Пикоцианобактерии в эстуарной зоне реки Обь и прилегающем шельфе Карского моря в позднеосенний период: состав, распределение и функциональная роль

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Пространственное распределение численности и биомассы пикофитопланктона (ПФ), а также распределение ФЭ-богатых и ФЦ-богатых пикоцианобактерий (ПЦБ) исследовано на акватории внешнего Обского эстуария и на прилегающем шельфе Карского моря в позднеосенний период в ходе 92-го рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш”. Дана оценка содержания хлорофилла “a” ПФ, вклада пикоформ в суммарное содержание хлорофилла, первичной продукции (ПП) фитопланктона и ПФ. Пределы колебания численности и биомассы ПФ составили 8.18–46.3 ×106 кл/л и 3.74–20.48 мкг С/л соответственно. В пикофракции планктона преобладали ПЦБ рода Synechococcus, их вклад в суммарную биомассу пикоформ колебался от 81 до 94%. Численность ФЦ-богатых Synechococcus варьировала от 4.02 до 29.21 ×106 кл/л, обилие ФЭ богатых Synechococcus была достоверно ниже (р<0.001) и изменялось в пределах 0.98–8.0 ×106 кл/л. Вклад пикофракции в общий хлорофилл “а” фитопланктона в среднем не превышал 11%. Величины суммарной ПП и ПП ПФ были низкими, составляя в среднем 3.99 ± 1.53 мг С/м3 и 0.77 ± 0.36 мг С/м3 в день соответственно. Вклад ПФ в суммарную ПП варьировал от 14% до 33%. Выявлены факторы, определяющие пространственное распределение ФЭ-богатых и ФЦ-богатых Synechococcus, а также продукционных параметров ПФ.

Об авторах

Т. А. Белевич

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: 3438083@list.ru
Россия, Москва

А. Б. Демидов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: 3438083@list.ru
Россия, Москва

О. В. Воробьева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии

Email: 3438083@list.ru
Россия, Москва; Москва

А. А. Полухин

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: 3438083@list.ru
Россия, Москва

