• Главная
  • Обитатели Черного моря
  • Фитопланктон Черного моря

Фитопланктон Черного моря

В августе-сентябре  - когда вода в море самая тёплая,  фитопланктон входит в период расцвета.  В одном литре воды, взятой вблизи берегов Чёрного моря со стороны Кавказа, можно обнаружить от 10 тысяч до 10 млн. клеток этих существ. Поскольку фитопланктон очень мал, то он практически ничего не весит:  всего полграмма на один миллион клеток.

Ceratium tripos – вид, представляющий собой один и з самых крупных динофлагеллят (фотосинтезирующих водорослей, способных к люминесценции) Если в море впадают реки ( как, например, Дунай в западную часть Чёрного моря), то это способствует широкому распространению фитопланктона. Его может стать в сотни или десятки раз больше! Если попробовать взвесить весь фитопланктон, плавающий в относительно тёплых водах Чёрного моря в один из простых августовских дней, то мы получим поистине огромную цифру – около 6 млн. тонн! Это огромное число с трудом укладывается голове, но нам абсолютно необязательно его себе представлять. Зато оно помогает понять, какую же огромную роль играет фитопланктон в морской жизни.  Он очень сильно влияет на его экологию, можно сказать, что фитопланктон определяет её. И это касается всего Мирового Океана, а не только Чёрного Моря.

Обычно, когда вспоминают морские растения, представляют разнообразные разноцветные многоклеточные водоросли, похожие внешне на наземные кусты; но вспомним - они произрастают лишь у самых берегов, ведь им нужно закрепляться на дне, но в тоже время  им нужен свет. Потому водоросли-макрофиты – очень красивые и действительно разнообразные, заселили склон под водой до глубин (в Черном море) - 40-50 метров, до сотни метров – в более прозрачных водах, которые есть в других морях.

Фитопланктон предпочитает жить в освещённой зоне моря, называемой фотетической.  Она располагается до 100 м в глубину. Это очень важно, так как основой жизни фитопланктона является фотосинтез, для которого свет просто необходим . Кроме того, эти микроскопические водоросли обладают очень высокой скоростью размножения – всего за сутки могут увеличивать свою биомассу вдвое! Поэтому они являются основной морской растительностью. Улавливая свет Солнца, они перерабатывают воду и морские соли в своё вещество и растут таким образом.

В экологии этот процесс имеет название «первичная продукция». Вторичной продукцией является поедание фитопланктона зоопланктоном, который растёт за счёт этого . Следующий этап – редукция, то есть разрушение. Всё умирает и , в том числе и микроорганизмы, и его останки достаются бактериям, или бактериопланктону.  Останки разлагаются бактериями и переходят вновь в состояние органических веществ.  Все эти явления составляют морской круговорот веществ.

Фитопланктон – это не только водоросли, это ещё и так называемые «сине-зелёные бактерии». Они носят название цианобактерий. Хоть это и настоящие бактериальные организмы, так как в их клетках не существует ядер, но они обладают и свойством растений – способностью фотосинтезировать.

В Чёрном море цианобактерии чаще всего селятся в прибрежных водах или там, куда впадают реки. Также они часто встречаются в опреснённых водах, например, в Азовском море.

Колонии планктонных цианобактерий хорошо видны под электронным микроскопом.

 

Планктон – очень маленькие создания. И зачастую они являются отличной добычей для хищников. Как же им спастись? Ответ таков: никак. Но они могут продлить своё существование.

Во-первых,  фитопланктон – существа подвижные. Двигаются они с помощью специальных клеточных выростов – жгутиков. Их количество может быть самым разным – от одного до восьми (например, у празинофитов Prasinophyceae – их четыре)! Наличие жгутиков даёт фитопланктону возможность достаточно быстро передвигаться.

Во-вторых, тело планктона окружает специальная оболочка - панцирь .Она может защитить от мелких животных, например, инфузорий, но против более крупных будет бесполезна.  Например панцирь Церациум составляет  до 400 микрон в толщину. Он настолько крепкий, что никто их представителей зоопланктона с ним справиться не сможет, но вот рыбы, которые питаются планктоном, запросто могут им полакомиться.

