Межгодовая динамика растворенных форм углерода и азота в зоне обитания прибрежных растительных сообществ (залив Петра Великого Японского моря)

Анализ межгодовой динамики растворенных форм углерода и азота летом в зоне обитания морских прибрежных растительных сообществ в акваториях зал. Петра Великого (Японское/Восточное море) с разным уровнем эвтрофикации проведен на основе подбора функциональных моделей статистическими методами. Установлено, что межгодовая динамика содержания общих растворенных азота и углерода и содержания растворенного органического и неорганического углерода имеет нелинейный характер. В соответствии с модельными трендами проведено обсуждение гидрохимического режима исследованных акваторий и дана оценка их биологической продуктивности. Выявлена высокая продуктивность прибрежных акваторий Амурского и Уссурийского заливов, которые имеют разный уровень эвтрофикации (высокий в Амурском и низкий в Уссурийском заливе). Этот результат свидетельствует о том, что высокопродуктивными могут быть прибрежные воды и с высоким, и с низким уровнем эвтрофикации. Исследование межгодовой динамики изменения содержания растворенных органического и неорганического углерода позволяет предположить, что в прибрежных биоценозах Уссурийского залива выше интенсивность продукционно-деструкционных процессов, а в прибрежье Амурского залива снижена активность биологического карбонатного насоса.

1. Агатова А.И. Органическое вещество в морях России : моногр. — М. : ВНИРО, 2017. — 260 с.

2. Аржанова Н.В. Гидрохимические характеристики морского водоема как показатель уровня его биологической продуктивности // Тр. ВНИРО. — 2017. — Т. 169. — С. 104–116.

3. Белинский Н.А., Истошин Ю.В. Приморское течение по материалам экспедиции шхуны «Россинанте» 1936 г. // Тр. ЦИПа. — 1950. — Вып. 017. — С. 132–143.

4. Богоров В.Г. Биологическая трансформация и обмен энергии и веществ в океане // Океанол. — 1967. — Т. 7, вып 5. — С. 839–859.

5. Бражников В.К. Материалы по топографии и физической географии Николаевского рыбопромышленного района: отчет зав. рыб. промыслами при Приамур. упр. гос. имуществ (Рыбная промышленность Дальнего Востока). — СПб. : тип. В. Киршбаума, 1904. — 166 с.

6. Бышев В.И., Анисимов М.В., Гусев А.В. и др. О мультидекадной осцилляции теплосодержания Мирового океана // Океанол. исслед. — 2020. — Т. 48, № 3. — С. 76–95. DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2020.48(3).5.

7. Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А. и др. О статистической значимости и климатической роли Глобальной атмосферной осцилляции // Океанол. — 2016. — Т. 56, № 2. — С. 179–185. DOI: 10.7868/S0030157416020039.

8. Бышев В.И., Орлов В.С. О природе внутритермоклинной линзы на субполярном фронте в Северной Атлантике // Океанол. — 1993. — Т. 33, № 3. — С. 340–346.

9. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8 : Японское море; вып. 1 : Гидрометеорологические условия / под ред. А.С. Васильева, Ф.С. Терзиева, А.Н. Косарева. — СПб. : Гидрометеоиздат, 2003. — 400 с.

10. Жабин И.А., Грамм-Осипова О.Л., Юрасов Г.И. Ветровой апвеллинг у северо-западного побережья Японского моря // Метеорол. и гидрол. — 1993. — № 10. — С. 82–86.

11. Жабин И.А., Дмитриева Е.В., Кильматов Т.Р., Андреев А.Г. Влияние ветровых условий на изменчивость апвеллинга у побережья Приморья (северо-западная часть Японского моря) // Метеорол. и гидрол. — 2017. — № 3. — С. 58–67.

12. Жабин И.А., Таранова С.Н., Талли Л.Д. Промежуточные воды повышенной солености в северной части Японского моря // Метеорол. и гидрол. — 2003. — № 4. — С. 63–72.

13. Звалинский В.И., Тищенко П.П., Михайлик Т.А., Тищенко П.Я. Эвтрофикация зал. Петра Великого // Океанологические исследования дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана : в 2 кн. / гл. ред. В.А. Акуличев. — Владивосток : Дальнаука, 2013. — Кн. 1. — С. 260–293.

14. Зуенко Ю.И., Надточий В.В. Исследование влияния апвеллинга на состав и обилие мезопланктона в прибрежной зоне Японского моря // Океанол. — 2004. — Т. 44, № 4. — С. 561–569.

