Macrophytocenoses as biogeochemical barriers to water hypereutrophication by mineral phosphorus off the Southwestern Crimea
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
The aim of the work was to study mineral phosphorus concentration by brown algae Cystoseira crinita and Cystoseira barbata listed in the Red Book of the Republic of Crimea and to assess the role of macrophytobenthos in the coastal ecosystem of the Southwestern Crimea in formation of biogeochemical barriers that regulate competitive relations of producers for biogenic elements. As established, Cystoseira crinita and Cystoseira barbata accumulate mineral phosphorus to levels of 170.0–377.1 mg·kg−1, a mean of (224.7 ± 55.7) mg·kg−1 wet weight, with accumulation factors of 15,454–92,244 units, a mean of (35,300 ± 27,800) units. According to the updated nomenclature of the family Sargassaceae Kützing, these algae species belong to the Ericaria-dominated phytocenosis: Ericaria crinita + Gongolaria barbata − Cladostephus spongiosus − Ellisolandia elongata (Ericaria sp.). In general, brown algae of coastal biotopes uptake and retain over 80% of mineral phosphorus occurring in the aquatic environment and release back only up to 16% of maximum absorbed flux daily. This highlights their critical role in conditioning the biogenic composition of waters.
Authors
References
Александров Б. Г. Гидробиологические основы управления состоянием прибрежных экосистем Чёрного моря. Киев : Наукова думка, 2008. 343 с. [Aleksandrov B. G. Gidrobiologicheskie osnovy upravleniya sostoyaniem pribrezhnykh ekosistem Chernogo morya. Kyiv : Naukova dumka, 2008, 343 p. (in Russ.)]
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения. Москва : Наука, 1965. 374 с. [Vernadsky V. I. Khimicheskoe stroenie biosfery Zemli i ee okruzheniya. Moscow : Nauka, 1965, 374 p. (in Russ.)]
Виноградова К. Л. Ульвовые водоросли (Chlorophyta) морей СССР. Ленинград : Наука, Ленингр. отд-ние, 1974. 166 с. [Vinogradova K. L. Ul’vovye vodorosli (Chlorophyta) morei SSSR. Leningrad : Nauka, Leningr. otd-nie, 1974, 166 p. (in Russ.)]
ГОСТ 26263-84. Почвы. Методы определения валового фосфора и валового калия : государственный стандарт Союза ССР : утверждён и введён в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 21.08.1984 № 2939 : введён впервые : дата введения 1985-07-01 / подготовлен Министерством сельского хозяйства СССР. Москва : Издательство стандартов, 1985. 11 с. [GOST 26263-84. Pochvy. Metody opredeleniya valovogo fosfora i valovogo kaliya : gosudarstvennyi standart Soyuza SSR : utverzhden i vveden v deistvie Postanovleniem Gosudarstvennogo komiteta SSSR po standartam ot 21.08.1984 No. 2939 : vveden vpervye : data vvedeniya 1985-07-01 / podgotovlen Ministerstvom sel’skogo khozyaistva SSSR. Moscow : Izdatel’stvo standartov, 1985, 11 p. (in Russ.)]
Губанов В. И., Мальченко Ю. А., Куфтаркова Е. А., Ковригина Н. П. Диагноз современного состояния вод севастопольского взморья (Чёрное море) по результатам мониторинга гидрохимических характеристик // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2004. Вып. 10. С. 141–148. [Gubanov V. I., Mal’chenko Yu. A., Kuftarkova E. A., Kovrigina N. P. Diagnosis of modern state of coastal water near Sevastopol (the Black Sea) according to monitoring of chemical parameters. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa, 2004, iss. 10, pp. 141–148. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/ymtpgd
Егоров В. Н. Теория радиоизотопного и химического гомеостаза морских экосистем. Севастополь : ФИЦ ИнБЮМ, 2019. 356 с. [Egorov V. N. Theory of Radioisotope and Chemical Homeostasis of Marine Ecosystems. Sevastopol : IBSS, 2019, 356 p. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/978-5-6042938-5-0
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 // Сохранение биологического разнообразия и заповедное дело в Крыму : материалы научно-практической конференции с международным участием, Ялта, 23–26 октября 2018 г. Ялта, 2018. С. 36–40. (Научные записки природного заповедника «Мыс Мартьян» ; № 9). [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. Ekologicheskoe sostoyanie akvatorii osobo okhranyaemoi prirodnoi territorii “Mys Mart’yan” i problema realizatsii ee ustoichivogo razvitiya po faktoram evtrofikatsii, radioaktivnogo i khimicheskogo zagryazneniya vod. In: Sokhranenie biologicheskogo raznoobraziya i zapovednoe delo v Krymu : materialy nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, Yalta, 23–26 oktyabrya 2018 g. Yalta, 2018, pp. 36–40. (Nauchnye zapiski prirodnogo zapovednika “Mys Mart’yan” ; iss. 9). (in Russ.)]. https://doi.org/10.25684/NBG.scnote.009.2018.04
