Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 250-262
Сезонная изменчивость биомассы и удельной скорости роста фитопланктона в 2016–2020 годах в глубоководной зоне Чёрного моря
И.В. Ковалёва
1 , В.В. Суслин
2 1 Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН, Sevastopol, Россия
2 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 16.08.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-250-262
Впервые представлены среднесезонные величины биомассы и удельной скорости роста фитопланктона для обширных акваторий трёх глубоководных районов (от 500 м) Чёрного моря в 2016–2020 гг. Оценки показателей фитопланктона проводились по модельным расчётам и данным спутниковых наблюдений MODIS-Aqua/Terra. По результатам расчёта для лет с холодными зимами (при опускании зимней температуры ниже 8 °С) отмечено зимнее и весеннее или весеннее повышение показателей фитопланктона. Заметное осеннее повышение исследуемых характеристик фитопланктона отмечено в год после тёплой зимы. Полученные результаты согласуются с оценками более ранних исследований годовой сукцессии микроводорослей под влиянием температурного режима воды. За пятилетний период максимальные значения биомассы наблюдались обычно зимой, а минимальные — летом. Максимальные значения удельной скорости роста отмечались в разные сезоны в рассмотренные годы. Полученные различия в сезонной и межгодовой изменчивости биомассы и удельной скорости роста фитопланктона могут свидетельствовать о неоднотипности годовой сукцессии в глубоководной части моря в разные годы. Статистически значимых тенденций к увеличению или снижению удельной скорости роста и биомассы фитопланктона за 2016–2020 гг. не выявлено.
Ключевые слова: Чёрное море, биомасса фитопланктона, удельная скорость роста фитопланктона, спутниковые наблюдения, модельные расчёты
Полный текстСписок литературы:
- Абакумов А. И., Пак С. Я. Моделирование процесса фотосинтеза и оценка динамики биомассы фитопланктона на основе модели // Мат. биология и биоинформатика. 2021. Т. 16. № 2. С. 380–393. DOI: 10.17537/2021.16.380.
- Дорофеев В. Л., Коротаев Г. К., Сухих Л. И. Система диагноза-прогноза состояния экосистемы Черного моря // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28. № 2. С. 71–85. DOI: 10.21513/0207-2564-2017-2-71-85.
- Ковалёва И. В., Суслин В. В. Сезонная динамика биомассы фитопланктона в различные годы в шельфовой зоне северной и северо-западной части Черного моря в трех районах // Материалы 20-й Международ. конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2022. С. 174. DOI: 10.21046/20DZZconf-2022a.
- Крашенинникова С. Б., Минкина Н. И., Самышев Э. З., Шокурова И. Г. Влияние комплекса факторов среды на биомассу фитопланктона и зоопланктона в Черном море в весенний период // Экология и строительство. 2019. № 4. C. 14–21. DOI: 10.35688/2413-8452-2019-04-002.
- Кубряков А. А., Белокопытов В. Н., Зацепин А. Г. и др. Изменчивость толщины перемешанного слоя в Черном море и ее связь с динамикой вод и атмосферным воздействием // Морской гидрофиз. журн. 2019. Т. 35. № 5(209). С. 449–468. DOI: 10.22449/0233-7584-2019-5-449-468.
- Микаэлян А. С. Временная динамика фитопланктона глубоководного бассейна Черного моря: дис. … д-ра биол. наук. М., 2018. 266 с.
- Пархоменко А. В., Кривенко О. В. Межгодовая изменчивость биомассы фитопланктона в Чёрном море за период 1948–2001 гг. // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Сер.: Біологія. Спец. вип. «Гідроекологія». 2010. Т. 44. № 3. С. 198–201.
- Селифонова Ж. П. Ясакова О. Н. Фитопланктон акваторий портовых городов северо-восточного шельфа Чёрного моря // Морской эколог. журн. 2012. Т. 11. № 4. С. 67–77. https://www.researchgate.net/publication/320866124.
- Соловьева Н. В. Метод модельных оценок экологического риска для экосистем Арктического шельфа различной продуктивности // Океанология. 2021. Т. 61. № 2. С. 220–232. DOI: 10.31857/S0030157421020179.
- Стельмах Л. В. Закономерности роста фитопланктона и его потребление микрозоопланктоном в Черном море: дис. … докт. биол. наук. Севастополь, 2017. 310 с.
- Стельмах Л. В. Сезонная изменчивость удельной скорости роста фитопланктона в прибрежных поверхностных водах Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2018. № 11(31). С. 101–109. DOI: 10.33075/2220-5861-2018-1-101-109.
- Стельмах Л. В. Влияние адаптации фитопланктона на распределение его биомассы и концентрации хлорофилла а в поверхностном слое Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2019. № 1(35). С. 106–114. DOI: 10.33075/2220-5861-2019-1-106-114.
- Стельмах Л. В. Особенности структурных и функциональных характеристик диатомовой водоросли Pseudosolenia calcar-avis // Биология внутренних вод. 2022. № 3. С. 300–309. DOI: 10.31857/S0320965222030184.
