Comparative study of the Far-Eastern Seas and the North Pacific by integral parameters of net zooplankton in the epipelagic layer

Species diversity and other integral parameters of zooplankton community in the Japan, Okhotsk, Bering, Chukchi seas and adjacent Pacific waters (total area close to 7.0^. 10⁶ km²) are compared on the data obtained in the large-scale surveys conducted by Pacific Fish. Res. Center (TINRO) in 1984-2013. Standard Juday net with mesh size 0.186 mm and mouth area 0.1 m² was used for sampling. Among four seas, the Chukchi Sea takes the 1^st place by abundance (ind./m³) and biomass (mg/m³) of zooplankton, 2^nd by species evenness, 3^rd by mean size of organisms, and the last by species richness and diversity. The Bering Sea is the 1^st by mean size of animals, 2^nd by species richness, diversity and biomass, 3^rd by abundance, and the last by species evenness. The Okhotsk Sea takes the 2^nd place by mean size of zooplankton, the last by its abundance, and the 3^rd by other parameters. The Japan Sea is the 1^st by species richness, evenness and diversity, 2^nd by abundance, and the last by mean size of zooplankton and therefore by its biomass. Zooplankton in the Pacific waters has the lowest abundance, but its biomass is higher there in comparison with the Japan Sea. Species richness is the highest in the Pacific, but species diversity is higher there than in the Chukchi Sea and species evenness is the lowest. Mean size of zooplankton organisms in the Pacific is rather large but smaller than in the Bering Sea. In general, zooplankton abundance increases northward in accordance with nutrients supply, as well as the mean size of animals (with exclusion of the Chukchi Sea), but uniformity of the species abundance has opposite tendency (except the Chukchi Sea again). The rank in biodiversity coincides with the rank in species richness. The latter decreases from south to north (with exclusion of the Okhotsk Sea), but depends strongly on size of the surveyed area and surveyed volume of water. Some unexpected statistically significant relationships are found between the integral parameters of zooplankton and these parameters for pelagic and bottom macrofauna which have not yet any rational interpretation.

comparative study, North Pacific, East Arctic, zooplankton, abundance, species diversity, species richness, species evenness, size of animals

1. Богоров В.Г. Биологическая продуктивность океана и особенности ее географического распределения // Вопр. геогр. - 1970. - № 84. - С. 80-102.

2. Бочаров Л.Н. Перспективный подход к обеспечению населения продуктами рыболовства // Изв. ТИНРО. - 2004. - Т. 138. - С. 3-18.

3. Бочаров Л.Н. Развитие рыбохозяйственной науки на Дальнем Востоке. Задачи и особенности современного этапа // ТИНРО-85. Итоги десятилетней деятельности. 2000-2010 гг. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2010. - С. 3-24.

4. Волвенко И.В. Видовое богатство макрофауны пелагиали северо-западной Пацифики // Изв. ТИНРО. - 2008. - Т. 153. - С. 49-87.

5. Волвенко И.В. Видовое разнообразие макрофауны пелагиали северо-западной Пацифики // Изв. ТИНРО. - 2007. - Т. 149. - С. 21-63.

6. Волвенко И.В. Сравнительный статус дальневосточных морей и северо-западной Пацифики по совокупности интегральных характеристик макрофауны пелагиали // Изв. ТИНРО. - 2009а. - Т. 159. - С. 35-42.

7. Волвенко И.В. Выравненность видовой структуры макрофауны пелагиали северо-западной Пацифики: 1. Равномерность распределения числа особей по видам // Изв. ТИНРО. - 2009б. - Т. 156. - С. 3-26.

8. Волвенко И.В. Информационное обеспечение комплексных исследований водных биоресурсов северо-западной Пацифики. Часть 1. Концепция, предыстория, начало реализации // Тр. ВНИРО. - 2015а. - Т. 156. - С. 38-66.

9. Волвенко И.В. Информационное обеспечение комплексных исследований водных биоресурсов северо-западной Пацифики. Часть 2. Базы данных, базы знаний, автоматизированные рабочие места // Тр. ВНИРО. - 2015б. - Т. 157. - С. 71-99.

10. Волвенко И.В. Информационное обеспечение комплексных исследований водных биоресурсов северо-западной Пацифики. Часть 3. ГИС, атласы, справочники, новые перспективы // Тр. ВНИРО. - 2015в. - Т. 157. - С. 100-126.

11. Волвенко И.В. Первый опыт эксплуатации новой базы данных сетного зоопланктона дальневосточных морей и сопредельных вод Тихого океана // Изв. ТИНРО. - 2016. - Т. 187. - С. 3-18.

