CC BY
2УДК 574.583:551.464(265.54)
К.О. Тевс
Научно-образовательный комплекс «Приморский океанариум» -филиал Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН,
Владивосток, 690922 e-mail: tevs.kirill. 95@yandex. ru
ФИТОПЛАНКТОН БУХТЫ ЧЕРНЫШЕВА (УССУРИЙСКИЙ ЗАЛИВ, ЯПОНСКОЕ МОРЕ)
Впервые получены данные о видовом составе и динамике количественных характеристик фитопланктона бухты Чернышева. Обнаружено 94 таксона микроводорослей из 6 отделов. Численность варьировала в пределах 0,1-1,6 млн кл/л, биомасса - 0,5-6,8 г/м3. Проведен сравнительный анализ данных мониторинга микроводорослей со сведениями, опубликованными в литературе для сопредельных акваторий. Показано, что сезонная динамика микроводорослей была близка к классической схеме развития, характерной для морских прибрежных акваторий умеренной зоны, не испытывающих значительной антропогенной нагрузки.
Ключевые слова: фитопланктон, количественные характеристики, видовой состав, бухта Чернышева, Уссурийский залив.
K.O. Tevs
Scientific and Educational Center "Primorsky Aquarium" of the A. V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology FEB RAS,
Vladivostok, 690922 e-mail: [email protected]
PHYTOPLANKTON OF CHERNYSHEV BAY (USSURI BAY, SEA OF JAPAN)
For the first time, data on the species composition and dynamics of quantitative characteristics of phytoplank-ton of Chernyshev Bay were obtained. 94 taxa of microalgae from 6 divisions were identified. The phytoplankton cell density varied from 52,0 thousand cells/L to 1,6 million cells/L, and the biomass varied from 0,5 g/m3 to 6,8 g/m3. A comparative analysis of the monitoring data of microalgae with the information published in the literature or adjacent water areas has been carried out. It is shown that the seasonal dynamics of microalgae was close to the classical pattern of development typical for marine coastal waters of the temperate zone that do not experience significant anthropogenic stress.
Key words: phytoplankton, quantitative characteristics, species composition, Chernyshev Bay, Ussuri Bay.
Качественные и количественные характеристики планктонных водорослей и их функциональное состояние используются для решения ряда задач, связанных с оценкой условий формирования и распределения первичной продукции, загрязнения и эвтрофикации вод и в целом для выявления проблем биологической продуктивности водных объектов [1-3]. Согласно докладу об экологической ситуации в Приморском крае, прибрежные акватории в районе города Владивостока подвержены значительному антропогенному воздействию [4]. Воды Уссурийского залива в настоящее время относятся к III классу - «умеренно загрязненные», однако интенсивное развитие инфраструктуры острова Русского может привести к увеличению антропогенной нагрузки на прилегающие акватории и как следствие привести к ухудшению экологической обстановки в регионе.
Представленные сведения о составе сообщества и особенностях развития микроводорослей лягут в основу базы данных, обеспечивающей дальнейшее сравнение и оценку состояния прибрежных вод бух. Чернышева и сопредельных акваторий.
Цель работы - изучить видовой состав и количественные характеристики микроводорослей бух. Чернышева в осенне-зимний период 2019 г.
Сбор материала осуществляли в бух. Чернышева (42°57'46.5" / 131°54'02.1) с октября по декабрь 2019 г. при помощи 5-литрового батометра Нискина с поверхностного горизонта воды (0,5 м) (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема расположения станции в бухте Чернышева
Определение количества клеток нанопланктона проводили в камере типа Нажотта объемом 0,05 мл [3]. Биомассу микроводорослей рассчитывали исходя из значений клеточных объемов методом геометрического подобия [5-7], используя оригинальные и литературные данные измерений объема клеток каждого вида [8-9]. «Цветение» воды рассматривали как массовое развитие водорослей, численность клеток которых превышала 106 кл/л [10].
Видовую идентификацию фитопланктона проводили с помощью светового микроскопа Carl Zeiss Scope. A1, трансмиссионного электронного микроскопа Carl Zeiss Libra 120 и сканирующего электронного микроскопа Carl Zeiss Sigma 300. Подготовку препаратов для электронной микроскопии проводили по стандартным методикам [11-12].
Для оценки биологического разнообразия фитопланктоценоза исследуемого района использовали индекс видового разнообразия Маргалефа [13].
В результате оригинальных исследований, проведенных на мониторинговой станции в бух. Чернышева в осенне-зимний период 2019 г., представлены сведения о 94 видах и внутривидовых таксонах микроводорослей, отнесенных к шести отделам: Bacillariophyta (54 вида), Dinoflagellata (35), Ochrophyta (2), Cryptophyta (1), Euglenophyta (1) и Chlorophyta (1).
В определении видового богатства ведущая роль принадлежала диатомовым водорослям -57,5% от общего списка видов, динофлагелляты составляли 37,2%, другие систематические группы менее 2,0% каждая. Среди диатомовых наибольшее видовое разнообразие отмечали для рода Chaetoceros (17 видов), среди динофлагеллят для рода Protoperidinium (13). Из остальных отделов наиболее заметно были представлены охрофитовые, включавший два вида - Dictyocha fibula и Octactis octonaria. Число видов фитопланктона в пробе изменялось от 29 (декабрь) до 53 (октябрь) видов и внутривидовых таксонов.
Величина индекса Маргалефа колебалась в незначительных пределах - от 2,4 до 3,1, - отражая стабильное состояния структуры сообщества. Наименьшее значение индекса отмечали в декабре, наибольшее - в октябре. В среднем индекс видового разнообразия в период проведения исследования был равен 2,7 ± 0,4.
Анализ количественных данных показал, что численность фитопланктона в бух. Чернышева изменялась в пределах от 52,0 тыс. кл/л до 1,6 млн кл/л, биомасса - от 0,5 до 6,8 г/м3 (рис. 2).
Рис. 2. Динамика численности (а) и биомассы (б) фитопланктона в районе исследования
Выраженное развитие планктона наблюдали в конце октября (1,55 млн кл/л) при температуре поверхностного слоя воды 12,0°C и солености 32,3%о (рис. 2, а). «Цветение» воды было вызвано комплексом видов диатомовых водорослей - Pseudo-nitzschia delicatissima (27,6% от общей численности фитопланктона) и Skeletonema dohrnii (56,6%), суммарно достигающих численности 1,3 млн кл/л.
Развитие фитопланктона характеризовалось двумя подъемами биомассы (рис. 2, б). При температуре воды 12,0°C и солености 32,3%о отмечали первый пик (2,5 г/м3), обусловленный развитием диатомовых водорослей Coscinodiscus oculus-iridis (24,0% от общей биомассы фитопланктона), Skeletonema japonicum (20,4%) и Thalassiosira sp. (22,1%). Второй, более значительный пик (6,8 г/м3) наблюдали при охлаждении вод до температуры -1,8°C, что способствовало развитию Thalassiosira nordenskioeldii (85,0%).
В целом видовое разнообразие фитопланктона бух. Чернышева показало наличие меньшего количества видов, чем известно для сопредельных акваторий, что связано с коротким периодом наблюдений. Ранее проведенные исследования в Уссурийском заливе [14] свидетельствовали о нахождении 119 таксонов, в прибрежных водах о-ва Русского было обнаружено 254 вида [15], а альгофлора Амурского залива насчитывает 375 видов и внутривидовых таксонов микроводорослей [16]. Для получения более точных данных о видовом составе фитопланктона бух. Чернышева необходимо проведение дальнейших исследований на акватории, охватывающих все сезоны.
Сезонная динамика микроводорослей в районе исследования была близка к классической схеме развития, характерной для морских прибрежных акваторий умеренной зоны [17]. Сравнение сезонной динамики фитопланктона бух. Чернышева с некоторыми районами Амурского залива, не испытывающими значительной антропогенной нагрузки [18-19], показало схожие черты.
В данном исследовании изучение микроводорослей в южной части о-ва Русского представлено впервые. Сравнение данных 20-летней давности, проведенных в Уссурийском заливе, в бух. Сухопутной [20], показало схожесть количественных характеристик, а также видового состава, достигавшего массового развития. Так, согласно литературным данным, численность фитопланктона в Уссурийском заливе зимой не превышала 1,6 млн кл/л. В это время массового развития достигали виды - T. nordenskioeldii, Chaetoceros pseudocrinitus и Chaetoceros debilis. Основным доминантом осеннего периода являлся P. delicatissima, в качестве сопутствующих видов отмечали Dactyliosolen fragilissimus, Skeletonema costatum и Chaetoceros spp. (1,3 млн кл/л) [20]. По оригинальным данным, максимум численности микроводорослей достигал 1,6 млн кл/л осенью в период развития P. delicatissima и S. dohrnii. В зимний период также наблюдали высокую численность, обусловленную доминированием T. nordenskieoldii (707,0 тыс. кл/л). Виды рода Chaetoceros входили в состав доминант в районе исследования, однако не играли существенной роли в вызывании «цветения» воды.
Исследования проведены на площадке ЦКП «Приморский океанариум», ННЦМБ ДВО РАН (Владивосток).
б
а
Литература
1. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. - Тель-Авив: Pilies Studio, 2006. - 498 с.
2. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. - Л.: Зоологический институт АН СССР, 1974. - 60 с.
3. Cloern J.E., Jassby A.D. Patterns and Scales of Phytoplankton Variability in Estuarine-Coastal Ecosystems // Estuaries and Coasts. - 2010. - Vol. 33. - P. 230-241.
4. Доклад об экологической ситуации в Приморском крае в 2019 году. Доклад подготовлен во исполнение поручения Президента Российской Федерации от 06 декабря 2010 года № Пр-3534 по реализации Послания Президента Российской Федерации Федеральному Собранию Российской Федерации от 30 ноября 2010 года. - Владивосток, 2020. - 270 с.
5. Брянцева Ю.В. К методике расчета объема клеток фитопланктона // Труды ЮгНИРО. -1996.- № 42. - С. 195-199.
6. Брянцева Ю.В., Лях А.М., Сергеева А.В. Расчет объемов и площадей поверхности одноклеточных водорослей Черного моря. - Севастополь: НАН Украины, 2005. - 25 с.
7. Макарова И.В., Пичкилы Л.О. К некоторым вопросам методики вычисления биомассы фитопланктона // Ботанический журнал. - 1970. - Т. 55, № 10. - С. 1488-1494.
8. Biovolumes and size-classes of phytoplankton in the Baltic Sea / I. Olenina, S. Hajdu, L. Edler et al. // HELCOM Baltic Sea Environment. - 2006. - № 106. - 144 p.
9. Sun J., Liu D. Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton // Journal of Plankton Research. - 2003. - Vol. 25, № 11. - P. 1331-1346.
10. Colijn F. Changes in plankton communities: when, where and why // ICES Marine Science Symposia. - 1992. - Vol. 195. - P. 193-212.
11. Hasle G.R., Fryxell G.A. Diatoms: cleaning and mounting for light and electron microscopy // Transactions of the American Microscopical Society. - 1970. - Vol. 89. - P. 469-474.
12. Truby E.W. Preparation of cingle-celled marine dinoflagellates for electron microscopy // Microscopy Research and Technique. - 1997. - Vol. 36. - P. 337-340.
13. Margalef R. Information theory in ecology // General Systems. 1958. - Vol. 3. - P. 36-71.
14. Бегун А.А. Фитопланктон бухты Золотой Рог и Уссурийского залива (Японское море) в условиях антропогенного загрязнения // Известия ТИНРО. - 2004. - Т. 138. - С. 320-344.
15. Shevchenko O.G., Ponomareva A.A., Shulgina M.A. Phytoplankton in the Coastal Waters of Russky Island, Peter the Great Bay, Sea of Japan // Botanica Pacifica. - 2019. - Vol. 8, № 1. - P. 133-141.
16. Орлова Т.Ю., Стоник И.В., Шевченко О.Г. Флора микроводорослей планктона Амурского залива Японского моря // Биология моря. - 2009. - Т. 35, № 1. - С. 48-61.
17. Раймонт Дж. Планктон и продуктивность океана. Т. 1. - Фитопланктон. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 568 с.
18. Бегун А.А., Орлова Т.Ю., Звягинцев А.Ю. Фитопланктон Амурского залива Японского моря г. Владивостока // Альгология. - 2003. - Т. 13, № 2. - С. 204-215.
19. Стоник И.В. Фитопланктон Амурского залива (Японское море) в условиях евтрофирова-ния: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Владивосток: Дальнаука, 1999. - 26 с.
20. Лучин В.А., Сагалаев С.Г. Океанологические условия в Амурском заливе (Японское море) зимой 2005 г. // Известия ТИНРО. - 2005. - Т. 143. - С. 203-218.
