Экологическое состояние вод северо-восточной части Черного моря

Ecological state of the waters of the north-eastern Black Sea

 

Полякова Т.В.1, Полякова А.В.2

Tatiana V. Polyakova, Antonina V. Polyakova

 

1Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, 
биологический факультет (Москва, Россия)
2Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, 
географический факультет (Москва, Россия)

 

УДК 574.2:581.526

 

Исследовано влияние межгодовой и сезонной изменчивости гидролого-гидрохимических условий на изменение видового состава, численности и биомассы фитопланктона в северо-восточной части Чёрного моря на примере Геленджикской бухты.

Ключевые слова: фитопланктон; Геленджикская бухта; сезонная и межгодовая изменчивость; зоопланктон.

 

Для прибрежных вод северо-восточной части Черного моря характерно интенсивное развитие планктона (Сезонные изменения..., 1983). Исследования в северо-восточной части Черного моря в зимний и летний сезоны на протяжении 15 лет (рис. 1) позволили проследить различные аспекты изменчивости природных условий в прибрежной зоне моря и их влияние на планктонное сообщество. Гидрологические и химико-биологические условия в этой зоне моря характеризуются большой временной и пространственной изменчивостью, что ярко прослеживается в Геленджикской бухте. 

 Рис. 1. Схема станций в  Геленджикской бухте

Fig. 1. The scheme of stations in Gelendzhik Bay

 

Результаты

Результаты комплексных исследований в зимний период позволили проследить влияние гидрометеорологических условий на состояние фитопланктона бухты в разные по суровости зим годы. В годы с холодной зимой преобладали жгутиковые водоросли (Dinolagellatae), доля которых в общей биомассе составляла более 80%, в то время как доля диатомовых водорослей (Bacillariophyta) была менее 20%. В условиях теплой зимы развитие фитопланктона было интенсивное, о чем свидетельствует пересыщение воды кислородом и уменьшение концентрации биогенных веществ. В составе фитопланктона в теплые зимы преобладают диатомовые водоросли, основную часть биомассы которых составляют водоросли Pseudosolenia calcar-avis (80%). Условия теплой зимы способствуют увеличению скорости продукционно-деструкционных процессов и изменяют гидрохимические основы биопродуктивности, что и приводит к массовому развитию крупных диатомовых водорослей (Полякова и др., 2016). Во время аномально теплой зимы и жаркого лета 2009 г. преобладала Pseudosolenia calcar-avis, в отличие от зим 2008 г. и 2010 г., когда максимальную долю в фитопланктоне составлял род Sceletonema.

Летом об активном протекании процесса фотосинтеза в акватории бухты свидетельствуют высокие значения рН и содержания растворенного кислорода (рис. 2), особенно в прибрежной зоне.

а) б)

Рис. 2. Распределение величин pH (а) и растворенного в воде кислорода (µM·л-1) (б) в поверхностном слое Геленджикской бухты в летний сезон

Fig. 2. Distribution of pH (a) and dissolved oxygen in water(µM·l-1) (б), in the surface layer of the Gelendzhik bay in summer season

 

На протяжении почти пяти лет (по 2010 г.) летом в фитопланктонном сообществе преобладали диатомовые водоросли Pseudosolenia calcar-avis. Условия жаркого лета 2009 г. и 2010 г. привели к массовому развитию Pseudosolenia calcar-avis. При этом общая биомасса фитопланктона летом 2010 г. была в два раза больше, чем летом 2009 г., а наибольшие величины биомассы были приурочены к районам влияния вод, поступающих из открытой части моря (рис. 3) В количественном и процентном отношении биомасса Pseudosolenia calcar-avis на несколько порядков превышала численные показатели всех других водорослей. Этому в значительной степени способствовало состояние биогенной базы, главным образом, большое содержание силикатов в морской воде (рис. 4) и поступление с материковым стоком соединений азота и фосфора. 

Рис. 3. Распределение биомассы фитопланктона в Геленджикской бухте в июле 2010 г. (мгм-3)
Fig. 3. Distribution of phytoplankton biomass in Gelendzhik Bay in July 2010 (mgm-3)

Рис. 4. Распределение силикатов (µM·л-1) в поверхностном слое Геленджикской бухты в июле 2010 г.
Fig. 4. Distribution of silicates (µM·l-1) in the surface layer of Gelendzhik Bay in July 2010

 

