Особенности профилей флуоресценции и видового состава фитопланктона в Черном и Азовском морях

Цель работы состояла в изучении свойств вертикальных профилей интенсивности флуоресценции пигментов фитопланктона (хлорофилла-a, фикоцианина, фикоэритрина и бета-каротина) с привлечением данных о видовом составе фитопланктона, полученных в 114 рейсе НИС «Профессор Водяницкий». Проведённый анализ ковариационных матриц профилей ИФ пигментов фитопланктона в верхнем 50-метровом слое Чёрного моря указывает, что с глубиной происходит изменение пигментного состава фитопланктона, что может быть связано со сменой его видового состава. В то же время, изменчивость профилей ИФ пигментов фитопланктона на уровне 80 % в верхнем 20-метровом слое описывается первым собственным вектором, что хорошо согласуется с прямыми наблюдениями видового состава фитопланктона, свидетельствующие о доминировании одного отдела фитопланктона в 20-метровом слое. Кроме того, имеют место региональные особенности, в частности, средние значения ИФ пигментов фитопланктона в Азовском море существенно выше, чем в Чёрном море, что связано с более высокой концентрацией фитопланктона в Азовском море.

1. IOCCG. Phytoplankton Functional Types from Space. Sathyendranath, S. (ed.), Reports of the International OceanColour Coordinating Group, 2014. No. 15. IOCCG. Dartmouth, Canada.

2. Efimova T., Churilova T., Skorokhod E. et al. Effect of water trophic status on bio-optical properties and productive characteristics of phytoplankton of the Black Sea coastal waters near Sevastopol // Marine Biology Research. 2023. P. 1–11. doi:10.1080/17451000.2023.2203502.

3. Суслин В.В., Чурилова Т.Я., Пряхина С.Ф. Региональная методика восстановления первичных гидрооптических характеристик черного моря по данным цветового сканера SEAWIFS // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. № 26–2. С. 204–223.

4. Suslin V., Pryahina S., Churilova T., Slabakova V. The black sea IOPS based on SEAWIFS data // Proceedings of SPIE — The International Society for Optical Engineering. 2016. С. 1003531. doi:10.1117/12.2248332

5. Чурилова Т.Я., Берсенева Г.П., Георгиева Л.В. Изменчивость биооптических характеристик фитопланктона в Черном море // Океанология. 2004. Т. 44. № 2.C. 208–221.

6. Чурилова Т.Я., Берсенева Г.П., Георгиева Л.В., Брянцева Ю.В. Биооптические характеристики фитопланктона Черного моря в период зимне-весеннего «цветения» // Морской гидрофизический журнал. 2001. № 5. C. 28–40.

7. Берсенева Г.П., Чурилова Т.Я. Хлорофилл и оптические характеристики фитопланктона в шельфовых водах Черного моря у побережья Крыма // Морской гидрофизический журнал. 2001. № 2. С. 44–58.

8. Салюк П.А., Степочкин И.Е., Букин О.А. и др. Определение концентрации хлорофилла-а спутниковыми радиометрами MODIS-Aqua и VIIRS в Восточной Арктике и Беринговом море // Исследование Земли из космоса. 2016. № 1–2. С. 161–172. doi:10.7868/S0205961416010115

9. Салюк П.А., Стёпочкин И.Е. Проблема разделения вкладов фитопланктона и окрашенных растворенных органических веществ в спектральные величины яркости выходящего из воды излучения // Труды X Юбилейной Всероссийской конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». 2019. С. 49–54.

10. Karabashev G.S., Evdoshenko M.A. Narrowband shortwave minima in spectra of backscattered light from the sea obtained from ocean color scanners as a remote indication of algal blooms // Oceanologia. 2016. 58(4). P. 279–291. doi:10.1016/j.oceano.2016.05.001

11. Roy S., Sathyendranath S., Bouman H. et al. The global distribution of phytoplankton size spectrum and size classes from their light-absorption spectra derived from satellite data // Remote Sensing of Environment. 2013. Т. 139. С. 185–197. doi:10.1016/j.rse.2013.08.004

12. Sathyendranath S., Gota G., Stuart V. et al. Remote sensing of phytoplankton pigments: a comparison of empirical and theoretical approaches // International Journal of Remote Sensing. 2001. Т. 22, № 2–3. С. 249–273. doi:10.1080/014311601449925

13. Sathyendranath S., Stuart V., Platt T. et al. Remote sensing of ocean colour: Towards algorithms for retrieval of pigment composition // Indian Journal of Marine Sciences. 2005. Т. 34, № 4. С. 333–340.

14. Suslin V., Slabakova V., Churilova T. 4D structure of bio-optical characteristics of the upper 70 m layer of the Black Sea: Bio-Argo floats and ocean color scanners // Total Environment Research Themes. 2022. Vol. 3–4. Р. 100006. doi:10.1016/j.totert.2022.100006

15. Кудинов О.Б., Мартынов О.В., Ли Р.И. Зондирующий спектральный измеритель флюоресценции и рассеяния, испытания в лабораторных и полевых условиях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 2. С. 82–87. doi:10.7868/S2073667320020100

16. Патент № 2775809 C1 Российская Федерация, МПК G01N21/64. Способ определения концентрации фотопигментов фитопланктона, растворённого органического вещества и размерного состава взвеси в морской воде in situ: № 2021124358: заявл. 13.08.2021: опубл. 11.07.2022 / М.Е.Г. Ли, О.Б. Кудинов; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН».

17. Сорокин Ю.И. К методике концентрирования проб фитопланктона // Гидробиологический журнал. 1979. Т. 15. С. 71–76.

18. Суханова И.Н. Концентрирование фитопланктона в пробе // Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М.: Наука, 1983. С. 97–105.

19. Киселев И.А. Методы исследования планктона // Жизнь пресных вод СССР. Ленинград: АН СССР, 1956. Т. 4. С. 183–270.

20. Чурилова Т.Я., Финенко З.З., Акимов А.И. Пигменты микроводорослей // Микроводоросли Черного моря: проблемы сохранения биоразнообразия и биотехнологического использования / под ред. Ю.Н. Токарева, З.З. Финенко, Н.В. Шадрина. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. С. 301–320.

21. Чурилова Т.Я., Ефимова Т.В., Моисеева Н.А., Скороход Е.Ю. Спектральные показатели поглощения света взвешенным веществом и растворенным органическим веществом в Азовском море // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 3. С. 73–83. doi:10.48612/fpg/ex1p-9vtp-phu8

22. Churilova T., Suslin V., Krivenko O. et al. Light absorption by phytoplankton in the upper mixed layer of the Black Sea: Seasonality and parametrization // Frontiers in Marine Science. 2017. Т. 4. С. 90. doi:10.3389/fmars.2017.00090