Interannual Dynamics of Structural and Functional Characteristics of Macrophytobenthos in the Coastal Zone of a Recreational Complex (Sevastopol, Black Sea)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A comparison of the interannual (1985, 2004, and 2015) dynamics of nine structural and functional characteristics of macrophytobenthos in the coastal waters of the Victory Park (a developing recreational zone of the city of Sevastopol, including the city beach) was carried out using one-way analysis of variance (ANOVA), factor analysis, and principal component analysis (PCA) and taking into account the depth of macrophyte habitat and concentrations of mineral forms of nitrogen and phosphorus. Interannual statistically significant differences have been found for most of the analyzed variables. It has been shown that rearrangement of the macrophytobenthos structure occurs with an increase in the nutrient pressure on the water area. Perennial dominant species are replaced by physiologically active and rapidly growing ephemeral species with a developed surface; the biomass of dominant species decreases against the background of increased biomass of epiphytes and associated species. As the nutrient pressure decreases, the bottom phytocoenosis begins to recover.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. A. Kovardakov

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: skovardakov@mail.ru
Russian Federation, Sevastopol 299011

N. Y. Rodionova

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas, Russian Academy of Sciences

Email: skovardakov@mail.ru
Russian Federation, Sevastopol 299011

References

  1. Афанасьев Д.Ф. Состояние и сукцессии макрофитобентоса на Азово-Черноморском шельфе России в конце XX – начале XXI веков: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Краснодар, 2010. 40 с.
  2. Афанасьев Д.Ф., Абдуллин Ш.Р. Опыт анализа организации донной растительности Российского шельфа Черного моря с использованием непрямой ординации // Экология. 2014. № 1. С. 74–76.
  3. Афанасьев Д.Ф., Камнев А.Н., Сеськова Д.В., Сушкова Е.Г. Сезонная динамика сообществ морских водорослей с доминированием Cystoseira crinita Duby, 1830 (Fucales: Phaeophyceae) в северо-восточной части Черного моря // Биол. моря. 2017. Т. 43. № 6. С. 393–402.
  4. Беленикина О.А. Красные водоросли в системе биомониторинга сублиторали Черного моря: автореф. … дис. канд. биол. наук. М., 2005. 20 с.
  5. Березенко Н.С. Современное состояние и динамика изменений макрофитобентоса в акватории порта Новороссийск // Морские биологические исследования: достижения и перспективы: в 3-х т.: сборник материалов Всероссийской науч.-практ. конф. с междунар. участием, приуроченной к 145-летию Севастопольской биологической станции (Севастополь, 19–24 сентября 2016 г.): ЭКОСИ-Гидрофизика, 2016. Т. 2. С. 248–251.
  6. Вержевская Л.В., Миньковская Р.Я. Структура и динамика антропогенной нагрузки на прибрежную зону Севастопольского региона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 92–106.
  7. Григорьева И.Л., Чекмарева Е.А. Влияние рекреационного водопользования на качество воды Иваньковского водохранилища // Известия РАН. Сер. географическая. 2013. № 3. C. 63–70.
  8. Громов В.В. Макрофитобентос южных морей России. Водоросли Северо-Кавказского побережья Черного моря, прибрежно-водная растительность Азовского моря и Северного Каспия. Saarbrucken, Germany: Academic Publishing “Palmarium”, 2012. 337 с.
  9. Дьяков Н.Н., Мальченко Ю.А., Линченко А.Е. и др. Гидролого-гидрохимические характеристики прибрежных вод Крыма и необходимые мероприятия по снижению уровня загрязнения рекреационных зон // Труды ГОИН. 2020. № 221. С. 163–194.
  10. Калугина-Гутник А.А. Исследование донной растительности Черного моря с применением легководолазной техники // Морские подводные исследования. 1969. С. 105–113.
  11. Ковардаков С.А., Фирсов Ю.К. Изменение донной растительности в акватории черноморского рекреационного комплекса в процессе его развития // Системы контроля окружающей среды. Средства и мониторинг: сб. науч. тр. Севастополь: МГИ, 2007. С. 347–351.
  12. Ковардаков С.А., Празукин А.В., Фирсов Ю.К. Сравнение многолетних изменений структурных и функциональных состояний прибрежных черноморских фитоценозов с различной антропогенной нагрузкой // Системы контроля окружающей среды. Средства, информационные технологии и мониторинг: сб. науч. тр. Севастополь: МГИ, 2009. С. 377–384.
  13. Ковардаков С.А. Динамика структурных характеристик ценопопуляции Cystoseira crinita Duby в акватории черноморского рекреационного комплекса // Системы контроля окружающей среды. 2019. Вып. 1. № 35. С. 88–96.
  14. Ковардаков С.А., Павшенко Д.А. Структурные характеристики ценопопуляций Ericaria crinita в акваториях с различной рекреационной нагрузкой // Организмы, популяции и сообщества в трансформирующейся среде: сб. материалов XVII Междунар. науч. экол. конф. (Белгород, 22–24 ноября 2022 г.). Белгород: ИД “БелГУ” НИУ “БелГУ”, 2022. С. 76–79.
  15. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49769706
  16. Лемешко Б.Ю., Миркин Е.П. Критерии Бартлетта и Кокрена в измерительных задачах при вероятностных законах, отличающихся от нормального // Измерительная техника. 2004. № 10. С. 10–16.
  17. Мильчакова Н.А., Петров А.Н. Морфофункциональный анализ многолетних изменений структуры цистозировых фитоценозов (бухт Ласпи, Черное море) // Альгология. 2003. Т. 13. № 4. С. 355–370.
