State of the ichthyo-, meso-, and macroplankton complexes off the Crimean Peninsula (the Black Sea) in connection with the hydrobiological regime features in October 2016
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Abstract
The changes in the Black Sea hydrological regime recorded since 1990s have altered the state of epipelagic complexes of marine organisms, primarily the seasonal variability of their biological cycles. This largely affected the spawning phenology of natural fish populations, as well as ichthyoplankton species diversity and spatial distribution, and established trophic relationships within the plankton community. The interactions between links of the food chain in epipelagic complexes, as well as their seasonal and interannual variations, ultimately affect fish spawning efficiency, especially that of mass commercial species, and determine the replenishment of their new generations. To establish ichthyoplankton species composition, abundance, and spatial distribution, the study was carried out in shelf and open areas of the Black Sea (the Crimean coast) during the 89th cruise of the RV “Professor Vodyanitsky” (30 September – 19 October, 2016). Eggs and larvae of fish and the biomass of meso- and macroplankton were analyzed. Ichthyoplankton and macroplankton were sampled with Bogorov–Rass net (inlet area of 0.5 m²; mesh size of 300 μm) by vertical sampling technique. In the shelf areas, sampling was carried out from the bottom up to the surface, while in the deep-sea areas, from the lower boundary of the oxygen zone up to the surface. Ichthyoplankton was fixed with 4% neutralized formaldehyde and investigated under microscope to determine taxonomic composition and, if possible, to analyze contents of fish larvae intestines. Species composition and spatial distribution of ichthyo-, meso-, and macroplankton in October 2016 were studied, as well as the feeding of fish larvae of the Black Sea off the Crimean coast. The research covered the initial phase of the autumn hydrological season. In samples, eggs and larvae of 9 warm-water fish species and 6 temperate-water fish species were found. The mean abundance of eggs was 2.92 ind.·m−2, and the mean abundance of larvae was 3.56 ind.·m−2. The low percentage (30%) of dead eggs of the warm-water European anchovy Engraulis encrasicolus and the presence of its different-sized larvae evidenced the ongoing productive spawning. The zooplankton biomass increased from the shelf towards the deep-sea areas. Small plankton organisms prevailed in the shelf areas providing enough food for fish larvae to survive. Despite the significant biomass of gelatinous plankton feeders in October 2016, their effect on ichthyoplankton complexes of the Black Sea was apparently minor.
Authors
References
Аннинский Б. Е., Тимофте Ф. Распределение зоопланктона в западном секторе Чёрного моря в октябре 2005 г. // Морской экологический журнал. 2009. Т. 8, № 1. С. 17–31. [Anninsky B. E., Timofte F. The distribution of zooplankton in the western Black Sea in October 2005. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2009, vol. 8, no. 1, pp. 17–31. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/996
Аннинский Б. Е., Финенко Г. А., Дацык Н. А., Игнатьев С. М. Желетелый макропланктон в Чёрном море осенью 2010 г. // Океанология. 2013. Т. 53, № 6. С. 758–768. [Anninsky B. E., Finenko G. A., Datsyk N. A., Ignatyev S. M. Gelatinous macroplankton in the Black Sea in the autumn of 2010. Okeanologiya, 2013, vol. 53, no. 6, pp. 758–768. (in Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0030157413060014
Аннинский Б. Е., Финенко Г. А., Дацык Н. А. Роль желетелых хищников в трофодинамике планктонных сообществ прибрежных районов Чёрного моря // Морские биологические исследования: достижения и перспективы : в 3 т. : сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, приуроч. к 145-летию Севастопольской биологической станции, Севастополь, 19–24 сентября 2016 г. Севастополь, 2016. Т. 2. С. 221–224. [Anninsky B. E., Finenko G. A., Datsyk N. A. The trophodynamic role of gelatinous predators in planktonic communities of the coastal regions of the Black Sea. In: Morskie biologicheskie issledovaniya: dostizheniya i perspektivy : v 3 t. : sb. materialov Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem, priuroch. k 145-letiyu Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, Sevastopol, 19–24 Sept., 2016. Sevastopol, 2016, vol. 2, pp. 221–224. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/3169