15. Зуенко Ю.И., Надточий В.В. Основные особенности сезонной и многолетней динамики сообщества зоопланктона Амурского залива (залив Петра Великого, Японское море) // Тр. ВНИРО. — 2018. — Т. 173. — С. 157–170.

16. Зуенко Ю.И., Рачков В.И. Климатические изменения температуры, солености и концентраций биогенных элементов в Амурском заливе Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2015. — Т. 183. — С. 186–199. DOI: 10.26428/1606-9919-2015-183-186-199.

17. Карнаухов A.A., Сергеев А.Ф. Структура и динамика вод залива Петра Великого летом // Современное состояние и тенденции изменения природной среды залива Петра Великого Японского моря. — М. : ГЕОС, 2008. — С. 57–73.

18. Кошелева А.В., Ярощук И.О., Храпченков Ф.Ф. и др. Апвеллинг на узком шельфе Японского моря в 2011 г. // Фундам. и прикл. гидрофизика. — 2021. — Т. 14, № 1. — С. 31–42. DOI: 10.7868/S2073667321010032.

19. Миничева Г.Г. Реакция многоклеточных водорослей на эвтрофирование экосистем // Альгология. — 1996. — Т. 6, № 3. — С. 250–257.

20. Миничева Г.Г. Структурно-функциональные особенности формирования сообществ морских бентосных водорослей // Альгология. — 1993. — Т. 3, № 1. — С. 3–12.

21. Павлюк О.Н., Преображенская Т.В., Тарасова Т.С. Межгодовые изменения в структуре сообществ мейобентоса бухты Алексеева Японского моря // Биол. моря. — 2001. — Т. 27, № 2. — С. 127–132.

22. Паренский В.А., Левченко Е.В. Исследование свойств рекуррентных многошаговых моделей межгодовой динамики сообществ диатомовых водорослей эпифитона // Изв. ТИНРО. — 2018. — Т. 193. — С. 99–111. DOI: 10.26428/1606-9919-2018-193-99-111.

23. Подорванова Н.Ф., Ивашинникова Т.С., Петренко В.С., Хомичук Л.С. Основные черты гидрохимии залива Петра Великого (Японское море) : моногр. — Владивосток : ДВО АН СССР, 1989. — 201 с.

24. Пономарев В.И., Файман П.А., Машкина И.В., Дубина В.А. Вихревая структура течений северо-западной части Японского моря // Океанологические исследования дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана : в 2 кн. / гл. ред. В.А. Акуличев. — Владивосток : Дальнаука, 2013. — Кн. 1. — С. 146–159.

25. Семкин П.Ю., Тищенко П.Я., Лобанов В.Б. и др. Особенности распределения гидрохимических параметров Уссурийского залива (Японское море) в летний период // Изв. ТИНРО. — 2012. — Т. 168. — С. 152–168.

26. Скопинцев Б.А., Бордовский О.К., Иваненков В.Н. Углерод растворенного органического вещества // Химия океана : в 2 томах / отв. ред. О.К. Бордовский и В.Н. Иваненков. — М. : Наука, 1979. — Т. 1. — С. 251–259.

27. Смирнова Л.Л., Рябушко В.И., Рябушко Л.И., Бабич И.И. Влияние концентрации биогенных элементов на сообщества микроводорослей прибрежного мелководья Черного моря // Альгология. — 1999. — Т. 9, № 3. — С. 32–42.

28. Тарасова Т.С., Романова А.В., Плетнев С.П., Аннин В.К. Современные комплексы бентосных фораминифер в бухте Житкова (о. Русский) залива Петра Великого Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2016. — Т. 184. — С. 158–167. DOI: 10.26428/1606-9919-2016-184-158-167.

29. Тищенко П.П., Тищенко П.Я., Лобанов В.Б. и др. Роль даунвеллинга/апвеллинга в формировании/разрушении гипоксии придонных вод Амурского залива (Японское море) // Изв. ТИНРО. — 2015. — Т. 183. — С. 156–165. DOI: 10.26428/1606-9919-2015-183-156-165.

30. Хайлов К.М. Экологический метаболизм в море : моногр. — Киев : Наук. думка, 1971. — 252 с.

31. Харламенко В.И. Деструкция органических соединений микроорганизмами прибрежных экосистем : автореф. дис. … канд. биол. наук. — Владивосток, 1985. — 23 с.

32. Храпченков Ф.Ф., Ярощук И.О., Кошелева А.В., Дубина В.А. Ветровой апвеллинг в заливе Петра Великого по спутниковым и морским наблюдениям // Исслед. Земли из космоса. — 2014. — № 3. — С. 33–40. DOI: 10.7868/S0205961414020067.

