// Материалы по флоре и фауне Республики Башкортостан, 2023, № 39. С. 53-56.
Рукопись поступила в редакцию 07.06.2023 г.
УДК 577.475
© Садчиков А.П.*, Полякова Т.В.**
*Международный биотехнологический центр Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.
119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 12
E-mail: aquaecotox@yandex.ru
**Биологический факультет Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. 119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 12
Введение
Первичная продукция водоемов изучена достаточно подробно. В основном изучалась суммарная продукция всего фитопланктонного сообщества. Однако очень часто возникает необходимость изучения продукции отдельных размерных групп водорослей. Это связано с тем, что фильтрующий зоопланктон потребляет разные размерные группы водорослей. Использует в пищу только наннопланктон (размером до 30-60 мкм), тогда как более крупные и колониальные водоросли он не потребляет. Кроме того, крупные и колониальные водоросли мешают потреблению съедобного корма. Они забивают фильтрационный аппарат, и рачкам приходится постоянно очищать фильтрационную камеру постабдоменом или иными приспособлениями. Вместе с крупными частицами рачки отбрасывают и мелкие, что отрицательно сказывается на рационе фильтрующего зоопланктона (Садчиков, 1981, 1993а, 1997).
С другой стороны, удельная продукция мелких форм водорослей значительно выше, чем более крупных. Поэтому количество органического вещества, синтезированного этими размерными группами, сильно различается. Кроме того, мелкий фитопланктон непосредственно потребляются зоопланктоном, тогда как крупные и колониальные водоросли включаются в трофическую цепь преимущественно через бактериальное звено. А это снижает их энергетическую ценность (Гак, 1975).
Биомасса водорослей размером до 60 мкм в водоемах эвтрофного типа составляет – 5-35%, особенно во время интенсивного цветения (Михеева, 1974; Садчиков, Козлов, 1993б). К примеру, в озере Глубокое (Московская область) на долю водорослей размером до 7 мкм приходилось 11-32% суммарной продукции (Кузнецов,1955). В другие годы в этом же озере на долю ультрапланктона (размер до 10 мкм) приходилось в среднем 26% продукции, наннопланктона (размер 10-60 мкм) – 40%, сетного фитопланктона (размер более 60 мкм) – 34%. Доля этих размерных групп в суммарной биомассе фитопланктона составляла соответственно 4, 28 и 68% (Садчиков, 1981). В Можайском водохранилище в течение летнего сезона было синтезировано 27 мг/л, из которых на долю водорослей размером более 50 мкм приходилось 61% продукции, остальное – на более мелких фракций: 0,85 – 4 мкм – 4 %, 4-20 мкм – 8% и 20–50 мкм – 27%. Наиболее активно фотосинтетические процессы протекали во второй половине лета; в это время создавалось около 2/3 продукции вегетационного сезона (Садчиков, Макаров, Максимов, 1995; Садчиков, 1997).
В связи с этим в пресных водоемах важным показателем является не общая биомасса (а, соответственно, и продукция) водорослей, а доля «кормовых» и более крупных одиночных и колониальных водорослей. Это позволяет прогнозировать степень утилизации водорослей консументами.
В озере Глубокое Московской области изучали биомассу и продукцию разных размерных групп водорослей. Оно имеет глубину 32 м, площадь – 0,6 кв. км и обладает многими чертами крупного водоема (Щербаков, 1967).
Материалы и методы
В работе использовали жидкостной сцинтилляционный счетчик (14С метод) в лаборатории изотопного анализа МГУ. Фитопланктон после экспозиции с радиоактивным углеродом фильтровали через мельничное сито размером 10 мкм, 60 мкм. Таким образом, получали фракции размером 10 мкм, 60 мкм. После этого каждую фракцию фильтровали через мембранные фильтры с размерами пор 0,2 мкм.
Пробы фитопланктона отбирали в центре озера батометром Молчанова от поверхности до глубины 7 м через каждый метр. Для определения биомассы водорослей их фиксировали формалином и отстаивали в 0, 5 л бутылях (в темноте). Осадок декантировали для определения их численности и биомассы фитопланктона.
Продукцию размерных групп фитопланктона определяли радиоуглеродным методом с последующей фильтрацией водорослей через мембранные фильтры. Радиоактивность фильтров (соответственно, водорослей) подсчитывали на счетчике.
