Особенности органического мира красного моря: особенности органического мира красного моря

Содержание

история, описание флоры и фауны, фото

Красное море: история, описание флоры и фауны, фото

Место расположение: между Аравийским полуостровом и Африкой
Омывает берега стран: Египта, Судана, Джибути, Эритреи, Саудовской Аравии, Йемена, Израиля, Иордании
Площадь: 438 000 км²
Наибольшая глубина: 2211 м
Координаты: 20°44’41.1″N 37°55’27.9″E

Содержание:

Описание

Происхождение названия

История

Лес у Красного моря

Флора и фауна

На Красном море

Красное море на карте

Красное море, расположенное в тектонической впадине и являющееся внутренним морем третьего по размеру на нашей планете Индийского океана, считается самым молодым и самым интересным по разнообразию флоры и фауны.

Оно расположено между Африканским континентом и Аравийским полуостровом. Красное море соединяется со Средиземным морем и Индийским океаном, через всем хорошо известный, Суэцкий канал.

Говоря о Красном море, следует обратить внимание на тот факт, что оно считается самым соленым из всех морей, которые входят в состав Мирового океана, омывающего все материки нашей планеты.

«Почему именно это море самое соленое из всех морей?», — может задать вопрос человек, который не слишком хорошо знает географию и расположение Красного моря. Дело все в том, что Красное море – единственное море во всем мире, в которое не впадает ни одна пресноводная река. Естественно, оно значительно уступает по содержанию соли Мертвому морю, однако при этом следует помнить, что в Мертвом море не способен выжить практически ни один живой организм, а Красное море поражает даже бывалых дайверов обилием жизненных форм. И это при том, что соленость воды великолепного Красного моря составляет до 60 граммов солей на литр воды, взятой для лабораторного анализа.

В качестве сравнения стоит привести соленость воды, популярного среди отечественных туристов Черного моря – она составляет всего 18 грамм солей на литр воды.

Кроме этого, описывая Красное море, которое по праву считается одним из семи чудес подводного мира, нельзя не упомянуть, что это еще и самое теплое море на планете. Его согревают не только лучи солнца, но и земная мантия, то есть, в Красном море, в отличие от других морей, из глубины поднимаются не холодные, а теплые слои воды. Зимой вода прогревается до 21 – 23 градусов по Цельсию, а летом до +30. Из-за высокой температуры воды и постоянного ее испарения Красное море и стало самым соленым в мире, естественно, после Мертвого.

Происхождение названия Красного моря

Красное море, по самым скромным предположениям ученых, зародилось 25 миллионов лет назад. Поэтому точно узнать, почему Красное море назвали «Красным», увы, невозможно. Существует лишь несколько версий происхождения названия Красного моря, хотя, сразу стоит оговориться, ни одну из них нельзя считать достоверной.

По первой версии название произошло от древнего языка химьяритов – народа, который жил в Южной Аравии еще задолго до того, как эти земли были захвачены арабами.

Завоеватели долго пытались расшифровать письменность семитов и решили прочитать три буквы «Х», «М» и «Р» на свой лад – «ахмар», что в переводе и означает красный цвет. Это предположение можно считать, как версию, не заслуживающую особого внимания: сложно представить себе, что арабы решили в чужой язык добавить гласные буквы, чтобы получить слово, которое было бы им привычно, ведь они занимались расшифровкой языка, а не его слиянием со своим.

Вторая версия, по мнению историков, более правдоподобна, хотя и связана с мифами многих народностей, населявших территорию возле Красного моря. Каждая из частей света ассоциировалась у них с определенным цветом. Красный цвет ассоциировался с югом, где и находилось море, отсюда и произошло его название. По документам, которые уцелели до наших дней, и были расшифрованы учеными,

Красное море упоминалось еще во 2-м веке до нашей эры, а в 16-м веке некоторые исследователи называли это море, являющееся частью Индийского океана – Суэцким.

Как уже говорилось выше, море было образовано еще во время того, как Индия начала свое движение к азиатскому материку, а это событие произошло задолго до появления на Земле первого человека, поэтому доподлинно узнать, почему самое соленое море, входящее в состав Мирового океана, получило название «Красное», ученым наверняка не удастся.

Длинная история самого молодого моря

За весь период своего существования Красное море, несмотря на свой молодой возраст (естественно, согласно геологическим меркам), пережило целый ряд изменений и катаклизмов. За 25 миллионов лет, что для нашей планеты можно считать лишь коротким мигом, уровень Мирового океана постоянно колебался, что, к слову, происходит и сейчас. Таяли ледники, образовывались новые; воды океанов то поднимались, то опускались на десятки, а то и сотни метров. Как только уровень Мирового океана значительно падал, Красное море превращалось в огромное соленое озеро, где содержание соли в несколько раз превышало количество соли на литр воды в Мертвом море.

К слову, в настоящий момент с океаном море соединяет Баб-эль-Мандебский пролив. Самое глубокое место пролива – 184 метра. Стоит только представить себе, что будет, если начнется новый ледниковый период и уровень Мирового океана упадет на 190 метров. Красное море перестанет сообщаться с водами Индийского океана и в очередной раз станет мертвым. Однако нашим современникам и потомкам это не грозит. Такое снижение уровня Мирового океана происходит за сотни тысяч лет, поэтому удивительной красоты море, которое омывает берега Судана, Израиля, Саудовской Аравии, Иордании и, конечно же, Египта будет радовать всех, кто пожелает увидеть все то богатство подводного мира, которое можно встретить только в Красном море или же на Барьерных Рифах.

Ученые установили, что Красное море довольно часто теряло «связь» с Мировым океаном, а его побережье высыхало, и было покрыто солью. В результате этого, даже сейчас на берегах Красного моря, увы, не встретишь буйной растительности, а из родника, бьющего ключом, не получится утолить жажду. Вода под землей тоже соленая на вкус. Удивительно, но даже дожди в районе Красного моря не дадут почве живительной влаги, они, как и море, и источники возле него, соленые.

Лес у Красного моря

Да-да, уважаемый читатель, вы нисколько не ослышались, в самой северной части Красного моря существует лес, состоящий из мангровых зарослей. Этот лес входит в заповедник, носящий название Набк. Лишь только мангры способны расти в соленой воде и не нуждаются в постоянном доступе к корневой системе кислорода.

Это удивительное растение способно выводить избыток соли через свои листья, а живительная пресная влага питает древесину. Мангры обычно срастаются таким образом, что сквозь них пробраться человеку довольно затруднительно, а попав в определенный участок, можно запросто оказаться в ловушке, из которой выбраться без посторонней помощи невозможно. В мангровых зарослях Красного моря обитает огромное количество животных и пернатых, наблюдением за жизнью которых занимаются в заповеднике орнитологи и зоологи.

Флора и фауна Красного моря

Если сказать, что Красное море – это настоящий рай для дайверов, рыболовов и людей, увлекающихся подводной охотой, это не будет преувеличением. Стоит только надеть маску и взять трубку, как уже у самого побережья можно увидеть чарующий подводный мир с множеством разноцветных кораллов, губок, морских ежей и рыб.

Порой кажется, что каждый вид соревнуется здесь друг с другом по яркости окраса и необычности форм. Теплые и кристально чистые воды Красного моря позволяют здесь существовать множеству видов подводной флоры и фауны, большинство из которых являются эндемиками. Жизнь под водой здесь кипит и не замирает даже глубокой ночью.

Только на сегодняшний день учеными, которые проводят исследования глубин Красного моря, обнаружены и описаны почти 1 500 беспозвоночных, и практически столько же видов рыб. В водах Красного моря обитают почти 300 видов кораллов, размножение которых представляет собой фантастическую картину.

Огромные морские черепахи и резвящиеся дельфины дополняют собой удивительный пейзаж и говорят туристу о том, что он попал в место, где подводная жизнь раскрывается перед человеком во всей своей красе.

Удивительно то, что, по мнению ихтиологов, в наше время открыто не более 60% подводных обитателей Красного моря. Самая большая глубина этого уникального в своем роде моря, составляет более 3 километров, а это означает, что большинство глубоководных рыб еще не известны науке. Пока открыты лишь сорок три вида рыб, обитающих на больших глубинах. Также Красное море постоянно ставит перед учеными все новые и новые загадки. До сих пор неизвестно, почему около 30 % обитателей северной части моря не могут жить в другой его части.

Складывается впечатление, словно невидимая граница не дает перемещаться им с севера на юг. Хотя химический состав воды и температурный режим в этих областях почти идентичны. Может, причина кроется в слове «почти»?…

Несмотря на внеземную красоту подводного мира, Красное море таит в себе массу опасностей. Прикасаться к красивейшим кораллам, губкам или причудливым медузам в море строго запрещено. Об этом написано практически в каждом туристическом проспекте. Укол морского ежа или укус ядовитой подводной змеи, зубастой мурены может привести к ожогу, аллергической реакции, большой кровопотере, а иногда и к смерти пострадавшего.

Погружаясь в глубины Красного моря, необходимо помнить, что оно является домом для 44 видов акул. Некоторые из них вполне безобидные создания, которые обитают только на больших глубинах и питаются планктоном или мелкой рыбешкой. Однако среди них встречаются и опаснейшие для человека виды, например, тигровая акула, которая часто нападает на человека без видимой причины. Ее пасть усеяна огромными острыми зубами, которые легко могут оторвать конечность. Увы, но в последнее время все чаще и чаще стали отмечаться нападения тигровых акул на отдыхающих, которые, в большинстве своем, чаще всего заканчивались фатально. Есть данные о том, что в Красном море видели большую белую акулу, являющуюся, даже по признанию ученых, машиной для убийства.

Эти факты не были подтверждены, однако следует помнить, что возможность зайти в Красное море через Суэцкий канал из Средиземного моря и Индийского океана у «Большой Белой» — все же, есть. Поэтому если турист увидел в чистейшей воде крупную рыбу, ему лучше как можно скорее покинуть воду и выйти на берег.

На Красном море

Естественно, в Красном море водится довольно большое количество опасных для человека видов беспозвоночных, акул, морских ежей и змей. Но, если придерживаться рекомендаций, внимательно слушать инструкторов, то любая опасность обойдет отдыхающего стороной и он непременно откроет для себя тот удивительный и красочный мир, который можно встретить только в Красном море.

Одно из семи чудес подводного мира, именно так назвали легендарное и популярнейшее среди туристов Красное море. И это не просто громкие слова, это лишь очередное подтверждение того, что именно здесь можно понять, что существует другой, богатый, фантастический мир, скрытый от глаз водной поверхностью.

Рейтинг достопримечательности

Красное море на карте

Смотреть ещё на Putidorogi-nn.ru:

Флора и фауна Красного моря

Экзотический подводный мир Красного моря до сих пор становится героем легенд. Количество и качество местных кораллов, разнообразная морская флора и фауна делают Красное море уникальным явлением для всего Северного полушария.

Именно уникальность и неповторимость животного и растительного мира стала причиной его огромной популярности среди туристов всего мира, которая особенно возросла в последние несколько лет.

Флора и фауна Красного моря. Фото: HASSAN AMMAR/AFP/Getty Images

Главной достопримечательностью Красного моря являются, конечно, коралловые рифы. В некоторых египетских курортах они расположены непосредственно вблизи побережья, дав пристанище многочисленным экзотическим рыбам. Кораллы здесь удивительно разнообразны, отличаясь порой совершенно немыслимыми формами и цветовой гаммой. Их цвет варьируется от нежно-желтых и розовых оттенков до коричневых и ярко-синих.

Правда, природный цвет кораллы сохраняют только при жизни. После смерти мягкие ткани покрова вымываются и остается лишь белый кальциевый скелет. Правда, не все кораллы являются безобидными для человека. Прикосновение к огненному кораллу может вызвать болезненные и долго заживающие ожоги.

Их представителей фауны в Красном море часто встречаются различные виды дельфинов – например, бутылконосый дельфин, касатка и полосатый дельфин нескольких видов. Под водой вполне можно встретить великолепную зеленую черепаху. А спустившись до самого морского дна, можно увидеть удивительного по своей форме иглокожего морского огурца.

Еще одним экзотическим обитателем Красного моря является рыба-наполеон. Свое название она получила благодаря характерному выступу на голове, по форме схожему со знаменитой треуголкой французского императора. Больше всего таких рыб встречается рядом с южной оконечностью Синайского полуострова. Кроме того, к наиболее привлекательным и интересным для туристов подводным обитателям можно отнести ярких и экзотических рыбу-ангела, рыбу-бабочку, рыбу-клоуна и султанку.

Однако помимо этих привлекательных и безобидных видов в Красном море встречаются и достаточно опасные для человека. Здесь водятся некоторые виды акул, в том числе и весьма крупная рыба-молот. Правда, у побережья Египта встретить их можно довольно редко, и к скоплениям людей они обычно не приближаются.

Еще одним опасным подводным хищником является барракуда. В мутной воде она может принять движущиеся конечности человека за рыбу и попытаться схватить купальщика. Смертельной опасности барракуда не представляет, но нанесенные ее острыми зубами раны могут быть очень неприятными.

В коралловых рифах обитают довольно уродливые твари — мурены. В обычной ситуации они не агрессивны, их спокойно можно рассматривать и фотографировать. Но если раздразнить мурену, то она вполне может вцепиться в обидчика своими крепкими челюстями, разжать которые очень непросто.

Еще одним опасным обитателем рифов являются морские змеи. Яд некоторых из них гораздо опаснее, чем яд кобры. Правда, действует он гораздо медленнее, поэтому при укусе вполне можно успеть обратиться за помощью к врачу. На людей змеи обычно не нападают, но можно случайно наткнуться на одну из них в густой растительности.

Весьма неприятной может оказаться встреча с морским ежом. Хотя сами по себе эти представители подводной фауны совершенно не агрессивны, они защищены ядовитыми иглами, вполне способными проткнуть гидрокостюм и вызывать острую вспышку боли и даже временный паралич. Очень опасно приближаться и к красавице крылатке или рыбе – зебре. Ее роскошные плавники скрывают ядовитые иглы, вызывающие острую боль, судороги и нарушение сердцебиения.

Опасен для человека и один из видов морских звезд, который называется «терновый венец». Такую звезду можно узнать по серо-голубому или бурому окрасу и снабженным длинными шипами лучам. Контакт с ними вызывает боль и появление отека. К схожим последствиям приводит и неосторожное обращение с коническими раковинами многих моллюсков, которые также снабжены длинными шипами. А встреча со многими медузами может вызвать болезненный ожог.

Наконец, на дне прибрежных районов Красного моря можно встретить электрического ската или ската-хвостокола. Первый из них поражает электрическим ударом, который может вызвать паралич. Хвост второго снабжен длинным шипом, наносящим болезненные уколы, иногда приводящие к смерти.

Если вам не удалось избежать неприятных последствий встречи с одним из этих существ, необходимо продезинфицировать рану, наложить на нее повязку и срочно обратиться к врачу.

ЖИВОТНЫЙ МИР КРАСНОГО МОРЯ | Солнце всегда

ЖИВОТНЫЙ МИР КРАСНОГО МОРЯ

Июнь 7th, 2015 Фирюза Янчилина
Красное море исключительно богато своими обитателями. Недаром это море — излюбленное место для дайверов.

1. Нашествие медуз

Нынче Красное море кишит медузами. Начался их сезон. Медуз сейчас так много, что, плавая в море, вы можете невольно задеть их руками. На ощупь они склизкие, довольно плотные, словно сделанные из желатина. По цвету сиреневатые, полупрозрачные. По форме напоминают сказочных существ в виде зонтиков. Особенно хороши большие особи, величественно размахивающие «бахромой». Когда я впервые увидела их, поняла, что именно этих существ использовал Джеймс Кэмерон при создании блокбастера «Аватар».
Медузы Египта отличаются от подобных существ, например, Тайланда, тем, что они практически безопасные. Их можно положить на ладонь, и они не причинят вам никакого вреда. Но нередко туристы жалуются на укусы медуз, правда несильные.
С чем связано нашествие медуз весной, объяснить не могу. Может, это что-то типа нереста у рыб? Среди медуз есть женские и мужские особи. Но иногда они размножаются почкованием.
Ещё одно непонятное явление – массовое самоубийство медуз. То ли они сами выбрасываются на берег, то ли их выносит волной. Берега часто забиваются этими на вид беспомощными животными. Постепенно они высыхают. Как жаль…

2. Слёзы дельфина

Наш друг Marc Poitevin, который приехал в Египет из Канады, стал свидетелем и участником любопытной истории. У него хобби – снорклинг. И вот буквально вчера он, проводя время с другом за любимым занятием, увидел на поверхности моря торчащий плавник. Первая мысль, которая у него мелькнула – акула! Но это было не так. Обладателем «пугающего» плавника оказался дельфин.
Дельфин подплыл близко к Марку, и тот заметил на его носу… целлофановый пакет (о мусоре в Египте здесь). Дельфин так обращался к человеку за помощью!

Марк убрал пакет. Затем погладил животное. Дельфин позволил ему это сделать. Для Марка это было откровением. Впервые он увидел, что дельфин может, оказывается, обращаться к людям за помощью! Марк был потрясен.
Они пробыли в воде рядом более часа. Затем Марк поцеловал своего нового, спасённого им друга, и дельфин уплыл в море.
Люди, мы в ответственности за нашу природу. Не загрязняйте Красное море (об экологии Красного моря читайте здесь)!

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Органический мир Индийского океана

Фауна и флора Индийского океана имеют сходство с органическим миром западной части Тихого океана, что объясняется свободным обменом между этими океанами через моря и проливы в районе Индонезийского архипелага.

Положение большей части акватории Индийского океана в полосе от тропических до умеренных широт создает благоприятные климатические и гидрологические условия для развития здесь разнообразного органического мира. Океану в целом свойственна невысокая биопродуктивность — 35-40 кг/км2.

В Индийском океане выделяют две биогеографические области — тропическую и умеренную. Тропическая область характеризуется исключительным богатством планктона. Особенно обильно «цветение» одноклеточной водоросли триходесмиум, в результате чего поверхностный слой воды мутнеет и меняет свою окраску. Фитобентос представлен бурыми водорослями, саргассовыми, турбинариями, из зеленых водорослей обильна каулерпа.

Из высших растений в тропических широтах встречаются заросли морской травы посейдонии. Особый фитоценоз образуют в прибрежных зонах мангровые заросли, типичные для Индийского океана.

Зообентос характеризуется разнообразием моллюсков, известковых и кремниевых губок, иглокожих (морской еж, офиура, голотурия), многочисленными ракообразными, мшанками и т. д. Особенно богат зообентос на шельфах Аравийского моря (500 г/м3). Он включает много ценных промысловых видов (лангусты, креветки). Скопления ракообразных окаймляют берега Африки, Азии, Австралии. Из моллюсков в этих районах много каракатиц и кальмаров.

Ихтиофауна океана богата и разнообразна. В шельфовой зоне обитают сардинелла, скумбрия, анчоус, ставрида, рифовый и каменный окуни. В открытых водах океана обилие тунца, корифены, имеющих большое промысловое значение.

В тропических водах много акул, гигантских морских черепах, морских змей и летучих рыб, встречается меч-рыба. Тропическая зона Индийского океана — один из районов классического развития коралловых полипов и рифовых построек.

Для умеренной области характерны красные и бурые водоросли, главным образом из групп фукусовых и ламинариевых.

В умеренных водах широко представлены китообразные: беззубый и синий киты, а также тюлень, морской слон, дюгонь. Богатство китообразных в этих широтах объясняется интенсивным вертикальным перемешиванием вод, что создает исключительно благоприятные условия для развития планктонных организмов, являющихся основным продуктом питания синего и беззубого китов. В этих же водах обитают нототениевые и белокровные рыбы, образующие большие промысловые скопления.

В водах Индийского океана обитают множество светящихся ночью организмов: гребневиков, некоторых видов медуз, перидиней. Широкое развитие получили ярко окрашенные сифонофоры, в том числе ядовитые физалии. Много также фораминифер, в водах Красного моря обилие птеропод. Как и в других океанах, в Индийском органическая жизнь распространена крайне неравномерно. Прежде всего нужно отметить высокую продуктивность прибрежных вод, в первую очередь в Красном, Аравийском морях, Персидском, Аденском и Бенгальском заливах, где первичная продукция составляет 250— 500 мг/м2. Резко выделяется тропическая «океаническая пустыня» в Южном полушарии и центральных областях Аравийского и Бенгальского заливов, характеризующаяся первичной продукцией 35—100 мг/м2. Как и в Тихом океане, величина первичной продукции резко возрастает в акваториях, прилегающих к океаническим островам. Особенно высоки ее значения на коралловых рифах.

Данные о первичной продукции и общая оценка биомассы в Индийском океане свидетельствуют о том, что его биологические ресурсы не беднее, чем в Тихом и Атлантическом океанах. Однако ежегодный мировой улов рыбы в Индийском океане составляет 9 млн т, что говорит о еще слабом использовании его рыбных богатств. В открытых водах тропических поясов Индийского океана существует лишь один вид промышленного рыболовства — промысел тунца. По подсчетам, вылов рыбы без подрыва базы возобновления может достигать 10—14 млн т в год. Следовательно, Индийский океан можно рассматривать как значительный резерв для мирового морского рыболовства.

Советы врачей-педиатров

ПО МОРЯМ, ПО ВОЛНАМ…

Свежий морской воздух и ласковое солнце уже сами по себе целебны. Но каждый морской курорт отличается особенным климатом и неповторимыми природными условиями. И что хорошо для одного ребенка, может оказаться неподходящим для другого. Так куда же поехать, чтобы отпуск пошел на пользу и взрослым и детям? Поскольку выбор моря дело ответственное, поэтому мы предлагаем Вам мини-экскурс «по морям и океанам», составленный при помощи врачей-педиатров.

Средиземное и Эгейское море

Куда поехать: Болеарские острова, Испания, Франция, Италия, Монако, Мальта, Греция, Турция, Египет, Тунис.

Этот край поистине неповторим. Он впитал в себя колорит нескольких континентов, уютно расположившись между Европой, Азией и Африкой. Здесь особая атмосфера, вдоль улиц растут пальмовые деревья, а живописные пейзажи чудесным образом сочетаются с сосновыми лесами, кустарниками и песчаными пляжами. Климат на местных курортах легкий субтропический средиземноморский: средняя температура воздуха летом +23-29С. Но благодаря прохладному морскому бризу, который освежает побережье, жара не чувствуется. Температура воды +19-30С, а концентрация соли составляет 36-39%.

Для кого? Большинство средиземноморских курортов специализируются на лечении и профилактике астматических и сердечно-сосудистных заболеваний. Особенно полезен местный климат для детей с вегетососудистыми проблемами и заболеваниями легких.

Адриатическое море

Куда поехать: Хорватия, Черногория, Италия.

Жак Ив Кусто как-то сказал, что здесь самое чистое море. Согласитесь, мнению Кусто можно доверять: уж он-то исколесил и вглубь и поперек много морей. Климат на побережье Адриатики очень похож на средиземноморский, только вода более прохладная +19-25С. Адриатические курорты утопают в зелени, в городских парках растут камелии, магнолии и пальмы, а на некоторых пляжах вы можете встретить уникальный черный песок.

Для кого? Местный климат наилучшим образом помогает восстанавливаться после травм и полезен для профилактики заболеваний опорно-двигательного аппарата. Кроме того, ряд местных курортов специализируется на детской и подростковой гинекологии.

Красное море

Куда поехать: Египет, Израиль.

Красное море – одно из самых теплых (температура воды летом +32С) и соленых (+38-42%) морей. Оно получило свое название от присутствия в нем значительного количества водорослей, скопление которых придает воде красноватый цвет. Климат на побережье Красного моря субтропический: сухое жаркое лето (в июле температура воздуха +24-30С и мягкая зима). Воздух здесь насыщен бромом, который и сам по себе невероятно целебен. Еще одна особенность Красного моря – это мелководные берега, удобные для детских игр.

Для кого? Курорты на Красном море рекомендуются для детей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и дыхательных путей. Сюда же едут семейные пары, отчаявшиеся завести детей. Местный климат чудодейственным образом излечивает некоторые виды мужского и женского бесплодия.

Черное море

Куда поехать: Краснодарский край, Крым, Болгария, Румыния, Турция.

Этот поистине райский уголок вобрал в себя самые щедрые земные дары: лазурное море, золотистые пески, ласковое солнце, лечебные грязи и минеральные воды. По влажности черноморский климат не сильно отличается от привычного для нас: температура воды летом около +25-28С, а соленость – 18%. На глубине вода содержит большое количество сероводорода, там практически нет живых организмов.

Для кого? Черноморские курорты, как нельзя лучше подходят для совсем маленьких детишек, которых в первый раз вывозят на море. Местные пансионаты специализируются на заболеваниях органов дыхания и опорно-двигательного аппарата. Сюда также взрослые привозят детей в санатории, которые занимаются укреплением и профилактикой заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем.

Балтийское море

Куда поехать: Литва, Латвия, Эстония, Польша, Швеция.

