Название: Гідробіологія: конспект лекцій. Частина ІІ - Курілов О.В.

Жанр: Біологія

Рейтинг:

Просмотров: 2009

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |


14.2.1 Методи визначення первинної продукції

 

З   методів   визначення   первинної   продукції   в   гідроекологічній практиці найбільш часто використовується склянковий метод у кисневій і радівоуглецевій модифікації. З метою встановлення швидкості новоутворення ОР А. П'юттер ще в 1908 р. запропонував визначати концентрацію кисню у світлих і темних склянках, заповнених природною водою,   після   їхньої   добової   експозиції.   Цей   метод   одержав   назву визначення первинної продукції методом склянок. В його основі лежить визначення кількості кисню, що утворюється у світлих склянках в процесі фотосинтезу і той, що поглинається в темних склянках у процесі дихання гідробіонтів. Проби води, відібрані батометром, експонують у водному об'єкті на певній глибині в герметично замкнених склянках – світлих (прозорих) і темних. У світлій склянці одночасно відбуваються процеси фотосинтезу й дихання організмів планктону. У темній склянці протікають тільки процеси дихання (деструкції), при яких кисень поглинається. Щоб встановити приріст або зменшення вмісту кисню протягом експерименту, перед експозицією склянок визначають його вихідний вміст у воді водного об'єкту. Темні склянки фарбують у чорний колір або занурюють у чорні непрозорі мішечки. Об'єм склянок залежить від численності фітопланктону й може коливатися від 50 до 500 мл. Склянки підвішують на тросах або спеціальних підставках. Після закінчення експозиції зі склянок відбирають пробу об'ємом 50–100 мл і фіксують у ній кисень розчином хлористого магнію в лужному середовищі. Його вміст потім визначають хімічним методом Вінклера або застосовують кисневі датчики, за допомогою яких вміст кисню визначається електрометрично. У результаті проведеного в такий   спосіб   експерименту   одержують   три   основних   показники:   а) вихідну, або контрольну, концентрацію кисню (К); б) концентрацію кисню в прозорих склянках (С); в) концентрацію кисню в темних склянках (Т).

Валова первинна продукція А розраховується в міліграмах кисню на 1 дм3: А = С – Т. Деструкція (R) і чиста продукція (Р) обчислюються відповідно по формулах R = К – Т и Р = С – К. Визначають звичайно добову продукцію,  експонуючи  склянки  протягом  24  годин,  що  пов'язано  з добовим циклом сонячного освітлення: фотосинтез найбільш інтенсивний

з 10 до 16–18 годин, у темний час доби підсилюється деструкція, а за добу одержують середню величину. Однак, при деяких умовах час експозиції доводиться значно зменшувати (до 2–4 годин). Така більш коротка експозиція застосовується у випадку «цвітіння» води, коли внаслідок інтенсивного фотосинтезу водоростей реакція середовища зміщується в лужний бік, падає вміст біогенних елементів, через це фотосинтетична активність фітопланктону зменшується, і починають переважати процеси деструкції.

Значні методичні труднощі можуть виникати при визначенні первинної    продукції,    в    умовах    масового    розвитку    синьозелених

водоростей – таких як Microcystis aeruginosa і Aphanizomenon flosaquae.

Останній вид в умовах замкнених склянок (і навіть у відкритих судинах) дуже швидко піддається лізису, при цьому поглинається кисень і підсилюється   деструкція.   Крім   того,   обидві   ці   водорості   виділяють токсичні метаболіти, що викликають самоотруєння. Якщо в планктоні багато мертвих клітин і колоній, то в прозорих склянках може переважати поглинання кисню. Тому перед початком експозиції необхідно перевірити співвідношення живих і мертвих клітин у пробі за допомогою люмінесцентного мікроскопу (живі клітини світяться червоним цвітом, мертві  –  зеленим).  Навпаки,  при  дуже  активному  фотосинтезі  й накопиченні кисню в газових вакуолях клітини водоростей можуть спливати  на  поверхню  води  й  забиватися  в  щілині  між  горловиною склянки й пробкою, а навколо клітин утворюються пухирці кисню. Надмірне виділення кисню призводить до того, що значна його частина переходить у газову фазу, і в остаточному підсумку формується великий газовий міхур, у який дифундує увесь знову утворений кисень (так звана фізична зябра). При відкритті склянки цей кисень миттєво виділяється в повітря й тому не може бути врахований при остаточному визначенні, що є причиною досить значних помилок. При звичайних рівнях концентрації фітопланктону й відсутності синьозеленого «цвітіння» такі погрішності не виникають.

На підставі показників продукції й деструкції розраховують A/R – відношення валової продукції до деструкції. При наявності даних про біомасу  визначають  А/В  (валову  питому  продукційну  здатність водоростей) або Р/В, де Р – чиста первинна продукція водоростей. Всі ці показники мають велике значення при розрахунку продуктивності водойм, а при перерахунку на енергетичні одиниці – для загальної оцінки енергоємності водної екосистеми.

