Исследование фитопланктона Черного моря

      Цель: изучение структуры, пигментных характеристик и видового разнообразия фитопланктона Черного моря.

      Задачи:

Определить качественный и количественный состав, доминирующие виды, структуру и распределение  фитопланктона.

      Материалы и методы

     Наиболее  распространенным методом концентрирования фитопланктона является осаждение, а также метод фильтрации через  мелкопористые мембранные фильтры. При осадочном методе сгущение фитопланктона  проводят: пробу воды помещают в 0,5 - 1,0 литровые бутылки и консервируют их фиксатором. Через 3-4 дня отстаивания  пробы в темноте воду над осевшим  осадком осторожно по каплям сливают  сифоном до 100 см³ пробы. За 2-3 дня до количественной обработки пробы разливают в мерные цилиндры и после отстаивания их в темноте доводят объем до 5-10 см³. Затем пробу переносят без потерь в пенициллиновые склянки и фиксируют 1-2 каплями 40% формалина.

     В системе Гидромета концентрируют пробы методом мембранной фильтрации. Фильтрация проб осуществляется под слабым вакуумом в специальной воронке, укрепленной на колбе Бунзена, которая соединяется с насосом Камовского. Для фильтрации применяют мембранные фильтры 5 и 6 номера с диаметром пор 1,2 и 2,5 мкм соответственно. Фильтры перед применением кипятят в дистиллированной воде в течении 20-30 минут. Предназначенная для фильтрации проба в объеме 0,5-1,0 л не менее чем за 30 минут до фильтрации консервируется 5-10 каплями формалина или фиксатором, состоящим из двух растворов, до слабо-желтого цвета

     Раствор 1: йодистый калий 10 г, вода дистиллированная 50см³, йод кристаллический 5 г

Раствор 2: хромовая кислота 5см³ , ледяная уксусная кислота 10см³, формалин 40% 80см

Оба раствора готовят  отдельно, затем сливают и хранят в темной склянке. Фильтр, вставленный  в воронку, смачивают несколькими  каплями дистиллированной воды. Пробу  тщательно встряхивают и фильтруют  через фильтр, при минимальном  разрежении. Фильтрацию прекращают, когда  воды над осадком уже нет, но поверхность  фильтра еще влажная. Фильтр с  осадком помещают в склянки из-под  пенициллина, куда добавляют пипеткой 5-10см³ фильтрата. Затем осадок с фильтра счищают мягкой кисточкой и проба консервируется.

При подсчете численности  водорослей используют счетные камеры Нажотта и др. Перед счетом одну каплю пробы тщательно перемешивают и одну каплю переносят в камеру. Равномерное перемешивание пробы проводят продуванием воздуха через пипетку с отпиленным концом. Камеру закрывают покровным стеклом и после оседания водорослей на дно проводят определение и подсчет всех обнаруженных видов водорослей, проводят измерение размеров их клеток для последующего вычисления биомассы. Для статистической обработки и установления биомассы доминирующих видов нужно, чтобы каждый из них был встречен не менее 100 раз.

Вычисление биомассы фитопланктона проводят методом  суммирования биомасс популяций  отдельных видов. Для этого надо установить среднюю массу клеток водорослей, составляющих популяцию в пробе. Для вычисления биомассы измеряют не менее 30 экземпляров водорослей каждого вида в каждой пробе с определением средних значений для популяции каждого вида. Найденный для каждой клетки объем (в мкм³) умножают на ее численность (в тысячах клеток на литр) и получают значение биомассы в мг/л или г/м³ воды.