Климат на побережье Балтийского моря переходный от морского к континентальному. Температура воздуха летом около +17С тепла, а воды +18-20С. Это одно из самых слабосоленых (8-11%) морей. А о целебной силе здешнего соснового воздуха ходят легенды.

Для кого? Местный климат наилучшим образом подходит для профилактики онкологических заболеваний, а также для восстановления после курса лечения с помощью лучевой и химиотерапии. В то же время курорты Балтийского моря рекомендуется посещать детям, состоящим н учете у врача-эндокринолога.

Ионическое море

Куда поехать: о. Крит, Сицилия, Искья, Ионическоие острова.

Побережье Ионического моря славится свои климатом: температура воды в августе +25С, соленость не превышает 38%. Причем даже в самый разгар туристического сезона эти курорты не так переполнены, как например, турецкое или испанское побережье. Вас ожидают пляжи с золотистым песком, оливковые рощи, цитрусовые сады, величественные горы, причудливые скалы и бесчисленные бухточки и заливы.

Для кого? Само пребывание а этих уникальных местах оказывает великолепное воздействие на детский организм и способствует укреплению иммунитета. Здесь в основном лечат заболевания дыхательных путей желудочно-кишечного тракта. Эти места богаты целебной минеральной водой, которая и используется для нормализации обмена веществ в организме.

Карибское море

Куда поехать: Венесуэла, Карибские острова, Коста-Рика, Антильские острова, Доминиканская республика, Куба.

Здесь начинаешь верить в чудеса. Климат субэкваториальный: средняя температура воздуха в июле +25-29С. Белые песчаные пляжи и всегда спокойное море, защищенное коралловыми рифами. Температура воды в любое время года не опускается ниже 25С. Концентрация соли в ней около 36%.

Для кого? Сюда привозят детей с заболеваниями органов пищеварения, неврозами и хроническими заболеваниями верхних дыхательных путей.

Атлантический океан

Куда поехать: Канарские острова, Мальдивские острова, Португалия (о. Мадейра).

Долгое время эти острова были исключительно лечебными курортами благодаря воздуху, пропитанному запахами сосен и эвкалиптов. Большую часть этих островов занимают реликтовые доледниковые леса, охраняемые ЮНЕСКО. Отдых на этих курортах – настоящая восточная сказка, живая экранизация «Тысячи и одной ночи». Из-за исключительно мягкого климата эти курорты часто называют территорией вечной весны. Здесь никогда не бывает слишком жарко и слишком холодно: летом средняя температура воздуха +21-26С тепла, а зимой +19С. Местный климат отличается повышенной влажностью. Благодаря теплым водам Гольфстрима среднегодовая температура воды держится в пределах +22-28С, ее соленость 34-37%.

Для кого? Раньше сюда съезжались заболевшие аристократы со всего мира. А как же иначе: местный климат оказывает благоприятное воздействие практически на все системы организма. Поэтому большую часть курортов на Канарских и Мальвинских островах специализируются на общеоздоровительных программах. А курорты Португалии принимают в основном маленьких пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и легких.

Мертвое море

На Мертвое море едут, как правило, не отдыхать, а лечиться. Природа наделила этот район редкой комбинацией уникальных оздоровительных свойств:

— более 330 солнечных дней в году

— низкая влажность воздуха (средняя относительная влажность 27% летом и 38% зимой)

— незначительное количество осадков

— необычайно чистый воздух, лишенный аллергических частиц и вредных примесей

— необычайно высокое содержание солей и минералов в воде Мертвого моря – около 33% (для сравнения, концентрация солей в Средиземном море – около 3%)

— повышенное атмосферное давление (1050-1066 миллибар), оказывающее в сочетании с другими факторами благотворное влияние на суставы человека. Только в районе Мертвого моря пациенты могут получать лечение в естественной барокамере, находящейся на 400 метров ниже уровня Мирового океана.

— высокое содержание кислорода в воздухе – на 10% выше, чем на уровне моря

— высокое содержание брома и бромидов в воздухе

— богатые минералами и органическими компонентами лечебные грязи и термоминеральные источники

— уникальные фотобиологические характеристики, присутствующие на земле только в районе Мертвого моря и являющиеся ведущими в лечении заболеваний кожи.

Постоянно находящейся в воздухе слой аэрозолей (из-за необычайно выского испарения воды), а также дополнительные 400 метров атмосферы фильтруют и задерживают вредные лучи солнца и создают особый вид ультрафиолетового излучения, поэтому пребывание на солнце может быть более продолжительным, нежели на других курортах. Сочетание природных факторов района Мертвого моря, таких, как уникальный химический состав воды, целебные грязи и серные горячие источники, используются для лечения различных заболеваний кожи и суставов.

Светлана ПОНОМАРЕВА,

Наталья БАУРОВА.

Комментарий врача-педиатра (О.С. Лыткарина):

Если Вы решили ехать на море с грудным ребенком, перед отъездом обязательно покажите его врачу-педиатру и узнайте, нормально ли ребенок перенесет акклиматизацию. Если родители хотят, чтобы ребенок не только отдохнул, но поправил свое здоровье, то на море ему следует пробыть не менее 21 дня.

Курорты Крыма – Южный берег, Евпатория или Керчь – вполне пригодны для отдыха детей уже с 1,5-2-летнего возраста. Подходят и зарубежные зоны отдыха со средиземноморским климатом – Греция, Италия, Турция, Болгария. Только не нужно ездить туда в самую жару, когда температура превышает +25С, и беспрерывно находится на солнце. Лучше отправляться на отдых в жаркие страны весной и осенью.

Не рекомендуются детям места с влажным климатом, субтропики или, наоборот, страны с очень сухим климатом. Кавказ дети переносят хуже, чем Крым: труднее адаптируются, чаще болеют.

Противопоказанием к отдыху в теплых краях могут служить следующие заболевания: эндокринопатия, сердечно-сосудистая патология, в то числе и нередкая среди подростков гипертония.

Детей-аллергиков нельзя вывозить на отдых не только в жару, но и в весенний период цветения. Буйная южная растительность способна провоцировать поллинозы, обострение течения бронхиальной астмы. Так что для этих детей рекомендуется отдых в «бархатный сезон», начиная со второй половины августа (для Крыма) или с сентября (для стран Средиземноморского бассейна) вплоть до ноября.

Детям, страдающим кожными заболеваниями (атопический дерматит, нейродермит, экзема), перед поездкой на море нужна консультация врача-дерматолога, так как не всем может быть показана морская вода. Что касается пребывания на солнце, то у большинства больных происходит улучшение состояния кожных покровов.

Обратите внимание, если Вы собираетесь ехать на море с ребенком до трех лет, при выборе курорта следует обратить внимание на следующие моменты:

пологое, песчаное дно, чтобы кроха мог входить в воду
чистая, «нецветущая» вода
отсутствие в воде медуз, морских ежей, кораллов
детский бассейн в отеле. Маленькие дети, которые приезжают на море в первый раз, часто боятся идти в море. В такой ситуации детский бассейн будет незаменим
ребенка не следует насильно тащить в воду. Иначе можно надолго отбить охоту купаться. Лучше подождать, пока малыш привыкнет к морю и решится сам войти в воду
детская инфраструктура в отеле (высокие стульчики, кроватки с высокими бортиками, специальное меню в ресторане, детские площадки, услуги беби-ситтеров).

Почему Красное и Мертвое моря самые соленые?

11.07.2007 15:00

Мировой океан представляет собой единое целостное природное тело, которое занимает 2/3 всей площади земного шара. Морская вода, из которой он состоит — самое распространенное вещество на поверхности Земли. Она отличается от пресной воды горько-соленым вкусом, удельным весом, прозрачностью и цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы и другими свойствами. Это объясняется содержанием в морской воде более 50 различных компонентов.

Суммарное содержание твердых растворенных веществ в 1 кг морской воды и выраженное в десятых долях процента (промилле ‰) — называется соленостью. Средняя соленость морской воды на поверхности океана колеблется от 32 до 37‰, в природных слоях от 34 до 35‰. В некоторых морях отмечается значительное отклонение от этих средних величин. Так, соленость Черного моря 17-18‰, Каспия 12-13‰, а Красного моря — до 40‰. Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое содержание их различно.

Из всего количества растворенных веществ 99.6% составляют галоидные соли натрия, калия, магния и сульфаты магния и кальция, и только 0.4% солевого состава приходится на долю остальных веществ. Из таблицы видно, что всего 13 элементов «таблицы Менделеева» содержится в количестве более 0.1 мг/л. Даже такие важные для многих процессов в океане (в особенности для жизнедеятельности морских организмов) элементы как фосфор, йод, железо, вместе с кальцием, серой, углеродом и некоторыми другими, содержатся в количестве, меньшем 0.1 мг/л. В морской воде в виде живой материи и в виде растворенных «косных» органических веществ содержатся также и органические вещества, составляя в сумме величину около 2 мг/л.

Содержание некоторых элементов в морской воде
Элементы	Содержание, мг/л	Элементы	Содержание, мг/л
Хлор	19 500	Углерод	20
Сера	910	Стронций	13
Натрий	10 833	Бор	4.5
Калий	390	Кремний	0.5
Магний	1 311	Фтор	1.0
Кальций	412	Рубидий	0.2
Бром	65	Азот	0.1

Солевой состав морской воды резко отличается от солевого состава речной воды, но близок к водам, выделяющимся при вулканических извержениях, или горячих источников, получающих питание из глубоких недр Земли. В речной воде также содержатся растворенные вещества, количество которых очень сильно зависит от физико-географических условий.

Чем больше величина испарения, тем больше соленость морской воды, поскольку при испарении остаются соли. На изменение солености большое влияние оказывают океанические и прибрежные течения, вынос пресных вод крупными реками, перемешивание вод океанов и морей. По глубине колебания солености происходят лишь до 1500 м, ниже соленость меняется незначительно.

Самое соленое море мирового океана — Красное. В 1 литре его воды содержится 41 г солей. В среднем за год над морем выпадает не более 100 мм атмосферных осадков, тогда как величина испарения с его поверхности достигает 2000 мм в год. При полном отсутствии речного стока это создает постоянный дефицит водного баланса моря, для восполнения которого существует только один источник - поступление воды из Аденского залива. В течение года через Баб-эль-Мандебский пролив в море вносится примерно на 1000 куб. км воды больше, чем выносится из него. При этом, согласно расчетам, для полного обмена вод Красного моря необходимо всего 15 лет.

В Красном море вода очень хорошо и равномерно перемешана. Зимой поверхностные воды остывают, становятся более плотными и опускаются вниз, а вверх поднимаются теплые воды с глубины. Летом с поверхности моря испаряется вода, а оставшаяся вода становится более соленой, тяжелой и опускается вниз. На ее место поднимается менее соленая вода. Таким образом, весь год вода в море интенсивно перемешивается, и во всем своем объеме море одинаково по температуре и солености, кроме как во впадинах.

Обнаружение впадин с горячими рассолами в Красном море было настоящим научным открытием 60-х годов двадцатого века. К настоящему времени в самых глубоких районах обнаружено более 20 таких впадин. Температура рассола находится в пределах 30-60°C и повышается на 0.3-0.7°C в год. Это значит, что впадины подогреваются снизу внутренним теплом Земли. Наблюдатели, погружавшиеся во впадины на подводных аппаратах, рассказали, что рассолы не сливаются с окружающей водой, а четко отличаются от нее и выглядят как илистый грунт, покрытый рябью, или как клубящийся туман. Химические анализы показали, что содержание в рассолах многих металлов, в том числе и драгоценных, в сотни и тысячи раз выше, чем в обычной морской воде.

Отсутствие берегового стока (а проще говоря рек и дождевых потоков), а значит и грязи с суши, обеспечивает сказочную прозрачность воды. Температура воды стабильна круглый год — 20-25°C. Все эти факторы обусловили богатство и уникальность морской жизни в Красном море.

Мертвое море расположено в Западной Азии на территории Израиля и Иордании. Оно находится в тектонической впадине, образовавшейся вследствие так называемого афро-азиатского разлома, который произошел в эпоху где-то между концом третичного и началом четвертичного периода, то есть более 2-х миллионов лет назад.

Площадь Мертвого моря 1050 кв. м, глубина 350-400 метров. В него впадает единственная река Иордан, но питание происходит также за счет многочисленных минеральных источников. Выхода море не имеет, является бессточным, потому более правильно называть его озером.

Поверхность Мертвого моря находится на 400 метров ниже уровня Мирового океана (самая низкая точка Земного шара). В своих теперешних очертаниях Мертвое море существует более 5000 лет, за это время на его дне скопился осадочный иловый слой толщиной более 100 метров.

В течение многих лет под жаркими лучами солнца вода Мертвого моря испарялась, а минералы накапливались, увеличивая соленость моря. Эти условия во многом и определяют уникальность состава воды и грязей Мертвого моря.

По составу солей Мертвое море резко отличается от всех других морей планеты. Соленость Мертвого моря в 8 раз превышает соленость Атлантического океана и 40 раз Балтийского моря. В то время как в водах других морей содержание хлорида натрия составляет 77% от всего солевого состава, в водах Мертвого моря его доля составляет 25-30%, а на долю солей магния приходится до 50%, содержание брома рекордно: в 80 раз выше, чем в Атлантическом океане.

Высокая соленость воды Мертвого моря объясняет ее большую плотность, которая составляет 1.3-1.4 г/см³. Увеличение плотности воды с глубиной, по-видимому, и создает эффект выталкивания при погружении в воду. В воде Мертвого моря высокое содержание микроэлементов таких как: медь, цинк, кобальт и другие. К особенностям воды Мертвого моря следует отнести и высокое значение рН, равное 9.

Крупномасштабные черты распределения солености в Мировом океане обладают хорошей устойчивостью. За последние 50 лет не замечено существенных изменений в солевом состоянии Мирового океана, и принято считать, что его состояние в среднем стационарно.

Техник-океанолог
А.В. Тимошкова

ОТДЫХ С ДЕТЬМИ НА МОРЕ: ПО МОРЯМ, ПО ВОЛНАМ…

Отдых с детьми на море всегда вне конкуренции: свежий морской воздух и ласковое солнце уже сами по себе целебны. Но каждый морской курорт отличается особенным климатом и неповторимыми природными условиями. И что хорошо для одного ребенка, может оказаться неподходящим для другого. Так куда же поехать, чтобы отдых у моря с детьми пошел на пользу? Поскольку выбор моря дело ответственное, не стоит полагаться только на мнение менеджера туристической фирмы, который в первую очередь заинтересован «раскрутить» Вас на наиболее дорогую путевку. Поэтому мы предлагаем Вам мини-экскурс «по морям и океанам», составленный при помощи врачей-педиатров, который поможет вам правильно спланировать отдых с детьми на море.

Средиземное и Эгейское море

Куда поехать: Болеарские острова, Испания, Франция, Италия, Монако, Мальта, Греция, Турция, Египет, Тунис. Этот край поистине неповторим. Он впитал в себя колорит нескольких континентов, уютно расположившись между Европой, Азией и Африкой. Здесь особая атмосфера, вдоль улиц растут пальмовые деревья, а живописные пейзажи чудесным образом сочетаются с сосновыми лесами, кустарниками и песчаными пляжами. Климат на местных курортах легкий субтропический средиземноморский: средняя температура воздуха летом +23-29С. Но благодаря прохладному морскому бризу, который освежает побережье, жара не чувствуется. Температура воды +19-30С, а концентрация соли составляет 36-39%.

Адриатическое море

Куда поехать: Хорватия, Черногория, Италия.

Красное море

Куда поехать: Египет, Израиль.

Черное море

Куда поехать: Краснодарский край, Крым, Болгария, Румыния, Турция.

Для кого? Отдых с детьми на Черном море как нельзя лучше подходит для совсем маленьких детишек, которых в первый раз вывозят на море. Местные пансионаты специализируются на заболеваниях органов дыхания и опорно-двигательного аппарата. Сюда также взрослые привозят детей в санатории, которые занимаются укреплением и профилактикой заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем.

Балтийское море

Куда поехать: Литва, Латвия, Эстония, Польша, Швеция.

Ионическое море

Куда поехать: о. Крит, Сицилия, Искья, Ионическоие острова.

Карибское море

Куда поехать: Венесуэла, Карибские острова, Коста-Рика, Антильские острова, Доминиканская республика, Куба.

Атлантический океан

Куда поехать: Канарские острова, Мальдивские острова, Португалия (о. Мадейра).

Долгое время эти острова были исключительно лечебными курортами благодаря воздуху, пропитанному запахами сосен и эвкалиптов. Большую часть этих островов занимают реликтовые доледниковые леса, охраняемые ЮНЕСКО. Отдых с детьми летом на этих курортах – настоящая восточная сказка, живая экранизация «Тысячи и одной ночи». Из-за исключительно мягкого климата эти курорты часто называют территорией вечной весны. Здесь никогда не бывает слишком жарко и слишком холодно: летом средняя температура воздуха +21-26С тепла, а зимой +19С. Местный климат отличается повышенной влажностью. Благодаря теплым водам Гольфстрима среднегодовая температура воды держится в пределах +22-28С, ее соленость 34-37%.

Мертвое море

более 330 солнечных дней в году
низкая влажность воздуха (средняя относительная влажность 27% летом и 38% зимой)
незначительное количество осадков
необычайно чистый воздух, лишенный аллергических частиц и вредных примесей
необычайно высокое содержание солей и минералов в воде Мертвого моря – около 33% (для сравнения, концентрация солей в Средиземном море – около 3%)
повышенное атмосферное давление (1050-1066 миллибар), оказывающее в сочетании с другими факторами благотворное влияние на суставы человека. Только в районе Мертвого моря пациенты могут получать лечение в естественной барокамере, находящейся на 400 метров ниже уровня Мирового океана.
высокое содержание кислорода в воздухе – на 10% выше, чем на уровне моря
высокое содержание брома и бромидов в воздухе
богатые минералами и органическими компонентами лечебные грязи и термоминеральные источники
уникальные фотобиологические характеристики, присутствующие на земле только в районе Мертвого моря и являющиеся ведущими в лечении заболеваний кожи.

Светлана ПОНОМАРЕВА,
Наталья БАУРОВА.

Комментарий врача-педиатра (О.С. Лыткарина): Если Вы решили ехать на море с грудным ребенком, перед отъездом обязательно покажите его врачу-педиатру и узнайте, нормально ли ребенок перенесет аклиматизацию. Если родители хотят, чтобы ребенок не только отдохнул, но поправил свое здоровье, то на море ему следует пробыть не менее 21 дня.

Детей-аллергиков нельзя вывозить на отдых не только в жару, но и в весенний период цветения. Буйная южная растительность способна провоцировать полинозы, обострение течения бронхиальной астмы. Так что для этих детей рекомендуется отдых в «бархатный сезон», начиная со второй половины августа (для Крыма) или с сентября (для стран Средиземноморского бассейна) вплоть до ноября.

пологое, песчаное дно, чтобы кроха мог входить в воду
чистая, «нецветущая» вода
отсутствие в воде медуз, морских ежей, кораллов
детский бассейн в отеле. Маленькие дети, которые приезжают на море в первый раз, часто боятся идти в море. В такой ситуации детский бассейн будет незаменим
ребенка не следует насильно тащить в воду. Иначе можно надолго отбить охоту купаться. Лучше подождать, пока малыш привыкнет к морю и решится сам войти в воду
детская инфраструктура в отеле (высокие стульчики, кроватки с высокими бортиками, специальное меню в ресторане, детские площадки, услуги беби-ситтеров).

Значение Красного моря в Древнем Египте

Красное море — это вход в Индийский океан, который образует естественную границу между Египтом и Аравийским полуостровом. Он полностью сделан из соленой воды. Никакие природные реки не наполняют его пресной водой, что делает его одним из самых соленых водоемов в мире. Красное море сыграло решающую роль в формировании жизни в Древнем Египте.

Транспорт

В древние времена наземный транспорт был чрезвычайно трудным, поэтому цивилизации, имевшие прямой доступ к водным путям, имели большое стратегическое преимущество перед теми, у кого их не было.Доступ к воде помогает облегчить торговлю товарами, технологиями и культурными идеями. Красное море открывало Египту выход в Африку и на Дальний Восток. Около 595 г. до н.э. был прорыт канал, соединяющий реку Нил с Красным морем. Соединительный канал был достаточно большим, чтобы по нему могли пройти сразу два корабля. Этот канал позволял перевозить зерно, скот, специи, людей и ремесленные товары.

Средства к существованию

Хотя древние египтяне использовали рудиментарные ирригационные системы, их выживание зависело от их близости к воде.Каждая ирригационная система, разработанная в Древнем Египте, требовала способности отводить воду из большого тела в более мелкие системы сбора. Непосредственная близость Красного моря и Нила к населенным центрам Египта означала, что выживание древних египтян не зависело от переменчивого времени года. Нил давал пресную воду для выращивания сельскохозяйственных культур, а Красное море — соленую воду для рыбной ловли. Сочетание этих двух факторов позволило египтянам круглый год придерживаться здорового питания.

Культурный обмен

Красное море обеспечивало древних египтян транспортом в Африку и на Дальний Восток, но торговые товары были не единственными вещами, которыми обменивались через водный путь.Когда люди контактировали друг с другом, происходил обмен культурными идеями. Египетские головные уборы стали популярными в Африке, в то время как африканские стили керамики начали вытеснять традиционные стили в Египте. Египетская мифология также начала распространяться по миру. Кушиты начали практиковать множество египетских погребальных ритуалов.

Стабильность

Одной из причин процветания древнеегипетской цивилизации была стабильность, обеспечиваемая их особым географическим положением. Предсказуемые циклы наводнений на реке Нил позволили создать надежные сельскохозяйственные системы.Окружающие пустыни затрудняли вторжение, а Красное море позволяло контролируемое взаимодействие с другими культурами. Без выхода к Красному морю Египет был бы изолирован. Изоляция помешала бы развитию египетских технологий и стиля, которые веками занимали любопытных ученых.

Первые биологические измерения глубоководных кораллов в Красном море

Кэрнс, С. Видовое богатство современных склерактиний. Atoll Res. Бык. 459, 1–12 (1999).

Артикул Google ученый

Робертс Дж. М., Уиллер А. Дж. И Фрейвальд А. Глубинные рифы: биология и геология холодноводных коралловых экосистем. Science 312, 543–547 (2006).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Дэвис, А. Дж. И Гинотт, Дж. М. Пригодность глобальной среды обитания для формирующих каркас холодноводных кораллов. PLoS One 6, e18483 (2011).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Davies, A. et al. Нисходящие и глубоководные придонные течения как механизмы питания холодноводных кораллов Lophelia pertusa (Scleractinia) в комплексе рифа Мингулай. Лимнол. Oceanogr. 54, 620–629 (2009).

ADS Статья Google ученый

Роджерс А. Д. Биология подводных гор.Adv. Mar. Biol. 30, 305–350 (1994).

Артикул Google ученый

Фрейвальд, А., Фосса, Дж. Х., Грехан, А. Дж., Кослоу, Т. и Робертс, Дж. М. Холодноводные коралловые рифы: вне поля зрения — больше не из головы. ЮНЕП-ВЦМС Кембридж, Великобритания (2004 г.).

Титтензор, Д. П., Бако, А. Р., Холл-Спенсер, Дж. М., Орр, Дж. К. и Роджерс, А. Д. Подводные горы как убежище от закисления океана для холодноводных каменистых кораллов. Мар.Ecol. 31. С. 212–225 (2010).

ADS Статья Google ученый

Tittensor, D. P. et al. Прогнозирование глобальной пригодности каменистых кораллов к среде обитания на подводных горах. J. of Biogeogr. 36, 1111–1128 (2009).

Артикул Google ученый

Смит, Дж. Э., Шварц, Х. П., Риск, М. Дж., МакКонахи, Т. А. и Келлер, Н. Палеотемпературы глубоководных кораллов: преодоление «жизненных эффектов».Палеос 15, 25–32 (2000).

ADS Статья Google ученый

Хусебо, А., Нёттестад, Л., Фосса, Дж. Х., Фурэвик, Д. М. и Йоргенсен, С. Б. Распределение и численность рыбы в местообитаниях глубоководных кораллов. Hydrobiologia 471, 91–99 (2002).

Артикул Google ученый

Роша, Дж., Пейше, Л., Гомес, Н. К. М. и Каладо, Р. Книдарианцы как источник новых морских биоактивных соединений — обзор последнего десятилетия и будущих шагов в области биоразведки.Морские наркотики 9, 1860–1886 (2011).

CAS Статья Google ученый

Гловер А.Г. и Смит К.Р. Экосистема глубоководного дна: текущее состояние и перспективы антропогенных изменений к 2025 году. Environ. Консерв. 30. С. 219–241 (2003).

Артикул Google ученый

Орр, Дж. И др. Антропогенное закисление океана в XXI веке и его влияние на кальцифицирующие организмы.Nature 437, 681–686 (2005).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Guinotte, J. M. et al. Изменит ли антропогенные изменения химического состава морской воды распределение глубоководных склерактиниевых кораллов? Передний. Ecol. Environ. 4. С. 141–146 (2006).

