Мелкомасштабная популяционная структурированность зоопланктона в пелагической экосистеме Черного моря

Ю.Н. Токарев, Э.П. Битюков
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины, Севастополь, Украина

Эффективность функционирования пелагической экосистемы в значительной степени определяется её пространственной структурированностью (Федоров, 1974). Между тем, концепция мелкомасштабной неоднородности планктона при всей её значимости для протекающих в экосистеме процессов (Fasham et al., 1974; Mackas, 1984) разработана недостаточно (Токарев, 2000). Такое состояние обусловлено тем, что детали структуры планктонного сообщества на масштабах метры-сотни метров, т.е. на дистанциях реального взаимодействия его компонентов, можно корректно выявить только на статистически значимом материале (Fasham et al., 1974), который сложно получить с помощью традиционных планктонологических методик (сети, батометры, тралы).

Нами выполнен статистический анализ количественных характеристик массовых планктонтов Черного моря, относящихся к разным трофическим категориям, на трансектах около 1 мили. С 4-х горизонтов фотического слоя, разнесённых по глубине от 10 до 25 через каждые 5 м, двумя насосами высокой производительности синхронно каждые 2 минуты собирались по 51-59 проб из объема воды 1 м3 с дискретностью в горизонтальном направлении около 30 м.
С помощью коэффициента структурированности, разработанного на основе непараметрических параметров ряда характеристик планктонного сообщества, проанализирована база данных по региональному мелкомасштабному распределению планктона. Это дало возможность определить основные типы горизонтального распределения планктонтов и некоторые переходные формы между ними.

В табл. 1 приведены основные cтатистические параметры мелкомасштабного распределения массовых видов зоопланктона по пробам, собранным на горизонтах
10 и 15 м по трансекте через 30 м. Отношение дисперсии к средней численности значительно превышает 1, причём зачастую более чем в 100 раз. Это указывает на агрегированный характер мелкомасштабного распределения популяций черноморского зоопланктона.

Распределение численности 13 массовых представителей зоопланктона сравнивалось со случайным пуассоновским распределением и с дискретным равномерным распределением по критерию согласия Колмогорова-Смирнова. Оказалось, что для всех анализируемых рядов уровень значимости отличий существенно ниже 0.05, что свидетельствует о значимом отличии исследуемых распределений планктонтов как от случайного, так и равномерного.

Выявилась естественная вертикальная стратификация зоопланктона в пределах обследованного 25-метрового слоя. Например, численность фитофага Pseudocalanus elongatus увеличивалась с глубиной. Так, в парных сборах на горизонтах 20 и 25 м его максимальная численность была зарегистрирована на 25 м, где в отдельных пробах она достигала 1630 экз/м3. Однако, в четырёх последовательных пробах на этих горизонтах указанного рачка не было. Вместе с тем его средняя численность по всей трансекте измерений на этом горизонте составила 264.4 экз/м3 , что на треть превышало численность на горизонте 20 м.

Таблица 1.

Основные параметры мелкомасштабного распределения массовых видов зоопланктона по пробам, собранным на тренсекте через 30 м в Черном море

Вид

Кол-во проб

Горизонт, м

Средняя

х, экз/м3

Стандартное отклонение, σ

Коэфф. вариации, ω%

Лимиты

экз/м3

Pseudocalanus

elongatus

51

10

45,9

56,38

122,8

0-260

51

15

38,6

37,20

94,4

0-180

58

20

189,6

294,27

155,2

10-1590

58

25

264,4

367,81

139,1

0-1630

Oithona nana

51

10

101,6

161,89

159,3

0-930

51

15

157,7

160,18

101,5

4-990

58

20

166,7

252,86

151,6

3-1650

58

25

29,2

43,84

150,1

0-210

Veligera

buvalvia

51

10

24,0

22,89

95,3

0-90

51

15

48,5

44,88

92,5

0-190

58

20

454,9

503,34

110,6

4-2525

58

25

753,2

31,7

4,2

20-3795

Динамический диапазон численности всего зоопланктона и организмов одного вида по массивам наблюдений превышал два порядка. Показана чёткая структурированность скоплений планктонтов при отсутствии когерентности этой структурированности у разных видов. Распределение неоднородностей по горизонтали не стационарно. Можно выделить размеры «пятен» с масштабом от 50 до 200 м, численность отдельных видов в которых оказывается близкой, отличаясь не более чем в два раза от рядом расположенных областей. В других случаях распределение планктона носит случайный характер, когда в каждой последовательной пробе планктонты данного вида либо отсутствуют, либо их численность произвольно меняется на протяжении трансекты. Протяжённость таких участков «хаотического» распределения составляет от 30 до 120 м.

Результаты позволяют утверждать, во-первых, о существовании мелкомасштабной неоднородности («пятнистости») различных планктонных популяций. Во-вторых, все типы пространственного распределения численности планктонтов отличны от нормального. Степень подобных отклонений различна для разных видов, характеризуясь положительной асимметрией и, в меньшей мере, наличием положительного эксцесса.

Сопутствующие исследования термохалинных характеристик среды и интенсивности поля биолюминесценции, проведенные методом многократных зондирований каждые 3 минуты до глубины 100 м, свидетельствовали о слоистом распределении этих параметров пелагиали. Иными словами, в период измерений высокочастотные внутренние волны в районе исследований отсутствовали, что позволяет исключить пассивный механизм образования неоднородностей зоопланктона, определяемый воздействием на планктонное сообщество внутренних волн или турбулентных потоков. Это даёт основания предполагать активные механизмы формирования мелкомасштабной популяционной структурированности зоопланктона, которые проявляются при межвидовых и внутрипопуляционных взаимодействиях.


Zoocenosis — 2001
 Структура і функціональна роль тваринного населення в природних та трансформованих екосистемах: Тези I міжнародної конференції, 17-20 вересня 2001. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2001. – С. 37-39.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники