Vertical distribution of some components of the Barents Sea plankton communities under seasonal pycnocline conditions
- Authors: Vodopyanova V.V.1, Bulavina A.S.1, Druzhkova E.I.1, Pastukhov I.A.1, Berchenko I.V.1, Vashchenko A.V.1, Venger M.P.1
-
Affiliations:
- Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
- Issue: No 1 (2025)
- Pages: 69-83
- Section: ECOLOGY
- URL: https://journals.rcsi.science/1026-3470/article/view/287004
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1026347025010071
- ID: 287004
Cite item
Full Text
Abstract
In April 2023, the main components of pelagic plankton communities were studied in the northern part of the Barents Sea. The seasonal (SP) and the main (MP) pycnoclines were formed in the study area. Seasonal pycnocline separated the surface desalinated layer (SDL) and had a significant effect on the vertical distribution of chlorophyll-a (Cl-a). The main barrier to the free movement of phytoplankton was the line of maximum density gradient of SP (MDG-SP). The maximum concentrations of Cl-a were focused in the SDL (6.84 ± 1.16 mg/m3) and in the top of SP (upper MDG-SP) (7.29 ± 0.26 mg/m3). Below the MDG-SP, the concentration decreased sharply. In the absence of the SP, the main barrier served as the MP. Zooplankton, bacteria and viruses in the conditions of phytoplankton “blooming” were characterized by low abundance and did not have a notable effect on the phytoplankton development.
Keywords
Full Text

About the authors
V. V. Vodopyanova
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
A. S. Bulavina
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
E. I. Druzhkova
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
I. A. Pastukhov
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
I. V. Berchenko
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
A. V. Vashchenko
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
M. P. Venger
Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences
Email: vodopyanova@mmbi.info
Russian Federation, 17, Vladimirskaya str., Murmansk, 183010
References
- Арашкевич Е. Г. Зоопланктон Баренцева моря / В кн.: Система Баренцева моря. М.: Геос, 2021. С. 331–351. doi: 10.29006/978-5-6045110-0-8/(26)
- Байтаз О. Н. Пространственно-временная изменчивость бактериопланктона Баренцева моря: Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: МГУ, 1998. 25 с.
- Бульон В. В. Содержание феопигментов в планктоне (обзор) // Гидробиол. журн. 1978. Т. 14. № 3. С. 62–69.
- Венгер М. П., Копылов А. И., Заботкина Е. А., Макаревич П. Р. Влияние вирусов на бактериопланктон открытой и прибрежной части Баренцева моря // Биология моря. 2016. Т. 42. № 1. С. 19–26.
- Венгер М. П., Широколобова Т. И., Макаревич П. Р., Водопьянова В. В. Вирусы в пелагиали Баренцева моря // Докл. РАН. 2012. Т. 446. № 3. С. 345–349.
- Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а (ГОСТ 17.1.4.02–90). М.: Изд-во Стандартов, 2001. 10 с.
- Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость. Мурманск: ПИНРО, 2016. 260 с.
- Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1. Баренцево море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 280 с.
- Горюнова С. В. Оценка функционального состояния водных растений при химическом загрязнении среды // Вестник РУДН. Сер. Экол. и безоп. жизн. 2014. № 2. С. 58–70.
- Дворецкий В. Г., Дворецкий А. Г. Экология зоопланктонных сообществ Баренцева моря и сопредельных вод. СПб.: Реноме, 2015. 736 с.
- Демидов А. Б., Сергеева В. М., Гагарин В. И., Еремеева Е. В., Воробьева О. В., Белевич Т. А., Артемьев В. А., Полухин А. А., Григорьев А. В., Храпко А. Н., Щука С. А., Флинт М. В. Первичная продукция и хлорофилл размерных групп фитопланктона Карского моря в период схода сезонного льда // Океанология. 2022. Т. 62. № 3. С. 403–415. https://doi.org/10.31857/S0030157422030030
- Дружкова Е. И. Нанофитопланктон ледовой прикромочной зоны Баренцева моря в летний период 2017 года // Труды Кольского научного центра. Океанология. Выпуск 5. Апатиты, 2018. С. 29–44. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2018-9-4-29-44
- Ишкулова Т. Г., Пастухов И. А. Распределение параметров гидрохимического комплекса в северной части Баренцева моря в летний и зимний сезоны // Труды Кольского научного центра. Океанология. Выпуск 5. Апатиты, 2018. С. 14–22. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2018-9-4-14-21
- Кольцова Т. И. Определение объема и поверхности клеток фитопланктона // Биол. науки. 1970. № 6. С. 114–120.
