1. "Исследование видового состава и структуры водорослевых сообществ в градиенте органического загрязнения "

Определены концентрации биогенных элементов, при которых возможно существование сообществ с доминированием высокодифференцированных многолетних водорослей.

Исследования проводились в б. Сухопутной, расположенной в северо-западной части Уссурийского залива (зал. Петра Великого, Японское море), где осуществляется регулярный выпуск бытовых сточных вод. Выявлен диапазон изменения концентраций растворенных неорганических форм азота, фосфора и органического вещества по мере удаления от места выпуска сточных вод в б. Сухопутная; изучена структура фитоценозов в бухте и проанализирована зависимость их структуры от концентрации основных биогенных элементов в морской воде.

Поскольку в водах умеренной зоны среди всех элементов минерального питания растворенный неорганический азот (РНА) является основным биогеном, влияющим на состояние сообществ донных макрофитов при эвтрофикации, особое внимание уделено анализу его соединений. Согласно полученным результатам, в б. Сухопутная на участках 3 и 4 среднее содержание РНА в воде варьировало от 4.2 до 7.1 мкМ, а на участках 1, 1а и 2 концентрация РНА составляла от 16.6 до 35.3 мкМ. Снижение концентраций основных биогенных элементов в воде по мере удаления от коллектора (от участка 1 к участку 4) свидетельствует о наличии выраженного градиента загрязнения вдоль берега в южной части б. Сухопутная. Это нашло отражение в составе и структуре донных фитоценозов. Увеличение содержания биогенов в среде обусловило снижение видового богатства макрофитобентоса в 1.7 раза; увеличение более чем в 1.5 раза относительной биомассы видов-оппортунистов, в том числе Ulva lactuca более чем в 5 раз, и упрощение фитоценозов, которое выражалось в уменьшении количества доминирующих видов и ярусов.

Видовое богатство и биомасса макрофитобентоса увеличивались по мере удаления от места выпуска сточных вод. При этом в 200-метровой береговой полосе на глубине 0.5–0.8 м были выделены три последовательно сменяющие друг друга фитоценоза: рядом с коллектором монодоминантное сообщество Ulva lactuca и по мере удаления от него два полидоминантных фитоценоза Stephanocystis crassipes – Tichocarpus crinitus и Stephanocystis crassipes – Laurencia nipponica + Ulva lactuca – Ahnfeltiopsis flabelliformis. В изученной акватории формирование сложноструктурированных фитоценозов с доминированием многолетних высокодифференцированных водорослей отмечено на участках 3 и 4 при средней концентрации РНА до 7.1 мкМ. Сопоставление собственных и литературных данных позволило заключить, что существование фитоценозов многолетних высокодифференцированных водорослей возможно при среднегодовой концентрации РНА до 15 мкМ. При более высоком содержании наблюдаются прогрессивная деградация сообществ и их смена фитоценозами водорослевого торфа и сообществами эфемерных зелёных водорослей.

Скрипцова А.В., Калита Т.Л., Сабитова Л.И. Изменение структуры сублиторальных фитоценозов в градиенте концентраций биогенных элементов в бухте Сухопутная (Уссурийский залив, Японское море) // Биол. моря. – 2018. – Т. 44, № 5 – С. 317–325.

Titlyanov E.A., Titlyanova T.V., Kalita T.L., Tokeshi M. Decadal changes in the algal assemblages of tropical-subtropical Yonaguni Island in the western Pacific // Coastal Ecosyst. – 2016. – Vol. 3. – P.16–37.

2. "Анализ динамики численности диатомовых водорослей эпифитона при разном уровне трофности вод"

Моделирование временной динамики относительной численности сообществ диатомовых водорослей эпифитона в трех изученных акваториях зал. Петра Великого Японского моря, различающихся уровнем трофности (мезотрофной – Уссурийский залив бухты Патрокл, Соболь и Тихая, эвтрофной – Амурский залив бухты около мыса Красного, между мысами Грозным и Фирсова и Кирпичного завода, а также прол. Старка около о. Попова, как наиболее чистый фоновый район на 200 лет вперед в целом показало ее псевдохаотичный характер. Однако каждое из полученных описаний для разных акваторий имеет свои особенности.

