Abundance, species diversity, and structure of the metazoan microzooplankton community in the bay–seaside gradient (on the example of the Sevastopol Bay)
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Abstract
The aim of the research is to identify regular changes in the abundance, species diversity, and structure of metazoan microzooplankton (MM) communities under gradient conditions of the sea coast on a relatively small spatial scale. The relevance of the work lies in the paucity of such studies, which allow to assess indirectly the anthropogenic load (pollution, eutrophication) on marine biota and to apply species diversity indices to evaluate the trophic status of local water areas. The investigation covered three coastal areas of the city of Sevastopol: the open seaside, the mouth of the Sevastopol Bay, and its inner area. The localization of sampling stations reflects the gradient of environmental conditions, which is characterized by various degrees of the effect of natural and anthropogenic factors on the biota. The study was carried out in summer and autumn seasons. MM was sampled on three horizons of the water column: surface, 0–5-m, and 0–10-m layers. In the open seaside and at the bay mouth, MM abundance along the vertical was characterized by a greater evenness; in the inner bay area, the differences between the layers could reach 5–700 times. Maximum MM abundance (1,837.1 thousand ind.·m−3) was registered in early August in the surface layer in the inner bay area. Since the late summer, the abundance decreased in all the studied water areas. The species diversity of the MM community, which was assessed applying the Shannon, Simpson, Pielou, and other indices, decreases from the open seashore towards the inner bay area. This pattern persisted in both seasons. The most informative indices were the Shannon, Simpson, and Pielou ones. Those reflected well both seasonal changes in species diversity and direction of changes in the trophic gradient of the local bay waters. Applying multivariate analysis, cases of significant alterations in the MM community structure were revealed for the bottom water layer in the inner bay area. The main probable cause of these local changes is the occurrence of hypoxic conditions in the lower water horizons of the polluted bay areas, which leads to the degradation of the abundance and species composition of the studied zooplankton community.
Authors
References
Горячкин Ю. Н., Иванов В. А. Уровень Чёрного моря: прошлое, настоящее и будущее / под ред. В. Н. Еремеева ; НАН Украины, Мор. гидрофиз. ин-т. Севастополь : [ЭКОСИ-Гидрофизика], 2006. 210 с. [Goryachkin Yu. N., Ivanov V. A. Uroven’ Chernogo morya: proshloe, nastoyashchee i budushchee / V. N. Eremeev (Ed.) ; NAS of Ukraine, Marine Hydrophysical Institute. Sevastopol : [EKOSI-Gidrofizika], 2006, 210 p. (in Russ.)]
Губанов В. И., Стельмах Л. В., Клименко Н. П. Комплексные оценки качества вод севастопольского взморья (Чёрное море) // Экология моря. 2002. Вып. 62. С. 76–80. [Gubanov V. I., Stelmah L. V., Klimenko N. P. Complex assessments of the Sevastopol offshore water quality (the Black Sea). Ekologiya morya, 2002, iss. 62, pp. 76–80. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/4565
Дятлов С. Е. Роль и место биотестирования в комплексном мониторинге загрязнения морской среды // Экология моря. 2000. Вып. 51. С. 83–87. [Dyatlov S. Ye. Role and position of bioassays in complex monitoring of pollution of marine environment. Ekologiya morya, 2000, iss. 51, pp. 83–87. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/4306
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, Мор. гидрофиз. ин-т. 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.)]
Климова Т. Н., Вдодович И. В., Игнатьев С. М., Серегин С. А., Кузьминова Н. С., Пустоварова Н. И., Попова Е. В. Состояние ихтиопланктона в устьевой части Севастопольской бухты (Чёрное море) // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2017. Т. 10, № 1. С. 74–86. [Klimova T. N., Vdodovich I. V., Ignatiev S. M., Seregin S. A., Kuzminova N. S., Pustovarova N. I., Popova E. V. The ichthyoplankton state in the Sevastopol Bay mouth (Black Sea). Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Biologiya, 2017, vol. 10, no. 1, pp. 74–86. (in Russ.)]. https://doi.org/10.17516/1997-1389-0009
Кондратьев С. И., Видничук А. В. Локальная сезонная гипоксия и образование сероводорода в придонных водах Севастопольской бухты в 2009–2019 годах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 107–121. [Kondratev S. I., Vidnichuk A. V. Local seasonal hypoxia and hydrogen sulphide formation in the bottom waters of the Sevastopol Bay in 2009–2019. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon morya, 2020, no. 2, pp. 107–121. (in Russ.)]. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2020-2-107-121
Лемешко Е. М., Морозов А. Н., Шутов С. А., Зима В. В., Чепыженко А. А. Течения в Севастопольской бухте по данным ADCP-наблюдений, ноябрь 2014 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2014. № 28. С. 25–30. [Lemeshko E. M., Morozov A. N., Shutov S. A., Zima V. V., Chepyzhenko A. A. Techeniya v Sevastopol’skoi bukhte po dannym ADCP-nablyudenii, noyabr’ 2014 g. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa, 2014, no. 28, pp. 25–30. (in Russ.)]
Мельников В. В., Климова Т. Н., Игнатьев С. М., Вдодович И. В., Серегин С. А., Попова Е. В. Состояние ихтио-, микро- и макропланктонного комплексов Чёрного моря в районе Крымского полуострова в июле 2013 г. // Системы контроля окружающей среды. 2015. № 1 (21). С. 94–102. [Melnikov V. V., Klimova T. N., Ignatiev S. M., Vdodovich I. V., Popova E. V., Seregin S. A. Conditions of the ichthyo-, microzoo-, and macroplanktonic complexes in the Crimean Peninsula area in July 2013. Sistemy kontrolya okruzhayushchei sredy, 2015, no. 1 (21), pp. 94–102. (in Russ.)]
Метод оценки качества вод и состояния водных экосистем в схемах КИОВР : презентация. [Metod otsenki kachestva vod i sostoyaniya vodnykh ekosistem v skhemakh KIOVR : presentation. (in Russ.)]. URL: https://ppt4web.ru/ehkologija/metod-ocenki-kachestva-vod-i-sostojanija-vodnykh-ehkosistem-v-skhemakh-kiovr.html [accessed: 09.02.2021].
Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение : пер. с англ. Москва : Мир, 1992. 181 с. [Magurran A. E. Ecological Diversity and Its Measurement : transl. from English. Moscow : Mir, 1992, 181 p. (in Russ.)]
Песенко Ю. А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. Москва : Наука, 1982. 288 с. [Pesenko Yu. A. Printsipy i metody kolichestvennogo analiza v faunisticheskikh issledovaniyakh. Moscow : Nauka, 1982, 288 p. (in Russ.)]
Пузнецките К. С., Марушкина Е. В. Применение индексов альфа-разнообразия зоопланктонных сообществ для оценки трофического статуса водоёмов (на примере некоторых озёр чебаркульской группы) // Вестник Челябинского государственного университета. Серия 12. Экология. Природопользование. 2005. Т. 12, № 1. С. 22–25. [Puznetskite K. S., Marushkina E. V. Primenenie indeksov al’fa-raznoobraziya zooplanktonnykh soobshchestv dlya otsenki troficheskogo statusa vodoemov (na primere nekotorykh ozer chebarkul’skoi gruppy). Vestnik Chelyabinskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 12. Ekologiya. Prirodopol’zovanie, 2005, vol. 12, no. 1, pp. 22–25. (in Russ.)]
Репетин Л. Н., Гордина А. Д., Павлова Е. В., Романов А. С., Овсяный Е. И. Влияние океанографических факторов на экологическое состояние Севастопольской бухты (Чёрное море) // Морской гидрофизический журнал. 2003. № 2. С. 66–80. [Repetin L. N., Gordina A. D., Pavlova E. V., Romanov A. S., Ovsyany E. I. Effect of oceanographic factors upon the ecological state of the Sevastopol Bay (the Black Sea). Morskoi gidrofizicheskii zhurnal, 2003, no. 2, pp. 66–80. (in Russ.)]
Сажина Л. И. Науплиусы массовых видов пелагических копепод Мирового океана. Киев : Наукова думка, 1985. 238 с. [Sazhina L. I. Naupliusy massovykh vidov pelagicheskikh copepod Mirovogo okeana. Kyiv : Naukova dumka, 1985, 238 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/5670
Серегин С. А., Попова Е. В. Бактериопланктон и метазойный микрозоопланктон в водах Чёрного моря у побережья Крыма летом 2010 г. // Морской экологический журнал. 2012. Т. 11, № 2. С. 65–74. [Seregin S. A., Popova E. V. Bacterioplankton and metazoan microzooplankton in the Black Sea waters near Crimea coast in summer 2010. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2012, vol. 11, no. 2, pp. 65–74. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1214
Серегин С. А., Попова Е. В. Короткопериодная изменчивость метазойного микрозоопланктона в прибрежье Чёрного моря: закономерности и определяющие факторы // Морской биологический журнал. 2017. Т. 2, № 1. С. 56–65. [Seregin S. A., Popova E. V. Short-term variation of metazoan microzooplankton in a coastal area of the Black Sea: The regularities and determining factors. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2017, vol. 2, no. 1, pp. 56–65. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2017.02.1.06
Слепчук К. А., Хмара Т. В., Маньковская Е. В. Сравнительная оценка уровня трофности Севастопольской и Южной бухт с использованием индекса E-TRIX // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 5 (197). С. 67–78. [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. Morskoi gidrofizicheskii zhurnal, 2017, no. 5 (197), pp. 67–78. (in Russ.)]. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-5-67-78
Совга Е. Е., Мезенцева И. В., Слепчук К. А. Сравнение ассимиляционной ёмкости и индекса трофности различных частей акватории Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 3. С. 63–76. [Sovga E. E., Mezentseva I. V., Slepchuk K. A. Comparison of assimilative capacity and trophic index for various parts of the Sevastopol Bay water area. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon morya, 2020, no. 3, pp. 63–76. (in Russ.)]. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2020-3-63-76
Финенко З. З., Мансурова И. М., Суслин В. В. Динамика концентрации хлорофилла a в Чёрном море по спутниковым измерениям // Морской биологический журнал. 2019. Т. 4, № 2. С. 87–95. [Finenko Z. Z., Mansurova I. M., Suslin V. V. Dynamics of chlorophyll a concentration in the Black Sea on satellite data. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2019, vol. 4, no. 2, pp. 87–95. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.2.09
Шитиков В. К., Розенберг Г. С., Зинченко Т. Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти : ИЭБВ РАН, 2003. 463 с. [Shitikov V. K., Rozenberg G. S., Zinchenko T. D. Kolichestvennaya gidroekologiya: metody sistemnoi identifikatsii. Tolyatti : IEBV RAN, 2003, 463 p. (in Russ.)]
Calbet A. The trophic roles of microzooplankton in marine systems. ICES Journal of Marine Science, 2008, vol. 65, iss. 3, pp. 325–331. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsn013
Cardinale B. J., Duffy J. E., Gonzalez A., Hooper D. U., Perrings Ch., Venail P., Narwani A., Mace G. M., Tilman D., Wardle D. A., Kinzig A. P., Daily G. C., Loreau M., Grace J. B., Larigauderie A., Srivastava D. S., Naeem Sh. Biodiversity loss and its impact on humanity. Nature, 2012, vol. 486, pp. 59–67. https://doi.org/10.1038/nature11148
Clarke K. R., Gorley R. N., Somerfield P. J., Warwick R. M. Change in Marine Communities: An Approach to Statistical Analysis and Interpretation. 3rd ed. Plymouth : PRIMER-E, 2014, 260 p.
Drira Z., Kmiha-Megdiche S., Sahnoun H., Tedetti M., Pagano M., Ayadi H. Copepod assemblages as a bioindicator of environmental quality in three coastal areas under contrasted anthropogenic inputs (Gulf of Gabes, Tunisia). Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 2018, vol. 98, spec. iss. 8, pp. 1889–1905. https://dx.doi.org/10.1017/S0025315417001515
ICES Zooplankton Methodology Manual / R. P. Harris, P. H. Wiebe, J. Lenz, H. R. Skjoldal, M. Huntley (Eds). Bodmin, Cornwall : Academic Press, 2000, 684 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-327645-2.X5000-2
Hooper D. U., Adair E. C., Cardinale B. J., Byrnes J. E. K., Hungate B. A., Matulich K. L., Gonzalez A., Duffy J. E., Gamfeldt L., O’Connor M. I. A global synthesis reveals biodiversity loss as a major driver of ecosystem change. Nature, 2012, vol. 486, pp. 105–108. https://doi.org/10.1038/nature11118
Rabalais N. N., Cai W.-J., Carstensen J., Conley D. J., Fry B., Hu X., Quiñones-Rivera Z., Rosenberg R., Slomp C. P., Turner R. E., Voss M., Wissel B., Zhang J. Eutrophication-driven deoxygenation in the coastal ocean. Oceanography, 2014, vol. 27, no. 1, pp. 172–183. http://dx.doi.org/10.5670/oceanog.2014.21
Seregin S. A., Popova E. V. Different-scale variations in the abundance and species diversity of metazoan microzooplankton in the coastal zone of the Black Sea. Water Resources, 2019, vol. 46, no. 5, pp. 769–779. https://doi.org/10.1134/S009780781905018X
Seregin S. A., Popova E. V. Long-term dynamics of abundance of the copepod-invader, Oithona davisae, in the coastal waters of the Black Sea. Russian Journal of Biological Invasions, 2016, vol. 7, no. 4, pp. 374–382. https://doi.org/10.1134/S207511171604007X
Serranito B., Aubert A., Stemmann L., Rossi N., Jamet J. L. Proposition of indicators of anthropogenic pressure in the Bay of Toulon (Mediterranean Sea) based on zooplankton time-series. Continental Shelf Research, 2016, vol. 121, pp. 3–12. https://doi.org/10.1016/j.csr.2016.01.016
Svetlichny L. S., Hubareva E. S., Khanaychenko A. N., Gubanova A. D., Altukhov D. A., Beşiktepe S. Adaptive strategy of thermophilic Oithona davisae in the cold Black Sea environment. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 2016, vol. 16, pp. 77–90. https://doi.org/10.4194/1303-2712-v16_1_09
Vollenweider R. A., Giovanardi F., Montanari G., Rinaldi A. Characterization of the trophic conditions of marine coastal waters with special reference to the NW Adriatic Sea: Proposal for a trophic scale, turbidity and generalized water quality index. Environmetrics, 1998, vol. 9, iss. 3, pp. 329–357. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-095X(199805/06)9:3%3C329::AID-ENV308%3E3.0.CO;2-9