izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2026-81-11-24izvkgtu-203Research ArticleБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВОBIOLOGY, ECOLOGY AND FISHERIESСуточная динамика газообмена СО2 прибрежных фотоавтотрофов Honckenya peploides и Fucus vesiculosus Баренцева моряDiurnal dynamics of CO2 gas exchange in coastal photoautotrophs Honckenya peploides and Fucus vesiculosus of the Barents Seahttps://orcid.org/0000-0001-5089-1065КазаковаЕ. О.KazakovaE. O.

Екатерина Олеговна Казакова - младший научный сотрудник

Мурманск

Ekaterina O. Kazakova - junior researcher

Murmansk

katyadobychina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3874-2379РыжикИ. В.RyzhikI. V.

Инна Валериевна Рыжик - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Мурманск

Inna V. Ryzhik - Candidate of Biological sicences, senior researcher

Murmansk

alaria@yandex.ruМурманский морской биологический институтРоссияMurmansk Marine Biological InstituteRussian FederationМурманский морской биологический институт; Мурманский арктический университетРоссияMurmansk Marine Biological Institute; Murmansk Arctic UniversityRussian Federation2026070520260811124Copyright © Казакова Е.О., Рыжик И.В., 20262026Казакова Е.О., Рыжик И.В.Kazakova E.O., Ryzhik I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/203

Происходящие климатические изменения усиливают интерес к исследованию закономерностей обмена углеродсодержащих газов между атмосферой и подстилающей поверхностью на различных масштабных уровнях. На примере двух фотоавтотрофов F. vesiculosus и H. peploides разного систематического положения, морфофункциональной организации и условий обитания рассмотрены показатели газообмена углекислого газа (СО2) в прибрежной зоне Зеленецкой губы Баренцева моря. Водоросль-макрофит находится в литоральной зоне и фотосинтезирует всей поверхностью таллома, тогда как сосудистое растение произрастает в супралиторали и поглощает CO₂ из атмосферы листовыми пластинками через устьичный аппарат. Исследование проводили методом закрытых камер в двух вариантах: прозрачными камерами измеряли нетто-экосистемный обмен (NEE), темными – дыхание экосистемы (Reco). Показатель валовой первичной продукции (GEE) устанавливали расчетным путем. Средние величины потоков (мг C/м²·ч) за сутки у H. peploides и F. vesiculosus отличались: NEE составил –44,84 и –20,34 соответственно, Reco – 19,59 и 33,05, GEE не имел достоверных отличий. Амплитуда колебаний NEE, Reco и GEE фотоавтотрофов в течение суток была значительной и отражала суточные изменения внешних условий и физиологические реакции самих организмов. Установлены зависимости параметров газообмена СО2 от факторов среды. Ведущими факторами, влияющими на потоки углекислого газа, являлись освещенность и температура, на показатели в случае макроводоросли дополнительное влияние оказывал приливно-отливной цикл.

The ongoing climate changes heighten the interest in studying the patterns of carbon-containing gas exchange between the atmosphere and the underlying surface at various scale levels. Using two photoautotrophic species, Fucus vesiculosus and Honckenya peploides, which differ markedly in taxonomic position, morpho-functional organization, and habitat conditions, CO₂ gas exchange parameters have been examined in the coastal zone of Zelenetskaya Bay in the Barents Sea. The macroalga inhabits the littoral zone and photosynthesizes across the entire surface of its thallus, whereas the vascular plant occurs in the supralittoral zone and absorbs atmospheric CO₂ via the stomatal apparatus. The study was conducted using the chamber method in two configurations: transparent chambers were used to measure net ecosystem exchange (NEE), while dark chambers were used to measure ecosystem respiration (Reco). Gross primary production (GEE) was calculated indirectly. The mean daily flux values (mg C m⁻² h⁻¹) differed between H. peploides and F. vesiculosus. NEE was −44.84 and −20.34, and Reco was 19.59 and 33.05. No significant differences were observed in GEE. The amplitude of the NEE, Reco, and GEE oscillations of the photoautotrophs during the day was significant and reflected diurnal changes in environmental conditions and the physiological reactions of the organisms themselves. Relationships between CO₂ gas exchange parameters and environmental factors were identified. The primary factors influencing carbon dioxide fluxes were light intensity and temperature, while the tidal cycle additionally affected the gas exchange parameters of the macroalga.

