Дружкова Е.И.¹, Венгер М.П.¹, Сажин А.Ф.²

Elena I. Druzhkova, Marina P. Venger, Andrey F. Sazhin

¹Мурманский морской биологический институт РАН (Мурманск, Россия)
²Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва, Россия)

УДК 574.583

В результате исследований, проведенных в июле 2018 г. в юго-западной части Карского моря, выявлено, что в период начала подвижки сезонных льдов пелагический фитоцен находился на стадии ледового/прикромочного цветения, которые реализовывались в рамках единого пространственно- временного поля. Отличительными чертами организации сообщества пелагических микроводорослей были характерный набор доминант и мозаичная структура пелагиали. Мозаичность морского фитопланктона определяется взаимодействием между физическими факторами среды и биологической активностью популяций микроводорослей. В данном случае пелагический фитоцен представлял собой сеть ограниченных локальными фронтальными разделами короткоживущих бассейнов с преимущественным развитием отдельных видов/видовых комплексов на фоне функционирования базового кластера ранневесенних криофильных диатомей.

Ключевые слова: Карское море; прикромочное цветение; фитопланктон; диатомовый комплекс

Анализ функционирования планктонных сообществ – ключевой момент изучения функционирования пелагических экосистем арктических морей как в условиях естественных климатических изменений, так и под влиянием постоянно возрастающей антропогенной нагрузки. В этом контексте экосистема Карского моря – довольно мелководного участка Арктического шельфа, на долю которого приходится более 40% всего пресного стока (Makkaveev et al., 2015) – рассматривается как важнейшее звено в глобальном цикле углерода. Наибольший интерес представляют районы повышенной продуктивности, такие как зоны фронтальных разделов различного генезиса (в частности, зона раздела «река–море» и зона дрейфующих льдов).

Несмотря на достаточно большое количество работ, посвященных исследованию количественных и продукционных характеристик фитопланктона карскоморского шельфа в различные сезоны (ранневесенний, позднелетний, осенний) (Sazhin et.al., 2017, Vedernikov et. al., 1994, Nöthig et. al., 2003), короткий раннелетний период остается до настоящего времени практически не изученным. Особенностью фенологического периода между весной и летом является одновременное функционирование планктонных сообществ в условиях таяния льда в западной части акватории и под максимальным воздействием стока рек Оби и Енисея в восточной. Гипотеза, которая лежит в основе данного исследования, заключается в том, что видовое разнообразие и обилие фитопланктона достигают максимума именно в начале лета.

Таким образом, цель настоящего исследования – оценить численность и активность карскоморского фитопланктона в зоне и вне зоны влияния пресного стока в раннелетний период – период таяния сезонных льдов.

Пробы фитопланктона были отобраны с борта судна «Норильский никель» по курсу следования с поверхностного горизонта на 25 станциях в два этапа:

этап I) 29 июня – 1 июля от Баренцева моря через Карские Ворота вдоль побережья полуострова Таймыр до эстуария реки Енисей (ст. 1–14) и

этап II) 12–15 июля на обратном пути от Енисейского залива до Карских Ворот (ст. 15–25).

По данным солености на исследованном участке акватории были выделены 3 зоны: морская к западу от п-ова Ямал (соленость 26,9–33,4 psu), эстуарная в Енисейском заливе (0–2,2 psu) и промежуточная фронтальная (11,0–15,5 psu).

Всего за период исследований на акватории юго-западной части Карского моря зафиксировано 89 видов и надвидовых таксонов пелагических водорослей, большая часть из которых (65%) принадлежит к отделу Bacillariophyta.

Этап I: 29.06–1.07. Общая численность фитопланктона колебалась от 153 до 1528×10³ кл./л при биомассе 2,78–230,72 мгС/м³. Структурная основа пелагического фитоцена была представлена следующим видовым кластером: комплекс центрических диатомовых р. Thalassiosira (T. hyalina, T. decipiens, T. gravida, Thalassiosira spp. (мелк.)), колониальные (Pauliella taeniata, Navicula vanhoeffenii, Pseudo-nitzschia seriata f. seriata) и одиночные (Nitzschia longissima) формы пеннатных диатомовых, автотрофные (Peridiniella catenata) и гетеротрофные (Protoperidinium bipes) динофитовые, эвгленовые (Eutreptiella braarudii, Eutreptiella sp.) водоросли и автотрофная инфузория Myrionecta rubra. Доля мелких флагеллят была значительной (22–99%) только в зоне таяния льда, на остальных участках акватории не превышая 1,8%.