12. Волвенко И.В. Сравнение дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана по интегральным характеристикам траловой макрофауны пелагиали и дна // Изв. ТИНРО. - 2014а. - Т. 178. - С. 58-67.

13. Волвенко И.В. Новая база данных донных траловых станций, выполненных в дальневосточных морях и северной части Тихого океана в 1977-2010 гг. // Изв. ТИНРО. - 2014б. - Т. 177. - С. 3-24.

14. Волвенко И.В., Кулик В.В. Обновленная и дополненная база данных пелагических траловых станций, выполненных в дальневосточных морях и северной части Тихого океана в 1979-2009 гг. // Изв. ТИНРО. - 2011. - Т. 164. - С. 3-26.

15. Волков А.Ф. Интегральные значения биомассы и запаса зоопланктона в эпипелагиали 71 района севера Тихого океана, включая Берингово и Охотское моря, и схемы распределения массовых видов // Изв. ТИНРО. - 2015. - Т. 180. - С. 140-160.

16. Волков А.Ф. Методика сбора и обработки планктона и проб по питанию нектона (пошаговые инструкции) // Изв. ТИНРО. - 2008. - Т. 154. - С. 405-416.

17. Волков А.Ф. О методике взятия проб зоопланктона // Изв. ТИНРО. - 1996. - Т. 119. - С. 306-311.

18. Гершанович Д.Е., Елизаров А.А., Сапожников В.В. Биопродуктивность океана : моногр. - М. : Агропромиздат, 1990. - 237 с.

19. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Т. 1 : моногр. - М. : Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

20. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Т. 2 : моногр. - М. : Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

21. Дулепова Е.П. Сравнительная биопродуктивность макроэкосистем дальневосточных морей : моногр. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2002. - 273 с.

22. Зенкевич Л.А. Биология морей СССР : моногр. - М. : АН СССР, 1963. - 740 с.

23. Кафанов А.И., Кудряшов В.А. Морская биогеография : моногр. - М. : Наука, 2000. - 176 с.

24. Лукин Е.И. Дарвинизм и географические закономерности в изменении организмов : моногр. - М. ; Л. : АН СССР, 1940. - 311 с.

25. Майр Э. Зоологический вид и эволюция : моногр. - М. : Мир, 1968. - 597 с.

26. Мина М.В., Клевезаль Г.А. Рост животных. Анализ на уровне организма : моногр. - М. : Наука, 1976. - 290 с.

27. Моисеев П.А. Биологические ресурсы Мирового океана : моногр. - М. : Пищ. пром-сть, 1969. - 338 с.

28. Одум Ю. Экология : моногр. - М. : Мир, 1986. - Т. 1-2. - 704 с.

29. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях : моногр. - М. : Наука, 1982. - 287 с.

30. Рекомендации по экспресс-обработке сетного планктона в море / А.Ф. Волков. - Владивосток : ТИНРО, 1984. - 31 с.

31. Сетной зоопланктон залива Петра Великого (Японское море): таблицы встречаемости, численности и биомассы. 1988-2013 / Н.Т. Долганова, И.В. Волвенко ; под. ред. В.П. Шунтова, Л.Н. Бочарова. - Владивосток : ТИНРО-центр (в печати, а).

32. Сетной зоопланктон западной части Берингова моря: таблицы встречаемости, численности и биомассы. 1986-2013 / А.Ф. Волков, И.В. Волвенко ; под. ред. В.П. Шунтова, Л.Н. Бочарова. - Владивосток : ТИНРО-центр (в печати, б).

33. Сетной зоопланктон Охотского моря: таблицы встречаемости, численности и биомассы. 1984-2013 / А.Ф. Волков, И.В. Волвенко ; под. ред. В.П. Шунтова, Л.Н. Бочарова. - Владивосток : ТИНРО-центр (в печати, в).

34. Сетной зоопланктон северо-западной части Тихого океана: таблицы встречаемости, численности и биомассы. 1985-2013 / А.Ф. Волков, И.В. Волвенко ; под. ред. В.П. Шунтова, Л.Н. Бочарова. - Владивосток : ТИНРО-центр (в печати, г).

35. Сетной зоопланктон северо-западной части Японского моря: таблицы встречаемости, численности и биомассы. 1985-2013 / Н.Т. Долганова, И.В. Волвенко ; под. ред. В.П. Шунтова, Л.Н. Бочарова. - Владивосток : ТИНРО-центр (в печати, д).