Артамонов Ю. В., Алексеев Д. В., Скрипалева Е. А., Шутов С. А., Дерюшкин Д. В., Завьялов Д. Д., Колмак Р. В., Шаповалов Р. О., Шаповалов Ю. И., Федирко А. В., Щербаченко С. В. Особенности сезонной и синоптической изменчивости структуры вод в зоне основного черноморского течения в осенне-зимний период 2016 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 1. С. 32–43. [Artamonov Yu. V., Alekseev D. V., Skripaleva E. A., Shutov S. A., Deriushkin D. V., Zavyalov D. D., Kolmak R. V., Shapovalov R. O., Shapovalov Yu. I., Fedirko A. V., Shcherbachenko S. V. Peculiarities of seasonal and synoptic variability of water structure in the zone of the Rim Current at autumn and winter 2016. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon morya, 2018, no. 1, pp. 32–43. (in Russ.)]. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2018-1-32-43
Гордина А. Д., Овен Л. С., Ткач А. В., Климова Т. Н. Распространение, размножение и питание пелагической иглы-рыбы Syngnathus schmidti в Чёрном море // Вопросы ихтиологии. 1991. Т. 31, № 1. С. 107–114. [Gordina A. D., Oven L. S., Tkach A. V., Klimova T. N. Distribution, reproduction and feeding of the pelagic pipe-fish, Syngnathus schmidti, in the Black Sea. Voprosy ikhtiologii, 1991, vol. 31, no. 1, pp. 107–114. (in Russ.)]
Дехник Т. В. Показатели элиминации в эмбриональный и личиночный периоды развития черноморской хамсы // Труды Севастопольской биологической станции. 1960. Т. 13. С. 216–244. [Dekhnik T. V. Pokazateli eliminatsii v embrional’nyi i lichinochnyi periody razvitiya chernomorskoi khamsy. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1960, vol. 13, pp. 216–244. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/5474
Дехник Т. В. Ихтиопланктон Чёрного моря. Киев : Наукова думка, 1973. 235 с. [Dekhnik T. V. Ikhtioplankton Chernogo morya. Kyiv : Naukova dumka, 1973, 235 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/5654
Дехник Т. В., Павловская Р. М. Закономерности распределения, динамики численности и выживания рыб на ранних этапах онтогенеза // Основы биологической продуктивности Чёрного моря / под общ. ред. В. Н. Грезе. Киев : Наукова думка, 1979. С. 268–272. [Dekhnik T. V., Pavlovskaya R. M. Zakonomernosti raspredeleniya, dinamiki chislennosti i vyzhivaniya ryb na rannikh etapakh ontogeneza. Productivity of the Black Sea / V. N. Greze (Ed.). Kyiv : Naukova dumka, 1979, pp. 268–272. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/8059
Дука Л. А., Синюкова В. И. Руководство по изучению питания личинок и мальков морских рыб в естественных и экспериментальных условиях. Киев : Наукова думка, 1976. 134 с. [Duka L. A., Sinyukova V. I. Rukovodstvo po izucheniyu pitaniya lichinok i mal’kov morskikh ryb v estestvennykh i eksperimental’nykh usloviyakh. Kyiv : Naukova dumka, 1976, 134 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/7900
Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Чёрного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 212 с. [Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Oceanography of the Black Sea. Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2011, 212 p. (in Russ.)]
Климова Т. Н., Вдодович И. В., Аннинский Б. Е. Ихтиопланктон в планктонном сообществе западного сектора Чёрного моря в октябре 2005 г. // Вопросы ихтиологии. 2010. Т. 50, № 3. С. 349–355. [Klimova T. N., Vdodovich I. V., Anninskii B. E. Ichthyoplankton in the plankton community of the western sector of the Black Sea in October 2005. Voprosy ikhtiologii, 2010, vol. 50, no. 3, pp. 349–355. (in Russ.)]
Климова Т. Н., Субботин А. А., Мельников В. В., Серебренников А. Н., Подрезова П. С. Пространственное распределение ихтиопланктона у Крымского полуострова в летний сезон 2013 г. // Морской биологический журнал. 2019. Т. 4, № 1. С. 63–80. [Klimova T. N., Subbotin A. A., Melnikov V. V., Serebrennikov A. N., Podrezova P. S. Spatial distribution of ichthyoplankton near the Crimean Peninsula in the summer spawning season 2013. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2019, vol. 4, no. 1, pp. 63–80. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.1.06
Морской портал Морского гидрофизического института : сайт. [Marine Portal of the Marine Hydrophysical Institute : site. (in Russ.)]. URL: http://dvs.net.ru/mp/index_ru.shtml [accessed: 16.06.2020].
