Content of nutrients and limitation of phytoplankton primary production in the specially protected natural area “Cape Martyan” (Black Sea)
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
The results are presented of studying the content of nitrogen compounds and mineral phosphorus, as well as phytoplankton primary production (PPP). The research was carried out in 2017–2019 in the marine area of the specially protected natural area “Cape Martyan” located on the southern coast of Crimea (Black Sea). As found, during summer in the surface seawater layer, PPP can be limited by both nitrogen and phosphorus. The dependence of PPP variation on the concentration of total nitrogen in water is not significant, while the dependence on the concentration of phosphorus is significant. It is shown that during the entire annual cycle, concentrations of nitrites, nitrates, ammonium, and mineral phosphorus vary but remain within the limits that do not lead to water hypereutrophication. A high ecological significance of precipitation was revealed: the related increase in PO4 concentration caused a transition in PPP limitation mode from phosphorus to nitrogen one. Using theoretical concepts, it is substantiated that, under oligotrophic conditions, an increase in the concentration of the substrate limiting PPP in water results in an increase in the rate of its uptake from the environment in accordance with the negative feedback of natural regulation of ecosystem homeostasis. Under conditions of eutrophication, the effect of production processes on water conditioning by the factor of nutrients decreases.
Authors
References
Виноградов М. Е., Сапожников В. В., Сушкина Э. А. Экосистема Чёрного моря. Москва : Наука, 1992. 110 с. [Vinogradov M. E., Sapozhnikov V. V., Sushkina E. A. Ekosistema Chernogo morya. Moscow : Nauka, 1992, 110 p. (in Russ.)]
Егоров В. Н. Теория радиоизотопного и химического гомеостаза морских экосистем / ФИЦ «Ин-т биологии юж. морей им. А. О. Ковалевского РАН». Севастополь : ФИЦ ИнБЮМ, 2019. 356 с. [Egorov V. N. Theory of Radioisotope and Chemical Homeostasis of Marine Ecosystems / A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS. Sevastopol : IBSS, 2019, 356 p. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/978-5-6042938-5-0
Егоров В. Н., Зесенко А. Я., Пархоменко А. В., Финенко З. З. Математическое описание кинетики обмена минерального фосфора одноклеточными водорослями // Гидробиологический журнал. 1982. Т. 18, вып. 4. С. 45–50. [Egorov V. N., Zesenko A. Ya., Parkhomenko A. V., Finenko Z. Z. Mathematical description of the kinetics of mineral phosphorus metabolism by unicellular algae. Gidrobiologicheskii zhurnal, 1982, vol. 18, iss. 4, pp. 45–50. (in Russ.)]
Егоров В. Н., Гулин С. Б., Поповичев В. Н., Мирзоева Н. Ю., Терещенко Н. Н., Лазоренко Г. Е., Малахова Л. В., Плотицына О. В., Малахова Т. В., Проскурнин В. Ю., Сидоров И. Г., Гулина Л. В., Стецюк А. П., Марченко Ю. Г. Биогеохимические механизмы формирования критических зон в Чёрном море в отношении загрязняющих веществ // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, № 4. С. 5–26. [Egorov V. N., Gulin S. B., Popovichev V. N., Mirzoeva N. Yu., Tereshchenko N. N., Lazorenko G. E., Malakhova L. V., Plotitsyna O. V., Malakhova T. V., Proskurnin V. Yu., Sidorov I. G., Gulina L. V., Stetsyuk A. P., Marchenko Yu. G. Biogeochemical mechanisms of formation of critical zones concerning to pollutants in the Black Sea. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2013, vol. 12, no. 4, pp. 5–26. (in Russ.)]
Егоров В. Н., Плугатарь Ю. В., Малахова Л. В., Мирзоева Н. Ю., Гулин С. Б., Поповичев В. Н., Садогурский С. Е., Малахова Т. В., Щуров С. В., Проскурнин В. Ю., Бобко Н. И., Марченко Ю. Г., Стецюк А. П. Экологическое состояние акватории особо охраняемой природной территории «Мыс Мартьян» и проблема реализации её устойчивого развития по факторам эвтрофикации, радиоактивного и химического загрязнения вод // Научные записки природного заповедника «Мыс Мартьян». 2018a. № 9. С. 36–40. [Egorov V. N., Plugatar Yu. V., Malakhova L. V., Mirzoeva N. Yu., Gulin S. B., Popovichev V. N., Sadogurskii S. E., Malakhova T. V., Shchurov S. V., Proskurnin V. Yu., Bobko N. I., Marchenko Yu. G., Stetsyuk A. P. The ecological status of the waters of SPNA “Cape Martyan” and the problem of implementation of its sustainable development, factors of eutrophication, radioactive and chemical pollution of water. Nauchnye zapiski prirodnogo zapovednika “Mys Mart’yan”, 2018a, no. 9, pp. 36–40. (in Russ.)]. https://doi.org/10.25684/NBG.scnote.009.2018.04
Зайцев Ю. П. Самое синее в мире. Нью-Йорк : ООН. 1998. 142 с. [Zaitsev Yu. P. Samoe sinee v mire. New-York : UN, 1998, 142 p. (in Russ.)]
