Изменчивость параметров карбонатной системы поверхностного слоя вод северной части Черного моря в период «цветения» кокколитофорид

Н. А. Орехова*, Е. Н. Корчёмкина, Е. В. Медведев, И. Н. Мукосеев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: natalia.orekhova@mhi-ras.ru

Аннотация

Рассмотрена динамика параметров карбонатной системы в период весенне-летнего «цветения» кокколитофорид с использованием данных о температуре и солености, параметров карбонатной системы (СО2, рН и щелочности) и показателя рассеяния назад взвесью (bbp(550), м‒1) для поверхностного слоя вод в северной части Черного моря в 127-м и 131-м рейсах НИС «Профессор Водяницкий». В исследуемые периоды (июнь 2023 г., май – июнь 2024 г.) концентрации кокколитофорид превышали 1.00 млн кл/л, также отмечено высокое значение рСО2 (среднее 486 ± 18 мкатм). Поверхностный слой вод был пересыщен СО2 по сравнению с атмосферой, среднее пересыщение вод СО2 составило 14 % (58 мкатм). Однако выявлено отсутствие выраженной связи между концентрациями кокколитов и величинами рСО2, рН и щелочности, что может указывать на неосновной вклад «цветения» в концентрации рСО2 в поверхностном слое вод. Установлено, что даже в период «цветения» кокколитофорид ключевым фактором, определяющим величину рСО2 поверхностного слоя вод, является температура воды. При этом пространственное распределение концентрации взвеси, представленной кокколитами, определялось динамикой вод и структурой течений в Черном море.

Ключевые слова

карбонатная система, парциальное давление углекислого газа, кокколитофориды, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ МГИ РАН FNNN-2025-0001 «Мониторинг концентрации СО2 в поверхностном слое вод и атмосфере во внутренних морях России» и FNNN-2024–0012 «Оперативная океанология». Данные получены в 127-м и 131-м рейсах НИС «Профессор Водяницкий» (Центр коллективного пользования «НИС Профессор Водяницкий» Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского Российской академии наук»).

Для цитирования

Изменчивость параметров карбонатной системы поверхностного слоя вод северной части Черного моря в период «цветения» кокколитофорид / Н. А. Орехова [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 3. С. 25–40. EDN VCOCEY.

Orekhova, N.A., Korchemkina, E.N., Medvedev, E.V. and Mukoseev, I.N., 2025. Variability of Parameters of the Carbonate System of the Northern Black Sea Surface Waters During Coccolithophorid Blooms. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 25–40.

Список литературы

  1. Zeebe R. E. History of seawater carbonate chemistry, atmospheric CO2, and ocean acidification // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2012. Vol. 40, iss. 1. Р. 141–165. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-042711-105521
  2. Global sea–air CO2 flux based on climatological surface ocean pCO2, and seasonal biological and temperature effects / T. Takahashi [et al.] // Deep Sea Research. Part II: Topical Studies in Oceanography. 2002. Vol. 49, iss. 9–10. Р. 1601–1622. https://doi.org/10.1016/s0967-0645(02)00003-6
  3. Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited // Limnology and Oceanography: Methods. 2014. Vol. 12, iss. 6. P. 351–362. https://doi.org/10.4319/lom.2014.12.351
  4. Schulz K. G., Maher D. T. Atmospheric carbon dioxide and changing ocean chemistry // Marine Pollution – Monitoring, Management and Mitigation / Edited by A. Reichelt-Brushett. Cham : Springer, 2023. Р. 247–259. (Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment ; vol. 11). https://doi.org/10.1007/978-3-031-10127-4_11
  5. DeVries T. The ocean carbon cycle // Annual Review of Environment and Resources. 2022. Vol. 47. P. 317–341. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-120920-111307
  6. Acidification of the global surface ocean: What we have learned from observations / R. A. Feely [et al.] // Oceanography. 2023. Vol. 36, iss. 2–3. Р. 120–129. https://doi.org/10.5670/oceanog.2023.222
  7. Zeebe R. E., Wolf-Gladrow D. CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes. Amsterdam, The Netherlands : Elsevier Science, 2001. 360 p. (Elsevier Oceanography Series ; vol. 65).
  8. Hypoxia causes preservation of labile organic matter and changes seafloor microbial community composition (Black Sea) / G. L. Jessen [et al.] // Science Advances. 2007. Vol. 3, iss. 2. e1601897. https://doi.org/10.1126/sciadv.1601897
  9. Decline of the Black Sea oxygen inventory / A. Capet [et al.] // Biogeosciences. 2016. Vol. 13, iss. 4. P. 1287–1297. https://doi.org/10.5194/bg-13-1287-2016
  10. Diaz R. J., Rosenberg R. Spreading dead zones and consequences for marine ecosystems // Science. 2008. Vol. 321, iss. 5891. Р. 926–929. https://doi.org/10.1126/science.1156401
  11. Стельмах Л. В. Эколого-физиологические основы развития весеннего «цветения воды» кокколитофоридой Emiliania huxleyi в Черном море // Системы контроля окружающей среды. 2018. № 13 (33). С. 85–92. EDN YIWYJV.
  12. Корчемкина Е. Н., Маньковская Е. В. Оптические характеристики вод Черного моря в районе океанографической платформы во время цветения кокколитофорид в 2012 и 2017 гг. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 2. С. 25–34. https://doi.org/10.7868/S2073667320020033
  13. Mikaelyan A. S., Silkin V. A., Pautova L. A. Coccolithophorids in the Black Sea: Their interannual and long-term changes // Oceanology. 2011. Vol. 51, iss. 1. P. 39–48. EDN OHRAVF. https://doi.org/10.1134/S0001437011010127
  14. Kopelevich Ol., Sheberstov S., Vazyulya Sv. Effect of a Coccolithophore Bloom on the Underwater Light Field and the Albedo of the Water Column // Journal of Marine Science and Engineering. 2020. Vol. 8. 456. https://doi.org/10.3390/jmse8060456
  15. Hopkins J., Balch W. M. A new approach to estimating coccolithophore calcification rates from space // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2018. Vol. 123, iss. 5. P. 1447–1459. https://doi.org/10.1002/2017JG004235
  16. Barcelos e Ramos J., Müller M. N., Riebesell U. Short-term response of the coccolithophore Emiliania huxleyi to an abrupt change in seawater carbon dioxide concentrations // Biogeosciences. 2010. Vol. 7, iss. 1. P. 177–186. https://doi.org/10.5194/bg-7-177-2010
  17. Zhang Y., Gao K. Photosynthesis and calcification of the coccolithophore Emiliania huxleyi are more sensitive to changed levels of light and CO2 under nutrient limitation // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2021. Vol. 217. 112145. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2021.112145
  18. Environmental controls on the growth, photosynthetic and calcification rates of a Southern Hemisphere strain of the coccolithophore Emiliania huxleyi: Environmental controls on E. huxleyi physiology / Y. Feng [et al.] // Limnology and Oceanography. 2016. Vol. 62, iss. 2. P. 519–540. https://doi.org/10.1002/lno.10442
  19. Хоружий Д. С. Использование приборного комплекса AS-C3 для определения парциального давления углекислого газа и концентрации неорганического углерода в морской воде // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. Вып. 23. С. 260–272. EDN WLBMPX.
  20. Современные методы гидрохимических исследований океана / Отв. ред. О. К. Бордовский, А. М. Чернякова. Москва : ИО РАН, 1992. 201 с.
  21. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения / М. Е. Ли [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33. EDN VHEWVT. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-6-17-33
  22. Ли М. Е., Мартынов О. В. Измеритель коэффициента яркости для подспутниковых измерений биооптических параметров вод // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2000. Вып. 1. С. 163–173. EDN BELAJW.
  23. Многолетняя изменчивость прозрачности воды в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х – начале 90-х годов / В. И. Маньковский [и др.]. Севастополь : МГИ, 1996. 32 c.
  24. The 1991 coccolithophore bloom in the central North Atlantic. 2. Relating optics to coccolith concentration / W. M. Balch [et al.] // Limnology and Oceanography. 1996. Vol. 41, iss. 8. P. 1684–1696. https://doi.org/10.4319/lo.1996.41.8.1684
  25. Чурилова Т. Я., Суслин В. В. О причинах доминирования Emiliania huxleyi в фитопланктоне глубоководной части Черного моря в начале лета // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. Вып. 26, т. 2. С. 195–203. EDN VWSEIL.
  26. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) / M. Chami [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2005. Vol. 110, iss. C11. C11020. https://doi.org/10.1029/2005JC003008
  27. Лифанчук А. В., Федоров А. В. Смена экологических стратегий в фитопланктонном сообществе северо-восточной части Черного моря в течение годового цикла // Экология гидросферы. 2018. № 1 (2). EDN YLRSLB.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.