Quantitative structure of the sea ice microalgae community (Russky Island, Peter the Great Bay, Sea of Japan)
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
For the Russian coast of the Sea of Japan, a study of the quantitative structure of sea ice microalgae was carried out for the first time. The investigation covered biotopes of ice core and under-ice phytoplankton of two Russky Island bays during winter season of 2020 and 2021. In total, 88 microalgae species from 50 genera and 7 divisions were identified. As found, the ice microalgae flora was characterized by a greater species richness than the phytoplankton biotope. Out of prevailing species, the most abundant ones were planktonic diatoms Chaetoceros socialis f. radians, Nitzschia frigida, Thalassiosira nordenskioeldii, and Nitzschia sp. Diatoms formed the basis of the community. Specifically, in 2020, their abundance was 1,861.2 cells·mL−1 in the Voevoda Bay and 751.2 cells·mL−1 in the Novik Bay; in 2021, the values reached 6,846.3 and 17,143.1 cells·mL−1, respectively. In 2020 in the Voevoda Bay, cell abundance was maximum in the upper layer of the ice core and gradually decreased closer to a border with under-ice water; in the Novik Bay, it was distributed approximately evenly throughout the core. In 2021 in the Voevoda Bay, the opposite pattern was observed: microalgae abundance was minimal in the upper layers of the ice core and gradually increased as moving down, to a border with under-ice water. In the Novik Bay, maximum microalgae abundance was recorded in the upper layer of the ice core, with a relatively uniform distribution over all layers. Thus, the differences are shown in the quantitative structure of ice microalgae depending on a layer of the ice core, year, and study area.
Authors
References
Барабанщиков Ю. А., Тищенко П. Я., Семкин П. Ю., Михайлик Т. А., Косьяненко А. А. Условия образования лечебных грязей в бухте Воевода (Амурский залив, Японское море) // Известия ТИНРО. 2018. Т. 192. С. 167–176. [Barabanshchikov Yu. A., Tishchenko P. Ya., Semkin P. Yu., Mikhailik T. A., Kos’yanenko A. A. Conditions of forming for therapeutic mud in the Voevoda Bay (Amur Bay, Japan Sea). Izvestiya TINRO, 2018, vol. 192, pp. 167–176. (in Russ.)]. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2018-192-167-176
Бегун А. А., Маслеников С. И., Звягинцев А. Ю. Фитопланктон в районе очистных сооружений г. Владивостока (Амурский залив, Японское море) // Научные труды Дальрыбвтуза. 2011. Т. 24. С. 3–12. [Begun A. A., Maslennikov S. I., Zvyagintsev A. Yu. Phytoplankton in treatment facilities area near Vladivostok (Amurskii Bay, Japan Sea). Nauchnye trudy Dal’rybvtuza, 2011, vol. 24, pp. 3–12. (in Russ.)]
Буйницкий В. Х. Морские льды и айсберги Антарктики. Ленинград : Изд-во ЛГУ, 1973. 256 с. [Buinitskii V. Kh. Morskie l’dy i aisbergi Antarktiki. Leningrad : Izd-vo LGU, 1973, 256 p. (in Russ.)]
Звалинский В. И., Марьяш А. А., Стоник И. В., Швецова М. Г., Сагалаев С. Г., Бегун А. А., Тищенко П. Я. Продукционные и гидрохимические характеристики льда, подлёдной воды и донных осадков эстуария реки Раздольной (Амурский залив, Японское море) в период ледостава // Биология моря. 2010. Т. 36, № 3. С. 186–195. [Zvalinsky V. I., Maryash A. A., Stonik I. V., Shvetsova M. G., Sagalaev S. G., Begun A. A., Tishchenko P. Ya. Production and hydrochemical characteristics of ice, under-ice water and sediments in the Razdolnaya River estuary (Amursky Bay, Sea of Japan) during ice cover period. Biologiya morya, 2010, vol. 36, no. 3, pp. 186–195. (in Russ.)]
Коновалова Г. В. Структура планктонного фитоценоза залива Восток Японского моря // Биология моря. 1984. № 1. С. 13–23. [Konovalova G. V. The structure of plankton phytocenosis of the Vostok Bay in the Sea of Japan. Biologiya morya, 1984, no. 1, pp. 13–23. (in Russ.)]
Коновалова Г. В., Орлова Т. Ю., Паутова Л. А. Атлас морского фитопланктона Японского моря. Ленинград : Наука, 1989. 160 с. [Konovalova G. V., Orlova T. Yu., Pautova L. A. Atlas morskogo fitoplanktona Yaponskogo morya. Leningrad : Nauka, 1989, 160 p. (in Russ.)]
