АЛЬГОЛОГІЯ ЛАБОРАТОРІЯ ЕКОЛОГІЇ ПЛАНКТОНУ
Інститут океанології ім. П.П. Ширшова української академії наук
Завідувач Лабораторії - доктор біологічних наук Михайло Володимирович Флінт
Засновник напряму досліджень морського планктону в Інституті океанології – член-кореспондент РАН В.Г. Богоров, Лабораторія екології планктону організована академіком М.Е.Виноградовим 1989 р. З 2003 р. Лабораторією керує доктор біологічних наук М.В. Флінт.
У Лабораторії досліджуються всі найважливіші компоненти морських планктонних угруповань: фітопланктон, бактеріопланктон, планктонні найпростіші, мікро- та мезозоопланктон. Роботи Лабораторії орієнтовані вивчення функціональних зв'язків між структурою, динамікою, продукцією планктону і фізичними і хімічними параметрами середовища, взаємовідносин між найважливішими компонентами планктонних співтовариств.
Сучасні напрямки діяльності:
- аналіз закономірностей формування біологічної продукції в океанських та морських екосистемах;
- дослідження механізмів природної та антропогенної мінливості морського планктону та взаємодії природних та антропогенних трендів у пелагічних екосистемах;
- дослідження зв'язків між мезомасштабними фізичними та хімічними процесами в океані та структурними та продукційними параметрами планктонних співтовариств;
- вивчення закономірностей розподілу планктону та формування біологічної продукції у високоширотних морських регіонах, дослідження структури та продуктивності угруповань морського льоду та приледного пелагічного середовища;
- аналіз ролі різних компонентів планктонних угруповань у потоках органічної речовини;
- дослідження механізмів впливу чужорідних видів-вселенців на структуру та продуктивність планктонних угруповань;
- дослідженнямеханізмів формування аномальних, шкідливих та токсичних цвітінь планктонних водоростей та найпростіших та їх наслідків на морських екосистемах.
Лабораторія проводить дослідження у південних та північних морях України (Чорному, Каспійському, Білому, Баренцевому, Карському, Чукотському, Беринговому), морі Бофорта, Середземному та Аральському морях, Центральному Арктичному Басейні та Південному океані.
Роботами останніх років було розкрито механізми формування високої біологічної продукції в зонах гідрофізичних фронтів різних типів та показано значення фронтальних зон як ключових областей для живлення організмів найвищих трофічних рівнів морських екосистем. Були описані асоційовані з континентальним схилом океану механізми взаємодії фізичних та біологічних процесів, що визначають високу локальну продукцію, крос-схилове перенесення та біологічні межі між пелагічними екосистемами шельфу та глибокого моря.
Комплексний підхід до дослідження морських екосистем, що практикується в Лабораторії, дозволив розкрити механізми формування аномальних «цвітінь» планктонних водоростей, у тому числі шкідливих видів, у різних районах океану та визначити роль мінливості фізичних та хімічних факторів середовища та процесів кліматичної природи у цих явищах. Отримано оцінки впливу аномальних «цвітінь» на структуру та продуктивність планктонних угруповань та потоки речовини в морських екосистемах. Ці матеріали дають основу для прогнозу виникнення «цвітіння» та їх наслідків для морських екосистем.
Лабораторія має широкі міжнародні зв'язки та бере участь у низці міжнародних біоокеанологічних проектів з дослідження екосистем внутрішніх морів та відкритих районів Світового океану, робочих груп з різних проблем морської біології.Результати досліджень, виконаних у лабораторії, публікуються у провідних вітчизняних та світових наукових фахових виданнях.
Найважливіші результати роботи Лабораторії
В результаті біологічних досліджень пелагічних угруповань Карського моря у зв'язку з абіотичними факторами середовища отримані оцінки складу та кількісного розподілу фіто- та зоопланктону в районах Карського моря з різним гідрологічним та гідрохімічним режимом та рівнем впливу річкового стоку. Досліджено механізми формування крос-шельфової зональності у розподілі планктону, а також формують цю зональність зв'язку "середовище - біота". Вперше показано роль потужного фронтального розділу, що відокремлює естуарну збагачену біогенами зону від прісних вод р. Оби, у формуванні структури та продуктивності планктонних угруповань. З цим фронтом були пов'язані області високої різноманітності фітопланктону і локально високих біомас мезопланктону, що перевищують фонові для шельфу значення в 7(!) разів.
На основі польових матеріалів та лабораторних експериментів досліджено динаміку масового розвитку планктонних водоростей Phaeocystis. Феоцистис утворює великі слизові колонії, які розвиваються у величезних кількостях і можуть заражати великі акваторії північно-східної Атлантики та інших районів Світового океану та кардинально змінювати біохімічні параметри середовища, продукційні процеси та трофічні взаємини упланктонні спільноти. Отримано кількісні дані щодо споживання феоцистису зоопланктонними організмами. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В., ісп. – к.б.н. Сажин А.Ф).
На підставі даних спеціальних польових експериментів виявлено закономірності зв'язку розподілу масових планктонних організмів Чорного моря з характером циркуляції у сфері континентального схилу. Показано, що інтенсивна контурна циркуляція у басейні з вираженою Основною чорноморською течією (ОЧТ) та фронтальною зоною над континентальним схилом призводить до жорсткої ізоляції планктонних угруповань шельфу та глибокого моря. Інтенсивна взаємодія шельфових угруповань та угруповань глибокого моря, винесення шельфових організмів за межі шельфової зони характерно для періодів ослаблення ОЧТ та формування розвиненої вихрової мезомасштабної циркуляції, що руйнує гідрофізичні межі між шельфом і глибоким басейном. (Рук. робіт – д.б.н. М.В.Флінт; виконавці – Є.Г.Арашкевич, А.Г.Тімонін).
Вперше показано, що у східній Арктиці в області континентального схилу чисельність та біомаса фітопланктону протягом більшої частини вегетаційного сезону досягає максимальних для району величин. Найбільшим багатством характеризуються райони схилових каньйонів, де інтенсивні висхідні рухи води забезпечують постійно сприятливий біогенний режим. В області Арктичного басейну від Баренцева до Чукотського моря над континентальним схилом формується підвищена біомаса масових рослиноїдних форм мезопланктону, яка в 4-7 разів перевищує фонові значення для шельфу та глибокого моря. Доведено важливу роль процесів на континентальному схилі у формуванні структури та біологічної продукції пелагічних екосистем арктичного басейну. (Рук. робіт – д.б.н. М.В.Флінт;виконавці – К.Н.Кособокова, І.Н.Суханова).
Описано два нових типи співтовариств арктичного сезонного льоду та описано особливості розподілу фіто та зоопланктону в товщі крижаної колони. Показано, що біомаса автотрофних водоростей у нижній частині льодового покриття може досягати величезних значень – 36(!) г С/м3. Роль гетеротрофних організмів у біомасі льодового співтовариства вбирається у 10% та його роль функціонуванні льодової екосистеми невелика. Льодові водорості, що потрапляють з льоду у воду на початок весняного «цвітіння» служать основою пелагической харчової ланцюга на ранньовесняний період. (Рук. робіт – д.б.н. М.В.Флінт; виконавці – Т.М.Ратькова, А.Ф.Сажин, А.Ф.Пастернак).
Вперше проаналізовано роль динаміки популяцій коколітофорид у фітоцені східного шельфу Берингова моря в період до аномального цвітіння цих водоростей у 1997-98 рр., під час цвітіння та після його закінчення. У період бурхливого цвітіння, з літа і до пізньої осені, кококолітофориди витісняли всі інші групи і формували 97-99% чисельності та біомаси фітопланктону. Лише через два роки після аномальних подій, пов'язаних з цвітінням кококолітофориду, високопродуктивна екосистема шельфу змогла повернутися до стану, близького до того, що спостерігалося в першій половині 90-х років. Отримано результати мінливості планктонних угруповань на шельфі, які вказують на тимчасову та просторову нерівномірність у функціонуванні пелагічної екосистеми і, отже, харчових умов для організмів вищих трофічних рівнів. Це має прогностичне значення для умов відтворення планктофагів, у тому числі промислових видів риб. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
Закінчено аналіз багаторічних змін ролі коколітофорид у фітопланктонному співтоваристві Берингового моря.Показано, що після аномального цвітіння 1997 р., пов'язаного з різкими кліматичними змінами, масовий розвиток кокколітофорид став характерною рисою сезонної сукцесії фітоцену у важливому рибопромисловому районі східного шельфу, навіть у роки із середньомноголітніми кліматичними умовами. Встановлено, що в роки з умовами, близькими до середньолітніх, у біомасі зоопланктону серединного шельфу східної частини Берингового моря абсолютно домінує копепода Calanus marshalle, що вказує на сприятливі умови для відгодівлі там молоді мінтаю та інших видів планктоно-ядних риб. Отримані результати дозволяють оцінити характер і тривалість наслідків впливу різких коливань клімату на базові проміжні трофічні рівні субарктичних шельфових екосистем і можуть служити для прогнозу регіональних умов формування вторинної продукції та відтворення зоо-планктофагів, у тому числі і промислових видів ихтіоф. .Б.Н. Флінт М.В.).