  18. Миничева Г.Г., Зотов А.Б., Косенко М.Н. Методические рекомендации по определению комплекса морфофункциональных показателей одноклеточных и многоклеточных форм водной растительности. Одесса, 2003. 32 с.
  19. Миронова Н.В., Панкеева Т.В. Пространственно-временные изменения макрофитобентоса бухты Круглая (Черное море) // Юг России: экология, развитие. 2020. Т. 15. № 2. С. 125–139.
  20. Миронова Н. В., Панкеева Т. В. Пространственно-временные изменения макрофитобентоса прибрежной зоны заказника “Караньский” (Севастополь, Черное море) // Поволжский экологический журнал. 2021. № 1. С. 47–63.
  21. Непомнящий В.В., Макеева Е.Г. Особенности рекреационных воздействий на аквальные комплексы: методические аспекты // Известия АО РГО. 2020. № 4. Вып. 59. С. 5–12.
  22. Никитина В.Н., Лисовская О.А. Макрофитобентос верхних отделов береговой зоны Российского побережья Черного моря. СПб.: Изд. СПбГУ, 2013. 132 с.
  23. Новаковский А.Б. Методы ординации в современной геоботанике // Вестн. ИБ Коми НЦ УрО РАН. 2008. № 10. С. 2–8.
  24. Панкеева Т.В., Миронова Н.В. Пространственное распределение макрофитобентоса с учетом ландшафтной структуры дна в бухте Ласпи (Черное море) // Вестн. удмуртского ун-та. 2019. Т. 29. Вып. 1. С. 111–123.
  25. Папунов Д.В. Макрофитобентос как индикатор динамики подводных ландшафтов береговой зоны моря // Вопросы современной альгологии. 2012. № 2 (2). URL: http://algology.ru/121
  26. Празукин А.В. Структурные и функциональные изменения черноморской цистозиры в условиях эвтрофирования (иерархический подход): автореф. дис. … канд. биол. наук. Севастополь, 1991. 25 с.
  27. Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана. М.: ВНИРО, 2003. 204 с.
  28. Садогурський С.Ю., Садогурська С.О., Белич ТВ. Склад та розподіл макрофітобентосу біля берегів півострова Тарханкут (Чорне море, Крим) // Algologia. 2021. V. 31 (3). P. 249–270. https://doi.org/10.15407/alg31.03.249
  29. Степаньян О.В. Макрофитобентос Новороссийской бухты (Черное море): деградация в условиях хозяйственной деятельности и климатических изменений // Вестник КамчатГТУ. 2018. № 45. С. 110–116.
  30. Степаньян О.В. Макрофитобентос Черного и Азовского морей: Флористические и экологические аспекты (Обзор) // Наука юга России. 2020. Т. 16. № 4. С. 26–38.
  31. Теюбова В.Ф. Разнообразие и экологические особенности макрофитобентоса российского сектора Черного моря: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Краснодар, 2012. 20 с.
  32. Хайлов К.М., Парчевский В.П. Иерархическая регуляция структуры и функции морских растений. Киев: Наукова думка, 1983. 254 с.
  33. Хайлов К.М., Празукин А.В., Ковардаков С.А., Рыгалов В.Е. Функциональная морфология морских многоклеточных водорослей. Киев: Наукова думка, 1992. 280 c.
  34. Хайлов К.М., Ковардаков С.А., Празукин А.В. Биологические поверхности многоуровневых фитосистем и расчет их численных характеристик // Морской экологический журнал. 2004. Т. 3. № 3. С. 61–77.
  35. Comrey A.L., Lee H.B. A first Course in Factor Analysis, 2nd ed. Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum, 1992.
  36. Cureton E.E., D’Agostino R.B. Factor Analysis: An Applied Approach. New York: Psychology Press. 1993. https://doi.org/10.4324/9781315799476
  37. Haan J., Huisman J., Brocke H.J. et al. Nitrogen and phosphorus uptake rates of different species from a coral reef community after a nutrient pulse // Sci. Rep. 2016. V. 6. Art. ID 28821.
  38. http://doi.org/10.1038/srep28821
  39. Lee K.J., Kang E.H., Yoon M. et al. Comparison of heavy metals and arsenic species in seaweeds collected from different regions in Korea // Appl. Sci. 2022. V. 12. № 14. Art. ID 7000. https://doi.org/10.3390/app12147000
  40. Malone T.C., Newton A. The globalization of cultural eutrophication in the coastal ocean: Causes and Consequences // Front. Mar. Sci. 2020. V. 7. Art. ID 670. https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00670
  41. Milchakova N.A. Marine Plants of the Black Sea: An Illustrated Field Guide. Sevastopol: Digit Print, 2011.
  42. Mineur F., Arenas F., Assis J. et al. European seaweeds under pressure: Consequences for communities and ecosystem functioning // J. Sea Res. 2015. V. 98. P. 91–108.
  43. Rabalais N.N., Turner R.E., Diaz R.J. et al. Global change and eutrophication of coastal waters // ICES J. Mar. Sci. 2009. V. 66. P. 1528–1537.
  44. Rees T.A.V. Scaling and transport kinetics in aquatic primary producers // Mar. Ecol.: Prog. Ser. 2014. V. 509. P. 103–112.
  45. Schulz L. Nährstoffeintrag in Seen durch Badegäste // Zentralbl. Bakteriol., Mikrobiol. Hyg., Abt. l, Orig. B. 1981. V. 173. S. 528–548.
  46. Smith V.H., Joye S.B., Howarth R.W. Eutrophication of freshwater and marine ecosystems // Limnol. Oceanogr. 2006. V. 51. № 1, part 2. P. 351–355.
  47. State of the environment of the Black Sea (2001–2006/7). Publications of the Commission on the protection of the Black Sea against pollution (BSC), № 2008-3. Istanbul: Black Sea Comm., 2008.
  48. Titlyanov E.A., Titlyanova T.V., Xia B.M., Bartsch I. Checklist of marine benthic green algae (Chlorophyta) on Hainan, a subtropical island off the coast of China: comparisons between the 1930s and 1990–2009 reveal environmental changes // Bot. Mar. 2011. V. 54. № 6. P. 523–535.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic map with sampling area and station location.

