Научная статья на тему 'Фронтальные зоны Баренцева моря: структурная организация сообществ микропланктона'

Фронтальные зоны Баренцева моря: структурная организация сообществ микропланктона Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
272
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИКРОПЛАНКТОН / ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА / ФРОНТАЛЬНАЯ ЗОНА / БАРЕНЦЕВО МОРЕ / MICROPLANKTON / TAXONOMIC STRUCTURE / FRONTAL ZONE / BARENTS SEA

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Макаревич П. Р., Олейник А. А.

Представлены результаты исследований микропланктона в области фронтальных зон Баренцева моря в предзимний период 2017 г. Показано, что, несмотря на значительные градиенты гидрологических параметров во фронтальных зонах, таксономическая структура микропланктона по разные стороны фронта характеризуется высокой степенью сходства (60-70 %). Это сходство обеспечивается таксономическим ядром микропланктона группой из 17 видов, встречающихся на всей акватории и распространение которых не лимитируется фронтальными разделами. Полярный фронт ограничивает распространение7 видов микропланктона; фронт, сформированный вдоль границ дрейфующего молодого льда, ограничивает распространение 1 вида. Отмечено, что широкой и сравнительно малоградиентной акваторией между этими двумя фронтами ограничивается распространение 11 видов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FRONTAL ZONES OF THE BARENTS SEA: STRUCTURAL ORGANIZATION OF MICROPLANKTON COMMUNITIES

Results of microplankton investigations in the frontal zones of the Barents Sea in NovemberDecember 2017 are presented. Despite the significant gradients of hydrological parameters, taxonomic structure of microplankton on different sides of the front is characterized by a high degree of similarity (60-70 %), which is provided by a group of 17 species, the spread of which is not limited to frontal zones. The polar front limits the spread of 7 species of microplankton; alo ng the boundaries of the drifting young ice formed front, which limits the spread of 1 species. In a relatively homogeneous area, located between the two fronts, meanwhile, limited the spread of 11 species.

Текст научной работы на тему «Фронтальные зоны Баренцева моря: структурная организация сообществ микропланктона»

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018-9-4-21 -29 УДК 574.583 (268.45)

П. Р. Макаревич, А. А. Олейник

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия

ФРОНТАЛЬНЫЕ ЗОНЫ БАРЕНЦЕВА МОРЯ: СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СООБЩЕСТВ МИКРОПЛАНКТОНА

Аннотация

Представлены результаты исследований микропланктона в области фронтальных зон Баренцева моря в предзимний период 2017 г. Показано, что, несмотря на значительные градиенты гидрологических параметров во фронтальных зонах, таксономическая структура микропланктона по разные стороны фронта характеризуется высокой степенью сходства (60-70 %). Это сходство обеспечивается таксономическим ядром микропланктона - группой из 17 видов, встречающихся на всей акватории и распространение которых не лимитируется фронтальными разделами. Полярный фронт ограничивает распространение 7 видов микропланктона; фронт, сформированный вдоль границ дрейфующего молодого льда, ограничивает распространение 1 вида. Отмечено, что широкой и сравнительно малоградиентной акваторией между этими двумя фронтами ограничивается распространение 11 видов.

Ключевые слова:

микропланктон, таксономическая структура, фронтальная зона, Баренцево море. P. R. Makarevich, A. A. Oleinik

Murmansk Marine Biological Institute KSC RAS, Murmansk, Russia

FRONTAL ZONES OF THE BARENTS SEA: STRUCTURAL ORGANIZATION OF MICROPLANKTON COMMUNITIES

Abstract

Results of microplankton investigations in the frontal zones of the Barents Sea in November-December 2017 are presented. Despite the significant gradients of hydrological parameters, taxonomic structure of microplankton on different sides of the front is characterized by a high degree of similarity (60-70 %), which is provided by a group of 17 species, the spread of which is not limited to frontal zones. The polar front limits the spread of 7 species of microplankton; along the boundaries of the drifting young ice formed front, which limits the spread of 1 species. In a relatively homogeneous area, located between the two fronts, meanwhile, limited the spread of 11 species.

Keywords:

microplankton, taxonomic structure, frontal zone, Barents Sea.

