The assessment of structural and functional characteristics of phytoplankton of the Black Sea in spring of 2023
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
The current state of marine phytoplankton near the Crimean Peninsula (the Black Sea) was assessed using data obtained during the 126th cruise of the R/V «Professor Vodyanitsky» in March — April 2023. This research was motivated by the impacts of climate change on marine ecosystems, a problem that has evoked a strong interest within the scientific community. The data on chlorophyll a concentration, primary production, biomass, and phytoplankton species composition in surface seawater were used. The concentration of chlorophyll a ranged from 0.6 to 1.5 mg/m³. Surface primary production varied between 1 and 72 mg C·m⁻³·d⁻¹, whereas the integrated primary production in the photosynthetic zone ranged from 200 to 300 mg C·m⁻²·d⁻¹. Surface biomass values were between 5 and 84 mg C/m³, rarely exceeding 30 mg C/m³. By biomass the dominant species was Pseudosolenia calcar-avis, whereas Pseudo-nitzschia spp. prevailed in abundance. None of the identified species reached bloom levels. Nitrogen and phosphorus were determined to limit the growth of phytoplankton during the observation period. A comparison with literature data allowed us to evaluate changes in the structural and functional charac- teristics of phytoplankton in the coastal waters of the Black Sea over recent years.
Authors
References
Ковалева И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. Тренды изменения первичной продукции фитопланктона по данным дистанционного зондирования в глубоководной области Чёрного моря в 1998–2015 годы // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2022. – Т. 15, № 4. – С. 42–53. – https://doi.org/10.48612/fpg/dfbm-t6da-5rvb
Ковалева И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. Тренды многолетних изменений концентрации хлорофилла, первичной продукции фитопланктона и температуры воды на шельфе в южном и восточном районах Чёрного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2021. – Т. 18, № 4. – С. 228–235. – https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-4-228-235
Ковалева И. В., Финенко З. З., Суслин В. В. Тренды многолетних изменений первичной продукции фитопланктона совместно с концентрацией хлорофилла и температурой воды в шельфовых районах северо-западной части Чёрного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2022. – Т. 19, № 4. – С. 239–248. – https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-4-239-248
Кубряков А. А., Белокопытов В. Н., Зацепин А. Г., Станичный С. В., Пиотух В. Б. Изменчивость толщины перемешанного слоя в Чёрном море и ее связь с динамикой вод и атмосферным воздействием // Морской гидрофизический журнал. – 2019. – Т. 35, № 5. – С. 449–468. – https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-449-468
Маньковский В. И., Маньковская Е. В., Соловьев М. В. Гидрооптические характеристики Чёрного моря : справочник. – Севастополь : ЭКОСИ – Гидрофизика, 2009. – 92 c.
Микаэлян А. С., Нестерова Д. А., Георгиева Л. В. Зимнее «цветение» Nitzschia delicatula в открытых водах Чёрного моря // Зимнее состояние экосистемы открытой части Чёрного моря: (по материалам 21-го рейса НИС «Витязь», 9 февр. – 8 апр. 1991 г.) / Рос. акад. наук, Ин-т океанологии им. П. П. Ширшова ; отв. ред. М. Е. Виноградов. – Москва : ИО РАН, 1992. – С. 58–72.
Совга Е. Е., Мезенцева И. В., Хмара Т. В., Слепчук К. А. О перспективах и возможностях оценки самоочистительной способности акватории Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2014. – Вып. 28. – С. 153–164. – https://elibrary.ru/vbfstf
Стельмах Л. В. Закономерности роста фитопланктона и его потребления микрозоопланктоном в Чёрном море. – Симферополь : АРИАЛ, 2024. – 194 с.
Финенко З. З., Крупаткина Д. К. Первичная продукция и размерная структура фитопланктона в зимне-весенний период // Планктон Чёрного моря / АН УССР, Ин-т биологии юж. морей им. А. О. Ковалевского. – Киев : Наук. думка, 1993. – С. 74–92.
Финенко З. З., Мансурова И. М., Ковалёва И. В., Георгиева Е. Ю. Развитие фитопланктона в зимне-весенний период в прибрежных водах Крыма // Морской биологический журнал. – 2021. – Т. 6, № 1. – С. 102–114. – https://doi.org/10.21072/mbj.2021.06.1.08
Финенко З. З., Суслин В. В., Чурилова Т. Я. Региональная модель для расчёта первичной продукции Чёрного моря с использованием данных спутникового сканера цвета SeaWiFS // Морской экологический журнал. – 2009. – Т. 8, № 1. – С. 81–106. – https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1002
Finenko Z. Z., Kovalyova I. V., Suslin V. V. Use of satellite data for the estimation of the specific growth rate of phytoplankton in the surface layer of the Black Sea // Russian Journal of Marine Biology. – 2019. – Vol. 45, no. 4. – P. 313–319. – https://doi.org/10.1134/S1063074019040059
Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication / Nat. Univ. of Ireland. – Galway. – URL: http://www.algae base.org (accessed: 10.06.2025).
