Application of High-Temperature Combustion Method for Measuring Content of Organic Carbon in Faecal Pellets and Small-Sized (≤1 mm) Zooplankton

A. V. Drits; Дриц А. В.; N. A. Belayev; Беляев Н. А.; V. A. Karmanov; Карманов В. А.; M. V. Flint; Флинт М. В.

doi:10.31857/S0030157423010021

Применение метода высокотемпературного сжигания для измерения содержания органического углерода в мелкоразмерном (≤1 мм) зоопланктоне и фекальных пеллетах

Авторы: Дриц А.В.¹, Беляев Н.А.¹, Карманов В.А.¹, Флинт М.В.¹
Учреждения:
1. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Выпуск: Том 63, № 1 (2023)
Страницы: 160-168
Раздел: Приборы и методы
URL: https://bakhtiniada.ru/0030-1574/article/view/136232
DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157423010021
EDN: https://elibrary.ru/AFELCX
ID: 136232

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Материал получен в экспедициях на НИС “Академик Мстислав Келдыш” в Карском море в 2019–2021 гг. Объектами исседований были мелкоразмерные копеподы, яйца и фекальные пеллеты копепод. Содержание органического углерода измерено методом прямого высокотемпературного каталитического сжигания. Метод адаптирован для измерений на анализаторе общего органического углерода Shimadzu TOC-VCPH. Диапазон устойчиво измеряемых значений углерода составлял 30–10 000 нгС экз^–1. Зависимость содержания органического углерода (С, мкг экз^–1) от размера тела планктонных животных (L, мм) описывается уравнением регрессии С = 4.24 L^1.84, r² = 0.85, n = 46. Содержание органического углерода в фекальных пеллетах, собранных в полевых условиях, изменялось от 9.4 до 102.9 мкгС мм^–3. Соотношение органического углерода и хлорофилла “а” в фекальных пеллетах различалось более чем на два порядка: максимальные значения (542.1 и 726.1) были получены в заливах архипелага Новая Земля, минимальные (3.2–5.6) – на шельфе Карского моря в период освобождения акватории ото льда. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения возможности применения метода при исследовании питания зоопланктона в естественных условиях и оценки роли фекальных пеллет в вертикальном потоке органического углерода.

Ключевые слова

высокотемпературное сжигание, органический углерод, мелкоразмерный зоопланктон, фекальные пеллеты

Список литературы

Арашкевич Е.Г., Флинт М.В., Никишина А.Б. и др. Роль зоопланктона в трансформации органического вещества в обском эстуарии, шельфовых и глубоководных районах Карского моря // Океанология. 2010. Т. 50. № 5. С. 823–836.
Демидов А.Б., Сергеева В.М., Гагарин В.И. и др. Первичная продукция и хлорофилл размерных групп фитопланктона Карского моря в период схода сезонного льда // Океанология. 2022. Т. 62. № 3. С. 1–14. https://doi.org/10.31857/S0030157422030030
Демидов А.Б., Гагарин В.И., Еремеева Е.В. и др. Вертикальная изменчивость первичной продукции и хлорофилла в Карском море в середине лета: вклад подповерхностных максимумов в интегральные величины // Океанология. 2021. Т. 61. № 5. С. 737–752. https://doi.org/10.31857/S003015742105004X
Амелина А.Б., Дриц А.В., Сергеева В.М. и др. Зоопланктон заливов архипелага Новая Земля: состав, распределение, роль в выедании фитопланктона и биоседиментации // Океанология. 2018. Т. 58. № 6. С. 908–922 https://doi.org/10.1134/S0030157418060011
Abe Y., Natsuike M., Matsuno K. et al. Variation in assimilation efficiencies of dominant Neocalanus and Eucalanus copepods in the subarctic Pacific: Consequences for population structure models // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2013. V. 449. P. 321–329. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2013.10.023
Ashjian C.J., Campbell R.G., Welch H.E. et al. Annual cycle in abundance, distribution, and size in relation tohydrography of important copepod species in the western Arctic Ocean // Deep-Sea Res. I. 2003 V. 50. P. 1235–1261. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(03)00129-8
Bailey A., Thor P., BrowmanH. I. et al. Early life stages of the Arctic copepod Calanus glacialis are unaffected by increased seawater pCO2 // ICES J. of Mar. Sci. 2017. V. 74. P. 996–1004. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsw066
Bamstedt U., Gifford D.J., Irigoien X. et al. Feeding / ICES Zooplankton Methodology Manual / Eds. Harris R. et al. London: Academic Press, 2000. P. 297–380.
Downs J.N., Lorenzen C.J. Carbon : pheopigment ratios of zooplankton fecal pellets as an index of herbivorous feeding // Limnol. Oceanogr. 1985. V. 30. № 5. P. 1024–1036.
Drits A.V., Pasternak A.F., Arashkevich E.G. et al. Influence of riverine discharge and timing of ice retreat on particle sedimentation patterns on the Laptev Sea shelf // J. Geophys. Res.: Oceans. 2021. V. 126. № 10. e2021JC017462. https://doi.org/10.1029/2021JC017462
Flint M.V., Poyarkov S.G., Rimsky-Korsakov N.A. et al. Ecosystems of the Siberian Arctic Seas–2021: Ecosystem of the Kara Sea in the Period of Seasonal Ice Melting (Cruise 83 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh) // Oceanology, 2022. V. 62. N 1, P. 133–135. https://doi.org/10.1134/S0001437022010052
Forest A., GalindoV., Darnis G. et al. Carbon biomass, elemental ratios (C : N) and stable isotopic composition (d13C,d15N) of dominant calanoid copepods during the winter-to-summer transition in the Amundsen Gulf (Arctic Ocean) // J. Plank. Res. 2011. V. 33. № 1. P. 161–178. https://doi.org/10.1093/plankt/fbq103
González H.E., González S.R., Brummer G.A. Short-term sedimentation pattern on zooplankton, faeces, and microzooplankton at a permanent station in the Bjornafjorden (Norway) during April–May 1992 // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1994. V. 105. P. 31–45.
González H.E., Smetacek V. The possible role of the cyclopoid copepod Oithona in retarding vertical flux of zooplankton fecal material // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1994. V. 113. P. 233–246.
Hirche H.-J. Egg production of the Arctic copepod Calanus glacialis: laboratory experiments // Mar. Biol. 1989. V. 103. P. 311–318.
Hirche H.-J., Bohrer R. N. Reproduction of the Arctic copepod Calanus glacialis in Fram Strait. Mar. Biol. 1987. V. 94. P. 11–17.
Holm-Hansen O., Lorenzen C.J., Holmes R.W., Strickland J.D.H. Fluorometric determination of chlorophyll // J. Cons. Perm. Int. Explor. Mer. 1965. V. 30. P. 3–15. https://doi.org/10.3354/meps08608
Hygum B.H., Hansen B.W. Growth and development of Calanus finmarchicus nauplii during a diatom spring bloom // Mar. Biol. 2000. V. 136. P. 1075–1085.
Juul-Pedersen T., Michel C., Gosselin M. Sinking export of particulate organic material from the euphotic zone in the eastern Beaufort Sea // Mar. Ecol.: Prog. Ser. 2010V. 410, P. 55–70.
Landry M. R., Hassett R. P. Fagerness V. et al. Effect of food acclimation on assimilation efficiency of Calanus pacificus // Limnol. Oceanogr. 1984. V. 29. № 2. P. 361–364.
Latja R., Salonen K. Carbon analysis for the determination of individual biomasses of planktonic animals // Internationale Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie: Verhandlungen. 1978. V. 20. № 4. P. 2556–2560. https://doi.org/10.1080/03680770.1977.11896915
Miquel J.-C., Gasser B., Martín J. et al. Downward particle flux and carbon export in the Beaufort Sea, Arctic Ocean; the role of zooplankton // Biogeosciences. 2015. V.12. P. 5103–5117. https://doi.org/10.5194/bg-12-5103-2015
Morales C.E., Bedo A., Harris R.P.et al. Grazing of copepod assemblages in the north-east Atlantic: the importance of the small size fraction // J. Plank. Res. 1991. V 13. № 2. P. 455–472.
Pasternak A.F. Gut fluorescence in herbivorous copepods: an attempt to justify the method // Hydrobiologia. 1994. V. 292/293. P. 241–248. https://doi.org/10.1007/BF00229947
Pasternak A., Arashkevich E., Reigstad M. et al. Dividing mesozooplankton into upper and lower size groups: Applications to the grazing impact in the Marginal Ice Zone of the Barents Sea // Deep-Sea Res. II. 2008. V. 55. P. 2245–2256.
Pond D. W., Ward P. Importance of diatoms for Oithona in Antarctic waters // J. Plank. Res. 2011. V. 33. № 1. P. 105–118.
Salonen K. A versatile method for the rapid and accurate determination of carbon by high temperature combustion // Limnol. Oceanogr., 1979. V. 24. № l. P. 177–183
Syvitsky J.P.M., Lewis A.G. Sediment ingestion by Tigriopus californicus and other zooplankton: material transformation and sedimentological considerations // Journal of Sedimentary Petrol. 1980. V. 50. № 3. P. 0869–0880.
Swalethorp R., Kjellerup S., Dünweber M. et al. Grazing, egg production, and biochemical evidence of differences in the life strategies of Calanus finmarchicus, C. glacialis and C. hyperboreus in Disko Bay, western Greenland // Mar. Ecol. Progr. Ser. 2011. V. 429. P. 125–144. https://doi.org/10.3354/meps09065
Tang K.W., Dam H.G. Limitation of zooplankton Production: Beyond Stoichiometry // Oikos. 1999. V. 84. № 3. P. 537–542.
Turner J.T. Zooplankton fecal pellets, marine snow, phytodetritus and the ocean’s biological pump // Progress in Oceanography. 2015. V. 130. P. 205–248.
Urban-Rich J., Hansell D.A., Roman M.R. Analysis of copepod fecal pellet carbon using a high temperature combustion method. // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1998. V. 171. P. 199–208. https://doi.org/10.3354/meps171199
Valdés V., Escribano R., Vergara O. Scaling copepod grazing in a coastal upwelling system: the importance of community size structure for phytoplankton C flux // Lat. Am. J. Aquat. Res. 2017. V. 45. № 1. P. 41–54. https://doi.org/10.3856/vol45-issue1-fulltext-5
Walve J., Larsson U. Carbon, nitrogen and phosphorus stoichiometry of crustacean zooplankton in the Baltic Sea: implications for nutrient recycling // J. Plank. Res. 1999. V. 21. № 12. P. 2309–2321.
Wexels Riser C., Reigstad M., Wassmann P. Zooplankton-mediated carbon export: A seasonal study in a northern Norwegian fjord' // Mar. Biol. Res. 2010. V. 6. № 5. P. 461–471. https://doi.org/10.1080/17451000903437067
Wilson S.E., Steinberg D.K., Buesseler K.O. Changes in fecal pellet characteristics with depth as indicators of zooplankton repackaging of particles in the mesopelagic zone of the subtropical and subarctic North Pacific Ocean // Deep Sea Res. Part II. 2008. V. 55. № 14. P. 1636–1647. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.04.019