Структурная организация и динамика фитопланктонного сообщества пелагиали Южного Байкала

• Автор: Мокрый, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Экологическая система озера Байкал (общие сведения)

1.1 Географическое положение и морфология впадины озера Байкал

1.2 Гидрология и гидрохимия озера Байкал

1.3 Межвидовые взаимосвязи и структура планктонного сообщества

озера Байкал

2 Материалы и методы исследования

2.1 Проведение гидробиологического мониторинга озера Байкал Научно-исследовательским институтом биологии при ИГУ

2.2 Материалы и методы исследования

3 Сезонная динамика численности и биомассы фитопланктона

3.1 1996 год
3.2 1997 год
3.3 1998 год
3.4 1999 год
3.5 2000 год...........................................................'..,.
3.6 2005 год
3.7 2008 год
3.8 Изменчивость численности и биомассы фитопланктона в 1996-2000,
2005 и 2008 годах
4 Видовой состав и динамика массовых видов фитопланктона
5 Роль диатомовых водорослей в планктонном сообществе озера Байкал
6 Применение термодинамического индекса (эксэргии) для оценки состояния
фитопланктонного сообщества фонового района Южного Байкала
6.1 Понятие эскэргии. Расчет эскэргии
6.2 Динамика эксэргии планктонного сообщества фонового района
озера Байкал
Выводы
Список литературы
Приложение А. Табличный материал
Введение
Актуальность исследований. В XXI веке главной проблемой, стоящей перед человечеством стала проблема доступной чистой питьевой воды (2nd UN World Water Development Report, 2006). Байкал - крупнейшее хранилище чистой пресной воды на планете (23 тыс. км3) и ее стратегический запас для России. По ряду некоторых основных особенностей' природы. —• возраст, размеры, глубина, запас воды, ее чистота и прозрачность, многообразие и эндемизм органической жизни, Байкал совершенно необыкновенный пресный водоем, причем большинство его особенностей исключительны в масштабах планеты. На 20-й сессии Комитета ЮНЕСКО по всемирному наследию в 1996 г. было принято решение о включении озера в Список Участков Всемирного Природного наследия, а мае 1999 г. в России был введен в действие Федеральный закон «Об охране озера Байкал» (от 01.05.1999 №94-ФЗ):
В настоящее время, общепризнано, что наиболее достоверная информация о структурно-функциональной организации гидробиоценозов может быть получена путем анализа длительных рядов наблюдений (Jorgensen, 2002; Wetzel, 2001; Jorgensen, Bendoricchio, 2001; Kalff, 2002). Проведенные ранее и проводимые в настоящее время на Байкале экологические исследования составляют, фундамент для организации современной системы экологического мониторинга состояния оз. Байкал.
Фитопланктон является, первым звеном трофической цепи и основным продуцентом органического вещества в Байкале. Его структура и функциональные особенности во многом определяют облик экосистемы озера в целом. Альгоценозы являются очень чувствительным биологическим индикатором и могут фиксировать незначительные изменения, не обнаруживаемые другими методами (Korneva, Mineeva, 1996). Поэтому в настоящее время по-прежнему актуален вопрос о длительных многолетних исследованиях фитопланктона Байкала в плане экологического мониторинга.
Важными показателями, характеризующими стабильность сообщества и степень его приспособленности к условиям обитания, являются сезонная сукцессия фитопланктона и многолетняя динамика популяций массовых видов. Многие исследователи, уделявшие внимание этому вопросу, отмечают поразительное постоянство сезонной сукцессии фитопланктона в каждом отдельно взятом водоеме (Hutchinson, 1967; Трифонова 1979, 1990 ; Корнева, 1999, 2005, 2008): Определенная! последовательность доминирования'тех или иных видов, водорослей повторяется: из года в год. Отмечаю-щиеся различия- по годам: в. основном.: количественные и обусловлены разным, уровнем численности, их популяций.' По- мере увеличения-антропогенной нагрузки на водоемы, наряду с общим увеличением численности я, биомассы водорослей фитопланктона и, трансформациями в его составе, происходят изменения и в сезонной сукцессии, устойчивость которой для каждого водоема имеет свои пределы.
Обилие видов, населяющих водоем, сложность, их взаимодействия, как между собой, так и с окружающей средой, послужили причиной, создания многочисленных методов оценки состояния природных вод. Один из вариантов термодинамического подхода к оценке'состояния экосистем - эксэргиальный, предложили в.конце 1970-х годов Х.Ф: Мейер и С.Э. Йоргенсен (Mejer, Jorgensen, 1979). Основа его состоит в том, что любая система, и экосистема в том числе, согласно второму закону термодинамики спонтанно движется в направлении увеличения, беспорядка, т. е. энтропии. Из этого следует, что экосистема может поддерживать свою организованность тогда и только тогда, когда она способна «сбрасывать» излишки энтропии в окружающую среду, - то-есть, необходимым условием, существования экосистемы является наличие источника низкоэнтропийной энергии (солнечная радиация) и «сброса» высокоэнтропийной энергии' (тепловое излучение). Таким образом, наиболее оптимальными системами являются те, что- быстрее всех удаляются от термодинамического равновесия, то есть минимизируют энтропию (максимизируют эксэргию). В случае же ухудшения состояния экологической системы её эксэргия снижается (энтропия растет). Эксэргию системы, подсчитать

период среднее за сезон значение средневзвешенной температуры воды в слое 0-50 м составило 10,2±0,7 °С, в поверхностном слое - 12,7±1,0 °С.
Прозрачность воды подо льдом колебалась в пределах 24-27 м, после вскрытия озера ото льда достигла максимального зарегистрированного в году значения - 30 м (11 июня) и далее начала снижаться, с середины июля и до конца октября (биологические лето и осень) колеблясь в пределах 6-12 м. Зимой высокая прозрачность вод озера (24-28 м) восстановилась (рис. 3.2).
СОСО^^ТЮЦДСОсЬг^Г-Г^сбсбсбСПООт- ^СЧСЧ О О О О О О О О О ООООО О Т- Т- Т- Т- Т- X-СО N О ^ сбсМЮО^СОГ^т- ^СОт- Ю О) СО СО О ^ СО ч-СЧч-СМОСМОч-Оч-СОт-СМх-С^ОСЧОС^От-

Рис. 3.2. Сезонная динамика прозрачности воды на пелагической станции № 1 (Южный Байкал), 1996 г.
Содержание хлорофилла «а» в подледный период и в период весенней гомотермии колебалось в пределах 0,5-1,2 мг-м'3. В летний же период содержание хлорофилла «а» резко увеличилось и к 23 июля достигло 3,2 мг-м'3, при среднем за сезон значении 2,00±0,19 мг-м'3 (рис. 3.3). Среднегодовое содержание хлорофилла «а» в слое 0-50 м составило 1,21±0,15 мг-м'3.
По биомассе фитопланктона в слое 0-50 м 1996 г. относится к малопродуктивным, с максимальном значением 266 мг-м'3 в период весенней гомотермии (рис. 3.4) и среднегодовой биомассой 99±13 мг-м'3.
Интересно отметить, что в 1996 г. в период весенней гомотермии было два примерно одинаковых по значению пика биомассы фитопланктона в слое 0-50 м: первый - в начале периода (после вскрытия озера ото льда — 20 мая) — был вызван развитием диатомовых 81еркапосИ$сш теуегп, БупеАга аст и А и1асо$е1га Ътса1ет1з и составил 266 мг-м'3, второй - в конце периода (2 июля) - был вызван развитием водоросли 5. асш и составил 262 мг-м'3.