Состав черноморского планктона весьма разнообразен . Он составляет более шестисот видов! Но внимание мы уделим тем, что наиболее активно влияют  на морскую жизнь, или просто более интересны. Среди них – тем, кого можно разглядеть в микроскоп. Это следующие группы водорослей:

Динофлагелляты, относящиеся к  классу Dinophyceae. Это водоросли, имеющие панцирь и жгутики. Эти водоросли отлично проглядываются в микроскоп даже при очень малом увеличении (как и диатомовые водоросли).  Динофлагелляты имеют по два расположенных в панцирных бороздках жгутика: один жгутик как-бы оборачивает тело вокруг,  а другой направляется вперёд. Жгутики динофлагеллят работают по принципу «пропеллера»: клетка вращается вокруг своей оси и двигается, как бы «ввинчиваясь» в воду.

Ceratium furca. Сверху клетка представляет собой крупный протоперидиниум. Жгутики Церациума под микроскопом не видно, потому что они слишком тонкие. Но зато хорошо просматриваются бороздки, в который они вращаются. Панцирь динофлагеллят  ( он называется  тека)состоит из органических полимеров с преобладанием целлюлозы. Служит он для защиты хрупкого тельца планктона.  Хотя не все динофлагелляты имеют жёсткую теку, некоторые прекрасно обходятся без неё.  Например, представители рода гимнодиниум  (или Gymnodinium). Форму динофлагелляты имеют самую разнообразную, порой даже достаточно необычную.  Достаточно посмотреть под микроскопом на разных представителей церациумов и динофизисов.  Некоторые виды динофитовых водорослей, обычных для планктона, живущего летом в Чёрном море, достаточно увидеть даже с помощью самого простого микроскопа. Это  пророцентрум миканс  (от лат. Prorocentrum micans), церациум фурка (от лат. Ceratium furca ) (что такое фурка – это вилка по-латыни. И действительно эта маленькая водоросль имеет форму вилки),  маленькая скрипсиелла (лат. Scrippsiella trochoidea) и гониолакс закрученный (от лат. Gonyaulax spinifera) – в его теке отчётливо видны желобки, по которым закручиваются жгутики.

Gonyaulax spinifera

Prorocentrum micans        

Scrippsiella trochoidea       

Эта клетка, похожая на ёжика – циста (покоящаяся клетка, стадия пережидания неблагоприятных условий) динофитовой водоросли гониолакс (Gonyaulax sp).Когда становится холодно, многие динофлагелляты обрастают толстой оболочкой и опускаются на дно. Толстая стенка служит защитой от холодов и поедания, а стенка гониолакса имеет и шипы. Если приходит тепло – цисты поднимаются течением, и клетки выходят из них, чтобы снова начать свою обычную жизнь. Такой массовый выход цист был в феврале 2002 года в Утрише, что рядом с Анапой. В момент  выхода оболочка цисты уже достаточно тонкая, чтобы порваться и дать возможность клетке выйти из неё.

Как Циста Gonyaulax

Alexandrium выходит из цисты.

В нашем случае из цисты вышел для Чёрного моря совершенно новый вид динофлагелляты - александриум (от лат. Alexandrium sp). Это достаточно ядовитая водоросль! Она не отравляет морскую воду, но её могут сьесть мидии, моллюски, которых человек употребляет в пищу. Яд может накопиться в теле мидий и потом, впоследствии, отравить человека.  Но к счастью, подобных случаев отравления на Чёрном море пока что не было. Также токсичны, хотя и не серьёзно опасны, как александриум, большинство видов рода динофизис, а также часть других видов планктоновых водорослей.

Динофлагелляты, так же имеют ряд интересных особенностей. Например, они могут захватывать готовые органические вещества и питаться ими, как это делают животные. Такая способность называется фагоцитоз. Некоторые особи при этом не теряют возможности фотосинтезировать. Их зовут миксотрофами, это, к примеру, виды из рода Ceratium. Часть динофлагеллятов потеряли пластиды и  перешли в разряд гетеротрофов. Это  динофизисы ( лат. Dinophysis ),а также очень распространённые протоперидиниумы (лат. Protoperidinium ). Некоторые динофлагелляты достигают 1,5 мм в диаметре, что для планктона является поистине гигантским размером. Это представители рода ноктилюка (с латыни Noctiluca sp).  Их даже причисляют к зоопланктону.

У некоторых динофлагеллят  образовалось некое подобие рта и глотки, выворачивающейся наружу. Это протоперединиум (Protoperidinium granii). Он как-бы садится на жертву и выпускает наружу «глотку», которая захватывает её. Обычно жертвами бывают более мелкие и слабые клетки, чем сам протоперидинум. Самый настоящий хищник!

