Определение параметров фотосинтетической активности массовых видов макроводорослей в лабораторных условиях

Е. Ф. Васечкина1, *, И. П. Науменко1, Т. А. Филиппова1, В. Г. Шайда2

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Общество с ограниченной ответственностью «ЭкоСервис-А», Москва, Россия

* e-mail: vasechkina.elena@gmail.com

Аннотация

Скорость фотосинтеза макроводорослей хорошо описывается логистической РЕ-кривой, которая характеризуется видоспецифичными параметрами (максимальная скорость фотосинтеза, затраты кислорода на дыхание в темноте, начальный наклон кривой), зависящими главным образом от температуры воды. Целью работы является оценка этих параметров у массовых видов макроводорослей в экспериментальных условиях и анализ их сезонной динамики. В марте и сентябре 2024 г. в акватории г. Севастополя были собраны образцы нескольких массовых видов бурых, красных и зеленых макроводорослей. Скорость фотосинтеза отобранных макрофитов определяли по количеству выделяемого кислорода. Сравнение наших результатов с опубликованными ранее данными показало, что полученные значения фотосинтетических параметров для зеленых видов Ulva лежат в пределах интервалов внутриродовой изменчивости. Влияние температуры воды на скорость фотосинтеза существенно, у этих видов выявлена значимая сезонная изменчивость. Установлено, что суточная продукция кислорода в результате фотосинтеза у видов G. barbata и E. сrinita выше, чем у видов из более соленых вод Средиземного моря и Северной Атлантики. Полученные данные дают дополнительную информацию для количественных оценок потоков углерода, кислорода, биогенных элементов в прибрежных экосистемах, где функционирование донных фитоценозов играет большую роль в биогеохимических процессах в системе. Результаты данного исследования могут быть применены в имитационных моделях динамики биомассы донных фитоценозов в прибрежной зоне Крымского полуострова.

Ключевые слова

фотосинтез, фотосинтетические параметры, темновое дыхание, морские макрофиты, донный фитоценоз, Черное море, Крымское побережье

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ 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».

Для цитирования

Определение параметров фотосинтетической активности массовых видов макроводорослей в лабораторных условиях / Е. Ф. Васечкина [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 4. С. 133–146. EDN EZUNRP.

Vasechkina, E.F., Naumenko, I.P., Filippova, T.A. and Shaida, V.G., 2025. Laboratory-Based Estimation of Photosynthetic Performance in Dominant Macroalgal Species. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 133–146.

Список литературы

  1. Baly E. C. C. The kinetics of photosynthesis // Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 1935. Vol. 117, iss. 804. P. 218–239. https://doi.org/10.1098/rspb.1935.0026
  2. Steele J. H. Environmental control of photosynthesis in the sea // Limnology and Oceanography. 1962. Vol. 7, iss 2. P. 137–150. https://doi.org/10.4319/lo.1962.7.2.0137
  3. Web W. L., Newton M., Starr D. Carbon dioxide exchange of Alnus rubra: a mathematical model // Oecologia. 1974. Vol. 17. P. 281–291. https://doi.org/10.1007/BF00345747
  4. Jassby A. D., Platt T. Mathematical formulation of the relationship between photosynthesis and light for phytoplankton // Limnology and Oceanography. 1976. Vol. 21, iss. 4. P. 540–547. https://doi.org/10.4319/lo.1976.21.4.0540
  5. Aalderink R. H., Jovin R. Estimation of the photosynthesis/irradiance (P/I) curve parameters from light and dark bottle experiments // Journal of Plankton Research. 1997. Vol. 19, iss. 11. P. 1713–1742. https://doi.org/10.1093/plankt/19.11.1713
  6. Vasechkina E. F., Naumenko I. P. Variability of photosynthetic parameters of macroalgae and seagrasses based on laboratory experiments // Ecological Modelling. 2023. Vol. 486. 110512. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2023.110512
  7. Milchakova N. Marine Plants of the Black Sea. An Illustrated Field Guide. Sevastopol : DigitPrint, 2011. 144 p. https://doi.org/10.21072/978-966-02-5801-3
  8. Turner J. S., Todd M., Brittain E. G. The inhibition of photosynthesis by oxygen. I. Comparative physiology of the effect // Australian Journal of Biological Sciences. 1956. Vol. 9, iss. 4. P. 494–510. https://doi.org/10.1071/BI9560494
  9. Oxygen Inhibition of Photosynthetic Oxygen Evolution in Marine Plants / W. Downton [et al.] // Australian Journal of Plant Physiology. 1976. Vol. 3, iss. 1. P. 73–79. https://doi.org/10.1071/pp9760073
  10. Gordon D. M., Sand-Jensen K. Effects of O₂, pH and DIC on photosynthetic net-O₂ evolution by marine macroalgae // Marine Biology. 1990. Vol. 106. P. 445–451. https://doi.org/10.1007/BF01344325
  11. Effects of oxygen scavengers (Sodium sulfite, sodium bisulfite, sodium dithionite, and sodium metabisulfite) on growth and accumulation of biomass in the green alga Asterarcys quadricellulare / N. R. Sudha [et al.] // Journal of Applied Biology and Biotechnology. 2022. Vol. 10, iss. 4. P. 136–140. https://doi.org/10.7324/JABB.2022.100418
  12. Дубинин А. В., Римская-Корсакова М. Н., Семилова Л. С. Сульфат-хлорное отношение в воде Черного моря и его изменчивость за последние 70 лет // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 5. С. 530–547. EDN SLHGJH. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-5-530-547
  13. Еремеев В. Н., Безбородов А. А. Сероводород в глубоководной части Черного моря: происхождение, распределение, источники и стоки // Гидрофизические и гидрохимические исследования Черного моря. Севастополь : МГИ, 1992. С. 31–57. URL: https://repository.marine-research.ru/handle/299011/13059 (дата обращения: 15.11.2025).
  14. Photosynthetic parameters of the seaweeds widely spread near the Crimean coast / E. F. Vasechkina [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2023. Vol. 66. 103170. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103170
  15. King R. J., Schramm W. Photosynthetic rates of benthic marine algae in relation to light intensity and seasonal variations // Marine Biology. 1976. Vol. 37, iss. 3. P. 215–222. https://doi.org/10.1007/BF00387606
  16. Harlin M. M., Craigie J. S. Nitrate uptake by Laminaria longicruris (Phaeophyceae) // Journal of Phycology. 1978. Vol. 14, iss. 4. P. 464–467. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.1978.tb02470.x
  17. Thomas T. E., Harrison P. J. Rapid ammonium uptake and nitrogen interactions in five intertidal seaweeds grown under field conditions // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1987. Vol. 107, iss. 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/0022-0981(87)90118-3
  18. Villares R., Carballeira A. Nutrient Limitation in Macroalgae (Ulva and Enteromorpha) from the Rı́as Baixas (NW Spain) // Marine Ecology. 2004. Vol. 25, iss. 3. P. 225–243. https://doi.org/10.1111/j.1439-0485.2004.00027.x
  19. Cystoseira scale-based biometric relationships / S. Orfanidis [et al.] // Botanica Marina. 2017. Vol. 60, iss. 3. P. 285–295. https://doi.org/10.1515/bot-2017-0024
  20. Effects of environmental parameters on net photosynthesis of a free-living brown seaweed, Cystoseira barbata forma repens: determination of optimal photosynthetic culture conditions / D. Baghdadli [et al.] // Journal of Applied Phycology. 1990. Vol. 2, iss. 3. P. 281–287. https://doi.org/10.1007/BF02179786
  21. Arnold K. E., Murray S. N. Relationships between irradiance and photosynthesis for marine benthic green algae (Chlorophyta) of differing morphologies // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1980. Vol. 43, iss. 2. P. 183–192. https://doi.org/10.1016/0022-0981(80)90025-8
  22. Enriquez S., Duarte C. M., Sand-Jensen K. Patterns in the photosynthetic metabolism of Mediterranean macrophytes // Marine Ecology Progress Series. 1995. Vol. 119. P. 243–252. https://doi.org/10.3354/meps119243
  23. Tremblin G., Coudret A., Baghdadli D. Photosynthèse apparente et installation chez deux cystoseires m6diterranntennes: Cystoseira stricta et Cystoseira crinita (Phèophycèes, Fucales). Effets de la lumière, de la temperature et de la salinitè, Cryptogamie // Algologie. 1986. Vol. 7. P. 291–300. URL: https://archive.org/details/biostor-261735/page/292/mode/2up (дата обращения: 15.11.2025).
  24. Rosenberg G., Ramus J. Ecological Growth Strategies in the Seaweeds Gracilaria foliifera (Rhodophyceae) and Ulva sp. (Chlorophyceae): Photosynthesis and Antenna Composition // Marine Ecology Progress Series. 1982. Vol. 8. P. 233–241. https://doi.org/10.3354/meps008233
  25. Rico J. M., Fernández C. Ecology of Sargassum muticum on the North Coast of Spain II. Physiological differences between Sargassum muticum and Cystoseira nodicaulis // Botanica Marina. 1997. Vol. 40, iss. 1–6. P. 405–410. https://doi.org/10.1515/ botm.1997.40.1-6.405
  26. Гладышев М. И., Губелит Ю. И. «Зеленые приливы»: новые последствия эвтрофирования природных вод (приглашенный обзор) // Сибирский экологический журнал. 2019. Т. 26, № 2. С. 135–156. EDN ZXURGI. http://dx.doi.org/10.15372/SEJ20190201
  27. Taylor M. W., Taylor R. B., Rees T. A. V. Allometric evidence for the dominant role of surface cells in ammonium metabolism and photosynthesis in northeastern New Zealand seaweeds // Marine Ecology Progress Series. 1999. Vol. 184. P. 73–81. https://doi.org/10.3354/meps184073

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.