Зимой 2011 г. температура воды была несколько ниже, чем в предыдущие 2009 и 2010 годы, однако выше, чем в холодные зимы 2006–2008 гг. Очевидно, с температурным режимом была связана одна из причин уменьшения интенсивности развития фитопланктона. О невысокой интенсивности фотосинтеза в этот период свидетельствует относительное содержание кислорода – менее 100% на всей акватории Геленджикской бухты (рис 5). Биомасса фитопланктона была на один–два порядка меньше, чем в предыдущие годы, в том числе биомасса и численность Pseudosolenia calcar-avis были низкими и соответствовали наблюдавшимся во время холодных зим. Однако зимой 2011 г. развитие водорослей контролировалось не только температурой воды, но даже в большей степени содержанием биогенных веществ, содержание которых было низким, в сравнении со средними значениями этих характеристик в зимний период. Было нарушено стехиометрическое соотношения Si:Р и Si:N. Более высокое содержание силикатов, фосфатов и нитратов характерно для прибрежных вод (рис. 6, 7, 8), что связано с материковым стоком, который был больше в связи с обильными атмосферными осадками. Низкое содержание силикатов ограничивало развитие Pseudosolenia calcar-avis.

Рис. 5. Относительное содержание
кислорода (%) зимой 2011 г.
Fig. 5. Relative oxygen content (%) in winter 2011

Рис. 6. Распределение силикатов (µM·л-1)
зимой 2011 г.
Fig. 6. Distribution of silicates (µM·l-1) in winter 2011

 

Рис. 7. Распределение фосфатов (µM·л-1) зимой 2011 г.
Fig. 7. Phosphate distribution (µM·l -1) in winter 2011

Рис. 8. Распределение нитратов (µМл-1)
зимой 2011 г.
Fig. 8. Distribution of nitrates (µM·l-1)
in winter 2011

 

Летом 2011 г. поле течений в Геленджикской бухте представляло собой циклонический круговорот, в результате которого происходил заток поверхностных, более теплых вод с температурой 21,0–21,5С из открытого моря (рис. 9). Пониженные величины температуры воды (16,5–17,5С) были характерны для прибрежной зоны, где в результате сгонных ветров на смену теплым поверхностным водам поднимались с глубины более холодные воды, обогащенные биогенными веществами. Однако концентрации биогенных веществ на всей акватории бухты были низкими в результате активного развития фитопланктона.

Об активном развитии фотосинтеза свидетельствуют высокое пересыщение воды кислородом (рис. 10), большая биомасса фитопланктона (рис. 11), низкие концентрации биогенных веществ, несмотря на их поступление из открытой части моря и из придонного слоя в прибрежной зоне. Содержание фосфатов в целом по бухте было низким, увеличиваясь к берегу в результате подъема вод. Большое значение для формирования запаса биогенных веществ имеет поступление с материковым стоком органических веществ (Агатова и др., 2005), количество которых увеличилось за последние 15 лет, что привело в процессе их минерализации к увеличению содержания в основном фосфатов и минеральных соединений азота.

Рис. 9. Распределение температуры в поверхностном слое в июле 2011 г.

Fig. 9. Temperature distribution in the surface layer in July 2011

Рис. 10. Относительное содержание
растворенного кислорода (%)
в поверхностном слое в июле 2011 г.

Fig. 10. Relative content of dissolved oxygen (%)
in the surface layer in July 2011

 

Рис. 11. Распределение биомассы фитопланктона (мкгл-1) в Геленджикской бухте в июле 2011 г.

Fig. 11. Distribution of phytoplankton biomass
(μg∙l-1) in Gelendzhik Bay in July 2011

Рис. 12. Распределение силикатов (µM·л-1)
в поверхностном слое Геленджикской бухты
в июле 2011 г.

Fig. 12. Distribution of silicates (µM·l-1)
in the surface layer of Gelendzhik Bay in July 2011

 

Распределение силикатов в поверхностном слое Геленджикской бухты в значительной степени было обусловлено циркуляцией вод в бухте, а их концентрация – развитием  диатомовых. Основная роль в обогащении силикатами принадлежала поступлению вод из Черного моря, в результате чего максимальные значения были отмечены на входе в бухту в восточной части пролива (8 мкм∙л-1) и в ее центральной части (6 мкм∙л-1) (рис. 12). В западной части пролива отмечалось наименьшее содержание силикатов (<2 мкм∙л-1), причиной чего являлся выход из бухты в море через западную часть пролива уже обедненных силикатами вод.

По сравнению с предыдущими годами количество диатомовых Chaetoceros curvisetus увеличилось, чем и объясняются низкие концентрации силикатов. Доминирующий в прошлые годы вид Psevdosolenia calcar-avis летом 2011 г. был представлен во всех пробах единичными экземплярами в виде обломков, нецелыми разрушенными клетками. Распределение биомассы фитопланктона на поверхности (рис. 11) в значительной степени определялось гидрофизической структурой вод и динамическими процессами. В это время у северо-восточного побережья наблюдался апвеллинг, в прибрежной зоне термоклин находился в непосредственной близости от поверхности.

