научная статья по теме СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХЛОРОФИЛЛА И БИОМАССЫ ФИТОПЛАНКТОНА В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ Геофизика

Текст научной статьи на тему «СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХЛОРОФИЛЛА И БИОМАССЫ ФИТОПЛАНКТОНА В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 3, с. 389-398

МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ ^

УДК 581.325:551.484.797.9(262)

СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХЛОРОФИЛЛА И БИОМАССЫ ФИТОПЛАНКТОНА В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ

© 2004 г. Г. П. Берсенева, Т. Я. Чурилова, Л. В. Георгиева

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, Севастополь Поступила в редакцию 31.05.2002 г. После доработки 28.03.2003 г.

Представлены результаты двухлетнего непрерывного Мониторинга по определению содержания хлорофилла "а" и биомассы фитопланктона в центральной западной части и в районе склона континентального шельфа Черного моря. Сезонная динамика концентрации хлорофилла "а" в обоих регионах соответствует Ц-образному типу. Она характеризуется низкими летними значениями и высокими - в осенний период, которые переходят в зимне-весеннее "цветение" фитопланктона. Амплитуда средних значений концентрации хлорофилла равна 3-4 в центральной части моря и около 2 - в районе континентального склона. В разные годы высокие значения биомассы фитопланктона в осенне-зимне-весенний период обусловлены как типичным "цветением" диатомовых водорослей, так и другими таксонами. В центральной западной части моря отмечена связь между относительным содержанием феопигментов и концентрацией хлорофилла. Установлена сезонная динамика отношения углеродной биомассы фитопланктона к хлорофиллу "а". Осенне-зимне-весен-ние показатели составляли в среднем 20, а летние - 40-50 в обоих исследованных районах.

Исследования пространственно-временной изменчивости содержания хлорофилла и биомассы фитопланктона проводились, в основном, в западной части Черного моря и его прибрежной области [2, 8, 12, 14, 17, 19, 27]. Из анализа имеющихся данных следует, что в динамике указанных параметров присутствуют весенний и осенний максимумы и летний минимум. Регулярные исследования временной изменчивости хлорофилла и биомассы фитопланктона проведены только в прибрежных районах Черного моря [14, 21]. Для глубоководной части представление о сезонной динамике этих параметров основано на эпизодических измерениях, выполненных в разные годы и сезоны, что вносит некоторую неопределенность в описание полного годового цикла этих параметров, связанную с их межгодовой изменчивостью.

В связи с этим были проведены систематические измерения содержания пигментов и фитопланктона с коротким временным интервалом в течение двух с половиной лет в центральной западной части и на склоне континентального шельфа Черного моря.

Цель настоящей работы - установление общих закономерностей временной динамики концентрации хлорофилла, биомассы и таксономического состава фитопланктона поверхностного слоя в районах с разными экологическими особенностями.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Работы проводились на двух станциях в течение 1998-2000 гг. с интервалом в 1-2 недели. Первая точка отбора находилась в открытой западной части моря и имела координаты 42°55'- 43°10' с.ш. и 30°48'-31°08' в.д. - ЦЗЧ, вторая - на склоне континентального шельфа около Крыма, в 13 милях от мыса Херсонес (44°00'-44°10' с.ш. и 33°01'-33°13' в.д.) - СКШК. В открытом море точка отбора находилась в центре циклонического круговорота с глубинами около 2000 м, а вторая точка - на изобате 200 м в зоне влияния Севастопольского квазистационарного циклонического круговорота (рис.1). Пробы фитопланктона отбирали с поверхности при замедлении скорости хода судна ночью накануне захода в порт Севас-

Рис. 1. Расположение станций отбора проб фитопланктона. 1 - центральный район западной части моря (ЦЗЧ); 2 - склон континентального шельфа (СКШК); 200 - изобата 200 м.

1998

(а) 1999

2000

2.4гЗ Л 3 Л 3

и 2.5 г

60 150 240 330 420 510 600 690 780 870

(б)

60 150 240 330 420 510 600 690 780 870 Дни

Рис. 2. Сезонная динамика содержания хлорофилла "а" (Са + ф) в течение 1999-2000 гг. в ЦЗЧ (а) и в СКШК (б): Л - лето, 3 - зима.

тополь и утром в день прибытия. Хранили их до фильтрации в течение 5-10 ч в холодильнике. Для определения пигментов пробы объемом 300-500 мл фильтровали на стекловолокнистые фильтры ^аШал вР/Р) при вакууме не более 0.3 атм. Фильтры экстрагировали, в основном, сразу же после фильтрации. Экстракцию проводили 90%-ным раствором ацетона в течение 18 ч при 6-8°С. Для измерения концентрации хлорофилла и феофитина использовали флюориметрический метод, описанный в работе Юнева и Берсеневой [26]. Флюори-метр собран в отделе экологической физиологии водорослей на базе "Спекола". Источником возбуждения флуоресценции пигментов служит лампа КгМ-70, а регистрация производится фотоумножителем ФЭУ-27. Расчет концентрации хлорофилла "а" и феофитина "а" проводили по формулам Гиббса [29], но постоянные коэффициенты определяли для нашего прибора по хроматографически чистому хлорофиллу "а".

Качественный состав фитопланктона и его биомассу определяли по стандартной методике. Фитопланктон сгущали, фильтруя 1-2 л воды в камерах обратной фильтрации через ядерные фильтры с диаметром пор 1 мкм. Пробы фиксировали формалином, создавая 4%-ную концентрацию. Для подсчета клеток использовали камеры Наумана объемом 0.4-0.7 мл. Таким образом, учитывались фракции нано- (2-20 мкм) и микропланктона (>20 мкм).

Пересчет сырой биомассы в углерод производили по формулам, приведенным в работе [31]:

Для динофлагеллят и кокколитофорид:

С = 0.760 V0819.

Для диатомовых:

С = 0.288 V0811,

где С - органический углерод (пг/клетка), V -объем клетки (цм3).

РЕЗУЛЬТАТЫ

На основании систематических измерений, выполненных в течение двух с лишним лет, прослежена динамика содержания хлорофилла "а", феофитина "а", биомассы и таксономического состава фитопланктона в западной открытой части Черного моря. Изменчивость содержания суммы хлорофилла и феофитина (Са + ф), измеренная за период от февраля 1998 г. до мая 2000 г., представлена на рис. 2а.

В течение 1998 г. эта величина в открытых водах западной части моря (ЦЗЧ) изменялась от минимальных летних значений 0.22 мг/м3 до максимальных весенних - 2.11мг/м3. При рассмотрении непрерывной динамики содержания хлорофилла наблюдалось несколько максимумов - весенний в марте (2.11 мг/м3), осенний - в ноябре (1.39 мг/м3) и летний минимум - с июня по август (рис. 1а). В 1999 г. - более ранний февральский максимум с меньшим абсолютным значением (1.35 мг/м3) и осенний - в ноябре (1.27 мг/м3). В 2000 г. отмечен ранний максимум хлорофилла в январе (2.06 мг/м3), а в марте - более низкое значение 1.41 мг/м3.

Данные по измерению концентрации хлорофилла на склоне континентального шельфа (СКШК) представлены на рис. 26. Сезонная изменчивость хлорофилла в этом районе в 1998 г. аналогична таковой для мористой области. Различия наблюдались в абсолютной величине зимне-весеннего максимума, который здесь составлял 1.37 мг/м3 и был ниже осеннего. В 1999 г. отличия от открытых районов проявились в более высокой величине осеннего максимума (2.44 мг/м3). Весеннее развитие фитопланктона в начале 2000 г. не отличалось высокими показателями в этом районе. Для всего периода исследований можно отметить меньшую вариабельность в сезонных показателях содержания хлорофилла (в 3 раза) и более плавное его снижение во времени.

На основании полученных данных были рассчитаны средние величины содержания хлорофилла для отдельных временных периодов в двух исследованных областях моря (табл.1). В 1998 г. эти показатели в центральной западной части моря с октября 1998 г. по март 1999 г. были довольно близки и составляли в осенние месяцы 1.21 ± 0.23, а в зимне-весенние - 1.43 ± 0.53 мг/м3. В то время как летние величины в среднем составляли 0.38 ± 0.11 мг/м3. В районе континентального склона в этом же году средние показатели концентрации хлорофилла

в весеннии и осеннии периоды не различались, составляя 1.10 ± 0.23 мг/м3.

В 1999 г. в открытой части моря осенне-зимне-ве-сенние показатели были хоть и ниже предыдущего года, но достаточно высокие - с сентября по декабрь 1.0 ± 0.22, а с февраля по март - 1.1 ± 0.23 мг/м3 (табл.1). На свале глубин осенние концентрации хлорофилла по средним значениям даже превосходили весенние (1.43 и 0.86 мг/м3, соответственно). Следует отметить более стабильные летние показатели в обоих раИонах, но в раИоне континентального склона они были выше, чем в открытой части моря.

Величина суммарного содержания хлорофилла "а" и феофитина "а" (Са+ф), динамика которого описана выше, содержит фотосинтетически активный хлорофилл "а" и продукт его деградации - фе-офитин, количество которого принято выражать величиной относительного содержания от суммы хлорофилла "а" и феофитина "а". Сезонная динамика относительного содержания феопигментов представлена на рис. 3. Эта величина при незначительной межгодовоИ вариации отличалась по сезонам. И для первого, и для второго раИонов минимальные величины (22%) отмечены в осен-ниИ и зимниИ периоды, средние - весноИ (25%), максимальные - летом (36%).

На протяжении всех сезонов наблюдалась тенденция снижения относительного содержания феопигментов с повышением концентрации хлорофилла, которая описывается степенным уравнением (рис. 4):

У + 2 = 20.3Х-0303 (Я = 0.39).

Как видно, коэффициент корреляции для всего массива данных невысокиИ (Я = 0.39). Но если взять отдельно соотношение между относительным содержанием феофитина и концентрациеИ хлорофилла для открытых вод и прибрежноИ части моря, то для первого раИона коэффициент корреляции повышается до 0.72, а уравнение приобретает вид:

У = 19.0 X-0-403 (Я = 0.72).

Для второИ области это соотношение снижалось, и коэффициент корреляции выражался низ-коИ величиноИ.

Биомасса нано- и микрофитопланктона представлена в табл. 2. Максимальные величины наблюдались в обоих раИонах весноИ 1998 г. (2470 и 110 мг/м3). ОсенниИ максимум был значительно ниже в открытоИ части моря (430 мг/м3), близкие значения наблюдались и в раИоне континентального склона, но с некоторым смещением во времени. В летниИ период биомасса фитопланктона снижалась в открытоИ части моря до 80, а в раИоне свала глубин оставалась относительно высо-коИ (130-210 мг/м3). В 1999 г. биомасса, как и хло-

Таблица 1. Средние концентрации хлорофилла Са + ф

(X) для централ

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