НИС «Академик Опарин» ДВО РАН
Океанскую экосистему можно оценивать по существам, которых трудно разглядеть невооруженным глазом. Ученые ДВО РАН выяснили: размер веслоногих рачков помогает понять, насколько эффективно энергия проходит по пищевой цепи и какие участки Курильской акватории лучше «кормят» рыб.
Исследование сотрудников Национального научного центра морской биологии имени Жирмунского опубликовано в журнале Biology. Ученые изучили зоопланктон в районе Курильских островов в рамках экспедиции на научно-исследовательском судне «Академик Опарин». Специалисты обследовали 19 станций от острова Онекотан на севере Курильской гряды до острова Юрий на юге и обнаружили, что размер зоопланктона определялся прежде всего не отдельными параметрами вроде температуры или глубины, а типом водной массы целиком.
Это важно: именно планктон стоит у основания пищевой цепи, а значит, его состояние влияет на то, сколько энергии в итоге получают более крупные организмы.
Веслоногие рачки (кореподы) — ключевая пища мелких пелагических рыб и основа океанской трофической цепочки.От ледяного Ойясио до теплого Куросио — рачки меняют размер
Курильская гряда проходит через несколько климатических зон, поэтому здесь встречаются очень разные водные массы. Ученые выделили три основных «мира» зоопланктона.
В холодном субарктическом течении Ойясио биомасса веслоногих рачков оказалась самой высокой. Здесь доминировали крупные виды — Neocalanus plumchrus и Eucalanus bungii. Холодная вода была богата хлорофиллом, а энергия по пищевой цепи передавалась наиболее эффективно. Этот район оказался своеобразным накопителем углерода в планктонной биомассе.
Карта мест отбора проб и поверхностных течений вдоль Курильских островов, включая течение Соя (SC), расширение Куросио (KE) и течение Оясио (OC). Синими точками с цифрами обозначены станции отбора проб зоопланктона. Приблизительные направления поверхностных течений обозначены стрелками. Синие стрелки указывают на холодные течения; красные стрелки — на теплые.Дальше на юг ситуация менялась. В водах течения Соя, приходящих из Японского моря, ученые обнаружили локальный максимум биомассы, но здесь преобладали рачки среднего размера.
А вот в теплых субтропических водах Куросио биомасса была минимальной. Сообщество состояло преимущественно из мелких видов, а передача энергии по пищевой цепи была наименее эффективной.
Получилась наглядная закономерность: чем дальше от холодного Ойясио к теплому Куросио, тем мельче становился планктон и тем хуже питались рыбы.
Характеристики водных масс выше термоклина вдоль Курильских островов. (A) Температура воды, °С; (B) соленость, psu; (C) плотность, кг/м^3; (D) концентрация хлорофилла, мкг/л^−1; и (E) концентрация растворенного кислорода, мл/л^−1.И это не просто любопытная особенность микроскопических организмов и их участия в пищевой цепи. По размеру рачков можно судить о том, насколько эффективно экосистема использует доступные ресурсы.
Ниже термоклина океан начинает играть по другим правилам
Исследование показало еще одну важную границу — термоклин, слой резкого изменения температуры с глубиной. В приповерхностном слое глубиной примерно до 100 метров вода теплее и ее температура меняется в зависимости от сезона, в глубине вода всегда холодная.
Вертикальные профили температуры, °C; солености, psu; плотности, кг/м^3; концентрации хлорофилла, мкг/л^−1; и концентрации растворенного кислорода, мл/л^−1 на станциях в Тихом океане (левая колонка) и Охотском море (правая колонка) вдоль Курильских островов.Выше термоклина на накопление планктонной биомассы сильнее влияли температура и доступность живых бактерий и микроводорослей. Ниже термоклина картина менялась: ключевыми факторами становились концентрация кислорода и поток органического вещества, оседающего из верхних слоев.
Получается, одна и та же акватория может работать как несколько разных экосистем в зависимости от глубины.
Именно поэтому ученые предлагают смотреть не только на температуру воды или ее продуктивность. Размер планктонных организмов способен стать дополнительным индикатором состояния пелагической экосистемы.
Динамика общей численности зоопланктона (a,b), инд. м^−3; (c,d) биомассы, мг/м^−3; (a,c) выше термоклина; и (b,d) ниже термоклина. Красная линия указывает на соответствие линейной регрессии. Цифры обозначают станции отбора проб.Для Курильского района это особенно важно: здесь богатые рыбой воды, а изменения планктонных сообществ могут отражаться на передаче энергии к промысловым видам. Полученные данные предлагают использовать для моделирования энергетических потоков и более точного управления рыбными ресурсами на фоне экосистемных изменений.
Есть и еще один тревожный сигнал. Исследователи обнаружили холодноводные виды на юге и субтропические — на севере, вплоть до острова Итуруп. Это указывает на перемещение водных масс и усиление их перемешивания на фоне глобального потепления климата.
Перечень станций отбора проб с неметрическим многомерным масштабированием, основанным на (a) обилии видов; (b) пространственном распределении; и (c) вертикальном распределении сообществ зоопланктона в Тихом океане и Охотском море вдоль Курильских островов.Таким образом, крошечные рачки оказались своеобразным «датчиком» огромного океана: по их размерам и составу можно заметить изменения, которые происходят во всей пищевой цепи.
Наблюдаемая взаимосвязь между температурой воды и обилием бореальных копепод позволяет предположить, что в более теплые годы их доля в сообществах может снизиться, а ареал — сместиться в северном направлении. В то же время в северных районах можно ожидать снижение общей биомассы зоопланктона в результате замещения крупноразмерных бореальных копепод более мелкими видами. Разработка индекса, коррелирующего с долей тепловодных и холодноводных таксонов, могла бы служить практичным и легко реализуемым инструментом для сравнения состояния экосистем в разные годы или в более длительных временных масштабах.Валентина Касьян
На Hi-Tech Mail уже подробно разбирались другие исследования, показывающие, насколько чувствителен планктон к изменениям среды. В частности, мы писали о масштабном цветении фитопланктона в северной части Тихого океана, а также о том, как планктонные сообщества реагируют на изменения условий в пресноводных водоемах.
О необычном пищевом пристрастии вислоухих веслоногих рачков к икре крабов (способ питания одними яйцами называется оофагия) мы рассказали здесь.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
