Влияние весенней подледной освещенности и конвективного перемешивания на распределение хлорофилла “а” в малом мезотрофном озере

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты анализа данных многолетних измерений подледной энергетической освещенности, температуры воды и хлорофилла “а” по четырем группам фитопланктона (зеленые, диатомовые, сине-зеленые, криптофитовые водоросли) в небольшом мезотрофном оз. Вендюрском (Карелия) в период развития весенней подледной конвекции. Показано, что после стаивания с поверхности озера снежного покрова увеличивается подледная освещенность, растет температура воды и глубина конвективно-перемешанного слоя (КПС), а также интенсифицируется фотосинтез микроводорослей. В дневные часы в КПС появляются экстремумы хлорофилла “а” и, в отличие от однородно распределенных показателей (электропроводность воды, минерализация и др.), клетки разных видов фитопланктона могут служить трассерами при исследованиях конвективного перемешивания. Получено прогностическое уравнение, отражающее обратную зависимость коэффициентов вариации концентрации хлорофилла “а” в КПС от потоков солнечной радиации, проникающей под нижнюю поверхность льда. Показана прямая зависимость увеличения количества хлорофилла в КПС в соответствии с ростом его толщины.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. И. Пальшин

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Автор, ответственный за переписку.
Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

Г. Э. Здоровеннова

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

Р. Э. Здоровеннов

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

Т. В. Ефремова

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

Г. Г. Гавриленко

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

А. Ю. Тержевик

Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр РАН”, Институт водных проблем Севера

Email: npalshin@mail.ru
Россия, Петрозаводск

Список литературы

  1. Ефремова Т.В., Пальшин Н.И., Здоровеннова Г.Э., Тержевик А.Ю. Влияние экстремально жаркого лета 2010 года на температуру воды и распределение кислорода в озерах Карелии // Метеорология и гидрология. 2015. № 9. С. 67–76.
  2. Крейман К.Д., Голосов С.Д., Сковородова Е.П. Влияние турбулентного перемешивания на фитопланктон // Вод. ресурсы. 1992. Т. 19. № 3. С. 92–97.
  3. Миронов Д.В., Тержевик А.Ю. Весенняя конвекция в пресноводных озерах, покрытых льдом // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 5. С. 681–688.
  4. Озера Карелии. Справочник / Под ред. Филатова Н.Н., Кухарева В.И. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2013. 463 с.
  5. Петров М.П., Тержевик А.Ю., Пальшин Н.И., Здоровеннов Р.Э., Здоровеннова Г.Э. Поглощение солнечной радиации снежно-ледовым покровом озер // Вод. ресурсы. 2005. Т. 32. № 5. С. 546–554.
  6. Тержевик А.Ю., Пальшин Н.И., Голосов С.Д., Здоровеннов Р.Э., Здоровеннова Г.Э., Митрохов А.В., Потахин М.С., Шипунова Е.А., Зверев И.С. Гидрофизические аспекты формирования кислородного режима мелководного озера, покрытого льдом // Вод. ресурсы. 2010. Т. 37. № 5. С. 568–579.
  7. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л.: Наука, 1990. 184 с.
  8. Bertilsson S., Burgin A., Carey C.C. et al. The under-ice microbiome of seasonally frozen lakes // Limnol. Oceanogr. 2013. V. 58. № 6. P. 1998–2012.
  9. Gibson C.H., Thomas W.H. Effects of turbulence intermittency on growth inhibition of a red tide dinofiagellate, Gonyaulax polyedra Stein // J. Geophys. Res. 1995. V. 100(C12). P. 24841–24846.
  10. Jewson D.H., Granin N.G., Zhdanov A.A., Gnatovsky R. Yu. Effect of snow depth on under-ice irradiance and growth of Aulacoseira baicalensis in Lake Baikal // Aquat. Ecol. 2009. V. 43. № 3. P. 673–679.
  11. Kelley D.E. Convection in ice-covered lakes: effects on algal suspension // J. Plank. Res. 1997. V. 19. P. 1859–1880.
  12. Kiili M., Pulkkanen M., Salonen K. Distribution and development of under-ice phytoplankton in 90-m deep water column of Lake Päijänne (Finland) during spring convection // Aquatic Ecol. 2009. V. 43. № 3. P. 707–713.
  13. Maeda O., Ichimura S. On the high density of a phytoplankton population found in a lake under ice // Int. Rev. Ges. Hydrobiol. 1973. V. 58. P. 473–485.
  14. Matthews P.C., Heaney S.I. Solar heating and its influence on mixing in ice-covered lakes // Freshwater Biol. 1987. V. 18. P. 135–149.
  15. Mironov D., Terzhevik A., Kirillin G., Jonas T., Malm J., Farmer D. Radiatively-driven convection in ice-covered lakes: observations, scaling and a mixed-layer model // J. Geophys. Res. 2002. 107. № C4. 7-1-7-16.
  16. Reynolds C.S. The Ecology of Phytoplankton. New York: Cambridge Univ. Press, 2006. 535 p.
  17. Schnoor J.L., Di Toro D.M. Differential phytoplankton sinking- and growth-rates: an eigenvalue analysis // Ecol. modelling. 1980. V. 9. P. 233–245.
  18. Terzhevik A., Golosov S., Palshin N., Mitrokhov A., Zdorovennov R., Zdorovennova G., Kirillin G., Shipunova E., Zverev I. Some features of the thermal and dissolved oxygen structure in boreal, shallow ice-covered Lake Vendyurskoe, Russia // Aquatic Ecol. 2009. V. 43. № 3. P. 617–627.
  19. Thomas W.H., Gibson C.H. Effects of small-scale turbulence on microalgae // J. Appl. Phycol. 1990. V. 2. P. 71–77.
  20. Thomas W.H., Gibson C.H. Quantified small-scale turbulence inhibits a red tide dinoflagellate, Gonyaulax polyedra Stein // Deep Sea Res. 1990. Pt A. V. 37(10). P. 1583–1593.
  21. Vehmaa A., Salonen K. Development of phytoplankton in Lake Pääjärvi (Finland) during under-ice convective mixing period // Aquatic Ecol. 2009. V. 43. № 3. P. 693–705.
  22. Zdorovennov R., Palshin N., Zdorovennova G., Efremova T., Terzhevik A. Interannual variability of ice and snow cover of a small shallow lake // Est. J. Earth Sci. 2013. V. 62. № 1. P. 26–32.
  23. Zdorovennova G., Zdorovennov R., Palshin N., Terzhevik A. Optical properties of the ice cover on Vendyurskoe lake, Russian Karelia (1995–2012) // Annals of Glaciol. 2013. V. 54. № 62. P. 121–124.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Батиметрия оз. Вендюрского и положение метеостанции (1), многосуточных станций (2) и разрезов (3).

