The Abundance and elemental composition of suspended organic matter on the Turkish Sea`s

Abstract

ÖZET PARTİKÜL ORGANİK MADDENİN TURK DENİZLERİNDEKİ YOĞUNLUĞU VE ELEMENTAL KOMPOZİSYONU (KARADENİZ, MARMARA DENİZİ VE DOĞU AKDENİZ) ÇOBAN, Yeşim Yüksek Lisans Tezi, Kimyasal Qşinograf i Anabil im Dalı Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Süleyman TUĞRUL Aralık 1997, 187 sayfa Bu çalışma, güney Karadenizdeki partikül organik maddenin (POM) döngüsü hakkındaki bilgilere katkıda bulunmak amacıyla yapılmıştır. Bu amaçla, 1995-1996 yıllarında ölçülen askıda organik madde ve klorof il-a (CHL-A), toplam organik karbon (TOC), besin tuzları, ışık gibi ilişkili parametreler değerlendirilmiştir. Aynı dönemde, nicelik ve nitelik açısından Karadeniz ile karşılaştırma yapmak amacıyla Marmara Denizi ve Akdeniz'den elde edilen veriler de değerlendirilmiştir. Işıklı tabakanın kalınlığı oligotrofik Akdeniz'de en fazlayken (60-100 m), Marmara Denizi' nde çoğunlukla üst tabakada sınırlı kalmakta, Karadeniz'de ise 30-40 metreye kadar uzanmaktadır. 1995-1996 yıllarında Karadeniz ışıklı tabakasındaki POM nicelik olarak mevsimsel ve bölgesel değişimler göstermiştir. Partikül organik karbon (POC), azot (PON) ve partikül fosfor (PP) derişimleri sırasıyla 3.8-28.6, 0.48-3.1 ve 0.115-0.024 pM arasında bulunmuş ve basen ortalamaları 13.06, 1.24, 0.067 [M olarak hesaplanmıştır. Beklendiği gibi, derişimler ışıklı tabakanın altında belirgin olarak düşmüştür. CHL-A derişimi de POM ile benzer bölgesel ve mevsimsel değişim göstermiştir. Partikül derişimleri, özellikle kıyısal bölgelerdeki oksijensiz tabaka sınırında yükselme göstermiştir. înce partikül katmanıyla çakışan bu tabakadaki artış, partiküllere bağlanan fosfor nedeniyle PP'da, POC ve PON' e göre çok daha belirgindir. Tabakalaşmanın olduğu mevsimlerde görülen yüksek POC:CHL oranları, birincil üretimin yenilenen besin tuzlarına bağlı olarak gerçekleştiğini ve besin tuzlarınca fakir ışıklı tabakada ölü parçacıkların baskın olduğunugöstermektedir. Işıklı tabakanın alt sınırında göreceli olarak düşük POC:CHL oranları ile oluşan CHL -maksimum, burada hücre başına daha fazla klorofil sentezlenen bir gölge uyumlu üretimi göstermektedir. Açık Karadenizde yılın büyük bölümünde gözlemlenen düşük NOx/P04 oranları birincil üretimde azotun sınırlayıcı element olduğunu düşündürmektedir. Ne var ki, daha yüksek PON:PP oranları sudaki azot fakirliğinin seston kompozisyonuna yansımadığını göstermektedir. Askıdaki partikul maddenin regresyon analizlerinden türetilen elemental yapısı (C:N:P) mevsimsel değişimler göstermektedir. C:N:P oranları Eylül-Ekim 1995' de 127:13:1 iken Nisan 1996' da 202: 22:1' e çıkmış, Temmuz 1996' da 143:15:1' e düşmüştür. Bu değişim, üretim patlamasını takip eden dönemlerde (Nisan 1996) karbonca zengin bileşiklerin daha yoğun olduğunu göstermektedir. 1995-1996 yılında Marmara Denizinde ölçülen POM' in derişimi ve elemental yapısı Karadeniz'le benzerlik gösterirken, beklendiği gibi, kuzeydoğu Akdeniz'de göreceli olarak düşüktür. POM' in elemental yapısındaki mevsimsel değişim, özellikle N:P oranı gözönünde bulundurulduğunda, Akdeniz'in besin tuzlarınca fakir ışıklı tabakasında çok daha belirgindir. Akdeniz'de gözlemlenen derin klorofil maksimum (DCM), Karadeniz'in tersine, genellikle klorofil derişimindeki artışla birlikte biokütledeki artışı da temsil etmektedir.

