На состав и распределение фитопланктона по отдельным водоемам, на его изменение в пределах одного водоема влияет большой комплекс факторов. Первостепенное значение из физических факторов имеют световой режим, температура воды, а для глубоких водоемов - вертикальная устойчивость водных масс. Из химических факторов основное значение имеют соленость воды и содержание в ней питательных веществ, в первую очередь солей фосфора, азота, а для некоторых видов также железа и кремния. Рассмотрим некоторые из перечисленных факторов.
Влияние освещенности как экологического фактора наглядно проявляется в вертикальном и сезонном распределении фитопланктона. В морях и озерах фитопланктон существует лишь в верхнем слое воды. Нижняя граница его в морских, более прозрачных водах находится на глубине 40-70 м и лишь в немногих местах достигает 100--120 м (Средиземное море, тропические воды Мирового океана). В озерных значительно менее прозрачных водах фитопланктон существует обычно в верхних слоях, на глубине 10-15 м, а в водах с очень малой прозрачностью встречается на глубине до 2-3 м. Лишь в высокогорных и некоторых крупных озерах (например, Байкале) с прозрачной водой фитопланктон распространен до глубины 20-30 м. Прозрачность воды в дант ном случае влияет на водоросли не прямо, а косвенно, поскольку она определяет интенсивность проникновения в водную толщу солнечной радиации, без которой невозможен фотосинтез. Это хорошо подтверждает сезонный ход развития фитопланктона в водоемах умеренных и высоких широт, замерзающих в зимний период. Зимой, когда водоем покрыт льдом, часто еще со слоем снега, несмотря на самую высокую в году прозрачность воды, фитопланктон почти отсутствует - встречаются лишь весьма редкие физиологически неактивные клетки некоторых видов, а у отдельных водорослей -- споры или клетки в стадии покоя.
При общей большой зависимости фитопланктона от освещенности оптимальные значения последней у отдельных видов варьируют в довольно широких пределах. Особенно требовательны к этому фактору зеленые водоросли и большинство видов сине-зеленых, в значительном количестве развивающихся в летний сезон. Некоторые виды сине-зеленых в массе развиваются только у самой поверхности воды: осциллатория (Oscillatoria) -в тропических морях, многие виды микроцистиса (Microcystis), анабены(Anabaena) и др. - в мелких внутренних водоемах.
Менее требовательны к условиям освещенности - диатомовые. Большинство из них избегает ярко освещенного приповерхностного слоя воды и более интенсивно развивается лишь на глубине 2-3 м в малопрозрачных водах озер и на глубине 10-15 м в прозрачных водах морей.
Температура воды - важнейший фактор общего географического распределения фитопланктона и сезонных циклов его, но действует этот фактор во многих случаях не прямо, а косвенно. Многие водоросли способны переносить большой диапазон колебаний температуры (эвритермные виды) и встречаются в планктоне разных географических широт и в разные сезоны года. Однако зона температурного оптимума, в пределах которого наблюдается наибольшая продуктивность, для каждого вида обычно ограничена не большими отклонениями температуры. Например, широко распространенная в озерном планктоне умеренной зоны и субарктики диатомея мелозира исландская (Melosira islandica) обычно присутствует в планктоне (например, в Онежском и Ладожском озерах, в Неве) при температуре от +1 до + 13°С, максимальное же размножение ее наблюдается при температуре от +6 до +8 °С.
Температурный оптимум у разных видов не совпадает, чем и определяется смена видового состава по сезонам, так называемая сезонная сукцессия видов. Общая, схема годового цикла фитопланктона в озерах умеренных широт имеет следующий вид. Зимой подо льдом (особенно когда лед покрыт снегом) фитопланктон почти отсутствует в связи с недостатком солнечной радиации. Вегетационный цикл фитопланктона как сообщества начинается в марте - апреле, когда солнечной радиации достаточно для фотосинтеза водорослей даже подо льдом. В это время бывают довольно многочисленными мелкие жгутиковые - криптомонас (Cryptomonas), хромулина (Chromulina), хризококкус (Chrysococcus) -- и начинается повышение численности холодноводных видов диатомовых -- мелозиры (Melosira), диатомы(Diatoma) и др.
Во вторую фазу весны -- с момента вскрытия льда на озере до установления температурной стратификации, что обычно бывает при прогреве верхнего слоя воды до +10, +12 °С, наблюдается бурное развитие холодноводного комплекса диатомовых. В первую фазу летнего сезона, при температуре воды от+10 до + 15 °С, холодноводный комплекс диатомовых прекращает вегетацию, в планктоне в это время еще многочисленны диатомовые, но уже другие виды - умеренно тепловодные: астерионелла (Asterionella), табеллария (Tabellaria). Одновременно повышается продуктивность зеленых и сине-зеленых водорослей, а также хризомонад, часть видов которых достигает значительного развития уже во вторую фазу весны. Во вторую фазу лета, при температуре воды выше + 15 °С, наблюдается максимум продуктивности сине-зеленых и зеленых водорослей. В зависимости от трофического и лимнологического типа водоема в это время может наблюдаться «цветение» воды, вызванное видами сине-зеленых (Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Gloeotrichia, Oscillatoria) и зеленых водорослей (Scenedesmus, Pediastrum, Oocystis).
Диатомовые летом, как правило, занимают подчиненное положение и представлены тепловодными видами: фрагиларией (Fragilaria) и мелозирой (Melosira granulata). Осенью, с понижением температуры воды до +10, +12 °С и ниже, снова наблюдается подъем продуктивности холодноводных видов диатомовых. Однако, в отличие от весеннего сезона, в это время заметно большую роль играют сине-зеленые водоросли.
В морских водах умеренных широт весенняя фаза в фитопланктоне также выделяется вспышкой диатомовых водорослей; летняя же -- повышением видового разнообразия и обилия перидинеи при депрессии продуктивности фитопланктона в целом.
Из химических факторов, влияющих на распределение фитопланктона, на первое место следует поставить солевой состав воды. При этом общая концентрация солей является важным фактором качественного (видового) распределения по типам водоемов, а концентрация питательных солей, прежде всего солей азота и фосфора,- количественного распределения, т. е. продуктивности.
Общая концентрация солей нормальных (в экологическом смысле) природных вод варьирует в очень широких пределах: примерно от 5-10 до 36 000-38 000 мг/л (от 0,005-0,01 до 36--38°/0О). В этом диапазоне солености выделяются два основных класса водоемов: морские с соленостью 36--38°/00, т. е.36 000-- 38 000 мг/л, и пресные с соленостью от 5--10 до 400--500 и даже до 1000 мг/л. Промежуточное положение по концентрации солей занимают солоноватые воды. Этим классам вод, как было показано выше, соответствуют и основные группы фитопланктона по видовому составу.
Экологическое значение концентрации биогенных веществ проявляется в количественном распределении фитопланктона в целом и составляющих его видов.
Продуктивность, или «урожайность», микроскопических водорослей фитопланктона, как и урожайность крупной растительности, при прочих нормальных условиях в очень большой степени зависит от концентрации питательных веществ в окружающей среде. Из минеральных питательных веществ для водорослей, как и для наземной растительности, в первую очередь необходимы соли азота и фосфора. Средняя концентрация этих веществ в большинстве естественных водоемов очень мала, и поэтому высокая продуктивность фитопланктона, как устойчивое явление, возможна лишь при условии постоянного поступления минеральных веществ в верхний слой воды -- в зону фотосинтеза.
Правда, некоторые сине-зеленые водоросли способны еще усваивать элементарный азот из растворенного в воде воздуха, однако таких видов немного и их роль в обогащении азотом бывает существенной лишь для очень мелких водоемов, в частности на рисовых полях.
Внутренние водоемы удобряются азотом и фосфором с берега, за счет приноса питательных веществ речной водой с водосборной площади всей речной системы. Поэтому наблюдается четкая зависимость продуктивности озер и мелководных внутренних морей от плодородия почв и некоторых других факторов, действующих в пределах водосборной площади их бассейнов (речных систем). Наименее продуктивен фитопланктон при ледниковых озер, а также водоемов, расположенных на кристаллических породах и в районах с большим количеством болот в пределах водосборной площади. Примером последних могут служить озера Северной Карелии, Кольского полуострова, Северной Финляндии, Швеции и Норвегии. Наоборот, водоемы, расположенные в пределах высокоплодородных почв, отличаются высоким уровнем продуктивности фитопланктона и других сообществ (Азовское море, нижневолжские водохранилища, Цимлянское водохранилище).
Продуктивность фитопланктона зависит и от динамики воды, динамического режима вод. Влияние может быть прямым и косвенным, что, однако, не всегда легко различить. Турбулентное перемешивание, если оно не слишком интенсивно, при прочих благоприятных условиях прямо способствует повышению продуктивности диатомовых водорослей, так как многие виды этого отдела, обладая относительно тяжелой оболочкой из кремния, в спокойной воде опускаются на дно. Поэтому ряд массовых пресноводных видов, в частности из рода мелозира, интенсивно развиваются в планктоне озер умеренных широт лишь весной и осенью, в периоды активного вертикального перемешивания воды. При прекращении такого перемешивания, наступающем при прогреве верхнего слоя до +10, +12 °С и образовании при этом во многих озерах температурного расслоения водной толщи, эти виды из планктона выпадают.
Другие водоросли, прежде всего сине-зеленые, наоборот, не выносят даже относительно слабого турбулентного перемешивания воды. В противоположность диатомовым многие виды сине-зеленых наиболее интенсивно развиваются в предельно спокойной воде. Причины высокой чувствительности их к динамике вод не вполне установлены.
Однако в тех случаях, когда вертикальное перемешивание вод распространяется на большую глубину, оно подавляет развитие даже относительно теневыносливых диатомовых. Связано это с тем, что при глубоком перемешивании водоросли периодически выносятся токами воды за пределы освещенной зоны - зоны фотосинтеза.
Косвенное влияние динамического фактора на продуктивность фитопланктона состоит в том, что при вертикальном перемешивании воды питательные вещества поднимаются из придонных слоев воды, где они не могут быть использованы водорослями вследствие недостатка света. Здесь проявляется взаимодействие нескольких экологических факторов - светового и динамического режимов и обеспеченности питательными веществами. Такая взаимосвязь характерна для природных процессов.
Уже в начале нашего века гидробиологи открыли особое значение фитопланктона в жизни водоемов как основного, а на обширных океанических просторах и единственного производителя первичного органического вещества, на базе которого создается все остальное многообразие водной жизни. Это определило повышенный интерес к изучению не только качественного состава фитопланктона, но и количественного распределения его, а также факторов, регулирующих это распределение.
Элементарный метод количественной оценки фитопланктона, который на протяжении нескольких десятилетий был основным, да и теперь еще не полностью отвергнут, - метод отцеживания его из воды с помощью планктонных сеток. В сконцентрированной таким путем пробе просчитывают количество клеток и колоний по видам и определяют общую численность их на единицу поверхности водоема. Этот простой и доступный метод имеет, однако, существенный недостаток -- он не полностью учитывает даже относительно крупные водоросли, а самые мелкие (наннопланктон), которые во многих водоемах значительно преобладают, планктонные сетки не улавливают.
