Сотрудники Морского гидрофизического института РАН провели лабораторные эксперименты по определению параметров фотосинтетической активности массовых видов макроводорослей, произрастающих в прибрежной зоне Севастополя. Результаты опубликованы в журнале «Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря».
Макроводоросли и морские травы – одни из главных производителей органического углерода и кислорода в прибрежных морских экосистемах. Понять, как меняется их продуктивность в условиях потепления и загрязнения воды, – одна из главных задач современной морской экологии. Интенсивность этого производства определяется фотосинтезом, скорость которого зависит от освещённости, температуры воды и существенно варьируется от вида к виду.
«Скорость фотосинтеза зависит в основном от поступающего света и температуры воды. А еще существует большая межвидовая и внутривидовая изменчивость этой скорости, а также скорости дыхания, которая в темное время суток может очень существенно влиять на запас растворенного кислорода в воде. Рост температуры воды, загрязнённость взвешенным веществом могут существенно изменить среднюю скорость фотосинтеза у разных видов в разных направлениях: где-то увеличить, а где-то уменьшить. Предсказать такие потенциальные изменения можно только с помощью имитационной математической модели. Для адекватной работы модели нужны специфические региональные параметры – их мы и пытаемся измерить для условий прибрежной зоны Севастополя», – поясняет руководитель исследования, заместитель директора МГИ РАН по научно-методической и образовательной работе, доктор географических наук Елена Васечкина.
В марте и сентябре 2024 года исследователи собрали образцы нескольких массовых видов бурых, красных и зелёных макроводорослей на пляжах «Парк Победы», «Омега» и в акватории комплекса «Аквамарин». Эксперименты проводились сотрудниками лаборатории имитационного моделирования морских экосистем МГИ. Скорость фотосинтеза каждого вида определяли по изменению количества растворённого кислорода в герметично закрытых сосудах при контролируемых условиях освещённости и температуры, соответствующих натурным значениям для каждого сезона. По полученным данным строились кривые зависимости скорости фотосинтеза от освещённости, так называемые PE-кривые, что позволило рассчитать основные фотосинтетические параметры для каждого вида.
Полученные значения сравнивались с опубликованными данными для тех же видов, которые были измерены в других регионах Мирового океана. Сравнение подтвердило высокую межрегиональную изменчивость фотосинтетических параметров.
«Мы сравнивали полученные региональные параметры фотосинтеза с опубликованными данными для тех же видов и в том же температурном диапазоне, но произрастающих в других регионах Мирового океана. Проанализировали 16 наборов данных и получили то, что и ожидалось, – а именно высокую изменчивость параметров и подтверждение тому, что для модели нужны именно региональные оценки. Которых пока нет для Черного моря», – отмечает Елена Васечкина.
Среди наиболее значимых результатов – данные по цистозировым водорослям Gongolaria barbata и Ericaria crinita, которые формируют основу донных фитоценозов крымского побережья. Оказалось, что суточная продукция кислорода у этих видов практически не менялась при повышении температуры воды с 15°С весной до 23°С осенью, а по сравнению с аналогичными видами из более солёных вод Средиземного моря и Северной Атлантики черноморская цистозира демонстрировала более высокую фотосинтетическую активность. Зелёные водоросли рода Ulva, напротив, показали выраженную сезонную зависимость: их параметры фотосинтеза существенно снижались от весны к осени.
Полученные региональные оценки уже используются в математических моделях динамики биомассы донной растительности и позволяют точнее рассчитывать потоки углерода, кислорода и биогенных элементов в прибрежных экосистемах Крымского полуострова. Работа в этом направлении продолжается:
«Нужно изучать сезонную и температурную зависимости параметров скорости фотосинтеза для наиболее распространённых видов макрофитов Чёрного моря. Будем также проводить лабораторные эксперименты по определению скоростей поглощения водорослями и морскими травами биогенных элементов – это отдельная большая задача, в которой также пока нет ответов для Чёрного моря», – говорит Елена Васечкина.
Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ МГИ РАН по теме FNNN-2024-0016 «Исследование пространственно-временной изменчивости океанологических процессов в береговой, прибрежной и шельфовой зонах Черного моря под воздействием природных и антропогенных факторов на основе контактных измерений и математического моделирования».