Häder D.-P., Gao K. Interactions of anthropo-genic stress factors on marine phytoplankton // Frontiers in Environmental Science. – 2015. – Vol. 3. – Art. 14. – https://doi.org/10.33 89/fenvs.2015.00014
Identifying marine diatoms and dinoflagellate / ed. by C. R. Tomas. – San-Diego : Academic Press, 1996. – 598 p. – https://doi.org/10.1016/B978-0-12-693015-3.X 5000-1
Intergovernmental Oceanographic Commission. Protocols for the joint global ocean flux study (JGOFS) core measurements. – Paris : UNESCO-IOC, 1994. – 170 pp. – (Intergovernmental Oceanographic Commission manuals and guides ; 29) (JGOFS report ; 19). – https://doi.org/10.25607/OBP-1409
Kovalyova I. V., Suslin V. V. Integrated primary production in the deep-sea regions of the Black Sea in 1998–2015 // Physical Oceanography. – 2022. – Vol. 29, iss. 4. – P. 404–416. – https://doi.org/10.22449/1573-160X-2022-4-404-416
McBeain K. A., Halsey K. H. Altering phytoplankton growth rates changes their value as food for microzooplankton grazers // Aquatic Microbial Ecology. – 2018. – Vol. 82, iss. 1. – P. 19–29. – https://doi.org/10.3354.ame01880
Menden-Deuer S., Lessard E. J. Carbon to volume relationships for dinoflagellates, diatoms and other protist plankton // Limnology and Oceanography. – 2000. – Vol. 45, iss. 3. – P. 569–579. – https://doi.org/10.4319/lo.2000.45.3.0569
Methods of seawater analysis / eds: K. Grasshoff [et al.]. – 3d compl. rev. and extended ed. – Weinheim [et al.] : Wiley-VCH, 1999. – 632 p.
Mikaelyan A. S., Chasovnikov V. K., Kubryakov A. A., Stanichny S. V. Phenology and drivers of the winter–spring phytoplankton bloom in the open Black Sea: The application of Sverdrup’s hypothesis and its refinements // Progress in Oceanography. – 2017. – Vol. 151. – P. 163–176. – https://doi.org/10.101 6/j.pocean.2016.12.006
Mikaelyan A. S., Kubryakov A. A., Silkin V. A., Pautova L. A., Chasovnikov V. K. Regional climate and patterns of phytoplankton annual succession in the open waters of the Black Sea // Deep Sea Research. Pt. I: Oceanographic Research Papers. – 2018. – Vol. 142. – P. 44–57. – https://doi.org/10.1016/j.dsr.2018.08.001
Montagnes D. J., Berges J. A., Harrison P. J., Taylor F. J. R. Estimating carbon, nitrogen, protein and chlorophyll a from volume in marine phytoplankton // Limnology and Oceanography. – 1994. – Vol. 39, iss. 5. – P. 1044–1060. – https://doi.org/10.4319/lo.1994.39.5.1044
Orekhova N. A., Varenik A. V. Current hydrochemical regime of the Sevastopol Bay // Physical Oceanography. – 2018. – Vol. 25, iss. 2. – P. 124–135. – https://doi.org/10.22449/1573-160X-2018-2-124-135
Silkin V., Fedorov A., Flynn K. J., Paramonov L., Pautova L. Protoplasmic streaming of chloroplasts enables rapid photoacclimation in large diatoms // Journal of Plankton Research. – 2021. – Vol. 43, iss. 6. – P. 831–845. – https://doi.org/10.1093/ plankt/fbab071
Stelmakh L. V., Georgieva E. Yu. Microzoo-plankton: the trophic role and involvement in the phytoplankton loss and bloom-formation in the Black Sea // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. – 2014. – Vol 14, iss. 5. – P. 955–964. – https://doi.org/10.4194/1303-2712-v14_4_15
Stelmakh L., Kovrigina N. Phytoplankton growth rate and microzooplankton grazing under conditions of climatic changes and anthropogenic pollution in the coastal waters of the Black Sea (Sevastopol Region) // Water. – 2021. – Vol. 13, iss. 22. – Art. 3230. – https://doi.org/10.3390/w13223 230
Stelmakh L., Kovrigina N., Gorbunova T. Phytoplankton adaptation strategies under the influence of climatic changes and anthropo-genic pressure on the Black Sea coastal ecosystems on the example Sevastopol Bay // Ecologica Montenegrina. – 2020. – Vol. 37. – P. 34–42. – https://doi.org/10.37828/em.2020.37.5
Stelmakh L. V., Mansurova I. M., Farber A. A., Kovaleva I. V., Borisova D. S. Structural and functional parameters of the Black Sea phytoplankton during the summer bloom of the coccolithophore Emiliania huxleyi // Regional Studies in Marine Science. – 2024. – Vol. 76. – Art. 103594. – https://doi.org/10.1016/j.rsma.2024.103594
Turner R. E., Rabalais N. N., Justic’ D., Dortch Q. Global patterns of dissolved N, P and Si in large rivers // Biogeochemistry. – 2003. – Vol. 64, nr 3. – P. 297–317. – http://www.jstor.org/stable/1469745
Wirtz K. W. Who is eating whom? Morphology and feeding type determine the size relation between planktonic predators and their ideal prey // Marine Ecology Progress Series. – 2012. – Vol. 445. – P. 1–12. – https://doi.org/10.3354/meps09502