Активное развитие фитопланктона создавало благоприятные условия для развития зоопланктона летом 2011 г. Тем более, что фитопланктонное сообщество по видовому составу соответствовало его естественному состоянию.

В пробах присутствовали не только тепловодные (род Pleopis) и эвритермные (роды Acartia и Oikopleura) виды, но и холодноводные (роды Calanus, Pseudocalanus, Oithona), которые обычно летом уходят в более прохладные глубинные воды, поднимаясь к поверхности только в зимний период. Такое разнообразие видов, очевидно, было связано с наблюдавшимся апвеллингом, принесшим вместе с прохладной водой и характерные для этой температуры виды.

В летний и зимний сезоны 2012–2013 гг. в связи с низким содержанием силикатов биомасса диатомовых водорослей Pseudosolenia calcar-avis была низкой в пределах естественных величин (Архипкин и др., 2015, Полякова, Полякова, 2015). В эти годы происходило восстановление естественного состава видов черноморского фитопланктона.

Как было сказано выше, на изменение биомассы водорослей в значительной степени влияет динамика вод, обусловливающая интенсивность затока в Геленджикскую бухту более богатых силикатами, свежих черноморских вод из открытой части моря (Архипкин и др., 2015, Полякова, Полякова, 2015). Так, в 2014 г. в зимний и летний периоды течения в основном были направлены в Геленджикскую бухту, в результате чего состояние биогенной базы (особенно силикатов) вновь способствовало развитию Pseudosolenia calcar-avis (Полякова, 2017а). Традиционные черноморские виды водорослей родов Licmophora, Sceletonema, Peridinium летом 2014 г. были значительно менее представлены по сравнению с 2012–2013 гг. Пересыщение воды кислородом было высоким, и даже зимой достигало 105–109% (рис. 13). В связи с развитием фитопланктона содержание биогенных веществ было пониженным, и содержание силикатов несколько увеличивалось у побережий, а в центральной части моря было фоновым. Наиболее высокие величины биомассы фитопланктона приурочены к южной части бухты (рис. 14), находящейся под влиянием вод из открытой части моря, что обусловило здесь высокие концентрации кислорода и наиболее низкие, вследствие потребления фитопланктоном, концентрации биогенных веществ.

Рис. 13. Относительное насыщение
кислородом (%) на поверхности
в Геленджикской бухте зимой 2014 г.

Fig. 13. Relative oxygen saturation (%) at the surface  in Gelendzhik Bay in winter 2014

 Рис. 14. Распределение биомассы
фитопланктона (мкг∙л-1) в Геленджикской бухте
зимой 2014 г.

Fig. 14. Distribution of phytoplankton biomass (μg∙l-1) in Gelendzhik Bay in winter 2014

 

Зимой 2016 г. общая картина состояния фитопланктонного сообщества практически вновь совпадала с естественной, наблюдавшейся до массового развития Pseudosolenia calcar-avis. В акватории Геленджикской бухты по численности доминировали водоросли Sceletonema costatum и Talassionema nitzschioides (Полякова, Полякова, 2017).

Летом 2016 г. по численности преобладала Talassionema nitzschioides. Однако благодаря затоку черноморских вод и поступлению силикатов, крупная водоросль Pseudosolenia calcar-avis также была хорошо развита, составляя почти 70% от биомассы всех диатомовых водорослей, хотя и уступала по численности традиционному виду (Полякова, Полякова, 2017 а, б).

В зоопланктоне летом 2016 г. преобладали тепловодные (Penilia avirostris) и эвритермные (Oithona minuta, Acartia clausi, Oicopleura dioica, Sagita setosa) виды. Холодноводный комплекс организмов представлен в основном Pseudocalanus elongatus. В пространственном распределении мезозоопланктона в основном наблюдалось совпадение максимальных значений его биомассы с максимумами развития фитопланктона. Однако на северо-востоке Геленджикской бухты увеличение биомассы зоопланктона вызвало уменьшение биомассы фитопланктона, что, очевидно, обусловлено развитием здесь большого количества фильтраторов-фитофагов (Acartica clausi, Penilia avirostris) и эврифагов, таких как Oithona minuta. Минимальные величины биомассы зоопланктона отмечались в акватории, находящейся под влиянием загрязненных вод р. Су-Аран.