По родственным связям протоперединум относится к водорослям, но образ жизни ведёт ближе к животному.  Другие виды динофлагеллятов – гетеророфы. Но виды из родов протоперидиниум и динофизис до сих пор входят в состав планктона при подсчёте его количества в воде.

 Некоторые гетеротрофные динофлагелляты ведут паразитический образ жизни, живя за счёт других организмов.

Protoperidinium granii

Появляться в воде Чёрного моря динофлагелляты начинают весной. Наибольшее их колличество в воде приходится на августовско-сентябрьский период. Но к концу ноября планкон в воде почти полностью исчезает.

Achnantes brevipes

Это диатомовые водоросли,  или по-друогму Диатомеи, относящиеся к классу Bacillariophyceae. Эти водоросли имеют тяжелый кремниевый панцирь, состоящий из двух половинок (по-гречески это звучит как «диатома» ). Этот панцирь похож на коробочку. В одной его части лежит сама клетка, а в другая выполняет роль «крышечки». В процессе деления панцирь диатомеи разделяется дочерними клетками. На этой фотографии – вид сбоку колонии диатомей ахнантеса, здесь чётко можно увидеть  и «коробочки», и «крышечки».

Ахнантес – вид водоросли, который живёт в основном на дне или на верхних слоях других водорослей. Но течение иногда выносит его на поверхность, к другим представителям планктона.

Другие виды диатомовых водорослей, всплывающих к поверхностному планктону: ликмофора изящная, плевросигма удлиненная, грамматофора морская, и талассионема прибрежная.

Панцирь ахнантеса и ликмофоры имеет своеобразные щели, служащие для обмена клеткой газами, водой и солями с окружающей средой.

Есть ещё одна действительно интересная водоросль- диатомея - стриателла, донный планктон, чей хлоропласт для «ловли» лучей солнца сам напоминает солнце!

Striatella unipunctata

 Довольно распространённые морские диатоме - хетоцеросы  (относится к роду Chaetoceros), что означает «щетинистые» в переводе с греческого.  Они живут в Мировом океане повсеместно и их можно увидеть во все поры года. Это колониальные организмы, чья колония имеет вид своеобразной цепочки, от которой отходит хета – острая и длинная щетинкаю. Самый распространённый вид этого рода для Чёрного моря - это  Хетоцерос изогнутый (с латыни Chaetoceros curvisetus ). Встретить его можно не только в нашем море, он достаточно успешно расселился по всему Мировому океану.

Щетинки хетоцероса служат для его защиты от морских животных. Случалось даже, что  поедание рыбами хетоцеросов приводило к их массовой гибели, так как жабры были исколоты щетинками. Исследования питания мидий показали, что при наличии большого количества хетоцеросов в воде, моллюски закрывают створки своих раковин и почти перестают есть, чтобы не повредить свои тела шипами хетоцеросов.

 Сжатый Хетоцерос (от лат. Chaetoceros compressus)          

Чем отличается Chaetoceros laciniosus? У этого венца природы есть щипцы, длинные и изогнутые, заканчивающиеся конечными парами хет.      

Хетоцерос изогнутый (с латинского Chaetoceros curvisetus)

Слышали ли вы когда-нибудь про Псевдосоления? Самой крупной диатомеей Чёрного моря является Pseudosolenia calcar-avis ( псевдосоления птичья-шпора).  Эта водоросль похожа на колбу, кончики которой загнуты наподобие когтей птицы. Отсюда и такое интересное название. Размер её может достигать больше, чем 1 мм в длину. Среди диатомей это настоящий гигант!

Псевдосоления имеет тонкие стенки и по форме достаточно плоская . Это позволяет течению подхватывать её и она как-бы «парит» в водной глади, словно в воздухе.

Диатомеям очень трудно оставаться на плаву из-за своего тяжёлого кремниевого панциря и отсутствия жгутиков. Поэтому, для того, чтобы они не тонули, поверхность их клетки достаточно широкая и плоская. Для этого и нужны хетоцеросам выросты на панцирях в виде щетинок. Они выполняют и защитную функцию. Так же для увеличения своей площади поверхности хетоцеросы образут колонии из десятков клеток, сцепленных вместе.

Даже находясь в связке, они продолжают делиться, увеличивая так свою колонию. Таким же способом (с помощью колоний) увеличивает свою поверхность диатомея хемиаулюса (Hemiaulus hauckii).

 Pseudonitzschia pseudodelicatissima – колонии растений

Колонии образует и другая диатомея - псевдоницшия (Pseudonitzschia). Её похожие на тонкие иголочки клетки соединяются в очень длинные ниточки. Псевдоницшия – вид-оппортунист,  то есть способный активно размножаться даже в самых неблагоприятных условиях.  Например, зимой во время холодов, или летом, когда планктонное сообщество находится в депрессии. Смысл этого явления в уменьшении конкруренции за пищу и жизненное пространство. Псевдоницшия использует минимум полезных ресурсов, но при этом растёт и размножается очень быстро. Так же нельзя не отметить маленький размер псевдоницшии – 1-2 микрона в длину и около 20 в диаметре.

Объём клетки относится к её поверхности в соотношении скорости поглощения веществ для питания. Чем оно меньше, тем быстрее идёт поглощение. Поэтому самые маленькие клетки обычно имеют самую большую скорость роста – из-за высокой скорости поглощения нужных организмам веществ.

А это уже конкретно ведёт к тому, что основной вклад в состав планктонного сообщества вносят именно маленькие клетки, диаметром меньше 20 микрон. Это нанопланктон – диаметр клетки в диапазоне 2 - 20 микрон  и  пикопланктон, диаметром < 2 микрон.

Нано- и пикопланктон содержит в своих клетках больше хлорофилла, чем микропланктон. Они достаточно плохо видны под обычным микроскопом; их можно различить только в движении и окрашенном состоянии. Поймать их в планктонную сеть тоже невозможно – они просто проскакивают даже через самые малые её ячейки в 10 микрон. По этим причинам, в данном случае, техническим, роль нано- и пикопланктона умалялась  учёными, так как они обращали внимание только на хорошо различимы микропланктон ( более 20 микрон), к коему можно отнести диатомеи и динофлагелляты. Нанопланктоном считают кокколитовые водоросли и диктиоховые, о которых речь пойдёт ниже.

 Многие знакомы с явлением «цветения» воды. Происходит это обычно весной,  когда потепление вызывает резкое ускорение размножения планктона. Зимой из-за холодов планктона в воде практически нет.

Сначала  появляется крошечный нанопланктон, крошечные жгутиконосцы , кокколитины, диатомеи ( чаще всего – псевдоницшии)и мелкие динофлагелляты,

 Далее появляются более крупные хетоцеросы (также относящиеся к диатомеям);

 Затем  наступает очередь крупных гетеротрофных динофлагеллят,

Однако потом они все идут на корм зоопланктону.

Обычно всплески активности фитопланктона в Черноморском регионе связан с зимним потеплением. Где-то с середины мая и по середину лета в планктоновом сообществе Чёрного моря обычно встречаются хетоцеросы и динофлагелляты.В самом конце весны – и в течение первого месяца лета обычно происходит сукцессия – состав смены и численности планктона. Крупный фитопланктон сменяется мелким нанопланктоном: кокколитофоридами и т.д.

Кокколитофориды, (греч. - круглые несущие камешки), иными словами кокколитины. Это микроскопические, размером - 5-10 микрон – относятся к нанопланктону. Они имеют жгутики  и своеобразную защитную оболочку из извести, которая и зовётся кокколитом.

Эти водоросли причисляются к отделу гаптофиты, второе название - примнезиофиты  (Haptophyta = Prymnesiophyta). Их размер настолько мал, что они проскакивают через ячейки обычной планктонной сети. Поэтому для них существует специальная, с отверстиями в всего один микрон. Кокколиты плохо видны в обычный световой микроскоп, но различить их оболочку всё-таки можно.

Кокколитина сиракосфера (от лат. Syracosphaera sp)

 

Итак, кокколитофорида эмилиана (лат. Emiliana huxleyi) цветёт в водах Черного моря в начале лета 2000-ого.

Эмилиана Хаксли (лат. Emiliana huxleyi) – один из самых распространённых видов кокколитов мирового океана. Эта водоросль обладает способностью к очень быстрому размножению, вызывая цветение воды в огромных масштабах. Например, иногда «цветущей» эмилианой покрывается весь Индийский океан!

