научная статья по теме РОЛЬ МАССОВЫХ ВИДОВ МЕЗОЗООПЛАНКТОНА В ВЫЕДАНИИ ФИТОПЛАНКТОНА В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ КАРСКОГО МОРЯ В ОСЕННИЙ СЕЗОН Геофизика

Текст научной статьи на тему «РОЛЬ МАССОВЫХ ВИДОВ МЕЗОЗООПЛАНКТОНА В ВЫЕДАНИИ ФИТОПЛАНКТОНА В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ КАРСКОГО МОРЯ В ОСЕННИЙ СЕЗОН»

ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 4, с. 656-667

МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 574.523

РОЛЬ МАССОВЫХ ВИДОВ МЕЗОЗООПЛАНКТОНА В ВЫЕДАНИИ ФИТОПЛАНКТОНА В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ КАРСКОГО МОРЯ

В ОСЕННИЙ СЕЗОН

© 2015 г. А. В. Дриц, Е. Г. Арашкевич, А. Б. Никишина, В. М. Сергеева,

К. А. Соловьев, М. В. Флинт

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: adrits@mail.ru Поступила в редакцию 22.04.2013 г., после доработки 22.06.2013 г.

Исследована роль массовых видов зоопланктона копепод Pseudocalanus spp., Oithona spp. и птеропод Limacina helicina в выедании фитопланктона в верхнем 50-м слое. Материал собран на 14 станциях двух разрезов, пересекающих внешний шельф Карского моря, область континентального склона и прилежащие глубоководные районы в западном и восточном отрогах желоба Святой Анны в сентябре 2011 г. Скорость потребления пищи измерялась флуоресцентным методом. Показано, что суммарное потребление менялось в широком диапазоне от 0.2 до 8.7% от биомассы автотрофного фитопланктона и от 2 до 230% от его суточной продукции. Основной вклад в выедание вносили мелкие копеподы Oithona spp. и молодь птеропод. Максимальные величины выедания были приурочены к присклоновым фронтальным зонам; минимальные — к области шельфа. Отмечена существенная мезомасштабная пространственная изменчивость величины выедания фитопланктона, обусловленная изменением состава и обилия зоопланктонного сообщества.

DOI: 10.7868/S003015741504005X

ВВЕДЕНИЕ

Экосистема Карского моря интенсивно исследовалась в последние два десятилетия [4, 5, 8, 28, 33, 38]. Это определялось, главным образом, ее большой ролью в трансформации речного стока, поступающего в Арктику, и в процессах взаимодействия между шельфом и глубоководными районами Арктического бассейна. Кроме того, такие исследования необходимы для понимания того, как происходящие климатические процессы влияют на экосистемы эпиконтинентальных высокоширотных морей. Перспектива освоения огромных углеводородных запасов на Карском шельфе также требует новых данных о среде и биоте, необходимых для разработки региональной политики экологически безопасного природопользования. Эти исследования дали достаточно детальные представления о структурной организации Карской экосистемы в западных и центральных районах бассейна, однако многие важнейшие аспекты ее функционирования оставались до последнего времени недостаточно изученными. К ним, прежде всего, относятся процессы первичной трансформации органического вещества в пелагической пищевой цепи. При всей очевидной важности количественной оценки этих процессов их исследованию в Карском море посвящена единственная работа [1].

Растительноядный зоопланктон — один из ключевых компонентов трофических цепей в экосистемах арктических морей, регулирующий процессы трансформации биологической продукции и потоки вещества. В высокоширотных планктонных сообществах основу биомассы в верхнем продуцирующем слое моря на протяжении большей части вегетационного сезона составляют крупные интерзональные копеподы рода Са1апт — С. НурегЬогеш, С. glacialis и С.рпшагсЫ-еш [3, 10, 11, 20]. Массовое развитие популяций этих видов приурочено к весеннему цветению фитопланктона, во время которого у них происходит активный рост, размножение и накопление резервных веществ [24, 36, 37]. В конце вегетационного периода эти виды погружаются в более глубокие слои водной толщи и большую часть года проводят в состоянии диапаузы [26, 27], не участвуя в процессах трансформации органического вещества в эпипелагиали. Основу зоопланктон-ного сообщества арктических морских экосистем в это время составляют виды, не имеющие покоящейся фазы в жизненном цикле и населяющие поверхностные слои в течение всего года [15, 29, 31]. На севере Карского моря в глубоководных районах желоба Св. Анны это молодь крылоногих моллюсков Ьшаста НеИста, размером 0.3—0.7 мм и мелкие копеподы Pseudocalanus 8рр., ОИНопа 8рр. Суммарный вклад этих видов в сырую биомассу зоопланктона в верхнем продукционном 50-м слое

60 65 70 75 80 85° в.д.

Рис. 1. Схема расположения исследованных станций.

°с.ш.

в сентябре—октябре в основном превосходит 70% и часто достигает 90% [9]. По данным [1], полученным в сентябре 2007 г., именно мелкоразмерная (<0.5 мм) фракция зоопланктона в северных районах Карского моря играет ведущую роль в утилизации новообразованного органического вещества, потребляя в конце вегетационного сезона 45—96% суточной первичной продукции.

Целью настоящей работы является детальная оценка пространственной изменчивости уровня потребления продукции и биомассы автотрофно-го фитопланктона популяциями доминирующих видов зоопланктона на севере Карского бассейна в пограничной области между пелагическими экосистемами шельфа и глубоководными районами Арктики.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Работа была выполнена в рамках мультидис-циплинарных исследований экосистемы Карского моря, проводимых в сентябре 2011 г. на борту НИС "Академик Мстислав Келдыш". Материал получен на 14 станциях двух разрезов, пересекающих шельф Карского моря с глубинами 135—150 м, область континентального склона и прилежащие глубоководные районы в западном и восточном отрогах желоба Святой Анны, с глубинами до 500 м (рис. 1).