Артикул Google ученый

Hughes, T. P. et al. Изменение климата, антропогенное воздействие и устойчивость коралловых рифов.Science 301, 929–933 (2003).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Левит С., Антонов Дж. И., Бойер Т. П. и Стивенс К. Потепление Мирового океана. Science 287, 2225–2229 (2000).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Mienis, F. et al. Влияние придонных гидродинамических условий на холодноводные кораллы в районе холма Виоска в Мексиканском заливе.Deep Sea Res., Часть I 60, 32–45 (2012).

Артикул Google ученый

Доддс, Л. А., Робертс, Дж. М., Тейлор, А. С. и Марубини, Ф. Метаболическая толерантность холодноводного коралла Lophelia pertusa (Scleractinia) к изменению температуры и растворенного кислорода. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 349, 205–214 (2007).

CAS Статья Google ученый

Эдвардс, А.Дж. И Хед, С. М. Ключевые среды обитания: Красное море. Pergamon Books Ltd. (1987).

Berumen, M. L. et al. Состояние исследований экологии коралловых рифов в Красном море. Коралловые рифы 10.1007 / s00338-013-1055-8 (2013).

Фрике, Х. В. и Шухмахер, Х. Пределы глубины каменистых кораллов Красного моря: экофизиологическая проблема (глубоководная съемка с помощью подводного аппарата). Mar. Ecol. 4, 163–194 (1983).

ADS Статья Google ученый

Маренцеллер, Э.в Expeditionen S.M. Шифф «Пола» в das Rote Meer, noerdliche und suedliche Haelfte 1895-1898. Berichte der Komission fuer ozeanographische Forschungen (1906).

Фрике, Х. В. и Хоттингер, Л. Коралловые биогермы ниже эвфотической зоны в Красном море. Mar. Ecol. Прог. Сер. 11. С. 113–117 (1983).

ADS Статья Google ученый

Фрике, Х. В. и Кнауэр, Б. Разнообразие и пространственная структура коралловых сообществ в верхней сумеречной зоне Красного моря.Oecologia 71, 29–37 (1986).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Кэрнс, С. Общая редакция и филогенетический анализ Dendrophylliidae (Cnidaria: Scleractinia). Smithonian Insitution Press (2001).

Романо С. и Палумби С. Эволюция кораллов-склерактиний, выведенная на основе молекулярной систематики. Science 271, 640–642 (1996).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Ле Гофф-Витри, М., Роджерс, А. и Баглоу, Д. Глубоководный взгляд на молекулярную филогению склерактиний. Мол. Филогенет. Evol. 30. С. 167–177 (2004).

CAS Статья Google ученый

Столярски, Дж. И др. Древнее эволюционное происхождение склерактиний выявлено с помощью азооксантеллатных кораллов. Evol. Биол. 11, 361 (2011).

Google ученый

Дэвис, А. Дж., Висшак, М., Орр, Дж. К. и Мюррей Робертс, Дж. Предсказание подходящей среды обитания для холодноводного коралла Lophelia pertusa (Scleractinia). Deep Sea Res., Часть I 55, 1048–1062 (2008).

Артикул Google ученый

Lee, K. et al. Глобальные зависимости общей щелочности от солености и температуры в поверхностных водах Мирового океана. Geophys. Res. Lett. 33, http://dx.doi.org/10.1029/2006gl027207 (2006).

Блэкфорд, Дж.C. Прогнозирование последствий закисления океана: проблемы с точки зрения экосистемы. J. Mar. Syst. 81, 12–18 (2010).

Артикул Google ученый

Кнауэр, Г. Х., Мартин, Дж. Х. и Бруланд, К. У. Потоки твердых частиц углерода, азота и фосфора в верхних слоях водной толщи северо-восточной части Тихого океана. Deep Sea Res., Часть I, 26, 97–108 (1979).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

van der Land, J.Регистр морских организмов ЮНЕСКО-МОК (URMO) (2008 г.).

Taviani, M. et al. Последние ледниковые глубоководные кораллы Красного моря. Бык. Mar. Sci. 81, 361–370 (2008).

Google ученый

Майер К., Хегеман Дж., Вайнбауэр М. Г. и Гаттузо Дж. П. Кальцификация холодноводных кораллов Lophelia pertusa при комнатной температуре и при пониженном pH. Биогеонауки 6, 1671–1680 (2009).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Кириакулакис, К.и другие. Липиды и изотопы азота двух глубоководных кораллов Северо-Восточной Атлантики: первые результаты и значение для их питания. В: Холодноводные кораллы и экосистемы (ред. Фрейвальд, А. и Робертс, Дж. М.) 715–729 Springer Verlag (2005).

МакМэхон, К. У., Берумен, М. Л., Матео, И., Элсдон, Т. С. и Торролд, С. Р. Изотопы углерода в аминокислотах отолитов определяют место обитания молодых окуней (семейство: Lutjanidae) в прибрежных питомниках. Коралловые рифы 30, 1135–1145 (2011).

ADS Статья Google ученый

Вайкерт, Х. Вертикальное распределение зоопланктона по отношению к зонам обитания в районе впадины Атлантиды II в центральной части Красного моря. Mar. Ecol. Прог. Сер. 8. С. 129–143 (1982).

ADS Статья Google ученый

МакКатчан, Дж. Х., Льюис, У. М., Кендалл, К. и МакГрат, К. С. Изменение трофического сдвига для соотношений стабильных изотопов углерода, азота и серы.Ойкос 102, 378–390 (2003).

CAS Статья Google ученый

Икен, К., Брей, Т., Ванд, У., Фойгт, Дж. И Джунгханс, П. Структура пищевой сети бентосного сообщества на Абиссальной равнине Поркьюпайн (северо-восток Атлантического океана): анализ стабильных изотопов. Прогр. Oceanogr. 50, 383–405 (2001).

ADS Статья Google ученый

Льюис, Э. и Уоллес, Д. У.R. Программа, разработанная для расчетов системы CO2. ORNL / CDIAC-105. Центр анализа информации по двуокиси углерода, Национальная лаборатория Ок-Ридж, Министерство энергетики США, Ок-Ридж, Теннесси (1998).

Алкок А. Отчет о глубоководных Мадрепорариях Сибога-экспедиции. Сибога-Экспедиция 16а: 52стр., 5пл. (1902).

Кэрнс, S. Scleractinia в умеренном климате северной части Тихого океана. Пресса Смитсоновского института, Вашингтон, округ Колумбия (1994).

Кэрнс, С.Д. и Китахара, М. В. Иллюстрированный ключ к родам и подродам современных азооксантеллат Scleractinia (Cnidaria, Anthozoa) с прилагаемым глоссарием. ZooKeys 1–47 (2012).

Scheer, G. & Pillai, C. S. G. Отчет о каменистых кораллах Красного моря. Зоология 45, (1983).

Тамура, К. и др. MEGA5: молекулярно-эволюционный генетический анализ с использованием методов максимального правдоподобия, эволюционного расстояния и максимальной экономии. Мол. Биол. и Evol.28. С. 2731–2739 (2011).

CAS Статья Google ученый

Ронквист, Ф. и Хуэльсенбек, Дж. П. MrBayes 3: Байесовский филогенетический вывод в смешанных моделях. Биоинформатика 19, 1572–1574 (2003).

CAS Статья Google ученый

Грассхофф К., Эрхардт М. и Кремлинг К. Методы анализа морской воды. Verlag Chemie Weinheim, Нью-Йорк (1983).

Шнайдер К. и Эрез Дж. Влияние химии карбонатов на кальцификацию и фотосинтез герматипных кораллов Acropora eurystoma . Лимнол. Oceanogr. 51, 1284–1293 (2006).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

Результаты поиска для «Красного моря»

… = вкл и преобразовать 12 км / ч миль / ч 0 abbr = вкл, остальная часть Красного моря и Аденского залива подвержены влиянию регулярных и сезонных …

22 КБ (3276 слов) — 22:41, 6 июля 2015 г.

… создал первый морской проход между Средиземным и Красным морями Красного моря. Красное море находится выше Восточного Средиземноморья, поэтому …

24 КБ (3536 слов) — 14:52, 8 июля 2013 г.

… Арава / Арабах Вади-Арабах неоднократно затоплялись водами Красного моря. Воды образовались в узкой изогнутой бухте, которая соединялась …

24 КБ (3779 слов) — 19:58, 22 мая 2020 г.

… повод использует Красное море и Южное море как синонимы. … большой поток пресной воды из Черного моря. «New Scientist», 4 мая 2002 г .: …

25 КБ (3788 слов) — 20:01, 3 сентября 2019 г.

… из самых загруженных морских путей в мире, в первую очередь из-за его близости к Красному морю и Персидскому заливу. Большинство кораблей, использующих арабские …

10 КБ (1538 слов) — 08:32, 4 июня 2019 г.

… сырые или недолго приготовленные из таких видов, как красный морской еж (Strongylocentrotus francis-canus), зеленый еж (S. droebachiensis) и …

17 КБ (2554 слова) — 05:20, 2 ноября 2019 г.

… 20 августа 2018 г. Тропический вид, происходящий из Красного моря, эти водоросли были занесены в воды Средиземного моря и, в конечном итоге, в …

14 КБ (2081 слово) — 07:32, 28 апреля 2021 г.

… Изображение: Kingcrabpile.jpg thumb right 250px Камчатский краб s. Коммерческое рыболовство — крупный бизнес в Беринговом море, на который опирается …

15 КБ (2176 слов) — 17:46, 27 августа 2019 г.

… -безопасная система освещения использует красный свет вместо белого, поскольку морские черепахи не видят красный свет. Еще одна серьезная угроза для морских черепах — это черный …

30 КБ (4591 слово) — 20:47, 21 января 2009 г.

… 200 футов) и имеет характеристики, общие как для морей, так и для озер.Его часто перечисляют … есть несколько видов красных и бурых водорослей. Животное …

18 КБ (2737 слов) — 17:13, 17 января 2017 г.

… 500 метров). Самая глубокая часть моря находится в Курильской котловине, к западу от … ee / books / redbook / index1.shtml » Красная книга народов России …

21 КБ (3220 слов) — 16:08, 18 мая 2020 г.

… в нескольких метрах от красного дождя. Красные дожди обычно продолжались меньше чем… небольшой водяной смерч в Северном море поглотил косяк рыб …

22 КБ (3156 слов) — 22:50, 27 июля 2019 г.

… Вооруженные силы на море, потерпевшие кораблекрушение, «теперь называется второй Женевой … как дополнение к Красному Кресту, Красному Полумесяцу, и Красный Лев с Солнцем в 1931 году …

66 КБ (10066 слов) — 16:13, 7 сентября 2019 г.

… используется для создания плана. Изображение: Red Fort Wide.JPG thumb left Общий вид … на морском дне построены прекрасные форты, подобные форту на Бекале…

10 КБ (1620 слов) — 22:43, 27 июля 2019 г.

… .E. поселения, которое торговало как с сабеями через Красное море, так и с цивилизациями долины Нила дальше на запад вдоль каравана …

42 КБ (6084 слова) — 08:43, 17 февраля 2021 г.

… bleaching / scr2002 / pdf / scr2002-02.pdf Состояние коралловых рифов в Красном море-Аденском заливе по состоянию на 26 сентября 2007 г. Читатель, Джон. 1998. ‘Африка: A …

22 КБ (3529 слов) — 00:02, 20 июля 2017 г.

… Суэцкий канал Построенный «Суэцкий» канал, соединяющий реку Нил с Красным морем для прямой торговли с Пунтом. Около 1950 г. до н. Э., В …

г.

44 КБ (6 759 слов) — 19:47, 4 ноября 2008 г.

… Аксумское королевство продолжало расширять свой контроль над южной частью бассейна Красного моря. Был проложен караванный путь в Египет в обход Нила …

22 КБ (3400 слов) — 05:18, 30 апреля 2021 г.

… коралловые рифы Изображение: Зеленая черепаха Джон Пеннекамп.jpg Зеленая черепаха Изображение: Red sea-reef 3627.jpg Гигантский моллюск Изображение: Nephtheidae komodo.jpg Мягкий коралл …

57 КБ (8666 слов) — 23:20, 15 июня 2021 г.

… прибрежные зоны — одни из самых красивых в мире. Красное море обладает одним из самых богатых видов морской флоры и фауны среди тропических …

12 КБ (1 941 слово) — 19:57, 4 ноября 2019 г.

… распространения ислама, что привело к потере контроля над Красным морем, а также к истощению природных ресурсов в регионе что осталось…

47 КБ (6964 слова) — 15:28, 26 октября 2018 г.

Характеристика океанических особенностей северной части Красного моря с помощью данных дистанционного зондирования и выходных данных модели глобальной циркуляции

Резюме

Температура поверхности моря (SST) и поверхности ветер (SW) считается наиболее важным компонентом во взаимодействиях воздух-море. В этом исследовании изучается взаимосвязь между ТПМ, ЮЗ и различными океаническими переменными в северной части Красного моря (NRS) в период 2000–2014 гг.Настоящее исследование является первой попыткой идентифицировать фронты ТПО и их взаимосвязь с доминирующими моделями циркуляции. Фронты SST отображаются с использованием алгоритмов Cayula и Cornillon. Анализ выполняется с использованием имеющихся данных дистанционного зондирования и повторного анализа вместе с выходными данными гибридной координатной модели океана (HYCOM) 1/12 °. Процедура разложения по сезонным трендам на основе лёсса (STL) применяется для анализа тренда, а анализ главных компонент (PCA) выполняется для атмосферных параметров.Изменения SST, скорости SW и хлорофилла- a (Chl- a ) показывают незначительные тенденции в период 2000–2014 гг. Меридиональные фронты ТПО более значительны в январе, а фронты, перпендикулярные морской оси, происходят с февраля по май. Во всех исследованных параметрах присутствуют отчетливые месячные и пространственные вариации, хотя для направления ветра эти вариации менее выражены. ТПМ в основном определяется температурой воздуха и давлением на уровне моря.Между ТПО и исследуемыми параметрами существует значительная корреляция (напряжение вдоль берега ветра, а не напряжение поперечного ветра, поверхностная циркуляция, MLD и Chl -a ). Приземный ветер обычно течет на юго-восток параллельно оси Красного моря, что объясняет, что напряжение вдоль берега ветра сильно коррелирует с изучаемыми параметрами.

Ключевые слова

Северное Красное море

Дистанционное зондирование

Фронты ТПО

Параметры атмосферы

Хлорофилл- a

HYCOM

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Институт океанологии Польши .Производство и хостинг Elsevier Sp. z o.o.

Цитирующие статьи

Высокие уровни пространственной и временной изменчивости, обусловленные наличием питательных веществ и турбулентностью

Реферат

Полузакрытый характер Красного моря (20,2 ° N – 38,5 ° N) делает его естественным лаборатория для изучения влияния градиентов окружающей среды на микробные сообщества. В этом исследовании изучается состав и структура микробных прокариот и эукариот с использованием молекулярных методов, нацеленных на гены рибосомной РНК в разных регионах и сезонах.Взаимодействие между пространственными и временными масштабами приводит к различным сценариям турбулентности и условий питательных веществ, что позволяет проверить экологическую теорию, которая классифицирует реакцию планктонного сообщества на эти изменения. Прокариотические считывания в основном состоят из цианобактерий и протеобактерий (альфа и гамма), а среди эукариотических считываний преобладают Dinophyceae и Syndiniophyceae. Периодическое увеличение доли считываний Mamiellophyceae и Bacillariophyceae было связано с изменениями в физической океанографии, ведущими к увеличению содержания питательных веществ либо за счет притока промежуточных вод Аденского залива (на юг осенью), либо за счет процессов смешивания водяного столба (на север весной) .Мы наблюдали, что в целом несходство между микробными сообществами увеличивалось, когда концентрации питательных веществ были выше, тогда как богатство (наблюдаемые OTU) было выше в сценариях более высокой турбулентности. Модели максимальной численности показали дифференциальную реакцию доминирующих таксонов на температуру, что дает представление о том, как таксоны будут реагировать на повышение температуры и олиготрофности воды.

Введение

Экологические и биогеохимические процессы в океане зависят от разнообразного сообщества микробов, включая представителей архей, бактерий и эукарий.Разнообразные сообщества планктона, включающие как прокариот, так и эукариот, выполняют широкий спектр экологических ролей в морской системе, включая фиксацию углерода (например, ссылки ¹ и ²), биогеохимический цикл ^{¹, ³} и трофическую энергию. передача (например, исх. ⁴). Примерно половину мировой первичной продукции обеспечивают океанические микробы ^⁵, включая бактериальные роды Synechococcus и Prochlorococcus , а также различные линии мелких эукариот, что особенно важно ^².В олиготрофных регионах эта первичная продукция плотно рециркулируется в микробной петле, при этом небольшая часть переносится на более высокие трофические уровни ^⁴.

До регулярного использования молекулярных методов в морской среде исследования, как правило, основывались на морфологических характеристиках (ограничивая исследования теми таксонами, которые можно было идентифицировать под микроскопом) или с помощью анализа пигментов (ограничиваясь пигментированными таксонами). Поэтому до относительно недавнего времени детальное понимание биологических процессов, происходящих в морской среде, было невозможным, а комплексная оценка разнообразия отсутствовала.Действительно, полная степень их разнообразия, особенно среди эукариот, все еще плохо изучена, поскольку новые клады, даже на уровне классификации Царства, были обнаружены относительно недавно (например, Picobiliphyta ^⁶ или Rappemonada ^⁷ ). Молекулярные методы использовались для изучения изменений в сообществе морского планктона через пространственные (например, ссылки ⁸ ^— ¹⁰) и временные (например, ссылки ¹¹) градиенты и для оценки влияния моделей окружающей среды. по их составу.В Красном море количество молекулярных исследований, изучающих разнообразие микробного компонента, крайне ограничено (например, ссылки ¹² ^— ¹⁶). Другие методы исследовали планктонное разнообразие в Красном море, включая методы снятия отпечатков пальцев ^¹⁷, микроскопию и ВЭЖХ ^¹⁸. Исследования в Красном море имеют тенденцию быть ограниченными по своим масштабам либо в пространстве, либо во времени. Например, исследования, проведенные Kürten et al .^¹⁷, Пирман и др. . ^¹⁶ и Хейреддин и др. . ^¹⁹ имеют широкий пространственный охват, но ограничены одним временным периодом, в то время как Touliabah et al . ^²⁰ и Аль-Наджар и др. . ^¹⁸ исследовали сезонные эффекты в планктонных сообществах в ограниченном географическом диапазоне.

Понимание механизмов контроля и устойчивости сообществ является важной темой в экологии, особенно с учетом постоянно растущего климатического и антропогенного воздействия на морскую среду.Физические процессы могут определять преобладающие планктонные группы, присутствующие в пелагической среде, и присущие им закономерности в частотном распределении размеров, спектрах размеров и составе сообществ, которые преобладают ^²¹. Например, было показано, что размерная структура сообщества фитопланктона показывает относительно стабильную межгодовую тенденцию в озерных системах ^²¹ с Gin et al . ^²² показывает меньшую изменчивость в олиготрофных морских водах по сравнению с прибрежными водами.Здесь стабильность не предполагается как постоянная, а скорее колебания вокруг центральной точки с известной периодичностью (например, сезонные циклы) ^²¹. Маргалеф ^²³ и расширен Калленом и др. . ^²⁴ предположил, что комбинация турбулентности (описываемая как турбулентное перемешивание водной толщи под действием внешних сил, таких как ветер, приливы или апвеллинг) и концентраций питательных веществ, на которые могут влиять сезонные закономерности, может определять структуру сообщества. .Эта концепция была дополнительно расширена для включения дополнительных эффектов или характеристик реакции для объяснения структур сообществ в планктоне ^²⁵.

Было высказано предположение, что в областях с низким содержанием питательных веществ и низкой турбулентностью, типичными для стратифицированных тропических океанов, конкуренция за питательные вещества и удержание этих питательных веществ за счет рециркуляции органических питательных веществ в микробном цикле является доминирующим процессом, приводящим к преобладанию пикофитопланктон (например, Synechococcus , Prochlorococcus и эукариотический фитопланктон менее 2 мкм) и медленнорастущие группы со специальными стратегиями (например,г., миксотрофия) ^{²⁴, ²⁵}. Действительно, было обнаружено, что в стабильной стратифицированной водной толще колебания продуктивности ^²⁶, численности ^{²⁷, ²⁸} и структуры сообщества ^²⁹ незначительны. Предполагается, что по мере увеличения количества питательных веществ в системе увеличивается биомасса и размер клеток, но с более медленным обновлением. ^²⁴. Кроме того, было предложено, что по мере увеличения турбулентности в сторону высокого содержания питательных веществ и ситуации турбулентности предпочтение будет отдаваться увеличению размера и биомассы, и будет происходить временный отбор для таксонов с быстрым ростом (например,g., диатомеи) ^{²⁴, ²⁵}. Еще одна категория была предложена Калленом и др. . ^²⁴ область с высокой турбулентностью и низким содержанием питательных веществ, где низкая биомасса и круговорот будут преобладать при отборе организмов, которые эффективно используют свет и питательные вещества.

Чтобы проверить, соответствуют ли реакции планктона в Красном море текущим морфологическим экологическим теориям, мы протестировали реакции в больших пространственных и временных градиентах с использованием молекулярных данных.Красное море — это узкий полуограниченный бассейн с ограниченным обменом с другими морями. Вдоль его широтной оси наблюдаются отчетливые градиенты температуры, солености и питательных веществ. Температура увеличивается с севера на юг, соленость обычно имеет противоположную тенденцию ^³⁰, а содержание питательных веществ выше в южных регионах по сравнению с севером ^{¹³, ¹⁶, ³¹}. Спутниковые изображения основной части Красного моря указывают на сильную сезонность в поверхностных концентрациях хлорофилла a ^³².Во время северо-восточного муссона в Аравийском море (зимой) преобладающие ветры над Красным морем — с юго-востока на юго-восток на юге, что приводит к двухслойному обмену воды через регион Баб-эль-Мандаб ^³³. Ветры приносят поверхностные воды в Красное море из Аденского залива, а глубоководные воды Красного моря выходят в залив ^³⁴. В северной части Красного моря вертикальное перемешивание водяного столба может выносить питательные вещества на поверхность, что способствует увеличению концентрации хлорофилла a ^³⁵.Во время юго-западного муссона (летом) в Аравийском море ветер дует с северо-запада вдоль всего Красного моря. Смещение к северо-западным ветрам на юге приводит к трехслойной структуре потока, когда поверхностные воды вытесняются из Красного моря в Аденский залив, в то время как глубоководные воды продолжают поступать из Красного моря. Промежуточные воды Аденского залива (GAIW), которые могут занимать до 70% водного столба, переносят прохладную, более низкую соленость и богатую питательными веществами воду в южную часть Красного моря, способствуя продуктивности системы.Несмотря на растущее количество литературы, посвященной моделям циркуляции Красного моря, все еще необходимо более глубокое понимание того, как они могут влиять на биогеохимические процессы. Кроме того, из-за последствий глобального потепления большая часть мирового океана, вероятно, станет более теплой и олиготрофной. Это делает Красное море, верхний слой которого имеет градиент от более низкой температуры и низкого содержания питательных веществ на севере до высокой температуры и более высокого содержания питательных веществ на юге, идеальной естественной лабораторией для изучения структуры и разнообразия сообществ микробного планктона и их основных экологические драйверы.Сезонные изменения не только в схемах циркуляции и, как следствие, изменениях турбулентности воды и доступности питательных веществ, но также температуры и солености позволяют исследовать реакцию микробных сообществ на изменения преобладающих переменных окружающей среды при различных сценариях.

В соответствии с категориями, предложенными Калленом и др. . ^²⁴, мы предполагаем, что в пищевой сети в северной части Красного моря летом будет доминировать микробная петля, в то время как в более богатой питательными веществами южной части будет наблюдаться увеличение численности более крупных клеток, типичных для быстрорастущие таксоны (например,г., диатомеи). Мы ожидаем сезонной изменчивости внутри региона, вызванной изменениями температуры и доступности питательных веществ. Мы проводим моделирование распределения видов некоторых из доминирующих таксонов, наблюдаемых в Красном море, чтобы лучше понять реакцию этих групп на изменения в их среде обитания и, таким образом, углубить понимание границ их распространения, которые могут представлять интерес при рассмотрении экологические траектории при сценариях изменения климата.

Результаты

Физическая структура

Средние профили на севере весной показали преимущественно смешанный водный столб (глубина смешанного слоя 84 м) со средним максимумом хлорофилла примерно на 70 м (рис.) (Дополнительная таблица ¹). Осенью смешанный слой значительно мельче — 10 м. На юге верхний слой демонстрирует сильную сезонность со средним максимумом хлорофилла около 40 м. Смешанный слой составлял приблизительно 50 м весной и только 15 м осенью (рис.) (Дополнительная таблица ¹). На юге на глубине от 50 до 100 м в толще воды во время осени наблюдается вторжение воды с низкой температурой, низкой соленостью и низким содержанием кислорода.

