Основные характеристики фитопланктона и оценка биооптических свойств прибрежных вод Черного моря в летний период 2023 года в условиях массового развития кокколитофорид

Е. Н. Корчёмкина1, ✉, Р. И. Ли

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

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

✉ e-mail: korchemkina@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Описание пространственного распределения и структуры фитопланктонного сообщества и выявление взаимосвязей оптических характеристик морской воды с численностью и биомассой фитопланктона в прибрежной акватории Южного берега Крыма – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. Численность и биомасса фитопланктона определялась в 127-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий» путем отбора проб и последующей лабораторной обработки. Параллельно при помощи полуаналитического алгоритма рассчитывались концентрации пигментов фитопланктона на основе измерений коэффициента спектральной яркости моря с борта судна. По видовому составу фитопланктона исследованная акватория достаточно однородна, в фитоценозе слоя вод 0–10 м преобладали динофитовые, диатомовые и гаптофитовые водоросли. Показано, что в период массового развития гаптофитовой водоросли Gephyrocapsa huxleyi (Lohmann) P. Reinhardt 1972 она доминирует по численности в фитопланктонном сообществе, ее вклад в суммарную численность составлял 30–70 %, однако в то же время основную часть сырой биомассы 42–98 % составляют гетеротрофные и миксотрофные формы динофитовых. Получено, что концентрации пигментов фитопланктона, рассчитанные при помощи полуаналитического алгоритма, хорошо коррелируют с биомассой, однако слабо – с численностью клеток.

Выводы. Существенный рост рассеяния света при незначительном увеличении поглощения при массовом развитии кокколитофорид Gephyrocapsa huxleyi усложняет описание морской среды оптическими методами. Тем не менее в этих условиях возможна оценка содержания пигментов фитопланктона и далее – его биомассы.

Ключевые слова

ведущий комплекс фитопланктона, Gephyrocapsa huxleyi, биомасса, численность, коэффициент яркости моря, хлорофилл а

Благодарности

Работа выполнена по теме НИР № 124030100137-6 «Функциональные, метаболические и молекулярно-генетические механизмы адаптации морских организмов к условиям экстремальных экотопов Черного и Азовского морей и других акваторий Мирового океана» и в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012 «Анализ, диагноз и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских акваторий на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений». Данные получены в 127-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий» (ЦКП «НИС Профессор Водяницкий» ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН). Авторы выражают благодарность А. А. Сысоеву за отбор проб планктона в 127-м рейсе НИС «Профессор Водяницкий».

Информация об авторах

Корчёмкина Елена Николаевна, старший научный сотрудник, отдел оптики и биофизики моря, ФГБУН ФИЦ МГИ (299011, Россия, г. Севастополь, ул. Капитанская, д. 2), кандидат физико-математических наук, ResearcherID: I-1595-2015, ORCID ID: 0000-0003-0526-4083, Scopus Author ID: 23004799100, SPIN-код: 9973-4657, korchemkina@mhi-ras.ru

Ли Раиса Игнатьевна, научный сотрудник, отдел функционирования морских экосистем, ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН» (299011, Россия, г. Севастополь, просп. Нахимова, д. 2), ORCID ID: 0000-0002-2482-0105, Scopus Author ID: 57214997607, SPIN-код: 8355-3004, raisa-lee@ibss.su

Для цитирования

Корчёмкина Е. Н., Ли Р. И. Основные характеристики фитопланктона и оценка биооптических свойств прибрежных вод Черного моря в летний период 2023 года в условиях массового развития кокколитофорид // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 1. С. 53–67. EDN BXWJJQ.

Korchemkina, E.N. and Lee, R.I., 2026. Main Characteristics of Phytoplankton and Assessment of Bio-Optical Properties of the Black Sea Coastal Waters in Summer 2023 during the Coccolithophore Bloom. Physical Oceanography, 33 (1), pp. 48-61.

