научная статья по теме ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОСТАВА, ОБИЛИЯ И ПРОДУКЦИИ ФИТОПЛАНКТОНА БЕЛОГО МОРЯ В КОНЦЕ ЛЕТА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОСТАВА, ОБИЛИЯ И ПРОДУКЦИИ ФИТОПЛАНКТОНА БЕЛОГО МОРЯ В КОНЦЕ ЛЕТА»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 1, с. 24-32

^=БИОЛОГИЯ МОРЯ

УДК 551.465

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОСТАВА, ОБИЛИЯ И ПРОДУКЦИИ ФИТОПЛАНКТОНА БЕЛОГО МОРЯ В КОНЦЕ ЛЕТА

© 2011 г. Л. В. Ильяш1, И. Г. Радченко1, Л. Л. Кузнецов2, А. П. Лисицын3, Д. М. Мартынова4

А. Н. Новигатский3, А. Л. Чульцова5

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет 2Всероссийский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва 3Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 4Зоологический институт РАН, Санкт-Петербург 5Северо-Западное отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Архангельск

e-mail: ilyashl@mail.ru Поступила в редакцию 02.03.2009 г., после доработки 16.06.2009 г.

Видовой состав, численность и биомасса (В) фитопланктона, концентрация хлорофилла "а", первичная продукция (ПП) и содержание растворенных минеральных фосфора, кремния и нитритного азота были оценены в поверхностных водах Двинского (Дз), Кандалакшского (Кз) заливов и Бассейна (Бас) Белого моря во второй половине августа 2004 г. Содержание биогенных элементов было ниже средне многолетних значений для лета. Содержание хл на большей части акватории колебалось от 0.9 до 2 мг/м3. Значения ПП составляли 50—375 мг С/(м3 сут), наиболее продуктивными являлись воды Дз. Значения В варьировали в пределах 11—105 мг С/м3. Наибольшие значения В отмечены в центральных частях Бас и Дз. По сходству структуры фитопланктона выделено три группы станций.

ВВЕДЕНИЕ

Сведения о пространственной изменчивости фитопланктона Белого моря немногочисленны и охватывают в основном период с июня до середины августа [5, 6, 7, 15, 18, 22]. Данные о пространственном распределении фитопланктона и его продукционных характеристиках во второй половине августа отсутствуют. Исключение составляет исследование распределения планктонных водорослей в эстуарии реки Кемь в конце августа 2002 г [4, 33]. Гидрохимические и гидрофизические параметры вод Белого моря характеризуются значительной пространственно-временной изменчивостью, которая определяется распределением речного стока, наличием вторичных элементов общей циркуляции вод моря (циклонических и антициклонических круговоротов, фронтальных зон) и другими факторами [14]. Гидрохимические и гидрофизические параметры вод в свою очередь обусловливают межгодовую и пространственную вариабельность обилия, структуры и продукционных характеристик фитопланктона. Недостаточная изученность пространственной неоднородности фитопланктона и его продукционных возможностей в Белом море подчеркивалась ранее в ряде работ [2, 7].

Цель настоящего исследования заключалась в оценке распределения видового состава, обилия, структуры фитопланктона и первичной продукции по акватории Белого моря во второй половине августа. Эта работа является важным звеном многодисциплинарных исследований по проекту "Система

Белого моря" (руководитель — академик А.П. Лисицын) [11].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материал для работы отбирали в Двинском, Кандалакшском заливах и в Бассейне Белого моря 17—28 августа 2004 г. в ходе 64-го рейса НИС "Профессор Штокман". Всего за период рейса на 42 станциях (рис. 1) собраны пробы для гидрохимического анализа и для оценки содержания фотосинтетических пигментов. На 18 станциях были проведены суточные эксперименты по измерению первичной продукции и деструкции органического вещества в поверхностном слое вод Белого моря. На 20 станциях в поверхностном горизонте отобраны пробы для оценки видового состава и обилия фитопланктона. Температура, соленость, концентрация биогенных элементов в поверхностном слое на этих станциях представлены в табл. 1.

