Суточная динамика газообмена СО₂ прибрежных фотоавтотрофов Honckenya peploides и Fucus vesiculosus Баренцева моря

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 (R_eco). 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, R_eco – 19,59 и 33,05, GEE не имел достоверных отличий. Амплитуда колебаний NEE, R_eco 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.

1. Оценка 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Методическое руководство по определению эмиссии CO2 из почв в различных типах экосистем. – 2-е издание. – Пущино, 2023. – 79 c.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Смашевский, Н. Д. Экология фотосинтеза / Н. Д. Смашевский // Астраханский вестник экологического образования. – 2014. – № 2 (28). – С. 165–180.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.