Результаты

Анализ количественных данных развития фитопланктона показал, что численность пелагических микроводорослей в Азово-Черноморском бассейне изменялась в широком диапазоне от 1 тыс. кл.•л 1 в Черном море, до 19,4 млн. кл.•л 1 в Азовском море, составляя в среднем 1,3 млн. кл.•л 1. 
В фитоценозе Черного моря по численности преобладали диатомовые водоросли – 74 %, вклад синезеленых составил 18 %, зелёных – 6 %, динофитовых и золотистых по 1 %, соответственно. В Керченском проливе по численности также господствовали диатомовые водоросли – 51 %, на долю синезелёных приходилось 40 %, зелёных – 7 %, динофитовых и золотистых по 1 %, соответственно. Следует отметить, что на одной из станций, расположенной в районе Керченского пролива, отмечалось абсолютное доминирование диатомовых, их вклад в общую численность превышал 95 %. В фитопланктоне Азовского моря по численности отмечено господство синезелёных водорослей – 56 %, на долю диатомовых приходилось 40 %, зелёных – 4 %, вклад остальных групп составил менее 1 %. На станции, расположенной в Бердянском заливе и подверженной сильному береговому влиянию (7 ‰), наблюдалось доминирование синезелёных, составляющих по численности более 65 %. Необходимо отметить, что количественные показатели фитопланктона в зимний период в Азовском море зачастую превышали значения, полученные при исследовании в другие сезоны года, в частности, в летний период. 
В Черном море на большинстве станций наблюдался полидоминантный комплекс, с преобладанием нескольких видов диатомовых Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia delicatissima, P. seriata, Pseudosolenia calcar-avis, Proboscia alata и синезелёной Oscillatoria kisselevii. В Керченском проливе среди доминантов отмечены P. calcar-avis, S. costatum, Dactyliosolen fragilissimus и Oscillatoria amphybia. Азовское море в этот период характеризовалось формированием несколько отличающегося от черноморского комплекса видов, с преобладанием четырех доминанатов синезелёной O. amphybia, зелёной Planktonema lauterbornii, диатомовых P. calcar-avis и S. costatum. 
Максимальная численность фитопланктона 19,4 млн. кл.•л 1 была зарегистрирована в прибрежной части Азовского моря за счет массового развития O. amphybia. «Цветение» воды, вызванное массовым развитием этого вида охватывало практически всю северо-западную часть Азовского моря. В целом, по всему исследованному району биомасса микроводорослей колебалась от 5,0 мг•м-3 до 45,3 г•м-3, составляя в среднем 5,6 г•м-3. В Черном море по биомассе преобладали диатомовые водоросли – 89 %, вклад синезеленых составил 8 %, динофитовых – 3 %, зелёных и золотистых – менее 1 %. В Керченском проливе по биомассе также господствовали диатомовые – 94 %, на долю синезелёных приходилось 4 %, динофитовых – 2 %, остальных отделов – менее 1 %. Вклад в биомассу диатомовых в Азовском море составлял 78 %, синезелёных – 21 %, динофитовых – 1 %, остальных отделов – менее 1 %. По всей Азово-Черноморской акватории в зимний период основной вклад в биомассу вносили крупноклеточные виды диатомовых P. calcar-avis (44,4 г•м-3), D. fragilissimus (0,6 г•м-3), S. costatum (1,6 г•м-3) и синезелёные, формирующие трихомы O. kisselevi (0,6 г•м-3) и O. amphybia (22,7 г•м-3). Максимальное значение биомассы (45,3 г•м-3) было отмечено на станции, расположенной в предпроливной части Азовского моря, за счет массового развития P. calcar-avis.

Выводы. 
Таким образом, полученные в ходе исследования данные показали, что фитопланктонное сообщество Азово-Черноморского бассейна в зимний период находилось в активном вегетирующем состоянии. Обычно, для зимнего альгоценоза как азовского, так и черноморского, характерно «цветение» диатомовых, в частности S. costatum, а в летний период – синезеленых водорослей, однако, установлено, что «цветение» синезеленых возможно и в зимний период года. 
Количественные показатели развития фитопланктона были достаточно высокими, что связано с «цветением» синезелёных и диатомовых по всей исследуемой акватории. При сравнении значений средних биомасс по трем исследуемым районам установлено, что максимальная биомасса фитопланктона отмечалась в Азовском море (11,8 г•м-3), минимальная – в Черном море (0,5 г•м-3), в Керченском проливе биомасса составила 3,1 г•м-3. Характеристика состояния азовоморских вод по количественным показателям фитопланктона показала, что в зимний период данная акватория является высокоэвтрофным районом моря. 
В условиях эвтрофикации и повышения среднегодовых температур, особое внимание следует уделять мониторингу открытых районов моря.