Вертикальная структура пигментов, видового состава фитопланктона и его фотосинтетических характеристик в теплый период года в Черном море

В период сезонной стратификации вод, когда верхний перемешанный слой (ВКС) и слой термоклина (ТК) находятся в пределах освещенного слоя моря, фитопланктон, изолированный в нижней части зоны фотосинтеза, существует и адаптируется к условиям, отличающимся от ВКС и ТК. С целью уточнения оценки первичной продукции в слое необходимо учитывать особенности вертикальной структуры пигментов, видового состава фитопланктона и его фотосинтетических характеристик. На основе обобщения многолетних результатов показано, что формирование глубинного максимума хлорофилла (ГМХ), который приурочен к нижней границе зоны фотосинтеза, в основном связано с адаптивным накоплением в клетках хлорофилла а и не отражает увеличения биомассы фитопланктона. Установлено изменение в структуре фитопланктонного сообщества, связанное с обилием фототрофного пикопланктона, а именно - прокариотов (Synechococcus spp). Вклад Synechococcus spp в общую биомассу фитопланктонного сообщества увеличивается с глубиной и достигает практически половины на глубинах, куда проникает 1 – 0,1 % от падающей на поверхность моря фотосинтетически активной радиации. Показано, что отмеченное изменение в структуре сообщества имеет общий характер и наблюдается в глубоководной и мелководной частях моря при условии стратификации вод в пределах освещенного слоя. Ключевым фактором, определяющим смену доминирующих видов в сообществе, является спектральный состав радиации, проникающей к нижней границе зоны фотосинтеза. Установлено отличие фитопланктона из слоя под ТК по светопоглощающим характеристикам от фитопланктона верхних слоев, что связано с изменением в составе и концентрации пигментов в клетках планктонных водорослей, а также размерной структурой фитопланктонного сообщества. Выполнена параметризация поглощения света пигментами фитопланктона из слоя ГМХ, что позволяет восстанавливать спектр показателей поглощения света по данным концентрации хлорофилла а. Прикладная значимость полученной параметризации связана со спектральным моделированием проникающей в море солнечной радиации и скорости фотосинтеза на основе данных рутинных измерений, включающих концентрацию хлорофилла а, и, в частности, с использованием данных дистанционного зондирования Земли из космоса (Чурилова и др., 2016). Работа выполнена в рамках государственных заданий № АААА-А18-118020890112-1, № 0827-2014-0011, при частичной финансовой поддержке РФФИ грантов № 17-05-00113 и №18-45-920070.