В настоящее время пробы фитопланктона берут в основном батометром или планктобатометром, позволяющим «вырезать» монолит воды с заданной глубины. Сгущение пробы производится методом осаждения в цилиндрах или фильтрацией через микрофильтры: то и другое гарантирует учет водорослей всех размеров.
Когда определились огромные различия в размерах водорослей, составляющих фитопланктон (от нескольких до 1000 мкм и более), стало ясно, что для сравнительной оценки продуктивности фитопланктона по водоемам величинами численности пользоваться нельзя. Более реальным показателем для этой цели является общая биомасса фитопланктона на единицу площади водоема. Однако в дальнейшем и этот метод был забракован по двум основным причинам: во-первых, расчеты биомассы клеток, имеющих у разных видов разную конфигурацию, очень трудоемки; во-вторых, вклад мелких, но быстро размножающихся водорослей в общую продукцию сообщества за единицу времени может быть значительно большим, чем крупных, но медленно размножающихся.
Истинным показателем продуктивности фитопланктона является скорость образования им вещества за единицу времени. Для определения этой величины пользуются физиологическим методом. В процессе фотосинтеза, происходящем только на свету, поглощается углекислота и выделяется кислород. Наряду с фотосинтезом происходит и дыхание водорослей. Последний процесс, связанный с поглощением кислорода и выделением углекислоты, превалирует в темноте, когда фотосинтез прекращается. Метод оценки продуктивности фитопланктона основан на количественном сопоставлении результатов фотосинтеза (процесса продукции) и дыхания (процесса деструкции) сообщества по балансу кислорода в водоеме. Для этой цели используются пробы воды в светлых и темных склянках, экспонируемых в водоеме обычно на сутки на разных глубинах.
Для повышения чувствительности кислородного метода, непригодного для малопродуктивных вод, стали применять изотопную (радиоуглеродную) разновидность его. Однако впоследствии выявились недостатки кислородного метода в целом, и в настоящее время широко применяют хлорофилльный метод, основанный на определении содержания хлорофилла в количественной пробе фитопланктона.
В настоящее время уровень продуктивности фитопланктона многих внутренних водоемов определяется не столько природными условиями, сколько общественно-экономическими, т. е. плотностью населения и характером хозяйственной деятельности в пределах водосборной площади водоема. Эта категория факторов, именуемая в экологии антропогенными, т. е. происходящими от деятельности человека, приводит к обеднению фитопланктона в одних водоемах, а в других, наоборот, к значительному повышению его продуктивности. Первое происходит в результате сброса в водоем токсических веществ, содержащихся в сточных водах промышленного производства, а второе - при обогащении водоема биогенными веществами (особенно соединениями фосфора) в минеральной или органической форме, содержащимися в больших концентрациях в водах, стекающих с сельскохозяйственных территорий, из городов и мелких селений (бытовые стоки). Биогены содержатся и в сточных водах многих промышленных производств.
Второй вид антропогенного влияния - обогащение водоема биогенными веществами - повышает продуктивность не только фитопланктона, но и других водных сообществ, до рыб включительно, и его следовало бы рассматривать как благоприятный с экономической точки зрения процесс. Однако во многих случаях стихийное антропогенное обогащение водоемов первичными питательными веществами происходит в таких масштабах, что водоем как экологическая система оказывается перегруженным биогенами. Следствием этого является чрезмерно бурное развитие фитопланктона («цветение» воды), при разложении которого выделяется сероводород или другие токсические вещества. Это приводит к гибели животного населения водоема и делает воду непригодной для питья.
Нередки случаи и прижизненного выделения водорослями токсических веществ. В пресноводных водоемах чаще всего это наблюдается при массовом развитии сине-зеленых водорослей, в частности видов рода микроцистис (Microcystis). В морских водах отравление воды нередко вызывается массовым развитием мелких жгутиковых. В таких случаях вода иногда окрашивается в красный цвет, отсюда и название этого явления - «красный прилив».
Понижение качества воды в результате антропогенной перегрузки водоема биогенными веществами, вызывающей чрезмерное развитие фитопланктона, принято называть явлением антропогенной эвтрофикации водоема. Это одно из печальных проявлений загрязнения окружающей среды человеком. О масштабах этого процесса можно судить по тому, что загрязнение интенсивно развивается в таких огромных пресных водоемах, как озеро Эри, и даже в некоторых морях.
Естественное плодородие морских поверхностных вод определяется разными факторами. Пополнение питательными веществами мелководных внутренних морей, например Балтийского, Азовского, происходит в основном за счет приноса их речными водами.
Поверхностные воды океанов обогащаются питательными веществами в районах выхода глубинных вод на поверхность. Явление это вошло в литературу под названием апвеллинга. Очень интенсивен апвеллинг у перуанского побережья. На базе высокой продукции фитопланктона здесь чрезвычайно высока продукция беспозвоночных, а за счет этого растет численность рыб. Небольшая страна, Перу в 60-х годах по уловам рыбы вышла на первое место в мире.
Мощная продуктивность фитопланктона в холодных водах арктических морей и особенно в водах Антарктики определяется также подъемом глубинных вод, обогащенных биогенными веществами. Подобное явление наблюдается и в некоторых других районах океана. Противоположное явление, т. е. обеднение поверхностных вод питательными веществами, тормозящее развитие фитопланктона, наблюдается в районах с устойчивой изоляцией поверхностных вод от глубинных.
Таковы основные особенности типичного фитопланктона.
Слепцова Е.В. 1 Саввина С.Р. 1
Вахрушева А.В. 1 Иванова А.П. 2
1 Муниципальное образовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа №21 городского округа «город Якутск»
2 ИБПК СО РАН
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Городские озера имеют большое экологическое значение для города, так как они являются источником хозяйственно-бытового водоснабжения, средой обитания рыб, а также местом отдыха людей. В связи с ухудшение экологической ситуации в городской среде возникает необходимость проведения наблюдений за гидробиологическим составом водной среды.
Целью работы является выявление видового состава фитопланктона для оценки современного состояния водоема и разработки рекомендаций по улучшению экологической обстановки озера Солдатское.
Гипотеза исследований: можно предположить, что своевременное проведение охранных мероприятий позволит сохранить озеро Солдатское, а также даст возможность создать охранную зону в черте города.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи :
- Определить состав фитопланктона.
- Выявить виды-индикаторы сапробности.
- Оценить современное состояние фитопланктона и разработать рекомендации по улучшению состояния водоема.
Научно-практическая значимость. Материалы данной работы могут служить основой для проведения экологического мониторинга городских водоемов, а также применяться в качестве агитационных материалов, посвященных вопросам облагораживания городских инфраструктур и вопросам бережного отношения к элементам природы.
Глава 1. Фитопланктон водоемов
Водоем как экосистема - это комплекс всех организмов и неживых элементов, в результате взаимодействия которых потоком энергии в данном месте создается стабильная структура и круговорот веществ (Ласуков, 2009).
Основные компоненты водной экосистемы:
1) поступающая энергия от Солнца;
2) климат и физические факторы;
3) неорганические соединения;
4) органические соединения;
5) производители органических соединений, или продуценты (от лат. producentis - создающий) - укорененные, свободноплавающие растения и мельчайшие водоросли (фитопланктон, от греч. phytos - растение, plankton - блуждающий, парящий);
6) потребители первичные, или консументы первичные (от лат. consumo - потребляю), питающиеся растениями - зоопланктон (животный планктон), моллюски, личинки, головастики;
7) потребители вторичные, или консументы вторичные - хищные насекомые и рыбы;
8) детрит (от лат. detritus - истертый) - продукты распада и разложения организмов;
9) разрушители, деструкторы, редуценты (от лат. reducenti s - возвращающий, восстанавливающий), детритофаги (от греч. phagos - пожиратель), сапротрофы (от греч. sapros - гнилой и troph e - питание) - донные бактерии и грибы, личинки, моллюски, черви.
Важным компонентом озерных экосистем являются водоросли планктона (фитопланктон). Фитопланктон является основным продуцентом органического вещества в водоёмах, за счёт которого существует большинство водных животных. Они чутко реагируют на изменения окружающей среды и играют важную биоиндикационную роль. Фитопланктон влияет на развитие беспозвоночных в планктоне (зоопланктон), который в свою очередь является естественным фильтратором и кормовой базой для рыб.
К фитопланктону относятся протококковые водоросли, диатомовые водоросли, динофлагелляты, кокколитофориды, и другие одноклеточные водоросли (часто колониальные), а также цианобактерии. Обитает в фотической зоне водоёмов, населяя толщу воды. Обилие фитопланктона в различных частях водоёмов зависит от количества в поверхностных слоях необходимых для него питательных веществ. Лимитируют в этом отношении главным образом фосфаты, соединения азота, а для некоторых организмов (диатомовые, кремнежгутиковые) и соединения кремния. Поскольку фитопланктоном питаются мелкие планктонные животные, служащие пищей более крупным, районы наибольшего развития фитопланктона характеризуются и обилием зоопланктона и нектона. Значительно меньшее и лишь локальное значение в обогащении поверхностных вод питательными веществами имеет речной сток. Развитие фитопланктона зависит также от интенсивности освещения, что в холодных и умеренных водах обусловливает сезонность в развитии планктона. Зимой, несмотря на обилие питательных веществ, выносимых в поверхностные слои в результате зимнего перемешивания вод, фитопланктона мало из-за недостатка света. Весной начинается быстрое развитие фитопланктона, а вслед за ним и зоопланктона. По мере использования фитопланктоном питательных веществ, а также вследствие выедания его животными количество фитопланктона снова уменьшается. В тропиках состав и количество планктона более или менее постоянны в течение года. Обильное развитие фитопланктона приводит к так называемому «цветению» воды, изменяющему её цвет и уменьшающему прозрачность воды. При «цветении» некоторых видов в воду выделяются токсичные вещества, которые могут вызывать массовую гибель планктонных, нектонных животных, а также вызывать кожные аллергические реакции, коньюктивит и расстройство желудочно-кишечного тракта у людей.
По размерным признакам планктон подразделяется:
1)мегалопланктон (megalos - громадный) - к которым относятся организмы крупнее 20см;
2) макропланктон (makros - крупный) - 2-20 см;
3) мезопланктон (mesos - средний) -0,2-20 мм;
4) микропланктон (mikros - маленький) - 20-200 мкм;
5) нанопланктон (nanos - карликовый) - 2-20 мкм;
6) пикопланктон - 0,2—2 мкм;
7) фемтопланктон (океанические вирусы) - < 0,2 мкм.
Однако границы этих размерных групп не общеприняты. У многих организмов планктона выработались приспособления, облегчающие парение в воде: уменьшающие удельную массу тела (газовые и жировые включения, насыщенность водой и студенистость тканей, истончённость и пористость скелета) и увеличивающие его удельную поверхность (сложные, часто сильно разветвленные выросты, уплощённое тело).
