X-2020-5-525-534

DOI

10.22449/0233-7584-2020-5-571-581

Список литературы

  1. Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Сосик Х. М. Региональный алгоритм расчета концентрации хлорофилла а в Черном море по спутниковым данным SeaWiFS // Морской экологический журнал. 2008. Т. 7, № 2. C. 24–42.
  2. Finenko Z. Z., Churilova T. Ya., Lee R. I. Dynamics of the vertical distributions of chlorophyll and phytoplankton biomass in the Black Sea // Oceanology. 2005. Vol. 45, suppl. 1. P. S112–S126.
  3. Churilova T. Ya., Suslin V. V., Sosik H. M. A spectral model of underwater irradiance in the Black Sea // Physical Oceanography. 2009. Vol. 19, iss. 6. P. 366–378. doi:10.1007/s11110-010-9060-8
  4. Ведерников В. И. Первичная продукция и хлорофилл в Черном море в летне-осенний период // Структура и продукционные характеристики планктонных сообществ Черного моря. М. : Наука, 1989. С. 65–83. URL: http://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-1989blacksea.pdf (дата обращения: 20.08.2020).
  5. Sosik H. M. Storage of marine particulate samples for light-absorption measurements // Limnology and Oceanography. 1999. Vol. 44, iss. 4. P. 1139–1141. doi:10.4319/lo.1999.44.4.1139
  6. Jeffrey S. W., Humphrey G. F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and phytoplankton // Biochemie und Physiologie der Pflanzen. 1975. Vol. 167, iss. 2. P. 191–194. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3
  7. Neeley A. R. Inherent optical property measurements and protocols: absorption coefficient. Dartmouth, NS, Canada : International Ocean Colour Coordinating Group (IOCCG), 2018. 78 p. (IOCCG Ocean Optics and Biogeochemistry Protocols for Satellite Ocean Colour Sensor Validation ; Volume 1.0). http://dx.doi.org/10.25607/OBP-119
  8. Yentsch C. S. Measurement of visible light absorption by particulate matter in the ocean // Limnology and Oceanography. 1962. Vol. 7, iss. 2. P. 207–217. doi: 10.4319/lo.1962.7.2.0207
  9. Mitchell B. G., Kiefer D. A. Chlorophyll a specific absorption and fluorescence excitation spectra for light-limited phytoplankton // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1988. Vol. 35, iss. 5. P. 639–663. https://doi.org/10.1016/0198-0149(88)90024-6
  10. Tassan S., Ferrari G. M. An alternative approach to absorption measurements of aquatic particles retained on filters // Limnology аnd Oceanography. 1995. Vol. 40, iss. 8. P. 1358–1368. https://doi.org/10.4319/lo.1995.40.8.1358
  11. Mitchell B. G. Algorithms for determining the absorption coefficient for aquatic particulates using the quantitative filter technique // SPIE Proceedings. Bellingham, Washington : SPIE, 1990. Vol. 1302 : Ocean Optics X. Р. 137–148. https://doi.org/10.1117/12.21440
  12. Hoepffner N., Sathyendranath S. Bio-optical characteristics of coastal waters: Absorption spectra of phytoplankton and pigment distribution in the western North Atlantic // Limnology and Oceanography. 1992. Vol. 37, iss. 8. P. 1660–1679. doi:10.4319/lo.1992.37.8.1660
  13. McManus G. B., Dawson R. Phytoplankton pigments in the deep chlorophyll maximum of the Caribbean Sea and the western tropical Atlantic Ocean // Marine Ecology Progress Series. 1994. Vol. 113. P. 199–206. doi:10.3354/meps113199
  14. Morel A., Lazzara L., Gostan J. Growth rate and quantum yield time response for a diatom to changing irradiances (energy and color) // Limnology and Oceanography. 1987. Vol. 32, iss. 5. Р. 1066–1084. doi:10.4319/lo.1987.32.5.1066
  15. Morel A., Bricaud A. Theoretical results concerning light absorption in a discrete medium, and application to specific absorption of phytoplankton // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1981. Vol. 28, iss. 11. P. 1375–1393. doi:10.1016/0198-0149(81)90039-X
  16. Spectral features of particulate light absorption in the Black Sea in winter / T. Efimova [et al.] // SPIE Proceedings. Bellingham, Washington : SPIE, 2019. Vol. 11208 : 25th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 112084V. doi:10.1117/12.2540799
  17. Parameterization of light absorption by phytoplankton, nonalgal particles and coloured dissolved organic matter in the Black Sea / T. Churilova [et al.] // Current Problems in Optics of Natural Waters (ONW’2007): Proceedings of 4th International Conference. Nizhny Novgorod, 2007. P. 70–74.
  18. Wozniak B., Dera J. Light Absorption in Sea Water. New York : Springer, 2007. 460 p. doi:10.1007/978-0-387-49560-6
  19. Green S. A., Blough N. V. Optical absorption and fluortescence properties of chromophoric dissolved organic matter in natural waters // Limnology and Oceanography. 1994. Vol. 39, iss. 8. P. 1903–1916. https://doi.org/10.4319/lo.1994.39.8.1903
  20. Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter / Eds. D. Hansell, C. Carlson. Amsterdam : Academic Press, 2014. 712 p.
  21. Absorption spectral slopes and slope ratios as indicators of molecular weight, source, and photobleaching of chromophoric dissolved organic matter / J. R. Helms [et al.] // Limnology and Oceanography. 2008. Vol. 53, iss. 3. P. 955–969. https://doi.org/10.4319/lo.2008.53.3.0955

Скачать статью в PDF-формате