ИСТИНА

Пикофитопланктон (цианобактерии и эукариоты с размером клеток менее 3 мкм) играет существенную роль в арктических экосистемах, давая на определенных стадиях сезонного развития основной вклад в суммарную биомассу фитопланктона (до 60-90%) и первичную продукцию (до 97%). С учетом происходящих в арктическом регионе изменений абиотических условий под воздействием климатического фактора прогнозируется увеличение доли пикоформ в суммарной биомассе фитопланктона и возрастание роли мельчайших фотоавтотрофов в создании первичной продукции. Цель Проекта – оценка таксономического состава, обилия и продукции пикофракции первичных продуцентов в пелагиали шельфовых морей Российской Арктики – Карском и Лаптевых, выявление пространственной изменчивости этих параметров и их зависимости от основных абиотических факторов, контролирующих продуктивность арктических морей. Новизна поставленной задачи определяется практически полным отсутствием данных о структурных и функциональных показателях сообществ мельчайших первичных продуцентов в планктоне морей Российской Арктики, а также недостаточностью знаний о зависимости структурных и функциональных показателей фотосинтезирующих пикоформ от гидрофизических и гидрохимических условий. Ожидаемые результаты - получение разносторонней характеристики сообществ фотосинтезирующих пикоформ планктона морей Карского и Лаптевых. Впервые будет выявлен таксономический состав с возможной регистрацией форм, характерных для вод определенного генезиса. Впервые будет охарактеризована пространственная изменчивость таксономической структуры сообществ пикоформ. Впервые будут получены оценки биомассы, первичной продукции и содержания хлорофилла «а» пикофитопланктона. Впервые будет прослежена пространственная неоднородность этих параметров в зависимости от гидрофизических и гидрохимических условий. На основе выявленных зависимостей обилия пикоформ от основных абиотических факторов будет дан прогноз возможных изменений в размерной структуре первичных продуцентов пелагиали морей Карского и Лаптевых при наблюдаемом климатическом тренде. Научную значимость ожидаемых результатов определяют существенное влияние размерной структуры звена первичных продуцентов на потоки вещества и энергии в экосистемах и прогнозируемое изменение размерной структуры фитопланктона в Арктике. Ожидаемые результаты существенно расширят современные представления о закономерностях формирования структуры и функционировании пелагических сообществ первичных продуцентов в Арктическом регионе, и будут способствовать более адекватному прогнозированию динамики первичных продуцентов в пелагиали морских арктических экосистем при изменении климата.

Picophytoplankton (cyanobacteria and picoeukaryotes with the cell size < 3 μm) plays a significant role in polar ecosystems. In Arctic waters its contribution can reach 60-90% to total phytoplankton biomass and up to 97% to total primary production at the certain stages of seasonal succession. Taking into account variation of abiotic factors occurring in the Arctic region under climate change one can expect the increasing of the picophytoplankton role in primary production and contribution of the smallest photosynthetic forms to total phytoplankton biomass. The aim of the Project is to reveal the taxonomic composition, abundance and production of the picofraction of planktonic primary producers in the Russian Arctic seas – Kara and Laptev, and to reveal spatial variability of these parameters and their dependence on basic abiotic factors driving productivity of the seas. The novelty of the goal is determined by absence of data about structural and functional parameters of the smallest phototrophic communities in the Russian Arctic seas’ phytoplankton, as well as by absence of information about impact of hydrophysical and hydrochemical conditions on these parameters. The expected results – to obtain versatile characteristic of phototrophic picosized plankton communities of the Kara and Laptev seas. The taxonomic composition of the plankton photosynthetic picosized forms with the possible registration of the forms, characteristic for waters of a certain genesis, will be revealed for the first time. The spatial distribution of photosynthetic picoform communities will be characterized for the first time. The estimates of biomass, primary production and chlorophyll "a" of the smallest primary producers will be obtained for the first time. The spatial heterogeneity of these parameters will be studied depending on hydrophysical and hydrochemical conditions for the first time. Based on revealed dependences of picophytoplankton abundance and abiotic factors, a forecast of possible changes in the size level of the primary producers of the Kara and Laptev seas will be done under the observed climatic trend. The scientific significance of the expected results is determined by great influence of the size structure of the primary producers on the flows of matter and energy in ecosystems and the predicted change in the size structure of phytoplankton in the Arctic. The expected results will significantly expand the current understanding of the structure formation patterns and the functioning of the plankton communities of primary producers in the Arctic region, and will contribute to a more adequate prediction of marine Arctic ecosystems dynamics under climate change.

Впервые будет охарактеризован таксономический состав фотосинтезирующих пикоформ планктона шельфовых морей Российской Арктики. Будут выявлены массовые и редкие таксоны с возможной регистрацией пикоформ, характерных для вод определенного генезиса. Будут даны оценки структуры сообществ фотосинтезирующих пикоформ по относительному числу прочтений отдельных таксонов и оценена пространственная неоднородность структуры сообществ. Впервые будут охарактеризованы широтные и меридиональные тренды пространственного распределения сообществ фотосинтезирующих пикоформ. Впервые будут получены оценки биомассы, первичной продукции и содержания хлорофилла «а» мельчайших первичных продуцентов. Впервые будет прослежена пространственная неоднородность этих параметров в зависимости от гидрофизических и гидрохимических условий. На основе выявленных зависимостей обилия пикоформ от основных абиотических факторов будет дан прогноз возможных изменений в звене первичных продуцентов пелагиали Карского моря и моря Лаптевых при наблюдаемом климатическом тренде.

Задел составляет обширный массив проб, отобранных на акваториях морей Карского и Лаптевых в августе - октябре 2017 г. и августе - сентябре 2018 г. Всего было отобрано 217 проб для оценки численности и биомассы фотосинтезирующих пикоформ, 217 проб для оценки концентрации хлорофилла «а» пикофракции, 217 проб для оценки концентрации хлорофилла «а» всего планктона, 30 проб для метагеномного анализа. Для станций отбора проб имеются данные вертикального СТД-зондирования водной толщи, включающие значения температуры, солености, флуоресценции хлорофилла «а», и данные по концентрации растворенных форм биогенных элементов - азота, (нитритного, нитратного и аммонийного), фосфора (фосфаты) и кремния. Следующие основные результаты, полученные участниками проекта, имеют близкое отношение к планируемым работам. Дана оценка численности и биомассы пикофитопланктона, суммарной концентрации хлорофилла “a”, вклада пикофракции в суммарную концентрацию хлорофилла «а» в море Лаптевых в сентябре 2017 г., при этом оценки для западной части моря получены впервые. Проведено сравнение параметров обилия пикофитопланктона в западной и восточной частях моря. Сравнение с ранее опубликованными данными не выявило увеличения обилия пикофитопланктона в восточной части моря по сравнению с данными 1991 г. Вклад пикофракции в суммарную концентрацию хлорофилла «а» был наибольшим (до 56%) на акваториях с низкими значениями суммарного хлорофилла. По результатам исследования подготовлена и сдана в печать (журнал Доклады Академии Наук) статья Белевич и соавт. «Пикофитопланктон моря Лаптевых в осенний период».