Средние вертикальные профили гидрографических характеристик в северной части Красного моря (вверху) и южной части Красного моря (внизу).

Биологические данные

После проверки качества считываний секвенирования было обнаружено 9442538 прочтений прокариот и 17665062 прочтений эукариот, и эти считывания были использованы для кластеризации, как описано в методах. После того, как эталонные последовательности были таксономически распределены, OTU, таксономически не относящиеся к текущему исследованию, были удалены (Eukaryotes: неидентифицированный тип или метазоан, 1808 OTU; Прокариоты: неидентифицированный тип или хлоропласты, 1653 OTU). После нескольких разрежений на одинаковой глубине это привело к 4211 (прокариотам) и 3054 (эукариотам) ОТЕ во всех регионах и в оба сезона.

Космополитических эукариотических ОТЕ не было, только 36 ОТЕ (1,2%) наблюдались в> 90% выборок. 1453 ОТЕ (47,6%) присутствовали менее чем в 10% образцов. Напротив, прокариотический компонент представил 11 ОТЕ (0,3%), которые наблюдались во всех образцах, при этом 77 (1,8%) встречались по крайней мере в 90% образцов. Подобно эукариотам, значительно более высокая доля ОТЕ была обнаружена менее чем в 10% образцов (1497 ОТЕ, 35,5%). Всего 477 прокариотических (11,3%) и 518 эукариотических (17.0%) OTU были распределены между всеми регионами / глубинами / сезоном. Как для эукариотических, так и для прокариотических компонентов центральная область имела меньшее количество общих OTU либо с северными, либо с южными регионами, чем эти крайние области имели друг с другом (дополнительный рисунок ¹).

Крупномасштабные паттерны изменчивости

Региональная изменчивость — три региона, весенний период

Прокариотические и эукариотические фракции значительно различались по регионам с точки зрения разнообразия веры (PD) (ANOVA; F = 10.374; р <0,001 и F = 5,545; p = 0,006 соответственно). Разнообразие веры прокариот также значительно изменилось с «глубиной» (F = 4,411; p = 0,041). Апостериорные тесты (Tukey HSD) показали, что самый высокий уровень разнообразия наблюдается в южном регионе, а самый низкий - в центральном.

Сезонная изменчивость — северные и южные регионы, весенний и осенний периоды

Прокариотическая фракция имела значительно различающееся разнообразие веры в «Регионе» (F = 6,492; p = 0,0121), «Глубине» (F = 32.158; p <0,001) и «Сезон» (F = 9,758; p = 0,002). Для эукариотической фракции различия по регионам и сезонам были непостоянными, т.е. было значимое взаимодействие между «регионом» и «сезоном» (F = 6,932; p = 0,010). Апостериорные тесты показали, что отбор проб на севере осенью показал значительно более высокие значения разнообразия веры, чем в любом из регионов весной и на юге осенью.

Четыре сценария (North_Fall, North_Spring, South_Fall и South_Spring) были созданы на основе турбулентности и условий содержания питательных веществ.В целом, более высокие концентрации нитратов зарегистрированы в Южном водопаде, в то время как в Южном источнике были самые высокие уровни фосфатов и силикатов (дополнительный рисунок ²). Что касается различий в сообществах (измеренных с помощью невзвешенного и взвешенного UniFrac), более высокие уровни несходства наблюдались в South_Fall (взвешенный UniFrac) и South_Spring (невзвешенный UniFrac) (дополнительная таблица ² и дополнительный рисунок ²). Аналогичная тенденция наблюдалась для структуры прокариот (невзвешенный UniFrac), где как South_Spring, так и South_Fall (без существенной разницы между ними) были выше, чем North_Spring или North_Fall.

Изменчивость в таксономических группах

Основными доминирующими эукариотическими группами в Красном море в оба сезона были классы альвеол Dinophyceae и Syndiniophyceae (в основном группа I клады 1, 4 и 5 и группа II клады 6, 7 и 10 + 11) с средний процент чтения эукариот составляет 20,2% и 28,7% соответственно (рис.). Осенью преобладание Bacillariophyta увеличилось на юге, достигнув пика в 23,7% от общего числа прочтений. Эукариоты Mamiellophyceae также показали повышенное количество чтений в южном регионе осенью (в среднем 36.1% показаний на максимуме глубокого хлорофилла (DCM)) и на севере в течение весны (в среднем 30,5% на DCM). Три основных рода Mamiellophyceae ( Ostreococcus , Micromonas и Bathycoccus ) демонстрировали четкие закономерности распространения: Ostreococcus преобладали весной на севере, в то время как Micromonas и 32ycoc имели более высокие пропорции. на юг осенью (дополнительный рисунок ³).У Prasinophyte-Clade VII было большое количество прочтений только в центральном регионе в течение весны.

Филогенетическое дерево основных классов ( a ) эукариот и ( b ) прокариот, основанное на выравнивании генов 18 S рРНК и 16 S рРНК соответственно. Пропорциональная численность определенных классов в каждом регионе (север, юг), глубине (поверхность, максимум глубокого хлорофилла — DCM) и сезоне (весна, осень) (обозначена цветом) обозначается размером круга в конце каждого ветвь.

Что касается прокариот, то только четыре класса составляли в среднем 87% считываний: цианобактерии (28,6%), альфапротеобактерии (27,8%), гаммапротеобактерии (16%) и ацидимикробии (14,6%) (рис.). Среди цианобактерий доминирующими родами были Synechococcus и, в меньшей степени, Prochlococcus (дополнительный рисунок ⁴). SAR11 и SAR86 были основными поставщиками Alphaproteobacteria и Gammaproteobacteria соответственно. Наконец, Acidimicrobiia в основном состояла из клады OM1.Хотя класс архей Thermoplasmata никогда не был причиной большого количества прочтений, он показал повышенную численность в весенний период как в северных, так и в южных регионах.

Неметрическая многомерная шкала (NMDS) показала, что как структура (взвешенная), так и состав (невзвешенная) эукариотических и прокариотических сообществ менялись в зависимости от региона, сезона и глубины (рис.). Для эукариот, как невзвешенных, так и взвешенных, наблюдались значительные взаимодействия между факторами, что свидетельствует о несогласованных вариациях в тенденциях.Парные сравнения (дополнительная таблица ³) показали, что в целом состав сообществ значительно различается в зависимости от региона и сезона. В целом наземное сообщество также отличалось от сообщества DCM, за исключением станций на юге. Структура сообщества эукариот показала сходные закономерности для региона и сезона. По глубинам выяснилось, что весной поверхность и DCM были похожи, осенью различались. Взаимодействия также наблюдались как в взвешенной, так и в невзвешенной матрице прокариот.Попарные сравнения показали общие существенные различия между севером и югом, временами года и глубиной (дополнительная таблица ³).

NMDS для эукариот — ( a ) взвешенный UniFrac ( b ) невзвешенный UniFrac и прокариоты ( c ) взвешенный UniFrac и ( d ) невзвешенный UniFrac.

В целом, модели CCA (удаление центральной области из-за отсутствия данных о питательных веществах) как для эукариот, так и для прокариот были значимыми (p <0.001 и p = 0,01 соответственно). Образцы поверхности с станций южного падения характеризовались повышением температуры и увеличением численности Micromonas , а также пеннатных диатомовых рафидных (рис.). Род Chlorophyte Bathyococcus был связан с более высокими концентрациями питательных веществ, наблюдаемыми в DCM станций южной осени, в то время как численность рода Ostreococcus положительно зависела от глубины. Что касается прокариотического компонента, измеренные переменные окружающей среды не могли объяснить распределение наиболее массовых групп (рис.).

CCA-анализ эукариотических станций ( a ) и наиболее распространенных эукариотических групп ( b ), а также прокариотических станций ( c ) и прокариотических групп ( d ) с данными по окружающей среде. Сезоны и регионы имеют цветовую кодировку, белые кружки обозначают образцы, взятые на поверхности, а черные кружки обозначают DCM. Для ( b ) коды таксонов: Dino = неклассифицированные Dinophyceae; DG-II-10 + 11 = Syndinophyceae группы II клады 10 и 11; DG-II-6 = Syndinophyceae Group II клады 6; DG-I-1 = Syndinophyceae группы I клады 1; DG-I-4 = Syndinophyceae группы I клады 4; DG-I-5 = Syndinophyceae группы I клады 5; R-P = пеннатные диатомовые водоросли Raphid; Ostr = Остреококк; Bathy = Bathycoccus и Micro = Micromonas.Для ( d ) коды таксонов: OM1-Act = Actinomarina OM1 clade; Pro = Prochlorococcus ; Syn = Synechococcus ; Rho-A169 = группа Rhodospirillaceaea AEGEAN-169; Rhod = некультивируемые Rhodobacteraceae; SAR11-S1 = SAR11 поверхность 1; SAR86 = SAR86. Для всех графиков переменными окружающей среды являются: Ni = нитрат; Nt = нитрит; Ph = фосфат; Si = силикат; Temp = температура и Sa = соленость. Обратите внимание на различия в шкалах.

Тесты Mantels между ними показали, что, за исключением невзвешенного сравнения прокариот, сообщества показали сходные модели с данными по окружающей среде (таблица).

Таблица 1

Результаты теста Mantel для матриц несходства OTU, полученные из различных наборов данных (эукариотических и прокариотических) с матрицей расстояний от окружающей среды.

	R	p
Eukaryote_weighted	0,2352	0,002
Eukaryote_unweighted	0,3217	0.001
Prokaryote_weighted	0,292	0,001
Prokaryote_unweighted	0,095	0,062

На основе 95 ^-го перцентильных моделей максимальной численности мы наблюдали, что группы Syndiniophyce (группа I, клады 1, 4 и 5 + и группа II клады 10+ ), род Mamiellophyceae , Ostreococcus и Alphaproteobacteria SAR11 отрицательно отреагировали на повышение температуры до максимального значения 34 ° C.Напротив, с повышением температуры стало больше Synechococcus (Cyanobacteria), Neoceratium (Alveolata) и Micromonas (Mamiellophyceae). Bathycococcus (Mamiellophyceae), Gonyaulax (Alveolata) и SAR86 (Gammaproteobacteria) имели промежуточные пики численности, а Prochlorococcus (Cyanobacteria) имели бимодальное распределение (рис.). Более того, даже в пределах одного рода наблюдались разные ответы.Например, две наиболее распространенные OTU, отнесенные к Synechococcus , показали разные реакции на изменения температуры (дополнительный рисунок ⁵).

Модели максимальной численности для различных таксонов в зависимости от температуры. Серые точки представляют данные, а черные точки — 95 ^-й процентиль максимальной численности.

Обсуждение

Общее распределение

Автотрофы

Считается, что повышение температуры в условиях ограниченного количества питательных веществ в первую очередь влияет на распределение планктона через физические механизмы (например,g., стратификация и снабжение питательными веществами) в пользу пикопланктона ^³⁶. Доминирование пикопланктона наблюдается в нескольких олиготрофных регионах, включая Средиземное море (например, ссылки ³⁷ и ³⁸), Саргассово море ^³⁹ и Атлантическое ^⁴⁰. В Красном море на пикопланктон приходится более 90% первичной продукции в исх. ⁴. Пикопланктон состоит из цианобактерий (например, цианобактерий).g., роды Prochlorococcus и Synechococcus ), а также разнообразный ассортимент небольших таксонов эукариотических водорослей. Synechococcus повсеместно распространен в морской среде, хотя он более распространен в регионах, более богатых питательными веществами, в то время как Prochlorococcus более ограничен олиготрофными тропическими и субтропическими водами ^{⁴¹, ⁴²}. В тропических и субтропических регионах анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) показал, что Prochlorococcus может составлять большую часть фототрофов (например.g., refs ⁴³ ^— ⁴⁵), и ранее было показано, с использованием молекулярных методов, что составляет до 91% пикоцианобактерий в Красном море ^¹³. Удивительно, но в текущем исследовании, за исключением весеннего северного региона, где количество считываний Prochlorococcus сравнялось с числами Synechococcus , последний был доминирующим родом цианобактерий в Красном море. Исследование, проведенное Ngugi et al .^¹³ было проведено в северной части Красного моря и весной, сглаживая различия, наблюдаемые между нашим исследованием и их исследованием. Veldhuis & Kraay ^⁴⁶ обнаружили, что на поверхности численность Synechococcus была выше, чем численность Prochlorococcus .

В то время как цианобактерии вносили большой вклад в библиотеки генов 16 S рРНК и, несомненно, играли существенную роль в первичном продуцировании, во фракции эукариот Dinophyceae были доминирующими пластидсодержащими таксонами по всему Красному морю, что согласуется с предыдущими выводами для это ^{⁸, ²⁰} и другие олиготрофные области (например,г., ссылки ⁸ ^, ⁴⁷ и ⁴⁸). Будучи миксотрофными протистами, они получают энергию от солнечного света и приобретают потребности в неорганических питательных веществах и необходимых органических питательных веществах, таких как аминокислоты и витамины, через бактерии ^{⁴⁹, ⁵⁰}. Это может быть особенно важно в олиготрофных регионах, где присутствует высокий уровень освещенности, что может избирательно отдавать предпочтение миксотрофным травоядным животным, а не гетеротрофам ^⁵¹.Миксотрофная природа Dinophyceae может способствовать размножению динофлагеллят в олиготрофных условиях, особенно в более теплых условиях, когда выпас происходит с более высокой интенсивностью ^⁵², но в регионах, богатых питательными веществами, они, вероятно, будут вытеснены другими фототрофами ^⁵³.

В центральной части Красного моря, хотя сезонные различия не могут быть определены с помощью текущего набора данных, эукариотическое сообщество в этом регионе в целом отличалось от севера или юга с преобладанием празинофитов клады VII A.Эту кладу ранее наблюдали в мезотрофных регионах Тихого океана ^{⁵⁴, ⁵⁵}, а также в Красном море во время круиза по океану Тара ^⁵⁶. Доминирующая кладовая в Красном море во время проекта Tara Oceans (A4) была предложена как более прибрежная деформация, и хотя в текущем исследовании она наблюдалась в открытой воде, это могло быть связано с влиянием перемешивания водяного столба, что может привести к от вихревых структур, которые присутствуют в этой области, создавая условия для подъема питательных веществ в фотическую зону.Тем не менее, межгодовая изменчивость или влияние использования различных типов фильтров не могут быть исключены как причина различий между регионами в этом исследовании.

Гетеротрофы

Самым доминирующим гетеротрофным классом в прокариотической фракции были Alphaproteobacteria. Как и в других условиях открытого океана, доминирующей группой в этом классе является SAR11 (например, ссылки ⁵⁷ ^— ⁵⁹), в частности SAR11 — Поверхность 1, типичная для фотической зоны ^⁶⁰.Эта группа была доминирующей на протяжении всей выборки независимо от региона, глубины и сезона. Очевидное космополитическое поведение, наблюдаемое в настоящем исследовании, вероятно, связано с неспособностью гена 16 S рРНК обнаруживать экологическую дифференциацию внутри клады, которая, как известно, имеет высокий уровень разнообразия филотипов ^¹³. SAR86 класса Gammaproteobacteria, о котором ранее сообщалось в олиготрофных водах Тихого океана ^⁶¹, был преобладающим весной, когда количество питательных веществ ограничено, но обнаружимо.Эти группы с их небольшим размером и оптимизацией генома имеют селективное преимущество в регионах с ограниченными питательными веществами из-за специализации ресурсов ^⁶². Было высказано предположение, что специализация SAR11 и SAR86 на различных углеродных соединениях позволяет им ограничивать конкуренцию и, таким образом, иметь высокую численность в открытом океане ^⁶².

Syndiniophyceae, паразитические члены альвеол, как известно, составляют большую часть чтения альвеол в морских системах ^{⁶³, ⁶⁴}.Доминирующие группы в эвфотической зоне относятся к группе I (клады 1, 4 и 5) и группе II (клады 6, 7 и 10 + 11) ^⁶³. Syndiniophyceae, вероятно, будут очень условно-патогенными и инфицировать множество хозяев, включая динофлагелляты ^⁶⁵ и радиолярии ^⁶⁶. Доля и разнообразие паразитов в Красном море могут иметь существенное влияние на биогеохимические циклы. Помимо высвобождения растворенного органического материала в окружающую среду из-за разрушения клеток-хозяев, производство диноспор обеспечивает источник питания для зоопланктона ракообразных.Эта деятельность также возвращает часть энергии на более высокие трофические уровни, которая в противном случае могла бы быть потеряна из-за опускания более крупных клеток фитопланктона ^{⁶⁷, ⁶⁸}.

Сезонные и региональные вариации в распределении таксонов

Наименьшее среднее богатство, наблюдаемое в текущем исследовании, наблюдалось в южном регионе осенью (рис.), В период стратификации, то есть низкой турбулентности и высокого поступления питательных веществ через GAIW (относительно холодная, богатая питательными веществами водная масса с низкой соленостью; 31).С увеличением количества питательных веществ мелкие клетки больше не отбираются, поскольку быстрорастущие более крупные таксоны, такие как диатомовые водоросли, могут эффективно конкурировать за доступные питательные вещества. Кроме того, в многослойной среде эти более крупные клетки могут быть в состоянии избежать давления пастбища, поскольку скорость контакта между хищником и жертвой ниже в менее турбулентных регионах ^⁶⁹. Доминирование диатомовых водорослей в этих условиях немного отличается от предыдущих концепций ^{²³, ²⁴}, где предполагается, что доминируют динофлагелляты, образующие цветение.Однако форма N, преобладающая в водной толще, может определять, присутствуют ли образующие цветение динофлагелляты или диатомеи с неорганическими формами N, в пользу последних ^²⁵. Низкое богатство, наблюдаемое при сценарии высокой доступности питательных веществ, также согласуется с Irigoien et al . ^⁷⁰, которые показали сокращение биоразнообразия при высоких уровнях биомассы фитопланктона. Самый высокий уровень богатства был обусловлен высокой турбулентностью и низким содержанием питательных веществ.Бартон и др. . ^⁷¹ предположил, что турбулентность может увеличить поток питательных веществ к клетке и, таким образом, увеличить сродство клетки к ресурсам. Кроме того, поскольку турбулентность может увеличить количество взаимодействий хищник-жертва ^⁶⁹, зоопланктон может помешать меньшим размерам потреблять все доступные ресурсы. Следовательно, более крупные клетки могут конкурировать с более мелкими клетками в турбулентных условиях, уменьшая конкурентное исключение и увеличивая богатство.

Обобщенное изображение реакции микробного сообщества в Красном море на изменения питательных веществ и турбулентность.

Северная часть Красного моря осенью характеризуется высокой стратификацией (низкая турбулентность) и низкими концентрациями питательных веществ. В режимах, где как питательные вещества, так и турбулентность низкие, микробная петля или специализированные группы, такие как миксотрофы, будут доминировать в пищевой сети ^{²⁴, ²⁵}. Действительно, текущее исследование показало, что цианобактерии доминировали в прокариотической фракции, в то время как Dinophyceae, которые содержат большую долю миксотрофных таксонов, и паразитические Syndiniophyceae были доминирующими группами эукариот.Здесь наблюдалось наибольшее среднее сходство в пределах региона / сезона. Это неудивительно, поскольку при сохранении возмущений на низкой частоте подобие увеличивается. ^⁷². В целом, в текущем исследовании наблюдалось увеличение несходства по мере увеличения концентрации питательных веществ, особенно у эукариот. Взаимосвязь между более высокими питательными веществами и различием была показана ранее (например, ссылка ⁷³) и может быть связана с тем фактом, что высокая продуктивность имеет тенденцию способствовать нестабильности и смене состава ^⁷⁴.

Определение ниш

По мере увеличения температуры поверхности моря и увеличения размера олиготрофных областей ^{⁷⁵, ⁷⁶}, таксоны будут реагировать на изменения условий окружающей среды в зависимости от их геномных характеристик ^⁷⁷. Понимание того, как таксоны отреагируют на эти климатические изменения, важно для понимания того, как это повлияет на биогеохимические циклы.

Прогнозируется, что повышение температуры будет благоприятствовать небольшим группам, таким как цианобактерии, по сравнению с крупным фитопланктоном (например.g., диатомеи) ^⁷⁸. Наше исследование показало, что при повышении температуры до 34 ° C количество считываний Synechococcus увеличивалось, в то время как Prochlorococcus демонстрировало бимодальное распределение с пиками около 24 и 30 ° C. Бимодальное распределение Prochlorococcus предполагает различия в их распределении на уровне штаммов. Клады при слабом и высоком освещении были ранее описаны для Prochlorococcus . ^{⁷⁹, ⁸⁰}.Далее, в частности в Красном море, Shibl et al . ^{⁸¹, ⁸²} показали различия в составе Prochlorococcus в водной толще, при этом штаммы, адаптированные к условиям ниже в водной толще, возможно, имели различную термостойкость. Пик численности около 30 ° C согласуется с результатами культуральных тестов на культурах с высокой освещенностью II Prochlorococcus , скорость роста которых быстро снижается около 28–29 ° C ^⁸³.Увеличение численности Synechococcus при более высоких температурах также согласуется с данными Мура и др. . ^⁸⁴, который показал, что оптимум роста Synechococcus выше, чем у Prochlorococcus . При более высоком оптимуме роста возможно, что Synechococcus лучше приспособятся к использованию питательных веществ, поступающих в южную часть Красного моря (которое также является более теплым) летом, и, таким образом, увеличивают их численность по сравнению с Prochlorococcus .Это особенно верно, поскольку Synechococcus может использовать приток нитратов, например, из GAIW, тогда как большинство штаммов Prochlorococcus , похоже, неспособны к ^{⁸⁰, ⁸⁵}. Оптимумы роста, связанные с температурой, вероятно, будут специфичными для клады ^⁸⁴, что дополнительно подтверждается текущими данными.

Три из наиболее важных эукариотических игроков в фотической зоне вод Красного моря ^¹⁴, род пикоэукариотических зеленых водорослей ( Bathyococcus , Micromonas и Ostreococcus ce; класс Mamiellophyce) продемонстрировали различные реакции на глубина и температура. Bathycoccus наблюдался преимущественно в DCM, что, по-видимому, типично для его распространения в других океанах ^{⁸⁶, ⁸⁷} и, вероятно, связано с повышенной доступностью питательных веществ на этой глубине ^⁸⁶ . Напротив, Micromonas имеет более высокое сродство к поверхностным водам, особенно у побережья, в соответствии с отчетами других биогеографических исследований ^{¹⁶, ⁶⁴, ⁸⁸, ⁸⁹}.Между тем, Ostreococcus показал более равномерное распределение в фотической зоне водной толщи. Его численность в целом была выше в DCM, чем на поверхности ^{⁸⁶, ⁹⁰}. Увеличение численности Ostreococcus было зарегистрировано в более холодных водах северной части Красного моря в течение весны, хотя это может быть связано с увеличением количества питательных веществ, доступных в фотической зоне из-за конвективного перемешивания водяного столба, которое ранее было показано, что он поддерживает высокие уровни фитопланктона до тех пор, пока не произойдет расслоение. ^⁹¹.

Имеются ограниченные сведения о распределении и предпочтениях в среде обитания Syndiniophyceae. Хотя казалось, что основные клады, выявленные в текущем исследовании, обычно наблюдались по всей толще воды, предпочтение было отдано более низкой температуре морской воды на поверхности. Хотя температура может играть роль в распределении этих паразитических клад, другие исследования показали, что численность хозяина ^⁹² и доступность питательных веществ ^⁶⁵ были определяющими факторами в структуре численности, например, Amoebophyra видыДальнейшая работа должна быть предпринята для определения видов-хозяев этой разнообразной коллекции паразитов, чтобы полностью понять, как распределение этих групп изменяется по всему Красному морю и в целом, как они реагируют на изменения температуры или глубины. Требуется более глубокое понимание роли паразитов в морской системе, поскольку они играют важную роль в передаче энергии в морской среде, и это особенно важно в олиготрофных регионах, где жизненно важна рециркуляция органических веществ.Они могут играть роль в борьбе с вредоносным цветением водорослей ^⁹², которое становится все более распространенным ^⁹³.

Было высказано предположение, что распространенность SAR11, типичной олиготрофной группы в атлантических водах, вносящей существенный вклад в планктонное сообщество Красного моря, будет увеличивать его распространенность по мере того, как океаны становятся теплее ^⁹⁴ и для некоторых штаммов более олиготрофными ^⁹⁵. Полевые данные из теплого Красного моря не полностью подтверждают эту теорию, поскольку моделирование максимальной численности предполагает, что при более высоких температурах, наблюдаемых в Красном море, они не достигают оптимума роста и численность снижается.Более теплые водные условия в Красном море также были связаны с повышенным содержанием питательных веществ, и, следовательно, более мезотрофные группы, вероятно, смогут воспользоваться условиями питательных веществ и выборочно превзойти SAR11.

Заключение

Настоящее исследование подтверждает важность Красного моря как естественной лаборатории для лучшего понимания реакции планктона на изменения в физико-химической среде. Изучая разные регионы и сезоны, мы смогли определить различные сценарии, соответствующие категориям, предложенным Калленом и др. .^²⁴, проверяя свою теорию на основе полевых данных. Текущие результаты показывают, что увеличение уровней питательных веществ имеет тенденцию увеличивать различие сообществ в пределах региона, особенно для эукариот, в то время как более высокая турбулентность, на которую указывает более глубокий смешанный слой, была связана с более высоким содержанием OTU. Сообщества фитопланктона в Красном море отреагировали аналогичным образом на структуру, предложенную Калленом и др. . ^²⁴, при этом миксотрофные эукариоты и цианобактерии, преобладающие в условиях низкой турбулентности и питательных веществ, заменяются мезотрофными группами (Bacillariophyceae и Mamiellophyceae) по мере увеличения уровней питательных веществ.Пикофитопланктон (например, Ostreococcus ), которые специализируются на эффективном использовании света и питательных веществ, доминировал в режимах с высокой турбулентностью и низким содержанием питательных веществ, как было предложено Калленом и др. . ^²⁴. Использование молекулярных методов также позволило провести более широкую оценку планктонного сообщества по сравнению с Cullen et al . ^²⁴, которые занимались преимущественно фитопланктоном.

Настоящее исследование показывает различные модели распределения трех основных групп Mamiellophyceae ( Bathycoccus , Ostreococcus и Micromonas ), которые доминировали в различных частях Красного моря.Основываясь на этом наборе полевых данных и молекулярных данных, мы также смогли идентифицировать увеличение количества Synechococcus , фотосинтетических цианобактерий, с температурой, хотя было показано, что эта реакция специфична для различных OTU. Дальнейшие исследования закономерностей распределения таксонов и их взаимоотношений с другими группами дадут более полное понимание трофической структуры в олиготрофных регионах, где миксотрофия и паразитизм, вероятно, будут важными способами питания.

Методы

Отбор проб

Пробы были собраны во время четырех исследовательских рейсов, предпринятых в августе и сентябре 2014 г. (как подробно описано в пункте 16), а также в феврале и апреле 2015 г. как на поверхности (5 м), так и на глубинном максимуме хлорофилла (DCM). Всего было отобрано 33 станции на севере Красного моря в августе и 10 — в феврале, а на 20 и 13 — на юге Красного моря в сентябре и апреле соответственно (рис.). Пятый рейс был предпринят в марте / апреле 2013 г. в центральном районе Красного моря (21 станция).Координаты станций для каждой точки отбора проб представлены в дополнительной таблице ¹ (вместе с дополнительной информацией, такой как глубина отбора проб, температура, соленость, хлорофилл и , концентрации нитратов, нитритов, фосфатов и силикатов, глубина слоя смеси).

Станции отбора проб на севере, в центре и на юге Красного моря. Зеленые треугольники представляют собой осенние точки отбора проб, а оранжевые кружки — весенние отборы. Карта сделана в ArcGIS (версия: 10.3.1; https://www.arcgis.com/).

Отбор проб проводился на глубине 5 м (описывается как поверхность) и DCM, при этом DCM определялся во время опускания профилировщика CTD / розетки. Во время подъема 10-литровые бутылки Niskin закрывались на желаемой глубине.

Из бутылей Niskin емкостью 10 л было отфильтровано 5 л воды (без предварительной фильтрации) через мембранные фильтры 0,22 мкм (Millipore) (используемые во время круизов к северу и югу от Красного моря) или через фильтр 0.22 мкм CellTrap (MemTeq) во время круиза по центральному региону. Отдельные фильтры хранили в пробирках на 15 мл с ~ 5 мл буфера для лизиса и замораживали при -20 ° C до анализа. Концентрированные образцы клеток из CellTrap немедленно замораживали при -20 ° C.

Вода для анализа питательных веществ и хлорофилла a была собрана на тех же глубинах, на которых были взяты пробы для анализа ДНК. Метод анализа питательных веществ и хлорофилла a описан в Pearman et al .^¹⁶.

Глубина перемешанного слоя была определена из измерений плотности, рассчитанных по значениям температуры и солености, полученным с помощью профилографа с розеткой. Глубина смешанного слоя использовалась в качестве показателя турбулентности (например, глубокий смешанный слой соответствует высокой турбулентности, в то время как небольшой смешанный слой соответствует слоистому и стабильному столбу воды).

Экстракция ДНК и ПЦР-амплификация

Концентрированные клетки из CellTraps центрифугировали при 21000 × г в течение 30 минут перед повторным суспендированием в 180 мкл буфера ATL (Qiagen) и 20 мкл протеиназы K (20 мг / мл ⁻¹).Фильтры вынимали из пробирок Falcon, помещали в 2 мл эппендорфа с добавлением к ним 540 мкл буфера ATL (Qiagen) и 60 мкл протеиназы K (20 мг / мл ^-1). Пробирки с образцами из обоих методов инкубировали при 55 ° C в течение 30 минут, а для экстракции ДНК и ПЦР-амплификации применяли ту же процедуру, что и описанная в Pearman et al . ^¹⁶. Праймеры, используемые для амплификации, нацелены на области v3 и v4 гена 16S рРНК ^⁹⁶ и область v4 гена 18S рРНК ^⁹⁷.После амплификации ПЦР (где также не проводился отрицательный контроль) образцы очищали и нормализовали с использованием планшета для нормализации SeqPrep перед приготовлением библиотеки MiSeq. Библиотека была подготовлена в соответствии с протоколом подготовки библиотеки метагеномного секвенирования Illumina 16S. Перед секвенированием образцы были очищены и нормализованы во второй раз, а меченые образцы были объединены для секвенирования на платформе секвенирования MiSeq в основной лаборатории Университета короля Абдаллы. Необработанные чтения были отправлены в архив NCBI SRA, и к ним можно получить доступ по доступу к проекту: SRP060785 и SRP081162.

Анализ данных

Во время секвенирования MiSeq произошло автоматическое демультиплексирование образцов. Прямые и обратные необработанные чтения были объединены с помощью сценария join_seqs.py в QIIME ^⁹⁸ и отфильтрованы по качеству (phred = 25). Качественно отфильтрованные чтения были объединены, и прямой и обратный праймеры были удалены в mothur ^⁹⁹. Любые чтения, не содержащие прямого или обратного праймеров (без ошибок), были удалены из анализа. Кластеризация операций чтения в OTU выполнялась в QIIME в два этапа.Сначала CD-HIT ^¹⁰⁰ был реализован с функцией trie до того, как были выбраны репрезентативные последовательности (была выбрана первая последовательность кластера). Второй раунд кластеризации был предпринят с использованием USEARCH (версия 5.2.236) ^¹⁰¹ при 97% сходстве с минимальным размером кластера два. Во время кластеризации USEARCH химеры были обнаружены как с использованием подхода denovo, так и по справочной базе данных (SILVA 123 ^¹⁰²). Эталонные последовательности, полученные в результате кластеризации USEARCH, были таксономически идентифицированы с использованием базы данных PR2 ^¹⁰³ для эукариот и базы данных SILVA 123 для прокариот с использованием алгоритма uclust.Последовательности, не отнесенные по крайней мере к уровню филума, были удалены из анализа, как и последовательности, относящиеся к Metazoa в эукариотической фракции (из-за того, что эти организмы не были репрезентативно взяты с использованием бутылок Нискина) и хлоропласты (из-за того, что они были от эукариотических организмов) из прокариотических организмов. набор данных.

Для обеспечения равномерной глубины секвенирования для каждого образца считывания были уменьшены до 5000 считываний на образец для эукариот и 5700 считываний для прокариот несколько раз (n = 100).Образцы, не достигшие этого порога, впоследствии были исключены из анализа. Состав таксономических групп оценивался с использованием пакета R ^¹⁰⁴ phyloseq ^¹⁰⁵ с использованием среднего количества считываний на регион / глубину / сезон и визуализировано с помощью ggplot ^¹⁰⁶. Показатель филогенетического расстояния (PD) Фейса для альфа-разнообразия был рассчитан в QIIME, а статистика дисперсионного анализа (ANOVA) была рассчитана в R.Для этого данные были разделены на региональную подгруппу и сезонную подмножество. Подмножество регионов включало все регионы (север, центр и юг), но только на весну. Для этого подмножества был проведен двусторонний дисперсионный анализ для региона (три уровня: север, центральный и южный) и глубины (два уровня: поверхность и DCM). Для анализа сезонов подмножество содержало данные как для сезонов (осень и весна), так и для регионов севера и юга. Был проведен трехфакторный дисперсионный анализ с областью факторов (два уровня: север и юг), глубиной (два уровня: поверхность и DCM) и сезоном (два уровня: весна и осень).ANOVA использовался для проверки несходства сообществ (измеренных с помощью взвешенного и невзвешенного Unifrac) с четырьмя уровнями фактора (North_Fall, North_Spring, South_Fall и South_Spring).

Ординация неметрического многомерного масштабирования (NMDS) проводилась с использованием взвешенных и невзвешенных матриц расстояний UniFrac ^¹⁰⁷ в рамках пакета phyloseq . Используя пакет PRIMER v6 ^¹⁰⁸ с дополнением PERMANOVA + на ^¹⁰⁹, был использован трехсторонний PERMANOVA.Это оценило значимость факторов «регион» (три ортогональных уровня, север, центральный и южный), «сезон» (два ортогональных уровня, осень и весна) и «глубина» (два ортогональных уровня, поверхность и DCM). Статистическая значимость была проверена с использованием 9999 перестановок остатков в рамках сокращенной модели с уровнем значимости α = 0,05. Эти эффекты, которые были значительными, были дополнительно исследованы с помощью серии парных сравнений. Анализ ограниченного соответствия (CCA) был предпринят для таблиц OTU, объединенных на уровне родов.Модель CCA была протестирована на значимость с использованием перестановочного дисперсионного анализа (перестановки = 999) в рамках модели вегетарианца ^¹¹⁰ пакет R. Сравнительные тесты (типа Мантеля) были предприняты на матрицах различий сообществ и матрице расстояний от окружающей среды (евсилидово) в вегане с использованием метода рангов Пирсона.

Модели распределения видов, основанные на максимальной численности в зависимости от экологических градиентов глубины, температуры и солености, были смоделированы с использованием метода, предложенного Blackburn et al .^¹¹¹. Для этих моделей каждая из трех переменных (глубина, температура, соленость) была разделена на категории. Каждая категория включала не более 20 наблюдений, и было примерно одинаковое количество наблюдений как минимум в трех категориях. Для каждой категории была рассчитана 95 ^-я процентиль численности для каждого таксона. Для всех таксонов регрессия проводилась с использованием количества наблюдений в каждой категории в качестве взвешивания. Обобщенные линейные модели (GLM) были подогнаны к данным с использованием процентиля 95 ^-го в каждой категории в качестве зависимой переменной, функции логарифмической связи и функции правдоподобия Пуассона.Независимая переменная, предлагаемая GLM, включала многочлены до трех степеней. Количество терминов с более высокой степенью, введенных в окончательную модель, было основано на информационном критерии Акаике (AIC), и были включены только термины с более высокой степенью, которые увеличивали долю отклонения, объясняемого более чем на 1%. Последняя модель, использованная для каждого таксона, была той функцией, которая объясняла наибольшую изменчивость. Все анализы проводились с использованием программного пакета R.

