Автотрофная и гетеротрофная активность размерных групп фитопланктона : На примере некоторых водоемов разной трофности

• Автор: Макаров, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.00.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
Сообщество планктонных организмов представлено большим разнообразием видов. Все они связаны между собой определенными трофическими и метаболическими взаимоотношениями, которые в конечном счете и определяют структурные и функциональные характеристики этого сообщества.
Функционирование планктонного сообщества в общем виде можно представить как процесс создания и разрушения органического вещества с трансформацией энергии на более высокий трофический уровень. Фитопланктон в процессе фотосинтеза создает органическое вещество; часть его в виде растворенных органических компонентов (РОВ) экскретирустся в среду. После смерти водорослей содержимое клеток поступает в общую копилку РОВ водоема, обогащая его легкоусвояемыми компонентами. Создаваемое водорослями органическое вещество утилизируется всеми организмами, и в первую очередь бактериями и водорослями.
Микроорганизмы наиболее активно потребляют органическое вещество, которое прижизненно экскретируется в среду водорослями. Интенсивность потребления РОВ гетеротрофными организмами увеличивается с уменьшением их размеров (Хайлов, 1981; Федоров, 1987). Особенно велика роль бактерий в потреблении и минерализации органического вещества.
Сложившиеся представления о связи между массой организма и интенсивностью обмена свидетельствует о том, что чем меньше организм, тем интенсивнее осуществляются эти процессы (Заика, 1972). Это правило применимо и к водорослям (Федоров, 1987). Чем меньше размер клеток водорослей, тем выше их продукционно-деструкцион-

ные показатели (создание и деструкция органического вещества, экскреция РОВ, гетеротрофная активность и др.).
Учитывая, что водоросли по-разному включаются в трофическую цепь (мелкие выедаются зоопланктоном, а крупные — поступают в трофическую цепь через детритно-бактериальное звено), общая величина первичной продукции, получаемая с помощью хорошо разработанных скляночных методов, уже недостаточна. В связи с этим в нашей работе был использован дифференцированный подход в определении продукции фитопланктона. Этот метод позволил определить продукцию отдельных размерных групп водорослей, включая и продукцию крупного фитопланктона.
Экскреция РОВ водорослями осуществляется практически круглосуточно, и величины выделенного ими органического вещества бывают довольно существенными. Внеклеточная продукция фитопланктона в природных водоемах изучена очень слабо несмотря на то, что ее значение в трофодинамнке велико. Экскретируемое водорослями РОВ в основном представлено иизкомолекуляриыми компонентами и быстро потребляется не только бактериальным населением, но и самими же водорослями.
Общая схема продукционно-деструкционных процессов в водоемах в настоящее время достаточно ясна, однако остаются далеко нерешенными вопросы, связанные с количественными оценками прижизненных выделений водорослей и их утилизации гетеротрофными организмами. Не совсем ясной является роль фототрофов в разрушении органического вещества водоемов, хотя гетеротрофия водорослей как в природных водоемах, так и в условиях культур описана довольно полно (Гусев, Никитина, 1979; Федоров, 1987; McCarthy, 1972; Fogg, 1983).

Низкомолекулярное РОВ потребляется водорослями с разной интенсивностью, поэтому мы в своей работе акцент делали на изучение гетеротрофной активности разных размерных групп фитопланктона. Это важно для понимания взаимоотношений между различными составляющими пресноводного биоценоза и возможности его саморегуляции.
В пашей работе мы постарались осветить ряд вопросов, связанных с прижизненным выделением растворенного органического вещества различными группами фитопланктона в водоемах разной трофности и потребления ими низкомолекулярного РОВ.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в изучении структуры фитопланктонного сообщества, сезонной динамики продукции разных размерных групп фитопланктона в водоемах разной трофности и потреблении РОВ сообществом бактерий и водорослей.
Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:
1. Разработка методики изучения прижизненного выделения РОВ водорослями и применимость использования ее в полевых условиях.
2. Изучение структурных характеристик фитопланктона в природных водоемах разной трофности.
3. Изучение сезонных изменений продукционных характеристик размерных групп фитопланктона с использованием радиоуглеродного метода.
4. Изучение прижизненного выделения растворенного органического вещества в течение сезона фитопланктонным сообществом.

ность (по потреблению гидролизата белка) водорослей размером 1,5-4 мкм, 4-20 мкм, 20-50 мкм, более 50 мкм и бактерий (фракция размером менее 1,5 мкм), а также дыхание планктонного сообщества.
Пробы воды отбирали в поверхностном слое водоемов (на глубине около 0,5 м) в темные склянки объемом 350 мл, добавляли |4С-гидролизат белка (фирма Amersham) из расчета, чтобы в склянке было приблизительно 80 тыс. имп/мин в 1 мл воды, и экспонировали in situ в течение 8 ч. Контроль за правильным внесением метки осуществляли отбором из опытных склянок 1 мл воды (в 5 повторностях) в сцин-тилляционные флаконы для последующего определения исходной радиоактивности гидролизата белка.
После экспозиции содержимое склянок делили на несколько подпроб, которые затем фильтровали через сита (ячеи 50 мкм и 20 мкм) методом обратной фильтрации. Фракцию водорослей размером менее 20 мкм затем фильтровали через мембранные фильтры с порами размером 4 мкм. В дальнейшем естественное сообщество фитопланктона и фракции водорослей (размер менее 50 мкм, менее 20 мкм и менее 4 мкм) фильтровали через мембранные фильтры с порами 1,5 мкм, промывали чистой водой, высушивали и переносили в сцинтилляци-онные флаконы для анализа их радиоактивности.
Полученный фильтрат сливали в сосуд, отбирали аликвоту и отфильтровывали бактерий через фильтр с порами 0,2 мкм. Освобожденный от бактерий фильтрат подкисляли до величины pH 3 и продували воздухом в течение 30 мин, чтобы удалить выделенное при дыхании фито- и бактериопланктона 14COi, и измеряли его радиоактивность. Также измеряли радиоактивность фильтрата до его подкисле-ния и барботации. Подсчет радиоактивности образцов проводили на сцинтилляционном счетчике.