Биомасса фитопланктона варьирует в разных водоёмах и их районах, а также в различные сезоны. В озерах города Якутска биомасса варьирует в пределах 0,255-3,713 мг/л (Иванова, 2000). С глубиной фитопланктон становится менее разнообразным и количество его быстро убывает, максимальные значения на глубине 1-2 прозрачностей. Прозрачность воды в гидрологии и океанологии - это отношение интенсивности света, прошедшего через слой воды, к интенсивности света, входящего в воду. Прозрачность воды - величина, косвенно обозначающая количество взвешенных частиц и коллоидов в воде. Годовая продукция фитопланктона в Мировом океане составляет 550 млрд. т (по оценке советского океанолога В.Г. Богорова), что почти в 10 раз превышает суммарную продукцию всего животного населения океана.
Фитопланктон, особенно озер, в процессе формирования и развития может претерпевать ряд изменений, обусловленных характером экологической среды обитания: особенностями расположения и морфометрии водоема, специфическим химическим составом воды, колебанием уровня, запасом питательных веществ в воде, результатом хозяйственной деятельности человека и др. Это приводит к замене одних видов водорослей другими, более специализированными. В целом общее видовое разнообразие и состав фитопланктона могут служить хорошими экологическими индикаторами. Большую актуальность приобретают сравнительные исследования закономерностей распределения состава, структуры и продуктивности фитопланктона водоемов различных природных зон, создающие основу для разработки их трофического статуса и прогнозирования экологических изменений водных экосистем под влиянием антропогенной нагрузки (Ермолаев, 1989).
Современная систематика водорослей, включает в себя 13 отделов:
Cyanoprokaryota - синезеленые водоросли (цианобактерии);
Euglenophyta - эвгленовые водоросли;
Chrysophyta - хризофитовые водоросли;
Xanthophyta - желтозеленые водоросли;
Eustigmatophyta -эустигматовые водоросли;
Bacillariophyta - диатомовые водоросли;
Dinophyta - динофитовые водоросли;
Cryptophyta - криптофитовые водоросли;
Raphydophyta - рафидофитовые водоросли;
Rhodophyta - красные водоросли;
Phaeophyta - бурые водоросли;
Chlorophyta - зеленые водоросли;
Streptophyta - стрептофитовые водоросли.
Глава 2. Материал и методика гидробиологических исследований
Для выявления современного состава фитопланктона озера Солдатского был проведен отбор проб в летний период 2017 года (23 мая, 21 июня, 12 июля). Пробы воды отбирались с поверхностного горизонта водоема в литорали. Отбор проб осуществлялся на двух станциях: около сквера имени Рыжикова (участок 1) и около ресторана «Панда» (участок 2). Сведения о точках отбора проб приведены в таблице 1 (фото 1 и 2).
Таблица 1
Точки отбора проб воды для изучения фитопланктона
|
№ пробы п/п |
Дата |
Название пункта отбора проб |
Кач/кол |
Объем, процеженной воды (л) |
|||
|
Участок № 1 (около сквера им. Рыжикова) |
|||||||
|
Участок № 2 |
|||||||
|
Участок № 1 (около сквера им. Рыжикова) |
|||||||
|
Участок № 2 (около ресторана «Панда и журавль» |
|||||||
|
Участок № 1 (около сквера им. Рыжикова) |
|||||||
|
Участок № 2 (около ресторана «Панда и журавль» |
|||||||
|
ФОТО 1. Отбор проб на участке 1 (около сквера им. Рыжикова) |
ФОТО 2. Отбор проб на участке 2 (около кафе «Панда») |
||||||
Выбор метода отбора проб фитопланктона зависит от типа водоема, степени развития водорослей, задач исследования, имеющихся в наличии приборов, оборудования и т.п. Применяют различные методы предварительного концентрирования микроорганизмов. Одним из таких методов является фильтрование воды через планктонные сети.
Планктонная сеть состоит из латунного кольца и пришитого к нему конического мешка из мельничного шелкового или капронового сита № 30 (рис. 1). Схема выкройки сетевого конуса для планктонной сети представлена на рисунке2. Узкое выходное отверстие конусовидного мешка плотно прикрепляется к стаканчику, имеющему выводную трубку, закрытую краном или зажимом Мора. На небольших водоемах планктонные пробы можно собирать с берега, забрасывая сеть на тонкой веревке в воду и осторожно вытягивая ее. На крупных водоемах планктонные пробы отбирают с лодки. При этом рекомендуют тянуть планктонную сеть за движущейся лодкой в течение 5-10 минут. Закончив сбор проб планктона, планктонную сеть прополаскивают, опуская ее несколько раз в воду до верхнего кольца, чтобы отмыть водоросли, задержавшиеся на внутренней поверхности сети. Сконцентрированную пробу, находящуюся в стаканчике планктонной сети, сливают через выводную трубку в заранее приготовленную чистую баночку или бутылочку. Перед началом и после окончания сбора пробы необходимо хорошо прополоскать сеть, закончив работу, высушить и положить в специальный чехол. Эти пробы можно изучать в живом и зафиксированном состоянии. Для длительного хранения в пробу добавляют 40% раствор формалина из расчета 2-3 капли на 10 мл.
Для количественного учета фитопланктона производят отбор проб определенного объема. Для этих целей могут быть использованы и сетевые сборы при условии обязательного учета количества отфильтрованной через сеть воды и объема собранной пробы. Обычно отбор проб для количественного учета фитопланктона производят специальными приборами - батометрами разнообразной конструкции. При изучении фитопланктона поверхностных слоев воды пробы отбирают, зачерпывая воду в сосуд определенного объема. В водоемах с бедным фитопланктоном желательно отбирать пробы не менее 1 л параллельно с сетевыми сборами, позволяющими улавливать малочисленные, сравнительно крупные объекты.
В водоемах с богатым фитопланктоном объем количественной пробы можно уменьшить до 0,5 и даже до 0,25 л (например, при «цветении» воды). Мы процеживали 10 л воды с помощью ведра через сеть Апштейна и также фиксировали 40% формалином.
Этикетирование и ведение полевого дневника
Все собранные пробы снабжают этикетками. На этикетках простым карандашом указывают номер пробы, водоем, номер станции, горизонт взятия пробы, объем процеженной воды, если эта проба взята на количественный анализ, дату и фамилию коллектора. Этикетка опускается в посуду с пробой. Эти же данные заносятся в полевой дневник, кроме этого, указывают температуру воздуха и воды, схематический рисунок водоема с указанием станций взятия проб, составляют подробное описание исследуемого водоема и высшей водной растительности и другие сведения (ветер, облачность и др.).
Методы качественного изучения материала
Собранный материал предварительно просматривают под микроскопом в живом состоянии в день сбора, чтобы отметить качественное состояние водорослей до наступления изменений, вызванных хранением живого материала или фиксацией проб (образование репродуктивных клеток, колоний, потеря жгутиков и подвижности и т.д.). В дальнейшем собранный материал продолжают изучать в фиксированном состоянии. Водоросли изучали с помощью световых микроскопов различных марок с использованием разных систем окуляров и объективов в проходящем свете с соблюдением обычных правил микроскопирования.
Для микроскопического изучения водорослей готовят препараты: на предметное стекло наносят каплю исследуемой жидкости и накрывают ее покровным стеклом. При длительном изучении препарата жидкость под покровным стеклом постепенно подсыхает, поэтому следует добавлять ее. Для уменьшения испарения по краям покровного стекла наносят тонкий слой парафина.
Методы измерения размеров водорослей и определения цены деления окуляр-микрометра
При изучении видового состава водорослей измеряют их размеры, являющиеся важными диагностическими признаками. Для измерения микроскопических объектов применяют окуляр-микрометр с измерительной линейкой. Цену деления окуляр-микрометра определяют с помощью объект-микрометра индивидуально для каждого микроскопа и объектива. Объект-микрометр представляет собой предметное стекло с нанесенной на ней линейкой, длина которой равна 1 мм. Линейка поделена на 100 частей, так что каждая часть равняется 0,01 мм или 10 мкм. Для того, чтобы узнать чему при данном увеличении равно одно деление окуляр-линейки, следует установить соответствие между делениями (штрихами) измерительной окуляр-линейки и объект-микрометра. Например: 10 делений окуляр-микрометра совпадают с 5 делениями объект-микрометра (т.е. равно 0,05 мм). Стало быть одно деление окуляр-линейки равняется 0,05 мм: 10 = 0,005 мм = 5 μ (мкм). Такое вычисление нужно произвести для каждого объектива по 3-4 раза, чтобы получить более точную цену деления.
При изучении линейных размеров водорослей желательно проводить измерения возможно большего количества экземпляров (10-100) с последующей статистической обработкой полученных данных. При идентификации водорослей следует добиваться точности определения. Изучая оригинальный материал, необходимо отмечать любые, даже незначительные отклонения от диагнозов в размерах, форме и других морфологических особенностях, фиксировать их в своих описаниях, на рисунках и микрофотографиях.
В практике альгологических исследований все шире используется трансмиссионная и сканирующая электронная микроскопия. Методы подготовки препаратов и изучение описаны в специальной литературе.
Методы количественного учета водорослей
Количественному учету могут подвергаться только количественные пробы фитопланктона. Данные о численности водорослей являются исходными для определения их биомассы и пересчета других количественных показателей (содержание пигментов, белков, жиров, углеводов витаминов, нуклеиновых кислот, зольных элементов, интенсивности дыхания, фотосинтеза и т.д.) на одну клетку или на единицу биомассы. Численность может быть выражена в количестве клеток, ценобиев, колоний, отрезков нитей определенной длины и др.
Подсчет численности водорослей осуществляют на специальных счетных стеклах (разграфленных на полосы и квадраты), на поверхность которых штемпель-пипеткой определенного объема (большей частью 0,1 см 3) наносят каплю воды из тщательно перемешанной исследуемой пробы. Для учета численности водорослей используют и счетные камеры Нажотта объемом 0,01 см 3 , «Учинскую» (0,02 см 3). Кроме того, можно пользоваться камерами, применяемыми для подсчета форменных элементов крови - Горяева, объемом 0,9 мм 3 , Фукса-Розенталя и др. При использовании камер Горяева и Фукс-Розенталя покровное стекло тщательно притирают к боковым поверхностям предметного счетного стекла до появления колец Ньютона, а затем наполняют камеру каплей исследуемой пробы с помощью пипетки. В зависимости от количества организмов в исследуемой пробе можно просчитывать либо все, либо часть дорожек (квадратов) на поверхности счетного стекла. Необходимо обязательно проводить повторные подсчеты нескольких (не менее трех) капель из одной и той же пробы, каждый раз отбирая пипеткой образец для подсчета после тщательного взбалтывания пробы.
При исследовании количественных проб фитопланктона пересчет численности организмов на 1 л воды производят по формуле
N=¾¾¾, где
N - численность (кл/л),
n - среднее число клеток, просчитанных в камере,
V 1 - объем процеженной воды (л),
V 2 - объем пробы (мл),
V 3 - объем камеры (мл).
Количественное содержание водорослей в пробах наиболее полно отражают показатели их биомассы, которые определяют с помощью счетно-объемного, весового, объемного, разнообразных химических (радиоуглеродного, хлорофиллового и др.) методов.