33. Шорников Е.И., Зенина М.А. Остракоды как индикаторы состояния и динамики водных экосистем (на примере залива Петра Великого Японского моря) : моногр. — Владивосток : Дальнаука, 2014. — 334 с.

34. Юрасов Г.И., Вилянская Е.А. Характеристики апвеллинга в заливе Петра Великого в осенне-зимний сезон 1999–2000 гг. // Метеорол. и гидрол. — 2010. — № 10. — С. 54–63.

35. Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря : моногр. — Владивосток : ДВО АН СССР, 1991. — 172 с.

36. Brito A.C., Moita T., Gameiro C. et al. Changes in the Phytoplankton Composition in a Temperate Estuarine System (1960 to 2010) // Estuaries and Coasts. — 2015. — Vol. 38. — P. 1678–1691. DOI: 10.1007/s12237-014-9900-8.

37. Byshev V.I., Neiman V.G., Anisimov M.V. et al. Multi-decadal oscillations of the ocean active upper-layer heat content // Pure and Applied Geophysics. — 2017. — Vol. 174, no. 7. — P. 2863–2878. DOI: 10.1007/s00024-017-1557-3.

38. Carlson C.A., Hansell D.A., Peltzer E.T., Smith W.O. Stocks and dynamics of dissolved and particulate organic matter in the southern Ross Sea, Antarctica // Deep Sea Res. II. — 2000. — Vol. 47, Iss. 15–16. — P. 3201–3225. DOI: 10.1016/S0967-0645(00)00065-5.

39. Cauwet G. Organic chemistry of sea water particulates. Concepts and developments // Marine Chemistry. — 1977. — Vol. 5, Iss. 4–6. — P. 551–552. DOI: 10.1016/0304-4203(77)90040-8.

40. Chen C.-T.A., Andreev A., Kim K.-R., Yamamoto M. Roles of continental shelves and marginal seas in the biogeochemical cycles of the North Pacific Ocean // J. Oceanogr. — 2004. — Vol. 60. — P. 17–44. DOI: 10.1023/B:JOCE.0000038316.56018.d4.

41. Colbert D. and McManus J. Nutrient biogeochemistry in an upwelling-influenced estuary of the Pacific northwest (Tillamook Bay, Oregon, USA) // Estuaries. — 2003. — Vol. 26, № 5. — P. 1205–1219. DOI: 10.1007/BF02803625.

42. De Viron O., Dickey J.O., Ghil M. Global modes of climate variability // Geophys. Res. Lett. — 2013. — Vol. 40, Iss. 9. — P. 1832–1837. DOI: 10.1002/grl.50386.

43. Doney S.C. The Growing Human Footprint on Coastal and Open-Ocean Biogeochemistry // Science. — 2010. — Vol. 328, Iss. 6985. — P. 1512–1516. DOI: 10.1126/science.1185198.

44. Ducklow H.W., Hansell D.A., Morgan J.A. Dissolved organic carbon and nitrogen in the Western Black Sea // Marine Chemistry. — 2007. — Vol. 105, Iss. 1–2. — P. 140–150. DOI: 10.1016/j.marchem.2007.01.015.

45. Hillebrand H., Worm B., Lotze H.K. Marine microbenthic community structure regulated by nitrogen loading and grazing pressure // Mar. Ecol. Prog. Ser. — 2000. — Vol. 204. — P. 27–38. DOI: 10.3354/meps204027.

46. Kida S., Qiu B., Yang J., and Lin X. The annual cycle of the Japan Sea throughflow // J. Phys. Oceanogr. — 2016. — Vol. 46, Iss. 1. — P. 23–39. DOI: 10.1175/JPO-D-15-0075.1.

47. Kim H., An S.-I. On the subarctic North Atlantic cooling due to global warming // Theor. Appl. Climatol. — 2013. — Vol. 114, № 1–2. — P. 9–19. DOI: 10.1007/s00704-012-0805-9.

48. Kumari R.K. and Mohan P.M. Review on dissolved organic carbon and particulate organic carbon in marine environment // Ilmu Kelautan. — 2018. — Vol. 23(1). — P. 25–36. DOI: 10.14710/ik.ijms.23.1.25-36.

49. Lee M., Kim J.H., Kim Y. et al. Specific oceanographic characteristics and phytoplankton responses influencing the primary production around the Ulleung Basin area in spring // Acta Oceanol. Sin. — 2020. — Vol. 39, Iss. 2. — P. 107–122. DOI: 10.1007/s13131-020-1545-9.

50. Lee T., McPhaden M.J. Decadal phase change in large-scale sea level and winds in the IndoPacific region at the end of the 20th Century // Geophys. Res. Lett. — 2008. — Vol. 35, Iss. 1. Art. ID L01605. DOI: 10.1029/2007GL032419.

51. Mackas D. L. and Harrison P.J. Nitrogenous nutrient sources and sinks in the Juan de Fuca Strait/Strait of Georgia/Puget Sound estuarine system: Assessing the potential for eutrophication // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 1997. — Vol. 44, Iss. 1. — P. 1–21. DOI: 10.1006/ecss.1996.0110.

52. Middelburg J.J. The Return from Organic to Inorganic Carbon // Marine Carbon Biogeochemistry. A Primer for Earth System Scientists : Springer Briefs in Earth System Sciences. — Cham, Germany : Springer, 2019. — P. 37–56. DOI: 10.1007/978-3-030-10822-9_3.

53. Modern Foraminifera / ed. Gupta B.K.S. — Boston : Kluwer Academic Publishers, 2003. — 382 p.

54. Moheimani N.R., Webb J.P., Borowitzka M.A. Bioremediation and other potential applications of coccolithophorid algae: A review // Algal Res. — 2012. — Vol. 1, Iss 2. — P. 120–133. DOI: 10.1016/j.algal.2012.06.002.

55. Nakamura M. Greenland sea surface temperature change and accompanying changes in the Northern Hemispheric climate // Journ. of Climate. — 2013. — Vol. 26, Iss. 21. — P. 8576–8596. DOI: 10.1175/JCLI-D-12-00435.1.

56. NOWPAP CEARAC 2011 : Integrated report on eutrophication assessment in selected sea areas in the NOWPAP region: evaluation of the NOWPAP Common Procedure. — 2011. — 116 p. http://www.cearac-project.org/cearac-project/integrated-report/eut_2011.pdf

57. Ohshima K.I., Simizu D., Ebuchi N. et al. Volume, heat, and salt transports through the Soya Strait and their seasonal and interannual variations // J. Phys. Oceanogr. — 2017. — Vol. 47, Iss. 5. — P. 999–1019. DOI: 10.1175/JPO-D-16-0210.1.

58. Pollard J.H. A handbook of numerical and statistical techniques: with examples mainly from the life sciences. — N.Y. : Cambridge Univ. Press, 1979. — 368 p.

59. Prego R. Biogeochemical pathways of phosphate in a Galician Ria (north-western Iberian Peninsula) // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 1993. — Vol. 37, Iss. 5. — P. 437–451. DOI: 10.1006/ecss.1993.1066,

60. Raven J.A. Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments // Aquat. Microb. Ecol. — 2009. — Vol. 56. — P. 177–192. DOI: 10.3354/ame01315.

61. Schumacher B.A. Methods for the determination of total organic carbon (TOC) in soils and sediments: ecological risk assessment support center. — U.S. Environmental Protection Agency, 2002. — 23 p. Smith S.V. Marine macrophytes as a global carbon sink // Science. — 1981. — Vol. 211, Iss. 4484. — P. 838–840. DOI: 10.1126/science.211.4484.838.

62. Smith S.V., Buddemeier R.W., Wulff F. et al. C, N, P fluxes in the coastal zone // Crossland C.J., Kremer, H.H., Lindeboom, H.J. et al. (eds) Coastal fluxes in the Anthropocene : Global Change — The IGBP Series. — Berlin : Springer, 2005. — P. 95–143. DOI: 10.1007/3-540-27851-6_3.

63. Tarasova T.S. Long-term variations in the composition and distribution of recent benthic Foraminifera in the northen part of Amursky Bay (Peter the Great Bay, Sea of Japan) // Ecological studies and the state of the ecosystem of Amursky Bay and estuarine zone of the Razdolnaya river (Sea of Japan). — Vladivostok : Dalnauka, 2008. — Vol. 1. — P. 186–207.

64. Williams R.G., Follows M.J. Ocean Dynamics and the Carbon Cycle. Principles and Mechanisms. — Cambridge : University Press, 2011. — 404 p. DOI: 10.1017/CBO9780511977817.

65. Wunsch C. and Ferrari R. Vertical mixing, energy, and the general circulation of the oceans // Annu. Rev. Fluid Mech. — 2004. — Vol. 36. — P. 281–314. DOI: 10.1146/annurev.fluid.36.050802.122121.