ABSTRACT THE ABUNDANCE AND ELEMENTAL COMPOSITION OF SUSPENDED ORGANIC MATTER IN THE TURKISH SEAS (BLACK, MARMARA AND EASTERN MEDITERRANEAN) ÇOBAN, Yeşim M.S. in Chemical Oceanography Supervisor: Prof. Dr. Süleyman TU?RUL December 1997, 187 pages In this study, the particulate organic carbon-nutrient concentrations, and such related parameters as chlorophyll-a (CHL-A), total organic carbon (TOC), dissolved inorganic nutrients and irradiance, measured in the southern Black Sea during 1995-1996 have been evaluated to contribute to the knowledge of the particulate organic matter (POM) cycle in this sea. During the same period, a number of particulate samples from the Marmara and the Mediterranean Seas were also analyzed to compare the abundance and composition of POM with the data from the Black Sea. The thickness of the euphotic zone (1% light depth) was greatest (60-100 m) in the oligotrophic eastern Mediterranean whereas the euphotic zone was mostly confined to the upper layer in the Sea of Marmara and extended down to 30-40 m in the Black Sea. In 1995-1996, the concentrations of particulate organic carbon (POC), nitrogen (PON) and particulate phosphorus (PP) in the euphotic zone of the Black Sea varied seasonally and regionally; they were in the ranges of respectively 3.8-28.6, 0.48-3.1 and 0.024-0.115 /M, yielding basinwide averages of 13.06, 1.24 and 0.067 yM. Not unexpectedly, the particulate concentrations decreased markedly below the euphotic zone. The CHL-A concentrations had similar spatial and seasonal variability. In the anoxic interface of coastal regions, where a well defined fine particle layer (FPL) has been formed, particulate concentrations displayed a coherent maximum. The increase in PP was much more pronounced thanthat of POC and PON, probably due to phosphorus bonded to inorganic fine particles. High POC: CHL ratios indicate that in the seasons of stratification, primary production is mainly sustained by the nutrients regenerated in the euphotic zone. This results in a detritus-dominated POM pool in the nutrient- poor surface waters. Only when there is a strong stratification in the water column, the CHL profiles displayed a coherent maximum at the base of the euphotic zone. In this layer, due to shade-adapted production more CHL was synthesized per cell, yielding relatively lower POC: CHL ratios. The low NOx/P04 ratios observed in the open Black Sea for most of the year suggest nitrogen- limited primary production. However, such N-deficiency in the water has not been observed in the seston which had reasonable N:P ratios. The elemental composition (C:N:P) of suspended particles derived from the regression analyses, varied seasonally from 127:13:1 in September- October 1995 to 202:22:1 in April 1996 and then to a level of 143:15:1 in June- July 1996, indicating carbonaceous compounds were more abundant in the post- bloom period (April 1996). The concentration and chemical composition of the POM in the Marmara Sea were comparable to those of the Black Sea POM in 1995-1996. Not unexpectedly, the particulate concentrations in the northeastern Mediterranean Sea were relatively low. The seasonality in the elemental composition of POM, especially the N:P ratio, was much more pronounced in the nutrient-poor euphotic zone of the Mediterranean Sea. In contrast to the Black Sea, the deep chlorophyll maximum (DCM) observed in the Mediterranean Sea generally represents an increase not only in chlorophyll concentrations but also in biomass during the periods of stratification. Ill