В морской зоне, на станциях, находившихся под сплошным ледовым покровом, наряду с базовым комплексом Pauliella taeniata и Thalassiosira spp., зафиксировано цветение криофлоры. В пелагиали активно развивались симпагические виды Nitzschia frigida и Melosira arctica var. bornholmiensis с относительной численностью 26–27% и биомассой 5–6%. Далее по разрезу по мере удаления от ледовой кромки оба вида полностью исчезают из пелагиали, лидирующее положение в сообществе занимает комплекс Chaetoceros (80% от совокупной численности и 29% от совокупной биомассы микрофитопланктона), что характерно для ранневесеннего (прикромочного) цветения (Макаревич, Олейник 2017). При этом базовый комплекс видов продолжает активно вегетировать, общая численность сообщества возрастает в 9 раз (до 130×10³ кл./л), биомасса – в 1,5 раза. Далее доля Chaetoceros постепенно снижается на фоне развития базового комплекса и дальнейшего роста количественных показателей: численность планктонных водорослей увеличивается в 2,2 раза, биомасса – в 2,6 раз. В западной части морской зоны сообщество микрофитопланктона подвергается значительной структурной реорганизации. Рост численности р. Thalassiosira продолжается, при этом часть видов переходит в стадию спорообразования, относительная доля комплекса видов Chaetoceros уменьшается до 17%, Pauliella taeniata – до 8% от совокупной численности микроводорослей. В то же время в пелагиали активно развивается комплекс ранневесенних колониальных пеннатных диатомей (Fragilariopsis oceanica, Navicula vanhoeffenii, Navicula septentrionalis), что характерно для периода цветения криофлоры/прикромочного цветения арктических морей (Rat’kova, Wassmann, 2005). Изменение видового состава приводит к двукратному уменьшению общей численности при стабильной биомассе. Далее на восток ранневесенний пеннатный комплекс из пелагиали исчезает, общая численность микроводорослей падает до 128×10³ кл./л.

Фронтальная зона характеризуется максимальным развитием базового комплекса: численность р. Thalassiosira превышает 130×10³ кл./л, Pauliella taeniata – 1200×10³ кл./л и Navicula vanhoeffenii – 437×10³ кл./л (35%).

При переходе к эстуарной зоне зафиксирована кардинальная структурная перестройка пелагического фитоцена, показатели количественного развития базового комплекса резко падают: численность Thalassiosira в 9 раз, Pauliella taeniata – в 30 раз. И по численности (61%), и по биомассе (86%) в сообществе доминирует ледово- неритический вид Fossula arctica, субдоминирующее положение занимает комплекс мелкоклеточных видов р. Chaetoceros.

В Енисейском заливе – наиболее распресненной части исследованного участка акватории – пелагический фитоцен, соответственно, сформирован пресноводными видами: диатомовыми Aulacoseira spp. (в основном A. granulata и A. italica), 42% от совокупной численности и 75% от совокупной биомассы, Asterionellopsis formosa (27% от совокупной численности), и зелеными водорослями Monoraphidium contortum, Pseudopediastrum boryanum, Scenedesmus quadricauda.

Этап II: 13–15.07. В этот период колебания общей численности фитопланктона составили 16–1379×10³ кл./л при биомассе 0,04–117,22 мкгС/м³. Основные изменения в структуре пелагического фитоцена были отмечены в морской зоне, где в состав доминирующего комплекса кроме описанного ранее базового комлекса Pauliella taeniata и Thalassiosira gravida вошли Navicula septentrionalis, Peridiniella catenata и Eutreptiella sp., а также наблюдалось массовое развитие гетеротрофных динофлагеллят Protoperidinium breve, P. brevipes, P. granii и Girodinium lachryma.