Нами рассмотрены массовые виды мезо-планктона, доминирующие в сообществе верхнего 50-м слоя водной толщи — копеподы РнгийосаЫпт 8рр., ОИкопа 8рр. и молодь крылоногих моллюсков Ышаста НвИапа. Они представляли мелкоразмерную фракцию планктонных жи-

вотных с размером тела 0.3—1.7 мм, и суммарно формировали более 70% общей биомассы мезо-зоопланктона [9].

Сборы зоопланктона для определения видового состава и численности проводили сетями Multinet. Подробно метод сбора и обработки планктонных проб описан в [9].

Интенсивность питания зоопланктона оценивали флуоресцентным методом по содержанию фитопигментов (Chl-a и феопигментов) в кишечнике и времени переваривания пищи [32]. Зоопланктон для анализов собирали сетью Джеди 37/50 (ячея фильтрующего конуса 180 мкм) из верхнего 50-метрового слоя. Немедленно после отбора проб животных наркотизировали фильтрованной морской водой, насыщенной углекислым газом, для предотвращения выделения пищи из кишечников. Обездвиженных животных под бинокуляром сортировали по видам и стадиям и помещали в 90% ацетон для экстракции фитопигментов. Для каждого анализа отбирали 30—40 животных. Экстракцию проводили при температуре 7°С в течение 24 часов. Количество пигментов определяли по методике [39]:

Chl-a = k(Fb — /а-ХКэкстр/«),

Феопигмент = k(RFa — FbW^^/n),

где k - калибровочный коэффициент прибора, Fb и Fa — флуоресценция опытного раствора до и после подкисления соответственно, R — коэффициент подкисления, Кэкстр — объем ацетонового экстракта, мл, n — количество животных в экстракте.

Общее содержание пигментов в кишечнике (G, нг Chl-a//экз) рассчитывали по формуле [12]:

G = (Chl-a + 1.51Феопигмент).

Время переваривания пищи для копепод было взято из литературных источников [35]: для Oithona spp. — 1.67 час, для Pseudocalanus spp. — 0.67 час, для Metridia longa — 1.5 час. Время переваривания пищи (Т, час) для Limacina helicina было определено в экспериментальных условиях двумя методами. При первом методе мы измеряли скорость уменьшения пигментов в пищеварительном тракте (r, час—1), инкубируя свежевы-ловленных птеропод (600 экз) в 100-мл сосудах, наполненных фильтрованной через стеклово-локнистый фильтр GF/F морской водой. Через определенное время (1.5—2 часа в начале опыта и 4—8 часов в конце опыта) из экспериментального сосуда отбирали порцию животных для измерения количества пигментов в их кишечнике. Время переваривания рассчитывали как Т = 1/r. Второй метод мы использовали для того, чтобы исключить эффект отсутствия пищи на время переваривания. 250 экземпляров Limacina helicina были инкубированы в течение суток в 1-л сосудах

с нефильтрованной морской водой, взятой из горизонта максимума флуоресценции. Эксперимент проводили в 4-х повторностях с 4-мя контролями (сосуды без животных). По разнице начальной и конечной концентрации Chl-a определяли суточное потребление пигментов (I, нг Chl-a/экз/сут). В конце опыта было также измерено содержание пигментов в животных (G, нг Chl-a/экз). Время переваривания рассчитывали как Т = G24/I.

Суточное потребление Chl-a (I, нг Chl-a/экз сутки) рассчитывали как:

I = Gt/T, где t — время питания, равное 24 часам для Oithona spp., Pseudocalanus spp. и молоди пте-ропод, постоянно населяющих поверхностный слой, 8 часам — для M. Longa, поднимающихся в слой 0—50 м в темное время суток.

Общее потребление биомассы автотрофного фитопланктона всеми исследованными видами мезо-планктона в слое 0—50 м (ЕСы-а, мг Chl-a/м2/сутки) рассчитывали по формуле:

^Chl-a

= Е IN,

i^l

где I — суточное потребление СМ-а для I вида/группы видов, N — численность I вида/группы видов в слое (экз/м2), п — число видов/групп видов. Для пересчета суточного потребления пищи в единицы углерода (Ес, мг С/м2/сутки) были использованы данные по содержанию органического углерода в автотрофных видах водорослей (СфШ), полученные на основании обработки проб фитопланктона из верхнего 50-м слоя на тех же станциях, где проводились работы по исследованию питания мезозоопланктона (материалы И.Н. Сухановой, В.М. Сергеевой). Данные о величине первичной продукции и концентрации СМ-а приведены в работе [6].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Данные о количестве СМ-а, величине первичной продукции, соотношении Сфит/СМ-а и численности массовых видов зоопланктона на каждой станции в слое 0—50 м, используемые в наших расчетах, представлены в табл. 1 и на рис. 2.

Суточная активность потребления фитопланктона зоопланктоном. На рис. 3 приведены данные о количестве фитопигментов в пищеварительном тракте трех исследованных видов зоопланктона, пойманных на станциях в западном и восточном отрогах желоба Св. Анны в разное время суток. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии выраженных суточных ритмов активности потребления фитопланктона у всех исследованных видов ^N0^^, р > 0.05). Аналогичным образом было проанализировано влияние кон-

n

Таблица 1. Количество С

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

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»