Хлорофилл в воде и донных отложениях как показатель трофического состояния лагуны Буссе (о. Сахалин)

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Продуктивность водной экосистемы – основной показатель, отражающий особенности функционирования биологических сообществ в различных условиях среды. Целостное представление о формировании и трансформации ОВ в водоеме дает комплексное изучение пелагиали и бентали. Взаимодействие биотопов отражает, наряду с другими характеристиками, информация о фотосинтетических пигментах, которые относятся к маркерам ОВ, синтезированного фитопланктоном, фитобентосом и другими растительными сообществами и микроорганизмами. Концентрацию Хл а – основного пигмента фитопланктона, количественно связанного с продуктивностью водорослей, используют для изучения трофического статуса водных экосистем (Винберг, 1960; Carlson, 1977; Китаев, 2007). Интегральным показателем продукционно-деструкционных процессов в водоеме служит содержание пигментов в ДО, позволяющее проследить эволюцию его продуктивности (Сигарева, 2012; Linghan, 2023). Несмотря на высокую информативность, связь между пигментами ДО и первичной продукцией, в том числе Хл а в воде, изучена недостаточно. Особый интерес в этом аспекте представляют высокопродуктивные экосистемы, находящиеся в терминальной стадии развития (Reavie et al., 2017; Guimarais-Bermejo et al., 2018). Для лагуны Буссе – перспективного для марикультуры водоема о. Сахалин, характерны регулярная гибель водных организмов и заиление (Калганова, 1993; Тепаева, Калганова, 2012), что относится к признакам олиготрофно-эвтрофной сукцессии экосистемы. В этой связи для своевременного выявления трансформации продуктивности водоема необходима комплексная оценка его состояния. При хорошей изученности фитопланктона лагуны (Кантаков и др., 2007; Ефанов, Тепаева, 2014; Мотылькова, Коновалова, 2021 и др.), данные о пигментах в ДО единичны (Коренева и др., 2021), а в воде отсутствуют.

Цель работы – оценить содержание Хл а и продуктов его деградации в воде и ДО лагуны Буссе в связи с условиями формирования продуктивности для получения целостного представления о состоянии его экосистемы на современном этапе.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Лагуна Буссе – морской водоем (Хлебович, 1989), среднего размера (Бровко и др., 2002). Имеет статус природного парка. Занимает площадь ~43 км², преобладают глубины 2–5 м, площадь водосборного бассейна 700 км² (Задкова и др., 1975). Это полузакрытый водоем, соединенный с зал. Анива (Охотское море) проходом Суслова (Бровко и др., 2002). Гидрохимические условия зависят от водообмена с зал. Анива, приливно-отливных течений и циркуляции вод, поверхностного стока (Шпилько, Шевченко, 2018). Грунтовый комплекс представлен песком (43%), алеврито-пелитом (31%), галечником и гравием (26%) (Ефанов и др., 2013). Пески доминируют в прибрежье, илы – в центре лагуны (Коренева и др., 2021). Первичное продуцирование определяют диатомовые и динофитовые водоросли (Мотылькова, Коновалова, 2021). В последние годы в составе доминантного комплекса отмечен вид динофлагелляты – Prorocentrum micans (Ehrenberg) (Ефанов, Тепаева, 2014; Мотылькова, Коновалова, 2021), подавляющий рост других водорослей (Гольдин, 2013). Данный вид вызывает “цветение” воды (Матишов, Фуштей, 2003) и замор гидробионтов, связанный с гипоксией (Faust et al., 1999). Основной продуцент среди макрофитов – красная морская водоросль анфельция тобучинская Ahnfeltia fastigiata var. tobuchiensis (Kanno et Matsubara) Skriptsova et Zhigadlova, запасы которой за 1916–2012 гг. сократились в 3.8 раз (Евсеева, 2016). На анфельции в виде эпифитов произрастают бурые и ламинариевые водоросли. Прибойная полоса занята отмершей водной растительностью, побережье – морскими травами, устья рек – рдестами и зостерой (Задкова и др., 1975). Лагуна является местом обитания и воспроизводства уникальных видов гидробионтов – гребешка, трепанга, краба и др.

Материал собран 12 и 13 июля 2021 г. на 24 станциях разнотипных районов лагуны Буссе – прибрежных (0.5–1.2 м) и центральном (3.6–5.6 м) (рис. 1, табл. 1). Пробы отбирали в подповерхностном (0.5 м) слое воды тефлоновым пробоотборником ПЭ-1420 (объем 2 дм³) и в верхнем (0–5 см) слое ДО дночерпателем Ван–Вина (площадь захвата 0.025 м²). На всех станциях измеряли температуру воды (Т, °C), соленость (S, ‰), водородный показатель (рН, ед.). На базе аккредитованной лаборатории с использованием аттестованных методик параллельно с определением пигментов проводили гидрохимические исследования (БПК₅, растворенный кислород, биогенные элементы (азот аммонийный, нитритный и нитратный; фосфор фосфатный и общий; кремний) и физико-химический анализ ДО (влажность, гранулометрический состав, тип и содержание ОВ).

 

Рис. 1. Схема расположения станций в лагуне Буссе в 2021 г.

 

Таблица 1. Некоторые характеристики изученных районов в лагуне Буссе

№ района	Район	Станции	Глубина, м	Влажность ДО, %	ОВ в ДО, %	Фракция ДО <0.1 мм, %
I	Проход Суслова	2, 3	0.5–0.7	19.9 ± 0.3	0.68 ± 0.14	1.2 ± 0.2
II	Зал. Анива	4, 6	0.5–0.7	20.1 ± 0.4	0.79 ± 0.16	2.1 ± 0.3
III	Западное прибрежье	7–10	0.8–1.0	28.8 ± 0.4	1.6 ± 0.3	5.8 ± 0.7
IV	оз. Выселковое	11, 12	0.8–1.2	37.4 ± 0.6	2.2 ± 0.4	5.9 ± 0.7
V	Северное прибрежье	13–15	0.7–1.0	44.8 ± 0.8	2.6 ± 0.5	41.3 ± 6.4
VI	Восточное прибрежье	16, 17	0.7–1.0	29.5 ± 0.6	1.7 ± 0.4	20.3 ± 7.5
VII	Южное прибрежье	18–20	0.7–1.0	35.2 ± 1.0	1.9 ± 0.4	25.4 ± 6.4
VIII	Центральный район	21, 22, 24–27	3.6–5.6	51.9 ± 6.0	4.0 ± 0.7	58.8 ± 14.6

 

Пробы для исследования пигментов в воде и ДО подготавливали по стандартной процедуре.¹ Содержание Хл а и Ф – производных Хл а, определяли спектрофотометрическим методом (Lorenzen, 1967; Jeffrey, Humphrey, 1975). Концентрацию пигментов в ДО рассчитывали с использованием тех же формул, что и в воде, используя вместо объема воды массу сухого грунта. Содержание Хл а + Ф выражали в микрограммах на 1 г сухой массы образца (мкг/г с.о.), миллиграммах на 1 г органического вещества (мг/г ОВ) и сырого осадка на площади 1 м² толщиной 1 мм (мг/(м² × мм)). Соотношение между концентрациями пигментов (СКП) в воде и ДО определяли как толщину слоя грунта, в котором концентрация Хл а + Ф соответствует его концентрации в столбе воды (Сигарева, 2012).