В эстуарной зоне количественные показатели и качественный состав пелагических микроводорослей в целом соответствует описанным для этапа I. Для фронтальной зоны, так же как и на этапе I, характерно активное развитие пелагиали базового комплекса (Thalassiosira spp. и Pauliella taeniata) и, кроме того, зафиксировано массовое цветение золотистой водоросли Dinobryon balticum. Общая численность фитопланктона (за исключением спор) достигает 361×10³ кл./л, биомасса – 78,3 мгС/м³. Далее на запад прослеживается четкая тенденция к снижению показателей количественного развития. На границе фронтальной и морской зоны численность микрофитов уменьшается в 5 раз, биомасса – в 4 раза, причем 22% приходится на долю колониальной динофлагелляты Peridiniella catenata, которая, являясь постоянным компонентом пелагического фитоцена на всей исследованной акватории, достигает заметного развития только на этом участке. Более того, при высоком коэффициенте флористического сходства (более 60%) общая численность микрофитопланктона в 50 раз, а биомасса – в 20 раз меньше значений, зафиксированных на этапе I. Далее по разрезу численность микроводорослей падает до 4–5 тыс. кл./л, биомасса (от 20 до 90% которой приходится на долю гетеротрофных динофлагеллят Protoperidinium breve, P. brevipes, P. pallidum, Gyrodinium lachryma) не превышает нескольких десятков мкг/л.

Согласно последним представлениям в годовом сукцессионном цикле микрофитопланктона юго-западной части Карского моря выделяются 4 фазы: 1) цветение криофлоры (февраль), в сообществе доминируют Amphiprora paludosa var. hyperborea, Nitzschia frigida, Thalassionema nitzschioides); 2) прикромочное цветение (апрель), доминанты Thalassiosira Antarctica var. borealis, T. gravida, T. hyalina, Chaetoceros curvicetus, C. socialis); 3) весенне-летнее цветение (июль), доминируют виры родов Thalassiosira и Aulacoseira, колониальные диатомовые (Pauliella taeniata, Navicula septentrionalis, Pseudo-nitzschia seriata f. seriata) и Peridinella catenata, а также гетеротрофные динофлагелляты и эуглениды; 4) фаза покоя (с конца сентября) (Макаревич, Олейник, 2009).

По результатам исследований, проведенных в июле 2018 г. в юго-западной части Карского моря показано, что высокий продукционный потенциал пелагического фитоцена в начале летнего периода реализовался в виде мозаики короткоживущих бассейнов с различной структурной организацией сообщества микрофитопланктона в рамках единой стадии годового сукцессионного цикла – ледового/прикромочного цветения.

Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда, проект № 22-17-00011.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Макаревич П.Р., Олейник А.А. Структура годового цикла развития фитопланктонного сообщества Обь-Енисейского мелководья Карского моря //Доклады академии наук. 2009. Т. 426. C. 397– 399.
2. Макаревич П.Р., Олейник А.А. Микропланктон Баренцева моря: современный состав и структура в предзимний период // Вестник МГТУ. 2017. Т. 20. № 2. C. 316–325. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2017-20-2-316-325
3. Makkaveev P.N., Melnikova Z.G., Polukhin A.A., Stepanova S.V., Khlebopashev P.V., Chultsova A.L. Hydrochemical characteristics of the waters in the western part of the Kara Sea // Oceanology. 2015. V. 55. P. 485–496. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437015040116
4. Nöthig E.M., Okolodkov Y., Larionov V.V., Druzhkova E.I. Phytoplankton distribution in the inner Kara Sea: A comparison of three summer investigations // Proc. Mar. Sci. 2003. V. 6. P. 163–185. DOI: https://doi.org/10.1594/PANGAEA.804513
5. Ratkova T.N., Wassmann P. Sea ice algae in the White and Barents seas: composition and origin. // Polar Res. 2005. V.24. P. 95–110. DOI: https://doi.org/10.3402/polar.v24i1.6256
6. Sazhin A.F., Mosharov S.A., Romanova N.D., Belyaev N.A., Khlebopashev P.V., Pavlova M.A., Druzhkova E.I., Flint M.V., Kopylov A.I., Zabotkina E.A. The plankton community of the Kara Sea in early spring // Oceanology. 2017. V. 57. P. 222–224. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse11040832
7. Vedernikov V.I., Demidov A.B., Sudbin A.I. Primary production and chlorophyll in the Kara Sea in September 1993 // Oceanology. 1994. V. 34. P. 693–703.

Статья поступила в редакцию 8.07.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

Об авторах

Дружкова Елена Ивановна – Elena I. Druzhkova

кандидат биологических наук
ведущий научный сотрудник, Мурманский морской биологический институт РАН, Мурманск, Россия (Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia), лаборатория планктона

druzhkova@mmbi.info

Венгер Марина Павловна – Marina P. Venger

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Мурманский морской биологический институт РАН, Мурманск, Россия (Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia), лаборатория планктона

venger@mmbi.info

Сажин Андрей Федорович – Andrey F. Sazhin

кандидат биологических наук
ведущий научный сотрудник, Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва, Россия (Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia), лаборатории Экологии планктона

andreysazhin@yandex.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 183010, г. Мурманск, ул. Владимирская 17, ММБИ РАН. Телефон (8152) 25-39-63.