В сообществах диатомей из Амурского залива наблюдается чередование периодов изменения численности с четырех- и восьмилетней цикличностью и периодов хаотичной динамики. Относительная численность варьирует приблизительно в пределах от 400 до 480 и от 560 до 600 тыс. экз./г сух. м. макрофита-базифита, и нижняя критическая численность составляет 200 экз./г сух. м. В сообществах из прол. Старка изменения относительной численности в виде двух-, десяти- и четырехлетних циклов чередуются с периодами псевдохаотичной динамики. Относительная численность варьирует приблизительно в пределах от 13 до 23 и от 60 до 96 тыс. экз./г сух. м. макрофита-базифита, и нижняя критическая численность составляет 2 тыс. экз./г сух. м.

При сравнении четырехлетних циклов в Амурском заливе и прол. Старка можно отметить, что диапазон колебаний относительной численности в Амурском заливе на порядок выше, чем в прол. Старка.

В динамике сообществ из Уссурийского залива не выявлено повторяющихся фрагментов изменения относительной численности. Относительная численность диатомей варьирует приблизительно в пределах от 3 до 260 тыс. экз./г сух. м. макрофита-базифита, и нижняя критическая численность составляет 2 тыс. экз./г сух. м.

Таким образом, самая низкая воспроизводительная способность сообществ эпифитных диатомей отмечена в прол. Старка, а наибольшая — в Амурском заливе. Согласно полученным моделям наличие устойчивого предельного цикла не является гарантией его сохранения в перспективе.

Предложенная модель подразумевает плотностную регуляцию численности диатомовых водорослей эпифитона в связи с лимитированием жизненно важными ресурсами. Сравнение полученных моделей показывает, что устойчивость сообществ эпифитных диатомовых водорослей снижается в направлении от Амурского залива через прол. Старка к Уссурийскому заливу. Для динамики сообществ в Уссурийском заливе характерны такие особенности, как близкие значения критической численности и нижней границы относительной численности, а также максимальное значение скорости лимитирования первым жизненно важным фактором. Подобное сочетание характеристик при минимальных или максимальных относительных численностях сообществ в Уссурийском заливе вызовет их гибель при любом существенном отклонении в жизненно важных условиях.

Следует отметить, что использование моделирования для описания межгодовой динамики сообществ позволяет выявить на первый взгляд такие неочевидные биологические свойства биоценозов, как собственная естественная динамика сообщества. Современные методы контроля качества среды по биоиндикаторам не учитывают эти свойства, полагая, что все изменения в численности сообществ происходят исключительно за счет изменения параметров среды, в частности вызванных антропогенным воздействием.

Паренский В.А., Левченко Е.В. Исследование свойств рекуррентных многошаговых моделей межгодовой динамики сообществ диатомовых водорослей эпифитона // Известия ТИНРО. – 2018. – Т. 193. – С. 100–111.

3. "Определение уровня первичной продукции сообществ водорослей и морских трав в разные сезоны, меняющихся гидрохимических и световых условиях"

Определена валовая продукция сообщества Zostera japonica в лагунах южного Приморья - 6.98 г О₂/(м² сут) или 2.62 г С/(м² сут). Доля продукции основного автотрофного компонента сообщества морской травы Z. japonica составила 87.4% этой величины. При снижении солёности воды до 8–1‰ валовая продукция сообщества уменьшается более чем в 3 раза за счёт понижения фотосинтетической активности Z. japonica.

Согласно полученным данным, в период исследования ведущими факторами, определяющими продуктивность всего сообщества и Z. japonica, были уровень ФАР и солёность. Полученное отношение Pg/R₂₄ ≈ 1 при солёности воды 34–17‰ показывает, что сообщество Z. japonica обеспечивает себя энергией за счёт фотосинтеза растений и находится в метаболическом равновесии. Отношение Pg/R₂₄ (функциональный показатель зрелости) в ходе развития сообщества всегда стремится к единице, т.е. к состоянию, когда вся энергия, ассимилированная сообществом, расходуется на поддержание уже существующей биомассы.

По классификации Паматмата изученное нами сообщество можно отнести к сообществам с метаболизмом, характерным для эвтрофных морских мелководных водоёмов. Однако низкое значение энергетического коэффициента сообщества Pg/R₂₄ при опреснении свидетельствует о преобладании в этих условиях гетеротрофных процессов над автотрофными.