Егоров В. Н., Мирзоева Н. Ю., Артёмов Ю. Г., Проскурнин В. Ю., Стецюк А. П., Марченко Ю. Г., Евтушенко Д. Б., Мосейченко И. Н., Чужикова-Проскурнина О. Д. Возможность реализации концепции устойчивого развития рекреационного прибрежья города Ялта в отношении биогенных элементов, радионуклидов, тяжёлых металлов и хлорорганических соединений (Крым, Чёрное море) // Морской биологический журнал. 2023. Т. 8, № 3. С. 12–32. [Egorov V. N., Mirzoyeva N. Yu., Artemov Yu. G., Proskurnin V. Yu., Stetsiuk A. P., Marchenko Yu. G., Evtushenko D. B., Moseichenko I. N., Chuzhikova-Proskurnina O. D. The possibility of implementation of the sustainable development concept for the recreational coastline of Yalta city regarding biogenic elements, radionuclides, heavy metals, and organochlorine compounds (Crimea, Black Sea). Marine Biological Journal, 2023, vol. 8, no. 3, pp. 12–32.]. https://elibrary.ru/yhovfn
Зайцев Ю. П., Гаркавая Г. П., Нестерова Д. А., Полищук Л. Н. Дунай как основной источник эвтрофирования Чёрного моря // Гидробиологический журнал. 1989. Т. 25, № 4. С. 21–23. [Zaitsev Yu. P., Garkavaya G. P., Nesterova D. A., Polishchuk L. N. The Danube as a basic source of the Black Sea eutrophication. Gidrobiologicheskii zhurnal, 1989, vol. 25, no. 4, pp. 21–23. (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.)]. https://elibrary.ru/qkspbj
Зинова А. Д. Определитель зелёных, бурых и красных водорослей южных морей СССР. Москва ; Ленинград : Наука, 1967. 400 с. [Zinova A. D. Opredelitel’ zelenykh, burykh i krasnykh vodoroslei yuzhnykh morei SSSR. Moscow ; Leningrad : Nauka, 1967, 400 p. (in Russ.)]
Иванов В. А., Овсяный Е. И., Репетин Л. Н., Романов А. С., Игнатьева О. Г. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов / НАН Украины, Морской гидрофизический институт. Севастополь, 2006. 90 с. [Ivanov V. A., Ovsyany E. I., Repetin L. N., Romanov A. S., Ignatyeva O. G. Hydrological and Hydrochemical Regime of the Sebastopol Bay and Its Changing Under Influence of Climatic and Anthropogenic Factors / NAS of Ukraine, Marine Hydrophysical Institute. Sevastopol, 2006, 90 p. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/yriouu
Израэль Ю. А., Цыбань А. В. Об ассимиляционной ёмкости Мирового океана // Доклады Академии наук СССР. 1983. Т. 272, № 3. С. 702–704. [Izrael Iu. A., Tsyban A. V. On the assimilation capacity of the World Ocean. Doklady Akademii nauk SSSR, 1983, vol. 272, no. 3, pp. 702–704. (in Russ.)]
Калугина-Гутник А. А. Фитобентос Чёрного моря. Киев : Наукова думка, 1975. 248 с. [Kalugina-Gutnik A. A. Fitobentos Chernogo morya. Kyiv : Naukova dumka, 1975, 248 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/5645
Комплексная адаптация цистозиры к градиентным условиям: научные и прикладные проблемы / С. А. Ковардаков, А. В. Празукин, Ю. К. Фирсов, А. Е. Попов. Киев : Наукова думка, 1985. 216 с. [Kompleksnaya adaptatsiya tsistoziry k gradientnym usloviyam: nauchnye i prikladnye problemy / S. A. Kovardakov, A. V. Prazukin, Yu. K. Firsov, A. E. Popov. Kyiv : Naukova dumka, 1985, 216 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/8319
Красная книга Республики Крым. Растения, водоросли и грибы / отв. ред. А. В. Ена, А. В. Фатерыга. Симферополь : АРИАЛ, 2015. 480 с. [Red Book of the Republic of Crimea. Plants, Algae, and Fungi / A. V. Yena, A. V. Fateryga (Eds). Simferopol : ARIAL, 2015, 480 p. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/wxeqef
Куфтаркова Е. А., Губанов В. И., Ковригина Н. П., Ерёмин И. Ю., Сеничева М. И. Экологическая оценка современного состояния вод в районе взаимодействия Севастопольской бухты с прилегающей частью моря // Морской экологический журнал. 2006. Т. 5, № 1. С. 72–91. [Kuftarkova E. A., Gubanov V. I., Kovrigina N. P., Eremin I. Yu., Senicheva M. I. Ecological assessment of modern state of waters in the region of interaction of the Sevastopol Bay and part of the sea contiguous to it. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2006, vol. 5, no. 1, pp. 72–91. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/851
Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. Москва : ВНИРО, 1988. 119 с. [Metody gidrokhimicheskikh issledovanii osnovnykh biogennykh elementov. Moscow : VNIRO, 1988, 119 p. (in Russ.)]