Летом 2017 г. в составе фитопланктонного сообщества в Геленджикской бухте динофлагелляты в поверхностном слое преобладали над диатомовыми по всей акватории (таблица 1). Биомасса первых составила 1392 мкг∙л-1, а вторых – 133,4 мкг∙л-1. Однако обычно в летний период процентное содержание диатомовых составляет не менее 40%. Летом 2017 г. наиболее интенсивно развивались Peridinium sp., Ceratium tripos, Prorocentrum micans. Диатомовые были представлены в основном Pseudosolenia calcar-avis. Динофлагелляты обычно занимают второе место в фитопланктоне и в основном представлены видами рода Peridinium, которые встречаются в море в течение всего года, однако наиболее массового развития достигают в теплое время года.

ТАБЛИЦА 1 (нажать для просмотра)

Распределение зоопланктона летом 2017 г. определялось температурным режимом и характером распределения фитопланктона: максимальные величины его биомассы наблюдались в наиболее прогреваемых районах с интенсивным развитием фитопланктона.

 

Заключение

На пространственную и временную изменчивость численности, биомассы и видового состава фитопланктона северо-восточной части Черного моря влияют гидролого-гидрохимические условия. Так в 2006–2010 гг. и в 2014 г. при поступлении в Геленджикскую бухту вод, обогащенных силикатами, из открытой части моря происходило массовое развитие крупной диатомовой водоросли Pseudosolenia calcar-avis, а в 2011–2013 гг. и 2016 г. преобладали традиционные для Черного моря виды водорослей Talassionema nitzschioides и Sceletonema costatum. Летом 2017 г. в составе фитопланктонного сообщества в Геленджикской бухте динофлагелляты преобладали над диатомовыми по всей акватории, основную массу последних составляли водоросли Pseudosolenia calcar-avis.

Распределение зоопланктона в акватории Геленджикской бухты определяется температурным режимом и характером распределения фитопланктона: максимальные величины его биомассы наблюдались в наиболее прогреваемых районах с интенсивным развитием фитопланктона.

 

Список литературы

1. Агатова А.И., Аржанова Н.В., Лапина Н.М., Торгунова Н.И., Красюков Д.В. Пространственно-временная изменчивость органического вещества в прибрежных экосистемах Кавказского шельфа Черного моря // Океанология. 2005. Т. 45, №5. С. 670–677.

2. Архипкин В.С., Полякова Т. В., Полякова А. В. Phytoplankton Community of  North-Eastern Black Sea // Сборник статей «Medcoast». 15, Т.1. – Турция, 2015. – С. 293–298

3. Полякова Т.В., Полякова А.В. Влияние гидрометеорологических условий на динамику фитопланктонного сообщества северо-восточной части Черного моря // Науки о биосфере: инновации. Серия: Ecological Studies, Hazards, Solutions. V. 20. – М.: МАКС Пресс, 2015. – С. 177–179.

4. Полякова Т.В., Полякова А.В. Изменчивость фитопланктонного сообщества северо-восточной части Чёрного моря под влиянием естественных и антропогенных факторов // Вопросы современной альгологии. 2016. № 1 (11). URL: http://algology.ru/958

5. Полякова Т.В., Полякова А.В. Влияние изменчивости биогенной базы на фитопланктон Геленджикской бухты Черного моря // Вопросы современной альгологии. 2017а. № 1 (13). URL: http://algology.ru/1148

6. Полякова Т.В., Полякова А.В. Экология  планктона северо-восточной части Черного моря // Доклады Московского общества испытателей природы (МОИП). 2017б. Т.62. С. 56–61

7. Сезонные изменения черноморского планктона / Под ред. Ю.И.Сорокина, В.И.Ведерникова. – М.: Наука, 1983. – 223 с.

Статья поступила в редакцию 15.12.2017

.

 

Ecological state of the waters of the north-eastern Black Sea

Tatiana V. Polyakova, Antonina V. Polyakova

 

The influence of interannual and seasonal variability of hydrological and hydrochemical conditions on changes in the species composition, abundance and biomass of phytoplankton in the north-eastern part of the Black Sea was studied on the example of the Gelendzhik bay.

Keywords: phytoplankton; Gelendzhik bay; seasonal and interannual variability; zooplankton.

 

Об авторах

Полякова Татьяна Владимировна – Polyakova Tatiana V.

кандидат биологических наук, доцент
старший научный сотрудник ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Биологический факультет, каф. гидробиологии

polyakova-biolog@mail.ru

Полякова Антонина Владимировна – Polyakova Antonina V.

кандидат географических наук, доцент
доцент ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Географический факультет, каф. океанологии

anpol@mail.ru

Корреспонденский адрес: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова, д. 1, стр. 12, Биологический факультет, каф. гидробиологиител.: (495) 939-27-91.

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 


К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
VI Сабининские чтения - 2017 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

15 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ

Новые публикации



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147