Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 192-204
Оценка долговременных изменений показателей продуктивности фитопланктона в шельфовой зоне северной и северо-восточной части Чёрного моря с использованием спутниковых данных
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: 28.11.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-192-204
Исследована среднегодовая и среднесезонная динамика биомассы и первичной продукции фитопланктона в поверхностном слое, а также интегральной первичной продукции в зоне фотосинтеза в северо-восточной и северной части Чёрного моря глубиной до 500 м за 1998–2020 гг. Для анализа использовались наблюдения со сканеров SeaWiFS (англ. Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor) и MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и модельные расчёты. Применялись модели, разработанные нами в предыдущих исследованиях. За 23-летний период в трёх районах вдоль российского побережья от Адлера до западной точки Крыма выявлены отрицательные статистически значимые тренды биомассы в поверхностном слое со снижением на 20–24 %, интегральной первичной продукции — на 18–19 %, первичной продукции в поверхностном слое — на 17–25 %. Уменьшение показателей фитопланктона происходило преимущественно за счёт тёплого сезона. Можно указать некоторое ступенчатое снижение общего уровня всех рассматриваемых параметров после 2012 г. Интегральная величина продуктивности отличается от величин в поверхностном слое больше, чем различаются между собой на поверхности показатели фитопланктона во времени, что может свидетельствовать о важности гидрологических и оптических условий в столбе воды. С 2012 г. расхождение в динамике показателей фитопланктона в трёх районах наблюдается преимущественно в холодный сезон. В тёплый сезон с 2015 г. различия в динамике трёх параметров в исследуемых акваториях слабо выражены. Среднегодовые значения имеют сходный характер.
Ключевые слова: данные спутниковых наблюдений, модельные расчёты, фитопланктон, биомасса, первичная продукция, многолетние тренды
Полный текстСписок литературы:
- Алатарцева О. С., Стельмах Л. В., Сагадатова Р. Р. Использование ростовых и флюоресцентных показателей для оценки токсического воздействия ионов меди на морские микроводоросли // Системы контроля окружающей среды. 2022. Т. 50. № 4. С. 78–86. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2022-4-78-86.
- Бондур В. Г., Воробьев В. Е., Замшин В. В. и др. Мониторинг антропогенных воздействий на прибрежные акватории Черного моря по многоспектральным космическим изображениям // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 6. С. 3–22. https://doi.org/10.7868/S020596141706001X.
- Воробьёва Л. В., Нестерова Д. А., Полищук Л. Н., Кулакова И. И., Синегуб И. А. Современное состояние пелагических и донных сообществ северо-западной части Чёрного моря // Вестн. ОНУ. Сер.: Геогр. и геолог. науки. 2014. Т. 19. Вып. 1. С. 113–120.
- Ковалёва И. В., Суслин В. В. Интегральная первичная продукция в глубоководных районах Черного моря в 1998–2015 годах // Морской гидрофиз. журн. 2022. Т. 38. № 4. С. 432–445. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-4-432-445.
- Ковалёва И. В., Суслин В. В. Сезонная изменчивость биомассы и удельной скорости роста фитопланктона в 2016–2020 годах в глубоководной зоне Чёрного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 250–262. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-250-262.
- Ковалёва И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. Тренды многолетних изменений концентрации хлорофилла, первичной продукции фитопланктона и температуры воды на шельфе в южном и восточном районах Чёрного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 228–235. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-228-235.
- Ковалёва И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. (2022а) Тренды изменения первичной продукции фитопланктона по данным дистанционного зондирования в глубоководной области Чёрного моря в 1998–2015 годы // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2022. Т. 15. № 4. С. 42–53. https://doi.org/10.48612/fpg/dfbm-t6da-5rvb.
- Ковалёва И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. (2022б) Тренды многолетних изменений первичной продукции фитопланктона совместно с концентрацией хлорофилла и температурой воды в шельфовых районах северо-западной части Чёрного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 239–248. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-239-248.
- Кузнецов А. Н., Кузнецова Е. В. Нефтяное загрязнение побережья Черного моря в районе города Новороссийска и Керченского пролива: многолетняя динамика и оценка способности к самоочищению // Океанологические исследования. 2021. Т. 49. № 1. С. 142–162. DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2021.49(1).7.
- Кучейко А. А., Иванов А. Ю., Григорьев Н. С. и др. Канализационные выбросы в прибрежной зоне Чёрного моря: наблюдение и дистанционный контроль из космоса // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 12. С. 54–60. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-12-54-60.