Зайцев Ю. П., Поликарпов Г. Г. Экологические процессы в критических зонах Чёрного моря: синтез результатов двух направлений исследований с середины XX до начала XXI века // Морской экологический журнал. 2002. Т. 1, № 1. С. 33–55. [Zaitsev Yu. P., Polikarpov G. G. Ecological processes in critical zones of the Black Sea (Results synthesis of two research directions, middle of the XXth – beginning of the XXIth centuries). Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2002, vol. 1, no. 1, pp. 33–55. (in Russ.)]
Зилов Е. А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем). Иркутск : Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2009. 147 с. [Zilov E. A. Gidrobiologiya i vodnaya ekologiya (organizatsiya, funktsionirovanie i zagryaznenie vodnykh ekosistem). Irkutsk : Izd-vo Irkutskogo gos. un-ta, 2009, 147 p. (in Russ.)]
Поликарпов Г. Г., Егоров В. Н. Морская динамическая радиохемоэкология. Москва : Энергоатомиздат, 1986. 175 с. [Polikarpov G. G., Egorov V. N. Morskaya dinamicheskaya radiokhemoekologiya. Moscow : Energoatomizdat, 1986, 175 p. (in Russ.)]
Об утверждении положения о природном парке регионального значения Республики Крым «Мыс Мартьян» : Постановление Совета министров Республики Крым от 29.12.2018 № 681 // Правительство Республики Крым : официальный портал. [Ob utverzhdenii polozheniya o prirodnom parke regional’nogo znacheniya Respubliki Krym “Mys Mart’yan” : Postanovlenie Soveta ministrov Respubliki Krym ot 29.12.2018 no. 681. Pravitel’stvo Respubliki Krym : ofitsial’nyi portal. (in Russ.)]. URL: https://rk.gov.ru/ru/document/show/15253 [accessed: 02.11.2020].
Руководство по методам химического анализа морских вод. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1977. 208 с. [Rukovodstvo po metodam khimicheskogo analiza morskikh vod. Leningrad : Gidrometeoizdat, 1977, 208 p. (in Russ.)]
Современное состояние береговой зоны Крыма / ред. Ю. Н. Горячкин. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2015. 252 с. [The Current State of the Crimean Coastal Zone / Yu. N. Goryachkin (Ed.). Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2015, 252 p. (in Russ.)]
Температура воды. Ялта, вода (°C) за 2017–2019 гг. : [сайт]. [Water Temperature. Yalta, Water (°C) for 2017–2019 : [site]. (in Russ.)]. URLs: http://blacksea-map.ru/sst/doc/yalta_2017.html, http://blacksea-map.ru/sst/doc/yalta_2018.html, and http://blacksea-map.ru/sst/doc/yalta_2019.html [accessed: 03.11.2020].
Юнев О. А., Коновалов С. К., Великова В. Антропогенная эвтрофикация в пелагической зоне Чёрного моря: долговременные тренды, механизмы, последствия / Ин-т биологии юж. морей им. А. О. Ковалевского РАН ; Мор. гидрофиз. ин-т РАН. Москва : ГЕОС, 2019. 164 с. [Yunev O. A., Konovalov S. K., Velikova V. Anthropogenic Eutrophication in the Black Sea Pelagic Zone: Long-Term Trends, Mechanisms, Consequences / A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS ; Marine Hydrophysical Institute of RAS. Moscow : GEOS, 2019, 164 p. (in Russ.)]
Egorov V. N., Popovichev V. N., Gulin S. B., Bobko N. I., Rodionova N. Yu., Tsarina T. V., Marchenko Yu. G. The influence of phytoplankton primary production on the cycle of biogenic elements in the coastal waters off Sevastopol, Black Sea. Russian Journal of Marine Biology, 2018b, vol. 44, iss. 3, pp. 240–247. https://doi.org/10.1134/S1063074018030057
Droop M. R. The nutrient status of algae cells in continuous culture. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 1974, vol. 54, iss. 4, pp. 825–855. https://doi.org/10.1017/S002531540005760X
Dugdale R. C. Nutrient limitation in the sea: Dynamics, identification and significance. Limnology and Oceanography, 1967, vol. 12, iss. 4, pp. 685–695. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.4.0685
Monod J. Recherches sur la croissance des cultures bactériennes : these. Paris : Hermann & Cie, 1942, 210 p.
Redfield A. C. The biological control of chemical factors in the environment. American Scientist, 1958, vol. 46, no. 3, pp. 205–221.
