КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗООПЛАНКТОНА В ЭПИПЕЛАГИАЛИКАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗООПЛАНКТОНА В ЭПИПЕЛАГИАЛИАТЛАНТИЧЕСКОГО СЕКТОРА ЮЖНОГО ОКЕАНААТЛАНТИЧЕСКОГО СЕКТОРА ЮЖНОГО ОКЕАНА

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Лаб. структуры и динамики планктонных сообществЛаб. структуры и динамики планктонных сообществ

20112011

Ступникова А.Н.Ступникова А.Н.Верещака А.Л.Верещака А.Л.Гагарин В.И.Гагарин В.И.Кулагин Д.Н. Кулагин Д.Н. Лунина А.АЛунина А.А.

Изменение температуры в Южном Океане

Grant et al., 2006

СТРУКТУРА АНТАРКТИЧЕСКОГО ЦИРКУМПОЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯСТРУКТУРА АНТАРКТИЧЕСКОГО ЦИРКУМПОЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯ

1

по Orsi et al., 1995

Динамический фронт – струя течения, которая определяет резкие градиенты свойств среды (САФ, ПФ, ЮФАЦТ)

САФ – Субантарктический фронтПФ – Полярный фронтЮФАЦТ – Южный фронт АЦТЮГАЦТ – Южная граница АЦТ

ПФ

САФ

ЮФАЦТ

ЮГАЦТ

СТРУКТУРА АНТАРКТИЧЕСКОГО ЦИРКУМПОЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯСТРУКТУРА АНТАРКТИЧЕСКОГО ЦИРКУМПОЛЯРНОГО ТЕЧЕНИЯ

[Orsi et al., 1995]

2

31-й рейс НИС «Академик Сергей Вавилов»

70

65

60

55

50

45

40

35

30

70 60 50 40 30 20 10 0 10 20° ° ° °° ° ° °

°

°

°

°

°

°

°

°

°° °

ю .ш .

з .д . в .д .

А ф р и к а

А н т а р к ти ч еск и й п -ов

Ю ж н а я А м ер и к а

п ро л и в Д р ей к аЮ Г А Ц Т

П Ф

С А Ф

Ф ол к ле н д ск и е о -ва

С Т Ф

С А З

П Ф З

А З

Р а зр е з S R -2

Р а зр е з Д р е й кСТФ – Субтропический фронт, САФ – Субантарктический фронт, ПФ – Полярный фронт, САЗ – Субантарктическая зона, ПФЗ – Полярная фронтальная зона, АЗ – Антарктическая зона. 3

Район исследования

Южная Америка

Африка

Антарктический п-ов

Пролив Дрейка

Восточный разрез

Западный разрез

4

Почему биомасса в мл? Экспресс-метод оценки общей биомассы зоопланктона

Обработка одной пробы в лаборатории:2 рабочих дняОценка биомассы насудне с помощью волюминометра Яшнова:20 мин

Биомасса/м 3 = 0.00728 + 0.00124 * Тотальная биомассаКорреляция: r = 0.90090

0 10 20 30 40 50 60 70

Тотальная биомасса

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Био

мас

са/м

3

95% доверительный интервал

Число наблюдений: 84Коэффициент корреляции 0.9

Распределение биомассы зоопланктона (мл*10/м2) в слое 0-300 м

БФ – Бенгельский фронт, СТФ/ССАФ – Северная струя Субантарктического фронта слита с Субтропическим фронтом, СрСАФ – Средняя струя Субантарктического фронта, ЮСАФ – Южная струя Субантарктического фронта, ЮПФ – Южный Полярный фронт, все три струи слиты вместе, ЮФ – Южный фронт, ЮГ – Южная граница АЦТ, УФ – фронт моря Уэддэла.

-значения биомассы, - T °С пов. воды, - расположение фронтов

Вос

точн

ый

разр

езЗа

падн

ый

разр

ез

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

-57 -56 -55 -54 -53 -52 -51 -50 -49 -48 -47 -46 -45 -44 -43 -42 -41 -40

ЮФ ПФ СрСАФЮСАФЮГ АЦТ

Восточный разрез

- стандартное отклонение- средняя биомасса

Пятнистость распределения общей биомассы зоопланктона

Nю.ш.

(мл/

м3 )

Пределы распространения видов зоопланктона зависят от сезона ПФЗ

5

СТЗСАЗПФАЗ

ПФЗ САЗПФАЗ

S N

Calanoides acutusRadiolaria

Calanus simillimus

Ctenocalanus citerMetridia lucensNeocalanus tonsusAppendiculariaSalpaЦветение

Scolecitricella minorForaminifera

Calanus propinquusRhincalanus gigas

Calanoides acutusRadiolaria

Calanus simillimus

Ctenocalanus citer

Metridia lucensNeocalanus tonsusAppendiculariaSalpaЦветение

Scolecitricella minorForaminifera

Calanus propinquusRhincalanus gigas

Eukrohnia hamata

весна(октябрь 2010 г.)

лето(декабрь 2009 г.)

вихри

• Градиентные зоны не ограничивают географическое распространение трех обычных для эпипелагиали видов хетогнат.

• Мезо- и батипелагические виды (Solidosagitta marri и Eukrohnia bathypelagica) отмечались в поверхностных водах только к югу от Полярного фронта.

Eukrohnia hamata Pseudosagitta gazellae

Pseudosagitta maxima Solidosagitta marri Eukrohnia bathypelagica

Пределы распространения видов зоопланктона разные на восточном и западном разрезах

восточный разреззападный разрез (пролив Дрейка)

Антарктическая зона

Зона полярного фронта

Полярная фронтальная зона NS

6

Южный фронт (Кулагин, 2011)

- 6 3 - 6 2 - 6 1 - 6 0 - 5 9

- 5 9 . 5

- 5 9

- 5 8 . 5

- 5 8

0

1 5

3 0

4 5

з.д.

мг/м2САПФ

АПФ

ЮАПФ

ПФЗ

ПФ

АЗ

-70 -6 6 -62 -58 -5 4 -5 0

-6 4

-6 2

-6 0

-5 8

-5 6

-5 4

ПРОЛИВ ДРЕЙКА

ЮЖНЫЕ ШЕТЛАНДСКИЕ ОСТРОВА

ОГНЕННАЯ ЗЕМЛЯ

Calanus simillimus

Остальной мезопланктон

Calanoides acutusRhincalanus gigas

Распределение биомассы

мезопланктона (мг/м2) в проливе Дрейка весной 2008 г (25-й

рейс НИС «Академик Сергей Вавилов»). Красные линии –

границы Полярного фронта.

Влияние на состав зоопланктона – таксономический состав не меняется

Полярный фронт

7

Расчет и анализ сходства проб ординация методом многомерного шкалирования (MDS)индекс сходства Брэя–Кёртиса на основании данных по численности видов в сообществе PRIMER 5 (Clarke K.R., Warwick R.M., 2001)

Standardise Samples by TotalTransform: Log(X+1)Resemblance: S17 Bray Curtis similarity

2060

2061

20622064

206620692070

2072

2073

2075

2077

2078

20792080

20812083

2084

20862087

20892090

20922093

2095

2096

2098

2099

21012102 2106

2108

2109

2111

2112

2114

211621172118

2119

21202122

2123

2D Stress: 0,15

Анализ сходства сообществ зоопланктона в районе Полярного фронтав проливе Дрейка (весна, 2008 г.)

Зона контакта двух сообществ

2. Влияние на структуру сообществаПолярный фронт

8

Standardise Samples by TotalTransform: Log(X+1)Resemblance: S17 Bray Curtis similarity

po oblakam123

20602061

20622064

2066

20692070

2072

2073

2075

2077

2078

2079

2080

20812083

2084

20862087

20892090

20922093

2095

2096

2098

2099

21012102

2106

2108

2109

2111

2112

2114

21162117

2118

2119

2120

2122

2123

2D Stress: 0,15

S17 Bray CurtisSimilarity P=0.001

2D Stress: 0,15

-63 -62.5 -62 -61.5 -61 -60.5 -60 -59.5

-59.5

-59

-58.5

-58

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

-63 -62.5 -62 -61.5 -61 -60.5 -60 -59.5

-59.5

-59

-58.5

-58

-63 -62.5 -62 -61.5 -61 -60.5 -60 -59.5

-59.5

-59

-58.5

-58

-63 -62.5 -62 -61.5 -61 -60.5 -60 -59.5

-59.5

-59

-58.5

-58

ПФ

Анализ сходства сообществ зоопланктона в районе Полярного фронтав проливе Дрейка (весна, 2008 г.)

Т100°С

Красные линии – границы Полярного фронта.

9

Copepoda: • Calanus simillimus • C. propinquus • Calanoides acutus • Rhincalanus gigas • Metridia lucens

Chaetognatha: • Eukrohnia hamata

Анализ полиморфизма митохондриального гена СО1 у массовых видов зоопланктона:

Популяции генетически едины в разных гидрологических зонах АЦТ

Генетически разные популяции в Антарктической и Субантарктической зонах

10

3. Влияние на изоляцию популяций

Полярный фронт

Генетическая изменчивость Eukrohnia hamata (по фрагменту гена mtСО1)

Полярный фронт

Расположениепопуляций E. hamata в Атлантическом океанеСубантарктическая

популяция (8 экз.)

Антарктическая популяция

(5 экз.)Eukrohnia macroneura

Внешняя группа

Арктическая популяция(2 экз. из GenBank)

Субтропическая популяция(1 экз.+3 экз. из GenBank)

Субтропический фронт

11

12

1. Градиентные зоны в Южном океане могут служить

границами распространения видов. Пределы

распространения видов зоопланктона зависят от сезона.

2. В случае, если при переходе через фронт таксономический

состав зоопланктона не меняется, происходит смена

соотношения этих видов.

3. Градиентные зоны могут служить причиной генетической

изоляции популяций для некоторых видов зоопланктона.

Спасибо за внимание