Скачать (337KB)
Метаданные
3. Рис 2. Вертикальные распределения температуры воды (1), солнечной радиации (% от величины на поверхности снежно-ледового покрова) (2) и суммарной концентрации хлорофилла “а” в подледном слое (3), в КПС (4) и нижнем стратифицированном слое (5) на разных стадиях весеннего подледного прогрева: (а) – 15 апреля 2012 г., (б) – 28 апреля 2009 г.

Скачать (165KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение концентраций хлорофилла “а” 27–31 марта 2014 г. (а) вблизи северного берега и 12–16 апреля 2015 г. (б) в центральной части озера.

Скачать (394KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость средних концентраций суммарного хлорофилла “а” от глубины (а) и температуры КПС (б), потока солнечной радиации на нижней границе льда (в) и зависимость интегрального количества хлорофилла “а” под одним квадратным метром в КПС от его глубины (г): 1 – 28 апреля 2009 г., 2 – 18 апреля 2010 г., 3 – 18–21 апреля 2011 г., 4 – 15–17 апреля 2012 г., 5 – 18–21 апреля 2012 г., 6 – 22–24 апреля 2012 г., 7 – 21–24 апреля 2013 г., 8 – 27–31 марта 2014 г., 9 – 11–16 апреля 2015 г.

Скачать (203KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Средние значения и стандартные отклонения концентраций хлорофилла “а” по результатам пространственных съемок в период весеннего подледного прогрева: (а) – в КПС, (б) – в нижнем стратифицированном слое. 1 – общий хлорофилл, 2 – зеленые, 3 – диатомовые, 4 – сине-зеленые, 5 – криптофитовые.

Скачать (139KB)
Метаданные
7. Рис. 6. (а) – схема распределений водорослей с положительной плавучестью (1), тяжелых клеток (2) и полностью захваченных перемешиванием организмов с почти нейтральной плавучестью: |wc|<<|ww| (3); 4 – границы КПС, 5 – нижняя граница фотической зоны hp. Процесс фотосинтеза показан спаренными значками. Графики связи концентраций хлорофилла “а” в КПС 28 апреля 2009 г. между: (б) – диатомовыми и зелеными, (в) – диатомовыми и сине-зелеными водорослями.

Скачать (355KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019