Ученые из Севастополя измерили фотосинтетическую активность черноморских водорослей
Сотрудники Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН) провели лабораторные эксперименты по определению параметров фотосинтетической активности массовых видов макроводорослей, произрастающих в прибрежной зоне Севастополя.
Макроводоросли и морские травы — главные производители органического углерода и кислорода в прибрежных морских экосистемах. Понять, как меняется их продуктивность в условиях потепления и загрязнения воды, — одна из главных задач современной морской экологии.
Интенсивность этого производства определяется фотосинтезом, скорость которого зависит от освещенности, температуры воды и существенно варьируется от вида к виду.
«Рост температуры воды, загрязненность взвешенным веществом могут существенно изменить среднюю скорость фотосинтеза у разных видов в разных направлениях: где-то увеличить, а где-то уменьшить ее. Предсказать такие потенциальные изменения можно только с помощью имитационной математической модели. Для адекватной работы модели нужны специфические региональные параметры — их мы и попытались измерить для условий прибрежной зоны Севастополя», — рассказала руководитель исследования, заместитель директора МГИ РАН по научно-методической и образовательной работе, доктор географических наук Елена Васечкина.
В марте и сентябре 2024 года авторы собрали образцы нескольких массовых видов бурых, красных и зеленых макроводорослей в акватории Севастополя. В лаборатории имитационного моделирования морских экосистем МГИ РАН по изменению количества растворенного кислорода в герметично закрытых сосудах при контролируемых условиях освещенности и температуры определили скорость фотосинтеза для каждого вида. Условия соответствовали натурным значениям для каждого сезона.
По полученным данным ученые построили кривые зависимости скорости фотосинтеза от освещенности — так называемые PE-кривые, что позволило рассчитать основные фотосинтетические параметры для каждого вида. Полученные значения сравнивали с опубликованными данными для тех же видов из других регионов Мирового океана. Сравнение подтвердило высокую межрегиональную изменчивость фотосинтетических параметров.
«Проанализировали 16 наборов данных и получили то, что и ожидалось, — а именно высокую изменчивость параметров и подтверждение тому, что для модели нужны именно региональные оценки, которых пока нет для Черного моря», — отметила Елена Васечкина.
Среди наиболее значимых результатов — данные по бурым водорослям Gongolaria barbata и Ericaria crinita, которые формируют основу донных фитоценозов крымского побережья. Оказалось, что суточная продукция кислорода у этих видов практически не менялась при повышении температуры воды с 15 °С весной до 23 °С осенью, а по сравнению с аналогичными видами из более соленых вод Средиземного моря и Северной Атлантики черноморские виды демонстрировали более высокую фотосинтетическую активность. Зеленые водоросли рода Ulva, напротив, показали выраженную сезонную зависимость: их параметры фотосинтеза существенно снижались от весны к осени.
Полученные региональные оценки уже используются в математических моделях динамики биомассы донной растительности и позволяют точнее рассчитывать потоки углерода, кислорода и биогенных элементов в прибрежных экосистемах Крымского полуострова.
В дальнейшем ученые планируют также провести лабораторные эксперименты по определению поглощения биогенных элементов макроводорослями и морскими травами.