Одум Ю. Экология : в 2 т. : пер. с англ. / под ред. В. Е. Соколова. Москва : Мир, 1986. Т. 2. 376 с. [Odum Yu. Ekologiya : in 2 vols / transl. from English / V. E. Sokolov (Ed.). Moscow : Mir, 1986, vol. 2, 376 p. (in Russ.)]
Трощенко О. А., Субботин А. А. Абиотические факторы и условия обитания гидробионтов прибрежной зоны Юго-Восточного Крыма. Гидрологические особенности // Биология Чёрного моря у берегов Юго-Восточного Крыма / под ред. Н. С. Костенко. Симферополь : АРИАЛ, 2018. С. 46–59. [Troshchenko O. A., Subbotin A. A. Abioticheskie faktory i usloviya obitaniya gidrobiontov pribrezhnoi zony Yugo-Vostochnogo Kryma. Gidrologicheskie osobennosti. In: The Biology of the Black Sea Offshore Area at the South-Eastern Crimea / N. S. Kostenko (Ed.). Simferopol : ARIAL, 2018, pp. 46–59. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/5150
Трощенко О. А., Субботин А. А., Еремин И. Ю. Изменчивость основных лимитирующих факторов среды в процессе выращивания двустворчатых моллюсков на ферме в районе Севастополя // Учёные записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. География. Геология. 2019. Т. 5 (71), № 2. С. 308–321. [Troshchenko O. A., Subbotin A. A., Eremin I. Yu. Variability of main limiting environmental factors in the process of bivalve mollusk cultivation at the mussel farm in Sevastopol. Uchenye zapiski Krymskogo federal’nogo universiteta imeni V. I. Vernadskogo. Geografiya. Geologiya, 2019, vol. 5 (71), no. 2, pp. 308–321. (in Russ.)]
Финенко Г. А., Дацык Н. А. Репродуктивные особенности гребневика Mnemiopsis leidyi в шельфовой зоне Чёрного моря // Морские биологические исследования: достижения и перспективы : в 3 т. : сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, приуроч. к 145-летию Севастопольской биологической станции, Севастополь, 19–24 сентября 2016 г. Севастополь, 2016. Т. 1. С. 317–319. [Finenko G. A., Datzyk N. A. The reproductive features of ctenophore Mnemiopsis leidyi in inshore zone of the Black Sea. In: Morskie biologicheskie issledovaniya: dostizheniya i perspektivy : v 3 t. : sb. materialov Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem, priuroch. k 145-letiyu Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, Sevastopol, 19–24 Sept., 2016. Sevastopol, 2016, vol. 1, pp. 317–319. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/3048
Alonso-Fernández A., Vergara A., Saborido-Rey F. Embryonic development and spawning pattern of Trisopterus luscus (Teleostei: Gadidae) under controlled conditions. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 2010, vol. 91, spec. iss. 6, pp. 1281–1287. https://doi.org/10.1017/S0025315410000147
Anninsky B. E. Organic composition and ecological energetics of the jellyfish Aurelia aurita L. (Cnidaria, Scyphozoa) under Black Sea conditions. In: Trophic Relationships and Food Supply of Heterotrophic Animals in the Pelagic Ecosystem of the Black Sea / G. E. Shulman, B. Öztürk, A. E. Kideys, G. A. Finenko, L. Bat (Eds). Istanbul, Turkey : Black Sea Commission Publications, 2009, pp. 99–160.
Auth T. D., Daly E. A., Brodeur R. D., Fisher J. L. Phenological and distributional shifts in ichthyoplankton associated with recent warming in the northeast Pacific Ocean. Global Change Biology, 2017, vol. 24, iss. 1, pp. 259–272. https://doi.org/10.1111/gcb.13872
Copernicus Marine Service : [site]. URL: https://data.marine.copernicus.eu/products [accessed: 02.11.2019].