М. В. Флинт

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: 3438083@list.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Белевич Т.А., Ильяш Л.В., Демидов А.Б. и др. Распределение пикофитопланктона на Обском разрезе и в западной части Карского моря // Океанология. 2019а. Т. 59. № 6. С. 964–973.
  2. Белевич Т.А., Ильяш Л.В., Чульцова А.Л., Флинт М.В. Пространственное распределение планктонных пикоцианобактерий на шельфе Карского моря, моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2019б. Т. 74. № 4. С. 247–253.
  3. Белевич Т.А., Милютина И.А., Троицкий А.В. и др. Пикофитопланктон залива Благополучия (архипелаг Новая Земля) и прилегающего района Карского моря // Океанология. 2020. Т. 60. № 4. С. 545–555.
  4. Иванов В.В. Водный баланс и водные ресурсы суши Арктики // Тр. ААНИИ. 1976. Т. 323. С. 4–24.
  5. Иванов В.В. Гидрологический режим низовьев и устьев рек Западной Сибири и проблема оценки его изменений под влиянием территориального перераспределения водных ресурсов // Проблемы Арктики и Антарктики. 1980. Вып. 55. С. 20–43.
  6. Иванов В.В., Осипова И.В. Сток Обских вод в море и его многолетняя изменчивость // Тр. ААНИИ. 1972. Т. 297. С. 86–91.
  7. Лапин С.А. Особенности формирования пресноводного стока в эстуарных системах Оби и Енисея // Труды ВНИРО. 2017. Т. 166. С. 139–150.
  8. Мошаров С.А. Распределение первичной продукции и хлорофилла “а” в Карском море в сентябре 2017 г. // Океанология. 2010. Т. 50. № 6. С. 933–941.
  9. Современные методы гидрохимических исследований океана / Ред. Бордовский О.К., Иваненков В.Н. М.: ИО РАН, 1992. 200 с.
  10. Становой В.В. Влияние приливных явлений на изменчивость термохалинной структуры в северной части Обской губы // Тр. ААНИИ. 1984. Т. 394. С. 19–22.
  11. Становой В.В. Приливные явления в Обской губе // Изучение природных условий низовьев и устьев рек арктической зоны для гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства. Л.: Гидрометиздат, 1985. Т. 2. С. 21–23.
  12. Суханова И.А., Флинт М.В., Сахарова Е.Г. и др. Фитоценозы Обского эстуария и Карского шельфа в поздневесенний сезон // Океанология. 2018. Т. 58. № 6. С. 882–898.
  13. Суханова И.А., Флинт М.В., Федоров А.В. и др. Фитопланктон Обского эстуария (Карское море) в предзимний период // Океанология. 2024. Т. 64. С. 561–569.
  14. Arar E.J., Collins G.B. Method 445.0. in vitro determination of chlorophyll “a” and pheophytin “a” in marine and freshwater algae by fluorescence. Revision 1.2. Cincinnati: U.S. Environmental Protection Agency, 1997. 22 p.
  15. Belevich T.A., Demidov А.B., Makkaveev P.N. et al. Picophytoplankton distribution along Khatanga Bay-shelf-continental slope environment gradients in the western Laptev Sea // Heliyon. 2021. V. 7. № 2. P. 1–9.
  16. Belevich, T.A., Milyutina, I.A., Troitsky, A.V. Picocyanobacteria in Estuaries of Three Siberian Rivers and Adjacent Shelves of Russian Arctic Seas: Genetic Diversity and Distribution // Diversity. 2023. 15. 1049.
  17. Chen F., Wang K., Kan J. et al. Diverse and unique picocyanobacteria in Chesapeake Bay, revealed by 16S-23S rRNA internal transcribed spacer sequences // Appl. Environ. Microbiol. 2006. 72. P. 2239–2243.
  18. Cottrell M.T., Kirchman D.L. Photoheterotrophic microbes in the arctic ocean in summer and winter // Appl. Environ. Microbiol. 2009. V. 75. N15. P. 4958–4966.
  19. Demidov A.B., Kopelevich O.V., Mosharov S.A. et al. Modelling Kara Sea phytoplankton primary production: development and skill assessment of regional algorithms // J. Sea Res. 2017. V. 125. P. 1–17.
  20. Demidov A.B., Mosharov S.A., Makkaveev P.N. Patterns of the Kara Sea primary production in autumn: Biotic and abiotic forcing of subsurface layer // J. Mar. Sys. 2014. V. 132. P. 130–149. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2014.01.014
  21. Demidov A.B., Sukhanova I.N., Belevich T.A. et al. Size-fractionated surface phytoplankton in the Kara and Laptev seas: environmental control and spatial variability // Mar. Ecol. Progr. Ser. 2021. V. 664. P. 59–77.
  22. DuRand M.D., Olson R.J., Chisholm S.W. Phytoplankton population dynamics at the Bermuda Atlantic timeseries station in the Sargasso Sea // Deep-Sea Research II. 2001. V. 48. P. 1983–2003.
  23. Egge J.K., Aksnes D.L. Silicate as regulating nutrient in phytoplankton competition // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1992. V. 83. P. 281–289.
  24. Finkel Z.V., Beardall J., Flynn K.J. et al. Phytoplankton in a changing world: cell size and elemental stoichiometry // J. Plankton Res. 2010. 32. Р. 119–137.
  25. Fisher T.R., Peele E.R., Ammerman J.W. et al. Nutrient limitation of phytoplankton in Chesapeake Bay // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1992. V. 82. P. 51–63.
  26. Gordeev V.V., Martin J.M., Sidorov I.S et al. A reassessment of the Eurasian river input of water, sediment, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean // Amer. J. Sci. 1996. V. 296. P. 664–691.
  27. Hagstrom A., Azam F., Andersson A. et al. Microbial loop in an oligotrophic pelagic marine ecosystem: possible roles of cyanobacteria and nanoflagellates in the organic fluxes // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1988. 49. Р. 171–178.
  28. Harms I.H., Hubner U., Backhaus J.O. et al. Salt intrusions in Siberian river estuaries: Observations and model experiments in Ob and Yenisei // Proc. Mar. Sci. 2003. V. 6. P. 27–46.
  29. Harms I.N., Karcher M.J. Modelling the seasonal variability of circulation and hydrography in the Kara Sea // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № (C6). P. 13431–13448.
  30. Haverkamp T., Acinas S.G., Doeleman M. et al. Diversity and phylogeny of Baltic Sea picocyanobacteria inferred from their ITS and phycobiliprotein operons // Environ. Microbiol. 2008. 10. P. 174–188.
  31. Jiang T., Chai C., Wang J. et al. Temporal and spatial variations of abundance of phycocyanin- and phycoerythrin-rich Synechococcus in Pearl River Estuary and adjacent coastal area // J. Ocean Univ. China. 2016. V. 15. P. 897–904.
  32. Kirk J.T.O. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. 3rd edition. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2011. 649 p.
  33. Li S., Dong Y., Sun X. et al. Seasonal and spatial variations of Synechococcus in abundance, pigment types, and genetic diversity in a temperate semi-enclosed bay // Front. Microbiol. 2024. 14. 1322548.
  34. Li W.K.W. Primary production of prochlorophytes, cyanobacteria, and eucaryotic ultraphytoplankton: measurements from flow cytometric sorting // Limnol. Oceanogr. 1994. V. 39. № 1. P. 169–175.
  35. Moreira-Turcq P.F., Martin J.M. Characterisation of fine particles by flow cytometry in estuarine and coastal Arctic waters // J. of Sea Research. 1998. 39. P. 217–226.
  36. Novotny A., Serandour B., Kortsch S. et al. DNA metabarcoding highlights cyanobacteria as the main source of primary production in a pelagic food web model // Sci. Adv. 2023. 9. eadg1096.
  37. Parsons T.R. A manual of chemical & biological methods for seawater analysis. Elsevier, 2013.
  38. Partensky F., Blanchot J., Vaulot D. Differential distribution and ecology of Prochlorococcus and Synechococcus in oceanic waters: a review // Bull. Inst. Oceanogr. Monaco. 1999. 19. P. 457–476.
  39. Paulsen M.L., Doré H., Garczarek L. et al. Synechococcus in the Atlantic gateway to the Arctic Ocean // Front. Mar. Sci. 2016. Vol. 3. 191
  40. Peterson B.J., Holmes R.M., McClelland J.W. et al. Increasing River Discharge to the Arctic Ocean // Science. 2002. 298. 2171.
  41. Platt T., Rao D.V.S., Irwin B. Photosynthesis of picoplankton in the oligotrophic ocean // Nature. 1983. 301. P. 702–704.
  42. Sakshaugh E., Slagstad D. Light and productivity of phytoplankton in polar marine ecosystems: a physiological review // Polar Res. 1991. 10. 1. P. 69–87.
  43. Six C., Thomas J.-C., Garczarek L. et al. Diversity and evolution of phycobilisomes in marine Synechococcus spp.: a comparative genomics study // Genome Biol. 2007. V. 8. № 12. Art. ID R259. https://doi.org/10.1186/gb-2007-8-12-r259
  44. Stain R. Circum Arctic river discharge and its geological record // Int. J. Earth Sciences. 2000. V. 89. P. 447–449.
  45. Steemann Nielsen E. The use of radioactive carbon (C14) for measuring organic production in the sea // J. Cons. Perm. Ins. Explor. Mer. 1952. № 18. P. 117–140.
  46. Stomp M., Huisman J., Vőrős L. et al. Colourful coexistence of red and green picocyanobacteria in lakes and seas // Ecology Letters. 2007. 10. P. 290–298.
  47. Stomp M., Huisman J., de Jongh F. et al. Adaptive divergence in pigment composition promotes phytoplankton biodiversity //. Nature. 2004. 432. P. 104–107.
  48. Tremblay J.É., Michel C., Hobson K.A. et al. Bloom dynamics in early-opening water of the Arctic Ocean // Limnol. Oceanogr. 2006. 51. P. 900–912.
  49. Uysal Z. Pigments, size and distribution of Synechococcus spp. in the Black Sea // J. Mar. Syst. 2000. V. 24. № 3–4. P. 313–326.
  50. Verity P.G., Robertson C.Y., Tronzo C.R. et al. Relationship between cell volume and the carbon and nitrogen content of marine photosynthetic nanoplankton // Limnol. Oceanogr. 1992. 37. P. 1434–1446.
  51. Voros L., Callieri C., Balogh K.V. et al. Freshwater picocyanobacteria along a trophic gradient and light quality range // Hydrobiologia. 1998. 370. P. 117–125.
  52. Waleron M., Waleron K., Vincent W.F. et al. Allochthonous inputs of riverine picocyanobacteria to coastal waters in the Arctic Ocean // FEMS Microbiol. Ecol. 2007. Vol. 59. N2. P. 356–365.
  53. Waterbury J.B., Watson F.W., Valois F.W. et al. Biological and ecological characterization of the marine unicellular cyanobacterium Synechococcus. In T. Platt and W.K.W. Li (ed.) / Photosynthetic Picoplankton. Ottawa: Can. Dep. Fish. Oceans. 1986. P. 71–120.
  54. Xia X., Guo W., Tan S., Liu H. Synechococcus assemblages across the salinity gradient in a salt wedge estuary // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. ID1254.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».