Трофический статус пелагиали оценивали по концентрации Хл а + Ф в фитопланктоне (Carlson, 1977; Китаев, 1984), бентали – по его концентрации в расчете на сухой осадок (Möller, Scharf, 1986). Статистическую обработку результатов выполняли с помощью прикладных программ MS Exсel и Statistica v. 10. Анализ массива данных проводили методом главных компонент. Достоверность различий средних значений оценивали по коэффициенту ранговой корреляции Спирмена (р <0.05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

По данным системы Terascan², июль 2021 г. в районе исследования характеризуется как аномально теплый. Температура поверхности воды в лагуне превысила нормальное значение, рассчитанное за период 1998–2022 гг., на 5.8ºС. Наиболее теплые воды (до 25.0°С) зарегистрированы у восточного прибрежья, наиболее холодные (до 18.8°С) – в проходе Суслова. Вариации солености в прибрежье лагуны были гораздо шире, чем в ее центре (табл. 2). Слабощелочная реакция среды и значительная вариабельность содержания растворенного в воде кислорода отражали фотосинтетическую способность растительных организмов. Концентрации биогенных элементов были невысокими, тогда как содержание ОВ (по БПК₅) в отдельных прибрежных районах (станции 12, 15–17, 19) достигало существенных значений (2.56–4.86 мкг/дм³). Влажность осадков, доля в них илистых фракций и ОВ в центральном районе превышали таковые в прибрежье (табл. 2). Максимальное содержание ОВ в ДО (2.1–6.0%) отмечено в наиболее влажных (33.2–68.5%) алевро-пелитах в центре лагуны.

 

Таблица 2. Абиотические характеристики воды и ДО лагуны Буссе

Показатель	Центральный район (n = 6)	Прибрежье (n = 18)
Температура, ºС	21.0 ± 0.5 (6)	22.1 ± 0.4 (7)
Соленость, ‰	28.3 ± 1.1 (9)	24.8 ± 5.8 (33)
рН, ед.	8.18 ± 0.02 (1)	8.23 ± 1.9 (4)
Растворенный кислород, %	111.7 ± 7.9 (17)	118.6 ± 28.0 (24)
БПК5, мг/дм3	1.20 ± 0.09 (18)	1.95 ± 0.46 (58)
Азот нитритный, мкг/дм3	<0.25 (1)	0.7 ± 0.2 (132)
Фосфор фосфатный, мкг/дм3	5.3 ± 0.7 (32)	16.0 ± 3.8 (60)
Влажность ДО, %	51.9 ± 6.0 (29)	30.8 ± 2.7 (36)
ОВ, %	4.0 ± 0.7 (41)	1.7 ± 0.3 (48)
Фракция ДО <0.1 мм, %	58.8 ± 14.6 (61)	14.6 ± 3.3 (108)

Примечание. Здесь и в табл. 4, даны средние значения со стандартной ошибкой, в скобках – коэффициент вариации C_v, %; n – число станций.

 

Концентрации Хл а + Ф в воде лагуны Буссе изменялись в диапазоне 0.87–16.0 мг/дм³, в ДО – 0.22–64.8 мкг/г с.о. (0.03–1.35 мг/г ОВ). Средние значения содержания пигментов приведены в табл. 3. Количество продуктов деградации хлорофилла – феопигментов в водной толще достигало 0.43–10.4 мкг/дм³ (C_v 132 ± 3%) или 23.9–74.3% суммы с чистым Хл а. Содержание Ф в грунтах изменялось в пределах 3.9–52.5 мкг/г с.о. (C_v 142 ± 17%), создавая основную часть пигментов ДО (67.1–98.8%). Между Ф и Хл а + Ф в воде и ДО установлена тесная зависимость (рис. 2). В прибрежье содержание пигментов и характеристики абиотических условий варьировали в более широких пределах, чем в центре лагуны (табл. 2, 3). Коэффициенты вариации (C_v) средних концентраций Хл а + Ф в воде (92 ± 4%) были ниже, чем в грунтах (144 ± 20%). Повышенные уровни Хл а + Ф в воде (7.1–12.1 мкг/дм³) приурочены к местам впадения рек в северном (ст. 15) и восточном (ст. 16–18) районах лагуны с максимумом (16.0 мкг/дм³) в оз. Выселковое (ст. 12). Наиболее высокие концентрации осадочных пигментов (>42.8 мкг/г с.о. или 0.96 мг/г ОВ) зарегистрированы для зоны “затишья” в центре лагуны (Задкова и др., 1975).

