Введение 3
1 Финский залив 5
1.1 Физико-географическая характеристика 5
1.2 Гидрохимический режим 12
1.3 Фитопланктон 19
1.4 Спутниковые методы определения хлорофилла 21
2 Материалы и методы исследования 23
2.1 Характеристика исходных данных 23
2.2 Методы исследования 27
3 Изменчивость концентрации хлорофилла «а», как 32 характеристика пространственно-временной изменчивости биомассы фитопланктона Финского залива
3.1 Внутригодовая и межгодовая изменчивость концентрации 32
хлорофилла «а»
3.1 Оценка уровня эвтрофирования вод залива 40
Заключение 46
Список литературы 48
Приложение А. Температуры поверхности океана, 52
концентрации хлорофилла «а», карты полей цветения
Приложение Б. Распределение концентрации хлорофилла «а» и 59
рассчитанный индекс E-TRIX
Финский залив является одной из самых эвтрофированных акваторий Балтийского моря. Эвтрофикация в свою очередь является важнейшим процессом в формировании экосистемы водоема. Происходит перенасыщение акватории биогенными элементами, что сопровождается ростом биологической продуктивности водных масс.
Фитопланктон является начальным звеном пищевой цепи, а также основным «производителем» кислорода в ходе фотосинтеза. Это делает его ключевым звеном водной экосистемы. Одновременно фитопланктон является естественным индикатором состояния морской среды. Изучение его распространения и изменчивости - это важная составляющая адекватной оценки биологической продуктивности водоема. Однако данные о биомассе фитопланктона, даже для такого хорошо исследованного водоема, как Финский залив, мало доступны. В тоже время в открытых базах данных широко представлены результаты спутниковых наблюдений за концентрацией хлорофилла «а» - одного из основных пигментов фотосинтезирующих
организмов.
Целью данной работы являлось изучение пространственно-временной изменчивости концентрации хлорофилла «а», как косвенной характеристики биомассы фитопланктона, под влиянием абиотических факторов в акватории Финского залива в 2010-2020 годах.
В рамках выполнения работы решались следующие задачи:
- на основании опубликованных источников дать краткую физикогеографическую характеристику Финского залива, в том числе гидрологического и гидрохимического режимов;
- изучить фитопланктонное сообщество залива и методы спутникового мониторинга, применяемые для его исследования;
- используя открытые базы данных, собрать информацию о концентрации хлорофилла «а», как косвенной характеристики биомассы фитопланктона, и об абиотических факторах, влияющих на развитие фитопланктона;
- выполнить анализ межгодовой и внутригодовой изменчивости концентрации хлорофилла «а» по данным спутникового мониторинга, сопоставив с изменчивостью тепловых условий;
проанализировать пространственную изменчивость концентрации хлорофилла «а» по данным экспедиционных исследований и сопоставить ее с результатами расчета индекса трофности вод залива.
В ходе исследования была дана краткая физико -географическая характеристика Финского залива, в большей степени его восточной части, его гидрологического и гидрохимического режимов на основании различных опубликованных источников.
Было изучено фитопланктонное сообщество залива. Оно представлено такими организмами, как цианобактерии, цветение которых происходит ежегодно в июле-августе, в восточной части Финского залива распространен пресноводный озерный тип фитопланктона, благодаря наличию стока из р.Нева. В южной части залива преобладают центрические и пеннатные диатомовые водоросли. Также в заливе присутствуют золотистые и желтозеленые водоросли.
Были рассмотрены, а также использованы методы спутникового мониторинга, такие как анализ данных через портал NASA Giovanni, что позволило отследить пространственно-временную изменчивость.
При использовании открытых баз данных, а именно портала Giovanni и портала Copernicus были получены данные о концентрации хлорофилла «а» и температуре поверхности океана с дискретностью 8 суток, а также при использовании портала «Расписание погоды» были получены срочные данные о метеоусловиях в городах, расположенных на побережье акватории. Кроме того, с помощью портала DAS были получены натурные данные о концентрации хлорофилла «а», биогенных элементов, растворенного кислорода, температуре и солености по всей акватории. Для всех данных брался вегетативный период 2010-2020 годов.
Благодаря полученным усреднённым по всей акватории данным о температуре и концентрации хлорофилла «а» были выявлены некоторые закономерности во временной изменчивости концентрации хлорофилла «а». Также был рассчитан такой показатель как градусодни тепла, отражающий количество накопленного тепла. Были построены карты полей цветения. Выделяются 2 основных пика цветения: в конце апреля-начале мая и в конце сентября. При этом в исследуемый период входили несколько аномальных лет, 2018 аномально холодный, восточная часть акватории была покрыта льдом в апреле, при этом в западной наблюдалось цветение. 2020 год был аномально теплым, акватория не замерзала и присутствовало аномальное цветение в западной части акватории в феврале, а также были замечены очень высокие концентрации хлорофилла «а» в конце сентября, максимальные за весь исследуемый период.
При расчете корреляционной взаимосвязи использовались данные с портала Copernicus о среднесуточной температуре поверхности океана за весь исследуемый период. Данные расчеты выявили корреляцию между 2017 и 2020 годами, а также между 2012 и 2018 годами. Был сделан вывод о том, что данных одной температуры поверхности недостаточно для качественной оценки динамики распространения хлорофилла «а».
Далее была проанализирована пространственная изменчивость концентрации хлорофилла «а» с использованием натурных данных с портала DAS, а также был рассчитан индекс трофности вод E-TRIX. В результате был сделан вывод о том, что наиболее эвтрофированными являются прибрежные участки залива, в частности побережье Финляндии, что происходит благодаря поступлению биогенных элементов с речным стоком. Открытая акватория характеризуется высокими показателями качества вод.