Эмилиана цветёт в Черном море каждое лето. На данном снимке с NASA-спутника, сделанного 13.06.2000 года чётко видны белые полосы – это и есть эмилиана . Полосы эти  разносятся течением по всей акватории моря. Цветение эмилианы окрашено белым, так как сама она относится к кокколитам и имеет известковую оболочку.  По окончании цветения оболочки мёртвых эмилиан опускаются на дно моря и образуют известковый слой.

Meringia sp . Класс Диктиоховые (от лат. Dictyochophyсeae)

Ранее их звали «Кремнежгутиковые водоросли», второе название было Силикофлагеллят (Silicoflagellata).  Как правило их гораздо меньше по количеству в планктоновом сообществе, чем тех же динофлагеллят или диатомей.  Иногда в море можно заметить клеточки, похожие на маленькие кружева, сотканные искусным мастером. Это диктиоха (или Dictyocha sp.) – водоросль из одной клетки, имеющая кремниевый скелет (предлагаем изучить фото с электронного сканирующего микроскопа). Её главное отличие от диатомей в том, что скелет диктиохи не состоит из двух половинок. Плюс она обладает подвижностью, так как у неё есть жгутики. Подвижна не только диктиоха, но и все силикофлагелляты.  Мерингия Meringia sp - еще одна водоросль из кремния со жгутиком.

Эвгленовые водоросли (или Euglenophyceae). Это родственники зелёных водорослей. У них нет вообще панциря, они имеют лишь мягкую слизневую оболочку, и очень широко распространяются в прибрежных водах.  Благоприятным условием для их размножения является  опреснение воды.  Они очень быстро расселяются, но и так же быстро исчезают, так как являются кормом для других организмов. Эвгленовые водоросли имеют глазок, чувствительный к свету. Вот эта крохотная структура, похожая на зелёную колбаску, в длину достигающую 15 микрон, которую часто можно заметить в прибрежной территории - это эутрепция (лат. Eutreptia lanowii).       

Чудесная Eutreptia lanowii

 

Вы видите клетки празинофитов с 4 жгутиками Prasinophyceae под микроскопом (электронное сканирование) - из цветения у берегов Туапсе.       

 

Следующая группа обитателей моря. Празинофиты  ( Prasinophyceae, отделение Зеленые водоросли)  - это мелкие, 1-8 жгутиковые клетки, относящиеся к пикопланктону  и  покрытые защитными чешуйками. Они могут вызывать цветение опреснённой прибрежной воды (часто после сброса рек ливнями). Их роль и важность для морской экологии малоизучена, так как они плохо обнаруживаются при помощи светового микроскопа.

Еще одна водоросль , окрашенная в зелёные и бурые цвета и не имеющая панциря. Она состоит из множества клеток. Это проросток макроводоросли, тех самых водорослей, растущих на камнях и напоминающих наземные растения. Возможно, это  цистозира  бородатая (Cystoseira barbata) – основная черноморская макроводоросль. Она может жить и среди планктона, имея не больше десяти клеток, её может отбросить на берег – и тогда она попросту погибнет. Так же цистозира является излюбленной пищей донных раков. Так что из многих растений вырасти в полноценное растение смогут далеко не все.

Проросток бурой водоросли

Взявшись за изучение состава планктонного сообщества, мы очень часто, буквально ежегодно находим новинки. Это могут быть виды, или нетипичные для Чёрного моря, или вовсе новые виды. Скорее всего, это зависит от того, что Чёрное море активно взаимодействует с другими морями, и, таким образом в него попадают новые виды (страница Эволюция экосистемы). Так же это связано с развитием техники – современные микроскопы могут «увидеть» гораздо больше, чем, скажем, микроскопы 50-летней давности.

 Например, в третьем году, в пробах из окрестностей Утриша и лагеря «Орлёнок» была обнаружена неинтересная динофлагеллята. Оказалось , что это ранее неизвестный науке вид. Он был изучен и получил название в честь нашего моря – так и зовётся, протоперидиниум черноморский ( по латыни Protoperidinium ponticum).

Удивительной красоты  скелеты фитопланктона лучше всего видны под электронным микроскопом.  Они лучше всего поддаются подготовке в качестве препаратов и выглядят более красиво особи, имеющие жёсткий скелет. Обычно это представители диатомей и динофлагеллят.


  • Сукко — черноморский курортный поселок, располагающийся в долине между двумя холмами в районе галечных пляжей в 13 км от Анапы.

    Подробнее
  • 1
  • 2
  • 3

Счетчики

Яндекс.Метрика

Яндекс цитирования