фотоавтотрофыпотоки СО2факторы средысупралиторальлиторальдневная динамикаphotoautotrophsCO2 fluxesenvironmental factorssupralittorallittoraldaily dynamicsАвторы выражают благодарность сотруднику лаборатории радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии Института географии РАН Иващенко Андрею Ивановичу за консультацию по теме исследования. Исследование выполнено в рамках темы 188-25-01 «Мониторинг донных сообществ морей Российской Арктики: экология, биоразнообразие, оценка рисков и рациональное использование гидробионтов».The author is grateful to Andrey I. Ivashchenko, an employee of the laboratory of radiocarbon dating and electron microscopy of the institute of physics and technology of the IGRAS, for his advice on the research topic. The research was carried out within the framework of the topic: 188-25-01 "Monitoring of bottom communities of the seas of the Russian Arctic: ecology, biodiversity, risk assessment and rational use of aquatic organisms".ReferencesОценка первичной биопродукции в воде прибрежной зоны оз. Байкал на основе суточного хода концентрации CO2 в разные сезоны (2005–2021 гг.) / В. М. Домышева, М. В. Панченко, Д. А. Пестунов [и др.]. – DOI: 10.15372/AOO20220813 // Оптика атмосферы и океана. – 2022. – Т. 35, № 8 (403). – С. 686–694.Assessment of primary bioproducts in the waters of the coastal zone of the lake Baikal based on the daily course of CO2 concentration in different seasons (2005-2021) / V. M. Domysheva, M. V. Panchenko, D. A. Pestunov [et al.]. – DOI: 10.15372/AOO20220813 // Optics of the atmosphere and ocean. – 2022. – Vol. 35, № 8 (403). – P. 686–694.Карбоновые полигоны ИОА СО РАН для исследования динамики парниковых газов в атмосфере. Ч. I. / В. В. Антонович, О. Ю. Антохина, П. Н. Антохин [и др.]. – DOI: 10.33075/2220-5861-2022-4-46-60 // Системы контроля окружающей среды. – 2022. – № 4 (50). – С. 46–60.Carbon landfills of the IAO SB RAS for the study of greenhouse gas dynamics in the atmosphere. Part I. / V. V. Antonovich, O. Y. Antokhina, P. N. Antokhin [et al.]. – DOI: 10.33075/2220-5861-2022-4-46-60 // Environmental control systems. – 2022. – № 4 (50). – P. 46–60.Statistical upscaling of ecosystem CO2 fluxes across the terrestrial tundra and boreal domain: Regional patterns and uncertainties / A. M. Virkkala, J. Aalto, B. M. Rogers [et al.]. – DOI: 10.1111/gcb.15659 // Global Change Biology. – 2021. – Vol. 27 (17). – P. 4040–4059.Statistical upscaling of ecosystem CO2 fluxes across the terrestrial tundra and boreal domain: Regional patterns and uncertainties / A. M. Virkkala, J. Aalto, B. M. Rogers [et al.]. – DOI: 10.1111/gcb.15659 // Global Change Biology. – 2021. – Vol. 27 (17). – P. 4040–4059.Modelling the annual primary production of an intertidal brown algal community based on in situ measurements / F. Bordeyne, A. Migné, M. Plus, D. Davoult. – DOI: 10.3354/meps13450 // Marine Ecology Progress Series. – 2020. – Vol. 656. – P. 95–107.Modelling the annual primary production of an intertidal brown algal community based on in situ measurements / F. Bordeyne, A. Migné, M. Plus, D. Davoult. – DOI: 10.3354/meps13450 // Marine Ecology Progress Series. – 2020. – Vol. 656. – P. 95–107.Потоки диоксида углерода при разном режиме использования сенокоса на осушенной торфяной почве / А. Г. Молчанов, Г. Г. Суворов, Д. В. Ильясов, А. А. Сирин. – DOI: 10.31857/S0002188120090094 // Агрохимия. – 2020. – № 9. – С. 48–64.Carbon dioxide fluxes under different haymaking conditions on drained peat soil / A. G. Molchanov, G. G. Suvorov, D. V. Ilyasov, A. A. Sirin. – DOI: 10.31857/S0002188120090094 // Agrochemistry. – 2020. – № 9. – P. 48–64.Потоки углерода в процессе газообмена CO2 и CH4 в системе «атмосфера‒водная среда» прибрежной зоны Байкала / Д. А. Пестунов, В. М. Домышева, А. М. Шамрин [и др.]. – DOI: 10.21513/2410-8758-2024-3-399-412 // Фундаментальная и прикладная климатология. – 2024. – Т. 10, № 3. – С. 399–412.Carbon fluxes in the process of CO2 and CH4 gas exchange in the atmosphere‒ aquatic environment system of the Baikal coastal zone / D. A. Pestunov, V. M. Domysheva, A. M. Shamrin [et al.]. – DOI: 10.21513/2410-8758-2024-3-399-412 // Fundamental and applied climatology. – 2024. – Vol. 10, № 3. – P. 399–412.Буканова, Т. В. Дистанционный мониторинг морской площадки карбонового полигона «Росянка» (Балтийское море): первые результаты / Т. В. Буканова, Е. С. Бубнова, С. В. Александров. – DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-234-247 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2022. – Т. 19, № 6. – С. 234–247.Bukanova, T. V. Remote monitoring of the offshore site of the "Rossyanka" carbon landfill (Baltic Sea): the first results / T. V. Bukanova, E. S. Bubnova, S. V. Alexandrov. – DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-234-247 // Modern problems of remote sensing of the Earth from space. – 2022. – Vol. 19, № 6. – P. 234–247.Ecosystem CO2 exchange and plant biomass in the littoral zone of a boreal eutrophic lake / T. Larmola, J. Alm, S. Juutinen [et al.]. – DOI: 10.1046/j.1365-2427.2003.01079.x // Freshwater Biology. – 2003. – Vol. 48 (8). – P. 1295–1310.Ecosystem CO2 exchange and plant biomass in the littoral zone of a boreal eutrophic lake / T. Larmola, J. Alm, S. Juutinen [et al.]. – DOI: 10.1046/j.1365-2427.2003.01079.x // Freshwater Biology. – 2003. – Vol. 48 (8). – P. 1295–1310.Łabuz, T. A. Polish coastal dunes: affecting factors and morphology / T. A. Łabuz. – DOI: http://dx.doi.org/10.12657/landfana.022.004 // Landform Analysis. – 2013. – Vol. 22. – P. 33–59.Łabuz, T. A. Polish coastal dunes: affecting factors and morphology / T. A. Łabuz. – DOI: http://dx.doi.org/10.12657/landfana.022.004 // Landform Analysis. – 2013. – Vol. 22. – P. 33–59.Методическое руководство по определению эмиссии CO2 из почв в различных типах экосистем. – 2-е издание. – Пущино, 2023. – 79 c.Methodological guide for determining CO2 emissions from soils in various types of ecosystems 2nd edition. – Pushchino, 2023. – 79 p.Замолодчиков, Д. Г. CO2-газообмен тундр острова Вайгач в нетипично теплый и сухой вегетационный сезон / Д. Г. Замолодчиков // Журнал общей биологии. – 2015. – Т. 76, № 2. – С. 83–98.Zamolodchikov, D. N. CO2-gas exchange of the tundra of Vaigach Island in an atypically warm and dry growing season / D. N. Zamolodchikov // Journal of General Biology. – 2015. – Vol. 76, № 2. – P. 83–98.Моргунов, В. Н. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений / В. Н. Моргунов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. – 331 c. – ISBN 5-222-06627-4.Morgunov, V. N. Fundamentals of meteorology, climatology Meteorological instruments and methods of observations / V. N. Morgunov. Rostov-on-Don: Phoenix, 2005. – 331 p. – ISBN 5-222-06627-4.Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике / Л. А. Сиренко, А. И. Сакевич, Л. Ф. Осипов [и др.]. – Киев: Наукова думка, 1975. – 247 с.Methods of physiological and biochemical research of algae in hydrobiological practice / L. A. Sirenko, A. I. Sakevich, L. F. Osipov [et al.]. – Kiev: Naukova dumka, 1975. – 247 p.A closed-chamber CO2-flux method for estimating intertidal primary production and respiration under emersed conditions / A. Migné, D. Davoult, N. Spilmont [et al.]. – DOI: 10.1007/s00227-001-0741-1 // Marine Biology. – 2002. – Vol. 140 (4). – P. 865–869.A closed-chamber CO2-flux method for estimating intertidal primary production and respiration under emersed conditions / A. Migné, D. Davoult, N. Spilmont [et al.]. – DOI: 10.1007/s00227-001-0741-1 // Marine Biology. – 2002. – Vol. 140 (4). – P. 865–869.Смашевский, Н. Д. Экология фотосинтеза / Н. Д. Смашевский // Астраханский вестник экологического образования. – 2014. – № 2 (28). – С. 165–180.Smashevsky, N. D. Ecology of photosynthesis / N. D. Smashevsky // Astrakhan Bulletin of Environmental Education. – 2014. –№ 2 (28). – P. 165–180.Фотосинтетическая активность Fucus vesiculosus Linnaeus, 1753 (Phaeophyta: Fucales) Баренцева моря в период приливно-отливного цикла / И. В. Рыжик, А. А. Кособрюхов, Е. Ф. Марковская, М. В. Макаров. – DOI: 10.31857/S0002332920060119 // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. – 2021. – № 1. – С. 55–64.Photosynthetic activity of Fucus vesiculosus Linnaeus, 1753 (Phaeophyta: fucales) the Barents Sea during the tidal cycle / I. V. Ryzhik, A. A. Kosobryukhov, E. F. Markovskaya, M. V. Makarov. – DOI: 10.31857/s0002332920060119 // Proceedings of the Russian Academy of Sciences. The series is biological. – 2021. – № 1. – P. 55–64.Madsen, T. V. A comparison of air and water as environments for photosynthesis by the intertidal alga Fucus spiralis (Phaeophyta) / T. V. Madsen, S. C. Maberly. – DOI: 10.1111/j.0022-3646.1990.00024.x // Journal of Phycology. – 1990. – Vol. 26, № 1. – P. 24–30.Madsen, T. V. A comparison of air and water as environments for photosynthesis by the intertidal alga Fucus spiralis (Phaeophyta) / T. V. Madsen, S. C. Maberly. – DOI: 10.1111/j.0022-3646.1990.00024.x // Journal of Phycology. – 1990. – Vol. 26, № 1. – P. 24–30.Сезонная динамика выделения углекислого газа («дыхание почв») в предгорной зоне Крыма / А. В. Славинская, В. Г. Кобечинская, А. В. Ивашов, М. В. Гритчин // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. – 2022. – Т. 8, № 1. – С. 177–187.Seasonal dynamics of carbon dioxide release ("soil respiration") in the foothill zone of Crimea / A. V. Slavinskaya, V. G. Kobechinskaya, A. V. Ivashov, M. V. Gritchin // Scientific notes of the V. I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry. – 2022. – Vol. 8, № 1. – P. 177–187.Sigurdsson, B. D. Ecosystem carbon fluxes of Leymus arenarius and Honckenya peploides on Surtsey in relation to water availability: a pilot study / B. D. Sigurdsson // Surtsey Research. – 2009. – Vol. 12. – P. 77–80.Sigurdsson, B. D. Ecosystem carbon fluxes of Leymus arenarius and Honckenya peploides on Surtsey in relation to water availability: a pilot study / B. D. Sigurdsson // Surtsey Research. – 2009. – Vol. 12. – P. 77–80.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.