Список литературы

  1. Силкин В. А., Паутова Л. А., Лифанчук А. В. Физиологические механизмы регуляции структуры морских фитопланктонных сообществ // Физиология растений. 2013. Т. 60, № 4. С. 574–581. EDN QAXJEH. https://doi.org/10.7868/S0015330313040179
  2. Микаэлян А. С., Силкин В. А., Паутова Л. А. Развитие кокколитофорид в Черном море: межгодовые и многолетние изменения // Океанология. 2011. Т. 51, № 1. С. 45–53. EDN NDJCPH.
  3. Распределение биооптических параметров в фотическом слое северной части Черного моря в период интенсивного цветения кокколитофорид / А. А. Латушкин [и др.] // Современные проблемы оптики естественных вод (ONW'2019) : труды X юб. Всерос. конф., Санкт-Петербург, 9–11 октября 2019 г. Санкт-Петербург : ОАО «Изд-во ХИМИЗДАТ», 2019. С. 125–130.
  4. Regional Algorithm for Estimating High Coccolithophore Concentration in the Northeastern Part of the Black Sea / S. Vazyulya [et al.] // Remote Sensing. 2023. Vol. 15, iss. 9. 2219. EDN TZWXHV. https://doi.org/10.3390/rs15092219
  5. Стельмах Л. В., Сеничева М. И., Бабич И. И. Эколого-физиологические основы «цветения» воды, вызываемого Emiliania huxleyi в Севастопольской бухте // Экология моря. 2009. Вып. 77. С. 28–32.
  6. Глуховец Д. И., Шеберстов С. В. Влияние фитопланктона на альбедо океана // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 3. С. 73–83. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(3)-6
  7. Satellite monitoring of coccolithophore blooms in the Black Sea from ocean color data / O. Kopelevich [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2014. Vol. 146. P. 113–123. EDN SKRGWV. https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.09.009
  8. Чурилова Т. Я., Суслин В. В., Кривенко О. В. «Цветение» кокколитофорид в Черном море по данным дистанционного зондирования в 1998–2023 годах: интенсивность и частота // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 6. С. 853–877. EDN QNNWJO.
  9. Финенко З. З., Суслин В. В., Ковалева И. В. Сезонные и многолетние изменения концентрации хлорофилла в Черном море по спутниковым наблюдениям // Океанология. 2014. Т. 54, № 5. С. 596–605. 635 EDN STHKNH. https://doi.org/10.7868/S0030157414050062
  10. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения / М. Е. Ли [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33. EDN VHEWVT. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-6-17-33
  11. Ocean Optics and Biogeochemistry Protocols for Satellite Ocean Colour Sensor Validation. Volume 3.0: Protocols for Satellite Ocean Colour Data Validation: In Situ Optical Radiometry / Eds. G. Zibordi, K. J. Voss, B. C. Johnson, J. L. Mueller. Dartmouth, NS, Canada : International Ocean Colour Coordinating Group (IOCCG), 2019. 67 p. (IOCCG Protocol Series ; vol. 3.0). https://doi.org/10.25607/OBP-691
  12. Morel A. Optical Properties of Pure Water and Pure Seawater // Optical aspects of Oceanography / Eds. N. G. Jerlov, E. Steemann Nielson. London, New York : Academic Press, 1974. P. 1–24.
  13. Smith R. C., Baker K. S. Optical properties of the clearest natural waters (200–800 nm) // Applied Optics. 1981. Vol. 20, iss. 2. P. 177–184. https://doi.org/10.1364/AO.20.000177
  14. Light Absorption by Phytoplankton in the Upper Mixed Layer of the Black Sea: Seasonality and Parametrization / T. Churilova [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2017. Vol. 4. 90. EDN ZSKVJL. https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00090
  15. Light absorption by non-algal particles and colored dissolved organic matter at the wavelength of 490 nm in the Black Sea in the autumn (2015 and 2016) / N. Moiseeva [et al.] // Proceedings of SPIE. 2018. Vol. 10833 : 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 108336B. EDN EMNUYD.·https://doi.org/10.1117/12.2504650
  16. Linge Johnsen S. A., Bollmann J. Coccolith mass and morphology of different Emiliania huxleyi morphotypes: A critical examination using Canary Islands material // PLoS One. 2020. Vol. 15, iss. 3. e0230569. EDN ZMEPPC. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0230569
  17. Сорокин Ю. И. К методике концентрирования фитопланктона // Гидробиологический журнал. 1979. Т. 15, № 2. С. 71–76.
  18. Суханова И. Н. Концентрирование фитопланктона в пробе // Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. Москва : Наука, 1983. С. 97–105.
  19. Киселев И. А. Методы исследования планктона // Жизнь пресных вод СССР. Москва – Ленинград : АН СССР, 1956. Т. IV. С. 183–253.
  20. Sun J., Liu D. Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton // Journal of Plankton Research. 2003. Vol. 25, iss. 11. P. 1331–1346. https://doi.org/10.1093/plankt/fbg096
  21. Шибанов Е. Б., Корчемкина Е. Н. Восстановление биооптических характеристик вод Черного моря при условии постоянства коэффициента яркости на длине волны 400 нм // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 1. С. 38–50. EDN YORJZJ.
  22. Sørensen T. J. A Method of Establishing Group of Equal Amplitude in Plant Sociology Based on Similarity of a Species Content and its Application to Analysis of the Vegetation on Dannish Commons. Biologiske Skrifter // Kongelige Danske Videnskabernes Selskab: Biologiske skrifter. 1948. Vol. 5, iss. 4. P. 1–34.
  23. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) / M. Chami [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2005. Vol. 110, iss. C11. C11020. EDN WOVVTX. https://doi.org/10.1029/2005JC003008
  24. Многолетняя изменчивость прозрачности воды в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х и начале 90-х годов / В. И. Маньковский [и др.]. Севастополь : Морской гидрофизический институт, 1996. 32 c. (Препринт / Морской гидрофизический институт).
  25. Steidinger K. A., Tangen K. Dinoflagellates // Identifying Marine Phytoplankton / Ed. C. R. Tomas. San Diego : Academic Press, 1997. P. 397–534.

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.