Сезонная динамика и пространственное распределение структурных показателей бактериопланктонного сообщества бухты Севастопольская (Крым, Чёрное море)
Seasonal dynamics and spatial distribution of structural indicators of the bacterioplankton community of the Sevastopol Bay (the Black Sea)
Seasonal dynamics and spatial distribution of structural indicators of the bacterioplankton community of the Sevastopol Bay (the Black Sea)
Дата
2021
Авторы
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Бактериопланктон определяет формирование значительной части вторичной продукции и минерализации новообразованного органического вещества в водных экосистемах и быстро реагирует на любые изменения в окружающей среде. Данные о состоянии микробиального сообщества исключительно важны для понимания процессов переноса вещества и потока энергии в водных экосистемах, что особенно актуально для прибрежных акваторий, где в последние десятилетия произошли существенные негативные трансформации. Целью нашей работы было изучить долговременные изменения структурных показателей бактериопланктона в различных участках бухты Севастопольская (Чёрное море) в период 1992–2005 гг. Численность бактерий определяли прямым микроскопическим методом, используя адсорбционный (эритрозин) или флуоресцентный (акридиновый оранжевый) красители; биомассу рассчитывали с применением коэффициента (2·10−14 г C·кл.−1) или по непосредственным промерам клеток. Для определения морфотипов клеток использовали сканирующую электронную микроскопию. Показано, что диапазон общей численности микроорганизмов составил 0,2·106–10·106 кл.·мл−1; биомассы — 2–201 мг C·м−3. В морфологической структуре бактериопланктона преобладали кокки (диаметр — 0,36–0,86 мкм) объёмом 0,02–0,27 мкм³ и палочковидные клетки (длина — 0,6–1,2 мкм, ширина — 0,2–0,4 мкм) объёмом 0,50–0,65 мкм³. Максимальные значения всех переменных зарегистрированы в летний и осенний периоды года (с июня по октябрь), минимальные приурочены к зимнему и весеннему сезонам. Полученные величи́ны количественных показателей бактериопланктона сопоставимы со значениями для различных акваторий Мирового океана, включая Чёрное море. Динамику структурных показателей бактериопланктона бухты Севастопольская в течение годового цикла определяли абиотические и биотические факторы. Значимо высокая корреляция (86 %, p < 0,01) между гидролого-гидрохимическими и биологическими переменными подтверждает неслучайный характер взаимосвязи между ними. Дискриминантный анализ выявил достоверные различия в структуре бактериопланктонных сообществ между участками бухты с разной интенсивностью водообмена, степенью общей загрязнённости и удалённостью от открытого моря. Достоверно меньший объём клеток бактерий в 2004 г. [(0,16 ± 0,05) мкм³] по сравнению с таковым в 2005 г. [(0,20 ± 0,03) мкм³] (парный t-тест, p < 0,05) был связан, вероятно, с интенсивным выеданием микроорганизмов фаготрофными простейшими. Полученные данные о структуре сообщества бактериопланктона могут быть использованы при прогнозировании состояния экосистемы бухты Севастопольская, а также при разработке и верификации математических моделей функционирования прибрежных экосистем.
Аннотация (alternative)
Bacterioplankton community determines formation of a significant part of the secondary production and mineralization of organic matter in aquatic ecosystems, as well as responds quickly to any changes in the environment. Data on the state of the microbial community are required for understanding the processes of substance and energy flow transfer in aquatic ecosystems; this is especially important for coastal waters, where significant negative transformations have occurred in recent decades. The aim of this study was to investigate and analyze changes in structural indicators of the bacterioplankton community in different areas of the Sevastopol Bay (the Black Sea) during 1992–2005. Bacterial abundance was determined by direct microscopy, using adsorption (erythrosine) or fluorescent (acridine orange) stains; biomass was calculated using a conversion factor (2·10−14 g C·cell−1) or by direct cell measurements. Cell morphotypes were determined by scanning electron microscopy. The total abundance of microorganisms varied 0.2·106 to 10·106 cells·mL−1; biomass – 2 to 201 mg C·m−3. In the morphological structure of bacterioplankton community, cocci (0.36–0.86 μm in diameter) with a volume of 0.02–0.27 μm³ and rod-shaped cells (0.6–1.2 μm length; 0.2–0.4 μm width) with a volume of 0.50–0.65 μm³ prevailed. Maximum values of the bacterioplankton abundance, biomass, and cell size in the Sevastopol Bay were registered in summer and autumn (June to October), while minimum values were recorded in winter and spring. The observed values of bacterioplankton quantitative indicators were comparable with the values for various coastal water areas of the World Ocean, inter alia the Black Sea. The dynamics of bacterioplankton structural indicators of the Sevastopol Bay during the annual cycle was determined by abiotic and biotic environmental factors. High correlation (86 %, p < 0.01) between the hydrological, hydrochemical, and biological variables confirms the non-random nature of the relationship between them. The discriminant analysis revealed significant differences in the structure of bacterioplankton communities for the bay areas with different intensity of water exchange, degree of general pollution, and distance from the open sea. Significantly smaller bacterial cell volume in 2004 [(0.16 ± 0.05) μm³] compared with that of 2005 [(0.20 ± 0.03) μm³] (paired t-test, p < 0.05) was probably related to intense microorganisms’ grazing by phagotrophic protozoa. The obtained data on the structure of the bacterioplankton community can be used for forecasting the state of the Sevastopol Bay ecosystem, as well as for developing and verifying mathematical models of coastal ecosystems functioning.
Ключевые слова
бактериопланктон, численность, биомасса, морфология, абиотические и биотические факторы, бухта Севастопольская, Чёрное море
Библиографическое описание
Рылькова О. А., Поликарпов И. Г. Сезонная динамика и пространственное распределение структурных показателей бактериопланктонного сообщества бухты Севастопольская (Крым, Чёрное море) // Морской биологический журнал. - 2021. - Т. 6, № 1. - С. 82-101. https://doi.org/10.21072/mbj.2021.06.1.07