Кузнецов Л. Л. Хлорофиллы и первичная продукция микроводорослей, связанных со льдом Амурского залива Японского моря // Биология моря. 1980. № 5. С. 72–74. [Kuznetsov L. L. Chlorophylls and primary production of microalgae connected with ice of the Amur Bay (Sea of Japan). Biologiya morya, 1980, no. 5, pp. 72–74. (in Russ.)]
Мельников И. А. Экосистема арктического морского льда. Москва : АН СССР, 1989. 192 с. [Mel’nikov I. A. Ekosistema arkticheskogo morskogo l’da. Moscow : AN SSSR, 1989, 192 p. (in Russ.)]
Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. Москва : Мир, 1992. 184 с. [Megarran E. Ekologicheskoe raznoobrasie i ego izmerenie. Moscow : Mir, 1992, 184 p. (in Russ.)]
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. [Orlova T. Yu., Stonik I. V., Shevchenko O. G. Flora of planktonic microalgae of Amursky Bay, Sea of Japan. Biologiya morya, 2009, vol. 35, no. 1, pp. 48–61. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S106307400901009X
Пономарева А. А. Структура и динамика фитопланктона в бухте Парис (залив Петра Великого, Японское море) : дис. … канд. биол. наук : 03.02.10. Владивосток : ННЦМБ ДВО РАН, 2017. 171 с. [Ponomareva A. A. Struktura i dinamika fitoplanktona v bukhte Paris (zaliv Petra Velikogo, Yaponskoe more) : dis. … kand. biol. nauk : 03.02.10. Vladivostok : NNTsMB DVO RAN, 2017, 171 p. (in Russ.)]
Радченко И. Г., Капков В. И., Федоров В. Д. Практическое руководство по сбору и анализу проб морского фитопланктона : учебно-методическое пособие для студентов биологических специальностей университетов. Москва : Мордвинцев, 2010. 60 с. [Radchenko I. G., Kapkov V. I., Fedorov V. D. Prakticheskoe rukovodstvo po sboru i analizu prob morskogo fitoplanktona : uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov biologicheskikh spetsial’nostei universitetov. Moscow : Mordvintsev, 2010, 60 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И. Видовой состав, сезонная динамика плотности и биомассы диатомовых водорослей твёрдых грунтов верхней сублиторали залива Восток Японского моря // Биология моря. 1990. № 5. С. 3–11. [Ryabushko L. I. Species composition, seasonal dynamics of density and biomass of diatoms on hard rock in the upper sublittoral zone of Vostok Bay (Sea of Japan). Biologiya morya, 1990, no. 5, pp. 3–11. (in Russ.)]
Рябушко Л. И., Бегун А. А. Диатомовые водоросли микрофитобентоса Японского моря : в 2-х т. Симферополь ; Севастополь : Н. Оріанда, 2015. Т. 1. 288 с. [Ryabushko L. I., Begun A. A. Diatoms of Microphytobenthos of the Sea of Japan : in 2 vols. Simferopol ; Sevastopol : N. Orianda, 2015, vol. 1, 288 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И. Состояние изученности микрофитобентоса Аргентинских островов Южного океана (Антарктика) // Природная среда Антарктики: современное состояние изученности : материалы II Международной научно-практической конференции, Нарочь, 18–21 мая 2016 г. Минск : Конфидо, 2016. С. 307–311. [Ryabushko L. I. Sostoyanie izuchennosti mikrofitobentosa Argentinskikh ostrovov Yuzhnogo okeana (Antarktika). In: Prirodnaya sreda Antarktiki: sovremennoe sostoyanie izuchennosti : materialy II Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Naroch, 18–21 May, 2016. Minsk : Konfido, 2016, pp. 307–311. (in Russ.)]
Стоник И. В. Качественный и количественный состав фитопланктона бухты Золотой Рог Японского моря // Известия ТИНРО. 2018. Т. 194. С. 167–174. [Stonik I. V. Qualitative and quantitative composition of phytoplankton in the Golden Horn Bay, Japan Sea. Izvestiya TINRO, 2018, vol. 194, pp. 167–174. (in Russ.)]. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2018-194-167-174
Шевченко О. Г., Тевс К. О., Шулькин В. М. Комплексный мониторинг фитопланктона в мелководной бухте залива Петра Великого (Японское море): динамика хлорофилла «а» и биогенных элементов // Известия ТИНРО. 2020. Т. 200, вып. 1. С. 141–154. [Shevchenko O. G., Tevs K. O., Shul’kin V. M. Integrated monitoring of phytoplankton in a shallow inlet of Peter the Great Bay (Japan Sea): Dynamics of chlorophyll a and nutrients. Izvestiya TINRO, 2020, vol. 200, iss. 1, pp. 141–154. (in Russ.)]. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2020-200-141-154
Arrigo K. R., Brown Z. W., Mills M. M. Sea ice algal biomass and physiology in the Amundsen Sea, Antarctica. Elementa: Science of the Anthropocene, 2014, vol. 2, art. no. 000028 (15 p.). https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000028
Biovolumes and Size-Classes of Phytoplankton in the Baltic Sea. Helsinki : Helsinki Commission, 2006, 144 p. (HELCOM Baltic Sea Environment Proceedings ; no. 106).