Download (73KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Interannual changes in the analyzed signs of macrophytobenthos and environmental characteristics from the coastal waters of the Victory Park in Sevastopol: a – concentration of mineral nitrogen in water (CN), b – concentration of mineral phosphorus in water (CP), c – phytocenosis biomass (VF), d – cystosira biomass (VC), e – epiphyte biomass (VE), e is the biomass of related species (VSV), w is the epiphytic coefficient of cystozyra (CE), z is the specific surface area of phytocenosis (S/W)F, i is the index of the surface of phytocenosis (IPF), k is the density of the cystozyra population (NC), l is the average individual mass of the stratum cystosirs (WSL). The vertical axis is the values of the analyzed features, the horizontal axis is the years of research. The average values of the features ± confidence interval = 0.95 are given; F is the Fisher criterion, p is the significance level, k1 and k2 are the number of degrees of freedom, respectively, of intergroup and intragroup variances.

Download (417KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Projections of 12 variables and 63 observations by year on the factor plane F1–F2.

Download (141KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Interannual changes in significant macrophytobenthos and environmental variables on the F1 scale. For each variable, regression lines with equations, correlation coefficients (R) and determination (R2) are shown here and in Figures 5 and 6. Symbols here and in Figures 5 and 6:  – 1985,  – 2004,  – 2015.

Download (468KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Interannual changes in the values of macrophytobenthos variables on the F2 scale.

Download (163KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Interannual changes in the values of macrophytobenthos variables and sampling depth (Z) on the F3 scale.

Download (167KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences