Determination of the growth rate and elimination of certain phytoplankton species and populations in the Sevastopol Bay (Black Sea)

Аннотация

Актуальность исследования определяется ключевой ролью фитопланктона в функционировании морских экосистем: одноклеточные водоросли образуют начальное трофическое звено в пищевой цепи, осуществляя первичную продукцию органического вещества в процессе фотосинтеза. Важными задачами являются определение значения скорости чистого (видимого) роста фитопланктона в целом и составляющих его элементов, включая популяции отдельных видов, и изучение возможности оценивать скорость их действительного роста и выедания на основе регулярных короткопериодных определений численности и биомассы фитопланктона в природных сообществах. Для решения данной задачи использованы как полученные ранее материалы подекадного мониторинга состояния фитопланктона в прибрежной зоне, так и результаты недавно проведённых экспериментов. Выполненные в течение 2007 г. подекадные определения в зоне устья б. Севастопольская включали измерения численности и биомассы фитопланктона, а также концентрации хлорофилла a с периодичностью в несколько суток, что позволило рассчитывать скорость чистого удельного роста биомассы (видимый рост, k) согласно её изменениям, фиксированным за этот период. Путём сопоставления численности отдельных видов в ближайших по времени определениях рассчитаны 29 значений скорости видимого роста для 9 массовых видов. Видимый рост, являясь разницей между действительным ростом и выеданием, может быть использован для определения этих величин. Закономерности, которые связывают значения скорости видимого и действительного роста клеток водорослей с их размерами, выявлены в экспериментах, проведённых по методу разбавления, изначально предназначенному для исследования суммарного фитопланктона, но адаптированному нами для определения функциональных параметров отдельных видов, что и позволило выявить связующие их закономерности. Используя найденные закономерности, мы получили 22 значения скорости роста µ и скорости выедания m для 7 массовых видов фитопланктона в зоне устья б. Севастопольская. Показано, что скорость роста отдельных видов фитопланктона, объём клеток которых составляет до 1000 мкм³, может достигать значений свыше 1 сут⁻¹. Для водорослей, объём клеток которых превышает 1500 мкм³, значения µ приближаются к значениям k, а значения m ― к нулю. Для этой группы скорость действительного роста µ принимается равной скорости видимого роста k, а скорость выедания m ― равной нулю. В действительности в естественной популяции мелкие виды преимущественно выедаются в верхнем освещённом слое; крупные виды оседают на дно или в глубинные горизонты. Полученные нами сравнительно высокие значения k свидетельствуют, возможно, о низких значениях элиминации, в том числе о низкой выедаемости. По результатам эксперимента, при увеличении объёма клеток водорослей до 1600 мкм³ значения k возрастают до уровня значений µ, в то время как значения m падают до нуля. Это означает, что выеданию подвержены прежде всего популяции фитопланктона с мелкими клетками; виды с более крупными клетками не выедаются. Между тем с таким заключением не согласуются показатели скоростей видимого роста, измеренных in situ, которые включают как положительные, так и отрицательные значения для всех популяций независимо от размера клеток. Это противоречие объясняется тем, что в эксперименте отмирающие и оседающие на дно сосуда крупные клетки учитывают наравне с живыми, что скрывает эффект элиминации.

Ключевые слова: фитопланктон, сообщество, популяция, удельный рост, элиминация, структура, экспозиция