Campbell K., Mundy Ch. J., Belzile C., Delaforge A., Rysgaard S. Seasonal dynamics of algal and bacterial communities in Arctic sea ice under variable snow cover. Polar Biology, 2018, vol. 41, pp. 41–58. https://doi.org/10.1007/s00300-017-2168-2
Dupont F. Impact of sea-ice biology on overall primary production in a biophysical model of the pan-Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2012, vol. 117, iss. S8, pp. 1–18. https://doi.org/10.1029/2011JC006983
Galindo V., Gosselin M., Lavaud J., Mundy Ch. J., Else B., Ehn J., Babin M., Rysgaard S. Pigment composition and photoprotection of Arctic sea ice algae during spring. Marine Ecology Progress Series, 2017, vol. 585, pp. 49–69. https://doi.org/10.3354/meps12398
Kauko H. M., Olsen L. M., Duarte P., Peeken I., Granskog M. A., Johnsen G., Fernández-Méndez M., Pavlov A. K., Mundy Ch. J., Assmy Ph. Algal colonization of young Arctic sea ice in spring. Frontiers in Marine Science, 2018, no. 5, art. no. 199 (20 p.). https://doi.org/10.3389/fmars.2018.00199 Leeuwe M. A. van, Tedesco L., Arrigo K. R., Assmy Ph., Campbell K., Meiners K. M. Microalgal community structure and primary production in Arctic and Antarctic sea ice: A synthesis. Elementa: Science of the Anthropocene, 2018, vol. 6, art. no. 4 (25 p.). https://doi.org/10.1525/elementa.267
Leu E., Mundy Ch. J., Assmy Ph., Campbell K., Gabrielsen T. M., Gosselin M. Arctic spring awakening – Steering principles behind the phenology of vernal ice algal blooms. Progress in Oceanography, 2015, vol. 139, pp. 151–170. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2015.07.012
Okolodkov Y. B. Cryopelagic flora of the Chukchi, East Siberian and Laptev Sea. Proceedings of the NIPR Symposium on Polar Biology, 1992, vol. 5, pp. 28–43.
Olsen L. M., Laney S. R., Duarte P., Kauko H. M., Fernández-Méndez M., Mundy Ch. J., Rösel A., Meyer A., Itkin P., Cohen L., Peeken I., Tatarek A., Róźańska-Pluta M., Wiktor J., Taskjelle T., Pavlov A. K., Hudson S. R., Granskog M. A., Hop H., Assmy Ph. The seeding of ice algal blooms in Arctic pack ice: The multiyear ice seed repository hypothesis. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2017, vol. 122, iss. 7, pp. 1529–1548. https://doi.org/10.1002/2016JG003668
Niemi A., Michel C., Hille K., Poulin M. Protist assemblages in winter sea ice: Setting the stage for the spring ice algal bloom. Polar Biology, 2011, vol. 34, pp. 1803–1817. https://doi.org/10.1007/s00300-011-1059-1
Ratkova T. N., Wassmann P. Sea ice algae in the White and Barents seas: Composition and origin. Polar Research, 2005, vol. 24, no. 1–2, pp. 95–110. https://doi.org/10.3402/polar.v24i1.6256
Ryabushko L. I., Balycheva D. S., Bondarenko A. V., Zheleznova S. N., Begun A. A., Stonik I. V. Different aspects of studying a diatom Cylindrotheca closterium (Ehrenberg) Reimann et Lewin 1964 in natural and laboratory conditions. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2019, vol. 4, no. 2, pp. 52–62. https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.2.06
Sun J., Liu D. Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton. Journal of Plankton Research, 2003, vol. 25, iss. 11, pp. 1331–1346. https://doi.org/10.1093/plankt/fbg096
Werner I., Ikävalko J., Schünemann H. Sea-ice algae in Arctic pack ice during late winter. Polar Biology, 2007, vol. 30, pp. 1493–1504. https://doi.org/10.1007/s00300-007-0310-2
