РЕГІОНАЛЬНА МОДЕЛЬ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ПЕРВИННОЇ ПРОДУКЦІЇ ЧОРНОГО МОРЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ДАНИХ СУПУТНИКОВОГО СКАНЕРА КОЛЬОРУ SEAWIFS
Ключові слова:
Чорне море, модель, супутник, первинна продукція, хлорофіл, світло, фітопланктонАнотація
Розроблена і застосована малопараметрична регіональна модель для оцінки первинної продукції Чорного моря з використанням даних супутникового сканера кольору (SeaWiFS) з 1998 по 2004 р. У моделі використані результати досліджень фотосинтетичних характеристик чорноморського фітопланктону і вертикального розподілу хлорофілу, які були основою для обґрунтування та створення регіонального алгоритму. Використана параметризація враховує спільну дію щільності світлового потоку, температури і концентрації хлорофілу у поверхневому шарі на фотосинтетичні параметри кривої фотосинтез – світло та їх зміну з глибиною. Одержані закономірності були поєднані з даними супутникових вимірювань вказаних вище параметрів для оцінки просторово-часової мінливості фотосинтетичних характеристик фітопланктону. Спільне використання супутникових даних і модельних розрахунків дозволило уперше дати повну картину просторово-часової мінливості продукції фітопланктону для усієї акваторії моря та оцінити її міжрічні відмінності для окремих регіонів. Середня величина річної первинної продукції в глибоководних і прибережних районах моря з залученням супутникових вимірювань концентрації хлорофілу склала 212 гС м-2 рік-1 або 81 млн. т С для усієї акваторії моря.
Посилання
Ведерников В. И., Демидов А. Б. Сезонная изменчивость первичной продукции и хлорофилла в открытых районах Чёрного моря / Зимнее состояние экосистемы открытой части Чёрного моря. - Ред. М. Е.Виноградов. - М: РАН ИО им. П. П.Ширшова, 1992. – С. 71 – 89.
Ведерников В.И., Демидов А.Б. Долговременная и сезонная изменчивость хлорофилла и первичной продукции в восточных районах Чёрного моря / Комплексные исследования северо-восточной части Чёрного моря. - Ред. А. Г. Зацепин, М.В.Флинт. – М: Наука, 2002.- С. 212-234.
Виноградов М.Е, Сапожников В.В Шушкина Э.А. Экосистема Чёрного моря. - М: Наука, 1992.-112 с.
Дацко В.Г. Органическое вещество в водах южных морей СССР. - М: АНСССР, 1959. - 271с.
Ерлов Н. Оптическая океанография. - М: Мир, 1970. - 224 с.
Копелевич О. В. Мало-параметрическая модель оптических свойств морской воды / Оптика океана, 1: Физическая оптика океана. Ред. А.С. Монин. – М: Наука, 1983. - С. 208 - 234.
Левин И. М., Николаев В. П. Об оценке вертикального ослабления квантовой облученности в области фотосинтетически активной радиации в Чёрном море // Океанология - 1992. - 32, вып. 2. С.241-245.
Маштакова Г.П. Сезонная динамика фитопланктона в восточной части Чёрного моря // Тр. АзЧерНИРО – 1968. - вып.27. С.52-59.
Маштакова Г.П., Роухияйнен М.И. Сезонная динамика фитопланктона // Основы биологической продуктивности Чёрного моря. - Ред. В. Н. Грезе. - Киев: Наук. думка, 1979. - С. 85-88.
Микаэлян А.С., Нестерова Д.А., Георгиева Л.В. Зимнее «цветение» Nitzschia delicatula в открытых водах Чёрного моря / Зимнее состояние экосистемы открытой части Чёрного моря. - Ред. М.Е.Виноградов. - М: РАН ИО им. П. П.Ширшова, 1992. – С. 58-71.
Морозова-Водяницкая Н.В. Фитопланктон в Чёрном море и его количественное развитие. // Тр.Севаст.биолог.станции. – 1957. – 9. - С. 3-13.
Нестерова Д. А. Открытые районы / Северо-западная часть Чёрного моря: биология и экология.- Ред. Зайцев Ю.П., Александров Б. Г., Миничева Г. Г.- Киев: Наук. думка, 2006. – С. 175-184.
Овчинников И.М., Попов Ю.И. Формирование холодного промежуточного слоя в Чёрном море //Океанология. - 1987. - 27, №5. - С. 739 - 746.
Погосян С. И. Состояние растительных организмов в природных условиях и окислительное
Погосян С.И., Маторин Д.Н., Волкова Э.В. и др. Флуоресцентные методы оценки состояния фитопланктона в Чёрном море / Комплексные исследования северо-восточной части Чёрного моря.- Ред. А.Г.Зацепин, М.В.Флинт. – М: Наука, 2002. - С.436 - 447
Сорокин Ю.И. Продукция фитопланктона в Чёрном море // ДАН СССР. - 1962. – 144. - С.914-917.