Результаты исследований
В озере Глубокое в течение лета доминировали цианобактерии, в основном Coelospharium kutzinguanum, Peridinium cinktum, Ceratium hirundinella, Sphaerocystis policocca. Доля этих водорослей достигала 70-90% биомассы фитопланктона. Эти виды являются космополитами и встречаются во многих водоемах средней полосы нашей страны. В количественных пробах было обнаружено 88 видов водорослей, принадлежащих к 7 отделам: зеленые – 26, диатомовые – 24, цианобактерии – 16, золотистые – 9, динофитовые – 8, эвгленовые – 3 желто-зеленые – 2. (Садчиков, Чекрыжева, Колосов, 1983).
Проведенные эксперименты показали, что фотосинтез водорослей протекает до глубины 7-8 м, особенно в середине лета. Однако основная масса синтезированного органического вещества приходилось на 2-3-метровый слой. В слое, где сконцентрирована большая часть водорослей (до 7 метров) было сконцентрировано 85% всей массы фитопланктона; более 50% приходилось на верхний 4 метровый слой. Прозрачность по диску Секки, в течение лета изменялась от 2 до 4 метров.
Максимальные величины валовой продукции (0,68-1,13 мгС/л сутки) выявлены в полуметровом слое при наиболее интенсивной солнечной радиации м температуре около 23оС.
Ультра-нанопланктон лучше всего продуцировал в верхнем полуметровом слое, тогда как сетной фитопланктон (размер более 60 мкм) – на глубине в пределах 1-2 метра. В этом слое в больших количествах были представлены многие виды рода Anabaena.
Увеличение продукции в столбе воды идет одновременно с развитием водорослей. Максимальное значение продукции в течение лета приходилось на конец июня, когда биомасса фитопланктона достигала наибольших значений. В это время в массе развивались цианобактерии и наблюдалось цветение C. kutzinguanum. В августе наблюдалось заметное снижение солнечной радиации и температуры воды, в результате чего первичная продукция уменьшилась до 0,20 – 0,44 гС/м2.
Заключение
Доля ультрапланктона (размер в пределах 10 мкм) в первичной продукции составляла в течение лета 26%, доля наннопланктона (10 – 60 мкм) – в среднем 40%, а доля сетного планктона (размер более 60 мкм) – 34%. Таким образом, 66% органического вещества было синтезировано водорослями размером до 60 мкм.
Суточный Р/В – коэффициент ультрапланктона в течение лета составлял 0,2, наннопланктона – 0,07, а сетного фитопланктона – 0,015. На основании сравнения суточных Р/В – коэффициентов можно сделать заключение, что ультрапланктон способен восстанавливать свою численность в течение 1,5- 3 суток, наннопланктон – в течение 4-8 суток, а сетной фитопланктон – через 15-30 суток.
Литература
Гак Д.З. Бактериопланктон и его роль в биологической продуктивности водохранилища. – М.: Наука, 1975.
Михеева Т.М. Кормовой фитопланктон в озерах разного биолимнологического типа. В книге «Итоги исследований по международной биологической программе в Белорусской ССР». Минск, 1974.
Садчиков А.П. Биомасса и продукция размерных групп водорослей мезотрофного озера. – журн. Биологические науки, 1981, № 10, с. 61-66.
Садчиков А.П. Значение и роль зоопланктона в трансформации органического вещества. 1. Трофические взаимоотношения в планктонном сообществе. Журн. Биологические науки, 1993а, № 3-4, с. 5-23.
Садчиков А.П., Козлов О.В. Продукция нано и сетного фитопланктона (с учетом прижизненных выделений растворенного органического вещества) в трех разных по трофности водоема. – Гидробиол. Журн., 1993б, т.29, № 1. С. 3-9.
Садчиков А.П. Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- бактериопланктона (на примере водоемов Подмосковья). – Автореф. диссерт. доктора биол. Наук. Москва, МГУ им. Ломоносова, 1997, 53 с.
Садчиков А.П., Чекрыжева Т.А, Колосов В.Р. Сезонная динамика фитопланктона оз. Глубокое. – Гидробиол. Журн., 1983, т.19, № 5. С. 27-33.
Садчиков А.П., Макаров А.А., Максимов В.Н. Продукция размерных групп фитопланктона в трех водоемах разной трофности. – Гидробиол. Журн., 1995, т.31, № 6. С. 44-53.
Кузнецов С.И. Использование радиоактивной углекислоты С14 для определения сравнительной величины фотосинтеза и хемосинтеза в ряде озер различных типов. В сб. «Изотопы в микробиологии». М.: Изд-во АН СССР, 1955.
Щербаков А.П. Озеро Глубокое. Гидробиологический очерк. – М.: Наука 1967.