Список литературы

1. Strom SL.Микробная экология биогеохимии океана: взгляд сообщества. Наука. 2008; 320: 1043–1045. DOI: 10.1126 / science.1153527. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Жардилье Л., Зубков М. В., Пирман Дж., Сканлан Д. Д.. Значительная фиксация CO2 мелкими примнезиофитами в субтропических и тропических регионах северо-востока Атлантического океана. ISME J. 2010; 4: 1180–1192. DOI: 10.1038 / ismej.2010.36. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Фальковски П.Г., Фенчел Т., Делонг Е.Ф. Микробные двигатели, управляющие биогеохимическими циклами Земли.Наука. 2008; 320: 1034–1039. DOI: 10.1126 / science.1153213. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Вайсе Т. Микробная петля в Красном море: динамика пелагических бактерий и гетеротрофных нанофлагеллят. Серия «Прогресс морской экологии». 1989; 55: 241–250. DOI: 10,3354 / meps055241. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Field CB, Бехренфельд М.Дж., Рандерсон Дж. Т., Фальковски П. Первичное производство биосферы: объединение наземных и океанических компонентов. Наука. 1998. 281: 237–240. DOI: 10.1126 / science.281.5374.237. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Не F и др. Пикобилифиты: группа морских пикопланктонных водорослей с неизвестным родством с другими эукариотами. Наука. 2007; 315: 253. DOI: 10.1126 / science.1136264. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. де Варгас, К. и др. . Разнообразие эукариотического планктона в залитом солнцем океане. Наука 348 (2015). [PubMed] 9. Киркхэм А.Р. и др. Модели распределения фотосинтетических пикоэукариот в масштабе бассейна вдоль Атлантического меридионального разреза.Экологическая микробиология. 2011; 13: 975–990. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2010.02403.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Помье Т. и др. Пространственные закономерности бактериального богатства и равномерности в Северо-западном Средиземном море исследованы с помощью пиросеквенирования 16S рРНК. Водная микробная экология. 2010; 61: 221–233. DOI: 10.3354 / ame01484. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Qian P-Y и др. Вертикальная стратификация микробных сообществ Красного моря, выявленная пиросеквенированием 16S рДНК. ISME J. 2011; 5: 507–518.DOI: 10.1038 / ismej.2010.112. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Нгуги Д.К., Антунес А., Брюн А., Стингл У. Биогеография пелагического бактериопланктона через антагонистический градиент температуры и солености в Красном море. Mol Ecol. 2012; 21: 388–405. DOI: 10.1111 / j.1365-294X.2011.05378.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Акоста Ф., Нгуги Д.К., Стингл У. Разнообразие пикоэукариот на олиготрофном участке у северо-восточного побережья Красного моря. Водные биосистемы. 2013; 9: 16. DOI: 10.1186 / 2046-9063-9-16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Ансари М.И., Харб М., Джонс Б., Хонг Пи. Молекулярные подходы к характеристике прибрежного микробного сообщества и их потенциальной связи с трофическим состоянием Красного моря. Научные отчеты. 2015; 5: 9001. DOI: 10,1038 / srep09001. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Пирман Дж. К., Кюртен С., Сарма Ю. В., Джонс Б., Карвалью С. Образцы биоразнообразия сообществ планктона в крайних точках Красного моря. FEMS Microbiol Ecol.2016; 92: fiw002. DOI: 10.1093 / femsec / fiw002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Кюртен Б. и др. Экогидрографические ограничения биоразнообразия и распределения фитопланктона и зоопланктона в коралловых рифах Красного моря, Саудовская Аравия. Морская экология. 2014. 36 (4): 1195–1214. DOI: 10.1111 / maec.12224. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Аль-Наджар Т., Бадран М.И., Рихтер С., Мейерхофер М., Соммер У. Сезонная динамика фитопланктона в заливе Акаба, Красное море. Hydrobiologia. 2007; 579: 69–83. DOI: 10.1007 / s10750-006-0365-з. [CrossRef] [Google Scholar]
19. Kheireddine, M. et al. . Оценка распределения сообществ фитопланктона на основе пигментов в Красном море. Границы морских наук 4 ( 32 ) , DOI: 10.3389 / fmars.2017.00132 (2017).
20. Тулиаба Е.П., Абу Эль-Хейр В.С., Кучари М.Г., Абдулвасси Н.И. Состав фитопланктона на побережье Джидды — Красное море, Саудовская Аравия, в связи с некоторыми экологическими факторами. JKAU: Sci.2010. 22: 115–131. DOI: 10.4197 / Sci.22-1.9. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Каменир Ю., Дубинский З., Зохари Т. Устойчивость размерной структуры фитопланктона в мезо-эвтрофном субтропическом озере. Hydrobiologia. 2004; 520: 89–104. DOI: 10.1023 / B: HYDR.0000027729.53348.c7. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Gin KYH, Chisholm SW, Olson RJ. Сезонные и глубинные изменения в спектрах микробных размеров на станции временных рядов Бермудских островов. Deep Sea Research Часть I. 1999; 46: 1221–1245. DOI: 10.1016 / S0967-0637 (99) 00004-7. [CrossRef] [Google Scholar] 23.Маргалеф Р. Жизненные формы фитопланктона как альтернативы выживанию в нестабильной окружающей среде. Oceanologica Acta. 1978; 1: 493–509. [Google Scholar]
24. Каллен, Дж. Дж., Фрэнкс, П. Дж. С., Карл, Д. М., Лонгхерст, А. Физическое влияние на динамику морской экосистемы. В, Робинсон, А. Р., Маккарти, Дж. Дж. И Ротшильд, Б. Дж. (Ред.) Море. John Wiley & Sons, Inc .: Нью-Йорк (2002).
25. Гилберт PM. Возвращение к Маргалеф: новая мандала фитопланктона, включающая двенадцать измерений, включая физиологию питания.Вредные водоросли. 2016; 55: 25–30. DOI: 10.1016 / j.hal.2016.01.008. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Данбар MJ. Эволюция устойчивости в морской среде. Естественный отбор на уровне экосистемы. Американский натуралист. 1960. 94: 129–136. [Google Scholar] 27. Ландри MR, Кирхман DL. Структура и изменчивость микробного сообщества в тропической части Тихого океана. Deep Sea Research Part II: Актуальные исследования в океанографии. 2002; 49: 2669–2693. DOI: 10.1016 / S0967-0645 (02) 00053-X. [CrossRef] [Google Scholar] 28.Венрик ЭЛ. Фитопланктон в олиготрофном океане: видовая структура и межгодовая изменчивость. Экология. 1990; 71: 1547–1563. DOI: 10.2307 / 1938291. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Cermeño P, de Vargas C, Abrantes F, Falkowski PG. Биогеография фитопланктона и стабильность сообществ в океане. PLoS ONE. 2010; 5: e10037. DOI: 10.1371 / journal.pone.0010037. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Софианос СС, Джонс В.Е. Наблюдения за летней циркуляцией Красного моря. Журнал геофизических исследований — Океаны.2007; 112 (C6): C06025. DOI: 10.1029 / 2006JC003886. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Черчилль Дж. Х., Бауэр А. С., Маккоркл Д. К., Абуальная Ю. Транспортировка богатой питательными веществами воды Индийского океана через Красное море в системы прибрежных рифов. Журнал морских исследований. 2014; 72: 165–181. DOI: 10.1357 / 002224014814
4. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Райцос Д.Е., Прадхан Ю., Брюин Р.Дж., Стенчиков Г., Хотейт И. Дистанционное зондирование сезонной сукцессии фитопланктона Красного моря. PloS ONE. 2013; 8 (6): e64909. DOI: 10.1371 / journal.pone.0064909. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Софианос СС, Джонс В.Е. Модель общей циркуляции океана (OGCM), исследующая циркуляцию Красного моря: 2. Трехмерная циркуляция в Красном море. Журнал геофизических исследований — Океаны. 2003; 108 (C3): 3066. DOI: 10.1029 / 2001JC001185. [CrossRef] [Google Scholar] 34. Мюррей С.П., Джонс В. Прямые наблюдения сезонного обмена через пролив Баб-эль-Мандаб. Письма о геофизических исследованиях. 1997. 24: 2557–2560.DOI: 10.1029 / 97GL02741. [CrossRef] [Google Scholar] 35. Акер Дж., Лептоух Г., Шен С., Чжу Т., Кемплер С. Наблюдения за хлорофиллом а с помощью дистанционного зондирования в северной части Красного моря указывают на сезонную изменчивость и влияние прибрежных рифов. Журнал морских систем. 2008; 69: 191–204. DOI: 10.1016 / j.jmarsys.2005.12.006. [CrossRef] [Google Scholar] 36. Левандовска AM и др. Влияние потепления морской поверхности на морской планктон. Письма об экологии. 2014. 17 (5): 614–623. DOI: 10.1111 / ele.12265. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37.Siokou-Rrangou I, et al. Планктон в открытом Средиземном море: обзор. Биогеонауки. 2010; 7: 1543–1586. DOI: 10.5194 / bg-7-1543-2010. [CrossRef] [Google Scholar] 38. Игнатиадес Л. и др. Динамика размеров фитопланктона в Эгейском море (Восточное Средиземноморье). Журнал морских систем. 2002; 36: 11–28. DOI: 10.1016 / S0924-7963 (02) 00132-X. [CrossRef] [Google Scholar] 39. Caron DA, Peele ER, Lim EL, Dennett MR. Пикопланктон и нанопланктон и их трофическая связь в поверхностных водах Саргассова моря к югу от Бермудских островов.Лимнология и океанография. 1999; 44: 259–272. DOI: 10.4319 / lo.1999.44.2.0259. [CrossRef] [Google Scholar] 40. Teira E, et al. Изменчивость хлорофилла и первичная продукция в субтропическом круговороте восточной части Северной Атлантики: потенциальные факторы, влияющие на активность фитопланктона. Deep-Sea Research Part I-Oceanographic Research Papers. 2005; 52: 569–588. DOI: 10.1016 / j.dsr.2004.11.007. [CrossRef] [Google Scholar] 41. Партенский Ф., Гесс В. Р., Вауло Д. Прохлорококк, морской фотосинтетический прокариот глобального значения.Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 1999. 63: 106–127. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 42. Bouman HA, et al. Стратификация водной толщи определяет структуру сообществ субтроптического морского пикофитопланктона. Отчеты по микробиологии окружающей среды. 2011. 3 (4): 473–482. DOI: 10.1111 / j.1758-2229.2011.00241.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 43. Велдхейс М.Дж., Краай Г.В. Вертикальное распределение и пигментный состав пикопланктонного прохлорофита в субтропической Северной Атлантике: совместное исследование ВЭЖХ-анализа пигментов и проточной цитометрии.Серия «Прогресс морской экологии». 1990; 68: 121–127. DOI: 10,3354 / meps068121. [CrossRef] [Google Scholar] 44. Goericke R, Repeta DJ. Хлорофиллы a и b и дивинилхлорофиллы a и b в открытой субтропической северной части Атлантического океана. Серия «Прогресс морской экологии». 1993; 101: 307–313. DOI: 10,3354 / meps101307. [CrossRef] [Google Scholar] 45. Летелье Р.М. и др. Временная изменчивость структуры сообщества фитопланктона на основе пигментного анализа. Лимнология и океанография. 1993; 38: 1420–1437. DOI: 10,4319 / ло.1993.38.7.1420. [CrossRef] [Google Scholar] 46. Велдхейс М.Дж., Краай Г.В. Численность клеток и флуоресценция пикофитопланктона в зависимости от интенсивности роста и доступности азота в Красном море. Нидерландский журнал морских исследований. 1993. 31: 135–145. DOI: 10.1016 / 0077-7579 (93)
-B. [CrossRef] [Google Scholar] 47. Эстрада М. Сообщества фитопланктона на северо-западном Средиземноморском фронте: переходы от зимнего перемешивания к весенней стратификации. Oecologia Aquatica. 1991; 10: 157–185. [Google Scholar] 48. Estrada M, et al.Фитопланктон тропических и субтропических регионов Атлантического, Индийского и Тихого океанов. PLoS ONE. 2016; 11 (3): e0151699. DOI: 10.1371 / journal.pone.0151699. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Унрейн Ф., Массана Р., Алонсо-Саез Л., Газоль Дж. М.. Значительное круглогодичное воздействие мелких миксотрофных жгутиконосцев на бактериопланктон в олиготрофной прибрежной системе. Лимнология и океанография. 2007. 52: 456–469. DOI: 10.4319 / lo.2007.52.1.0456. [CrossRef] [Google Scholar] 52. Wilken S, Huisman J, Naus-Wiezer S, Van Donk E.С повышением температуры миксотрофные организмы становятся более гетеротрофными. Письма об экологии. 2013; 16: 225–233. DOI: 10.1111 / ele.12033. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 53. Litchman E, Klausmeier CA, Miller JR, Schofield O, Falkowski PG. Многопитательная, многогрупповая модель нынешних и будущих сообществ океанического фитопланктона. Биогеонауки. 2006; 3: 585–606. DOI: 10.5194 / bg-3-585-2006. [CrossRef] [Google Scholar] 54. Лепер C, Vaulot D, Scanlan DJ. Структура фотосинтетического сообщества пикоэукариот в юго-восточной части Тихого океана, охватывающая самые олиготрофные воды на Земле.Экологическая микробиология. 2009. 11: 3105–3117. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2009.02015.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Shi XL, Lepère C, Scanlan DJ, Vaulot D. Пластидное разнообразие генов 16S рРНК среди эукариотических пикофитопланктонов, отсортированных с помощью проточной цитометрии из южной части Тихого океана. PloS ONE. 2011; 6 (4): e18979. DOI: 10.1371 / journal.pone.0018979. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 56. Лопес душ Сантуш, А. и др. . Разнообразие и распространение в океане празинофитов клады VII, доминирующей группы зеленых водорослей в океанических водах. ISME J , DOI: 10.1038 / ismej.2016.120 (2016). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 57. Эйлер А., Хаякава Д.Х., Черч М.Дж., Карл Д.М., Рапп М.С. Динамика линии бактериопланктона SAR11 в зависимости от условий окружающей среды в олиготрофном субтропическом круговороте северной части Тихого океана. Environ Microbiol. 2009; 11: 2291–2300. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2009.01954.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 58. Карлсон С.А. и др. Сезонная динамика популяций SAR11 в эвфотической и мезопелагиали северо-западной части Саргассова моря.ISME J. 2009; 3: 283–295. DOI: 10.1038 / ismej.2008.117. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 59. Моррис Р.М., Фразар CD, Карлсон, Калифорния. Модели в масштабе бассейна обилия субкладов SAR11, морских актинобактерий (OM1), представителей клады Roseobacter и OCS116 в Южной Атлантике. Environ Microbiol. 2012; 14: 1133–1144. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2011.02694.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Нгуги Д.К., Стингл У. Комбинированный анализ ITS-локусов и соответствующих генов 16S рРНК выявил высокое микро- и макроразнообразие популяций SAR11 в Красном море.PLoS ONE. 2012; 7: e50274. DOI: 10.1371 / journal.pone.0050274. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 61. West NJ, et al. Четкие пространственные закономерности разнообразия SAR11, SAR86 и актинобактерий вдоль трансекты в ультраолиготрофной южной части Тихого океана. Границы микробиологии. 2016; 7: 234. DOI: 10.3389 / fmicb.2016.00234. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 63. Guillou L, et al. Широкое распространение и генетическое разнообразие морских паразитоидов, принадлежащих к Syndiniales (Alveolata) Environmental Microbiology.2008. 10: 3349–3365. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2008.01731.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 64. Shi XL, Marie D, Jardillier L, Scanlan DJ, Vaulot D. Группы без культурных представителей доминируют в эукариотическом пикофитопланктоне в олиготрофной юго-восточной части Тихого океана. PloS ONE. 2009; 4 (10): e7657. DOI: 10.1371 / journal.pone.0007657. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 65. Сиано Р. и др. Распространение и разнообразие хозяев паразитов Amoebophryidae в олиготрофных водах Средиземного моря.Биогеонауки. 2011; 8: 267–278. DOI: 10.5194 / bg-8-267-2011. [CrossRef] [Google Scholar] 66. Bråte J, et al. Радиолярии связаны с большим разнообразием морских альвеол. Протист. 2012; 163: 767–777. DOI: 10.1016 / j.protis.2012.04.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 67. Лефевр Э., Руссель Б., Амблар С., Симе-Нгандо Т. Молекулярное разнообразие пресноводных пикоэукариот свидетельствует о высокой распространенности предполагаемых паразитоидов в планктоне. PLoS ONE. 2008; 3: e2324. DOI: 10.1371 / journal.pone.0002324. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 68.Джефкотт Т.Г. и др. Экологическое воздействие паразитических хитридов, синдиний и перкинсид на популяции морских фотосинтетических динофлагеллят. Грибковая экология. 2016; 19: 47–58. DOI: 10.1016 / j.funeco.2015.03.007. [CrossRef] [Google Scholar] 69. Kiørboe TT. Размер клеток фитопланктона и структура пелагических пищевых сетей. Успехи в морской биологии. 1993; 29: 1–72. DOI: 10.1016 / S0065-2881 (08) 60129-7. [CrossRef] [Google Scholar] 70. Иригоэн X, Хьюисман Дж., Харрис Р.П. Модели глобального биоразнообразия морского фитопланктона и зоопланктона.Природа. 2004; 429: 863–867. DOI: 10,1038 / природа02593. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 71. Бартон А.Д., Уорд Б.А., Уильямс Р.Г., следует за М.Дж. Влияние мелкомасштабной турбулентности на структуру сообщества фитопланктона. Лимнология и океанография: жидкости и окружающая среда. 2014; 4: 34–49. [Google Scholar] 72. Lindenschmidt K-E, Chorus I. Влияние перемешивания водяного столба на последовательность, разнообразие и сходство фитопланктона. Журнал исследований планктона. 1998; 20: 1927–1951. DOI: 10.1093 / планкт / 20.10.1927. [CrossRef] [Google Scholar] 73.Чейз Дж. М.. Стохастическая сборка сообществ приводит к более высокому биоразнообразию в более продуктивных средах. Наука. 2010; 328: 1388–1391. DOI: 10.1126 / science.1187820. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 74. Штайнер CF, Leibold MA. Циклические траектории сборки и взаимосвязь между производительностью и разнообразием в зависимости от масштаба. Экология. 2004. 85: 107–113. DOI: 10.1890 / 03-3010. [CrossRef] [Google Scholar] 75. Половина Дж. Дж., Данн Дж. П., Вудворт П. А., Хауэлл Е. А.. Прогнозируемое расширение субтропического биома и сокращение умеренного и экваториального биомов апвеллинга в северной части Тихого океана в условиях глобального потепления.Морской журнал Ices. 2011 [Google Scholar] 76. Половина Дж. Дж., Хауэлл Е. А., Абекассис М. Наименее продуктивные воды океана расширяются. Письма о геофизических исследованиях. 2008; 35: L03618. DOI: 10.1029 / 2007GL031745. [CrossRef] [Google Scholar] 77. Делонг Э.Ф., Карл Д.М. Геномные перспективы в микробной океанографии. Природа. 2005; 437: 336–342. DOI: 10,1038 / природа04157. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 79. Martiny AC, Tai APK, Veneziano D, Primeau F, Chisholm SW. Таксономическое разрешение, экотипы и биогеография Prochlorococcus.Environ Microbiol. 2009; 11: 823–832. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2008.01803.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 81. Шибл А.А., Томпсон Л.Р., Нгуги Д.К., Стингл У. Распространение и разнообразие экотипов Prochlorococcus в Красном море. Письма о микробиологии FEMS. 2014; 356: 118–126. DOI: 10.1111 / 1574-6968.12490. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 82. Шибл А.А., Харун М.Ф., Нгуги Д.К., Томпсон Л.Р., Стингл У. Распространение экотипов Prochlorococcus в бассейне Красного моря на основе анализа последовательностей rpoC1. Границы морских наук.2016; 3: 104. DOI: 10.3389 / fmars.2016.00104. [CrossRef] [Google Scholar] 83. Биллер SJ, Berube PM, Lindell D, Chisholm SW. Прохлорококк: структура и функции коллективного разнообразия. Обзоры природы микробиологии. 2015; 13: 13–27. DOI: 10,1038 / nrmicro3378. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 84. Мур Л. Р., Герике Р., Чисхолм СВ. Сравнительная физиология Synechococcus и Prochlorococcus: влияние света и температуры на рост, пигменты, флуоресценцию и абсорбционные свойства. Серия «Прогресс морской экологии».1995; 116: 259–275. DOI: 10,3354 / meps116259. [CrossRef] [Google Scholar] 86. Choi DH, et al. Динамические изменения в составе фотосинтетических пикоэукариот в северо-западной части Тихого океана, выявленные с помощью высокопроизводительного секвенирования меток пластидных генов 16S рРНК. FEMS Microbiol Ecol. 2016; 92 (2): fiv170. DOI: 10,1093 / фемсек / fiv170. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 87. Монье А., Уорден Аризона, Ричардс Т.А. Филогенетическое разнообразие и биогеография линии Mamiellophyceae эукариотического фитопланктона через океаны.Отчеты по микробиологии окружающей среды. 2016; 8: 461–469. DOI: 10.1111 / 1758-2229.12390. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 88. Не F и др. Комплекс протистана в Индийском океане с особым акцентом на пикоэукариотах. Deep-Sea Research Part I-Oceanographic Research Papers. 2008; 55: 1456–1473. DOI: 10.1016 / j.dsr.2008.06.007. [CrossRef] [Google Scholar] 89. Foulon E, et al. Разделение экологических ниш в пикопланктонных зеленых водорослях Micromonas pusilla : данные экологических исследований с использованием филогенетических зондов.Экологическая микробиология. 2008; 10: 2433–2443. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2008.01673.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 90. Countway PD, Caron DA. Численность и распространение Osteococcus sp. в проливе Сан-Педро, Калифорния, по данным количественной ПЦР. Прикладная и экологическая микробиология. 2006. 72: 2496–2506. DOI: 10.1128 / AEM.72.4.2496-2506.2006. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 91. Кюртен Б. и др. Соотношения стабильных изотопов углерода и азота в пелагическом зоопланктоне позволяют прояснить экогидрографические особенности олиготрофного Красного моря.Прогресс в океанографии. 2016; 140: 69–90. DOI: 10.1016 / j.pocean.2015.11.003. [CrossRef] [Google Scholar] 92. Коутс Д.В., Адам Э.Дж., Галлегос С.Л., Хедрик С. Паразитизм фотосинтетических динофлагеллят в мелководном подустуарии Чесапикского залива, США. Водная микробная экология. 1996; 11: 1–9. DOI: 10.3354 / ame011001. [CrossRef] [Google Scholar] 93. Hallegraeff GM. Океан Изменение климата, реакция сообществ фитопланктона и вредоносное цветение водорослей: сложная задача для прогнозирования. J Phycol. 2010. 46: 220–235. DOI: 10.1111 / j.1529-8817.2010.00815.x. [CrossRef] [Google Scholar] 94. Моран XAG и др. Более мелкие бактерии в ответ на потепление океана? Труды Королевского общества биологических наук. 2015; 282: 20150371. DOI: 10.1098 / rspb.2015.0371. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 95. Salter I, et al. Сезонная динамика активных экотипов SAR11 в олиготрофном Северо-Западном Средиземном море. ISME J. 2015; 9: 347–360. DOI: 10.1038 / ismej.2014.129. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 96.Клиндворт А. и др. Оценка общих праймеров для ПЦР гена 16S рибосомной РНК для классических исследований и исследований разнообразия на основе секвенирования следующего поколения. Исследования нуклеиновых кислот. 2013; 41: e1. DOI: 10.1093 / нар / gks808. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 97. Стоук Т. и др. Секвенирование ДНК окружающей среды с множественными маркерами параллельных меток выявляет очень сложное сообщество эукариот в морской бескислородной воде. Mol Ecol. 2010; 19 (Приложение 1): 21–31. DOI: 10.1111 / j.1365-294X.2009.04480.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 99.Schloss IR, et al. Численность и распределение пикофитопланктона и нанофитопланктона в юго-восточной части моря Бофорта (шельф Маккензи и залив Амундсена) осенью 2002 года. Журнал морских систем. 2008; 74: 978–993. DOI: 10.1016 / j.jmarsys.2008.01.004. [CrossRef] [Google Scholar] 100. Ли В., Годзик А. Cd-hit: быстрая программа для кластеризации и сравнения больших наборов белковых или нуклеотидных последовательностей. Биоинформатика. 2006; 22: 1658–1659. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btl158. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 101.Эдгар RC. Поиск и кластеризация на порядки быстрее, чем BLAST. Биоинформатика. 2010; 26: 2460–2461. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btq461. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 102. Pruesse E, et al. Исследования нуклеиновых кислот. 2007. SILVA: всеобъемлющий онлайн-ресурс для проверенных и согласованных данных о последовательностях рибосомных РНК, совместимых с ARB; С. 7188–7196. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 103. Guillou L, et al. База данных Protist Ribosomal Reference (PR2): каталог последовательностей малых субъединиц одноклеточных эукариот с тщательно отобранной таксономией.Исследования нуклеиновых кислот. 2013; 41: D597 – D604. DOI: 10.1093 / nar / gks1160. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
104. Основная группа разработчиков R. R: Язык и среда для статистических вычислений. Вена, Австрия: Фонд R для статистических вычислений. ISBN 3-1-07-0 (2016).
105. Макмерди П.Дж., Холмс С. phyloseq: пакет R для воспроизводимого интерактивного анализа и графики данных переписи микробиома. PloS ONE. 2013; 8 (4): e61217. DOI: 10.1371 / journal.pone.0061217. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
106.Уикхэм, Х. ggplot2: Элегантная графика для анализа данных Springer-Verlag New York (2009).
107. Lozupone C, Найт Р. UniFrac: новый филогенетический метод для сравнения микробных сообществ. Прикладная и экологическая микробиология. 2005. 71 (12): 8228–8235. DOI: 10.1128 / AEM.71.12.8228-8235.2005. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
108. Clarke, K.R. И Горли, Р. Primer v6: Руководство пользователя / Учебное пособие. Плимут, Великобритания: Primer-E (2006).
109. Андерсон, М. Дж., Горли, Р.Н. и Кларк, К. Р. ПЕРМАНОВА + для PRIMER: Руководство по программному обеспечению и статистическим методам. Плимут, Великобритания: PRIMER-E
111. Blackburn TM, Lawon JH, Perry JN. Метод оценки наклона верхних границ графиков размеров тела и численности в сообществах природных животных. Ойкос. 1992; 65: 107–112. DOI: 10.2307 / 3544892. [CrossRef] [Google Scholar]
Вторжение промежуточных вод в Аденском заливе регулирует южную часть Красного моря. Летнее цветение фитопланктона
Abstract
Знания о крупномасштабных биологических процессах в южной части Красного моря относительно ограничены, в первую очередь из-за нехватки in situ и спутниковых наборов данных по хлорофиллу-а (Chl-a).Летом неблагоприятные атмосферные условия в южной части Красного моря (дымка и облака) долгое время серьезно ограничивали возможность получения спутниковых наблюдений за цветом океана. Недавно Европейское космическое агентство (ESA) разработало новый объединенный продукт цвета океана — Инициатива по изменению климата океана (OC-CCI) — существенно улучшил покрытие Chl-a южной части Красного моря, что позволило обнаружить неожиданно интенсивное лето. цветет. Здесь мы даем первое подробное описание их пространственно-временного распределения и сообщаем о механизмах, регулирующих их.Летом изменение направления ветра, вызванного муссонами, изменяет динамику циркуляции в проливе Баб-эль-Мандеб, что приводит к подповерхностному притоку более холодной, свежей и богатой питательными веществами воды из Индийского океана. Используя спутниковые наблюдения, результаты моделирования и наборов данных in situ , мы отслеживаем путь этого вторжения на обширные мелководья и комплексы коралловых рифов вдоль берегов бассейна. Мы также предоставляем статистические доказательства того, что подземное вторжение играет ключевую роль в развитии цветения фитопланктона южной части Красного моря.
Образец цитирования: Dreano D, Raitsos DE, Gittings J, Krokos G, Hoteit I (2016) Вторжение промежуточных вод в Аденском заливе регулирует летнее цветение фитопланктона в южной части Красного моря. PLoS ONE 11 (12): e0168440. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440
Редактор: Guoqi Han, Fisheries and Oceans Canada, CANADA
Поступила: 5 июня 2016 г .; Принято: 1 декабря 2016 г .; Опубликован: 22 декабря 2016 г.
Авторские права: © 2016 Dreano et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.
Доступность данных: Данные, использованные в этом документе, публично доступны на следующих веб-сайтах: http://oceancolor.gsfc.nasa.gov для данных MODIS по цвету океана, http: //www.esa-oceancolour-cci. org для получения данных о цвете океана CCI, http: // podaac.jpl.nasa.gov для данных AVHRR о температуре поверхности моря, apdrc.soest.hawaii.edu/projects/monsoon/realtime-monidx.html для индийского индекса муссонов. Данные о судах на месте взяты из исследования 10.1357 / 002224014814
4, с авторами которого можно связаться по адресу [email protected]. Соответствующая модель циркуляции и ассимилированные данные о ветре находятся в документе и его вспомогательных информационных файлах.
Финансирование: Это исследование финансировалось Университетом науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), Тувал, Саудовская Аравия.D.R.E. финансируется Национальным центром наблюдения Земли при НКРЭ. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.
Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.
1. Введение
Красное море представляет собой вытянутый (~ 2250 км) океанический бассейн, расположенный между Азией и Африкой. Южный конец бассейна связан с открытым Индийским океаном узким проливом Баб-эль-Мандеб.В результате своего географического положения в субтропических широтах, изолированности, отсутствия речного стока и низкого уровня осадков (2 см / год) Красное море является одной из самых теплых и наиболее соленых морских сред в мире [1]. Несмотря на эти экстремальные условия, Красное море вмещает один из крупнейших в мире комплексов коралловых рифов, поддерживая экосистему, характеризующуюся высоким эндемизмом и биоразнообразием [2,3].
Существует заметный физико-химический градиент вдоль оси север-юг Красного моря [4,5], который оказывает глубокое влияние на его биологию [6].Южные прибрежные районы Красного моря характеризуются мелкими берегами и мутными водами и биологически отличаются от остальной части бассейна тем, что содержат обширные ареалы мангровых зарослей, менее развитые коралловые рифы и повышенное присутствие морских трав и макроводорослей [4,7]. . Из-за близости пролива Баб-эль-Мандеб, соединяющего его с Индийским океаном, воды южной части Красного моря менее соленые и более богаты питательными веществами [4,8,9]. Этот район считается наиболее продуктивной частью Красного моря, где наблюдается интенсивное цветение фитопланктона [6,10,11].
Фитопланктон составляет основу морской пищевой цепи и поэтому играет решающую роль в морских экосистемах, включая коралловые рифы [10]. Функционирование экосистем коралловых рифов зависит от этих микроскопических морских водорослей, которые являются источником пищи для многих организмов, связанных с коралловыми рифами, включая зоопланктон, губки, двустворчатых моллюсков и свободно плавающих личинок. Таким образом, любые изменения в сроках цветения или численности фитопланктона могут привести к трофическому несоответствию и изменить функционирование морских экосистем [12,13].Например, во Французской Полинезии сообщалось о значительной положительной взаимосвязи между полученным со спутников Chl-a (индекс биомассы фитопланктона) и успешным пополнением личинок коралловых рифовых рыб [14].
Предыдущие исследования с использованием измерений Chl-a с помощью дистанционного зондирования показали, что Красное море является средой цветения зимой / весной [6,15,16], хотя признаки летнего цветения также были зарегистрированы в южной части Красного моря [6] . Исследование in situ у побережья Джидды в центральной части Красного моря также показало, что летнее цветение фитопланктона цианобактерий ( Trichodesmium spp.) происходит с июня по август [17]. К сожалению, неблагоприятные атмосферные условия (дымка и облака) в этот период сильно ограничили поиск спутниковых данных по Chl-a в этой области и помешали дальнейшим исследованиям [6,11]. Недавно охват данными Chl-a в южной части Красного моря был существенно улучшен за счет нового продукта данных о цвете океана, который объединяет наблюдения с трех различных датчиков: Европейское космическое агентство (ЕКА) разработало Инициативу по изменению климата цвета океана (OC-CCI) [ 11].
Недавнее исследование с использованием OC-CCI показало, что большая часть прибрежных вод рифов южной части Красного моря испытывает высокие концентрации Хл-а летом (в начале южноазиатского летнего муссона) [11]. Несмотря на свою важность, эти летние цветы не изучены досконально, и механизмы их регуляции остаются неизвестными. Используя расширенный охват данных продукта OC-CCI, мы оцениваем пространственно-временное распределение летних концентраций Chl-a в южной части Красного моря и их связи с региональными условиями окружающей среды.Чтобы понять физические процессы, вызывающие это цветение, мы исследуем гипотезу Черчилля и др. [18], которые предположили, что подземное вторжение богатой питательными веществами воды из Аденского залива в Красное море летом может сыграть важную биологическую роль для южной экосистемы Красного моря. Используя наборы данных дистанционного зондирования, моделирования и in situ, а также климатические индексы, мы исследуем связь между летним цветением фитопланктона в южной части Красного моря и подземным проникновением промежуточных вод Аденского залива (GAIW).
2. Методы
2.1 Наборы данных
2.1.1 Наборы данных спутникового дистанционного зондирования.
Ежемесячные и 8-дневные измерения поверхностного Chl-a дистанционного зондирования Уровня 3 из набора данных OC-CCI были получены с разрешением 4 км. Мы извлекли данные по Красному морю и Аденскому заливу (рис. 1A) за период с 2000 по 2012 год с сайта www.esa-oceancolour-cci.org. Этот объединенный продукт, произведенный и утвержденный Европейским космическим агентством (ESA), представляет собой наиболее полные и последовательные временные ряды глобальных данных Chl-a с нескольких датчиков.Он объединяет наборы данных от спектрорадиометра изображения среднего разрешения (MODIS) Aqua, датчика с широким полем обзора для наблюдения за морем (SeaWiFS) и спектрометра изображения среднего разрешения (MERIS). Он был исправлен на систематическую ошибку и позволяет получать данные по Chl-a с высоким разрешением с существенно улучшенным охватом в южной части Красного моря [11,19]. Чтобы отобразить улучшенный охват данных между отдельными датчиками и набором данных OC-CCI, мы сравнили данные OC-CCI с данными MODIS Level 3 Chl-a.Ежемесячные композитные материалы за период с 2000 по 2012 год были загружены с веб-сайта архива NASA OceanColor (oceandata.sci.gsfc.nasa.gov). Что касается набора данных MODIS, присутствие облаков и дымки летом привело к очень небольшому количеству наблюдений над южной частью Красного моря (рис. 1B). Действительно, датчик MODIS, по-видимому, имеет серьезные проблемы с получением измерений Chl-a в течение июля (с 2002 по 2012 год; рис. 1B). Одним из преимуществ набора данных OC-CCI является улучшенный пространственный и сезонный охват в Аденском заливе и Красном море (рис. 1C), что позволяет исследовать летнюю изменчивость Chl-a в южной части Красного моря.В целом, средний процент охвата данными за июль (2002–2012 гг.) В южной части Красного моря (средняя площадь синего прямоугольника, рис. 1A) увеличился с ~ 5% для MODIS до ~ 64% для CCI.
Рис. 1. Схематическое изображение Красного моря и процентное покрытие данных спутников Chl-a данными.
a) Географические точки в Красном море. Границы южной части Красного моря (к югу от 17 ° с.ш., синий пунктирный прямоугольник) и западной части Аденского залива (к западу от 46 ° в.д., зеленый пунктирный прямоугольник).Вытянутый прямоугольник розового цвета представляет собой область, по которой результаты модели были усреднены для получения вертикальных профилей (рис. 2). b) Процентное покрытие данных MODIS в ежемесячных композитах за июль (2002–2012). c) Аналогично b , но для объединенных данных датчика OC-CCI.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g001
Температура поверхности моря (SST, ° C) является важным параметром для изучения динамики фитопланктона.В тропических морях, таких как Красное море, более холодная ТПМ может указывать на поднятие воды, богатой питательными веществами [6]. Здесь мы использовали смешанный набор данных уровня 4 (без пропусков), который объединяет дневные и ночные SST из усовершенствованного радиометра очень высокого разрешения (AVHRR) [20]. Данные были скорректированы с помощью наблюдений на месте и наблюдений (полученных с буев и судов) и нанесены на карту с разрешением 0,25 ° x0,25 ° с использованием оптимальной интерполяции [21]. Месячные и дневные сводные данные за период с 2000 по 2012 год были получены от podaac.jpl.nasa.gov. Затем ежедневные агрегированные значения SST были усреднены за те же 8-дневные периоды, что и данные дистанционного зондирования Chl-a.
2.1.2 Возможная систематическая ошибка при дистанционных наблюдениях за цветом океана.
Большие территории в южной части Красного моря имеют сложную оптическую структуру, так как они могут содержать взвешенные отложения, желтые вещества, твердые частицы и / или окрашенные растворенные органические вещества, которые непредсказуемым образом не связаны с Chl-a, что ограничивает применение данных дистанционного зондирования [22].Кроме того, в южной части Красного моря есть протяженные области с мелководной батиметрией, где сигнал Chl-a может быть не виден из-за эффекта отражательной способности морского дна [22]. Сочетание этих факторов может привести к завышенной оценке Chl-a в южной части Красного моря [6,11,19]. Однако валидационные исследования с использованием набора одномерных статистических тестов показали разумное согласие между полученными со спутников и независимыми данными по Chl-a in situ в Красном море с относительной среднеквадратичной ошибкой 46% по сравнению с 77% для глобального океана. [23,24].Кроме того, в недавних дополнительных исследованиях [11,19] специально оценивалась эффективность данных о цвете океана в неглубоких прибрежных водах, ограниченных рифами, в Красном море. Их эффективность в этих областях (коэффициент корреляции Пирсона r = 0,82) оказалась сопоставимой с результатами, наблюдаемыми в более глубоких водах океана (r = 0,84), что указывает на то, что использование данных о цвете океана подходит для изучения относительного увеличения биологической активности в летом в южной части Красного моря. Целью настоящего исследования является оценка общей пространственно-временной изменчивости фитопланктона в южной части бассейна, независимо от абсолютных концентраций.
2.1.3 Климатические индексы.
Хорошо задокументировано, что сезонные муссонные ветры регулируют зимний фитопланктон Красного моря, увеличивая приток богатых питательными веществами поверхностных вод Аденского залива [6,15,16]. В этом исследовании мы используем Индийский индекс муссонов (IMI) (apdrc.soest.hawaii.edu/projects/monsoon/seasonal-monidx.html), который был связан с теплообменом между воздухом и морем в Красном море [25 ] — изучить, регулирует ли сила и изменчивость южноазиатских муссонов концентрации Хл-а в южной части Красного моря летом.Индекс определяется как разница в зональных ветрах (при 850 гПа) между двумя регионами над Индийским океаном и Северной Индией (5 ° -15 ° N, 40 ° -80 ° E и 20 ° -30 ° N, 70 ° — 90 ° в.д.) [26]. Суточные значения были получены и агрегированы для построения ежемесячных и 8-дневных (соответствующих значениям OC-CCI и SST) усредненных временных рядов за период с 2000 по 2012 год (apdrc.soest.hawaii.edu/projects/monsoon/realtime-monidx. html). Мы также рассмотрели возможность использования многомерного индекса южных колебаний Эль-Ниньо (MEI, www.esrl.noaa.gov/psd/enso/mei/). Несмотря на его полезность для описания взаимосвязи между более теплыми фазами глобального климата и более высокими концентрациями Chl-a зимой [15], мы обнаружили, что MEI не был существенно связан с Chl-a южной части Красного моря летом.
2.1.4 Наборы данных для исследовательских круизов.
Мы использовали имеющиеся на месте измерения солености и питательных веществ (NO ₃ + NO ₂), полученные от первого этапа Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (КАУСТ) Экспедиция на Красное море 2011 г. (R / V Aegaeo, сентябрь 15 – 10 октября).Пробы были отобраны на 206 станциях на 20 трансектах через бассейн Красного моря (между 17 ° и 28 ° с.ш.). Дополнительные сведения о сборе и обработке данных предоставлены Churchill et al. [18]. Чтобы показать вторжение богатой питательными веществами воды из Аденского залива, мы вычислили средние значения солености и питательных веществ in situ в ячейках шириной в один градус широты с центром на приблизительных глубинах 5, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200 м. Такое разделение профиля глубина-широта позволило нам получить значимые профили питательных веществ и солености без пробелов в данных (см. Рис. 2E и 2F).
Рис. 2. Вертикальные профили выходных данных модели и in situ морских наблюдений, отображающих летний приток более холодных, свежих и богатых питательными веществами промежуточных водных масс (GAIW) в южную часть Красного моря.
a) и b) Профили климатологии температуры и солености зимой (январь-февраль), полученные из модели циркуляции MITgcm и усредненные по разрезу, указанному на рис. 1A. в) и г) Аналогичные анкеты на летний период (июль-август). e) и f) In situ измерения концентрации питательных веществ и солености летом 2011 года, агрегированные в ячейках шириной в один градус и сосредоточенные на глубинах приблизительно 5, 10, 25, 50, 75, 100 и 200 м (отмечены черными ромбами на оси ординат).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g002
2.1.5 Смоделированные наборы данных.
Выходные данные модели общей циркуляции океана с высоким разрешением (~ 1,8 км) использовались для расчета климатологических профилей солености и температуры.Модель была специально сконфигурирована для изучения общей циркуляции Красного моря и представлена в Yao et al. [27,28]. Гидродинамика моделировалась с использованием модели общей циркуляции Массачусетского технологического института (MITgcm) за 50-летний период с 1952 по 2001 год. Область модели охватывает все Красное море (включая Суэцкий и Акабский заливы) и часть залива. Аден. Батиметрия была получена из набора данных ETOPO2. Модель была основана на 6-часовых атмосферных данных из проекта NCEP / NCAR 40-летний реанализ 1 (NCEP) [29], в то время как открытые граничные условия в Аденском заливе были определены путем повторного анализа Оценки циркуляции и климата Консорциум Ocean (ECCO) [30].Моделирование было инициировано из состояния покоя с использованием среднегодовой температуры и солености из Атласа Мирового океана 2013 [31,32]. В модели использовался 10-летний период раскрутки с использованием атмосферных условий 1952 года. Результаты и подтверждение этого моделирования были представлены в Yao et al. [27,28]. Особый интерес для данного исследования представляют сезонные модели обменных потоков и объемные перевозки в проливе Баб-эль-Мандеб, а также структура вторгающегося потока, которые оказались устойчивыми характеристиками 50-летнего периода и последовательными. с имеющимися наблюдениями [27].Результаты модели также использовались для изучения сезонной [27,28] и вихревой [33] изменчивости в Красном море.
Атмосферное воздействие играет ключевую роль в Красном море: оно регулирует потоки тепла между воздухом и морем [34] и глубокую вентиляцию этой области, тем самым существенно влияя на биомассу фитопланктона [34,35]. Предыдущие исследования также показали, что режим муссонного ветра является важным фактором, определяющим биомассу фитопланктона в Красном море [6,15,16]. Было показано, что муссонные ветры являются решающими факторами сезонной изменчивости фитопланктона в других субтропических районах, таких как залив Санья (Южно-Китайское море), где возникновение летнего и зимнего цветения соответствует муссонным ветрам [36].Поля ветра из усвоенного продукта с высоким разрешением [37,38] были использованы для анализа изменчивости атмосферы, поскольку он обеспечивает более высокое разрешение по сравнению с общедоступными наборами данных о ветре и ассимилирует все доступные in situ данные в регионе. Атмосферный продукт был разработан в KAUST группой моделирования и прогнозирования Земли с использованием атмосферной модели Advanced Research — Weather Research and Forecasting [39]. Модель атмосферы была разработана с двусторонними интерактивными вложенными областями с горизонтальным разрешением 30 и 10 км и 35 вертикальными уровнями.Внутренняя область (10 км) охватывает Красное море и прилегающие районы. Начальные и граничные условия были получены из продукта NCEP Final Analysis (FNL). Наблюдения, полученные в рамках проекта NCEP Atmospheric Data Project [40], ассимилировались каждые 6 часов с использованием подхода последовательной интеграции [41]. Подход последовательной интеграции использует прогноз в качестве фона в следующем цикле ассимиляции. Это обеспечивает улучшенные начальные условия для следующего периода интеграции, в котором модель работает в режиме бесплатного прогноза.Дополнительные сведения о дизайне и методологии эксперимента, а также о характеристиках продукта анализа представлены в Viswanadhapalli et al . [38]. В этом исследовании приземные переменные тщательно проверяются со всеми доступными наблюдениями в различных временных масштабах, в то время как региональные климатические характеристики обсуждаются и проверяются с помощью FNL и различных спутниковых продуктов. Анализ средних сезонных и месячных ветров показывает, что модель точно воспроизводит влияние муссонного потока юго-западной Индии в летние месяцы.Недавние успешные применения этого продукта на волнах в Красном море [37,42] и на рассеивании выбросов концентрата в дальней зоне вдоль саудовского побережья Красного моря [43] еще раз подтверждают актуальность этого набора данных для изучения региональных климатических характеристик.
2.2 Анализ данных
Одной из трудностей, связанных с визуализацией Chl-a в Красном море, является изменение по порядку величины годовой концентрации между олиготрофным севером и мезотрофным югом.Это мешает правильно оценить разницу в сезонной динамике между этими двумя областями, а также пространственное распространение Chl-a. Таким образом, чтобы сравнить сезонную изменчивость Хл-а в различных регионах Красного моря, мы вычислили соотношение между месячными климатологическими условиями и годовыми климатологическими условиями за 12 лет имеющихся данных. Это позволило нам определить регионы, где в течение данного месяца наблюдаются более высокие концентрации Chl-a. Кроме того, поскольку статистическое распределение точек данных по Chl-a имеет тенденцию к смещению в сторону более высоких значений (данные Chl-a обычно распределяются нормально логарифмически [23]) и выбросы могут значительно влиять на среднее значение, климатологические параметры были рассчитаны с использованием медианы.
Мы построили среднегодовые летние (май-август) Chl-a, SST, ветровой режим и IMI для южной части Красного моря с 2000 по 2012 г. и использовали их для расчета карт корреляции. Корреляции Chl-a – SST (рис. 3A) вычислялись для каждого пикселя; для получения карты высокого разрешения данные SST проецировались на сетку Chl-a с использованием метода билинейной интерполяции. Корреляции, показанные на рис. 3B-3D, были рассчитаны между отдельными пикселями Chl-a и, соответственно, отдельными пикселями SST, временным рядом IMI и режимом ветра.Ветровой режим был определен как среднее значение скорости ветра в южной части Красного моря (определяемой как область ниже 17 ° с.ш.) и западной части Аденского залива (к западу от долготы 46 ° в.д., рис. 1A) и представляет собой силу ветра. Аравийский летний муссон.
Рис. 3. Пространственные корреляции между Chl-a, SST, ветровым режимом и IMI в южной части Красного моря летом.
а) Хл-а и ветровой режим. б) Chl-a и IMI. c) Chl-a и SST. г) НСТ и ветровой режим. Ветровой режим определяется как средняя скорость ветра в южной части Красного моря (ниже 17 ° с.ш.) и в западной части Аденского залива (к западу от 46 ° в.д.). Критическое значение корреляции для уровня значимости p <0,05 с 11 степенями свободы составляет r = 0,55.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g003
Чтобы изучить относительную важность переменных окружающей среды, мы построили линейные модели, которые предсказывают 8-дневные усредненные логарифмические концентрации Chl-a в южной части Красного Море (средняя площадь синего прямоугольника, рис. 1A) летом (с мая по август).В качестве предикторов в моделях использовались усредненные за 8 дней данные IMI, скорости ветра и SST. ТПО и скорость ветра были усреднены в южной части Красного моря и в Аденском заливе (средние значения площади синего и зеленого ящиков, соответственно, рис. 1A). Были использованы региональная скорость ветра и IMI (который составляет общую картину муссонных ветров), поскольку муссонные ветры являются основными движущими силами апвеллинга в Аденском заливе, который, в свою очередь, приводит к вторжению богатой питательными веществами воды в южных районах. Красное море. ТПМ был включен в модель, поскольку более холодные воды в олиготрофных тропических морях обычно указывают на повышенные концентрации биогенных веществ.Между предикторами и концентрациями Chl-a учитывались временные лагы в ноль, один и два 8-дневных периода. Эффективность моделей оценивалась с использованием метода перекрестной проверки [44]. Данные за один год были опущены перед подгонкой модели и использовались для вычисления соответствующей среднеквадратичной ошибки (RMSE). Усредненное RMSE использовалось для сравнения линейной модели с климатологическим прогнозом. Чтобы выполнить выбор переменных и подгонку линейной модели, мы использовали регрессию лассо, регуляризованный вариант многомерной линейной регрессии [44].Регрессия лассо — это метод выбора переменных и регуляризации, который заставляет коэффициенты, которые ниже заданного порога, равняться нулю. Цель состоит в том, чтобы получить модель, более простую для интерпретации и более высокую точность прогнозирования по сравнению с классической линейной регрессией.
В нескольких случаях пробелов в данных (пропущенных пикселей) в наборах данных временных рядов Chl-a отсутствующие значения были заменены климатологическими средними (на основе 13-летней климатологии). Для карт корреляции отсутствующие значения во временном ряду пикселей отбрасывались перед вычислением корреляции.
3. Результаты и обсуждение
3.1 Распределение хлорофилла в южной части Красного моря
Недавняя разработка и доступность продукта данных OC-CCI позволила нам предоставить полное описание концентраций Chl-a в южной части Красного моря (рис. 1B и 1C) и выявить присутствие неожиданного интенсивного летнего цветения фитопланктона в южной части. Красное море. Эти цветения обладают отчетливыми фенологическими характеристиками: они начинаются в мае, достигают пика в июле и прекращаются в сентябре (рис. 4A).Сезонная климатология также показывает, что концентрации Chl-a примерно на 250% выше летом по сравнению с зимой ( i . e . ~ 5 мг / м ³ в июле против ~ 2 мг / м ³ в Январь). На рис. 4В показана средняя концентрация Хл-а в летний период (май-август, 2000–2012 гг.). Летние концентрации заметно выше в южной части Красного моря, особенно в районах Аль-Лит, Фарасан и Дахлак (рис. 4B). Однако, поскольку градиент концентрации Chl-a с севера на юг является хорошо известной особенностью биологии Красного моря [4,6], мы вычислили соотношение между Chl-a в июле и годовыми климатическими условиями, чтобы специально выделить регионы с летним цветением. (Рис. 4C, см. Раздел 2.2 методов для подробностей). В целом, в южной части Красного моря в июле наблюдаются значительно более высокие концентрации Хл-а по сравнению с остальной частью года. Эти высокие летние концентрации занимают большую часть южного бассейна и особенно ярко выражены вокруг восточного берега и островов Дахлак (рис. 4B и 4C).
Рис. 4. Пространственно-временное распределение хлорофилла OC-CCI с дистанционным зондированием в южной части Красного моря (2000–2012 гг.).
a) Среднемесячная климатология Chl-a в южной части Красного моря (средняя площадь синего прямоугольника, рис. 1A).Красные круглые точки данных представляют отдельные месяцы (2000–2012 гг.), А серая тень отображает 90% доверительные интервалы климатологии. b) Пространственное распределение Chl-a летом; рассчитано на основе месячных климатологий (с мая по август). c) Отношение июля к годовым наблюдениям Chl-a, что подчеркивает более высокие концентрации Chl-a в южной части Красного моря в течение июля; вычислено на основе ежемесячных композитов за период с 2000 по 2012 год.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g004
Карты соотношения за 8 дней, рассчитанные между 2003 и 2011 годами (файл S1), показывают, что летнее цветение обычно начинается в конце мая / начале июня. в прибрежных районах вокруг Аль-Лит и архипелага Фарасан. Цветение быстро распространяется на остальную часть южной части Красного моря, редко выходя за пределы 19 ° с.ш. Распределение Chl-a демонстрирует значительную временную изменчивость в течение летнего периода цветения: концентрации Chl-a, как правило, достигают максимума в июле и заканчиваются в августе, но дата прекращения может варьироваться между июлем и сентябрем.
Хотя Raitsos et al . [6] наблюдали следы повышенного летнего Chl-a с использованием данных MODIS, его полный размер не ожидался из-за редкости спутниковых измерений Chl-a в то время. Краткий временной анализ данных OC-CCI, выполненный Racault et al . [11] показали, что многие районы южной части Красного моря, ограниченные рифами, испытывают интенсивное летнее цветение фитопланктона, которое даже сильнее, чем зимнее. Учитывая олиготрофную природу Красного моря, наш анализ пространственно-временного распределения Chl-a предполагает существование локального физического механизма, способного поставлять достаточное количество питательных веществ для инициирования и поддержания цветения.Таким образом, чтобы понять динамику фитопланктона южной части Красного моря, необходимо изучить физические процессы, которые способствуют доступности питательных веществ в этом регионе.
3.2 Поступление богатой питательными веществами воды в южную часть Красного моря
3.2.1: Вторжение богатых биогенными веществами водных масс из Аденского залива.
Красное море — это олиготрофная и сильно стратифицированная крупная морская экосистема, которая в основном полагается на свои связи с открытым океаном в качестве источника питательных веществ.Единственный значительный обмен водными массами происходит между Красным морем и Индийским океаном через узкий пролив Баб-эль-Мандеб. Обмен зимой — это типичная обратная эстуарная циркуляция; есть приток более свежей (менее соленой) поверхностной воды из Аденского залива и подповерхностный отток теплой, более соленой воды (рис. 2A и 2B) [8,18,27,45]. Зимой преобладающие ветры с точки зрения орографии ограничены движением на север над южной частью Красного моря, что способствует проникновению богатых питательными веществами поверхностных вод из Аденского залива [8,18,27,45].
Летом муссонные ветры меняют свое направление (на юг) в южной части Красного моря, вызывая отток поверхностных вод Красного моря [27,46]. За пределами Красного моря, в западной части Аденского залива, соответствующее изменение преобладающих ветров (с запада на восток) является причиной интенсивного апвеллинга [27,46–48]. Оба явления (поверхностный сток Красного моря и апвеллинг в заливе) вызывают приток промежуточной водной массы из Аденского залива в Красное море, известной как Промежуточная вода Аденского залива (GAIW) [27].В Аденском заливе эта водная масса характеризуется богатым питательными веществами слоем низкой солености на глубине от 120 до 420 м [49]. После вызванного ветром апвеллинга в Аденском заливе, ядро ГАИВ опускается по крайней мере на 50 м, облегчая его вторжение в Красное море [27,47,49]. GAIW богата питательными веществами, в отличие от окружающей воды Красного моря, обедненной биогенными веществами [50]. Когда ГАИВ входит в Красное море, он зажат между выходами с поверхности и глубоководных вод Красного моря. На основании прямых наблюдений Sofianos et al .[51] подсчитали, что ГАИВ вторгается со скоростью 0,3 Зв во время пика трехслойного обмена в проливе, тем самым внося значительный вклад в распределение водных масс в этом районе. Трехслойная циркуляция продолжается с июня по сентябрь (в период летних муссонов) [28]. Наличие этого явления в сезон стратифицированного истощения питательных веществ может, таким образом, стать важным источником питательных веществ.
Моделирование моделей циркуляции показывает, что основная часть вторжения GAIW может достигать ~ 16 ° с.ш. в июле-августе (рис. 2C и 2D). In situ наборы данных по солености и питательным веществам также показывают отчетливый поток более свежей, богатой питательными веществами воды, простирающейся до 19 ° с.ш. (рис. 2E и 2F). На глубине ~ 75 м концентрации биогенных элементов (NO ₃ + NO ₂) в GAIW достигли значений выше 10 мк моль / л, в то время как соленость находилась в диапазоне 37–38 psu (по сравнению с 39 psu). psu для поверхностных вод).
На основании in situ измерений питательных веществ и полей скорости, полученных на глубине ~ 66 м в сентябре 2011 г. (Рис. 5A, обновлено из [18]), богатый биогенными веществами GAIW, кажется, течет на север, вдоль берегов Аль-Лит. на восточном берегу (между 17 ° и 18 ° с.ш.) [18,27].Чтобы изучить эту циркуляцию в пространстве, мы отображаем моделирование солености и температуры на глубине 65 м за тот же месяц (рис. 5B и 5C). Очевидно, слой более свежей и прохладной воды вторгается в Красное море (через пролив Баб-эль-Мандеб) и движется на север к мелководным участкам вокруг островов Дахлак и Фарасан. Выше 17 ° с.ш. поток отклоняется антициклоническим вихрем и заканчивается около 19 ° с. Между 17 ° и 19 ° N смоделированные данные о температуре и солености (рис. 5B и 5C) и измерения питательных веществ in situ (рис. 5A) демонстрируют замечательное согласие в отношении пути проникновения; GAIW перемещается на север по мелководным участкам восточного берега и вторгается в мелководные районы коралловых рифов, доставляя питательные вещества в местные экосистемы.Это распространение на север вдоль восточной стороны (путь проникновения) ясно видно на следе более высоких концентраций Chl-a (рис. 4C).
