INFLUENCE OF OXYGEN REGIME ON MEIOBENTHOS OF UKRAINIAN SHELF OF THE BLACK SEA
Keywords:
Black Sea, Northwestern Shelf, meiofauna, oxygen regimeAbstract
The hydrochemical characteristics of the Northwestern Part (NWBS) of the Black Sea offer a unique opportunity to study the development of meiofauna ecological features in hypoxic zones under field conditions. A comprehensive array of factual data allowed us to identify specific features of meiofauna structure development and its quantitative indicators, obtained through long-term, ongoing research. A total of 520 quantitative samples collected during regular annual scientific expeditions over more than 30 years were analyzed. Data analysis allowed us to determine the dynamics of quantitative indicators for both the general meiobenthos and its major large taxa (Foraminifera, Nematoda, Harpacticoida, Ostracoda, and Bivalvia), which are sensitive to changes in oxygen levels in the bottom layers of the northwestern shelf of the Black Sea. The quantitative indices of the aforementioned taxa were examined over a wide range of dissolved oxygen levels near the bottom in this marine region (from 0 to 12 mg·L-1 O2). The studies showed that only foraminifera maintain very high abundances even at very low dissolved oxygen levels. Crustaceans (harpacticoids and ostracods) and juvenile bivalves cannot survive under hypoxic conditions. The obtained data allowed us to determine two oxygen thresholds that determine both the biodiversity and abundance of the main representatives of the permanent and temporary components of the meiofauna. Long-term observations and analysis of the obtained data allow us to assess the environmental quality in the northwestern Black Sea using the meiobenthos. The nematode to harpacticoid abundance ratios presented in the paper reflect the structure, abundance, and biomass of the meiofauna under different oxygen conditions. He higher the values of this ratio, the worse the ecological state of the environment in the bottom layers of water.
References
1. Басов И.А., Чусид Т.А. О биомассе бентосных фораминифер в отложениях Охотского моря. Океанология. 1983. Вып. 23 (4). С. 648–655.
2. Богатова Ю.И., Бронфман А.М., Виноградова Л.А. и др. Современное состояние и тенденции изменения экосистемы. В кн.: Практическая экология морских регионов Черного моря. Киев : Наукова думка, 1990. С. 192–200.
3. Coull B.C. Long-term variability of estuarine meiobenthos: an 11 year study. Marine Ecology Progress Series. 1985. Vol. 1. Is. 24. PP. 205–218. DOI: 10.3354/meps024205.
4. Coull B.C. Role of meiofauna in estuarine soft-bottom habitats. Australian Journal of Ecology. 1999. 24(4). PP. 327–343. DOI: 10.1046/j.1442–9993.1999.00979.x
5. Гальцова В.В. Свободноживущие морские нематоды как компонент мейобентоса губы Чупа Белого моря. В кн.: Нематоды и их роль в мейобентосе. Л.: Наука, 1976. С. 165–270.
6. Гальцова В.В. Мейобентос морских экосистем на примере свободноживущих нематод. Труды Зоологического института Академии наук СССР. 1991. Т. 224. 240 с.
7. Гаркавая Г.П., Буланая З.Т., Богатова Ю.И. Биогенные вещества и кислород в Дунайских водах Черного моря. 20-я Междунар. конф. по изучению Дуная. Киев : Наукова думка, 1982. С. 81–84.
8. Giere O. Meiobenthology: the microscopic motile fauna of aquatic sediments. Heidelberg: Springer–Verlag, 2009. 527 p.
9. Biology of Benthic Organisms / B.F. Keegan, P.J.S. Boaden, P.O. Ceidigh (Eds.). New York : Pergamon Press, 1977. 630 p.
10. Михайлова Т.В., Сергеева Н.Г. Положение нижней границы среды обитания разных групп макрозообентоса в Черном море. III съезд советских океанологов, секция «Биология океана»: тезисы докладов. Ч. 2. Ленинград, 1987. С. 147–148.
11. Modig H., Olafsson E. Responses of Baltic bentic invertebrates to hypoxic events. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 1998. Vol. 229. Is. 1. PP. 133–148. https://doi.org/10.1016/S0022-0981(98)00043-4.
12. Moodley L., Hess C. Tolerance of in Faunal Benthic Foraminifera for Low and High Oxygen Concentrations. The Biological Bulletin. 1992. Vol. 183. Is. 1. PP. 94–98. DOI: 10.2307/1542410.