Сабитова Л.И., Скрипцова А.В., Чербаджи И.И. Продукционные показатели сообщества Zostera japonica Ascherson et Graebner, 1907 и заливе Голубиный (Японское море) // Биол. моря. – 2018. – Т. 44, № 5. – с. 357–364.

4. "Стресс-реакции ферментной антиоксидантной системы водорослей на повышение температуры"

Сравнительный анализ антиоксидантного статуса верхне-сублиторальных водорослей Японского моря Ahnfeltiopsis flabelliformis (Harv.) Masuda и Chondrus pinnulatus (Harvey) Okamura показал, что активность супероксиддисмутазы СОД, каталазы КАТ и содержание аскорбата АсК, глутатиона ГЛ были выше в тканях анфельтиопсиса. В активности аскорбатпероксидазы АПО и содержании малонового диальдегида МДА и перекиси водорода Н₂О₂ статистически значимых различий между видами обнаружено не было. В условиях комбинированного стресса (КС: высокая инсоляция; 26 °С) для обоих видов было отмечено характерное снижение максимальной скорости фотосинтеза, Pмах и накопление в тканях МДА и Н₂О₂. Однако, в постстрессовый период, у A. flabelliformis уровни Pмах, МДА и Н₂О₂ не превышали контрольные значения, тогда как у C. pinnulatus восстановление этих показателей до уровня контроля не происходило. Таким образом, изученные виды характеризуются разной степенью устойчивости к совместному действию кратковременного повышения температуры воды и высокой инсоляции. У стресс-чувствительного C. pinnulatus интенсификация окислительных процессов в условиях КС могла быть вызвана постэкспозиционной инактивацией СОД и снижением содержания АсК. Обращает внимание дальнейшее падение содержания АсК, сопровождающееся инактивацией АПО у этого вида в постстрессовый период, что может указывать на истощение пула АсК вследствии нарушения процессов его ресинтеза. У стресс-устойчивого A. flabelliformis наблюдаемое снижение фотоокислительной нагрузки в постстрессовый период, по- видимому, было обусловлено 2-3-х кратным повышением активности антиоксидантных ферментов и накоплением АсК, ГЛ при действии КС. Принимая во внимание высокую устойчивость обоих видов к световому стрессу в диапазоне комфортных температур: 15-20°С , было предположено, что разная устойчивость A. flabelliformis и C. pinnulatus к КС была обусловлена различием в реакциях их АОС на повышение температуры воды.

Действительно, в условиях термостресса (26 °С), при уровне освещенности насыщающем, но не ингибирующем фотосинтез A. flabelliformis и С. pinnulatus, повышение уровней МДА, H₂O₂ и активация антиоксидантных ферментов были отмечены только у хондруса. Это свидетельствует о развитии окислительного стресса у этой водоросли и ее повышенной чувствительности к тепловому воздействию. По-видимому, подобная тенденция объясняется изначально низким конститутивным уровнем активности АОС у С. pinnulatus по сравнению с A. flabelliformis, что может быть связано с зонально-географической дифференциацией этих видов.

Таким образом, отмеченные нами различия в функционировании АОС низкобореального С. pinnulatus и низкобореально-тропическо-нотального A. flabelliformis в условиях высокой инсоляции и повышенной температуры воды в летний период могут свидетельствовать о том, что способность к реализации антиоксидантного потенциала водорослей одной глубины обитания, но различного широтного распространения, определяется их генетически закрепленным диапазоном толерантности к температуре.

Яковлева И.М., Белоциценко Е.С. Антиоксидантный потенциал массовых видов макроводорослей Японского моря // Биология моря. – 2017. – Т. 43, № 5. – С. 372–382.

Белоциценко Е.С., Яковлева И.М. Вклад кратковременного термостресса в регуляцию окислительных и антиоксидантных процессов у красных водорослей Японского моря // Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды. Материалы Годичного собрания Общества физиологов растений России, Всероссийской научной конференции с международным участием и школы молодых ученых, 10-15 июля 2018, Иркутск, Россия: В 2-х частях. / Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения РАН. – Иркутск, – 2018. – Ч. 1. – С. 130–134.

Информацию подготовила н.с. Сабитова Л.И.