Рис. 5. In situ Наблюдения за скоростью и скоростью питательных веществ и результаты моделирования температуры и солености
a) In situ измерения концентраций биогенных веществ и векторов средней скорости на глубине ~ 66 м в течение сентября 2011 г .; перепечатано и адаптировано с разрешения [18]. b) и c) Климатологическая соленость и температура сентября на глубине 65 м, рассчитанные по модели циркуляции MITgcm.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g005
3.2.2: Взаимодействие и смешивание ГАИВ с окружающими водными массами в южной части Красного моря.
Для дальнейшего выяснения путей GAIW в Красном море, мы отображаем смоделированную минимальную соленость для слоев от 0 до 100 м глубиной (рис. 6A). Глубина, на которой возникает эта минимальная соленость, показана на рис. 6В. Самые низкие значения солености, наблюдаемые на глубинах от 50 до 65 м, характерны для ядра ГАИ, входящего в бассейн.Модель четко отображает смешивание более пресных вод с мелководными коралловыми рифами вокруг островов Фарасан. Черчилль и др. . [18] предположили, что между ручьем GAIW и коралловыми рифами на восточной стороне Красного моря происходят сложные взаимодействия. Моделирование показывает, что вторжение ГАИ в мелководные районы островов Дахлак и Фарасан происходит между 15 ° и 17 ° северной широты (рис. 6B). Наблюдаемые более высокие значения солености вокруг островов Фарасан (по сравнению с основным путем проникновения) могут быть объяснены смешением между ГАИВ и окружающими водными массами, усиленным мелководной и сложной батиметрией этого региона.
Рис. 6. В южной части Красного моря смоделирована минимальная соленость на глубине от 0 до 100 метров.
a) Климатология сентября с самыми низкими значениями солености, наблюдаемыми на глубине от 0 до 100 м — рассчитано по модели циркуляции MITgcm, и b) глубина, на которой встречаются эти минимальные значения солености.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g006
Сезонная климатология ТПО, полученная с помощью дистанционного зондирования, является дополнительным свидетельством перемешивания, происходящего между GAIW и поверхностными слоями (рис. 7A).Заметное снижение ТПМ происходит вокруг островов Фарасан в период с июня по август, тогда как в остальной части южной части Красного моря температура обычно повышается. В целом, регионы, в которых наблюдается снижение (или небольшое увеличение) ТПМ в период с июня по август (Рис. 7B), соответствуют регионам с высоким Chl-a, наблюдаемым у восточного берега (Рис. 4B и 4C). Они также совпадают с траекторией вторжения ГАИВ вдоль восточного берега до ~ 19 ° с.ш., что еще раз подтверждает мнение о том, что происходит перемешивание между ГАИВ и мелководьем вблизи островов Фарасан и берегов Аль-Лит.Таким образом, очевидно, что области, характеризующиеся регионально более холодной ТПМ, связаны с более высокими концентрациями Chl-a, что подразумевает перенос питательных веществ в верхние слои из-за процессов перемешивания.
Рис. 7. Летняя климатология ТПМ в южной части Красного моря, демонстрирующая признаки похолодания вдоль пути проникновения ГАИ.
a) Средняя разница ТПО между июнем и августом (с 2000 по 2012 год), отражающая похолодание поверхностных вод на восточном берегу южной части Красного моря. b) Ежемесячные климатологические данные SST (сплошные линии) и отдельные месячные точки данных (сплошные кружки) с 2000 по 2012 год для следующих регионов (показаны на панели a): прямоугольники представляют районы архипелага Фарасан (красный), центрально-южный регион. Красное море (синее) и архипелаг Дахлак (зеленый).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g007
В этом разделе мы использовали смоделированные данные о температуре и солености, чтобы предоставить полное описание пути вторжения GAIW и его перемешивания в коралловом рифе. системы, окружающие острова Дахлак и Фарасан.Данные дистанционного зондирования SST подтверждают, что GAIW смешивается с поверхностными водами вдоль восточного берега, в то время как пространственные карты Chl-a показывают наличие цветения фитопланктона вдоль пути проникновения. Поэтому весьма вероятно, что вторжение GAIW играет ключевую роль в содействии региональному цветению фитопланктона.
3.3 Межгодовая изменчивость цветения фитопланктона в зависимости от физической среды
3.3.1 Корреляция между Chl-a и параметрами окружающей среды.
В попытке прояснить взаимосвязь между летним цветением фитопланктона в южной части Красного моря и вторжением GAIW, мы дополнительно исследуем межгодовую изменчивость Chl-a по отношению к выбранным экологическим переменным. В частности, мы исследуем пространственные корреляции между летними (май – август) средними значениями Chl-a, SST, скорости ветра и IMI (см. Методы в разделе 2.2). Изменчивость SST позволяет нам исследовать взаимосвязь между наличием более холодной воды (которая потенциально богата питательными веществами) и более высокими концентрациями Chl-a.Анализ взаимосвязи между Chl-a и интенсивностью ветра (а также Chl-a и IMI) позволяет сделать вывод о влиянии ветровых механизмов.
Положительная корреляция между средней региональной скоростью ветра и летним Chl-a (очевидна в большей части южной части Красного моря, рис. 3A) подчеркивает устойчивую взаимосвязь между ветровым режимом и летним цветением фитопланктона. Взаимодействие между ветровым режимом и Chl-a согласуется с предложенным механизмом, который связывает интенсивность ветра, вторжение GAIW и активность фитопланктона; Интенсивные приземные ветры имеют тенденцию увеличивать силу вторжения богатых питательными веществами GAIW.Высокие положительные корреляции между Chl-a и IMI также наблюдаются летом на пути проникновения GAIW от пролива Баб-эль-Мандеб до островов Фарасан (рис. 3B). Эти результаты дополнительно подчеркивают взаимосвязь между местной окружающей средой и динамикой арабских муссонов через дистанционную связь местного ветрового режима.
Значительные отрицательные корреляции также наблюдаются между усредненной летней SST и Chl-a (Рис. 3C, r = -0,57, p <0,05, на основе среднего значения площади синего ящика [Рис. 1A]).Это особенно очевидно в районах с высокими концентрациями Хл-а, таких как архипелаги Фарасан / Дахлак и берег Аль-Лит (ниже 17 ° с.ш.), и где перемешивание происходит вдоль восточного берега, как показал климатологический анализ данные дистанционного зондирования SST (рис. 7A). Таким образом, очевидно, что проникновение GAIW на мелководье и перенос питательных веществ в верхние слои путем перемешивания являются типичными особенностями пути GAIW.
Также очевидны сильные отрицательные корреляции между ТПМ и скоростью ветра в районах южной части Красного моря, где наблюдаются повышенные концентрации Chl-a (Рис. 3D).Корреляции наиболее сильны вдоль восточного берега, недалеко от островов Фарасан, где летом наблюдается значительное снижение ТПО (рис. 7В). Пространственная картина корреляции между ТПМ и интенсивностью ветра совпадает с направлением движения GAIW в Красное море и высокими концентрациями Chl-a, и, таким образом, связывает два процесса: регулируемую ветром интенсивность вторжения богатого биогенными веществами GAIW и местные процессы, которые могут поставлять доступные питательные вещества в верхние слои.
В совокупности результаты корреляционного анализа подтверждают гипотезу о том, что вторжение богатых питательными веществами GAIW в южную часть Красного моря способствует формированию большого летнего цветения фитопланктона; более сильные муссонные ветры усиливают апвеллинг в западной части Аденского залива, что впоследствии увеличивает приток GAIW в южную часть Красного моря [46,51].GAIW проникает в мелководные районы коралловых рифов, где он взаимодействует с окружающими водными массами (согласно гипотезе Черчилля и др. [18]) и достигает поверхностных слоев. Как свидетельствует соответствующее снижение ТПМ (рис. 7), это взаимодействие снабжает поверхностные воды питательными веществами, способствуя росту фитопланктона. Эти взаимодействия более выражены в рифовых комплексах вдоль восточного берега (т.е. вдоль пути вторжения вдоль восточного берега южной части Красного моря [18,27]).
3.3.2 Модель прогнозирования еженедельных концентраций Chl-a.
Чтобы оценить относительную важность различных переменных окружающей среды (ветер, IMI и SST) для концентраций Chl-a, были подобраны линейные модели для прогнозирования среднего за неделю Chl-a в южной части Красного моря. Для выбора наиболее объясняющих переменных использовалась регрессия лассо (дополнительную информацию см. В методологии). Параметры, которые показали значительную корреляцию с Chl-a, были использованы в качестве предикторов в модели: SST, скорость ветра и IMI.Скорость ветра была усреднена в южной части Красного моря и в Аденском заливе (средние значения площади синего и зеленого ящиков соответственно, рис. 1A), в то время как ТПО было усреднено только в южной части Красного моря. Переменные брались с лагами в ноль, один или два 8-дневных периода.
Среди переменных, использованных в регрессионном анализе, окончательная модель выбрала усредненную скорость ветра над Аденским заливом и IMI (с запаздыванием в 1 неделю) как наиболее важные, объясняющие 52% изменчивости Chl-a (рис. 8A и 8B).Результирующая 2-мерная модель показана на фиг. 8C. Очевидно, что концентрации Chl-a увеличиваются в ответ на более сильные муссонные ветры (на что указывает IMI) и региональные ветры (над Аденским заливом), которые вызывают региональный апвеллинг в Аденском заливе. Выбор модели ветра над Аденским заливом вместо ветра над южной частью Красного моря предполагает, что влияние муссонных ветров на апвеллинг преобладает над местными ветровыми эффектами. Исключение усредненной скорости ветра в южной части Красного моря не исключает возможного воздействия местных ветров на поступление биогенных веществ в верхние слои через вертикальное перемешивание или апвеллинг в регионе.Однако локальное перемешивание / апвеллинг в отсутствие GAIW не приведет к таким же эффектам, поскольку окружающие водные массы на аналогичных глубинах в Красном море имеют значительно более низкие концентрации биогенных веществ (рис. 2). Запаздывание за 8-дневный период между IMI и Chl-a отражает пространственное расстояние между Красным морем и местами, где рассчитывается индекс (между Индийским океаном и северной Индией). Исключение SST моделью можно объяснить тем фактом, что изменчивость в основном вызвана обращением муссонов и интенсивными региональными ветрами.
Рис. 8. Статистические модели летних средних значений Chl-a в южной части Красного моря.
a) Модель линейной регрессии недельного Chl-a с использованием IMI с лагом в одну неделю в качестве предиктора. b) Модель линейной регрессии недельного Chl-a с использованием в качестве предиктора скорости ветра, усредненной в Аденском заливе (к западу от 46 ° E). c) Поверхность многомерной линейной регрессии (белая плоскость) еженедельного Chl-a с окончательными предикторами скорости ветра и IMI.Положительные и отрицательные ошибки модели в данных представлены красными и синими линиями соответственно. Сплошные черные кружки представляют точки данных.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168440.g008
Наконец, хотя отношения Chl-a – IMI (рис. 8A) и Chl-a – скорость ветра (рис. 8B) кажутся слегка экспоненциальными, мы не нашли статистических доказательств нелинейных отношений между предикторами и Chl-a (после подбора обобщенной аддитивной модели [44]).Чтобы показать наличие таких нелинейностей, требуются дополнительные данные или более сложная модель.
4. Заключение
Предыдущие попытки оценить полученную со спутников летнюю биомассу фитопланктона в южной части Красного моря были ограничены постоянным присутствием облаков, что серьезно ограничивает доступное количество наблюдений [6]. Используя недавно разработанный набор данных с несколькими датчиками (OC-CCI) со значительно улучшенным охватом данных, мы предоставили первое полное описание пространственно-временного распределения ранее сообщавшихся об интенсивном цветении фитопланктона в южной части Красного моря [11].Это цветение, более интенсивное, чем зимнее, обычно начинается в мае, достигает пика в июле и прекращается в период с августа по сентябрь. Сначала они появляются на мелководье вблизи островов Аль-Лит и Фарасан, а затем быстро распространяются на остальную часть южной части Красного моря (к югу от 19 ° с.ш.).
Цветение фитопланктона южной части Красного моря регулируется режимами циркуляции в проливе Баб-эль-Мандеб. Разворот азиатского летнего муссона способствует проникновению в южную часть Красного моря промежуточного слоя более холодной, свежей, богатой питательными веществами воды из Аденского залива [18,27].Используя in situ и смоделированные наборы данных, мы показываем, что эта промежуточная вода обычно движется на север, в основном вдоль восточного берега бассейна, и вторгается в мелководные районы вокруг островов Дахлак и Фарасан. Эта богатая питательными веществами водная масса затем смешивается с окружающими водами систем коралловых рифов, окружающих острова Дахлак и Фарасан, как показывают наборы данных SST и Chl-a, полученные с помощью дистанционного зондирования. Наш статистический анализ согласуется с гипотезой о том, что сочетание вышеупомянутых физических механизмов регулирует снабжение эвфотической зоны питательными веществами, что приводит к интенсивному летнему цветению фитопланктона в южной части Красного моря.Это первая попытка описать и объяснить это летнее цветение (как видно из космоса), и необходимы дополнительные междисциплинарные подходы (с использованием in situ, , смоделированных и дистанционных наблюдений) для определения путей питательных веществ и изучения их воздействия на морскую среду. водоросли Красного моря.
Благодарности
Это исследование финансировалось Университетом науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), Тувал, Саудовская Аравия. D.R.E. финансируется Национальным центром наблюдения Земли при НКРЭ.В этом исследовании использовались ресурсы суперкомпьютерной лаборатории KAUST. Мы подтверждаем наличие важных наборов данных дистанционного зондирования, использованных в исследовании, и особенно благодарим команду ESA Ocean Color CCI за предоставление данных по хлорофиллу OC-CCI; НАСА за предоставление данных по хлорофиллу MODIS; NOAA за предоставление данных SST. Авторы хотели бы поблагодарить Джеймса Х. Черчилля из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) за предоставление набора данных in situ . Авторы выражают признательность Пэн Чжану, Адитью Р.Картадикарии, Есубабу Вишванадхапалли, Хари Дасари и Фенчао Яо за обсуждения ранних версий рукописи. Мы благодарны за вклад анонимным рецензентам, чьи конструктивные комментарии существенно улучшили эту статью.
Вклад авторов
Концептуализация: DD DER.
Обработка данных: DD.
Формальный анализ: DD.
Получение финансирования: IH DER.
Расследование: DD DER JG GK.
Методология: ДД ДЕР.
Администрация проекта: DER IH.
Ресурсы: IH DER.
Программное обеспечение: DD.
Куратор: DER IH.
Подтверждение: DD DER GK JG.
Визуализация: ДД ДЕР ГК.
Написание — черновик: DD JG.
Написание — просмотр и редактирование: DD DER JG GK IH.
Список литературы
1. Белкин ИМ. Быстрое потепление крупных морских экосистем. Prog Oceanogr. 2009. 81: 207–213.
2. DiBattista JD, Howard Choat J, Gaither MR, Hobbs J-PA, Lozano-Cortés DF, Myers RF и др. О происхождении эндемичных видов Красного моря. J Biogeogr. 2015.
3. Берумен М.Л., Хои А.С., Басс WH, Бауместер Дж., Катания Д., Кокран ДЖЕМ и др. Состояние исследований экологии коралловых рифов в Красном море.Коралловые рифы. 2013; 32: 737–748.
4. Наннинга Г.Б., Саенс-Агудело П., Маника А., Берумен М.Л. Градиенты окружающей среды предсказывают генетическую структуру популяции рыбы кораллового рифа в Красном море. Mol Ecol. 2014; 23: 591–602. pmid: 24320929
5. Кюртен Б., Аль-Айдарус А.М., Штрук У., Хомаис Х.С., Гарбави В.Й., Соммер У. Влияние градиентов окружающей среды на соотношения стабильных изотопов C и N в биоте коралловых рифов Красного моря, Саудовская Аравия. J Sea Res. 2014; 85: 379–394.
6. Райцос Д.Е., Прадхан Ю., Брюин Р.Дж., Стенчиков Г., Хотейт И. Дистанционное зондирование сезонной сукцессии фитопланктона Красного моря. PloS ONE. 2013; 8: e64909. pmid: 23755161
7. Spalding MD, Ravilious C, Green EP. Мировой атлас коралловых рифов. Калифорнийский университет Press; 2001.
8. Триантафиллоу Г., Яо Ф., Петихакис Г., Циарас К.П., Райцос Д.Е., Хотейт И. Исследование функционирования сезонной экосистемы Красного моря с использованием трехмерной биофизической модели.J Geophys Res-Oceans. 2014; 119: 1791–1811.
9. Кюртен Б., Аль-Айдарус А.М., Кюртен С., Эль-Щербины М.М., Девасси Р.П., Страк У. и др. Соотношения стабильных изотопов углерода и азота в пелагическом зоопланктоне позволяют прояснить экогидрографические особенности олиготрофного Красного моря. Prog Oceanogr. 2016; 140: 69–90.
10. Longhurst AR. Экологическая география моря. 2-е изд. Академическая пресса; 2007.
11. Racault M-F, Raitsos DE, Berumen ML, Brewin RJW, Platt T, Sathyendranath S и др.Индексы фенологии фитопланктона в экосистемах коралловых рифов: приложение к наблюдениям за цветом океана в Красном море. Remote Sens Environ. Elsevier B.V; 2015; 160: 222–234.
12. Эдвардс М, Ричардсон AJ. Влияние изменения климата на морскую пелагическую фенологию и трофическое несоответствие. Природа. 2004; 430: 881–884. pmid: 15318219
13. Платт Т., Фуэнтес-Яко С., Фрэнк К.Т. Весеннее цветение водорослей и выживание личинок рыб. Природа. 2003; 423: 398–399.
14. Ло-Ят А., Симпсон С.Д., Микан М., Леккини Д., Мартинес Э., Галзин Р.Экстремальные климатические явления снижают продуктивность океана и количество личинок в экосистеме тропических рифов. Global Change Biol. 2011; 17: 1695–1702.
15. Raitsos DE, Yi X, Platt T, Racault M-F, Brewin RJW, Pradhan Y и др. Муссонные колебания регулируют плодородие Красного моря. Geophys Res Lett. 2015; 42.
16. Акер Дж., Лептоух Г., Шен С., Чжу Т., Кемплер С. Наблюдения за хлорофиллом а с помощью дистанционного зондирования в северной части Красного моря указывают на сезонную изменчивость и влияние прибрежных рифов.Журнал морских систем. 2008; 69: 191–204.
17. Shaikh EA, Roff JC, Dowidar NM. Экология и производство фитопланктона в Красном море у Джидды, Саудовская Аравия. Mar Biol. 1986; 92: 405–416.
18. Черчилль Дж. Х., Бауэр А. С., Маккоркл Д. К., Абуальная Ю. Транспортировка богатой питательными веществами воды Индийского океана через Красное море в системы прибрежных рифов. Журнал морских исследований. 2014. 72: 165–181.
19. Brewin RJW, Raitsos DE, Dall’Olmo G, Zarokanellos N, Jackson T, Racault M-F и др.Региональные алгоритмы хлорофилла цвета океана для Красного моря. Дистанционное зондирование окружающей среды. 2015; 165: 64–85.
20. Национальный центр климатических данных. GHRSST Уровень 4 AVHRR_OI Глобальный анализ температуры смешанной поверхности моря. 1-е изд.
21. Рейнольдс Р.У., Смит Т.М., Лю С., Челтон Д.Б., Кейси К.С., Шлакс М.Г. Ежедневные смешанные анализы с высоким разрешением для температуры поверхности моря. J Климат. 2007. 20: 5473–5496.
22. IOCCG. Дистанционное зондирование цвета океана в прибрежных и других оптически сложных водах.Сатиендранатх С., редактор. Отчеты Международной координационной группы по цвету океана. 2000.
23. Brewin RJW, Raitsos DE, Pradhan Y, Hoteit I. Сравнение хлорофилла в Красном море, полученного из MODIS-Aqua, и флуоресценции in vivo. Дистанционное зондирование окружающей среды. 2013; 136: 218–224.
24. Барбини Р., Колао Ф., Де Доминичис Л., Фантони Р., Фиорани Л., Палуччи А. и др. Анализ одновременных измерений хлорофилла лидарным флюоросенсором, MODIS и SeaWiFS.Int J Remote Sens. 2004; 25: 2095–2110.
25. Абуальная Ю., Пападопулос В.П., Джози С.А., Хотейт И., Контойяннис Н., Райцос Д.Е. Влияние климатических режимов на теплообмен между воздухом и морем в Красном море. J Климат. 2015.
26. Ван Б., Ву Р.Г., Лау К.М. Межгодовая изменчивость азиатского летнего муссона: контрасты между индийскими и западными северными и восточноазиатскими муссонами. J Климат. 2001; 14: 4073–4090.
27. Яо Ф., Хотейт И., Пратт Л.Дж., Бауэр А.С., Чжай П., Кёль А. и др.Сезонная опрокидывающаяся циркуляция в Красном море: 1. Проверка модели и летняя циркуляция. J Geophys Res-Oceans. 2014; 119: 2238–2262.
28. Яо Ф., Хотейт И., Пратт Л.Дж., Бауэр А.С., Кёль А., Гопалакришнан Г. и др. Сезонная опрокидывающаяся циркуляция в Красном море: 2. Зимняя циркуляция. J Geophys Res-Oceans. 2014; 119: 2263–2289.
29. Калнай Э., Канамицу М., Кистлер Р., Коллинз В., Дивен Д., Гандин Л. и др. 40-летний проект повторного анализа NCEP / NCAR. B Am Meteorol Soc.1996. 77: 437–471.
30. Кёль А., Штаммер Д. Изменчивость меридионального опрокидывания в Северной Атлантике по оценке состояния GECCO за 50 лет. J Phys Oceanogr. 2008; 38: 1913–1930.
31. Стивенс С., Антонов Д.И., Бойер Т.П., Конкрайт М.Э., Локарнини Р.А., О’Брайен Т.Д. и др. Атлас Мирового океана 2001. Том 1, Температура. Национальное управление океанических и атмосферных исследований; 2002.
32. Бойер Т.П., Стивенс С., Антонов Д.И., Конкрайт М.Э., Локарнини Р.А., О’Брайен Т.Д. и др.Атлас Мирового океана 2001. Том 2, Соленость. Национальное управление океанических и атмосферных исследований; 2002.
33. Жан П., Субраманиан А.С., Яо Ф.С., Хотейт И. Вихри в Красном море: статистическое и динамическое исследование. J Geophys Res-Oceans. 2014; 119: 3909–3925.
34. Пападопулос В.П., Абуальная Й., Джози С.А., Бауэр А., Райцос Д.Е., Контойяннис Х. и др. Атмосферное воздействие зимних потоков тепла между воздухом и морем над северной частью Красного моря. J Климат. 2013; 26: 1685–1701.
35.Пападопулос В.П., Жан П., Софианос С.С., Райцос Д.Е., Курбан М., Абуальная Ю. и др. Факторы, определяющие глубокую вентиляцию Красного моря. J Geophys Res-Oceans.
36. Шен К., Ши П, Чжао Х, Чжан И, Донг Дж. Пространственно-временное распределение концентрации хлорофилла, полученное по данным спутникового дистанционного зондирования MODIS и наблюдений на месте в заливе Санья, Китай. Int J Remote Sens. 2014; 35: 4127–4137.
37. Лангодан С., Кавалери Л., Вишванадхапалли Ю., Хотейт И.Красное море: естественная лаборатория моделирования ветра и волн. J Phys Oceanogr. 2014; 44: 3139–3159.
38. Вишванадхапалли Ю., Дасари Х.П., Лангодан С., Чалла В.С., Хотейт И. Климатические особенности Красного моря на основе региональной ассимиляционной модели. Int J Climatol. 2016 ;: 1–19.
39. Skamarock WC, Klemp JB, Dudhia J, Gill DO, Barker DM, Wang W и др. Описание расширенного исследования WRF Version 2. Боулдер, Колорадо, США; 2005. Отчет №: НКАР.
40.Национальные центры экологических прогнозов, Национальная метеорологическая служба, NOAA, Министерство торговли США. NCEP ADP Глобальные наблюдения за погодой на высотах и у поверхности земли (формат PREPBUFR), май 1997 г. — продолжение. Боулдер, Колорадо: Архив исследовательских данных Национального центра атмосферных исследований, Лаборатория вычислительных и информационных систем; 2008.
41. Lo JC-F, Yang Z-L, Pielke RAS. Оценка трех методов динамического масштабирования климата с использованием модели погодных исследований и прогнозирования (WRF).Журнал геофизических исследований: атмосферы. 2008; 113.
42. Лангодан С., Вишванадхапалли Ю., Хотейт И. Влияние ассимиляции атмосферных данных на моделирование волн в Красном море. Ocean Eng. Эльзевир; 2016; 116: 200–215.
43. Чжан П., Яо Ф., Картадикария А.Р., Вишванадхапалли Ю., Гопалакришнан Г., Хотейт И. Моделирование условий океана в дальней зоне и концентрированных сбросов вдоль саудовского побережья Красного моря. В: Missimer TM, Jones B, Maliva RG, редакторы.Входы и выходы для опреснительных установок обратного осмоса морской воды. Springer International Publishing; 2015. С. 501–520.
44. Джеймс Дж., Виттен Д., Хасти Т., Тибширани Р. Введение в статистическое обучение: с приложениями в Р. Нью-Йорк: Спрингер; 2013.
45. Софианос СС, Джонс В.Е. Наблюдения за летней циркуляцией Красного моря. J Geophys Res-Oceans. 2007; 112.
46. Patzert WC. Инверсия циркуляции Красного моря, вызванная ветром.Глубоководные исследования. 1974; 21: 109–121.
47. Яо Ф., Хотейт И. Термоклин регулирует сезонную эволюцию поверхностного хлорофилла в Аденском заливе. Шмитт Ф.Г., редактор. PloS ONE. 2015; 10: e0119951. pmid: 25789465
48. Гиттинг Дж., Райцос Д.Е., Рако М-Ф, Прадхан И., Сатиендранатх С., Платт Т. Сезонное цветение фитопланктона в Аденском заливе, выявленное с помощью дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование окружающей среды. (В печати)
49. Саафани Аль Ма, Шеной SSC.Водные массы в Аденском заливе. Журнал океанографии. 2007; 63: 1–14.
50. Сувермезоглу Э., Метцль Н., Пуассон А. Рассчитанные балансы солености, питательных веществ и углерода Красного моря в проливе Баб-Эль-Мандаб в летний и зимний сезоны. Журнал морских исследований. 1989; 47: 441–456.
51. Софианос СС. Модель общей циркуляции океана (OGCM), исследующая циркуляцию Красного моря, 1. Обмен между Красным морем и Индийским океаном.J Geophys Res-Oceans. 2002; 107.
коралловых рифов в Красном море могут спасти рифы по всему миру — вот как вы можете помочь
Изменение климата, чрезмерный вылов рыбы, развитие и загрязнение негативно влияют на коралловые рифы по всему миру. Ученые Ближнего Востока сделали удивительное открытие, которое может помочь.
Аквалангист исследует коралловый риф Красного моря. Фото: Андрей Некрасов / Barcroft Media через Getty Images
Коралловые рифы в заливе Акаба — северной оконечности Красного моря, граничащей с Иорданией, Египтом, Израилем и Саудовской Аравией — продолжают существовать, несмотря на изменение климата и повышение температуры воды.И теперь они рассматриваются, как говорит доктор Фуад Аль-Хорани, профессор биологии и экологии кораллов в Университете Иордании, «чтобы играть роль кораллового резервуара мира».
По словам д-ра Аль-Хорани, существует ряд факторов, которые способствовали прочности и выживанию рифов в заливе Акаба, включая защищенное положение в виде полузамкнутого бассейна, глубину залива, естественные колебания. температуры между холодной зимой и жарким летом, а также низкого годового количества осадков и отсутствия рек, впадающих в залив (что означает нехватку пресной воды, которая в противном случае способствовала бы снижению солености, что может вызвать обесцвечивание кораллов).
«Кораллы в заливе Акаба очень разнообразны и здоровы, — говорит д-р Аль-Хорани. Таким образом, их можно размножить, а затем отправить в другие регионы мира, где гибнут рифы.
Аквалангист проверяет коралловые рифы в Красном море у южного израильского курортного города Эйлат 12 июня 2017 года.
Глобальное потепление в последние годы привело к обесцвечиванию и гибели цветных коралловых рифов по всему миру, но не в заливе Залива. Эйлат или Акаба, часть северной части Красного моря. Фото: MENAHEM KAHANA / AFP / Getty Images
Это решение, безусловно, творческое и вдохновляющее, но, к сожалению, не решает более серьезную проблему: устранение коренных причин изменения климата и разрушения кораллов, которые убивают рифы.
Хорошая новость в том, что вам не нужно быть политиком или ученым, чтобы действовать. Вот несколько простых способов защитить рифы Красного моря с помощью собственных заказов и поведения:
1. Бронируйте у экологичных туроператоров и отелей
Изучите перед поездкой. Поддержите местные предприятия, которые активно принимают меры по сокращению выбросов углекислого газа и защите природных и культурных ресурсов региона. Например, Movenpick Resort & Residences Aqaba постоянно работает над улучшением своих планов по энергоэффективности и управлению отходами.Они также участвуют в программах по очистке моря и утилизации отходов. Добросовестные туроператоры, такие как Engaging Cultures Travel и Experience Jordan, могут разработать индивидуальные маршруты с предложениями о том, как уменьшить свой след и применить принципы «Не оставлять следов». И для всех заказов, сделанных в июле, in2Jordan внесет свой вклад в местный проект по посадке деревьев.
2. Используйте солнцезащитный крем, безопасный для рифов
3. Примите участие в уборке пляжа или моря
Aqabawi и Sea Guard Aqaba регулярно проводят очистку рифов Красного моря.Присоединение к ним не только дает вам возможность внести свой вклад в защиту рифа, пока вы находитесь в Иордании, но и поддержка этих местных малых предприятий помогает им продолжать свои усилия после вашего визита.
4. На собственном примере
Компенсируйте выбросы углерода, откажитесь от одноразового пластика, возьмите с собой собственную многоразовую бутылку с водой, сумку и посуду и попросите вашего туроператора сделать то же самое. У Иордании огромная проблема с пластиком, и мусор часто попадает в Красное море.Как путешественники, мы можем улучшить ситуацию или усугубить ее. Этот выбор может показаться незначительным перед лицом таких огромных экологических проблем, но принятие экологически безопасных решений может положительно повлиять на окружающих — попутчиков, местных жителей и незнакомцев.
No related posts.