ССЫЛКА:

Дружкова Е.И., Венгер М.П., Сажин А.Ф. Структура и продуктивность фитопланктонного сообщества на юго-западе Карского моря в начале летнего периода. 2023. № 2 (32). С. 155–158. URL: http://algology.ru/2077

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-155-158

EDN – MDTUXE

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Structure and productivity of the phytoplankton community
in the southwestern Kara Sea in early summer

Elena I. Druzhkova, Marina P. Venger, Andrey F. Sazhin

¹Murmansk Marine Biological Institute RAS (Murmansk, Russia)
²Shirshov Institute of Oceanology RAS (Moscow, Russia)

As a result of research conducted in July 2018 in the southwestern part of the Kara Sea, it was revealed that during the period of the beginning of the seasonal ice shift, the pelagic phytocen was at the stage of ice/marginal bloom, which was realized within a single spatiotemporal field. Distinctive features of the organization of the community of pelagic microalgae were a characteristic set of dominants and a mosaic structure of the pelagial. The mosaic pattern of marine phytoplankton is determined by the interaction between physical environmental factors and the biological activity of microalgae populations. In this case, the pelagic phytocene was a network of short-lived basins limited by local frontal sections with the predominant development of individual species/species complexes against the background of the functioning of the basic cluster of early spring cryophilic diatoms.

Key words: Kara Sea; marginal bloom; phytoplankton; diatom complex

References

1. Makarevich P.R., Olejnik A.A. Mikroplankton Barenceva morya: sovremennyj sostav i struktura v predzimnij period [Microplankton of the Barents Sea: modern composition and structure in the pre-winter period]. Vestnik MGTU. 2017. T. 20. № 2. P. 316–325. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2017-20-2-316-325 (In Russ.)
2. Makarevich P.R., Olejnik A.A. Struktura godovogo cikla razvitiya fitoplanktonnogo soobshchestva Ob'-Enisejskogo melkovod'ya Karskogo morya [The structure of the annual development cycle of the phytoplankton community of the Ob-Yenisei shallow water of the Kara Sea]. Doklady akademii nauk. 2009. T. 426. P. 397– 399. (In Russ.)
3. Makkaveev P.N., Melnikova Z.G., Polukhin A.A., Stepanova S.V., Khlebopashev P.V., Chultsova A.L. Hydrochemical characteristics of the waters in the western part of the Kara Sea. Oceanology. 2015. V. 55. P. 485–496. DOI: https://doi.org/10.1134/S0001437015040116
4. Nöthig E.M., Okolodkov Y., Larionov V.V., Druzhkova E.I. Phytoplankton distribution in the inner Kara Sea: A comparison of three summer investigations. Proc. Mar. Sci. 2003. V. 6. P. 163–185. DOI: https://doi.org/10.1594/PANGAEA.804513
5. Ratkova T.N., Wassmann P. Sea ice algae in the White and Barents seas: composition and origin.  Polar Res. 2005. V.24. P. 95–110. DOI: https://doi.org/10.3402/polar.v24i1.6256
6. Sazhin A.F., Mosharov S.A., Romanova N.D., Belyaev N.A., Khlebopashev P.V., Pavlova M.A., Druzhkova E.I., Flint M.V., Kopylov A.I., Zabotkina E.A. The plankton community of the Kara Sea in early spring. Oceanology. 2017. V. 57. P. 222–224. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse11040832
7. Vedernikov V.I., Demidov A.B., Sudbin A.I. Primary production and chlorophyll in the Kara Sea in September 1993. Oceanology. 1994. V. 34. P. 693–703.

Authors

Druzhkova Elena I.

ORCID – http://orcid.org/0000-0002-7891-0800

Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia

druzhkova@mmbi.info

Venger Marina P.

ORCID – http://orcid.org/0000-0002-4433-8965

Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia

venger@mmbi.info

Sazhin Andrey F.

ORCID – http://orcid.org/0000-0001-5239-5591

Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow, Russia

andreysazhin@yandex.ru

ARTICLE LINK:

Druzhkova E.I., Venger M.P., Sazhin A.F. Structure and productivity of the phytoplankton community in the southwestern Kara Sea in early summer. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 155–158. URL: http://algology.ru/2077

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-155-158

EDN – MDTUXE

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147