Введение. Определенное сочетание абиотических факторов в разных водных массах обусловливает различия в развитии основных структурных элементов морской биоты, в том числе - популяций планктонных организмов.

Области контакта разных водных масс - фронтальные зоны - не только представляют собой естественные структурные границы между соответствующими типами пелагических сообществ. В этих районах за счет особенностей распределения отдельных массовых видов формируются специфические сообщества гидробионтов, часто возникают области повышенной биологической продуктивности (Беклемишев, Бурков, 1958; Беклемишев, 1969).

В Баренцевом море, благодаря его географическому положению, орографическим и климатическим особенностям, существует сложная система циркуляции и взаимодействия четырех водных масс -арктической, баренцевоморской, атлантической и прибрежной, и соответствующее число фронтальных зон (Чвилев 1990, 1991; Бойцов, 2006). Очевидно, благодаря именно такому многообразию вариантов гидрологической структуры Баренцево море является акваторией с высокой биологической продуктивностью промысловых гидробионтов (Книпович, 1938; Зенкевич, 1963; Ожигин, Терещенко, 1989). Процессы развития непромысловых организмов в области взаимодействия разных водных масс Баренцева моря и влияния фронтальных зон на структуру планктона изучены гораздо менее полно, поскольку стали предметом научного интереса сравнительно недавно (Макаревич, Дружкова, 2010; Дворецкий, Дворецкий, 2017; Макаревич, Олейник, 2017).

Материал и методы. Материалом послужили результаты обработки планктонных сборов, выполненных в период окончания календарной осени 2017 г., в условиях полярной ночи. Положение станций отбора определялось после предварительного зондирования пелагиали, так, чтобы исследуемый район охватывал область с очевидным "обострением" горизонтальных градиентов термохалинных параметров.

Акватория вдоль границ дрейфующего льда представляла собой область минимальных значений температуры и солености в верхнем слое пелагиали. В прикромочной полосе шириной 4 мили отмечены наибольшие горизонтальные градиенты гидрологических параметров. Градиент солености ДS достигал 0.04 %о/миля, градиент температуры ДТ - более 0.1 оС/миля, что в несколько раз превысило аналогичные значения на прилегающих, удаленных от кромки акваториях, и по абсолютным величинам соответствует критериям фронтальной зоны, приводимым для Баренцева моря (Чвилев, 1990). Во фронтальной области кромка-чистая вода обследовано три участка (рисунок), на каждом из них одна планктонная станция выполнялась непосредственно на кромке льда, вторая - южнее, на удалении 4 мили (станции 67-68, 71-72, 75-76).

На разрезе "Кольский меридиан" "обострение" горизонтальных градиентов гидрологических параметров отмечено в области пересечения полярного фронта. Максимальные градиенты солености и температуры зафиксированы между станциями 88 и 89 - соответственно, 0.02 %/миля

и 0.2 оС/миля в слое 100-0 м (рисунок), что на порядок выше аналогичных значений на прилегающих акваториях и по абсолютным величинам также соответствует критериям фронтальной зоны. В этом районе выполнены три планктонные станции, на южной стороне фронта -ст. 88 и на северной - станции 89 и 90.

«90 • 89

Карта-схема района исследований Schematic map of the study area

Планктонные пробы отбирали батометром и сетью с фильтрующим конусом из газа с ячеей 29 мкм и входным диаметром 8 см, фиксировали нейтральным формалином до конечной концентрации около 1 %.

Дальнейшая обработка проведена общепринятыми гидробиологическими методами (Руководство ..., 1983; Методические ..., 1989): концентрирование путем обратной фильтрации через ядерные фильтры с порами диаметром 0.95 мкм, подсчет клеток и таксономическая идентификация организмов под световым микроскопом, в проходящем свете, в счетной камере Нажотта. Всего обработано 53 пробы микропланктона.

Мерой сходства альгоценозов служил коэффициент Серенсена-Чекановского: отношение числа общих видов для пары сравниваемых станций/участков к среднему арифметическому числу видов.

Результаты и обсуждение. В районах дрейфующего сезонного льда в планктоне отмечены протисты 27 таксонов видового ранга (табл. 1): диатомеи (Bacillariophyta, 7 видов), динофлагелляты (Dinophyta, 12), инфузории (Infusoria = Ciliophora, 6), радиолярии (Radiolaria = Radiozoa, 2).

Таблица 1

Таксономический список микропланктона исследованных районов

Table 1

Phytoplankton taxonomic list of the studied areas

Таксон Прикромочная область Фронтальная область

кромка чистая вода север юг

Bacillariophyta

Asterionella formosa Hassall - - - Ед.

Aulacoseira distans var. alpígena Simonsen - - - Ед.

Chaetoceros atlanticus Cleve - + + -

Chaetoceros borealis Bailey + + + +

Chaetoceros concavicornis Mangin + + + +

Chaetoceros decipiens Cleve + + + -

Chaetoceros furcillatus Bailey, споры - - + +

Corethron criophilum Castracane - - - +

Nitzschia aff. longissima Ralfs + + - -

Paralia sulcata Cleve - - - Ед.

Pleurosigma sp.1 - Ед. - -

Pseudo-nitzschia delicatissima complex - Ед. - Ед.

Thalassiosira gravida/antarctica, споры - - - Ед.

Chrysophyta

Dictyocha speculum Ehrenberg - - + +

Haptophyta

Coccolithus pelagicus Schiller - - - +

Dinophyta

Ceratium arcticum Cleve + + + +

Ceratium fusus Dujardin + + + +

Ceratium longipes Gran + + + -

Dinophysis acuminata Claparede & Lachmann - - - Ед.

Dinophysis norvegica Claparede & Lachmann + - + +

Dinophysis rotundata Claparede & Lachmann + + + +

Micracanthodinium claytonii Dodge Ед. - - -

Micracanthodinium setiferum Deflandre - - + +

Pronoctiluca pelagica Fabre-Domerque Ед. - + +

Prorocentrum balticum Loeblich III - - + +

Protoperidinium aff. curtipes Balech - - + +

Protoperidinium brevipes Balech + + + +

Protoperidinium depressum Balech + + + +

Protoperidinium ovatum Pouchet - - + +

Protoperidinium pallidum Balech + + + +

Protoperidinium pellucidum Bergh + + + +

Protoperidinium sp. crassipes? + + - Ед.

Формы incertae sedis

Fusopsis sp. Meunier - - Ед. -

Polyasterias problematica (Cleve) Meunier - - Ед. -

Infusoria = Ciliophora

Acanthostomella norvegica (Daday) Codonellopsis pusilla (Cleve) Parafavella denticulata (Ehrenberg) Ptychocylis obtusa Brandt Salpingella aff. acuminata (Claparede & Lachmann)

Salpingella aff. minutissima Kofoid & Campbell

Strombidium strobilus (Lohmann) Tintinnopsis patula (Meunier) Tontonia gracillima Faure-Fremiet

Prasinophyta Halosphaera viridis Schmitz

Radiolaria = Radiozoa Amphimelissa setosa (Cleve) Lithomelissa setosa J0rgensen Plagiacantha arachnoides (Claparede) Protocystis tridens (Haeckel)

Ед. +

+

+ +

Ед. +

Ед.

+ +

+ +

+

+ + + +

+ +

+ + + +

+

Ед. +

+ +

Ед.

+

+ + + + +

ПРИМЕЧАНИЕ. Полужирным шрифтом выделены виды, включенные структурное ядро таксоценоза.

в

Уровень таксономического сходства микропланктона при сравнении отдельных станций, оцениваемый коэффициентом Серенсена-Чекановского, составил 0.6-0.7.

При сравнительном анализе структуры таксоценоза в прикромочной области значительных различий не выявлено, только один вид -Chaetoceros atlanticus - был отмечен на всех станциях открытой воды, но отсутствовал на кромке.

Степень видового сходства между микропланктоном акватории на кромке (объединенный таксоценоз станций 67, 71, 75) и на чистой воде (станции 68, 72, 76) очень высока (0.85), что свидетельствует о единстве таксономической структуры микропланктона во всей прикромочной области (табл. 2).