 

Таблица 3. Содержание пигментов и их соотношения в воде и ДО лагуны Буссе

Показатель	Центральный район (n = 6)	Прибрежье (n =18)
Вода
Хл а + Ф, мкг/дм3	2.1 ± 0.3 (30)	4.7 ± 1.0 (90)
Хл а + Ф, мг/м2	9.8 ± 1.0 (24)	3.6 ± 0.8 (91)
Ф, мкг/дм3	0.76 ± 0.14 (44)	2.2 ± 0.6 (126)
Ф, % суммы Хл a + Ф	35.1 ± 4.2 (29)	42.2 ± 3.9 (38)
Донные отложения
Хл а + Ф, мкг/г с.о.	39.9 ± 9.9 (61)	4.8 ± 1.0 (95)
Хл а + Ф, мкг/(м2 · мм)	22.8 ± 4.2 (45)	5.0 ± 1.0 (81)
Хл а + Ф, мг/г ОВ	0.90 ± 0.15 (42)	0.24 ± 0.04 (77)
Ф, мкг/г с.о.	34.2 ± 8.6 (62)	4.3 ± 0.9 (89)
Ф, % от суммы Хл а + Ф	82.7 ± 3.5 (10)	86.7 ± 1.5 (7)
СКП, мм	0.6 ± 0.2 (69)	2.1 ± 0.5 (104)

Примечание. с.о. – сухой осадок, остальные обозначения даны в табл. 2.

 

Рис. 2. Корреляционная зависимость между содержанием Ф и Хл а + Ф в воде (а) и ДО (б). По оси абсцисс – концентрация Хл а + Ф, по оси ординат – концентрация Ф.

 

Корреляционная связь между содержанием Хл а + Ф в ДО и его концентрацией в единице объема воды слабо выражена (табл. 4). Значимая положительная связь отмечена между концентрацией пигментов в воде под единицей площади (м²) и в сухом осадке, а также в отложениях с натуральной влажностью. Соотношения между количеством Хл а в водном столбе и верхнем слое осадка изменялись от 0.1 до 7.5 мм в зависимости от станции. Вариабельность и средняя величина соотношения между концентрациями пигментов в центре лагуны меньше, чем в прибрежье (табл. 3). Среднее значение этого показателя для лагуны (1.7 ± 0.4 мм) почти совпадает со среднегодовой скоростью осадконакопления (1.6 мм) (Задкова и др., 1975).

 

Таблица 4. Коэффициенты корреляции между содержанием пигментов в лагуне Буссе и абиотическими характеристиками водной среды

Показатель, ед. измерения	Хл а + Ф в воде		Хл а + Ф в ДО
	мкг/дм3	мг/м2	мкг/г с.о.	мг/(м2 × мм)
Глубина, м	–0.29	0.71	0.70	0.72
БПК5, мг/дм3	0.62	0.18	–0.24	–0.26
Азот нитритный, мкг/дм3	0.64	0.30	–0.10	–0.10
Фосфор фосфатный, мкг/дм3	0.59	–0.25	–0.62	–0.48
Хл а + Ф, мкг/дм3	1.0	0.50	–0.21	–0.27
Хл а + Ф, мг/м2	0.50	1.0	0.51	0.56
Хл а + Ф в ДО, мкг/г с.о.	–0.21	0.51	1.0	0.94
Хл а + Ф, мг/(м2 ∙ мм)	–0.27	0.56	0.94	1.0
ОВ в ДО, %	0.00	0.65	0.88	0.79
Влажность, %	0.05	0.65	0.89	0.76
Хл а + Ф, мг/г ОВ	–0.28	0.44	0.92	0.98
Диаметр частиц, %:
10–1 мм 0.9–0.1 мм 0.09–0.005 мм	0.38	–0.23	–0.77	–0.77
	–0.21	–0.52	–0.15	-0.10
	0.04	0.55	0.55	0.53

Примечание. Жирным шрифтом выделены статистически значимые коэффициенты корреляции (р < 0.05).

