LIGHT ABSORPTION AND MAXIMUM QUANTUM YIELD OF PHOTOSYNTHESIS DURING AUTUMN PHYTOPLANKTON BLOOM IN THE WESTERN BLACK SEA
Ключові слова:
хлорофіл а, фітопланктон, поглинання світла, максимальний квантовий вихід, біогенні елементиАнотація
В межах проекту GEF/UNDP «Black Sea Ecosystem Recovery» проведені визначення впливу забезпеченості біогенними елементами на поглинання світла фітопланктоном і максимальний квантовий вихід фотосинтезу (фmax). Концентрація хлорофілу змінювалася від 0.3 до 10 мг м-3, зростаючи у напрямку до берега. На мілководних станціях, де верхній перемішаний шар перевищував зону фотосинтезу, був однорідний розподіл хлорофіл а. Для профілів хлорофілу а в глибоководному районі моря характерний наявність максимуму (DCM) нижче сезонного термоклину. Функціональні характеристики фітопланктону змінювалися з глибиною. Фітопланктон з шару DCM характеризувався на 20% меншими величинами середнього по спектру коефіцієнта поглинання світла (нормованого на хлорофіл а) - aph (0.016±0.0025 м2 (мгChl)-1) і в ~ 2 рази більшими величинами фmax (0.070±0.012 Моль C(Моль квантів)-1) порівняно з поверхневими aph (0.021±0.0035 м2 (мгChl)-1) і фmax (0.030±0.0078 Моль C(Моль квантів)-1). Збільшення поверхневої концентрації хлорофілу а в напрямі від глибоководних до прибережних станцій супроводжувалося зменшенням aph (~20 %) і майже десятиразовим підвищенням фmax до теоретично максимальної величини - 0.1 Моль C(Моль квантів)-1, що було викликане зростанням концентрації біогенних елементів.
Посилання
Babin, M., Morel A., Falkowski P. G., Claustre H., Bricaud A., Kobler Z. Nitrogen- and irradiance-dependent variations of the maximum quantum yield of carbon fixation in eutrophic, mesotrophic and oligotrophic systems // Deep Sea Res. – 1996. – 43. – P. 1241 – 1272.
Bricaud A., Claustre H., Ras J., Oubelkheir K. Natural variability of phytoplanktonic absorption in oceanicwaters: Influence of the size structure of algal populations // J. Geophys. Res. – 2004. - 109, C11010, doi:10.1029/2004JC002419.
Churilova T., Berseneva G. Absorption of light by phytoplankton, detritus and dissolved organic sub-stances in the coastal region of the Black Sea (July-August 2002) // Phys. Oceanography. – 2004. – 14, No.4. – P.221 – 233.
Churilova T., Berseneva G., Georgieva L. Variability in bio-optical characteristics of phytoplankton in the Black Sea // Oceanology. – 2004. – 44, No 2. – P.192 – 204 (translated into English from “Okeanologia”).
Cleveland J. S., Perry M. J. Quantum yield, relative specific absorption and fluorescence in nitrogen-limited Chaetoceros gracilis // Mar. Biol. – 1987. – 94. - P. 489 – 497.
Fargion G. S., Mueller J. L. Ocean Optics Protocols For Satellite Ocean Color Sensor Validation. / Revi-sion 2, Nasa Technical Memorandum report. - 2000. - 209966. - NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, 189 p.
Finenko Z. Primary production in summer. / Zatz V., Finenko Z. Waters dynamics and productivity of plankton in the Black Sea. – Moscow: Academy of Science of USSR, 1988. – P. 315 – 322.
Finenko Z., Churilova T., Parkhomenko A., Tugrul S. Photosynthetic characteristics of phytoplankton in the western Black Sea during the autumn bloom // MEJ, in press
Finenko Z., Churilova T., Sosik H. M. Vertical distribution of phytoplankton photosynthetic characteristics in the Black Sea. // Oceanology. – 2004. - 44, No. 2. - P. 205 – 218 (translated into English from “Okeanologia”).
Finenko Z. Z., Hoepffner N., Williams R., Piont-kovski S. A. Phytoplankton carbon to chlorophyll a ratio: response to light, temperature and nutrient limitation. // Mar. Ecol. J. – 2003. - 2, No. 2. - P. 40 – 64.
Fujiki T., Taguchi S. Variability in chlorophyll a specific absorption coefficient in marine phytoplankton as a function of cell size and irradiance. // J. Plankt. Res. – 2002. – 24, No.9. – P. 859 – 874.
Geider R. J., LaRoche J., Greene R. M., Olaizola M. Response of the photosynthetic apparatus of Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyceae) to nitrate, phosphate, or iron starvation. // J. Phycol. – 1993. – 29. – P. 755 – 766.
Holm-Hansen O., Lorenzen C. J., Holmes R. W., Strickland J. D. H. Fluorometric determination of chlorophyll // J. Cons. Inst. Explor. Mer. – 1965. - No. 30. – P. 3 – 15.
Jeffrey S. W., Humphrey G. F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a,b,c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton. // Biochem. Physiol. Pflnz. – 1975. – 167. – P.191 – 194.
Kishino, M., Takahashi N., Okami N., Ichimura S. Estimation of the spectral absorption coefficients of phytoplankton in the sea // Bull. Mar. Sci. – 1985. – 37. – P. 634 – 642.
Kolber Z., Zehr J., Falkowski P. G. Effect of growth irradiance and nitrogen limitation on photosynthetic energy conversation in photosystem II // Plank Physiology. – 1988. – 88. – P.923 – 929.
Lohrenz S., Weidemann A. D., Tuel M. Phytoplankton spectral absorption as influenced by community size structure and pigment composition. // J. Plankt. Res. – 2003. - 25, No.1. – P.35 – 61.
MacIntyre H. L., Kana T. M., Anning T., Geider R. J. Photoacclimation of photosynthesis irradiance response curves and photosynthetic pigments in microalgae and cyanobacteria // J. Phycol. – 2002. – 38. – P. 17 – 38.
Mankovsky V. I. Basis for Ocean optics. – Sevastopol: Marine Hydrophysical Institute, NAS of Ukraine, 1996. – 119 p. (in Russian)
Mitchell B. G. Algorithms for determining the absorption coefficient of aquatic particulates using the quantitative filter technique (QFT) // Ed. R. Spinrad Ocean Optics X, - Washington: SPIE Bellingham, 1990. – P. 137 – 148.
Mitchell B. G., Kiefer D. A. Chlorophyll a specific absorption and fluorescence excitation spectra for light limited phytoplankton // Deep- Sea Res. – 1988. – 35, No. 5. – P. 639 – 663.
Moore L. R., Goericke R., Chisholm S. W. Comparative physiology of Synechococcus and Prochlorococcus: infuence of light and temperature on growth, pigments, fluorescence and absorptive properties // Mar. Ecol. Prog. Ser. – 1995. – 116. – P. 259 – 275.
Morel A., Bricaud A. Theoretical results concerning light absorption in a discrete medium and application to specific absorption of phytoplankton // Deep-Sea Res. - 1981. - No 28A. - P. 1375 – 1393.
Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods / Ed. Jeffrey S.W., Mantoura R.F.C., Wright S.W.: UNESCO Publ., 1997. - 661 p.
Sosik H. M., Mitchell B. G. Absorption, Fluorescence, and Quantum Yield for Growth in Nitrogen-Limited Dunaliella tertiolecta // Limnol. Oceanogr. – 1991. – 36, No. 5. – P. 910 – 921.
Strickland J. D. H., Parsons T. R. A practical handbook of seawater analysis // Bull. Fish. Board. Can. – 1972. - 167 pp.
Yentsch C. S. Measurement of visible light absorption by particulate matter in the ocean // Limnol. Oceanogr. – 1962. – 7. – P. 207 – 217.
Young E. B., Beardall J. Rapid ammonium and nitrateinduced perturbations to Chl a fluorescence in nitrogen stressed Dunaliella tertiolecta (Chlorophyta) // J. Phycol. – 2003. – 39. – P. 332 – 342.
