Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря 2413-5577 20250302 VCOCEY Научная статья Research Article Variability of Parameters of the Carbonate System of the Northern Black Sea Surface Waters During Coccolithophorid Blooms Изменчивость параметров карбонатной системы поверхностного слоя вод северной части Черного моря в период «цветения» кокколитофорид Orekhova N. A. Орехова Н. А. natalia.orekhova@mhi-ras.ru Korchemkina E. N. Корчёмкина Е. Н. lisenik@mail.ru Medvedev E. V. Медведев Е. В. eugenemedvedev@mhi-ras.ru Mukoseev I. N. Мукосеев И. Н. igor.mukos@gmail.com Marine Hydrophysical Institute of RAS Sevastopol Russia Морской гидрофизический институт РАН Севастополь Россия 30 09 2025 3 25 40 05 03 2025 05 05 2025 24 06 2025 Copyright ©; 2025, Orekhova N.A., Korchemkina E.N., Medvedev E.V., Mukoseev I.N. Copyright ©; 2025, Орехова Н.А., Корчёмкина Е.Н., Медведев Е.В., Мукосеев И.Н. 2025 Orekhova N.A., Korchemkina E.N., Medvedev E.V., Mukoseev I.N. Орехова Н.А., Корчёмкина Е.Н., Медведев Е.В., Мукосеев И.Н. https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ https://ecological-safety.ru/repository/issues/2025/03/02/

The paper studies dynamics of carbonate system parameters during the spring-summer coccolithophores bloom using data on temperature, salinity, carbonate system parameters (СО₂, pH and alkalinity) and backscattering index (b_{bp}(550), m ⁻¹) for the northern Black Sea surface waters during the 127ᵗʰ and 131ˢᵗ cruises of R/V Professor Vodyanitsky. Within the studied periods (June 2023, May–June 2024) coccolithophores concentrations exceeded 1.00 million cells/L, while high рСО₂ (mean 486±18 μatm) was also observed. The surface water layer was oversaturated with СО₂ compared to the atmosphere, with a mean water СО₂ supersaturation of 14% (58 μatm). However, no pronounced relationship was found between coccolith concentrations and рСО₂, pH and alkalinity values, which may indicate a non-core contribution of the bloom to СО₂ concentrations in the surface waters. It was found that even during the coccolithophores blooming period, temperature is the key factor determining the surface waters рСО₂. The spatial distribution of suspended matter concentration represented by coccoliths was determined by water dynamics and current structure in the Black Sea.

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 (b_{bp}(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.

 carbonate system carbon dioxide partial pressure coccolithophores Black Sea карбонатная система парциальное давление углекислого газа кокколитофориды Черное море The work was carried out under state assignment of MHI RAS FNNN-2025-0001 "Monitoring of CO₂ concentrations in the surface water layer and atmosphere in Russian inland seas" and FNNN-2024-0012 "Analysis, diagnosis and real-time forecast of the state of hydrophysical and hydrochemical fields of marine water areas based on mathematical modelling using data from remote and in situ methods of measurements". 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»).

Текст статьи не включен.