13. Moodley L., vanderZwaan G.J., Herman P.M.J., Kempers L., vanBreugel P. Differential response of benthos meiofauna to anoxia with special reference to Foraminifera (Protista, Sarcodina). Marine Ecology progress series. 1997. Vol. 158. PP. 151–163. DOI: 10.3354/Meps158151.
14. Risgaard-Petersen N., Langezaal A.M., Ingvardsen S., Schmid M.C., Jetten M.S.M., Op den Camp H.J.M. et al. Evidence for complete denitrification in benthic foraminifer. Nature. 2006. Vol. 443. P. 93–96. https://doi.org/10.1038/nature05070.
15. Rosenberg R. Effect of oxygen deficiency on benthic macrofauna. Fiord oceanography. New York: Springer, 1980. P. 499–514.
16. Саидова Х.М. Распространение фораминифер в донных отложениях Охотского моря. Труды Института океанологии. 1960. Т. 32. С. 207–209.
17. Сергеева Н.Г. О наличии беспозвоночных животных бентоса на больших глубинах Черного моря. 3-я Всесоюзная конференция по морской биологии: тезисы докладов, Ч. 1. Киев, 1988. С. 246–247.
18. Сергеева Н.Г., Колесникова Е.А. Результаты изучения мейобентоса Черного моря. Экология моря. 1996. Вып. 45. С. 54–62.
19. Sergeeva N., Zaika V. The Black Sea Meiobenthos in Permanently Hypoxic habitat. Acta zoologica Bulgarica. 2013. Vol. 65. Is. 2. P. 139–150.
20. Sergeeva N.G., Gooday A.J., Mazlumyan S.A., Kolesnikova E.A., Lichtschlag A., Kosheleva T.N., Anikeeva O.V. Meiobenthos of the Oxic/Anoxic Interface in the Southwestern Region of the Black Sea: Abundance and Taxonomic composition. Anoxia: Paleontological Strategies and Evidence for Eukaryote Surviva. A.V. Altenbach, J.M. Bernhard, J. Seckbach (Eds.). Springer Dordrecht, 2011. Р. 369–461.
21. Воробьева Л.В. Мейобентос как объект биологического мониторинга морских экосистем. Глобальная система изучения Черного моря: фундаментальные аспекты. Севастополь, 2000. С. 360–366.
22. Vorobyova L.V., Kulakova I.I. Contemporary state of the meiobenthos in the western Black Sea. Odessa : Astroprint, 2009. 126 p.
23. Vorobyova L.V. Influence of abiotic factors on the abundance of Foraminifera in the Odessa Sea Region (Black Sea). Journal of the Black Sea/Mediterranean Environment. 2021. Vol. 27. No. 1. Р. 66–77.
24. Заика В.Е. Механизмы антропогенного воздействия на структуру и функции экосистем бентали. Многолетние изменения зообентоса Черного моря / отв. ред. В.Е. Заика. Киев, 1992. С. 226–239.
25. Заика В.Е., Коновалов С.К., Сергеева Н.Г. Локальные и сезонные явления гипоксии на дне Севастопольских бухт и их влияние на макрозообентос. Морской экологический журнал. 2011. Т. 10. № 3. С. 15–25.
26. Зайцев Ю.П. Северо-западная часть Черного моря как объект современных гидробиологических исследований. Биология моря.1977. Вып. 43. С. 3–6.
27. Зайцев Ю.П.Современное состояние и ожидаемые изменения в биологии северо-западной части Черного моря в связи с охраной и освоением ее ресурсов. Изучение биологических ресурсов и их охрана в южных морях. Киев : Наукова думка, 1977. С. 48–51.
28. Зайцев Ю.П., Анцупова Л.В., Воробьева Л.В. и др. Нематоды в глубоководной зоне Черного моря. Доповіді АН УРСР. 1987. № 11. С. 77–79.
29. Зенкевич Л.А., Филатова З.А., Беляев Г.М. и др. Количественное распределение зообентоса в Мировом океане. Бюллетень Московского общества испытателей природы. 1971. Т. 76. Вып. 3. С. 186–187.
30. Zeppilli D., Leduc D., Fontanier C., Fontaneto D., Fuchs S., Gooday A. et al. Characteristics of meiofauna in extreme marine ecosystems: a review. Marine Biodiversity. 2018. Vol. 48. PP. 35–71. https://doi.org/10.1007/s12526-017-0815-z