Морские охраняемые акватории Крыма. Научный справочник / Н. А. Мильчакова, В. В. Александров, Л. В. Бондарева, Т. В. Панкеева, Е. Б. Чернышёва ; ред. Н. А. Мильчакова. Симферополь : Н.Оріанда, 2015. 312 с. [Marine Protected Areas of the Crimea. Scientific Handbook / N. A. Milchakova, V. V. Aleksandrov, L. V. Bondareva, T. V. Pankeeva, E. B. Chernysheva / N. A. Milchakova (Ed.). Simferopol : N.Orianda, 2015, 312 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1399
Налимов В. В. Теория эксперимента. Москва : Наука, 1971. 207 с. [Nalimov V. V. Teoriya eksperimenta. Moscow : Nauka, 1971, 207 p. (in Russ.)]. https://elibrary.ru/rxymdy
Паттон А. Р. Энергетика и кинетика биохимических процессов / пер. с англ. З. Ф. Богаутдинова. Москва : Мир, 1968. 159 с. [Patton A. R. Biochemical Energetics and Kinetics : transl. from Engl. by Z. F. Bogautdinov. Moscow : Mir, 1968, 159 p. (in Russ.)]
Парчевская Д. С. Статистика для радиоэкологов (практическое руководство по статистике и планированию экспериментов в радиоэкологии). Киев : Наукова думка, 1969. 114 с. [Parchevskaya D. S. Statistika dlya radioekologov (prakticheskoe rukovodstvo po statistike i planirovaniyu eksperimentov v radioekologii). Kyiv : Naukova dumka, 1969, 114 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1109
Поликарпов Г. Г. Радиоэкология морских организмов. Москва : Атомиздат, 1964. 295 с. [Polikarpov G. G. Radioekologiya morskikh organizmov. Moscow : Atomizdat, 1964, 295 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/12748
Полікарпов Г. Г., Єгоров В. М. Здатність морських екосистем до видалення радіоактивних і хімічних забруднень з фотичного шару // Вісник АН УРСР. 1981. № 2. С. 73–81. [Polikarpov G. G., Egorov V. M. Zdatnist’ mors’kykh ekosystem do vydalennya radioaktyvnykh i khimichnykh zabrudnen’ z fotychnogo sharu. Visnyk AN URSR, 1981, no. 2, pp. 73–81. (in Ukr.)] https://repository.marine-research.ru/handle/299011/11224
Поликарпов Г. Г., Егоров В. Н. Морская динамическая радиохемоэкология. Москва : Энергоатомиздат, 1986. 176 с. [Polikarpov G. G., Egorov V. N. Morskaya dinamicheskaya radiokhemoekologiya. Moscow : Energoatomizdat, 1986, 176 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/7683
Поповичев В. Н., Егоров В. Н. Кинетические закономерности фосфорного обмена черноморской бурой водоросли Cystoseira barbata // Морской экологический журнал. 2009. Т. 8, № 1. С. 55–66. [Popovichev V. N., Egorov V. N. Kinetic regularities of exchange of phosphorus by the Black Sea brown seaweed Cystoseira barbata. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2009, vol. 8, no. 1, pp. 55–66. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1000
Юнёв О. А., Коновалов С. К., Великова В. Антропогенная эвтрофикация в пелагической зоне Чёрного моря: долговременные тренды, механизмы, последствия / Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН ; Морской гидрофизический институт 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.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/7989
Egorov V. N. Theory of Radioisotopic and Chemical Homeostasis of Marine Ecosystems. Cham, Switzerland : Springer, 2021, 320 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-80579-1
Fiori E., Zavatarelli M., Pinardi N., Mazziotti C., Ferrari C. R. Observed and simulated trophic index (TRIX) values for the Adriatic Sea basin. Natural Hazards and Earth System Sciences, 2016, vol. 16, iss. 9, pp. 2043–2054. https://doi.org/10.5194/nhess-16-2043-2016
AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway / M. D. Guiry, G. M. Guiry (Eds) : [site], 2024. URL: http://www.algaebase.org [accessed: 09.10.2024].
Mee L. D. The Black Sea in crisis: A need for concerted international action. Ambio, 1992, vol. 21, pp. 278–286.
Oguz T., Gilbert D. Abrupt transitions of the top-down controlled Black Sea pelagic ecosystem during 1960–2000: Evidence for regime-shifts under strong fishery exploitation and nutrient enrichment modulated by climate-induced variations. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2007, vol. 54, iss. 2, pp. 220–242. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2006.09.010
Redfield A. C. The biological control of chemical factors in the environment. American Scientist, 1958, vol. 46, no. 3, pp. 205–221.
Slepchuk K. A., Khmara T. V., Man’kovskaya E. V. Comparative assessment of the trophic level of the Sevastopol and Yuzhnaya bays using E-TRIX index. Physical Oceanography, 2017, no. 5, pp. 60–70. http://doi.org/10.22449/1573-160X-2017-5-60-70