Завершено велике дослідження ролі шельфових гідрофізичних фронтів різного генези у формуванні біологічної продуктивності морських екосистем. Виявлено біологічні явища, пов'язані з фронтами чотирьох типів: прибережним приливним фронтом, шельфовим фронтальним розділом, схиловим та серединним шельфовими фронтами та найважливіші зв'язки між біологічними та фізичними процесами у зонах фронтів. Результати дозволяють по-новому оцінити механізми формування біологічної продукції в шельфових екосистемах, вперше показати ключову роль мезомасштабних процесів у цих механізмах, а також прогнозувати локалізацію кормових областей для промислових та видів, що охороняються. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
Вперше описано феномен літніх цвітіння діатомових водоростей на високоширотному.океанічний шельф. Показано, що цвітіння можуть формуватися на тлі жорсткої вертикальної стратифікації, чисельність та біомаса планктонних водоростей у цвітіннях досягає рівня, характерного для весняних спалахів фітопланктону. Отримано оцінки видового складу та специфічних просторово-часових масштабів літніх цвітінь. Показано роль літніх цвітінь фітопланктону у сезонному циклі вуглецю в шельфових екосистемах. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
На основі принципово нових даних про склад, розподіл та роль льодових водоростей у функціонуванні високоширотних співтовариств вперше показано, що взимку у льоду Білого моря поряд з діатомовими живуть численні дрібні джгутикові водорості. Тонкий слабосолоний лід Білого моря постійно отримує приплив біогенних елементів із припливними течіями та при підтопленні під вагою снігу. Водорості, що витаюють з льоду, швидко споживаються підлідним зоопланктоном, завдяки чому весняний розвиток зоопланктону починається значно раніше, ніж вважалося раніше. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
Проаналізовано власні та всі доступні літературні дані про планктонні спільноти Карського моря. Показано, що спільноти південної частини моря формуються під впливом прісноводного стоку, у західній - під впливом припливу збіднених баренцевоморських вод, у центральній частині та на півночі - під впливом арктичних та атлантичних вод. Проведено аналіз трофічної структури спільнот у різних районах моря, оцінено ступінь забезпеченості їжею та внесок у вертикальні потоки речовини. Порівняльний аналіз великого матеріалу із важкодоступних районів української Арктики визначає практичну значущість роботи. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
З використанням суднових досліджень тасупутникової інформації встановлено зв'язок між динамікою вод, водообмінними процесами та розподілом планктону Чорного моря. Показано, що рівень вираженості струменя Основного Чорноморського Течії визначає параметри кількісного розподілу планктону у системі шельф - глибоке море. Ці нові результати мають фундаментальне та практичне значення для розуміння функціонування пелагічних спільнот та впливу континентального схилу на фізичні та біологічні компоненти екосистеми Чорного моря. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).
У Чорному морі проведено експедиційні дослідження зв'язку кількісного розподілу планктону в зоні континентального схилу з динамічними та просторовими особливостями схилової течії. Показано, що при вузькій та швидкій течії біомаса планктону максимальна над схилом і знижується як до центру моря, так і у бік шельфу. При низькій швидкості течії та активізації водообміну між шельфом і глибоким басейном градієнти у розподілі біомаси планктону в системі шельф-схил-глибоке море вирівнюються. Виявлено планктонні організми-трасери інтенсивності та спрямованості водообміну в цій системі. (Рук. робіт – д.б.н. Флінт М.В.).