Температура и соленость были определены мультипараметрическим зондом РБ1. Определение растворенных минеральных форм фосфора, кремния и нитритного азота проводили согласно методам [17]. Измерение концентрации фотосинтетических пигментов проводили спектрофотометриче-ским методом [8]. Пробы воды фильтровали через стекловолокнистые фильтры марки ОБ/Б. Фильтры замораживали и в дальнейшем анализировали в лаборатории морской экологии (ВНИРО, г. Москва). Оптическую плотность экстрактов измеряли на

спектрофотометре "Hitachi". Расчет концентрации пигментов проводили с использованием формул Джеффри и Хамфри [27].

Первичную продукцию и деструкцию органического вещества измеряли скляночным методом в кислородной модификации. Продукционные склянки инкубировали в аквариуме на борту судна. Растворенный кислород определяли методом Винклера и полярографическим методом (датчик OXI-57). Величины продукции в единицы углерода пересчитывали согласно балансовому уравнению фотосинтеза [3]. На ряде станций измеряли проникающую фотосинтетически активную радиацию (ФАР) датчиком UNDERWATER с целью определения ослабления света с увеличением глубины.

Для исследования фитопланктона пробы воды (1.4 л) отбирали с подповерхностного слоя, концентрировали методом обратной фильтрации (диаметр пор 2 мкм) и фиксировали раствором Люголя. Фитопланктон просчитывали под микроскопом в камере типа Нажотта объемом 0.05 мл. Просматривали 3 или 4 камеры. Для расчета биомассы (В) объемы клеток определяли методом геометрического подобия [26] с последующим переводом в единицы углерода по аллометрическим зависимостям [34]. При анализе размерной структуры фитопланктона для каждого вида водорослей рассчитывали "эквивалентный сферический" диаметр, который есть диаметр сферы с объемом, равным объему клетки [32]. Размерную структуру представляли как вклад размерных групп в суммарную численность фитопланктона. Отнесение водорослей к фотоавтотро-фам или гетеротрофам проводили на основе литературных данных [7].

Для анализа сходства сообществ фитопланктона использовали пакет анализа экологических данных PRIMER Vèrsion 5.2.4. [24]. В качестве характеристики структуры фитопланктона рассматривали значения биомассы популяций водорослей. Сходство оценивали с помощью индекса Брея-Кёртиса, чувствительного к изменению обилия как доминирующих, так и редких видов. Затем проводили ордина-цию сообществ методом многомерного шкалирования (MDS). Характерные виды, обусловливающие высокое сходство внутри каждой группы проб, выделяли с помощью процедуры SIMPER [24].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Гидрохимические параметры. На исследованной акватории Белого моря содержание в поверхностных водах растворенного фосфора колебалось в пределах 0.04—0.29 мкг-ат/л, кремния — 0.59—6.09 мкг-ат/л, нитритного азота — 0.01—0.09 мкг-ат/л. Средние значения концентрации фосфора составили в Кандалакшском заливе 0.04 ± 0.0 мкг-ат/л, в Бассейне 0.15 ± 0.09 мкг-ат/л, в Двинском заливе 0.18 ±

°с.ш. 67.0 F

66.5

66.0

65.5

65.0

64.5

64.0

1 1 1 1 1 i i i

- -

_ X 13о 15® ^—"—

S 12® JL 4® 20© Y в Д J

- J 10^ » Y - в 25© 1 в 26© 2© д л\ ы O/irvSl к

- У \27© л V Ч ' ? Л1Г1 36

1 1 i и 1 |> 1 1

32 33 34 35 36 37 38 39 40 °в.д.

Рис. 1. Схема расположения станций. Кружки — определение гидрохимических параметров и концентрации хл "а", треугольники — определение гидрохимических параметров, концентрации хл "а" и первичной продукции, цифры — номера станций, на которых проводили определение видового состава и обилия фитопланктона поверхностного слоя.

± 0.05 мкг-ат/л. Среднее содержание растворенного кремния составило в Кандалакшском заливе 2.31 ± ± 0.61 мкг-ат/л, в Бассейне 3.44 ± 1.80 мкг-ат/л, в Двинском заливе 3.96 ± 1.97 мкг-ат/л. Самые высокие концентрации отмечены в куту Двинского залива: до 0.50 мкг-ат/л фосфора, 10 мкг-ат/л кремния и 0.15 мкг-ат/л нитритного азота. По направлению к устью Двинского залива концентрация биогенных элементов снижалась, однако на выходе из залива в районе соленостного фронта [30] содержание ресурсов снова повышалось. Наименьшее содержание минеральных ресурсов отмечалось в Кандалакшском заливе и в Бассейне на ст. 15.

Для вертикального распределения биогенных элементов было характерно увеличение концентрации в слоях ниже термоклина, который залегал на глубине от 10 до 15 м. В слое 25—50 м концентрация биогенных элементов достигала 0.20—0.70 мкг-ат/л фосфора, 3—15 мкг-ат/л кремния, 0.01—0.18 мкг-ат/л нитритного азота.

Фотосинтетические пигменты. Содержание хлорофилла "а" (хл "а") на большей части акватории колебалось от 0.9 до 2 мг/м3. Максимальные значения хл "а" (до 7.5 мг/м3) отмечены в эстуарии р. Северная Двина, и по направлению к устью Двинского залива величины хл "а" снижались. В Бассейне значения хл "а" изменялись в пределах 0.9—1.5 мг/м3, а в Кандалакшском заливе не превышали 0.9 мг/м3. Содержание хл "Ь" изменялось от 0.16 до 0.32 мг/м3. Наибольшие величины отмечены в районе ст. 27 и 26. Содержание хл "с" варьировало от 0.15 до 0.55 мг/м3 с наибольшими величинами в кутовой части Двинского залива.

Таблица 1. Температура, соленость, концентрация биогенных элементов в поверхностном слое на станциях, где были отобраны пробы для оценки видового состава и обилия фитопланктона

№ Темпера- Соле- P-PO4, Si, мкг- N-NO2,

станции тура, °С ность, %% мкг-ат/л ат/л мкг-ат/л

Кандалакшский залив

5 14.5 24.9 - - -

6 15.4 24.8 - - -

7 15.2 24.3 - - -

8 15.0 24.5 0.04 2.74 0.03

9 14.8 24.9 0.04 1.88 0.02

Бассе йн

3 12.4 25.0 0.21 3.05 0.07

4 12.5 25.1 - - -

10 9.6 26.1 0.15 4.72 0.09

11 9.0 26.3 - - -

12 12.5 24.9 0.10 1.42 0.04

13 13.0 25.1 - - -

15 12.3 25.3 0.04 0.56 0.00

20 10.7 25.4 0.07 2.49 0.06

21 9.0 26.1 0.27 5.94 0.20

Двинский залив

2 12.7 24.8 0.11 2.64 0.04

25 10.1 25.7 0.21 5.13 0.09

26 10.5 25.4 0.21 5.48 0.08

27 10.4 25.9 0.25 6.09 0.10

36 11.7 22.8 - - -

40 10.7 25.6 - - -

Примечание. '

- данные отсутствуют.

Первичная продукция. Наиболее продуктивными являлись воды Двинского залива (270—375 мг С/(м3 сут)). В Бассейне и Кандалакшском заливе валовая первичная продукция (ПП) составляла, соответственно, 50—320 и 50—100 мг С/(м3 сут). Значения ПП согласуются с содержанием хл "а" (коэффициент корреляции равен 0.8).

Величина ФАР на глубине 15 м составляла 1% и менее от падающей на поверхность моря. Соответственно, это дает основание оценить толщину фоти-ческого слоя в 15—20 м. Расчет ПП в столбе воды с испол

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком