Взаимосвязь параметров фитопланктона с глубиной верхнего квазиоднородного слоя

Задачей настоящей работы явилось выявление взаимосвязи параметров фитопланктона (содержания хлорофилла а (Хл) и биомассы фитопланктона (БМ), определенных по спутниковым методам, с глубиной верхнего квазиоднородного слоя (ВКС).
При изучении распределения концентрации Хл и БМ водорослей в Японском море по судовым данным 30-го рейса НИС «Академик М.А. Лаврентьев», проходившего в период с 26 февраля по 9 марта 2003 года, было выявлено, что отношение ХЛ/БМ наиболее велико на станциях с глубоким ВКС. На этих станциях преобладали более легкие виды микроводорослей. По сравнению с прибрежными станциями, имеющими небольшую глубину ВКС, наблюдалась смена доминирующих групп диатомовых водорослей на динофитовые и мелкие жгутиковые. Численность диатомовых в прибрежной зоне достигала 81% от общей численности фитопланктона, более мелкие формы - динофитовые, золотистые и мелкие жгутиковые водоросли составляли всего 8%, 4% и 6% соответственно. При этом коэффициент корреляции между процентом численности диатомовых водорослей и глубиной перемешанного слоя был значимым и отрицательным при доверительной вероятности 0,99. На станциях с высоким ВКС численность диатомей снизилась до 51%, на долю динофитовых приходилась четверть численности клеток фитопланктона (24%) – это в 3 раза выше, чем в прибрежной зоне. Процент численности золотистых и мелких жгутиковых составил 7% и 11% соответственно, что практически в два раза выше, чем в прибрежной зоне. Средний вес на одну клетку диатомовой водоросли в прибрежной зоне составил 56 мкг, с увеличением ВКС он снизился до 37 мкг.
В этом рейсе нами была исследована структура фитопланктона в антициклоническом вихре, неоднородном в отношении гидродинамики (толщина ВКС в центральной его части в 4-6 раз больше, чем по краям). Выявлено увеличение относительной численности сравнительно легкой водоросли (12,3 мкг) C. atlanticus в центре вихря, что в очередной раз подтверждает, что при увеличении ВКС получают развитие более мелкие формы микроводорослей. При доверительной вероятности (0,99) коэффициент корреляции между глубиной перемешанного слоя и процентом численности вида Chaetoceros atlanticus был значимым и положительным. Последнее указывает на то, что при увеличении ВКС относительная численность легкой водоросли Chaetoceros atlanticus возрастает. В зимний период вертикальное перемешивание вод является причиной образования ВКС большой глубины. Снижение освещенности приводит к структурным изменениям фитопланктона. Известно, что при этом получают развитие организмы с максимальными коэффициентами размножения, то есть мелкие формы. Это связано с тем, что у более мелких водорослей больше поверхность на единицу БМ, что повышает эффективность потребления питательных веществ и светового потребления. И, кроме того, мелкие формы имеют меньшую скорость погружения, и большее время находятся в эвфотической зоне. Таким образом, отношение ХЛ/БМ позволяет оценивать структурные параметры фитопланктонного сообщества: чем выше это отношение, тем более мелкие формы фитопланктона преобладают в исследуемом районе и тем больше глубина ВКС.Исходя из этого, нами было введено понятие хлорофилльного индекса. Хлорофилльный индекс (Ichl) показывает отношение ХЛ, определенного спутниковым методом, к биомассе, определенной с помощью алгоритма Кларка (tsm Clark). За биомассу принималась величина, равная общей взвеси, определенной по спутниковым данным, за вычетом неорганических взвешенных частиц, определенных эмпирически. Неорганическая взвесь вычислялась как разница между общим взвешенным веществом (ОВВ) и БМ микроводорослей, определенных по судовым данным. Для открытых районов Японского моря в зимний период она составляла около 0,25 мг/л. Это позволило нам составить простое уравнение для характеристики распределения водорослей.
I chl = chl oc 3/(tsm clark - 0.25)
Были проанализированы данные по ОВВ, полученные в нашем институте по судовым данным и данные по алгоритму Clark (tsm clark), рассчитанные по спутниковым данным для одних и тех же точек. Сравнение показало удовлетворительную связь. Коэффициент корреляции был значимым для доверительного интервала 0,999