36. Шунтов В.П. Биология дальневосточных морей России : моногр. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2001. - Т. 1. - 580 с.

37. Шунтов В.П. Биология дальневосточных морей России : моногр. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2016. - Т. 2. - 604 с.

38. Шунтов В.П. Новые данные о перестройках в пелагических экосистемах дальневосточных морей // Вестн. ДВО РАН. - 1994. - № 2. - С. 59-66.

39. Шунтов В.П. Перестройки в пелагических экосистемах Охотского моря - реальный факт // Рыб. хоз-во. - 1998. - № 1. - С. 25-27.

40. Шунтов В.П., Волвенко И.В. Сравнительный анализ обилия макрофауны пелагиали и бентали в дальневосточных морях и сопредельных водах Тихого океана // Вопр. рыб-ва. - 2016. - Т. 17, № 2. - C. 133-147.

41. Шунтов В.П., Дулепова Е.П., Темных О.С. и др. Состояние биологических ресурсов в связи с динамикой макроэкосистем в дальневосточной российской экономической зоне // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. - Владивосток : Дальнаука, 2007. - С. 75-176.

42. Шунтов В.П., Радченко В.И., Дулепова Е.П., Темных О.С. Биологические ресурсы дальневосточной российской экономической зоны: структура пелагических и донных сообществ, современный статус, тенденции многолетней динамики // Изв. ТИНРО. - 1997. - Т. 122. - С. 3-15.

43. Шунтов В.П., Темных О.С. Современные перестройки в морских экосистемах в связи с климатическими изменениями: приоритетность глобальных или региональных факторов? // Бюл. № 6 изу-чения тихоокеанских лососей на Дальнем Востоке. - Владивосток : ТИНРО-центр, 2011. - С. 49-64.

44. Allen A.P., Gillooly J.F. Assessing latitudinal gradients in speciation rates and biodiversity at the global scale // Ecology Letters. - 2006. - Vol. 9, № 8. - P. 947-954.

45. Angilletta M.J., Dunham A.E. The temperature-size rule in ectotherms: simple evolutionary explanations may not be general // Am. Nat. - 2003. - Vol. 162, № 3. - P. 332-342.

46. Arrhenius O. Species and area // J. Ecol. - 1921. - Vol. 9, № 1. - P. 95-99.

47. Atkinson D. Temperature and organism size: a biological law for ectotherms? // Adv. Ecol. Res. - 1994. - Vol. 25. - P. 1-58.

48. Barrantes G., Sandoval L. Conceptual and statistical problems associated with the use of diversity indices in ecology // Rev. Biol. Trop. (Int. J. Trop. Biol.). - 2009. - Vol. 57, № 3. - P. 451-460.

49. Bergmann C. Uber die Verhaltnisse der Warmeokonomie der Tiere zu ihrer Grosse // Gott. Stud. - 1847. - Vol. 1. - P. 595-708.

50. Briggs J.C. Global biogeography. - Amsterdam : Elsevier, 1995. - 452 p.

51. Connor E.F., McCoy E.D. The statistics and biology of the species-area relationship // Am. Nat. - 1979. - Vol. 113, № 6. - P. 791-833.

52. Fischer A.G. Latitudinal variation in organic diversity // Evolution. - 1960. - Vol. 14. - P. 64-81.

53. Gleason H.A. On the relation between species and area // Ecology. - 1922. - Vol. 3, № 2. - P. 158-162.

54. Hairston N.G., Allan J.D., Colwell R.K. et al. The relationship between species diversity and stability: an experimental approach with protozoa and bacteria // Ecology. - 1968. - Vol. 49, № 6. - P. 1091-1101.

55. Hillebrand H. On the Generality of the Latitudinal Diversity Gradient // Am. Nat. - 2004. - Vol. 163, № 2. - P. 192-211.

56. Humboldt A. Ansichten der Natur mit wissenschaftlichen Erlauterungen. - Tubingen : Cotta, 1808. - 338 p.

57. Hurlbert S.H. The nonconcept of species diversity: a critique and alternative parameters // Ecology. - 1971. - Vol. 52, № 4. - P. 577-586.

58. Jaccard P. Nouvelles recherches sur la distribution florale // Bull. Soc. Vaudoise Sci. Nat. - 1908. - Vol. 44. - P. 223-270.

59. James F.C., Rathbun S. Rarefaction, relative abundance, and diversity of avian communities // The Auk. - 1981. - Vol. 98. - P. 785-800.

60. Kricher J.C. Bird species diversity: the effect of species richness and equitability on the diversity index // Ecology. - 1972. - Vol. 53, № 2. - P. 278-282.

61. Lomolino M.V. The species-area relationship: new challenges for an old pattern // Progress in Physical Geography. - 2001. - Vol. 25, № 1. - P. 1-21.

62. Lundholm J.T., Larson D.W. Relationships between spatial environmental heterogeneity and plant species diversity on a limestone pavement // Ecography. - 2003. - Vol. 26, № 6. - P. 715-722.

63. Ma M. Plant species diversity of buffer zones in agricultural landscapes: in search of determinants from the local to regional scale : D.Ph. thesis. - Helsinki : Univ. of Helsinki, 2006. - 41 p.

64. Mayr E. Geographic character gradients and climatic adaptation // Evolution. - 1956. - Vol. 10. - P. 105-108.

65. McNaughton S.J. Diversity and stability of ecological communities: a comment on the role of empiricism in ecology // Am. Nat. - 1977. - Vol. 111, № 979. - P. 515-525.

66. Pianka E.R. Latitudinal gradients in species diversity: A review of concepts // Am. Nat. - 1966. - Vol. 100, № 910. - P. 33-46.

67. Pielou E.C. The measurement of diversity in different types of biological collections // J. Theor. Biol. - 1966. - Vol. 13. - P. 131-144.

68. Preston F.W. The commonness and rarity of species // Ecology. - 1948. - Vol. 29, № 3. - P. 254-283.

69. Rainey P.B., Travisano M. Adaptive radiation in a heterogeneous environment // Nature. - 1998. - Vol. 394. - P. 69-72.

70. Shannon C.E. A mathematical theory of communication // Bell Syst. Techn. J. - 1948. - Vol. 27. - P. 379-423, 623-656.

71. Shuntov V.P., Dulepova E.P., Radchenko V.I., Temnykh O.S. On the beginning of large reformations in communities of plankton and nekton of the Far-Eastern Seas // North. Pac. Mar. Sci. Org. (PICES), Second Annual Meeting : Abstracts. - Seattle, 1993. - P. 35.

72. Stempniewicz L., Blachowiak-Samolyk K., Weslawski J.M. Impact of climate change on zooplankton communities, seabird populations and arctic terrestrial ecosystem - a scenario // Deep-Sea Res. Part II. - 2007. - Vol. 54. - P. 2934-2945.

73. Tittensor D.P., Mora C., Jetz W. et al. Global patterns and predictors of marine biodiversity across taxa // Nature. - 2010. - Vol. 466. - P. 1098-1103.

74. Tjorve E. Shapes and functions of species-area curves: a review of possible models // Journ. of Biogeography. - 2003. - Vol. 30. - P. 827-835.

75. Tramer E.J. Bird species diversity: components of Shannon’s formula // Ecology. - 1969. - Vol. 50, № 5. - P. 927-929.

76. Volvenko I.V. Extremal principles and goal functions of biocenotic systems // Biophysics. - 2012. - Vol. 57, № 3. - P. 350-362.

77. Volvenko I.V. The comparative statuses of the Far Eastern seas and the northwestern Pacific Ocean based on the range of integral characteristics of pelagic and bottom trawl macrofauna // Journ. of Asia-Pacific Biodiversity. - 2015. - Vol. 8. - P. 31-37.

78. Volvenko I.V. The new large database of the Russian bottom trawl surveys in the Far Eastern Seas and the North Pacific Ocean in 1977-2010 // Intern. Journ. of Environmental Monitoring and Analysis. - 2014. - Vol. 2, № 6. - P. 302-312.

79. Wallace A.R. Tropical Nature, and Other Essays. - L. ; N.Y. : Macmillan, 1878. - 356 p.

80. Watson H.C. Remarks on the geographical distribution of British plants; chiefly in connection with latitude, elevation, and climate. - L. : Longmans, 1835. - 288 p.

81. Wilsey B., Stirling G. Species richness and evenness respond in a different manner to propagule density in developing prairie microcosm communities // Plant Ecol. - 2007. - Vol. 190. - P. 259-273.

82. Wilsey B.J., Chalcraft D.R., Bowles C.M., Willig M.R. Relationships among indices suggest that richness is an incomplete surrogate for grassland biodiversity // Ecology. - 2005. - Vol. 86, № 5. - P. 1178-1184.

83. Wilsey B.J., Potvin C. Biodiversity and ecosystem functioning: the importance of species evenness in an old field // Ecology. - 2000. - Vol. 81, № 4. - P. 887-892.