Моделирование первичной продукции в юго-восточной части Балтийского моря

Исследования в прибрежной зоне российского сектора юго-восточной части Балтийского моря, выполненные ежемесячно с апреля 2008 по апрель 2009 г., позволили описать закономерности сезонного распределения концентрации лорофилла (Хл) «а» и первичной продукции (ПП) фитопланктона в столбе воды под влиянием условий среды. Показано, что вертикальное распределение Хл «а» определяется его концентрацией в поверхностном слое и гидрофизическими условиями, а распределение ПП по вертикали является убывающей функцией глубины и света. В конце весны-начале лета, при лимитировании роста фитопланктона биогенными элементами, может наблюдаться образование подповерхностного максимума Хл «а», вследствие чего возрастает вклад этого слоя в интегральную ПП. Рассчитаны показатели продуктивности фитопланктона в прибрежной зоне в зависимости от трофического состояния вод (олиготрофное, мезотрофное, эвтрофное). Показана значительная вариация величин Х «а» (1,2–19,8 мг·м^-3) и ПП фитопланктона (40–2153 мгC·м^-2·сут^-1) от олиготрофного уровня зимой (декабрь-март) до эвтрофного – весной (апрель) и летом в периоды максимального развития фитопланктона. Проведен анализ предлагаемых для Балтийского моря алгоритмов расчета ПП, включающих известные уравнения для описания зависимости фотосинтеза от света, предложенные Дж. Стиллом, Т. Платтом и А. Яссби-Т. Платтом. Уравнения Т. Платта и А. Яссби-Т. Платта обеспечивали лучшее соответствие вычисленных для разных глубин значений ПП с данными ее натурных измерений на выбранных горизонтах, а уравнение Дж. Стилла точнее воспроизводило интегральные величины ПП.

1. Гоголев, Д. Г. Региональная коррекция алгоритмов расчета концентрации хлорофилла «а» по данным спутниковых радиометров VIIRS и OLCI в юговосточной части Балтийского моря / Д. Г. Гоголев, Т. В. Буканова, С. В. Александров // Известия КГТУ. – 2020. – № 59. – С. 13–23.

2. Morel, A. Light and marine photosynthesis: A spectral model with geochemical and climatological implications / A. Morel // Progress in Oceanography. – 1991. – V. 26, № 3. – P. 263–306.

3. Региональные алгоритмы оценки концентрации хлорофилла «а» и взвеси в Юго-Восточной Балтике по данным спутниковых сканеров цвета / Т. В. Буканова, С. В. Вазюля, О. В. Копелевич [и др.] // Современные проблемы дистанционного исследования Земли из космоса. – 2011. – Т. 8, № 2. – С. 64–73.

4. Darecki, M. Algorithms for the remote sensing of the Baltic ecosystem (DESAMBEM). Part 2: Empirical validation / M. Darecki, D. Ficek, A. Krężel, M. Ostrowska, R. Majchrowski, S.B. Woźniak, K. Bradtke, J. Dera, B. Woźniak // Oceanologia. – 2008. – V. 50, № 4. – P. 509–538.

5. Stramska, M. Comparison of primary productivity estimates in the Baltic Sea based on the DESAMBEM algorithm with estimates based on other similar algorithms / M. Stramska, A. Zuzewicz // Oceanologia. – 2013. – V. 55, № 1. – Р. 77–100.

6. Kudryavtseva, E. A. Hydrological and hydrochemical underpinnings of primary production and division of the Russian sector in the Gdansk Basin of the Baltic Sea / E. A. Kudryavtseva, S. V. Aleksandrov // Oceanology. – 2019. – V. 59, № 1. – P. 49–65.

7. Kudryavtseva, E. Relationship between seasonal variations of primary production, abiotic factors and phytoplankton composition in the coastal zone of the southeastern part of the Baltic Sea / E. Kudryavtseva, S. Aleksandrov, T. Bukanova, O. Dmitrieva, I. Rusanov // Regional studies in Marine Science. – 2019. – V. 32. – Article № 100862.

8. Vollenweider, R. A. A manual on methods for measuring primary production in aquatic environments / R. A. Vollenweider / IBP. №12. Oxford: Blackwell Scientific Publication, 1969. 213 p.

9. Renk, H. Primary production in the Southern Baltic in 1979–1983 / H. Renk // Oceanologia. – 1990. – V. 29. – P. 51–75.

10. Steele, J. H. Environmental control of photosynthesis in the sea / J. H. Steele // Limnology and Oceanography. – 1962. – V. 7. – P. 137–149.

11. Platt, T. Basin-scale estimates of Oceanic primary production by remote sensing: The North Atlantic / T. Platt, C. Caverhill, S. Sathyendranath // Journal of Geophysical Research. – 1991. – V. 96. – № 8. – P. 15147-15159.

12. Platt, T. The relationship between photosynthesis and light for natural assemblages of coastal marine phytoplankton / T. Platt, A. D. Jassby // Phycology. – 1976. – V. 12, № 4. – P. 421–430.

13. Uitz, J. Vertical distribution of phytoplankton communities in open ocean: An assessment on surface chlorophyll / J. Uitz, H. Claustre, A. Morel, S. B. Hooker // Journal of Geophysical Research. – 2006. – V. 111. – C08005.

14. Platt, T. Modelling Primary Production. / T. Platt., C. L. Gallegos / In: Falkowski P. G. Primary Productivity in the Sea. Environmental Science Research. Springer, Boston, MA. – V. 19. – 1980.

15. Lindgren, D. Functional classification of coastal areas as a tool in ecosystem modeling and management / D. Lindgren, L. Håkanson / In: Mass-Balance Modelling and GIS-Based 137 Data Analysis as Tools to Improve Coastal Management. Uppsala, Sweden Uppsala University. – Licentiate thesis. – 2007. – 126 p.

16. Кудрявцева, Е. А. Расчет первичной продукции по спутниковым данным в юго-восточной части Балтийского моря / Е. А. Кудрявцева, Т. В. Буканова // VII Международный Балтийский морской форум (07–12 октября 2019): материалы. – Калининград, 2019. – С. 341–346.

17. Behrenfeld, M. J. Carbon-based ocean productivity and phytoplankton physiology from space / M. J. Behrenfeld, E. Boss, D. A. Siegel, D. M. Shea // Global Biogeochemical cycles. 2002, vol. 19, GB1006, doi:10.1029/2004GB002299.