Установка “Мезокосм” карбонового полигона “Геленджик” в Краснодарском крае: особенности конструкции и результаты экспериментов

С. Б. Куклев, В. А. Силкин, А. В. Федоров, В. В. Кременецкий, В. В. Очередник, В. В. Машура

Аннотация


В Южном отделении Института океанологии РАН разработана и изготовлена установка «Мезокосм», позволяющая проводить экспериментальные исследования с природной экосистемой in situ. Ее конструктивной особенностью является наличие трех ярусов с четырьмя закрытыми емкостями (77 л) на каждом ярусе. Глубина расположения ярусов регулируется с помощью движения по направляющим, прикрепленным к пирсу. Установка позволяет проводить многофакторные эксперименты, где освещенность является одним из факторов. В июле 2023 года был проведен эксперимент с природной водой, взятой на месте проведения опытов, с добавлением азота и фосфора во все ёмкости до концентраций 3.0 и 0,5 мкМ/л соответственно. После трех дней экспозиции концентрации этих элементов снизились до лимитирующих рост значений, биомасса доминирующих видов диатомовых водорослей достигала максимума в емкостях верхнего яруса (Leptocylindrus danicus – 2291 мг/м3 и свыше 70% биомассы диатомовых; Pseudo-nitzschia sp. – 246 мг/м3), существенно снижаясь с глубиной. Таким образом, освещенность является регулятором структуры и биомассы фитопланктона. Учитывая, что указанные виды обладают относительно большой длиной клетки и способны образовывать цепочки, гипотеза о селективном выедании как факторе регуляции размерной структуры имеет право на существование.


Ключевые слова


Черное море; карбоновый полигон; Геленджик; установка “Мезокосм”; фитопланктон; диатомовые водоросли; кокколитофориды

Полный текст:

PDF

Как процитировать материал

Литература


Список русскоязычной литературы:

1. Зацепин АГ, Островский АГ, Кременецкий ВВ и др. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря. Известия РАН, ФАО. 2014;50(1): 16-29 doi:10.7726/izvran.geo.2014.01.02.

2. Куклев СБ, Кременецкий ВВ, Крыленко ВВ, Руднев ВИ Цифровая модель «Карбонового полигона в Краснодарском крае» на базе ЮО ИО РАН (г. Геленджик). Экология гидросферы. 2022;1(7):18-8. doi:10.33624/2587-9367-2022-1(7)-18-28.

Общий список литературы / Reference List

1. Zatsepin AG, Ostrovskiy AG, Kremenetskiy VV et al. [Under-satellite polygon for studies of hydrophysical processes in the shelf slope zone of the Black Sea]. Izvestiya RAN FAO. 2014;50(1):16-29. (In Russ.) doi:10.7726/izvran.geo.2014.01.02.

2. Kuklev SB, Kremenetskiy VV, Krylenko VV, Rudnev VI [A digital model of the Carbon Polygon in Krasnoyarsk Region of the Southern Branch of Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences]. Ekologiya Gidrosfery. 2022; (7): 8-8. (In Russ.) doi:10.33624/2587-9367-2022-1(7)-18-28.

3. Bach LT, Taucher J, Boxhammer T et al. Influence of ocean acidification on a natural winter-to-summer plankton succession: first insights from a long-term mesocosm study draw attention to periods of low nutrient concentrations. PLoS One. 2016; 1(8): e0159068. doi:10.1371/journal.pone.0159068.

4. Boyd PW, Claustre H, Levy M et al. Multi-faceted particle pumps drive carbon sequestration in the ocean. Nature. 2019;568(7752):327-5. doi:0000-0003-1674-3055.

5. Droop MR The nutrient status of algal cells in continuous culture. J Mar Biol Assoc UK. 1974;54(4): 825-55. doi:10.1017/S002531540005760X.

6. Falkowski PG. Ocean science: The power of plankton. Nature. 2012;483(7387):17-20. doi:10.1038/483S17a.

7. Hillebrand H, Durselen C, Kirschtel D et al. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae. J Phycol. 1999;35:403-24. doi:10.1046/j.1529-8817.1999.3520403.x.

8. Kirk JTO Light and Photosynthesis in Aquatic Ecosystems (3rd ed.). Cambridge University Press. 2011; doi:10.1017/CBO9781139168212.

9. Kopelevich O, Burenkov V, Sheberstov S, Vazyulya S, Kravchishina M, Pautova L, Silkin V, Artemiev V, Grigoriev A. Satellite monitoring of coccolithophore blooms in the Black Sea from Ocean Color Data. Remote Sens Environ. 2013;46:113-23. doi:10.1016/j.rse.2013.09.009.

10. Kopelevich OV, Sheberstov SV, Vazyulya SV. Effect of a Coccolithophore bloom on the underwater light field and the albedo of the water column. J Mar Sci Eng. 2020;8,456. doi:10.3390/jmse8060456.

11. Macaulay GM, Jeppesen E, Riebesell U et al. Addressing grand ecological challenges in aquatic ecosystems: how can mesocosms be used to advance solutions? Oikos. 2025; e11020. doi:10.1111/oik.11020.

12. Margalef R Life-forms of phytoplankton as survival alternatives in an unstable environment. Oceanologica Acta. 1978;1(4):493-509.

13. Mikaelyan AS, Silkin VA, Pautova LA Coccolithophorids in the Black Sea: their interannual and long-term changes. Oceanology. 2011;51:39-48. doi:10.21753/OOECH−12−3−280.

14. Mikaelyan AS, Pautova LA, Chasovnikov VK et al. Alternation of diatoms and coccolithophores in the northeastern Black Sea: a response to nutrient changes. Hydrobiologia. 2015;755;89-105. doi:10.1007/s10750-015-2219-z.

15. Mikaelyan AS, Sergeeva AV, Pautova LA et al. 75-Year dynamics of the black sea phytoplankton in association with eutrophication and climate change. Sci Total Environ. 2024;176448. doi:10.1016/j.scitotenv.2023.176448.

16. Mitra A, Flynn KJ, Stoecker DK, Raven JA Trait trade-offs in phagotrophic microalgae: the mixoplankton conundrum. Eur J Phycol. 2023. doi:10.1080/09670262.2023.2216259.

17. Mitra A, Caron DA, Faure E et al. The Mixoplankton Database (MDB): diversity of photo-phago-trophic plankton in form, function, and distribution across the global ocean. J Eukaryot Microbiol 2023;70:e12972. doi:10.1111/jeu.12972.

18. Nowicki M, DeVries T, Siegel DA Quantifying the carbon export and sequestration pathways of the ocean's biological carbon pump. Global Biogeochem Cycles. 2022; 36(3): e2021GB007083. doi:10.1029/2021GB007083.

19. Pansch C, Hiebenthal C A new mesocosm system to study the effects of environmental variability on marine species and communities. Limnol Oceanogr Methods. 2019;17:145-62. doi:10.1002/lom3.10306.

20. Sagarin RD, Adams J, Blanchette CA et al. Between control and complexity: opportunities and challenges for marine mesocosms. Front Ecol Environ. 2016;14(7):389-96. doi:10.1002/FEE.1313.

21. Silkin, VA, Pautova, LA, Pakhomova, SV, Lifanchuk, AV, Yakushev, EV, Chasovnikov, VK Environmental control on phytoplankton community structure in the NE Black Sea. J Exp Mar Biol Ecol 2014;61:267-74. doi:10.1016/j.jembe.2014.08.009.

22. Silkin VA, Pautova LA, Giordano M et al. Drivers of phytoplankton blooms in the northeastern Black Sea Mar Pollut Bull. 2019;38:274-84. doi:10.1016/j.marpolbul.2018.11.042.

23. Silkin V, Mikaelyan AS, Pautova L, Fedorov A. Annual dynamics of phytoplankton in the Black Sea in relation to wind exposure. J Mar Sci Eng. 2021;9:1435. doi:10.3390/ jmse9121435.

24. Sommer U, Lewandowska A. Climate change and the phytoplankton spring bloom: warming and overwintering zooplankton have similar effects on phytoplankton. Glob Change Biol. 2011;17:154-62. doi:10.1111/j.1365-2486.2010.02182.x.

25. Stewart RIA, Dossena M, Bohan DA et al. Mesocosm experiments as a tool for ecological climate-change research. Adv Ecol Res. 2013;48:171-81. doi:10.1016/B978-0-12-398328-6.00008-2

26. Volk T, Hoffert MI Ocean carbon pumps: Analysis of relative strengths and efficiencies in ocean-driven atmospheric CO2 changes. In: The Carbon Cycle and Atmospheric CO2 Natural Variations Archean to Present. Washington, D.C.: AGU: 1985. P. 99-110.

27. Wirtz KW. Who is eating whom? Morphology and feeding type determine the size relation between planktonic predators and their ideal prey. Mar Ecol Prog Ser. 2012;445:1-12. doi:10.3354/meps09445.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v17i4.1027

EDN: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=GHMFAB

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"