- Микаэлян А. С. Временная динамика фитопланктона глубоководного бассейна Чёрного моря: дис. … д-ра биол. наук. Москва, 2018. 266 с.
- Миронов О. А., Муравьева И. П. Нефтяные углеводороды и общие липиды в береговых выбросах Cystoseira barbata (Stackh.) C. Agardh в прибрежной зоне Севастополя (Чёрное море) // Морской биол. журн. 2017. Т. 2. № 2. С. 49–54. DOI: 10.21072/mbj.2017.02.2.05.
- Петренко О. А., Жугайло С. С., Авдеева Т. М. Результаты многолетних исследований уровня загрязнения морской среды азово-черноморского рыбохозяйственного бассейна // Тр. ЮгНИРО. 2015. Т. 53. С. 4–18.
- Стельмах Л. В. Закономерности роста фитопланктона и его потребление микрозоопланктоном в Черном море: дис. … д-ра биол. наук. Севастополь, 2017. 310 с.
- Стельмах Л. В., Мансурова И. М. Функциональное состояние культур морских микроводорослей как показатель уровня загрязнения вод Севастопольской бухты // Системы контроля окружающей среды. 2021. Т. 46. № 4. С. 83–90. DOI: 10.33075/2220-5861-2021-4-83-90.
- Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Ли М. Е. и др. Концентрация хлорофилла а в Чёрном море: Сравнение спутниковых алгоритмов // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2018. Т. 11. № 3. С. 64–72. DOI: 10.7868/S2073667318030085.
- 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. Временнáя динамика биомассы фитопланктона в поверхностном слое Черного моря по данным спутниковых наблюдений // Океанология. 2022. Т. 62. № 3. С. 416–427. DOI: 10.31857/S0030157422030042.
- Часовников В. К., Очередник О. А. Мониторинг загрязнения прибрежной зоны Чёрного моря // Экология гидросферы. 2023. Т. 9. № 1. С. 46–56. DOI: 10.33624/2587-9367-20230-1(9)-46-56.
- Часовников В. К., Чжу В. П., Очередник О. А. и др. Оценка уровня техногенных загрязнений в прибрежной зоне Чёрного моря в районе Геленджика // Океанология. 2016. Т. 56. № 1. С. 76–80. DOI: 10.7868/S0030157416010020.
- Austen M. C., Crowe T. P., Elliott M. et al. Vectors of change in the marine environment: Ecosystem and economic impacts and management implications // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2018. V. 201. Р. 1–6. DOI: 10.1016/j.ecss.2018.01.009.
- Behrenfeld M., Falkowski P. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models // Limnology and Oceanography. 1997. V. 42. Iss. 7. P. 1479–1491.
- Chen S. Q., Chen B., Fath B. D. Ecological risk assessment on the system scale: A review of state-of-the-art models future perspectives // Ecological Modelling. 2013. V. 250. Р. 25–33. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2012.10.015.
- Elliott M., Borja A., Cormier R. Activity-footprints, pressures-footprints and effects-footprints — walking the pathway to determining and managing human impacts in the sea // Marine Pollution Bull. 2020. V. 155. Article 111201. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111201.
- Fath B. D., Asmus H., Asmus R. et al. Ecological network analysis metrics: The need for an entire ecosystem approach in management and policy // Ocean and Coastal Management. 2019. V. 174. P. 1–14. DOI: 10.1016/j.ocecoaman.2019.03.007.
- Solovjova N. V. Ecological risk modelling in developing resources of ecosystems characterized by varying vulnerability levels // Ecological Modelling. 2019. No. 406. 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.
- Solovjova N. V., Kovalyova I. V. Simulation-based ecological risk assessment of the Black Sea ecosystem // Oceanology. 2024. V. 64. No. 1. P. 27–36. https://doi.org/10.1134/S0001437024010119.
- Stelmakh L., Kovrigina N., Gorbunova T. Phytoplankton seasonal dynamics under conditions of climate change and anthropogenic pollution in the western coastal waters of the Black Sea (Sevastopol Region) // J. Marine Science and Engineering. 2023. V. 11. Iss. 3. Article 569. 14 p. https://doi.org/10.3390/jmse11030569.
- Suslin V., Churilova T. A 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. https://doi.org/10.1002/lol2.10178.