В области полярного фронта отмечены протисты 44 таксонов видового ранга (табл. 1): диатомеи (Bacillariophyta, 11 видов), динофлагелляты (Dinophyta, 16), золотистые (Chrysophyta, 1), кокколитофориды (Haptophyta, 1), празинофитовые (Prasinophyta, 1), инфузории (Infusoria = Ciliophora, 8), радиолярии (Radiolaria = Radiozoa, 4), формы неясного таксономического положения (2).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты сравнения таксоценозов по обе стороны фронта свидетельствуют о высокой степени общности - коэффициент Серенсена-Чекановского составил 0.75 (табл. 2).

Всего на акватории в составе микропланктона отмечено 48 таксонов видового ранга: диатомеи (Bacillariophyta, 13 видов), динофлагелляты

(Dinophyta, 17), золотистые (Chrysophyta, 1), кокколитофориды (Haptophyta, 1), празинофитовые (Prasinophyta, 1), инфузории (Infusoria = Ciliophora, 9), радиолярии (Radiolaria = Radiozoa, 4), формы неясного таксономического положения (incertae sedis, 2).

Таблица 2

Результаты сравнения отдельных участков акватории по таксономическому составу микропланктона

Table 2

Results of the waters comparison by microplankton taxonomic composition

Коэффициент

Сравниваемые участки Серенсена-

Чекановского

Кромка (станции 67, 71, 75)-чистая вода (станции 68, 72, 76) 0.85

Прикромочная область-север полярного фронта 0.7

Север-юг полярного фронта 0.75

Прикромочная область-юг полярного фронта 0.6

Сходство таксоценозов заметно уменьшается по мере увеличения расстояния между сравниваемыми участками, так что наименее сходны альгоценоз в области кромки с таковым на южной стороне полярного фронта (табл. 2).

Виды микропланктона, отмеченные на всей исследуемой акватории, можно обозначить как ядро таксоценоза. В нашем случае на всех трех участках присутствовали клетки 17 видов микропланктона, составившие 35 % общего числа таксонов (табл. 1).

Характер распределения 12 таксонов по материалам данного исследования надежно не установлен (их клетки отмечены однократно и в 1 экз.), еще одна форма (Protoperidinium sp. crassipes?) определена сомнительно. Эти таксоны не использованы для дальнейшего анализа структурной организации микропланктона. Без их учета структурное ядро таксоценоза (17 видов) составило 73 % общего числа видов в прикромочной области, 57 % - на северной стороне полярного фронта, 59 % - на южной стороне фронта.

Среди прочих следует отметить таксоны с ограниченным распределением по акватории: их клетки обычны на одних участках акватории и не отмечены на других. В прикромочной области это Nitzschia aff. longissima и Tontonia gracillima. Еще 4 вида отмечены на всей северной части акватории (прикромочная область и северная сторона полярного фронта) и не отмечены южнее - Ceratium longipes, Chaetoceros atlanticus, C. decipiens и Strombidium strobilus. Заметно больше видов, ограниченных в распространении только южной частью акватории (по обе стороны полярного фронта - 9 видов): Chaetoceros furcillatus (только гипноспоры), Dictyocha speculum, Halosphaera viridis, Micracanthodinium

setiferum, Prorocentrum baШcum, Protoperidinium ovatum, P. ай\ curtipes, Protocystis tridens, Tintinnopsis patula. Еще 3 вида обычны только на южной стороне полярного фронта - Corethron criophilum, Lithomelissa setosa, Coccolithus pelagicus.

В направлении с юга на север (15 миль) через полярный фронт из состава таксоценоза "выпадает" 3 вида из 29, в обратном направлении - 4 из 30. Далее на север, от северной стороны полярного фронта до прикромочной области (около 100 миль), "выпадает" 9 видов из 30, в обратном направлении - 2 из 23.

В прикромочной области внутри фронтальной зоны кромка-чистая вода шириной 4 мили структурные изменения таксоценоза минимальны, различия определяются одним видом.

Северная сторона полярного фронта (станции 89 и 90) выявляется как зона смешения двух структурных вариантов таксоценоза: отмечено максимальное число таксонов (30 без учета однократно встреченных); нет таких таксонов, которые были бы обычны только здесь и отсутствовали на остальной части акватории; степень таксономического сходства с соседними участками, оцениваемая коэффициентом Серенсена-Чекановского, в равной степени высокая.

Заключение. Полярный фронт ограничивает распространение семи видов микропланктона: четыре вида в своем распространении явно тяготеют к северной части исследованной акватории и не переходят на южную границу фронта (Ceratium longipes, Chaetoceros atlanticus, ^ decipiens, Strombidium strobilus), три таксона из числа обычных на южной границе не переходят на его северную границу (Corethron criophilum, Lithomelissa setosa, Coccolithus pelagicus).

Фронтальная зона, отмеченная у границы дрейфующего молодого льда, практически не влияет на структуру таксоценоза: в направлении от кромки к открытой воде в пелагиали появляется только один вид (Chaetoceros atlanticus).

Несмотря на значительные градиенты гидрологических параметров в обеих фронтальных зонах, существенной модификации таксоценоза здесь не происходит. Распространение 17 видов микропланктона не лимитируется фронтальными границами. Эта группа составляет большую часть таксоценоза на отдельных участках - 60-70 % и 35 % от общего числа таксонов всей акватории.

Литература

Беклемишев К. В. Экология и биогеография пелагиали. М.: Наука, 1969.

291 с.

Беклемишев К. В., Бурков В. А. Связь распределения планктона с распределением водных масс в зоне фронтов северо-западной части Тихого океана // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. 1958. Т. 27. С. 55-65.

Бойцов В. Д. Изменчивость температуры воды Баренцева моря и ее прогнозирование. Мурманск: Изд. ПИНРО, 2006. 290 с.

Дворецкий В. Г., Дворецкий А. Г. Структура и продуктивность зоопланктонных сообществ фронтальных зон Баренцева моря в августе 2010 г. // Наука Юга России. 2017. Т. 13, № 3. С. 71-84.

Зенкевич Л. А. Биология морей СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 738 с.

Книпович Н. М. Гидрология морей и солоноватых вод (в применении к промысловому делу). М.; Л.: Пищепромиздат, 1938. 514 с.

Макаревич П. Р., Дружкова Е. И. Сезонные циклические процессы в прибрежных планктонных альгоценозах северных морей. Ростов н/Д.: Изд. ЮНЦ РАН, 2010. 280 с.

Макаревич П. Р., Олейник А. А. Фитопланктон Баренцева моря в весенний период: состав и структура в районе ледовой кромки // Тр. Кольского науч. центра РАН. 2017. Сер. Океанология. Вып. 4, № 2(8). С. 50-58.

Методические рекомендации по анализу количественных и функциональных характеристик морских биоценозов северных морей. Ч. 1. Фитопланктон. Зоопланктон. Взвешенное органическое вещество. Апатиты: Изд. КНЦ АН СССР, 1989. 29 с.

Ожигин В. К., Терещенко В. В. Термические фронтальные зоны Баренцева моря и особенности распределения скоплений промысловых рыб // Вопросы промысловой океанологии Северного бассейна. Мурманск: Изд. ПИНРО, 1989. С.104-117.

Руководство по методам биологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 236 с.

Чвилев С. В. Гидрологические фронты юго-западной части Баренцева моря и их внутригодовая изменчивость // Гидрология Южного океана и Северной Атлантики. Л.: Изд. ЛГМИ, 1990. Вып. 109. С. 101-116.

Чвилев С. В. Фронтальные зоны Баренцева моря // Метеорология и гидрология. 1991.№ 11. С. 103-108.

Э^: 10.25702/^.2307-5252.2018-9-4-29-44

УДК 581.526.325.3 (268.4)

Е. И. Дружкова

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия

НАНОФИТОПЛАНКТОН ЛЕДОВОЙ ПРИКРОМОЧНОЙ ЗОНЫ БАРЕНЦЕВА

МОРЯ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД 2017 ГОДА

Аннотация

В июле 2017 г. в ледовой прикромочной зоне Баренцева моря изучено сообщество нанофитопланкгона. Пробы были отобраны в верхнем 50-метровом слое зоны дрейфующих льдов и свободной от льда акватории. В ходе анализа полученных результатов установлено, что сообщество нановодорослей находилось на стадии сезонной олиготрофии, для которой характерны высокая неоднородность пространственного распределения, доминирование в составе сообщества размерной фракции 2-5 мкм и опускание ядра цветения из поверхностного горизонта на глубину 50 м. Уровни обилия нанофитопланктона сопоставимы с таковыми наиболее

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.