D’Ancona U. Order: Acanthini. Family 1: Gadidae. In: Fauna and Flora of the Bay of Naples. Monograph No. 38: Eggs, larvae and juvenile stages of Teleostei / S. Lo Bianco (Ed.). 1933, pt. II, pp. 188–261, plates XII–XV. (English transl. by Israel Program for Scientific Translations, 1969).
Finenko G. A., Romanova Z. A., Abolmasova G. I., Anninsky B. E., Svetlichny L. S., Hubareva E. S., Bat L., Kideys A. E. Population dynamics, ingestion, growth and reproduction rates of the invader Beroe ovata and its impact on plankton community in Sevastopol Bay, the Black Sea. Journal of Plankton Research, 2003, vol. 25, iss. 5, pp. 539–549. https://doi.org/10.1093/plankt/25.5.539
Fincham J. I., Rijnsdorp A. D., Engelhard G. H. Shifts in the timing of spawning in sole linked to warming sea temperatures. Journal of Sea Research, 2013, vol. 75, pp. 69–76. https://doi.org/10.1016/j.seares.2012.07.004
Klimova T. N., Podrezova P. S. Seasonal distribution of the Black Sea ichthyoplankton near the Crimean Peninsula. Regional Studies in Marine Science, 2018, vol. 24, pp. 260–269. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2018.08.013
Margalef R. Information theory in ecology. General Systems, 1958, vol. 3, pp. 36–71.
McQueen K., Marshall T. C. Shifts in spawning phenology of cod linked to rising sea temperatures. ICES Journal of Marine Science, 2017, vol. 74, iss. 6, pp. 1561–1573. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsx025
National Center for Environmental Information / National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) : [site]. URL: https://www.nodc.noaa.gov/SatelliteData/pathfinder4km [accessed: 22.04.2018].
Parsons T. R., Lalli C. M. Jellyfish population explosions: Revisiting a hypothesis of possible causes. La Mer, 2002, vol. 40, pp. 111–121. http://www.sfjo-lamer.org/la_mer/40-3/40-3-2.pdf
Pielou E. C. Species-diversity and pattern-diversity in the study of ecological succession. Journal of Theoretical Biology, 1966, vol. 10, iss. 2, pp. 370–383. https://doi.org/10.1016/0022-5193(66)90133-0
Purcell J. E., Uye S. I., Lo W. T. Anthropogenic causes of jellyfish blooms and direct consequences for humans: A review. Marine Ecology Progress Series, 2007, vol. 350, pp. 153–174. https://doi.org/10.3354/meps07093
Richardson A. J., Bakun A., Hays G. C., Gibbons M. J. The jellyfish joyride: Causes, consequences and management responses to more gelatinous future. Trends in Ecology & Evolution, 2009, vol. 24, iss. 6, pp. 312–322. https://doi.org/10.1016/j.tree.2009.01.010
Robinson K. L., Ruzicka J. J., Decker M. B., Brodeur R. D., Hernandez F. J., Quiñones J., Acha E. M., Uye S., Mianzan H., Graham W. M. Jellyfish, forage fish, and the world’s major fisheries. Oceanography, 2014, vol. 27, no. 4, pp. 104–115. https://doi.org/10.5670/oceanog.2014.90
Russell F. S. The Eggs and Planktonic Stages of British Marine Fishes. London ; New York ; San Francisco : Academic Press, 1976, 524 p.
Shannon C. E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. Urbana, IL : University of Illinois Press, 1949, 117 p.
Simpson E. H. Measurement of diversity. Nature, 1949, vol. 163, pp. 688. https://doi.org/10.1038/163688a0
Turan C., Erguden D., Gürlek M. Climate change and biodiversity effects in Turkish seas. Natural and Engineering Sciences, 2016, vol. 1, iss. 2, pp. 15–24. http://dx.doi.org/10.28978/nesciences.286240
Vinogradov M. E., Shushkina E. A., Mikaelyan A. S., Nezlin N. P. Temporal (seasonal and interannual) changes of ecosystem of the open waters of the Black Sea. Environmental Degradation of the Black Sea: Challenges and Remedies / S. Beşiktepe, Ü. Ünlüata, A. S. Bologa (Eds). Dordrecht : Kluwer Acad. Publ., 1999, pp. 109–129. (NATO Science Series: 2. Environmental Security ; vol. 56).