ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 9, № 1, 2013, стр. 42-52
БИОЛОГИЯ
УДК 581.526.325(262.54)
РОЛЬ ВОДОРОСЛЕЙ РАЗНЫХ РАЗМЕРНЫХ ФРАКЦИЙ В ОБЩЕЙ БИОМАССЕ ФИТОПЛАНКТОНА ТАГАНРОГСКОГО
ЗАЛИВА
© 2013 г. Г.Ю. Глущенко1, О.Л. Лужняк1
В работе представлены результаты изучения водорослей разных размерных фракций в Таганрогском заливе Азовского моря в 2009-2011 гг. Определена их роль в общей биомассе фитопланктонного сообщества и характер изменения долевого участия этих фракций в биомассе в разных районах исследуемого водоема.
Ключевые слова: фитопланктон пико-, нано- и микрофракций, биомасса фитопланктона, Таганрогский залив.
Таганрогский залив является одним из самых гидродинамически активных районов внутрикон-тинентального миксогалинного Азовского моря. На акватории залива происходит смешение пресных вод реки Дон и осолоненных азовоморских вод, в результате чего среднегодовые значения солености вод в Таганрогском заливе варьируют от 0,5%о в авандельте р. Дон до 8-9% у выхода из залива [1]. Мелководность залива способствует быстрому ветровому и конвективному перемешиванию вод, что приводит к выравниванию вертикального распределения температуры: ее перепад в течение сезона в большинстве случаев не превышает 1 °С, но в целом для залива характерна значительная сезонная изменчивость [2]. Так, зимой температура поверхностного слоя воды практически на всей акватории отрицательная или близка к нулю. Наиболее низкие температуры отмечаются в январе -феврале. С марта температура быстро повышается и в мае достигает 18 °С. Максимальные значения температуры воды отмечаются в июле и могут превышать 30 °С. Со второй половины августа температура воды начинает заметно понижаться и в ноябре составляет 6-10 °С [3, 4]. Сложившиеся гидрометеорологические, гидролого-гидрохимические условия Таганрогского залива являются основными факторами, определяющими развитие фитопланктонного сообщества.
Несмотря на то, что Азовское море имеет многолетнюю историю гидробиологических исследований, современное состояние фитопланктонного сообщества Азовского моря в целом еще продол-
1 Институт аридных зон Южного научного центра РАН, 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41, тел.: (863) 250-98-06; e-mail: gluschenko_gala@mail.ru
жает оставаться недостаточно освещенным. На протяжении многих десятилетий исследования фитопланктона сводились к изучению качественных и количественных характеристик водорослей, размеры которых превышают 20 мкм [4, 5]. Микроводоросли, размеры которых меньше 20 мкм - ультрафитопланктон, который в свою очередь условно подразделяется на подгруппы: пико- (0,2-2 мкм) и нанопланктон (от 2-10 до 20 мкм), - упускались учеными из вида, хотя именно за счет этих микроорганизмов идет формирование до 59-69% первичной продукции и общей биомассы фитопланктона [6-8].
Цель исследования - определение роли водорослей разных фракций в функционировании фи-топланктонного сообщества, оценка вклада разных фракций фитопланктона в его общую биомассу, а также выявление сезонных изменений значений их биомассы в различных районах мелководного мик-согалинного Таганрогского залива.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Проведен анализ данных по фитопланктону пико-, нано- и микрофракций Таганрогского залива, полученных в экспедициях Южного научного центра РАН в 2009-2011 гг. (рис. 1). При анализе гидробиологического материала использована схема районирования Таганрогского залива на разные по солености и гидродинамике участки: восточный район, находящийся под влиянием пресного стока р. Дон; центральный, являющийся зоной смешения опресненных водных масс и вод залива; и западный, на который воздействуют соленые азовомор-ские воды [9, 10].
_I_I_I_
47,246,6- ° V
V
46,4- | | |
37 37,2 37,4 37,6 37,8 38 38,2 38,4 38,6 38,8 39 39,2
Рис. 1. Карта-схема отбора проб фитопланктона в Таганрогском заливе в 2009-2011 гг.
Отобранные с поверхностного горизонта пробы фитопланктона пико- и нанофракций фиксировали раствором глютарового альдегида, пробы фитопланктона микрофракции - кислым раствором Лю-голя. Готовые пробы обрабатывали в лабораторных условиях с использованием эпифлуоресцентного микроскопа для исследования пико- и нанопланк-тона и при помощи светового микроскопа для микропланктона [11-14]. Для определения видовой принадлежности и экологической характеристики водорослей использованы определители [15-20].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследований 2009-2011 гг. свидетельствуют о том, что в зависимости от сезона года доля ультрапланктона (пико- и нанофракции) может достигать 51% от общей биомассы фитопланктона (рис. 2). Так, в 2009 г. доля водорослей пикофракции изменялась зимой от 13 до 21%, весной - от 6 до 11%, летом - от 2 до 3%, к осени составляла от 3 до 11%. В 2010 г. вклад пикопланктона в общую биомассу микроводорослей был меньшим: зимой доля пикофракции была 5-8%, весной - 4-8%. Однако летом значения биомассы возросли до 3-12%, превышая значения предыдущего 2009 г. в четыре раза, осенью доля пикофракции составила 3%. Зимние данные за 2011 г. отсутствовали, в последующие сезоны доля пикопланктона превышала значения 2010 г., но была в одном диапазоне со значениями 2009 г.: весной доля пиководорослей составляла 8-10%, в летний сезон возросла до 8-21%, к осени варьировала от 2 до 12%.
Более крупная фракция ультрапланктона - на-нопланктон - изменялась на протяжении периода исследований следующим образом: зимой 2009 г. доля нановодорослей составляла от 23 до 51%, весной - 34-41%, летом она сократилась почти в восемь раз - до 4-6%, а осенью уже составляла 7-37%. В 2010 г. вклад нанопланктона в общую биомассу фитопланктона был меньше, чем в 2009 г. В зимний период его доля составляла от 18 до 32%,
к весне она уменьшилась вдвое - до 9-13%, летом наблюдался широкий диапазон значений - от 8 до 41% от общей биомассы фитопланктона, а осенью доля нанопланктона составляла 3%. В 2011 г. в весенний сезон нановодоросли составляли 25-29% от общей биомассы, летом - 21-45%, а к осени доля водорослей нанофракции сократилась до 7-20%.
Водоросли микрофракции составляли основную часть от общей биомассы фитопланктона: зимой 2009 г. их вклад составлял от 35 до 65%, весной -53-55%, летом достигал 92-93%, а осенью варьировал от 53 до 91%. В 2010 г. вклад микрофитопланктона в общую биомассу был значительнее: зимой его доля составляла 60-77%, весной увеличилась до 79-86%, летом изменялась в пределах 47-89%, а осенью достигала 94%. В 2011 г. доля микрофитопланктона в общей биомассе была близка к значениям 2009 г.: весной она составляла 61-67%, летом - 34-71%, а осенью - 74-91%.
Зимой 2009 г., в период ледостава, распределение фитопланктона разных фракций по акватории Таганрогского залива было следующим: в восточной части залива половину общей биомассы фитопланктона составляли водоросли нанофракции (2,3 мг/л), доля которых к центру залива уменьшалась вдвое (1,5 мг/л) (рис. 2, 3). Высокие значения биомассы нановодорослей в восточной части Таганрогского залива были сформированы за счет водорослей отдела Cryptophyta (1,8 мг/л). В центральной части залива значения биомассы крипто-фитовых водорослей уменьшались до 0,8 мг/л, субдоминантами выступали виды рода Chaetoceros Ehr. отдела Bacillariophyta. В западной части биомасса водорослей нанофракции была сформирована в основном только за счет Chaetoceros sp. (биомасса отдела - 1,4 мг/л).
Среди водорослей микрофракции доминантами по биомассе были представители отдела Dinophyta: в западной части биомасса отдела достигала 2,4 мг/л за счет Gymnodinium sp., а в центральной -3,4 мг/л за счет Katodinium rotundatum (Lohm.) Loeb. В восточной части доминировали микроводоросли отдела Cryptophyta, значения биомассы которых составляли 1,8 мг/л, в основном за счет развития Cryptomonas erosa Ehr.
Весной 2009 г. распределение значений биомассы микроводорослей и их доля в общей биомассе фитопланктона по районам Таганрогского залива были более равномерными. В восточной и центральной частях залива доля водорослей микрофракции составляла чуть более половины от общей биомассы фитопланктона. При этом отмечалась смена доминирующих отделов: в восточном районе залива отдел Cryptophyta сменил отдел Bacillariophyta, биомасса которого составляла 1,6 мг/л, а основным
2009 г.
2010 г.
2011 г.
ЕЯ М
О
н я
к «
я о ч
0
я
1
я
о
3
я
м я н
£
о5
47,2- 53%—
47- ____ / 55%Я
46,8- 34?/о_
46,6-
46,4-
Л/
8% I ^5%
68%
71%
N ф оо о\ м
00 00 АО 00 т 0\ (Л СП Г) П СП
<4 ^ ^О ос ОЧ сч
оо" оо" оо" оо" стС
СП СП СП СП СП
сч ч. « ^
ОО СО 00 оо ^ оС
СП СП СП СП СП
■ - фитопланктон микрофракции □ - фитопланктон нанофракции □ - фитопланктон пикофракции
Рис. 2. Доля пико-, нано- и микроводорослей в общей биомассе фитопланктона в разных районах Таганрогского залива
П
з 3
£
м
к
§
о Ь
Ь
Й к
¡я
ЕЯ М
О
н я
к «
я
0
3
я
1
я о
4 о
я
м я
н £
£
м о
46,6 -46,4-
2009 г.
2010 г.
2011 г.
В
6П Ю
Й О ч
о
о й м Кс
£ из
к №
£ из
м ч
к №
я ©
£ *
с
к
Кс
00 00 00 о СЧ г- сч 00 00 СЧ 00 о г» м Ч! 00 00 о) 00 о\ <ч
С) г» г- СП 00 00 00 00 СП о\ сп г- г- СП 00 00 00 00 СП ст> сп г- 1— СП 00 00 00 00 СП <т>
сп СП СП сп СП СП СП СП СП СП СП СП сп СП СП СП СП СП СП сп СП СП СП СП СП СП С)
нет [ данных
0,5 1 2 3
5 6
8
Рис. 3. Распределение биомассы (мг/л) нановодорослей в Таганрогском заливе
(л
>
£
47,2
л 47
№
и и 46,8
И
46,6
46,4
ЕЯ М
О
н
К 47,2
47
46,6 46,4
О ч о
я
Я 47,2 О
3 й 47 я
Н 46,6
нет I
данных 1 4 7 10131619 22 25 28 3134 37 40 43 46 Рис. 4. Распределение биомассы (мг/л) микроводорослей в Таганрогском заливе
представителем был вид Surirella ovata КШх В центре залива развивались представители СЫогорИу;а, преимущественно отмечали вид Monoraphidium contortum (ТИиг.) Komar.-Legn., отдел достигал значений биомассы 1,7 мг/л (рис. 4).
В сравнении с зимним периодом весной 2009 г. доля нановодорослей в восточной части залива уменьшилась с 51 до 41%. При этом доминировавший по биомассе отдел СгурШрИуа сменили отделы ВасШапорИу;а (0,6 мг/л, в осно
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.