Эколого-физиологические основы развития весеннего «цветения воды» кокколитофоридой  Emiliania huxleyi  в Черном море

Л.В. Стельмах

ФГБУН “Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН”,РФ, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2

E-mail: lustelm@mail.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2018-3-85-92

УДК 581.526.325(262.5)

Реферат:

   На основе исследований, выполненных в Черном море в мае 2013 г., выявлены основные факторы, контролирующие весеннее “цветение воды” кокколитофоридой Emiliania huxleyi. Этот вид водорослей играет важную роль в формировании циклов углерода и серы Мирового океана, а также влияет на оптические и тепловые характеристики его поверхностных вод в периоды своего интенсивного развития.

   Цель настоящей работы заключалась в выявлении роли абиотических и биотических факторов среды в формировании весеннего “цветения воды” кокколитофоридой E. huxleyi в Черном море.

   Экспериментальные исследования выполнены в прибрежных и открытых водах Черного моря в период 72-й научной экспедиций на нис “Профессор Водяницкий”   (20–29 мая 2013 г.) Работы проводились как в западной части моря (до 34º в.д.), так и в восточной (34 – 37º в.д.) в поверхностном слое вод (0-1 м). Был определен комплекс структурных и функциональных параметров фитопланктона, а также абиотических условий среды.

   Исследования показали, что развитие “цветения воды“ кокколитофоридой E. huxleyi в Черном море начинается в мае. Это явление контролировалось совместным действием нескольких абиотических факторов, таких как свет, температура и биогенные вещества, а также биотическим фактором – микрозоопланктонным выеданием. В период работ наблюдались благоприятные световые и температурные условия для роста фитопланктона. Средняя температура воды в верхнем перемешанном слое составляла около 20 ºС, а интенсивность солнечной радиации была равна здесь в среднем                  24 Э·м-2∙день-1. Основным источником азота служил аммоний, который был благоприятным для развития E. huxleyi, а также динофитовых водорослей. При оптимальных абиотических условиях E. huxleyi росла с максимальной для данного вида скоростью (1,00–1,40 сутки-1). Однако отсутствие достаточного содержания нитратов ограничивало рост диатомовых водорослей.

   Слабое потребление E. huxleyi микрозоопланктоном способствовало усиленному приросту численности ее клеток. Тогда как прирост динофитовых водорослей был ограничен значительным их потреблением микрозоопланктоном. Эта группа водорослей служила, вероятно, основным источником пищи для простейших в период исследований.

   Таким образом, условия, благоприятные по свету, температуре и биогенным веществам для роста E. huxleyi, а также слабое ее потребление микрозоопланктоном способствовали увеличению доли данного вида водорослей в фитопланктоне. Основную численность и биомассу фитопланктона составляла, как правило, эта мелкая кокколитофорида. Все ее клетки были покрыты кокколитами – пластинками из карбоната кальция. Диаметр клеток составлял 5–6 мкм, а численность -1,6–4,3 млн. клеток·л-1.

Ключевые слова: фитопланктон, кокколитофорида Emiliania huxleyi, Черное море.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Balch W.M., Holligan P.M., Ackleson S.G., Voss K.J. Biological and optical properties of mesoscale coccolithophore blooms in the Gulf of Maine // Oceanogr. 1991. Vol. 36. P. 629–643.
  2. Gafar N.A., Eyre B.D., Schulz K.G. A conceptual model for projecting coccolithophorid growth, calcification and photosynthetic carbon fixation rates in response to global ocean change // Frontiers in Marine Science. 2018. Vol. 4. P. 1–18.
  3. Mikaelyan A.S., Silkin V.A., Pautova L.A. Coccolithophorids in the Black Sea: Their interannual and long-term changes // 2011. Vol. 51. P. 39–48.
  4. Oguz T., Merico A. Factors controlling the summer Emiliania huxleyi bloom in the Black Sea: A modeling study // Journal of Marine Systems. 2006. Vol. 59. P. 173–188.
  5. Olson M.B., Strom S.L. Phytoplankton growth, microzooplankton herbivory and community structure in the southeast Bering Sea: Insight into the formation and temporal persistence of an Emiliania huxleyi bloom // Deep-Sea Research. 2002. Part II. Vol. P. 5969–5990.
  6. Стельмах Л.В., Сеничева М.И., Бабич И.И. Эколого-физиологические основы “цветения” воды, вызываемого Emiliania huxleyi в Севастопольской бухте // Экология моря. 2009. Вып. 77. С. 28–32.
  7. Стельмах Л.В., Куфтаркова Е.А., Бабич И.И. Скорость роста фитопланктона и его потребление микрозоопланктоном в период осеннего “цветения“ Emiliania huxleyi в западной части Черного моря // Морск. экол. журн. Т. 12, № 2. С. 51–62.
  8. Stelmakh L.V., Georgieva E.YU. Microzooplankton: the trophic role and involvement in the phytoplankton loss and bloom-formation in the Black Sea // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2014. Vol. 14. P. 955–964.
  9. Landry M.R., Hassett R.P. Estimating the grazing impact of marine micro-zooplankton // Mar. Biol. 1982. Vol. P. 283–288.
  10. JGOFS Protocols. Protocols for the Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) Core Measurements. Manual and Guides. Vol. 29. 100 p.
  11. Menden-Deuer S., Lessard E.J. Carbon to volume relationships for dinoflagellates, diatoms and other protist plankton // Limnol. Oceanogr. 2000. Vol. 45. P. 569–579.
  12. Montagnes D.J., Berges J.A., Harrison P.J., Taylor F.J.R. Estimating carbon, nitrogen, protein and chlorophyll a from volume in marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr. 1994. Vol. P. 1044–1060.
  13. Tomas C.R. Identifying Marine Diatoms and Dinoflagellates. 2007. New York. Academic Press.
  14. Feng G.Y., Roleda M.Y., Armstrong E., Boyd P.W., Hurd C.L. Environmental controls on the growth, photosynthetic and calcification rates of a Southern Hemisphere strain of the coccolithophore Emiliania huxleyi // Oceanogr. 2017. Vol. 62. P. 519–540.
  15. Harris G.N., Scanlan D.J., Geider R.J. Acclimation of Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae) to photon flux density // Journal of Phycology. 2005. Vol. 41. P. 851–862.
  16. Riegman , Stolte W., Noor-Deloos A. M., Slezak D. Nutrient uptake and alkaline phosphatase (ec 3:1:3:1) activity of Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae) during growth under n and p limitation in continuous cultures // Journal of Phycology. 2006. Vol. 36. P. 87–96.
  17. Eppley R.W, Rogers N., McCarthy J.J.  Half-saturation constants for uptake of nitrate and ammonium by marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr. 1969. Vol. 14. P. 912–920.
  18. Varella D.E., Harrison P.J. Effect of ammonium on nitrate utilization by Emiliania huxleyi,   a   coccolithophore  from the oceanic northeastern Pacific // Marine Ecology Progress Series. 1999. Vol. 186. P. 67–74.
  19. Schmoker С., Hernandes-Leon S., Calbet A. Microzooplankton grazing in the oceans: impacts, data variability, knowledge gaps and future directions // Journal of Plankton Research. 2013. Vol. P. 691–706.
  20. Strom S., Wolfe G., Slajer A., Lambert S., Clough J. Chemical defense in the microplankton II: Inhibition of protist feeding by b-dimethylsulfoniopropionate (DMSP) // Oceanogr. 2003. Vol. 48. P. 230–237.
  21. Stelmakh L.V., Gorbunova T.I. Carbon-to-chlorophyll-a ratio in the phytoplankton of the Black Sea surface layer: variability and regulatory factors // Ecologica Montenegrina. 2018. Vol. P. 60–73.
  22. Glibert P.M., Wilkerson F.P., Dugdale R.C., Raven J.A., Dupont C.L., Leavitt P.R., Parker A.E., Burkholder J.M., Kana T.M. Pluses and minuses of ammonium and nitrate uptake and assimilation by phytoplankton and implications for productivity and community composition, with emphasis on nitrogen-enriched conditions // Oceanogr. 2016. Vol. 61. P. 165–197.
  23. Bratbak G.,Wilson, Heldal M. Viral control of Emiliania huxleyi blooms? // Journal of Marine Systems. 1996. Vol. 9. Issues 1–2. P. 75–81.

Loading