- Кудрявцева Е. А., Кравчишина М. Д., Паутова Л. А., Русанов И. И., Силкин В. А., Глуховец Д. И., Торгунова Н. И., Нецветаева О. П., Политова Н. В., Клювиткин А. А., Саввичев А. С. Размерная структура первичных продуцентов в маргинальной ледовой зоне морей европейской Арктики в летний период // Доклады РАН. Науки о земле. 2023. Т. 508. № 1. С. 108–114. https://doi.org/10.31857/S2686739722601788
- Макаревич П. Р. Первичная продукция Баренцева моря // Вестник МГТУ. 2012. Т. 15. № 4. С. 786–793.
- Макаревич П. Р., Водопьянова В. В., Булавина А. С., Ващенко П. С., Намятов А. А., Пастухов И. А. Локализация центров ранневесеннего “цветения” фитопланктона в пелагиали Баренцева моря // Морской биол. журн. 2024. Т. 9. № 1. C. 51–69. https://doi.org/10.21072/mbj.2024.09.1.04
- Макаревич П. Р., Водопьянова В. В., Олейник А. А. Фитоценозы пелагиали Кольского залива. Структура и функциональные характеристики. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2015. 192 с.
- Матишов Г. Г., Моисеев Д. В., Любина О. С., Жичкин А. П., Дженюк С. Л., Макаревич П. Р., Фролова Е. А. Гидробиологические индикаторы циклических изменений климата Западной Арктики в ХХ–ХХI вв. // Вестник Южного научного центра РАН. 2011. С. 54–68.
- Надежина Е. Д., Стернзат А. В., Бортковский Р. С., Пикалева А. А., Егоров Б. Н., Школьник И. М. Модельные оценки потоков кислорода через поверхность арктических морей // Тр. Глав. геофиз. обсерв. им. А. И. Воейкова. 2014. № 572. С. 7–29.
- Несветова Г. И. Гидрохимические условия функционирования экосистемы Баренцева моря. Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2002. 295 с.
- Обзорные карты состояния ледяного покрова Северного Ледовитого Океана. http://old.aari.ru/odata/_d0015.php (дата обращения: 08.12.2023)
- Паутова Л. А., Силкин В. А., Кравчишина М. Д., Якубенко В. Г., Чульцова А. Л. Летний фитопланктон северной части Баренцева моря (75–80º N) // Экология гидросферы. 2019. № 2(4). С. 8–19. EDN EIFCMW. doi: 10.33624/2587-9367-2019-2(4)-8-19
- Паутова Л. А., Силкин В. А., Кравчишина М. Д., Якубенко В. Г., Кудрявцева Е. А., Клювиткин А. А., Лобковский Л. И. Пелагическая экосистема котловины Нансена в условиях изменчивости притока атлантической воды: механизм формирования диатомового цветения в прикромочной зоне // Доклады РАН. Науки о земле. 2021. Т. 499. № 1. С. 71–76. http://dx.doi.org/10.31857/S2686739721070136
- Родионов В. Б., Костяной А. Г. Океанические фронты морей Североевропейского бассейна. М.: ГЕОС, 1998. 290 с.
- Романова Н. Д., Сажин А. Ф. Взаимосвязь между объемом бактериальных клеток и содержанием в них углерода // Океанология. 2010. Т. 50 № 4. С. 556−565.
- Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана. Москва: Изд-во ВНИРО, 2003. 202 с.
- Семина Г. И. Фитопланктон Тихого океана. М: Изд-во Наука, 1974. 239 с.
- Суханова И. Н. Концентрирование фитопланктона в пробе // Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М.: Наука, 1983. С. 97–108.
- Титов О. В. Трансформация фосфатов и первичная продукция в Баренцевом море: Автореферат дис. канд. географ. наук. Санкт-Петербург: Гидрометеорологический ин-т, 1995. 19 с.
- Федоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. М.: Изд-во МГУ, 1979. 168 с.
- Широколобова Т. И., Венгер М. П., Бобров К. А. Массовые компоненты микропланктона зоны ледовой кромки Баренцева моря // Тр. КНЦ РАН. 2017. Т. 2. № 8. С. 39–50.
- Alexander V., Niebauer H. J. Oceanography of the Еastern Barents Sea Ice-Edge in Spring // Limnol. Oceanogr. 1981. V. 26. № 6. P. 1111–1125. https://doi.org/10.4319/lo.1981.26.6.1111
- Azam F., Malfatti F. Microbial structuring of marine ecosystems // Nat. Rev. Microbiol. 2007. № 5. P. 782–791. https://doi.org/10.1038/nrmicro1747
- Barber D. G., Hop H., Mundy C. J., Else B., Dmitrenko I. A., Trembla, J. E., Rysgaard S. Selected physical, biological and biogeochemical implications of a rapidly changing Arctic Marginal Ice Zone // Progress in Oceanography. 2015. V. 139. P. 122–150. doi: 10.1016/j.pocean.2015.09.003
- Biological Atlas of the Arctic Seas 2000: Plankton of the Barents and Kara Seas, 2000. URL: https://www.nodc.noaa.gov/OC5/BARPLANK/start.html (дата обращения: 08.12.2023)
- Cochlan W. P., Wikner J., Steward G. F., Smith D. C., Azam F. // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1993. V. 92. P. 77–87. http://dx.doi.org/10.3354/meps092077
- Dong K., Kvile О. K., Stenseth N. C., Stige L. C. Associations among temperature, sea ice and phytoplankton bloom dynamics in the Barents Sea // Mar. Ecol. Prog. Ser. 2020. № 63. P. 25–36. http://dx.doi.org/10.3354/meps13218
- Druzhkova E. I., Ishkulova T. G., Pastukhov I. A. Features of summer ice-edge bloom in the Barents Sea // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. № 539. Article 012186. P. 1–6. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/539/1/012186
- Eiane K., Tande K. S. Meso and macrozooplankton. In Ecosystem Barents Sea; Sakshaug E., Johnsen G., Kovacs K. M. Eds.; Tapir Academic Press: Trondheim, Norway, 2009. P. 209–234.
- Falk-Petersen S., Hop H., Budgell W. P., Hegseth E. N., Korsnes R., Lоyning T. B., Оrbеk J. B., Kawamura T., Shirasawa K. Physical and ecological processes in the marginal ice zone of the northern Barents Sea during the summer melt period // Journal of Marine Systems. 2000. V. 27. P. 131–159. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(00)00064-6
- Fischer A. D., Moberg E. A., Alexander H., Brownlee E. F., Hunter-Cevera K. R., Pitz K. J., Rosengard S. Z., Sosik H. M. 2014. Sixty years of Sverdrup: A retrospective of progress in the study of phytoplankton blooms. Oceanography 27(1):222–235. http://dx.doi.org/10.5670/oceanog.2014.26.
- Hammer О., Harper D. A. T., Ryan P. D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. V. 4. P. 1–9.
- Hegseth E. N., Sundfjord A. Intrusion and blooming of Atlantic phytoplankton species in the high Arctic // J. Marine Systems. 2008. V. 74. P. 108–119. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2007.11.011
- Hill V., Cota G. F., Stockwell D. Spring and summer phytoplankton communities in the Chukchi and Eastern Beaufort Seas // Deep-Sea Res. Pt. II. 2005. № 52. P. 3369–3385. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2005.10.010
- Hodal H. Primary production and the relevance of small autotrophic and heterotrophic cells in marine arctic ecosystems: A dissertation for the degree of Philosophiae Doctor. University of Tromsо, 2011. 65 p.
- Hodal H., Kristiansen S. The importance of small-celled phytoplankton in spring blooms at the marginal ice zone in the northern Barents Sea // Deep-Sea Research. II. 2008. № 55 P. 2176–2185. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.05.012
- Hop H., Assmy P., Wold A., Sundfjord A., Daase M., Duarte P., Kwasniewski S., Gluchowska M., Wiktor J. M., Tatarek A., Wiktor J. Jr., Kristiansen S., Fransson A., Chieric M., Vihtakari M. Pelagic Ecosystem Characteristics Across the Atlantic Water Boundary Current from Rijpfjorden, Svalbard, to the Arctic Ocean During Summer (2010–2014) // Frontiers in Marine Science. 2019. V. 6:181. P. 1–21. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00181
- Humphrey G. F. Seasonal variations in plankton pigments in waters off Sydney, Austral // J. Marine Frechwater Res. 1963. V. 14. № 1. P. 24–36.
- Klein B., LeBlanc B., Mei Z.-P., Zhi-Ping M., Beret R., Michaud J., Mundy C.-J., Quillfeldt C. H , Garneau M. È., Roy S., Gratton Y., Cochran J. K., Bélanger S., Larouche P., Pakulski J. D., Rivkin R. B., Legendre L. Phytoplankton biomass, production and potential export in the north water // Deep-Sea Res. Pt. II. 2002. № 49. P. 4983–5002. http://dx.doi.org/10.1016/S0967-0645(02)00174-1
- Kogeler J., Rey F. Ocean colour and the spatial and seasonal distribution of phytoplankton in the Barents Sea. International Journal of Remote Sensing. 1999. V. 20. № 7. P. 1303–1318. https://doi.org/10.1080/014311699212740.
- Laney S. R., Sosik H. M. Phytoplankton assemblage structure in and around a massive under-ice bloom in the Chukchi Sea // Deep-Sea Research II. 2014. № 105. P. 30–41 http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2014.03.012
- Luchetta A., Lipizer M., Socal G. Temporal evolution of primary production in the central Barents Sea // J. Marine Systems. 2000. V. 27. P. 177–193. http://dx.doi.org/10.1016/S0924-7963(00)00066-X
- Makarevich P. R., Larionov V. V., Vodopyanova V. V., Bulavina A. S., Ishkulova T. G., Venger M. P., Pastukhov I. A., Vashchenko A. V. Phytoplankton of the Barents Sea at the Polar Front in Spring // Oceanology. 2021. V. 61. P. 930–943. http://dx.doi.org/10.1134/S0001437021060084
- Makarevich P. R., Vodopyanova V. V., Bulavina A. S. Dynamics of the Spatial Chlorophyll-A Distribution at the Polar Front in the Marginal Ice Zone of the Barents Sea during Spring // Water. 2022. Vol. 14. № 101. http://dx.doi.org/10.3390/w14010101
- Margaleff R. Valeur indicatrice de la composition des pigments du phytoplankton sur la productivite, composition taxonomique et proprietes dynamiques des populations // Comm. Int. Explor. Sci. Mer. Medit., Rapp. Proc. Verb. 1960. V. 15. № 2. P. 277–281.
- Menden-Deuer S., Lessard E. J. Carbon to volume relationships for dinoflagellates, diatoms and other protest plankton // Limnol. Oceanogr. 2000. V. 45. № 3. P. 569–579. http://dx.doi.org/10.4319/lo.2000.45.3.0569
- Müller-Niklas G., Herndl G. J. Dynamics of bacterioplankton during a phytoplankton bloom in the high Arctic waters of the Franz-Joseph Land archipelago // Aquat. Microb. Ecol. 1996. V. 11. P. 111–118. h ttp://dx.doi.org/10.3354/ame011111
- Niebauer H. J., Alexander V., Henrichs S. M. A time-series study of the spring bloom at the Bering Sea ice edge I. Physical processes, chlorophyll and nutrient chemistry // Cont. Shelf Res. 1995. V. 15. P. 1859–1877.
- Noble R. T., Fuhrman J. A. Use of SYBR Green I for rapid epifluorescence counts of marine viruses and bacteria // Aquat. Microb. Ecol. 1998. V. 14. № 2. P. 113–118.
- Oziel L., Neukermans G., Ardyna M., Lancelot C., Tison J.-L., Wassmann P., Sirven J., Ruiz-Pino D., Gascard J.-C. Role for Atlantic inflows and sea ice loss on shifting phytoplankton blooms in the Barents Sea // Journal of Geophysical Research Oceans. 2017. V. 122 № 6. P. 5121–5139. https://doi.org/10.1002/2016JC012582.
- Parsons T. R., Stevens K., Strickland J. D. H. On the chemical composition of eleven species of marine phytoplankters // J. Fish. Res. Bd. Can. 1961. V. 18. № 6. P. 1001–1016.
- Perrette M., Yool A., Quartly G. D., Popova E. E. Near-ubiquity of ice-edge blooms in the Arctic // Biogeosciences. 2011. V. 8. № 2. P. 515–524. http://dx.doi.org/10.5194/bg-8-515-2011
- Porter K. G., Feig Y. S. The use of DAPI for identifying and counting of aquatic microflora // Limnol. Oceanogr. 1980 V. 25 P. 943–948. https://doi.org/10.4319/lo.1980.25.5.0943
- Qu B., Gabric A. J.; Matrai P. A. The satellite-derived distribution of chlorophyll-a and its relation to ice cover, radiation and sea surface temperature in the Barents Sea // Polar Biology. 2006. V. 29 P. 196–210. https://doi.org/10.1007/s00300-005-0040-2.
- Rat’kova T. N., Wassmann P. Seasonal variation and spatial distribution of phyto- and protozooplankton in the central Barents Sea // J. Mar. Syst. 2002. 38. P. 47–75. http://dx.doi.org/10.1016/S0924-7963(02)00169-0
- Reigstad M., Wassmann P., Riser C., Оygarden S., Rey F. Variations in hydrography, nutrients and chlorophyll a in the marginal ice-zone and the central Barents Sea // Journal of Marine Systems. 2002. V. 38. № 1–2. P. 9–29. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(02)00167-7.
- Signorini S. R., McClain C. R. Environmental factors controlling the Barents Sea spring-summer phytoplankton blooms // Geophysical Research Letters. 2009. V. 36. № 10. P. 1–5. https://doi.org/10.1029/2009GL037695.
- Sturluson M., Nielsen T. G., Wassmann P. Bacterial abundance, biomass and production during spring blooms in the northern Barents Sea // Deep-Sea Research II. 2008. № 55. P. 2186–2198. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.05.001
- Sukhanova I. N., Flint M. V., Pautova L. A., Stockwell D. A., Grebmeier J. M., Sergeeva V. M. Phytoplankton of the western Arctic in the spring and summer of 2002: Structure and seasonal changes // Deep-Sea Res. Pt. II. 2009. № 56. P. 1223–1236. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.12.030
- Tremblay J., Michel C., Hobson K. , Gosselin M., Price N. M. Bloom dynamics in early opening waters of the Arctic Ocean // Limnol. Oceanogr. 2006. Vol. 51. P. 900–912. http://dx.doi.org/10.4319/lo.2006.51.2.0900
- Vodopyanova V. V., Dvoretsky V. G., Bulavina A. S. Spatial and Seasonal Variability of the Chlorophyll a Concentration in the Barents Sea. Biol. Bull. Russ. Acad. Sci. 2024. Vol. 51. № 2. P. 410–420. https://doi.org/10.1134/S1062359023602744
- Wassmann P., Rat’kova T. N., Andreassen I. J., Vernet M., Pedersen G., Rey F. Spring bloom development in the marginal ice zone and the central Barents Sea // P.S.Z.N. I. Mar. Ecol. 1999. V. 20. № 3–4. P. 321–346. https://doi.org/10.1046/J.1439-0485.1999.2034081.X
- Wassmann P., Reigstad M., Haug T., Rudels B., Carroll M. L., Hop H., Gabrielsen G. W., Falk-Petersen S., Denisenko S. G., Arashkevich E., Slagstad D., Pavlova O. Food webs and carbon flux in the Barents Sea // Progress in Oceanography. 2006. V. 71. № 2–4. P. 232–287. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.10.003.
- Weitz J. S., Wilhelm S. W. Ocean viruses and their effects on microbial communities and biogeochemical cycles // F1000 Biol. Rep. 2012. V. 8. September. P. 2–9. http://dx.doi.org/10.3410/B4-17
- Wommack K. E., Colwell R. Virioplankton: Viruses in Aquatic Ecosystems // Microbiology and molecular biology reviews: MMBR. 2000. V. 64. P. 69–114. http://dx.doi.org/10.1128/MMBR.64.1.69-114.2000
Supplementary files