Для определения биомассы счетно-объемным методом необходимо располагать данными об их численности в каждой конкретной пробе для каждого вида отдельно и их средних объемах (для каждого вида из каждой конкретной пробы). Существуют разные методы определения объема тела водорослей. Наиболее точным является стереометрический метод, при использовании которого тело водоросли приравнивается к какому-нибудь геометрическому телу или комбинации таких тел, после чего их объемы вычисляют по известным в геометрии формулам на основании линейных размеров конкретных организмов. Иногда пользуются готовыми, вычисленными ранее средними объемами тела для разных видов водорослей, которые приводятся в работах многих авторов. Биомассу рассчитывают для каждого вида отдельно, а затем данные суммируют. Счетно-объемный метод определения биомассы широко используют в практике гидробиологических исследований при изучении количественных соотношений различных компонентов биоценозов, закономерностей распределения водорослей в различных биотопах одного и того же водоема или в разных водоемах, сезонной и многолетней динамики развития водорослей и др.
Биомассу водорослей определяем по общепринятой методике (Макарова и др., 1970) путем приравнивания отдельных клеток к геометрическим фигурам (рис. 3) с использованием стандартных таблиц (Кузьмин, 1984) и биомассу рассчитываем по формуле:
N - численность клеток в 1 л (кл/л);
W - вес клеток (мг).
При отсутствии стандартных таблиц вычисляем объем и вес клетки (W) по геометрическим формулам (рис. 3): для цилиндра с очень маленькой высотой (В) V = πr 2 h; цилиндра, в основании которого лежит эллипс (А)
V = πabh; куба V = l 3 ; параллелепипеда V = abc;
шара V = — πr 3 ; конуса V = — πr 2 h; эллипсоида V = — πabc;
(c + 2b)ah (c + 2b)ah
клина V = ————; 2 клина V = ————
Всякое приравнивание к фигурам условно, поэтому ошибки возможны и в сторону увеличения, и в сторону уменьшения «истинного» объема клетки. Имея это в виду, необходимо клетку каждого вида по мере возможности приравнивать к той геометрической фигуре, которая наиболее соответствует истинному объему данной клетки. После того, как высчитаем объем по формуле, нужно полученный объем умножить на 10 -9 . Вес измеряется в мг. Для более точного определения биомассы фитопланктона необходимо учитывать слизь, окружающую клетку, а также толщину панциря у диатомей.
При интенсивном развитии водорослей можно пользоваться весовым методом. При этом исследуемую пробу фильтруют через предварительно высушенный и взвешенный бумажный фильтр (параллельно через контрольные фильтры фильтруют дистиллированную воду). Затем фильтры взвешивают и сушат в сушильном шкафу при 100ºС до постоянной массы. На основании полученных данных вычисляют сухую и сырую массы осадка. В дальнейшем путем сжигания фильтров в муфельной печи можно определить содержание органических веществ в осадке. Недостаток этого метода заключается в том, что он дает представление лишь о суммарной массе всех взвешенных в пробе органических веществ, живых организмов и неживых примесей, животного и растительного происхождения. Вклад представителей отдельных таксонов в эту суммарную массу можно лишь приблизительно выразить в массовых долях после подсчета под микроскопом их соотношения в нескольких полях зрения. Наиболее полное представление о биомассе водорослей можно получить, сочетая несколько разных методов исследования.
Метод определения частоты встречаемости
При качественной обработке проб желательно определить частоту встречаемости отдельных видов, пользуясь для этого условными обозначениями. Существуют различные шкалы частоты встречаемости водорослей:
Частота встречаемости вида (h) по шкале Левандера (Levander, 1915) и Остельфельда (Ostenfeld, 1913) в модификации Кузьмина (Кузьмин, 1976) имеет численное выражение от 1 до 6:
rr - очень редко (от 1 до 10 тыс. кл/л) - 1;
r - редко (от 10 тыс. кл/л до 100 тыс. кл/л) - 2;
rc - нередко (от 100 тыс. кл/л до 1 млн. кл/л) - 3;
с - часто (от 1 млн. кл/л до 10 млн. кл/л) - 4;
сс - очень часто (от 10 млн. кл/л до 100 млн. кл/л) - 5;
ссс - масса, «цветение» (от 100 млн. кл/л и более) - 6.
Частота встречаемости вида (h) по шкале Стармаха (Starmach, 1955):
Очень редко (вид присутствует не в каждом препарате);
1 - единично (1-6 экземпляров в препарате);
2 - мало (7-16 экземпляров в препарате);
3 - порядочно (17-30 экземпляров в препарате);
4 - много (31-50 экземпляров в препарате);
5 - очень много, абсолютное преобладание (более 50 экземпляров в препарате).
Использование водорослей для биологического анализа воды
Биологический анализ воды наряду с другими методами используется при оценке состояния водоемов и контроля за качеством воды. Водоросли, благодаря стенотопности многих видов, их высокой чувствительности к условиям окружающей среды, играют важную роль в биологическом анализе воды. Весьма чувствительной к условиям внешней среды является структура фитопланктона. Наряду с численностью, биомассой, обилием видов в качестве показателей загрязнения вод перспективными могут быть индексы видового разнообразия и информационные индексы.
Качество или степень загрязнения воды по составу водорослей оценивают двумя способами: а) по индикаторным организмам; б) по результатам сравнения структуры сообщества на участках с различной степенью загрязнения и на контрольном участке. В первом случае по присутствию или отсутствию индикаторных видов или групп и их относительному количеству, пользуясь заранее разработанными системами индикаторных организмов, относят водоем или его участок к определенному классу вод. Во втором случае заключение делают по результатам сопоставления состава водорослей на разных станциях или участках водоема, в разной мере подверженных загрязнению.
В альгологии применяют систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада. Наибольшее признание получили система определения сапробности, предложенная в 1908 г. Р. Кольквитцем и М. Марссоном, и ее последующие модификации. Эти авторы считали, что распад находящегося в составе сточных вод органического вещества носит ступенчатый характер. В связи с этим водоемы или их зоны в зависимости от степени загрязнения органическими веществами подразделяют на поли-, мезо- и олигосапробные.
В полисапробной зоне, находящейся вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков и углеводов в аэробных условиях. Эта зона характеризуется почти полным отсутствием свободного кислорода, наличием в воде неразложившихся белков, значительных количеств сероводорода и диоксида углерода, восстановительным характером биохимических процессов. Число видов водорослей, способных развиваться в этой зоне, сравнительно невелико, но зато они встречаются в массовых количествах.
В мезосапробной зоне загрязнение выражено слабее: неразложившихся белков нет, сероводорода и диоксида углерода немного, кислород присутствует в заметных количествах, однако в воде есть еще такие слабоокисленные азотистые соединения, как аммиак, амино- и амидокислоты. Мезосапробная зона подразделяется на α- и β-мезосапробныеподзоны. В первой встречаются аммиак, амино- и амидокислоты, но уже есть кислород. В этой зоне встречаются синезеленые водоросли родов осцилятория и формидиум. Минерализация органического вещества, в основном, идет за счет аэробного окисления, в частности бактериального. Следующая мезосапробная зона характеризуется присутствием аммиака и продуктов его окисления - азотной и азотистой кислот. Аминокислот нет, сероводород встречается в незначительных количествах, кислорода в воде много, минерализация идет за счет полного окисления органического вещества. Видовое разнообразие водорослей здесь больше, чем в предыдущей подзоне, но численность и биомасса организмов ниже. Наиболее характерными для этой подзоны являются диатомовые водоросли из родов мелозира, диатома, навикула и зеленые из родов космариум, спирогира, кладофора, сценедесмус.
В олигосапробной зоне сероводород отсутствует, диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных органических веществ практически нет. Для этой зоны характерно высокое видовое разнообразие водорослей, но численность и биомасса их не значительны.
Совершенствование системы Р. Кольквитца и М. Марссона шло путем расширения списка и уточнения видов - индикаторов загрязнения, а также переводом качественных оценок в количественные (индекс сапробности по Р.Пантле и Г. Буку). Перечень видов водорослей - индикаторов степени загрязнения водоемов можно найти в специальной литературе (Водоросли-индикаторы…, 2000).
где h - частота встречаемости вида;
s - сапробное значение.
Сапробное значение (s) выражается величинами от 0 до 4 (Pantle, Buck, 1955):
χ (ксеносапробность) - 0;
о (олигосапробность) - 1;
β (β-μезосапробность) - 2;
α (α-μезосапробность) - 3;
р (полисапробность) - 4.
Для переходных зон приняты следующие значения (Sladeček, 1967, 1973):
χ-о (0,4); β-α (2,4);
о-χ (0,6); α-β (2,6);
χ-β (0,8); β-р (2,8);
о-β (1,4); α-р (3,4);
β-о (1,6); р-α (3,6).
Обработка собранного и определенного материала
Полученные результаты определения водорослей оформляют как систематический список. Основными требованиями, предъявляемыми к любой системе передачи информации, в том числе и к научной номенклатуре, являются универсальность, уникальность, стабильность. Этим трем основным требованиям системы связи, используемой таксономистами, соответствует свод правил - Международный кодекс ботанической номенклатуры (МКБН), который был принят на VII Международном ботаническом конгрессе (Стокгольм, 1950 г). Соблюдение правил МКБН обязательны для всех ботаников, нарушение этих положений может привести к нестабильности ботанической номенклатуры
В систематике водорослей различают таксономические группы организмов (таксоны), принятые и в систематике высших растений. Окончание названий всех таксонов одного ранга стандартизировано так:
отдел (divisio), -phyta
класс (classis), -phyceae
порядок (ordo), -ales
семейство (familia), -aceae
вид (species).
Нередко выделяют таксоны внутривидового ранга - подвид (subspecies), разновидность (varietas), форму (forma), а иногда также подкласс (-phycidae), подпорядок (-ineae) и другие категории.
Каждый вид обязательно принадлежит к какому-либо роду, род - к семейству, семейство - к порядку, порядок - к классу, класс - к отделу, отдел - к царству. Вид по определению русского ботаника В.Л. Комарова - это совокупность родственных организмов, характеризующихся определенными только им присущими морфофизиологическими и эколого-географическими особенностями. Для всех особей одного вида характерны общность филогенетического происхождения, одинаковый тип обмена веществ и один и тот же ареал.
Вид имеет название, состоящее из двух слов (принцип бинарной номенклатуры). Например: Anabaenaflos - aquae (Lyngb.)Bréb. Первое слово - название рода, указывает на то, что в природе существует группа родственных видов. Второе слово - видовой эпитет отражает тот признак, который отличает конкретный вид от других видов рода. Название вида обязательно сопровождается фамилией автора, описавшего вид. Фамилии авторов пишутся сокращенно.
С помощью систематического списка водорослей можно выявить структуру фитопланктона, видовое разнообразие семейств и порядков и отделов водорослей. При таксономическом, экологическом и географическом анализе водорослей необходимо указать такие признаки видов, как сапробность, местообитание, кислотность, географическое распространение. Многие признаки указаны в определителях водорослей при описании каждого вида.
Определение водорослей проводилось в Институте биологических проблем криолитозоны СО РАН с использованием отечественных и зарубежных определителей.
Глава 3. Фитопланктон озера Солдатское
3.1. Таксономический состав фитопланктона
Нами найдено в планктоне озера 102 вида, относящихся к 58 родам, 37 семействам, 21 порядку, 14 класса и 9 отделам водорослей (приложение 1). По числу видов преобладали диатомовые (41 вид), зеленые (26) и синезеленые (14) водоросли (табл.2). Малочисленными были стрептофитовые (6 видов), эвгленовые (5), золотистые и желтозеленые (по 4 вида). Единично были встречены эустигматофитовые и динофитовые водоросли. Массовое развитие получили виды синезеленых водорослей рода Oscillatoria , в основном вид Oscillatoriaproboscidea .
Таблица 2
Таксономический спектр водорослей фитопланктона оз. Солдатское
|
порядков |
семейств |
||||||||||||||
|
Cyanophyta |
|||||||||||||||
|
Euglenophyta |
|||||||||||||||
|
Chrysophyta |
|||||||||||||||
|
Xanthophyta |
|||||||||||||||
|
Eustigmatophyta |
|||||||||||||||
|
Bacillariophyta |
|||||||||||||||
|
Dinophyta |
|||||||||||||||
|
Chlorophyta |
|||||||||||||||
|
Streptophyta |
|||||||||||||||
Озеро поделено на 2 неравнозначных участка. По видовому разнообразию выделяется участок №1 в нем найдено 82 вида, а на участке №2 - 63 вида (табл.2). Такое распределение можно объяснить тем, что по гидрохимическим показателям участок №1 менее загрязнен по сравнению с участком №2 (приложение 2). Наличие биогенных элементов вызывает массовое развитие определенных видов и тем самым угнетает развитие остальных. Также значение имеет размер водного зеркала и его зарастание высшей водной растительностью. В нашем озере ряска покрывала участок №2 практически полностью по сравнению с участком №1, тем самым уменьшала поступление солнечного света в толщу воды.
Пробы, взятые в июне при определении визуально отличаются по количеству клеток от проб, отобранных в июле. Уменьшение количества клеток связано с массовым развитием зоопланктона, так как фитопланктон является кормом для них.
3.2. Виды - индикаторы сапробности
Сапробность - комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, то есть с той или иной степенью загрязнения.
Нами в планктоне найдено 59 сапробных видов, что составляет 57,8% от общего числа видов (приложение 1). Сапробные виды с коэффициентом 2 и более составили 44 вида: β-мезосапробов - 30 видов, α-β-мезосапробов - 3 вида, β-α-мезосапробов - 5 видов, α-мезосапробов - 6 видов, р-α - 1 вид. Индекс сапробности рассчитать без количественных показателей невозможно, но по составу этих видов можно сказать, что индекс сапробности будет превышать 2-х, что относит воду к третьему классу чистоты с разрядом слабо загрязненная (Водоросли-индикаторы…, 2000).
Настоящая работа проводилась в комплексе с гидрохимическими и гидробиологическими показателями. На современном этапе, озеро является слаботрансформированным, в водных образцах обнаружены высокие концентрации соединений, указывающих на накопление в воде ряда биогенных и органических соединений. Это привело к массовому развитию синезеленых водорослей, а также зоопланктона.Воды данного водоема могут использоваться для культурно-бытового и рыбохозяйственного видов водопользования только с условием дополнительной очистки.Для сохранения озера необходимо провести следующие виды работ:
- механическая очистка территории озера;
- контролировать качество воды;
- облагораживание прибрежной территории озера;
- интродукционная работа.
В результате проведения комплекса работ, улучшится питание озера, повысится качество воды в озере, будет создана на прилегающей к озеру территории благополучная в санитарном и экологическом плане среда, что позволит в перспективе поддерживать озеро в хорошем санитарном состоянии.
для восстановления оз. Солдатского
|
МЕРОПРИЯТИЕ |
РЕАЛИЗАЦИЯ |
СРОК |
ИСПОЛНИТЕЛИ |
|
Механическая очистка территории озера |
Уборка прибрежной и водной акватории от бытового мусора. |
период интенсивного развития растений |
волонтеры |
|
Контроль за качеством воды |
Отбор водных образцов |
период открытой воды (май-сентябрь 2017-2020 гг) |
Герасименко С., |
|
Облагораживание прибрежной территории озера |
1. Выравнивание и укрепление береговых откосов озера посевом трав по слою растительного грунта с применением георешётки. |
июнь-август 2019-2020 гг |
Губинский округ, |
|
Интродукционная работа |
Внесение биологических объектов для улучшения состояния озерной воды |
период открытой воды |
администрация школы №21, |
|
Агитационная работа по сохранению экологического состояния озер |
Выступление на конференциях школьного, городского, республиканского уровня |
октябрь-январь 2017-2020 гг |
ученики школы №21 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Фитопланктон озера Солдатского представлен 102 видами, относящимися к 58 родам, 37 семействам, 21 порядку, 14 класса и 9 отделам водорослей. Массовое развитие получили виды синезеленых водорослей рода Oscillatoria , в основном вид Oscillatoriaproboscidea . Участок № 1 богаче в видовом разнообразии в сравнении с участком №2. По видам индикаторам вода озера относится к третьему классу чистоты.
Для сохранения озера необходимо провести механическую очистку территории водоема; облагородить прибрежную территорию и провести интродукционные работы.
Для создания благоприятных условий на данном водоеме необходимо провести восстановительные работы с привлечением общественности, жилищно-коммунальных хозяйств и волонтеров в лице учащихся школы № 21 и жителей округа «Губинский». В будущем мы планируемпродолжить исследование. Мы искренне надеемся, что совместными усилиями создадим красивое место для отдыха горожан.
Список литературы
Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей среды. Часть I. Баринова С.С. Методические аспекты анализа биологического разнообразия водорослей. Часть II. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Экологические и географические характеристики водорослей-индикаторов. - Москва:ВНИИприроды, 2000. - 150 с.
Водоросли: Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. - Киев: Наук. Думка, 1989. - 608 с.
Ермолаев В.И. Фитопланктон водоемов бассейна озера Сартлан. - Новосибирск: Наука, 1989. - 96 с.
Иванова А.П. Водоросли городских и пригородных озер долины Средней Лены. - автореф. диссер. на соискание уч. степ. канд. биол. наук. - Москва, 2000. - 24 с.
Кузьмин Г.В. Водоросли планктона Шекснинского и сопредельной части Рыбинского водохранилища // Биология, морфология и систематика водных организмов. - Москва: Наука, 1976. - Вып. 31 (34). - С. 3-60
Кузьмин Г.В. Таблицы для вычисления биомассы водорослей. Препринт. - Магадан, 1984. - 48 с.
Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов. Карманный определитель. - Москва: Лесная страна, Изд. 2-е, изм., 2009. - 128 с.
Макарова И.В., Пичкилы А.О. К некоторым вопросам методики вычисления биомассы фитопланктона // Ботан. ж-л. - 1970. - Т. 55, № 10. - С. 1488-1494.
Pantle F., Buck H. Die biologischeüberwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse. Gas.- und Wasserbach. - 1955. - Bd.96, № 18. - S. 1-604.
SladečekV. 1973.System of water quality from biological point of view.Ergebn.limnol. - 7: 1-128.
Приложение 1
Систематический список водорослей озера Солдатского
|
Водоросли |
Участок 1 |
Участок 2 |
Мес-тооби-тания |
Га-лоб-ность |
Са-проб-ность |
|
CYANOPHYTA |
|||||
|
Класс Cyanophyceae |
|||||
|
Порядок Synechococcales |
|||||
|
Семейство Merismopediaceae |
|||||
|
Merismopediaglauca (Ehr.) Näg. |
|||||
|
Merismopediamajor (Smith) Geitl. |
|||||
|
Порядок Chroococcales |
|||||
|
Семейство Microcystaceae |
|||||
|
Microcystisaeruginosa Kütz. emend. Elenk. |
|||||
|
Microcystispulverea f. planctonica (G. W. Smith) Elenk. |
|||||
|
Семейство Aphanothecaceae |
|||||
|
Aphanothecesaxicola Näg. |
|||||
|
Порядок Oscillatoriales |
|||||
|
Семейство Oscillatoriaceae |
|||||
|
Oscillatoriaacutissima Kuff. |
|||||
|
Oscillatoriaamphibia Ag. f. amphibia |
|||||
|
Oscillatoriachalybea (Mert.) Gom. |
|||||
|
Oscillatoria limosa Ag. |
|||||
|
Oscillatoria planctonica Wolosz. много |
|||||
|
Oscillatoriaproboscidea Gom. много |
|||||
|
Oscillatoriapseudogeminata G. Schmid |
|||||
|
Порядок Nostocales |
|||||
|
Семейство Aphanizomenonaceae |
|||||
|
Aphanizomenonflos-aquae (L.) Ralfs |
|||||
|
Семейство Nostocaceae |
|||||
|
Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Bréb. |
|||||
|
EUGLENOPHYTA |
|||||
|
Класс Euglenophyceae |
|||||
|
Порядок Euglenales |
|||||
|
Семейство Euglenaceae |
|||||
|
Trachelomonashispida (Perty) Stein emend. Defl. |
|||||
|
Euglena granulata var. polymorpha (Dang.) Popova |
|||||
|
Euglena hemichromata Skuja |
|||||
|
Euglena viridis Ehr. |
|||||
|
Phacusstriatus France |
|||||
продолжение приложения 1
|
CHRYSOPHYTA |
|||||
|
Класс Chrysophyceae |
|||||
|
Порядок Chromulinales |
|||||
|
Семейство Dinobryonaceae |
|||||
|
Dinobryonsociale Ehr. |
|||||
|
Класс Synurophyceae |
|||||
|
Порядок Synurales |
|||||
|
Семейство Synuraceae |
|||||
|
Mallomonas denticulate Matv. |
|||||
|
Mallomonaslongiseta Lemm. |
|||||
|
Mallomonasradiata Conrad |
|||||
|
XANTHOPHYTA |
|||||
|
Класс Xanthophyceae |
|||||
|
Порядок Mischococcales |
|||||
|
Семейство Botrydiopsidaceae |
|||||
|
Botrydiopsiseriensis Snow |
|||||
|
Семейство Pleurochloridaceae |
|||||
|
Chloridellaneglecta (Pasch. et Geitl.) |
|||||
|
Nephrodiellalunaris Pasch. |
|||||
|
Порядок Tribonematales |
|||||
|
Семейство Tribonemataceae |
|||||
|
Tribonemaaequale Pasch. |
|||||
|
EUSTIGMATOPHYTA |
|||||
|
Класс Eustigmatophyceae |
|||||
|
Порядок Eustigmatales |
|||||
|
Семейство Pseudocharaciopsidaceae |
|||||
|
Ellipsoidionregulare Pasch. |
|||||
|
BACILLARIOPHYTA |
|||||
|
КлассCoscinodiscophyceae |
|||||
|
Порядок Aulacoseirales |
|||||
|
Семейство Aulocosiraceae |
|||||
|
Aulocosiraitalica (Kütz.) Simon. |
|||||
|
КлассMediophyceae |
|||||
|
Порядок Thalassiosirales |
|||||
|
Семейство Stephanodiscaceae |
|||||
|
Cyclotellameneghiniana Kütz. |
|||||
|
Cyclotella sp. |
|||||
|
Handmanniacomta (Ehrenb.) Kociolek et Khursevich |
|||||
|
КлассBacillariophyceae |
|||||
|
Порядок Araphales |
|||||
|
Семейство Fragilariaceae |
|||||
|
Asterionellaformosa Hassall |
|||||
|
Fragilariacapucina Desm. |
|||||
|
Fragilariaintermedia Grun. |
|||||
|
Ulnaria ulna (Nitzsch) Compère |
|||||
|
Семейство Diatomaceae |
|||||
продолжение приложения 1
|
Diatoma vulgaris Bory |
|||||
|
Семейство Tabellariaceae |
|||||
|
Tabellariafenestrata (Lyngb.)Kütz. |
|||||
|
Порядок Raphales |
|||||
|
Семейство Naviculaceae |
|||||
|
Caloneissilicula (Ehr.) Cl. |
|||||
|
Hippodontacapitata (Ehrenb.) Lange-Bert., Metzeltin et Witkowski |
|||||
|
Naviculacryptocephala Kütz. |
|||||
|
Navicula cuspidate f. primigena Dipp. |
|||||
|
Naviculadigitoradiata (Greg.) A.S. |
|||||
|
Naviculaelginensisvar.cuneata (M. Möller) Lange-Bertalot |
|||||
|
Naviculamutica Kütz. |
|||||
|
Naviculaoblonga Kütz. |
|||||
|
Navicularadiosa Kütz. |
|||||
|
Pinnulariagibba var. linearis Hust. |
|||||
|
Pinnulariaviridis var. elliptica Meist. |
|||||
|
Sellaphoraparapupula Lange-Bert. |
|||||
|
Stauroneisphoenicenteron Ehr. |
|||||
|
Семейство Achnanthaceae |
|||||
|
Achnanthesconspicua A. Mayer |
|||||
|
Achnantheslanceolata var. elliptica Cl. |
|||||
|
Achnantheslinearis (W. Sm.) Grun. |
|||||
|
Cocconeisplacentula Ehr. |
|||||
|
Planothidiumlanceolatum (Bréb. ex Kütz.) Lange-Bert. |
|||||
|
Семейство Eunotiaceae |
|||||
|
Eunotiafaba (Ehr.) Grun. |
|||||
|
Семейство Cymbellaceae |
|||||
|
Amphora ovalis Kütz. |
|||||
|
Cymbellacymbiformis (Ag. ?Kütz.) V.H. |
|||||
|
Cymbellaneocistula Krammer |
|||||
|
Cymbellatumida (Bréb.) V.H. |
|||||
|
Семейство Gomphonemataceae |
|||||
|
Gomphonemaacuminatum var. coronatum (Ehr.) W. Sm. |
|||||
|
Gomphonemacapitatum Ehrenb. |
|||||
|
Gomphonemahelveticum Brun. |
|||||
|
Gomphonemaparvulum (Kütz.) Grun. |
|||||
|
Семейство Epithemiaceae |
|||||
|
Epithemiaadnata (Kütz.) Bréb. |
|||||
|
Семейство Nitzschiaceae |
|||||
|
Nitzschiaacicularis W. Sm. |
|||||
|
Nitzschiapalea (Kütz.) W. Sm. |
|||||
|
NitzschiapaleaceaeGrun. |
продолжение приложения 1
|
DINOPHYTA |
|||||
|
Класс Dinophyceae |
|||||
|
ПорядокGonyaulacales |
|||||
|
СемействоCeratiaceae |
|||||
|
Ceratiumhirundinella T. furcoides (Lev.) Schröder |
|||||
|
CHLOROPHYTA |
|||||
|
Класс Chlorophyceae |
|||||
|
ПорядокChlamydomonadales |
|||||
|
Семейство Chlamydomonadaceae |
|||||
|
Chlamydomonas sp. |
|||||
|
Порядок Sphaeropleales |
|||||
|
Семейство Sphaerocystidaceae |
|||||
|
Sphaerocystisplanctonica (Korsch.) |
|||||
|
Семейство Hydrodictyaceae |
|||||
|
Pediastrumboryanum (Turp.) Menegh. |
|||||
|
Pediastrum duplex Meyen var. duplex |
|||||
|
Pediastrum tetras (Ehr.) Ralfs |
|||||
|
Tetraёdroncaudatum (Corda) Hansg. |
|||||
|
Tetraёdron minimum (A. Br.) Hansg. |
|||||
|
Семейство Selenastraceae |
|||||
|
Monoraphidiumcontortum (Thur.) Kom.-Legn. |
|||||
|
Monoraphidiumirregulare (G. M. Smith) Kom.-Legn. |
|||||
|
Monoraphidiumkomarkovae Nyg. |
|||||
|
Monoraphidiumminutum (Näg.) Kom.-Legn. |
|||||
|
Messastrumgracile (Reinsch) T.S. Garcia |
|||||
|
Семейство Scenedesmaceae |
|||||
|
Coelastrummicroporum Näg. |
|||||
|
Crucigeniafenestrata (Schm.) Schm. |
|||||
|
Scenedesmusacuminatus (Lagerh.)Chod. |
|||||
|
Scenedesmusarcuatus (Lemm.) Lemm. |
|||||
|
Scenedesmusellipticus Corda |
|||||
|
Scenedesmusfalcatus Chod. |
|||||
|
Scenedesmusobliquus (Turp.) Kütz. |
|||||
|
Scenedesmusquadricauda (Turp.) Bréb. |
|||||
|
Tetrastrumtriangulare (Chod.) Kom. |
|||||
|
КлассOedogoniophyceae |
|||||
|
Порядок Oedogoniales |
|||||
|
Семейство Oedogoniaceae |
|||||
|
Oedogonium sp. |
|||||
окончание приложения 1
|
КлассTrebouxiophyceae |
|||||
|
ПорядокChlorellales |
|||||
|
СемействоChlorellaceae |
|||||
|
Actinastrumhantzschii Lagerh. |
|||||
|
Dictyosphaeriumpulchellum Wood. |
|||||
|
Семейство Oocystaceae |
|||||
|
Oocystisborgei Snow |
|||||
|
Oocystislacustris Chod. |
|||||
|
STREPTOPHYTA |
|||||
|
KлассZygnematophyceae |
|||||
|
Порядок Zygnematales |
|||||
|
Семейство Mougeotiaceae |
|||||
|
Mougeotia sp. |
|||||
|
Порядок Desmidiales |
|||||
|
Семейство Closteriaceae |
|||||
|
Closteriummoniliferum (Bory) Ehr. |
|||||
|
Семейство Desmidiaceae |
|||||
|
Staurastrumtetracerum Ralfs |
|||||
|
Cosmarium botrytis Menegh. |
|||||
|
Cosmariumformosulum Hoff |
|||||
|
Cosmarium sp. |
|||||
Примечание: местообитание: п - планктон, б - бентос, о - обрастатели; галобность : и - индифферент, гл - галофил, гб - галофоб, мзб - мезогалоб.
Приложение 2
Характеристика качества поверхностных вод участка № 1 «СКВЕР»
Характеристика качества поверхностных вод участка № 2 «ПАНДА»
Мельчайшие организмы толщи воды объединяют в понятие «планктон» (от греческого «planktos » – парящий, блуждающий). Мир планктона огромен и разнообразен. Сюда входят организмы, населяющие толщу морей, океанов, озер и рек. Они обитают везде, где есть малейшее количество воды. Это могут быть даже самые обычные лужи, ваза с цветами с застоявшейся водой, фонтаны и др.
Планктонное сообщество наиболее древнее и важное с многих точек зрения. Планктон существует около 2 млрд. лет. Они были первыми организмами, которые когда-то населяли нашу планету. Организмы планктона были первыми, кто начал снабжать нашу планету кислородом. И сейчас около 40% кислорода продуцируется водными растениями и в первую очередь планктонными. Планктон имеет большое значение в пищевом балансе водных экосистем, так как им питаются многие виды рыб, киты и некоторые птицы. Он является основным источником жизни морей и океанов, крупных озер и рек. Воздействие планктона на водные ресурсы настолько велико, что он может оказывать воздействие даже на химический состав вод.
В состав планктона входят фитопланктон, бактериопланктон и зоопланктон. В основном это малые организмы, размер которых чаще всего не превышает десятки микрометров для водорослей и несколько сантиметров для зоопланктона. Однако, большая часть животных имеет значительно меньшие размеры. К примеру, размер самой крупной пресноводной дафнии достигает всего 5 мм.
Однако большинство людей знают о планктоне совсем немного, хотя количество организмов в водоемах крайне велико. К примеру, количество бактерий в одном кубическом сантиметре воды достигает 5-10 млн. клеток, водорослей – в том же объеме – десятки-сотни тысяч, а зоопланктонных организмов – сотни экземпляров. Это почти невидимый мир. Связано с тем, что большинство организмов планктона имеют очень малые размеры, и чтобы их рассмотреть, необходим микроскоп с достаточно большим увеличением. Организмы, входящие в состав планктона находятся в толще воды в состоянии парения. Они не могут противостоять переносу их течениями. Однако об этом можно говорить лишь в общих чертах, так как в спокойной воде многие планктонные организмы могут передвигаться (хотя и медленно) в определенном направлении. Водоросли, меняя плавучесть, перемещаться вертикально в пределах нескольких метров. Днем они находятся в верхнем хорошо освещенном слое воды, а ночью опускаются на три-четыре метра глубже, где больше минеральных веществ. Зоопланктон в морях и океанах ночью поднимается в верхние слои, где отфильтровывает микроскопические водоросли, а утром опускается на глубину до 300 метров и более.
Кто же входит в состав планктона? Большая часть планктонных организмов всю свою жизнь проводит в толще воды и не связана с твердым субстратом. Хотя покоящиеся стадии многих из них в зимнее время оседают на дно водоема, где пережидают неблагоприятные условия. В то же время среди них есть и такие, которые проводят только часть жизни в толще воды. Это меропланктон (от греч. «meros » – часть). Оказывается, личинки многих донных организмов – морских ежей, звезд, офиур, червей, моллюсков, крабов, кораллов и других ведут планктонный образ жизни, разносятся течениями и, в, конечном счете, находят места для дальнейшего обитания, оседают на дно и уже до конца жизни не покидают его. Это связано с тем, что донные организмы по сравнению с планктоном находятся в невыгодном положении, т.к. сравнительно медленно передвигаются с места на место. Благодаря планктонным личинкам они разносятся течениями на большие расстояния, точно так же, как семена наземных растений разносятся ветром. Икра некоторых рыб и их личинки также ведут планктонный образ жизни.
Как мы уже отмечали, большинство планктонных организмов – это настоящие планктеры. В толще воды они рождаются, там же они и умирают. В его состав входят бактерии, микроскопические водоросли, различные животные (простейшие, коловратки, ракообразные, моллюски, кишечнополостные и др.).
У планктонных организмов выработались приспособления, облегчающие им парение в толще воды. Это всевозможные выросты, уплощение тела, газовые и жировые включения, пористый скелет. У планктонных моллюсков произошла редукция раковинки. Она у них, в отличие от донных организмов, очень тонкая, а иногда – еле видимая. Многие планктонные организмы (такие как медузы) имеют студенистые ткани. Все это позволяет им без каких-то существенных энергетических затрат поддерживать тело в толще воды.
Многие планктонные ракообразные совершают вертикальные миграции. В ночное время они поднимаются к поверхности, где поедают водоросли, а ближе к рассвету опускаются на глубину несколько сот метров. Там, во тьме они скрываются от рыб, которые с удовольствием их поедают. Кроме того, низкая температура снижает обмен веществ, а соответственно и энергетические траты на поддержание жизнедеятельности. На больших глубинах плотность воды выше, чем у поверхности, и организмы находятся в состоянии нейтральной плавучести. Это позволяет им без каких-либо затрат находиться в толще воды. Фитопланктон населяет в основном поверхностные слои воды, куда проникает солнечный свет. Ведь водорослям, так же как и наземным растениям, для развития необходим свет. В морях они обитают до глубины 50-100 м, а в пресных водоемах – до 10-20 метров, что связано с разной прозрачностью этих водоемов.
В океанах глубины обитания водорослей – это тончайшая пленка огромной толщи вод. Однако, несмотря на это микроскопические водоросли являются первопищей для всех водных организмов. Как уже отмечалось, их размер не превышает несколько десятков микрометров. Только размер колоний достигает сотен микрометров. Этими водорослями питаются ракообразные. Среди них нам наиболее известен криль, куда в основном входят эвфаузиидовые раки размером до 1,5 см. Рачков поедают рыбы-планктофаги, а их, в свою очередь, более крупные и хищные рыбы. Крилем питаются киты, которые отфильтровывают их в огромных количествах. Так, в желудке голубого кита длиной 26 м нашли 5 миллионов этих рачков.
Морской фитопланктон планктон в основном состоит из диатомовых водорослей и пиридиней. Диатомовые водоросли господствуют в полярных и приполярных морских (океанских) водах. Их настолько велико, что кремниевые скелеты после их отмирания образуют донные отложения. Диатомовыми илами покрыта большая часть дна холодных морей. Они залегают на глубинах порядка 4000 м и более и состоят главным образом из створок крупных диатомей. Мелкие панцири обычно растворяются, не достигнув дна. Минерал диатомит является продуктом диатомовых водорослей. Количество створок в диатомей в некоторых районах океана достигает 100-400 миллионов в 1 грамме ила. Диатомовые илы со временем трансформируются в осадочные породы, из которых образуется «диатомовая земля» или же минерал диатомит. Он состоит из мельчайших пористых кремневых раковинок и используется в качестве фильтрующего материала или сорбента. Этот минерал используется для изготовления динамита.
В 1866-1876 гг. шведский химик и предприниматель Альфред Нобель изыскивал пути и способы производства сильнодействующего взрывчатого вещества. Нитроглицерин – весьма эффективное взрывчатое вещество, однако он самопроизвольно взрывается при небольших толчках. Установив, что для предотвращения взрывов достаточно пропитать жидким нитроглицерином диатомовую землю, Нобель создал безопасную взрывчатку – динамит. Таким образом, обогащение Нобеля и установленные его завещанием известные «Нобелевские премии» свои существованием обязаны мельчайшим диатомовым водорослям.
В теплых водах тропиков характерно более высокое видовое разнообразие, по сравнению с фитопланктоном арктических морей. Здесь наиболее разнообразны водоросли перидинеи. В морском планктоне широко распространены известковые жгутиковые кокколитофориды и кремнежгутиковые силикофлагелляты. Кокколитофориды в основном населяют тропические воды. Известковые илы, состоящие в том числе из скелетов кокколитофорид, широко распространены в Мировом океане. Чаще всего они встречаются в Атлантическом океане, где ими покрыто более 2/3 поверхности дна. Однако, в илах в больших количествах представлены раковинки фораминифер, относящихся к зоопланктону.
Визуальные наблюдения за морскими или океаническими водами позволяют по окраске воды легко устанавливать распределение планктона. Синева и прозрачность вод свидетельствует о скудости жизни; в такой воде практически некому отражать свет, кроме самой воды. Голубой цвет – это цвет морских пустынь, где плавающие организмы попадаются очень редко. Зеленый цвет – безошибочный индикатор растительности. Поэтому, когда рыбаки встречают зеленую воду, они знают: поверхностные слои богаты растительностью, а там, где много водорослей, всегда изобилуют питающиеся ими животные. Фитопланктон справедливо называют пастбищем моря. Микроскопические водоросли – основная пища большого количества обитателей океана.
Темно-зеленый цвет воды говорит о наличии большой массы планктона. Оттенки воды свидетельствуют о наличии тех или иных планктонных организмов. Это очень важно для рыбаков, так как характер планктона определяет род рыбы, обитающей в данном районе. Опытный рыбак может уловить тончайшие оттенки цвета морской воды. В зависимости от того, ловит ли он рыбу в «зеленой», «желтой» или «красной» воде, «опытный глаз» может с достаточной степенью вероятности предсказать характер и размеры улова.
В пресных водоемах преобладают синезеленые, зеленые, диатомовые и динофитовые водоросли. Обильное развитие фитопланктона (так называемое «цветение» воды) изменяет цвет и прозрачность воды. В пресных водоемах чаще всего наблюдается цветение синезеленых, а в морях – перидиней. Выделяемые ими токсичные вещества снижают качество воды, что приводит к отравлению животных и человека, а в морях вызывает массовую гибель рыб и других организмов.
Окраска воды в тех или иных районах или морях иногда бывает настольно характерной, что моря получали свое название по цвету воды. Например, своеобразный цвет Красного моря вызван присутствием в нем синезеленой водоросли триходесмиум (Trichodesmium egythraeum ), имеющей пигмент, придающей воде красновато-коричневый оттенок; или Багряное море – прежнее название Калифорнийского залива.
Своеобразную окраску воде придают некоторые относимые к растениям динофлагелляты (например, Gonyaulax и Gymnodinium) В тропических и умеренных теплых водах эти существа порой размножаются так быстро, что море становится красным. Рыбаки называют это явление «красным приливом». Огромные скопления динофлагеллят (до 6 млн. клеток в 1 литре воды) крайне ядовиты, поэтому во время «красного прилива» погибают многие организмы. Эти водоросли не только ядовиты сами по себе; они выделяют ядовитые вещества, которые затем накапливаются в организмах, поедающих динофлагеллят. Любое существо, будь то рыба, птица или человек, съев такой организм, получает опасное отравление. К счастью, явление «красного прилива» носит местный характер и случается не часто.
Воды морей окрашиваются не только присутствием водорослей, но и зоопланктоном. Большинство эвфаузиид прозрачны и бесцветны, однако некоторые из них окрашены в ярко-красный цвет. Такие эвфаузииды обитают в более холодных северных и южных полушариях и иногда скапливаются в таких количествах, что все море окрашивается в красный цвет.
Окраску воде придают не только микроскопические планктонные водоросли, но и различные частицы органического и неорганического происхождения. После сильного дождя реки приносят множество минеральные частиц, из-за чего вода приобретает различные оттенки. Так, глинистые частицы, приносимые рекой Хуанхэ, придают Желтому морю соответствующий оттенок. Река Хуанхэ (от кит. – Желтая река) за свою мутность и получила свое название. Многие реки и озера содержат такое количество гуминовых соединений, что их воды становятся темными – бурыми и даже черными. Отсюда названия многих из них: Рио-Негро – в Южной Америке, Черная Вольта, Нигер – в Африке. Многие наши реки и озера (и расположенные на них города) из-за цвета воды носят названия «черная».
В пресных водоемах окрашивание воды за счет развития водорослей проявляется чаще и интенсивнее. Массовое развитие водорослей вызывает явление «цветения» водоемов. В зависимости от состава фитопланктона вода окрашивается в различные цвета: от зеленых водорослей Eudorina, Pandorina, Volvox – в зеленый цвет; от диатомей Asterionella, Tabellaria, Fragilaria – желтовато-бурый цвет; от жгутиковых Dinobryon – в зеленоватый, Euglena – в зеленый, Synura – в коричневый, Trachelomonas – в желтовато-коричневый цвета; от динофитовых Ceratium – в желто-бурый цвет.
Суммарная биомасса фитопланктона невелика по сравнению с биомассой питающегося им зоопланктона (соответственно, 1,5 млрд. тонн и более 20 млрд. т). Однако из-за быстрого размножения водорослей их продукция (урожай) в Мировом океане почти в 10 раз больше суммарной продукции всего живого населения океана. Развитие фитопланктона во многом зависит от содержания в поверхностных водах минеральных веществ, таких как фосфатов, соединений азота и других. Поэтому в морях наиболее обильно развиваются водоросли в районах подъема глубинных вод, богатых минеральными веществами. В пресных водоемах поступление смываемых с полей минеральных удобрений, различных бытовых и сельскохозяйственных стоков приводит к массовому развитию водорослей, что отрицательно сказывается на качестве вод. Микроскопическими водорослями питаются мелкие планктонные организмы, которые в свою очередь служат пищей более крупным организмам и рыбы. Поэтому в районах наибольшего развития фитопланктона много зоопланктона и рыбы.
Роль бактерий в составе планктона велика. Они минерализуют органические соединения (в том числе и различные загрязнители) водоемов и вновь включают их в биотических круговорот. Сами бактерии являются пищей для многих зоопланктонных организмов. Численность планктонных бактерий в морях и чистых пресных водоемах не превышает 1 млн. клеток в одном миллилитре воды (один кубический сантиметр). В большинстве пресных водоемах их численность изменяется в пределах 3-10 млн. клеток в одном миллилитре воды.
А.П.Садчиков,
профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, Московское общество испытателей природы
(http://
www.
moip.
msu.
ru)
ВАМ ПОНРАВИЛСЯ МАТЕРИАЛ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШУ EMAIL-РАССЫЛКУ:
Каждый понедельник, среду и пятницу мы будем присылать вам на email дайджест самых интересных материалов нашего сайта.
Влияние света и температуры на фитопланктон.
По данным исследований Константинова температура воды и достигающая поверхности водоема солнечная радиация - наиболее важные факторы, определяющие энергетику водорослей и их способность к новообразованию органического вещества (ОВ). Для водорослей как представителей автотрофных организмов свет является фактором первостепенного значения. Он определяет их фотосинтез, рост и развитие. В процессе адаптации к изменению световых условий фотосинтетический аппарат растения настраивается так, чтобы наилучшим образом использовать лучистую энергию.
Константинов доказал, что скорость поглощения солнечной радиации и степень проникновения света в воду зависят от высоты солнца, меняющегося с географической широтой, сезоном года и временем суток, от количества растворенных в воде органических веществ, цветности воды, облачности, состояния поверхности водоема. В отсутствие ветра отражается 5 % падающей радиации на поверхность воды, при легком и сильном ветре - 15 % и 30 % соответственно. Интенсивность света с глубиной убывает. В озерах и водохранилищах с прозрачностью 1-2 м на глубину 1 м проникает не более 5-10 % энергии поступившей радиации, глубже 2 м - 0,015-0,04 Дж/см 2 - мин.
М. Р. Гусев , считает, что сине-зеленые водоросли менее требовательны к свету, чем другие альгологические группы. Свет определяет фотосинтез, рост и развитие водорослей. Потребности в освещенности у разных организмов фитопланктона видоспецифичны. Требовательными к свету считают зеленые и сине-зеленые водоросли. Для осуществления максимального фотосинтеза им требуется в 1,2-2 раза меньше интенсивности солнечной радиации, чем для диатомовых и зеленых водорослей. Кузнецов отмечает, что диатомеи менее требовательны к освещению, избегают яркого поверхностного слоя, обитают на глубине 2-3 м в малопрозрачных водоемах и 15-20 м в прозрачных водах морей. Установлено, что у зеленых 17 водорослей световое насыщение наступает при 5-7 тыс. лк, у диатомовых - при 10-20 тыс. лк, динофлагеллят - 25-30 тыс. лк. Это противоречит факту, что диатомовые водоросли малотребовательны к свету. «Цветение» диатомовых в озерах часто происходит, когда световые условия очень изменчивы, а уровень радиации низкий, например, в течение весеннего или осеннего цикла перемешивания, когда клетки циркулируют по всему водному столбу. Как отмечает В. Н. Гопоненко , световое насыщение наступает у одноклеточных водорослей при 6-8 тыс. лк. В культурах водорослей, выращенных при освещенности 1 тыс. лк световое насыщение наступает у зеленых - при 5-7,5 тыс. лк, у диатомовых - 1-2 тыс. лк, и у перидиниевых - при 25-30 тыс. лк. По данным
Н. П. Калиниченко , для диатомовых водорослей Stephanodis cushantzschii оптимальная освещенность 2,6 тыс. лк при световом дне 12 и 16 час, для Asterionellaformosa - 5 тыс. лк при той же экспозиции.
В период наблюдения за водоемом, верхнее Покровское озеро, проводился замер температуры воды и pH с интервалом каждые 20 дней. Полученные данные представлены в таблице 6, а так же проанализированы и составлены диаграммы по некоторым представителям зеленых и сине-зеленых водорослей, с целью показать в какой сезон они достигают максимальной численности.
Таблица 6 - температурный режим и pH показатель в 2013-2014 год.
Из рисунка 3 видно, что зеленая водоросль (Ankistrodesmus acicularis) преобладает в летний период, что составляет 51 %, тогда как в зимний период ее численность составляет 2 %. Такие показатели связанны с тем, что в летний период средняя температура составила 26,6, что благоприятно сказывается на их развитии.
На рисунке 4 другой представитель зеленой водоросли (Scenedesmus quadricauda) преобладает весной, что составляет 42 %, тогда как в зимний период его численность не превышает 3 %, был обнаружен во все сезоны года.
Рисунок 3 - Численность зеленой водоросли (Ankistrodesmus acicularis) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)
Рисунок 4 - Численность зеленой водоросли (Scenedesmus quadricauda) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)
На рисунке 4 представлена численность сине-зеленой водоросли (Microcystis aerugenosa), которая преобладает в летний период, что составляет 70 %, средняя летняя температура воды была 26,6, что является благоприятным условием для ее развития. В зимний период не многочисленна, около 1 %.
На рисунке 5 видно, что сине-зеленой водоросли (Oscillatoria tenui) преобладает в летний период, что составляет 63 %, в зимний период не обнаружена.
Рисунок 5 - Численность сине-зеленой водоросли (Microcystis aerugenosa) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)
Рисунок 6- Численность сине-зеленой водоросли (Oscillatoria tenuis) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)
На рисунке 7 представлена диатомовая водоросль (Navicula platystoma), которая достигает максимальной численности в осенний период 48 %, когда средняя осенняя температура воды 17,5 0С, и осенний период 35 %, средняя температура воды весной 13 0С.
Рисунок 7 - Численность диатомовой водоросли (Navicula platystoma) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)
Планктон
В состав планктона входят самые разнообразные организмы. Некоторые из них - личиночные формы бентосных видов, у других жизненный цикл проходит полностью в толще воды, вдали от твердого субстрата. Часть планктона представлена одноклеточными водорослями, способными к фотосинтезу, т.е. превращению диоксида углерода и воды в простые сахара и свободный кислород. Поскольку для осуществления фотосинтеза необходим свет, большинство этих организмов сосредоточено в верхнем слое воды.
Планктонные водоросли относятся к нескольким крупным таксономическим группам, основные из которых - диатомовые водоросли (диатомеи) и динофлагеллаты. Клетки первых покрыты кремнеземным панцирем. В некоторых местах диатомей настолько много, что их мертвые остатки, оседая на дно, образуют особые диатомовые илы, которые за миллионы лет местами превратились в мощные пласты горной породы - диатомита.
Фитопланктон
Диатомеи, динофлагеллаты и другие планктонные водоросли вместе составляют фитопланктон. Как и другие организмы, способные превращать неорганические вещества в органические, т.е. в собственную пищу, они называются автотрофами, что в переводе с греческого значит «самокормящиеся». Вместе с прочими автотрофами, например сухопутными растениями, они объединяются в экологическую группу продуцентов, поскольку являются первым звеном различных пищевых цепей.
Водорослевое цветение. Во многих морях, особенно в умеренной климатической зоне, в определенные сезоны, обычно зимой, вода обогащается минеральными солями, необходимыми для размножения фитопланктона. Когда весной вода прогревается, микроскопические водоросли начинают бурно делиться, взрывообразно увеличивая свою численность, и море становится мутным, а иногда даже окрашивается в несвойственный ему цвет. Это явление называют водорослевым цветением воды. Обычно оно идет на убыль и прекращается по мере истощения запасов необходимых солей: фитопланктонные организмы в массе гибнут и поедаются зоопланктоном, пока вновь не установится временное популяционное равновесие.
Красные приливы. Обычно водорослевое цветение сопровождается возрастанием численности зоопланктона, который, питаясь фитопланктоном, в определенной степени сдерживает рост его массы. Однако временами она увеличивается так быстро, что процесс выходит из-под контроля. Особенно часто это наблюдается при бурном размножении одного из видов динофлагеллат. Морская вода у побережья приобретает окраску и консистенцию томатного супа - отсюда и название «красный прилив». Главное же, что «цветущая» водоросль содержит токсин, опасный для многих рыб и моллюсков. Красные приливы во Флориде, Африке и других регионах приводили к гибели многих сотен тысяч этих животных.
Отравление моллюсками. Некоторые виды фитопланктона содержат нервно-паралитический яд. Двустворчатые моллюски, в частности мидии, питаются фитопланктоном, поэтому в определенные сезоны, как правило в теплые месяцы, поедают и огромные количества «цветущих» токсичных водорослей, накапливая в тканях их яд без видимого вреда для себя. Однако употребление в пищу таких моллюсков может вызвать тяжелое отравление.
Продуктивность. Фитопланктон активно размножается главным образом в прибрежных водах, а чем дальше от берега, тем ниже его продуктивность. Вот почему в открытом океане, особенно в тропиках, вода очень прозрачная и голубая, а у берегов, прежде всего в умеренном поясе, часто желтоватая, зеленоватая или бурого оттенка.
Резкое увеличение концентрации растворенных в воде минеральных солей, необходимых для развития фитопланктона, бывает связано с течениями, которые поднимают эти вещества из придонных слоев или выносят их из эстуариев, где накапливается много остатков мертвых организмов, минерализуемых бактериями. В некоторых участках океана существуют т.н. подъемы воды, или апвеллинги, - своеобразные течения, несущие богатую питательными (биогенными) элементами холодную океаническую воду с огромных глубин к прибрежному мелководью. Апвеллинговые зоны связаны с высокой продуктивностью фито- и зоопланктона, поэтому привлекают большое количество рыбы.
Зоопланктон
Непрерывно делящиеся планктонные водоросли с не меньшей интенсивностью поедаются зоопланктоном, который поддерживает их численность на примерно постоянном уровне. К планктонным животным относятся в основном крошечные рачки, медузы и личинки тысяч видов других морских животных. В зоопланктоне представлено большинство таксономических типов беспозвоночных.
Биоиндикаторы. Как и бентосные животные, зоопланктонные формы могут существовать лишь при определенных уровнях температуры, солености, освещенности и скорости движения воды. Требования некоторых из них к окружающим условиям настолько специфичны, что по присутствию данных организмов можно судить об особенностях морской среды в целом. Такие организмы обычно называют биоиндикаторами.
Хотя большинство зоопланктонных форм в какой-то мере способно активно передвигаться, в целом эти животные пассивно дрейфуют по течению. Однако многие из них при этом совершают ежедневные вертикальные миграции, иногда на расстояние до нескольких сот метров, реагируя на суточные изменения освещенности. Некоторые виды приспособлены к жизни в приповерхностном слое, где освещенность циклически меняется, тогда как другие предпочитают более или менее постоянный полумрак, который находят в дневное время на больших глубинах.
Глубоководный рассеивающий слой. Многие планктонные животные образуют плотные скопления на средних глубинах. Такие скопления впервые были выявлены приборами для измерения глубины - эхолотами: посылаемые ими звуковые волны, явно не дойдя до дна, рассеивались каким-то препятствием. Отсюда возник термин - глубоководный рассеивающий слой (ГРС). Наличие его свидетельствует о том, что большие количества организмов могут жить вдали от фитопланктонных продуцентов.
Зоопланктон вслед за фитопланктоном концентрируется в богатых биогенными веществами прибрежных апвеллинговых зонах. Повышенная численность здесь морских животных, несомненно, является следствием активного размножения водорослей.
Нектон
Нектон - группа активно плавающих организмов, способных противостоять силе течения и перемещаться на значительные расстояния. К Н. относятся рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие, водные змеи, черепахи, пингвины. Для нектонных животных характерны обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Н. противопоставляют планктону; промежуточное положение между ними занимает микронектон, представленный животными, способными к ограниченным активным перемещениям: молодь и мелкие виды рыб и кальмаров, крупные креветки, эвфаузиевые рачки и др.
Представители группы нектон обитают в толще воды и способны передвигаться независимо от течения. К ним относится водный клещ. Вообще все водяные клещи отличаются красивой, часто пестрой или яркой окраской. Тело водяных клещей укороченное, не членистое, голова, грудь и брюшко слиты вместе. У предельного края головного конца помещаются расположенные попарно глаза, заключенные в хитиновые капсулы. Ноги у водяных клещей плавательные, покрытые многочисленными волосками.