- Стельмах Л. В., Мансурова И. М. Многолетняя динамика биомассы фитопланктона и концентрации хлорофилла а в поверхностном слое прибрежных вод Черного моря (район Севастополя) // Вопросы современной альгологии. 2020. № 1(22). С. 66–81. DOI: 10.33624/2311-0147-2020-1(22)-66-81.
- Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Ли М. Е. и др. Концентрация хлорофилла а в Черном море: Сравнение спутниковых алгоритмов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11. № 3. С. 64–72. DOI: 10.7868/S2073667318030085.
- Финенко З. З., Чурилова Т. Я., Суслин В. В. Первичная продукция как основа промысловой продуктивности. Оценка биомассы фитопланктона и первичной продукции в Чёрном море по спутниковым данным // Промысловые биоресурсы Черного и Азовского морей / ред. В. Н. Еремеев, А. В. Гаевская, Г. Е. Шульман, Ю. А. Загородняя. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 367 с. Гл. 7. С. 221–236.
- Финенко З. З., Ковалева И. В., Суслин В. В. Новый подход к оценке биомассы фитопланктона и ее вариабельности в поверхностном слое Черного моря по спутниковым данным // Успехи современной биологии. 2018. Т. 138. № 3. С. 294–307. DOI: 10.7868/S0042132418030079.
- Финенко З. З., Мансурова И. М., Суслин В. В. Временная динамика биомассы фитопланктона в поверхностном слое Черного моря по данным спутниковых наблюдений // Океанология. 2022. Т. 62. № 3. С. 416–427. DOI: 10.31857/S0030157422030042.
- Behrenfeld M. J., Boss Е., Siegel D. A., Shea D. M. Carbon-Based Ocean Productivity and Phytoplankton Physiology from Space // Global Biogeochem. Cycles. 2005. V. 19. Iss. 1. 14 p. https://doi.org/10.1029/2004GB002299.
- Chen B., Liu H. Relationships between phytoplankton growth and cell size in surface oceans: Interactive effects of temperature, nutrients and grazing // Limnology and Oceanography. 2010. V. 55. Iss. 3. P. 965–972. https://doi.org/10.4319/lo.2010.55.3.0965.
- Dorofeyev V. L., Sukhikh L. I. Study of Long-Term Variability of Black Sea Dynamics on the Basis of Circulation Model Assimilation of Remote Measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2017. V. 53. No. 2. P. 224–232. https://doi.org/10.1134/S0001433817020025.
- Eppley R. W. Temperature and phytoplankton growth in the sea // Fishery Bull. 1972. V. 70. P. 1063–1085.
- Finenko Z. Z., Kovalyova I. V., Suslin V. V. Use of Satellite Data for the Estimation of the Specific Growth Rate of Phytoplankton in the Surface Layer of the Black Sea // Russian J. Marine Biology. 2019. V. 45, No. 4. P. 313–319. DOI: 10.1134/S1063074019040059.
- Geider R. J., MacIntyre L., Kana T. M. Dynamic model of phytoplankton growth and acclimation responses of the balanced growth rate and the chlorophyll a: carbon ratio to light, nutrient-limitation and temperature // Marine Ecology Progress Ser. 1997. V. 148. P. 187–200. DOI: 10.3354/meps148187.
- Landry M. R., Hassett R. P. Estimating the Grazing Impact of Marine Micro-Zooplankton // Marine Biology. 1982. V. 67. P. 283–288. https://doi.org/10.1007/BF00397668.
- Solovjova N. V. Ecological risk modelling in developing resources of ecosystems characterized by varying vulnerability levels // Ecological Modelling. 2019. V. 406(C). P. 60–72. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2019.05.015.
- Solovjova N. V. Risk assessment simulation for shelf ecosystems based on the ecoscreening and dynamic methods synthesis // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2020. V. 243. Article 106881. DOI: 10.1016/j.ecss.2020.106881.
- Stelmakh L., Kovrigina N. Phytoplankton Growth Rate and Microzooplankton Grazing under Conditions of Climatic Changes and Anthropogenic Pollution in the Coastal Waters of the Black Sea (Sevastopol Region) // Water. 2021. V. 13. Iss. 22. Article 3230. DOI: 10.3390/w13223230.
- Suslin V. V., Churilova T. Ya. Regional algorithm for separating light absorption by chlorophyll-a and colored detrital matter in the Black Sea, using 480–560 nm bands from ocean color scanners // Intern. J. Remote Sensing. 2016. V. 37. No. 18. P. 4380–4400. DOI: 10.1080/01431161.2016.1211350.
- Yunev O. A., Carstensen J., Stelmakh L. V. et al. Reconsideration of the phytoplankton seasonality in the open Black Sea // Limnology and Oceanography Letters. 2021. V. 6. Iss. 1. P. 51–59. DOI: 10.1002/lol2.10178.
- Yunev O., Carstensen J., Stelmakh L. et al. Temporal changes of phytoplankton biomass in the western Black Sea shelf waters: Evaluation by satellite data (1998–2018) // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2022. V. 271. Article 107865. DOI: 10.1016/j.ecss.2022.107865.