Bathymetric distribution of сommon mollusc species depending on the properties of soft substrates near the coast of the Western Crimea

Abstract

Up to the present day, the bathymetric distribution of zoobenthos under hydrodynamic load and subordinate changes in grain size composition and density of bottom substrate have not been fully investigated. The objectives of this study are as follows: 1) to evaluate the density of bottom sediments at different depths off the coast of the Western Crimea; 2) to calculate the pressure force exerted on substrate by the common species of bivalve molluscs (Veneridae); 3) to reveal the reasons for the changes in mollusc species composition due to differences in the properties of bottom sediments in different locations. According to the results of the underwater studies, strongly pronounced storm-induced re-sedimentation of sandy fractions is observed to the depth of 12–14 m. Sandy substrates with density of 4–8 conventional units (c. u.) are formed within this zone, and here prevails striped venus clam Chamelea gallina. These molluscs, characterized by a bulky shell (up to 30 mm) and high values of specific ground pressure (80–90 mg/mm2), can dwell near the dense sandy surface, avoiding contact with the subsurface redox layer located 6–10 cm deeper. At the depth of 16–25 m, the effect of storm hydrodynamics on the bottom weakens and only sandy aleurite fractions with density of up to 2.5 c. u. are getting re-sedimented. Sediment redox conditions develop at the depth of 4–5 cm. Within this zone, the most abundant species is rough pitar venus Pitar rudis, represented by the individuals with shells up to 13 mm in length and specific ground pressure of 35–40 mg/mm2, which allows the molluscs to stay on the surface of substrate and avoid the contact with the redox layer. At the depth of more than 27–30 m, during the storm-induced mixing processes, the sedimentation of small ground particles prevails over their horizontal transfer. In the grain size composition of the substrate, aleurite-pelitic fractions prevail, and redox layer develops deeper than 2.5 cm from the bottom surface. Only the thin surface layer consisting of loose silt with density of 0.8–1.0 c. u. remains suitable for habitation of macrozoobenthos; here, golden carpet shell Polititapes aureus, characterized by a thin shell and the lowest ground pressure (25–30 mg/mm2), prevails in terms of abundance. The results of this investigation can facilitate the understanding of spatial distribution patterns and adaptive features of the most abundant macrobenthos species under the influence of key environmental factors.

Закономерности батиметрического распределения зообентоса в условиях гидродинамического воздействия и соподчиненных изменений гранулометрического состава и плотности донного субстрата изучены недостаточно. Цели работы: 1) оценить плотность донных отложений на разной глубине у побережья западного Крыма; 2) рассчитать силу давления на субстрат массовых видов моллюсков сем. Veneridae; 3) выявить причины смены видов в зависимости от свойств субстрата. Установлено, что интенсивное штормовое переотложение грунта происходит до глубины 12–14 м, где формируются песчанистые субстраты плотностью 4–8 условных единиц (у. е.), на которых доминирует Chamelea gallina. Данный вид, обладающий массивной раковиной длиной до 30 мм и удельным давлением 80–90 мг/мм2, обитает у поверхности плотного песка, избегая погружения в грунт и контакта с редокс-слоем глубже 6–10 см. На глубине 16–25 м штормовое воздействие на дно ослабевает; переотложению подвержены только песчано-алевритовые фракции грунта (плотность до 2,5 у. е.), в толще которого редокс-условия формируются уже на глубине 4–5 см. В этой зоне доминирует Pitar rudis с длиной раковин до 13 мм и давлением на грунт 35–40 мг/мм2, что позволяет моллюскам удерживаться на поверхности субстрата и избегать контакта с редокс-слоем. На глубине более 27–30 м при штормовом перемешивании процессы седиментации мелких частиц преобладают над их горизонтальным переносом. В грансоставе субстрата доминируют алевро-пелитовые фракции, а редокс-слой формируется уже глубже 2 см. Для обитания макрозообентоса остается пригодным только поверхностный слой, состоящий из рыхлого ила плотностью 0,8–1,0 у. е., где доминирует Polititapes aureus с тонкой раковиной и наименьшими значениями давления (25–30 мг/мм2). Результаты исследований важны для понимания закономерностей пространственного распределения и адаптации массовых видов макробентоса под действием ключевых факторов среды.