 

Содержание Хл а + Ф в единице объема воды связано с концентрацией биогенных и органических веществ (табл. 4). Еще более сильная связь получена между количеством пигментов под единицей площади воды, а также в грунтах и глубиной станции. Влияние температуры, солености, рН и содержания растворенного в воде кислорода на пигментные показатели в лагуне не выявлено.

Количество осадочного Хл а + Ф связано с типологическими характеристиками грунтов, более тесная зависимость отмечена с влажностью и содержанием ОВ (табл. 4). Характер связей отражает взаимный рост концентрации хлорофилла в осадках и их физико-химических характеристик. Так, в песчаных ДО с низкой влажностью и минимальным содержанием ОВ у прохода Суслова (районы I и II) количество пигмента наиболее низкое (рис. 3). В илисто-песчаных ДО с повышенными влажностью и концентрацией ОВ у западного прибрежья и в оз. Выселковое (районы III и IV соответственно) содержание Хл а + Ф существенно выше. Максимальное содержание Хл а + Ф отмечено в илах с наибольшими влажностью и долей ОВ в центре лагуны (район VIII).

 

Рис. 3. Содержание пигментов (а), воды и ОВ (б), типа грунта (в) в ДО исследованных районов лагуны Буссе. По оси ординат: а – концентрация Хл а + Ф в сухом осадке (1) и в ОВ (2); б – влажность сырого осадка (3) и содержание ОВ в сухом осадке (4); в – доля в ДО галечника и гравия (5), песка (6), алевритов и пелитов (7); по оси абсцисс – номера районов.

 

Анализ массива данных показал, что наиболее значимый фактор (30% общей дисперсии) связывает пигменты ДО, физико-химические характеристики бентали (влажность, содержание ОВ, доля илов) и глубину станции (табл. 5). Второй фактор (25%) группирует пигменты и характеристики пелагиали (БПК₅, N-NO₂, P-PO₄). В меньшей степени (23%) связаны между собой гидролого-гидрохимические (температура, соленость, рН, концентрация растворенного в воде кислорода) и геоморфологические (гранулометрический состав грунтов) показатели.

 

Таблица 5. Факторные нагрузки для некоторых изученных параметров воды и ДО в лагуне Буссе

Показатель	Фактор
	1	2	3	4
Температура, °С	0.25	–0.44	–0.61	0.24
Глубина, м	–0.79	–0.21	0.13	–0.08
Соленость, ‰	0.18	–0.23	0.89	–0.11
pH, ед.	0.27	0.10	0.61	–0.16
Растворенный кислород, % насыщения	0.19	0.12	0.89	0.06
БПК5, мг/дм3	0.24	0.69	–0.35	–0.03
Азот нитритный, мкг/дм3	0.10	0.72	–0.37	0.04
Фосфор фосфатный, мкг/дм3	0.35	0.52	0.19	–0.23
Хл а + Ф, мкг/дм3	0.11	0.94	+0.10	0.08
Хл а + Ф, мг/м2	–0.65	0.52	–0.12	0.05
Ф, мкг/дм3	0.12	0.88	–0.02	0.16
Хл а + Ф, мкг/г с.о.	–0.96	–0.10	–0.11	–0.13
Хл а + Ф, мг/(м2 × мм)	–0.91	–0.12	–0.15	–0.09
Ф, мкг/г с.о.	–0.95	–0.07	–0.13	–0.10
Влажность, %	–0.84	0.16	–0.07	–0.39
ОВ в ДО, %	–0.83	0.13	–0.10	–0.44
Хл а + Ф, мг/г ОВ	–0.91	–0.12	–0.21	–0.21
Диаметр частиц, %: 10–1 мм >1–0.1 мм >0.1–0.005 мм	0.24	0.31	0.04	0.83
	0.27	0.31	–0.04	0.65
	–0.52	0.16	–0.01	–0.74
Вклад фактора в суммарную дисперсию, %	33	22	13	10

Примечание. Значения получены путем многомерного факторного анализа корреляционной матрицы (для 20 переменных) по методу главных компонент с варимакс-вращением. Жирным шрифтом выделены значимые нагрузки (при р <0.05).