Список литературы ZeebeR.E. History of seawater carbonate chemistry, atmospheric CO₂, and ocean acidification Annual Review of Earth and Planetary Sciences 2012 40 1 141 165 10.1146/annurev-earth-042711-105521 TakahashiT. SutherlandS.C. SweeneyC. PoissonA. Global sea–air CO₂ flux based on climatological surface ocean pCO₂, and seasonal biological and temperature effects Deep Sea Research. Part II: Topical Studies in Oceanography 2002 49 9-10 1601 1622 10.1016/s0967-0645(02)00003-6 WanninkhofR. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited Limnology and Oceanography: Methods 2014 12 6 351 362 10.4319/lom.2014.12.351 SchulzK.G. MaherD.T. Atmospheric carbon dioxide and changing ocean chemistry Marine Pollution – Monitoring, Management and Mitigation Reichelt-BrushettA. Cham Springer 2023 247 259 10.1007/978-3-031-10127-4_11 DeVriesT. The ocean carbon cycle Annual Review of Environment and Resources 2022 47 317 341 10.1146/annurev-environ-120920-111307 FeelyR.A. WanninkhofR. CarterB.R. LauvsetS.K. Acidification of the global surface ocean: What we have learned from observations Oceanography 2023 36 2-3 120 129 10.5670/oceanog.2023.222 ZeebeR.E. Wolf-GladrowD. CO₂ in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes Amsterdam, The Netherlands Elsevier Science 2001 360 JessenG.L. LichtschlagA. StruckU. RölingW.F.M. Hypoxia causes preservation of labile organic matter and changes seafloor microbial community composition (Black Sea) Science Advances 2007 3 2 e1601897 10.1126/sciadv.1601897 CapetA. StanevE.V. BeckersJ.-M. MurrayJ.W. Decline of the Black Sea oxygen inventory Biogeosciences 2016 13 4 1287 1297 10.5194/bg-13-1287-2016 DiazR.J. RosenbergR. Spreading dead zones and consequences for marine ecosystems Science 2008 321 5891 926 929 10.1126/science.1156401 СтельмахЛ.В. Эколого-физиологические основы развития весеннего «цветения воды» кокколитофоридой Emiliania huxleyi в Черном море Системы контроля окружающей среды 2018 13 (33) 85 92 YIWYJV КорчемкинаЕ.Н. МаньковскаяЕ.В. Оптические характеристики вод Черного моря в районе океанографической платформы во время цветения кокколитофорид в 2012 и 2017 гг. Фундаментальная и прикладная гидрофизика 2020 13 2 25 34 10.7868/S2073667320020033 MikaelyanA.S. SilkinV.A. PautovaL.A. Coccolithophorids in the Black Sea: Their interannual and long-term changes Oceanology 2011 51 1 39 48 OHRAVF 10.1134/S0001437011010127 KopelevichOl. SheberstovS. VazyulyaSv. Effect of a Coccolithophore Bloom on the Underwater Light Field and the Albedo of the Water Column Journal of Marine Science and Engineering 2020 8 456 10.3390/jmse8060456 HopkinsJ. BalchW.M. A new approach to estimating coccolithophore calcification rates from space Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 2018 123 5 1447 1459 10.1002/2017JG004235 Barcelos e RamosJ. MüllerM.N. RiebesellU. Short-term response of the coccolithophore Emiliania huxleyi to an abrupt change in seawater carbon dioxide concentrations Biogeosciences 2010 7 1 177 186 10.5194/bg-7-177-2010 ZhangY. GaoK. 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 217 112145 10.1016/j.jphotobiol.2021.112145 FengY. RoltonA. MacKenzieL. NodderS. Environmental controls on the growth, photosynthetic and calcification rates of a Southern Hemisphere strain of the coccolithophore Emiliania huxleyi Limnology and Oceanography 2016 62 2 519 540 10.1002/lno.10442 ХоружийД.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 23 260 272 WLBMPX БордовскийО.К. ЧерняковаА.М. Современные методы гидрохимических исследований океана Москва ИО РАН 1992 201 ЛиМ.Е. ШибановЕ.Б. КорчёмкинаЕ.Н. МартыновО.В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения Морской гидрофизический журнал 2015 6 17 33 VHEWVT 10.22449/0233-7584-2015-6-17-33 ЛиМ.Е. МартыновО.В. Измеритель коэффициента яркости для подспутниковых измерений биооптических параметров вод Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа 2000 1 163 173 BELAJW МаньковскийВ.И. МаньковскаяЕ.В. СоловьевМ.В. ГаламбошМ. Многолетняя изменчивость прозрачности воды в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х – начале 90-х годов Севастополь МГИ 1996 32 BalchW.M. KilpatrickK.A. HolliganP.M. HarbourD. The 1991 coccolithophore bloom in the central North Atlantic. 2. Relating optics to coccolith concentration Limnology and Oceanography 1996 41 8 1684 1696 10.4319/lo.1996.41.8.1684 ЧуриловаТ.Я. СуслинВ.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 26 195 203 VWSEIL ChamiM. MikhailovN. KhomenkoG. LeeM.E. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) Journal of Geophysical Research: Oceans 2005 110 C11 C11020 10.1029/2005JC003008 ЛифанчукА.В. ФедоровА.В. Смена экологических стратегий в фитопланктонном сообществе северо-восточной части Черного моря в течение годового цикла Экология гидросферы 2018 1 (2) YLRSLB