Сорокин Ю.И. Первичная продукция фотосинтеза в Чёрном море // Изв. АН СССР, серия биол. – 1964. - №5. - С. 749 - 757.
Сорокин Ю.И. Чёрное море. - М: Наука, 1982. – 216 с.
Сорокин Ю.И., Сухомлин А. В, Сорокина О.В. Первичная продукция фитопланктона в Чёрном море в конце зимы - начале весны 1991 / Зимнее состояние экосистемы открытой части Чёрного моря. Ред. М.Е.Виноградов. - М.: РАН ИО им. П.П. Ширшова, 1992. - С. 72 - 77.
Суслин В. В., Чурилова Т.Я., Сосик Х.М. Региональный алгоритм расчёта концентрации хлорофилла а в Чёрном море по спутниковым данным SeaWiFS //Морск. экол. журн. - 2008. – 7, №2. – С..24 – 42.
Титов В.Б. Сезонная и многолетняя изменчивость климатических условий над акваторией Чёрного моря / Комплексные исследования северо-восточной части Чёрного моря. - Ред. А. Г. Зацепин, М. В.Флинт. - М: Наука, 2002. - С.9 - 20.
Финенко З. З. Первичная продукция южных морей / Вопросы биоокеанографии.- Киев: Наук. думка, 1967. - С.74-82.
Финенко З. З. Расчёт продукции фитопланктона в Чёрном море по содержанию хлорофилла // Биология моря.- 1970. - вып.19.- С.74-82.
Финенко З. З. Продукция фитопланктона / Основы биологической продуктивности Чёрного моря. – Ред. В. Н. Грезе. - Киев: Наук. думка, 1979. - C. 88-97.
Финенко З. З., Крупаткина Д. К. Первичная продукция в Чёрном море в зимне-весенний период //Океанология. - 1993.- 33, №1. - С. 97 - 104.
Финенко З.З., Чурилова Т.Я., Сосик Х.М. и др. Изменчивость фотосинтетических параметров фитопланктона в поверхностном слое Чёрного моря // Океанология. - 2002.- 42, №1. - С. 60 - 75.
Финенко З. З., Чурилова Т. Я., Сосик Х. М. Вертикальное распределение фотосинтетических характеристик фитопланктона в Чёрном море // Океанология. - 2004. - 44, №2. - С. 222-237.
Финенко З.З., Чурилова Т.Я., Ли Р.И. Вертикальное распределение хлорофилла и флуоресценции в Чёрном море // Морск. экол. журн.- 2005.- 4, №1. - С.15-45.
Чеботарев Ю.С., Моисеев Е.В., Копылов А.И. Сезонные изменения биогенов и первичной продукции фитопланктона в прибрежной зоне Чёрного моря в районе Геленджикской бухты / Сезонные изменения черноморского планктона. – М: Наука, 1983. – С. 84 - 91.
Antoine D., Morel A. Oceanic primary production. 1. Adaptation of spectral light-photosynthesis model in view of application to satellite chlorophyll observations // Global Biogeochemical cycles. - 1996. - 10, №1. - P. 43 - 55.
Behrenfeld M. J., Boss E., Siegel D. et al. Carbonbased ocean productivity and phytoplankton physiology from space // Global Biogeochemical Cycles. - 2005. – 19, GB1006. - P.1-14
Behrenfeld M. J., Falkowski P.G. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models // Limnol. Oceanogr. - 1997.- 42, № 7.- P. 1479-1491.
Behrenfeld M. J., Falkowski P.G. Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration // Limnol. Oceanogr. - 1997. - 42 , № 1. - P. 1 - 20.
Berger W. N. Appendix - Global maps of ocean productivity // Productivity of the Ocean Present and Past. - Eds. W. H. Berger, V.S. Smetacek and G. Wfer. John Wiley & Sons, New-York, 1989. - P. 429 - 455.
Bosc E., Bricaud A., Antoine D. Seasonal and interannual variability in algal biomass and primary production in the Mediterranean Sea, as derived from 4 years of SeaWiFS observations // Global Biogeochem. Cycles - 2004. – 18, Gb1005. - P.1 - 15
Claustre H., Babin M., Merien D. Toward a taxonspecific parameterization of bio-optical of primary production: A case study in the North Atlantic // J. Geophys. Res. - 2005. – 110, CO7S12. - P. 1-17.
Eppley R., Stewart W. E., Abbot R. M., Heyman V. Estimating ocean primary production from satellite chlorophyll, introduction to regional differences and statistics for the Southern California Bight // J. Plankton Res. – 1985.- 7. – P. 57-70
Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic photosynthesis in biogeochemical cycles / Aquatic photosynthesis. –Eds. P.G. Falkowski and J.A Raven. - Blackwell Science, 1997. – P. 300-335
Falkowski P. G. Light-shade adaptation and assimilation numbers // J. Plankton Res. - 1981. - 3. – P. 203-217.
Geider R.J. Quantitative phytoplankton physiology: implications for primary production and phytoplankton growth // ICES mar. Sci. Symp . - 1993. - 197. - P. 52 - 62.
Gregg W.W., Garder K.L. A simple spectral solar irradiance model for cloudless maritime atmospheres // Limnol. Oceanogr. – 1990. – 35. – P. 1657-1675
Hiscock M. R., et al. Primary productivity and its regulation in the Pacific Sector of the Southern Ocean // Deep-Sea Res. II. - 2003. - 50. - P.533 - 558.
Hoepffner N., Sturm B., Finenko Z., et al. Depthintegrated primary production in the eastern tropical and subtropical North Atlantic basin from ocean color imagery // J. Remote sensing. - 1999. - 20, No 7. - P. 1435 - 1456.
JGOFS Protocols // Protocols for the Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) Core Measurements. Manual and Guides. - 1994. - 29. – P. 1 - 100.
Kopelevich O.V., Burenkov V.I., Vazyulya S.V. et al. Bio-optical characteristics of the seas of Russia from data of the satellite ocean color scanner // CD-ROM.M. - SIO RAS. -2003.
Kopelevich O.V., Burenkov V.I., Ershova S.V. et al. Application of SeaWiFS data for studying variability of bio-optical characteristics in the Barents, Black and Caspian Seas // Deep-Sea Res. Part II. - 2004. – 51. – P.1063-1091.
Kyewalyanga M. N., Platt T., Sathyendranath S., et al. Seasonal variations in physiological parameters of phytoplankton across the North Atlantic // J. Plankton Res. - 1998. – 20, №1. - P.17 - 42.
Longhurst A., Sathyendranath S., Platt T., Caverhill C. An estimate of global primary production in the ocean from satellite radiometer data // J. Plankton Res. - 1995. – 17, No6. - P.1245-1271.
MacIntyre H.L., Kanaq T.M., Anning T., et al. Photoacclimation of photosynthesis irradiance response curves and photosynthetic pigments in microalgae
and cyanobacteria // J. Phycol. – 2002. – 38. – P. 17-38
Maranon E., Holligan Р.М. Photosynthetic parameters of phytoplankton from 50ºN to 50ºS in the Atlantic Ocean // Mar.Ecol.Prog.Ser. -1999. - 176. - P.191-203.
O’Reilly J.E., Maritorena S., Mitchell B.G. et al. Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS // J. Geophys. Res. - 1998. – 103, NoC11. - P.24,937-24,953.
Platt T., Gallegos C.L., Harrison W.G. Photoinhibition of photosynthesis in natural assemblages of marine phytoplankton // J.Mar.Res. - 1980. - 38, No4. - P.687 – 701.
Platt T., Gallegos C.L., Satyendranath S. Basinscale estimates of oceanic primary production by remote sensing: the North Atlantic // J. Geophysical Res. - 1991. - 96,NoC8. - P. 15,147 – 15,159.
Platt T., Sathyendranath S. Biological production models as elements of coupled, atmosphere ocean models for climate research // J. Geophysical Res. - 1991. – 96 – P. 25,85 -25,92.
Platt T., Sathyendranath S., Caverhill C.M., Lewis M. R. Ocean primary production and available light: further algorithms for remote sensing // Deep-Sea Res. - 1988. - 35,No6. - P. 855 - 879.
Platt T., Sathyendranath S., Ulloa O. et al. Nutrient control of phytoplankton photosynthesis in the Western North Atlantic // Nature. -1992. - 356. - P. 229 - 231.
Steemann Nielsen E., Jensen A. Primary oceanic production the autotrophic production of organic matters in the oceans // “Galathea” Rep. - 1957. - 1. – P. 49 - 136.
Stelmakh L.V., Yunev O. A., Finenko Z.Z. et al. Peculiarities of seasonal variability of primary production in the Black Sea / Ecosystem modeling as a management tool for the Black Sea. - Eds. Ivanov L.I., Oguz T. – Dordrecht: Kluwer Ac.Publish, 1998. – 1. - P.93-103.
Topping J. Errors of observation and their treatment. – London: Chapman and Hall, 1962. -119 pp.
Uitz J, Huot Y, Bruyant F et al. Relating phytoplankton photophysiological properties to community structure on large scales // Limnol. Oceanogr. - 2008. – 53, No 2.- P. 614 - 630.
