Date of Award

11-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Waleed Hamza

Second Advisor

Sergey Piontkovski

Abstract

The present study is part of the collaborative research project entitled “Comparative Analysis and Predictions of Algal Blooms in the Arabian Gulf and the Sea of Oman”, between the United Arab Emirates University and Sultan Qaboos University (Grant # G00002684- 31S321), in which simultaneous and intensive biweekly plankton and water samples were collected from two opposite coastal stations off the Strait of Hormuz with the aim to study plankton dynamics at the Arabian Gulf and the Sea of Oman and the effect of environmental parameters on their community structures during the period from May 2018 until May 2019. For the Arabian Gulf, samples were collected from Ras Al Khaimah (RAK) station, while for the Sea of Oman samples were collected from the Sohar (SOH) station Due to the differences of the morphometric as well as the bathymetric features of the two basins, plankton samples and environmental parameters measurements were collected from 6 meters depth at Ras Al Khaimah and from 20 meters depth from the Sea of Oman. However, similar methodologies have been used for sampling collection and analyses. Phytoplankton and zooplankton samples were collected by using 20 μm and 80 μm respectively. Environmental parameters were measured in situ (water temperature, Salinity, pH, and Dissolved Oxygen) by using multisensory instruments, while nutrient salts concentration (Nitrate NO3, Ammonia NH3, phosphate PO4), were determined at the designated laboratories using an auto-analyzer instrument following the approved standard methods. Chlorophyll concentrations at RAK were measured in situ, while at SOH it was extracted from remote sensing data analyses. The obtained results indicated that water temperature at SOH was cooler (maximum 28.7°C) in summer months than that of RAK (maximum 34.8°C). Strikingly, the RAK water temperature in winter was cooler than at the SOH station. Due to the Sea of Oman direct connection with the Indian Ocean, its water salinity was always close to Oceanic salinity (i.e. 36 ppt); while the semi-closed and shallow nature of the Arabian Gulf have increased its water salinity up to 41 ppt. It was clear from the nutrients analyses that the concentrations at the SOH station were higher than values resulting from the analyses of water samples collected from RAK. Phytoplankton community structure at RAK was mainly composed of Bacillariophyceae and Dinophyceae with Bacillariophyceae dominance (≥ 90%), along the study period, except in June 2018 where other groups such as cyanobacteria and Chlorophyceae were represented up to 50% of the community structure. While at SOH, Bacillariophyceae were less dominant during the study period with values ranging between < 1% in August 2018 and April 2019 and between 80% in February 2019 and 10% in May 2019. Both cyanobacteria and Chlorophyceae were alternating the dominance with Bacillariophyceae. Dinophyceae were sporadically represented, with a maximum of 10% of the community structure occurring during November 2018. At both stations, zooplankton was represented by three groups i.e., Calanoids, Cyclopoids and Harpacticoids. At RAK Cyclopoids was dominating the zooplankton community along the study period, while Calanoids was dominating the SOH zooplankton community. Harpacticoids was more presented at RAK compared to SOH during the study period. The results also indicated that, although the numbers of phytoplankton communities were more diverse (1151 species) at RAK compared to SOH (192 species), the phytoplankton biomass was >10 folds at SOH compared to RAK station. Indeed, the zooplankton density at SOH was 4 times more than that found at the RAK station. Based on the obtained results, the present study also analyzed the relationship between phytoplankton biomass and zooplankton densities during the study period and came to the conclusions that:1- Both phytoplankton and zooplankton communities at the studied stations are not similar in its monthly community structures, 2- The variations between the two basins in environmental parameters are also affecting the species dominance and the monthly community structures of both phytoplankton and zooplankton, 3- Wind stress and its directions over the studied period are controlling the surface water current directions through the Strait of Hormuz which control by its time the movements of planktonic organisms between the two basins, 4- At RAK the relationship between phytoplankton and zooplankton is based on grazing of zooplankton on phytoplankton; while at SOH it is mainly based on pray predator interaction, especially with the presence of high densities of fish larvae (especially Sardine and Anchovy), which controlled the zooplankton ability to limit the phytoplankton productivity. Statistical analyses (Principal component Analyses–PCA), has confirmed the negative relationship between phytoplankton and zooplankton at RAK, but it was less able to explain such a relationship at the SOH station. The present study is the first in its kind to study simultaneously the dynamics of plankton communities at the Arabian Gulf and the Sea of Oman and it could be a baseline for future research.

Comments

الهدف من هذه الأطروحة هو دراسة ديناميكية العوالق البحرية وتأثير العوامل البيئية عليها في الخليج العربي وبحر عمان. تعتبر هذه الدراسة جزءاً لدراسة بحثية بين جامعة الامارات العربية المتحدة وجامعة السلطان قابوس لدراسة ظاهرة المد والتبنؤ بها . تم جمع عينات العوالق البحرية كل اسبوعين خلال فترة مايو 2018 حتى مايو 2019 من خلال محطتيين ساحليتين: رأس الخيمة ومحافظة صحار. نظراً لأختلاف العمق في المنطقتين، تم جمع العينات في محطة رأس الخيمة من عمق 6 أمتار بينما في محطة صحار من عمق 20 متراً. تم جمع عينات العوالق النباتية باستخدام شبكة 20 ميكروميتر و 80 ميكرروميتر للعوالق الحيوانية. بالنسبة للعوامل البيئية تم قياسها في الموقع ( درجة حرارة الماء، الملوحة، الاس الهيدروجيني والاكسجين المذاب في الماء( بأستخدام معدات ذات حساسية عالية. بينما تم قياس تركيز المعادن (النترات ،الامونيا و الفوسفات( في المعامل من خلال جهاز التحليل .بالنسبه لتركيز الكلورفيل أ، في رأس الخيمة تم قياسه بالمحطة بينما في محطة صحار تم تحليل التركيز من بيانات الاستشعارعن بعد. أهم نتائج هذه الدراسة هي انه درجة حرارة الماء في فصل الصيف في محطة صحار اكثر برودة من محطة رأس الخيمة. على العكس، انه درجة حرارة الماء في فصل الشتاء في محطة رأس الخيمة كانت أكثر برودة من محطة صحار. نظرا لأرتباط بحر عمان بالمحيط الهندي ،تعتبر ملوحة مياهه دائما قريبة من درجة ملوحة المحيط ) 36 جزء لكل ألف(. في حين أدت الطبيعة الشبه مغلقة والضحلة للخليج العربي إلى زيادة ملوحة مياهه لتصل إلى أعلى من ( 41 جزء لكل ألف ) . تتكون العوالق النباتية في رأس الخيمة بشكل أساسي من: (Bacillariophyceae ) وتعتبر أكثر هيمنة بنسبه 90 % من ( ( Dinophyceae والمجموعات الاخرى. خلال فترة الدراسة ، باستثناء شهر يونيو 2018 حيث كانت المجموعات الاخرى مثل : البكتيريا الزرقاء والكلوروفيسيا تمثل ما يصل إلى 50 % من المجموع الكلي. بينما في محطة صحار، كانت (Bacillariophyceae ) أقل هيمنة خلال فترة الدراسة > 1% في شهر اغسطس 2018 وأبريل 2019 بينما بنسبه 80 % في فبراي 2018 و 10 % في مايو 2019 كانت كل من البكتيريا الزرقاء و ( Chlorophyceae ) تتناوب مع هيمنة ( Bacillariophyceae ) . بينما ( Dinophyceae ) تمثل 10 % من بنية المجتمع في نوفمبر . في كلتا المحطتين تم تمثيل العوالق الحيوانية بثلاث مجموعات، مثل ( Calanoids ) . ( Cyclopoids ) و ( Harpacticoids ) في رأس الخيمة سيطرت ( Cyclopoids ) على مجتمع العوالق الحيوانية طوال فترة الدراسة، بينما كانت ( Calanoids ) تهيمن في منطقة صحار . تم تقديم ( Harpacticoids ) بشكل أكبر في رأس الخيمة مقارنة بصحار خلال فترة الدراسة . أشارت النتائج أيضًا إلى أنه على الرغم من أن عدد أنواع العوالق النباتية كان أكثر تنوعًا ) 1151 نوعًا( في رأس الخيمة مقارنةً ب صحار ( 192 نوعًا( ، فإن الكتلة الحيوية للعوالق النباتية كانت > 10 أضعاف في صحار مقارنة بمحطة رأس الخيمة . في الواقع ، كانت كثافة العوالق الحيوانية في\ صحار 4 مرات أكثر من تلك الموجودة في محطة رأس الخيمة . بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها ، تم دراسة أيضا العلاقة بين العوالق النباتية والحيوانية وتوصلت الاستنتاجات إلى: 1 – عدم وجود تشابهه في الهيكل البنائي في العوالق النباتية والحيوانية في المنطقتين خلال فترة الدراسة 2 - تؤثر العوامل البيئية على هيمنة العوالق النباتية والحيوانية. 3- تؤثر قوة الرياح واتجاهاته على مضيق هرمز على حركة العوالق بين المنطقتين. 4 - في رأس الخيمة ، العلاقة بين العوالق النباتية و الحيوانية تقوم على أساس تغذية العوالق الحيوانية على العوالق النباتية . بينما في منطقة صحار، تعتمد العلاقة بشكل أساسي على علاقة الأفتراس، خاصه مع وجوج كثافات عالية من سمك السردين والأنشودجة. التي تتحكم في قدرة العوالق الحيوانية في إنتاجية العوالق النباتية. أكدت التحليلات الإحصائية العلاقة السلبية بين العوالق النباتية والعوالق الحيوانية في رأس الخيمة، لكنها كانت أقل قدرة على تفسير هذه العلاقة في محطة صحار. تعتبر هذه الدراسة هي الأولى من نوعها التي تدرس في وقت واحد ديناميكية العوالق في منطقة الخليج العربي وبحرعمان ويمكن أن تكون أساسا للبحث في المستقبل .

Download
COinS