Зниження інтенсивності деструкції може свідчити про наявність у воді бактерицидних речовин. Вони гнітять життєдіяльність бактерій, що відбивається на рівні деструкційних процесів.

Первинна продукція фітобентосу й епіфітних угруповань водоростей виміряється аналогічно продукції фітопланктону, з тією відмінністю, що

остаточні розрахунки для фітобентосу виконуються на одиницю площі в міліграмах кисню на 10 см2 на добу або в грамах кисню на 1 м2 на добу, а для епіфітних угруповань водоростей – на одиницю маси вищих водяних рослин (мг О2 на 1 г сирої або сухої маси рослин на добу).

Інша    модифікація   склянкового   методу            –          радіовуглецева.         Вона

дозволяє визначати не тільки первинну продукцію водоростей, але й бактеріальну  продукцію,  однак  не  дає  інформації  про  деструкцію.  У склянку з рослинами (або культурою бактерій) вносять радіоактивний елемент 14С у складі NaН14CO3  або Na214CО3, що у процесі фотосинтезу, у вигляді 14СО2 включається в синтезовану органічну речовину. Для визначення  первинної  продукції  прозорі  і  темні  склянки  заповнюють водою з фітопланктоном і в кожну з них додають по 0,1 мл розчину NaН14CО3 з питомою активністю 1–5∙ 106 імп.∙хв–1∙мл–1. Всі склянки експонують протягом 4–6 годин у водоймі або в люміностаті. Не розглядаючи детально процедуру радіовуглецевого методу, звернемо увагу

на його принципові особливості. В основу методу покладена властивість ізотопу 14С включатися в процеси синтезу ОР з тією же швидкістю, що й нерадіоактивний вуглець. Виходячи з величини внесеної радіоактивності R, радіоактивності поміченого в процесі фотосинтезу фітопланктону r, вмісту СО2  у всіх його формах у воді Ск, можна розрахувати споживання мінерального вуглецю Р за час експозиції t. Таким чином, первинна продукція розраховується по формулі:

P = (r – Ск)/R

і виражається в одиницях вуглецю. Інтенсивність утворення первинної продукції вимірюють у грамах вуглецю на 1 м3  (або на 1 м2) за одиницю

часу (година, доба, сезон).

Порівняння результатів, отриманих радіовуглецевим і кисневим методами,  свідчить,  що  при  короткостроковій  експозиції  (2–4  години)

радіовуглецевий метод показує величини продукції, близькі до валової, а

при більш тривалій (12–24 годин) – до чистої продукції.

Первинна продукція вищих водяних рослин визначається по найбільшій для всього вегетаційного періоду фітомасі. Щоб урахувати опадання листів і відмирання деяких частин протягом вегетації, уводиться коефіцієнт – надбавка до максимальної фітомаси, для більшості рослин він приймається рівним 1,2.

Для визначення продукції вищих водяних рослин збирають і зважують їхню надземну масу з ділянок площею 0,25, 0,5 або 1 м2 (для плаваючих рослин – 4 м2). Абсолютно суху масу з таких проб одержують після висушування в сушильній шафі при температурі від 60 до 100 °С. Щоб визначити продукцію (виділення й поглинання кисню вищими водяними рослинами, зокрема для оцінки їхньої ролі в кисневому балансі водних екосистем), використовують склянковий метод у кисневій модифікації. Для цього фрагменти рослин поміщають у прозорі і темні

склянки із широкою горловиною, заповнюють їх водою із зони заростей, і експонують   на   відповідній   глибині.   Можна   також   використовувати склянки   (циліндри,   колби   і   т.п.),   що   закриваються   герметично   за допомогою   спеціальних   пристроїв,   надягаючи   їх   на   невідокремлені частини рослин безпосередньо у водоймі. З огляду на великий обсяг фітомаси, тривалість експозиції можна скоротити (2–4 години). Після закінчення експозиції й видалення рослин у склянках визначають концентрацію кисню. Встановивши масу кожної рослини, експонованої в склянках, розраховують продукцію, виходячи з кількості утвореного ними кисню.  Знаючи  питому  продукцію  рослини,  а  також  загальну  масу заростей, для яких оцінена питома продукція, розраховують продукцію на загальній площі. З огляду на те, що у воді, що береться із заростей макрофітів, є й водорості, визначають також і їхню продукцію. Із цією метою склянки (прозор і темні) паралельно заповнюються водою із заростей, для визначення продукції й деструкції фітопланктону. Звичайно у всіх експериментах визначається початкова (контрольна) концентрація кисню у воді в зоні заростей.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |

Оцените книгу: 1 2 3 4 5

Добавление комментария: