О  СВЯЗИ  КОЛИЧЕСТВЕННЫХ  ПОКАЗАТЕЛЕЙ  ФИТОПЛАНКТОНА  СЕВЕРНОГО  КАСПИЯ  С  КОНЦЕНТРАЦИЕЙ  КРЕМНЕКИСЛОТЫ  В  МОРСКОЙ  ВОДЕ

Головатых  Наталья  Николаевна

младший  научный  сотрудник,  ФГУП  «КаспНИРХ»,  г.  Астрахань

E-mail:  marusy-y-y@rambler.ru

Кремнекислота  относится  к  числу  важнейших  биогенных  элементов  и  является  постоянным  компонентом  химического  состава  природных  вод.  Соединения  кремния,  наряду  с  азотом  и  фосфором,  относятся  к  элементам,  необходимым  для  жизни  и  развития  фитопланктона  [4;  12].  В  большей  степени  потребность  в  кремнекислоте  проявляется  у  представителей  отдела  диатомовых  водорослей,  имеющих  кремниевые  скелеты  [3;  7].  Изменения  концентрации  кремния  в  морской  воде  подчас  оказывают  непосредственное  влияние  на  количественные  характеристики  водорослей.  Многие  исследователи,  занимающиеся  проблемой  биогенного  питания  фитопланктона,  отмечают,  что  именно  представители  отдела  диатомовых  водорослей  из  всего  разнообразного  растительного  сообщества  являются  основными  потребителями  кремнекислоты  в  воде  [1;  3;  6;  7;  10].  Следует  отметить,  что  соединения  кремния  не  только  участвуют  в  построении  скелета  диатомовых,  но  и  в  их  общем  обмене  веществ  [7].  Поэтому,  можно  говорить  о  несомненной  взаимосвязи  концентрации  кремнекислоты  с  количественными  показателями  диатомовых  водорослей.

Однако,  по  мнению  некоторых  авторов  [1;  8;  9;  11]  кремнекислота  в  отличие,  например,  от  азота  и  фосфора  не  лимитирует  развитие  растительности.  Ардабьева  и  др.  [2]  считают,  что  в  Северном  Каспии  не  наблюдается  зависимости  концентрации  кремния  от  уровня  развития  диатомовых  водорослей,  что  очевидно  связано  с  избытком  кремния  в  водах  исследуемой  акватории  моря.  Авторы  книги  «Проект  «моря»  [13]  также  считают,  что  в  связи  с  тем,  что  содержание  кремнекислоты  в  водах  Каспийского  моря  достаточно  велико,  процесс  продуцирования  органического  вещества  фитопланктоном  здесь  не  лимитируется  содержанием  кремния.

Нами  были  выполнены  работы  с  целью  поиска  взаимосвязи  между  содержанием  кремнекислоты  в  северокаспийских  водах  и  численностью  и  биомассой  диатомовых  водорослей.

Материалом  для  работы  послужили  результаты  исследований,  осуществленных  в  западной  части  Северного  Каспия.  Изыскания  проводились  в  летний  период  1998-2007  годов  на  научно-исследовательских  судах  ФГУП  «КаспНИРХ».

Концентрация  кремнекислоты  в  морской  воде  определялась  фотометрическим  методом  -  модернизированным  методом  Динера  и  Ванденбульке.

Количественные  показатели  фитопланктона  определялись  осадочным  методом  П.И.  Усачева.  Материалы  по  фитопланктону  предоставлены  сотрудником  лаборатории  гидробиологии  ФГУП  «КаспНИРХ»  Ардабьевой  А.Г.

С  целью  поиска  взаимообусловленности  в  системе  «кремнекислота  -  диатомовые  водоросли»  нами  была  осуществлена  процедура  статистического  анализа  данных.

Корреляционный  анализ  результатов  проведенных  в  1998-2007  гг.  исследований  позволил  выявить  прямые  положительные  связи  между  кремнекислотой  и  численностью  и  биомассой  диатомовых  водорослей  в  мелководной  и  глубоководной  зонах  в  2005-2007  гг.  (таблица  1).

Таблица  1.  Результаты  корреляционного  анализа

Следует  отметить,  что  статистическая  связь  между  количественными  характеристиками  фитопланктона  характеризуется  как  тесная  и  очень  тесная  [5].  Достоверность  высоких  значений  корреляционной  связи  косвенно  подтверждается  пространственным  распределением  характеристик  основных  отделов  фитопланктона  на  исследуемой  акватории  моря.

Обнаруженная  четкая  статистическая  зависимость  объясняется,  по  всей  видимости,  тем,  что  2005-2007  гг.  являлись  характерными  по  величине  водности  (2005  г.  –  многоводный,  2006  г.  –  маловодный,  2007  г.  –  средневодный)  и  статистические  связи  между  гидрохимическими  и  гидробиологическими  величинами  в  этот  период  проявлялись  более  четко.

Для  уточнения  роли  кремнекислоты  в  развитии  представителей  диатомовых  водорослей  нами  была  предпринята  попытка  статистического  анализа  данных  по  каждому  исследуемому  году  отдельно.  Корреляционный  анализ  результатов  проведенных  исследований  позволил  выявить  наличие  таких  взаимосвязей  на  протяжении  5  из  10  лет  наблюдений.  Коэффициенты  корреляции  варьировались  от  0,36  до  0,87.  Причем,  если  в  большинстве  случаев  статистическая  связь  была  прямой,  в  2002  году  –  коэффициент  корреляции  между  концентрацией  кремния  и  численностью  и  биомассой  диатомовых  водорослей  был  отрицательным,  -0,72  и  -0,87  соответственно.  Следует  отметить,  что  для  этого  года  были  характерны  пониженные  величины  количественных  гидробиологических  показателей  на  фоне  максимальных  для  всего  периода  наблюдений  значений  концентрации  кремнекислоты.

Учитывая  общепринятую  схему  районирования  западной  части  Северного  Каспия  на  мелководную  и  глубоководную  зоны,  нами  была  осуществлена  процедура  статистической  обработки  данных  по  мелководью  и  глубоководью  отдельно.  В  ходе  анализа  такие  взаимосвязи  были  выявлены,  причем  в  глубоководной  зоне  было  обнаружено  значительно  большее  количество  корреляционных  зависимостей,  чем  в  мелководной.  Вероятно,  в  силу  меньшего  влияния  волжского  стока  отдел  диатомовых  водорослей  в  глубоководной  зоне  имеет  более  постоянный  видовой  состав,  что  отражается  на  степени  «тесноты»  взаимосвязей  между  его  численностью  и  биомассой  и  гидролого-гидрохимическими  показателями  на  этой  части  исследуемой  акватории  моря.

В  результате  проведенного  анализа  были  выявлены  четкие  корреляционные  связи  между  количественными  показателями  диатомовых  водорослей  и  содержанием  кремнекислоты  в  морской  воде  на  мелководье  –  в  2002,  2005,  2007  гг.,  на  глубоководье  –  в  2005  г.  Связи  между  численностью  и  биомассой  представителей  диатомовых  водорослей  и  концентрацией  соединений  кремниевой  кислоты  характеризовались  как  тесные  и  очень  тесные  (r=0,71-0,86  при  p≤0,05).

Таким  образом,  анализ  статистических  материалов  в  межгодовом  аспекте  не  позволил  выявить  достаточно  четких  связей  между  динамикой  содержания  кремнекислоты  и  количественными  показателями  диатомового  фитопланктона.  Объяснить  столь  малое  количество  выявленных  взаимозависимостей  можно  высокими  концентрациями  кремния  в  морской  воде,  характерными  для  исследуемой  акватории  моря,  а  также  многообразием  факторов,  оказывающих  свое  влияние  на  развитие  диатомовых  водорослей,  помимо  содержания  кремнекислоты.  К  таким  факторам  можно  отнести  температурный  и  ветровой  режимы,  прозрачность,  изменение  объема  волжского  стока  и,  как  отражение,  объема  поступивших  в  Северный  Каспий  пресных  речных  вод  и  соленых  морских  вод  из  Среднего  Каспия,  которые  не  только  увеличивают  соленость  северокаспийских  вод,  но  и  приносят  с  собой  значительное  количество  водорослей  из  более  южных  районов  Каспийского  моря  (например,  ризосолению),  активных  потребителей  кремния.

Список  литературы:

1.Алекин  О.А.  Химия  океана.  Ленинград:  ГМИ,  1966.-248  с.

2.Ардабьева  А.Г.,  Барабашева  Ю.М.,  Бродский  Л.И.,  Девяткова  Г.И.,  Катунин  Д.Н.,  Кольцова  Т.И.,  Курашова  Е.К.,  Левшакова  В.Д.,  Осадчих  В.Ф.,  Полякова  Т.В.  Экологические  основания  моделирования  планктонного  сообщества  Северного  Каспия  //  Теоретическая  экология.  Под  ред.  Алексеева  В.В.,  Федорова  В.Д.  –  Москва:  Изд-во  МГУ,  1987.-С.  86-105.

3.Баранов  И.В.  Основы  продукционной  гидрохимии.  М.:  Легкая  и  пищевая  промышленность,  1982.-234  с.

4.Берникова,  Т.А.  Гидрология  и  промысловая  океанология.  М.:  Пищевая  промышленность,  1980.-240  с.

5.Боровиков  В.,  Statistica.  Искусство  анализа  данных  на  компьютере:  Для  профессионалов.  СПб.:  Питер,  2003.-688  с.

6.Винецкая  Н.И.  О  годовых  и  сезонных  колебаниям  фосфора  и  кремния  в  Северном  Каспии  //  Труды  КаспВНИРО.  –  Том  XI.  -  Астрахань,  1950.-С.  287-310.

7.Воронков,  М.Г.  Кремний  и  жизнь.  Биохимия,  фармакология  и  токсикология  соединений  кремния.  Рига:  Зинатие,  1978.

8.Гусева  Т.В.,  Молчанова  Я.П.,  Заика  Е.А.,  Винниченко  В.Н.,  Аверочкин  Е.М.  Гидрохимические  показатели  состояния  окружающей  среды.  Справочные  материалы.  Москва:  Социально-экологический  Союз,  2000.-148  с.

9.Захаров  Л.А.  Введение  в  промысловую  океанологию:  Учебное  пособие  /  Калинингр.  ун-т.  Калининград,  1998.-84  с.

10.Каспийское  море.  Гидрология  и  гидрохимия.  Москва:  Наука,  1986.-264  с.

11.Никаноров  А.М.  Гидрохимия.  Л.:  ГМИ,  1989.-352  с.

12.Пахомова  А.С.,  Затучная  Б.М.  Гидрохимия  Каспийского  моря.  Л.:  Гидрометеоиздат,  1966.-342  с.

13.Проект  «Моря».  Гидрометеорология  и  гидрохимия  морей.  Том  VI.  Каспийское  море.  Выпуск  1.  Гидрометеорологические  условия.  Санкт-Петербург:  Гидрометеоиздат,  1996.-360  с.