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Содержание Хл а + Ф (4.1 ± 0.8 мкг/дм³) в воде лагуны Буссе в июле 2021 г. в среднем превышало уровни, характерные для зал. Анива Охотского моря в аналогичный период 2007 г. (0.74 ± 0.07 мкг/дм³), 2009 г. (1.08 ± 0.06 мкг/дм³) и 2012 г. (1.05 ± 0.09 мкг/дм³) (Коренева, Латковская, 2013). Средняя концентрация Хл а + Ф в ДО лагуны (13.5 ± 4.0 мкг/г с.о.) также была выше, чем в зал. Анива (6.5 ± 0.7 мкг/г с.о.) и Амурском лимане Японского моря (3.0–10.0 мкг/г с.о.) (Марьяш и др., 2010). Более высокое содержание Хл а + Ф в воде и ДО лагуны по сравнению с морскими водоемами умеренно-муссонного климата обусловлено специфичностью водоема. Известно, что лагуны – это центры химических природных превращений, где происходит интенсификация биологических процессов (Cadier et al., 2017). Несмотря на аномально жаркое лето, среднее содержание Хл а + Ф в ДО водоема в 2021 г. было в 1.6 раз ниже, чем в июле 2013 г. (Коренева и др., 2021). Исходя из максимальной продукционной активности фитопланктона в лагуне Буссе при температуре воды 3.0–11.7ºС в мае и 16.0–16.8ºС в сентябре (Мотылькова, Коновалова, 2021), можно предположить, что условия экстремального прогрева в июле 2021 г. не были благоприятными для развития водорослей. Пониженная продуктивность также могла быть следствием низкой солнечной активности (Golosov et al., 2021). Среднее значение солнечной активности (число Вольфа) в июле 2021 г. было значительно ниже, чем в июле 2013 г.³.

В пигментном составе воды преобладала активная форма Хл а, в осадочном комплексе – продукты его деградации. Это связано с более сильным разрушением пигментов в ДО, чем в воде, а также c неблагоприятными условиями для сохранения осадочного Хл а в составе новообразованного ОВ. Тесная зависимость между Хл а + Ф и Ф указывает, что основной источник Ф в лагуне – планктонные водоросли. Содержание Ф в воде сопоставимо с таковым для зал. Анива в период сезонного минимума развития фитопланктона (Коренева, Латковская, 2013).

Неоднородность пространственного распределения концентраций Хл а + Ф в воде согласуется с таковым для фитопланктона в период его летнего минимума (Мотылькова, Коновалова, 2021). В отличие от зал. Анива с наибольшими показателями продуктивности в центре акватории (Коренева, Латковская, 2013), в лагуне Буссе максимумы содержания Хл а + Ф отмечены в устьевых зонах прибрежья, обогащенных биогенными элементами за счет речных вод (Ефанов и др., 2014).

Неоднородность распределения Хл а + Ф в ДО является следствием различных условий формирования грунтов и их продукционных свойств. В зоне влияния речных вод в прибрежье высокая доля ОВ и повышенная влажность осадков связаны с активным развитием бентосных водорослей при хорошей обеспеченности их минеральными солями. Максимальное содержание пигментов в ДО глубоководных станций центрального района типично для лагуны и согласуется со статичностью и повышенным заилением (Коренева и др., 2021). Причиной повышенного содержания Хл а + Ф в ДО в центре лагуны может быть большее количество осаждающейся растительной взвеси на глубоководных станциях и деструкция илистых осадков в условиях дефицита растворенного в воде кислорода, фиксируемого по присутствию сероводорода в придонных слоях. Тесная связь содержания Хл а + Ф с распределением ДО по площади дна зависит от их типологических и физико-химических свойств, что согласуется с полученными ранее для лагуны Буссе и зал. Анива данными (Коренева, Сигарева, 2019; Коренева и др., 2021). Зависимость между количеством осадочного Хл а + Ф и содержаниями ОВ в ДО подтверждает индикаторную значимость пигментов ДО как продукционных показателей, поскольку регулируется в основном физиологическим состоянием планктона и бентоса, а также доступностью ОВ в качестве субстрата (Агатова, 2017).

Наличие связи между содержанием пигментов в воде и донных отложениях лежит в основе использования данных о пигментах ДО в оценке трофического состояния водных экосистем и его изменений (Krishnan et al., 2022; Raja, Rosell-Melé, 2022). В лагуне зависимость между содержанием Хл а + Ф в ДО и его концентрацией в единице объема воды достоверно не установлена. По-видимому, на содержание осадочных пигментов оказывали влияние интенсивный водообмен, препятствующий осаждению фитопланктона; хороший прогрев, стимулирующий деструкцию ОВ в толще воды; выедание водорослей зоопланктоном (Guimarais-Bermejo et al., 2018; Мотылькова, Коновалова, 2021). Вместе с тем, отмечена положительная связь между содержанием пигментов в столбе воды (мг/м²) и сухом осадке, а также ДО с натуральной влажностью. Показано, что количественное соотношение между показателями продуктивности фитопланктона в воде и ДО лагуны Буссе сопоставимо со среднегодовой скоростью осадконакопления, что объясняется вкладом растительной взвеси в формирование отложений. Отклонения значений соотношения между концентрациями пигментов на станциях от их среднего значения в лагуне обусловлены различием факторов формирования трофических условий на отдельных участках. Результаты исследований согласуются с полученными ранее данными на пресноводных волжских водоемах, для которых был предложен примененный в настоящей работе способ расчета соотношения пигментов (Сигарева, 2010, 2012). Следовательно, для разнотипных водоемов (пресноводных и морских) характерны общие количественные связи между продукционными и деструкционными процессами, что позволяет использовать соотношение пигментов в воде и ДО в качестве показателя продуктивности в настоящем и будущем.

Основной фактор, влияющий на продуктивность лагуны – биотический: в воде – это продукция, в грунтах – деструкция ОВ. Гидрохимический, гидрологический и геоморфологический факторы оказывали меньшее влияние на формирование трофических условий в лагуне летом. Доминирующее влияние биотического фактора на изменчивость показателей продуктивности в летний период отмечали и ранее для лагуны Буссе (Коренева и др., 2021) и зал. Анива (Коренева, Сигарева, 2019).

Содержание хлорофилла в воде характеризует трофические условия в лагуне Буссе, сложившиеся в аномально теплом июле 2021 г. По среднему содержанию Хл а + Ф в воде (4.1 ± 0.8 мкг/дм³) лагуна – мезотрофный водоем (Carlson, 1977; Китаев, 1984). Отдельные участки в прибрежье (станции 15–18) и оз. Выселковое (ст. 12) имеют эвтрофный статус (12.1–16.0 мкг/дм³), что обусловлено активным развитием водорослей в приустьевых водах с повышенным за счет влияния речного стока содержанием биогенных элементов. Высокую продуктивность фитопланктона в мелководье летом наблюдали и ранее (Мотылькова, Коновалова, 2021). Количество Хл а + Ф в ДО отражает продукционные свойства экосистемы водоема за более длительный период функционирования. Согласно средней концентрации Хл а + Ф в ДО (13.5 ± 4.0 мкг/г с.о. или 0.41 ± 0.10 мг/г ОВ), лагуна Буссе – тоже мезотрофный водоем (Möller, Scharf, 1986). Особенности распределения пигментов в бентали лагуны обусловливают различия оценок биологической продуктивности ее отдельных участков. Так, по содержанию Хл а + Ф в ДО прибрежье (0.22–11.06 мкг/г с.о. или 0.03–0.58 мг/г ОВ) имеет олиготрофный статус, центральный район (14.8–56.1 мкг/г с.о. или 0.96–1.35 мг/г ОВ) – мезотрофный. Эвтрофное состояние характерно для глубоководного участка (ст. 24) в центре лагуны с концентрацией Хл а + Ф 64.80 мкг/г с.о. или 1.09 мг/г ОВ. Трофический статус мелководной лагуны Буссе соответствует категории трофии в прежние годы, хотя средняя концентрация Хл а + Ф в ДО в июле 2021 г. была меньше, чем в июле 2013 г. (21.4 ± 5.6 мкг/г с.о.) (Коренева и др., 2021). Трофность лагуны превышала таковую ближайшего более крупного морского водоема – зал. Анива (Кантаков и др., 2007). Вместе с тем, универсальная связь между содержанием осадочных пигментов и физико-химическими характеристиками ДО в водоемах с разным уровнем трофии сохраняется (Коренева, Сигарева, 2019; Сигарева и др., 2020; Коренева и др., 2021).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сопряженные данные о содержании Хл а + Ф в воде и ДО лагуны Буссе позволили выявить закономерности их распределения на разнотипных участках пелагиали и бентали в период сезонного минимума продуктивности фитопланктона. Несмотря на значительную вариабельность абиотических условий, между содержанием пигментов в воде и ДО установлена зависимость, отражающая роль фитопланктона в формировании продукционных свойств бентали. Величина соотношения пигментов в воде и ДО может быть использована при оценке состояния и динамики продуктивности водоема.

По среднему содержанию Хл а + Ф в воде и ДО, лагуна Буссе – мезотрофный водоем. На отдельных участках трофическое состояние лагуны изменяется от олиготрофного (в прибрежных районах) до мезотрофного (в центральном районе). В статической глубоководной зоне и северо-восточном прибрежье выявлены станции с эвтрофным статусом. Трофическое состояние бентали лагуны с 2013 по 2021 гг. остается олиготрофным в мелководном прибрежье и мезотрофным в центре лагуны.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность В.Е. Марыжихину за помощь в проведении экспедиционных работ и Д.М. Ложкину (Сахалинский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии) за предоставление данных по температуре воды в лагуне Буссе.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках договора о сотрудничестве между Сахалинским филиалом Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии и Институтом биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, а также по темам государственного задания (№ 076-00001-24-00 и № 124032100076-2).

ИНФОРМАЦИЯ О ВКЛАДЕ АВТОРОВ

Автор Т.Г. Коренева: разработка цели и постановка задач исследования; анализ результатов исследования и подготовка данных; написание текста статьи.

Автор Л.Е. Сигарева: генерация идеи исследования; проведение научного консультирования; участие в обсуждении результатов.

Автор И.В. Сырбу: отбор проб, подготовка и спектрофотометрическое исследование образцов, расчет результатов анализа.

 

¹ ГОСТ 17.1.4.02–90. Вода. Методика спектрометрического определения хлорофилла а. [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200009756 (дата обращения 16.09.2023 г.)

² http://www.seaspace.com (дата обращения 16.09.2023 г.)

³ https://www.sidc.be/SILSO/home (Дата обращения 16.09.2023 г.)

Об авторах

Т. Г. Коренева

Сахалинский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии

Автор, ответственный за переписку.
Email: t.koreneva@sakhniro.ru
Россия, Южно-Сахалинск

Л. Е. Сигарева

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук

Email: t.koreneva@sakhniro.ru
Россия, пос. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл.

И. В. Сырбу

Сахалинский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии

Email: t.koreneva@sakhniro.ru
Россия, Южно-Сахалинск

Список литературы

Дополнительные файлы