Влияние атмосферных осадков и поверхностного стока на показатели фитопланктона в северной части Черного моря

Исследована совместная динамика показателей черноморского фитопланктона (первичная продукция, удельная скорость роста, биомасса) и количества выпадений атмосферных осадков за период с 1998 по 2015 г. в прибрежных районах и открытом прибрежье северной части Черного моря. Для анализа использовались спутниковые данные (SG) (GPCPMON) GPCP Версии 3.2, TRMM TMPA (3B42RT), а также SeaWiFS с 1998 по 2010 г., MODIS-Aqua c 2002 по 2015 г. и MODIS-Terra с 2000 по 2015 г. Показатели фитопланктона рассчитывались по ранее разработанным нами моделям. Оценивались среднемесячные значения всех рассмотренных величин, двухнедельные и ежесуточные значения для атмосферных осадков. В результате исследований выявлено, что на обширных акваториях за длительные интервалы времени роль атмосферных выпадений в изменчивости характеристик фитопланктона не значительна, и ей можно пренебречь. Она возрастает в отдельных случаях до 30% в шельфовых районах при наличии стока крупных рек. Также отмечено более заметное влияние атмосферных осадков на биологическую продуктивность фитопланктона на малых, ограниченных, акваториях за короткие временные интервалы. По нашим данным за 18-летний период для открытого прибрежья Черного моря зимой наблюдалась более заметная корреляция между удельной скоростью роста и осадками, чем в другие сезоны. Для биомассы и первичной продукции сезонная связь с атмосферными осадками менее выражена. Из трех исследуемых показателей фитопланктона удельная скорость роста более других коррелировала с количеством выпавших осадков. Для трех районов повышение количества атмосферных осадков относительно предыдущего уровня со среднемесячными величинами от 0,6 мм/сут приводили к повышению удельной скорости роста или поддержанию ее на том же уровне. Возрастание удельной скорости роста происходило не одинаково и не пропорционально атмосферным выпадениям. Это свидетельствует о влиянии множества факторов на показатели фитопланктона, однако, осадки могут оказывать дополнительно стимулирующую роль.

1. Вареник А.В., Калинская Д.В., Мыслина М.А., Хоружий Д.С. Изменение содержания биогенных элементов в поверхностном слое морской воды после выпадения атмосферных осадков / Моря России: фундаментальные и прикладные исследования. Тезисы докладов всероссийской научной конференции. 23–28 сентября 2019 г. Севастополь: ФГБУН ФИЦ МГИ, 2019. С. 51.

2. Вареник А.В., Козловская О.Н., Симонова Ю.В. Оценка поступления биогенных элементов с атмосферными выпадениями в районе Южного берега Крыма (Кацивели) в 2010–2015 годах // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 5. С. 65–75. DOI: 10.22449/0233-7584-2016-5-65-75.

3. Иванов В.А., Белокопытов В.Н. Океанография Черного моря. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 212 с.

4. Микаэлян А.С. Временная динамика фитопланктона глубоководного бассейна Черного моря: дис. … докт. биол. наук. М., 2018. 266 с.

5. Миничева Г.Г., Большаков В.Н., Калашник Е.С., Зотов А.Б., Маринец А.В. Оценка реакции альгосообществ черноморских экосистем на воздействие климатических факторов // Альгология. 2018. Т. 28. № 2. С. 121–135. DOI: 10.15407/alg28.02.121.

6. Стельмах Л.В. Закономерности роста фитопланктона и его потребление микрозоопланктоном в Черном море: дис. … докт. биол. наук. Севастополь, 2017. 310 с.

7. Стельмах Л.В., Мансурова И.М. Унимодальная зависимость скорости роста от объема клеток в культурах черноморских видов микроводорослей // Вопросы современной альгологии. 2017. № 1(13). URL: http:// algology.ru/1101.

8. Суслин В.В., Чурилова Т.Я., Ли М.Е. Мончева С., Финенко З.З. Концентрация хлорофилла а в Черном море: Сравнение спутниковых алгоритмов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11. № 3. С. 64–72. DOI: 10.7868/S2073667318030085.

9. Финенко З.З., Ковалева И.В., Суслин В.В. Новый подход к оценке биомассы фитопланктона и ее вариабельности в поверхностном слое Черного моря по спутниковым данным // Успехи современной биологии. 2018. Т. 138. № 3. С. 294–307. DOI: 10.7868/S0042132418030079.

10. Финенко З.З., Крупаткина Д.К. Первичная продукция в Черном море в зимне-весенний период // Океанология. 1993. Т. 33. № 1. С. 94–104.

11. Финенко З.З., Мансурова И.М., Суслин В.В. Временнáя динамика биомассы фитопланктона в поверхностном слое Черного моря по данным спутниковых наблюдений // Океанология. 2022. Т. 62. № 3. С. 416–427. DOI: 10.31857/S0030157422030042.

12. Шадрин Н.В., Голубков С.М., Балушкина Е.В., Орлеанский В.К., Миходюк О.С. Отклик экосистемы гиперсоленого Бакальского озера (Крым) на климатические особенности 2004 года // Морской экологический журнал. 2004. Т. 3. № 4. С. 74.

13. Beverland I.J., Crowther J.M., Srinivas M.S.N., Heal M.R. The influence of meteorology and at-mospheric transport patterns on the chemical composition of rainfall in south-east England, Atmos. Environ., 1998, vol. 32, no. 6, p. 1039–1048, DOI: 10.1016/S1352-2310(97)00365-8.

14. Burlakova Z.P., Eremeeva L.V., Konovalov S.K. Inventory and fluxes of particulate organic carbon and nitrogen in the Black Sea oxic/anoxic water column, Oceanography of the Eastern Mediterranean and Black Sea, Proceeding of the “Second International Conference on Oceanography of the Eastern Mediterranean and Black Sea: Similarities and Differences of Two Interconnected Basins”, 14–18 October 2002, Ankara, Turkey, TUBITAK Publ., 2003, p. 514–522.

15. Finenko Z.Z., Churilova T.Ya., Sosik H.M., Bastruk O. Variability of photosynthetic parameters of the surface phytoplankton in the Black Sea, Oceanology, 2002, vol. 42, no. 1, p. 53–67.

16. Finenko Z.Z., Kovalyova I.V., Suslin V.V. Use of Satellite Data for the Estimation of the Specific Growth Rate of Phytoplankton in the Surface Layer of the Black Sea, Rus. J. of Marine Biology, 2019, vol. 45, no. 4, p. 313–319, DOI: 10.1134/S1063074019040059.

17. Fommervault de O.P., Migon C., Dufour A. et al. Atmospheric input of inorganic nitrogen and phosphorus to the Ligurian Sea: Data from the Cap Ferrat coastal time-series station, Deep-Sea Research I, 2015, vol. 106, p. 116–125, DOI: 10.1016/j.dsr.2015.08.010.

18. Guerzoni S., Chester R., Dulac F. et al. The role of atmospheric deposition in the biogeo-chemistry of the Mediterranean Sea, Progr. Oceanogr., 1999, no. 44, p. 147–190, DOI: 10.1016/s0079-6611(99)00024-5.

19. Maraňόn E. Cell size as a key determinant of phytoplankton metabolism and community structure, Annual Review of Marine Science, 2015, vol. 7, p. 4.1–4.24, DOI: 10.1146/annurev-marine-010814-015955.

20. Medinets S., Medinets V. Investigations of atmospheric wet and dry nutrient deposition to marine surface in western part of the Black Sea, Turkish journal of fisheries and aquatic sciences, 2012, vol. 12, p. 497–505, DOI: 10.4194/1303-2712-v12_2_42.

21. Suslin V.V., Churilova T.Ya. Regional algorithm for separating light absorption by chlorophyll-a and colored detrital matter in the Black Sea, using 480–560 nm bands from ocean color scanners, Intern. J. of Rem. Sens., 2016, vol. 37, no. 18, p. 4380–4400, DOI: 10.1080/01431161.2016.1211350.

22. GPCP Version 3.2 Satellite-Gauge (SG) Combined Precipitation Data Set (GPCPMON), EarthData, DOI: 10.5067/MEASURES/GPCP/DATA304 (дата обращения 02.10.2022).

23. MODIS-Aqua, MODIS-Terra, URL: https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/atbd/par/ (дата обращения 2 2.05.2019).

24. NASA Goddard Space Flight Center, Ocean Ecology Laboratory, Ocean Biology Processing Group. Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Aqua Ocean Color Data; 2018. Reprocessing. NASA OB.DAAC, Greenbelt, MD, USA, DOI: 10.5067/AQUA/MODIS/L2/OC/2018 (аccessed on 22.05.2019).

25. NASA Goddard Space Flight Center, Ocean Ecology Laboratory, Ocean Biology Processing Group. Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Terra Ocean Color Data; 2018. Reprocessing. NASA OB.DAAC, Greenbelt, MD, USA, DOI: 10.5067/TERRA/MODIS/L2/OC/2018 (аccessed on 22.05.2019).

26. NASA Goddard Space Flight Center, Ocean Ecology Laboratory, Ocean Biology Processing Group. Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) Ocean Color Data; 2018 Reprocessing. NASA OB.DAAC, Greenbelt, MD, USA, DOI: 10.5067/ORBVIEW-2/SEAWIFS/L2/OC/2018 (аccessed on 22.05.2019.

27. SeaWiFS, URL: http://podaac.jpl.nasa.gov/sst/ (дата обращения 22.05.2019).

28. TRMM (TMPA-RT) Near Real-Time Precipitation L3 1 day 0,250,25° V7 (TRMM_3B42RT_Daily), EarthData, DOI:10.5067/TRMM/TMPA/DAY-E/7 (дата обращения 02.20.2022).