Эколого-биофизические механизмы доминирования микроводорослей в культуре и водоеме

• Автор: Болсуновский, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 423 с. : ил.

1.1. Световой фактор регуляции видовой структуры сообществ микроводорослей

1.1.1. Поглощение и рассеяние света во взвесях клеток микроводорослей

1.1.2. Модели светозависимого роста водорослей

1.2. Факторы минерального питания в регуляции видовой структуры сообществ микроводорослей

1.2.1 .Моделирование роста и потребления клетками биогенных элементов

1.3. Биологические факторы в регуляции видовой структуры сообществ микроводорослей

1.4. Теоретические исследования условий регуляции структуры и сосуществования видов в сообществе микроводорослей
1.4.1. Анализ условий сосуществования видов в сообществе на примере непрерывной смешанной культуры

1.4.2. Моделирование развития фитопланктона

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристика объектов
2.2. Экспериментальные установки
2.3. Методы культивирования и определение основных показателей культур микроводорослей
2.3.1 .Основные параметры культур микроводорослсй
2.3.2. Относительные концентрации видов в смеси микроводорослей по оптической плотности и флуоресценции хлорофилла а
2.4.Определение параметров роста бактериопланктона и зоопланктона
2.5. Определение физикохимических параметров среды
Глава 3. ИНТЕНСИВНОСТЬ И СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ СВЕТОВОГО ПОТОКА ФАР КАК РЕГУЛЯТОР СООТНОШЕНИЯ ВИДОВ В СООБЩЕСТВЕ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
ЗЛ. Исследование параметров светового поля в суспензиях моно и смешанных культур микроводорослей
3 Л. 1.Оптические характеристики микроводорослей
ЗЛ.2. Поглощение лучистой энергии моно и смешанными культурами микроводорослей при освещении их направленным световым потоком ЗЛ.З. Поглощение лучистой энергии моно и смешанными культурами водорослей при их освещении диффузным потоком
3.2. Роль интенсивности света в регуляции видовой структуры микроводорослсвого сообщества
3.2.1. Сообщество лабораторных культур микроводорослей спирулина и хлорелла
3.2.2. Микроводорослевое сообщество культур микроцистис и сцснсдесмус, выделенных из водоема
3.3. Экспериментальное изучение роли различных спектральных областей ФАР в регуляции состава смешанных культур микроводорослей
Результаты и выводы
Глава 4 ФОТОЭИЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ СОСУЩЕСТВОВАНИЯ ВИДОВ В СООБЩЕСТВАХ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ
4.1. Анализ световых условий сосуществования видов микроводорослей в смешанной культуре в условиях фотолимитирования
4.1.1. Экспериментальная проверка модели сосуществования видов при направленном освещении смешанной культуры
4.1.2. Математический анализ роли спектральных участков области ФАР в рефляции состава смешанной культуры морских и пресноводных микроводорослей
4.2. Изучение процесса фотоингибирования роста в качестве фактора устойчивости сообщества микроводорослей
4.3. Анализ сосуществования видов в водорослевом сообществе с учетом рассеянного светового потока
Результаты и выводы
Глава 5. РОЛЬ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ в ФУНКЦИОНИРОВАНИИ СООБЩЕСТВ ФИТО И БАКТЕРИОПЛАНКТОНА ВОДОЕМОВ
5.1. Флуоресцентный метод контроля экспонированных проб фитопланктона метод подроста для опенки биогенной емкости воды и интенсивности цветения синезеленых водорослей
5.1.1. Исследование возможности развития цветения синезеленых водорослей в Красноярском водохранилище методом инокулирования
5.2. Биогенные элементы как лимитирующие факторы роста природных сообществ микроводорослей и регуляторы видовой структуры.
5.3. Исследование возможности существования оборота фосфора в изолированных пробах природного бактериопланктона
5.3.1. Интенсивность потребления минерального фосфора в пробах бактериопланктона водоема
5.3.2. Интенсивность выделения фосфора и время его оборота в пробах природною бактериопланктона
5.4. Интенсивность поглощениявыделения фосфора в пробах фито и бактериопланктона эвтрофного водоема с использованием радиоактивного фосфора
5.4.1. Динамика потребления микроорганизмами радиоизотопа фосфора
5.4.2. Скорости поглощения и выделения фосфора водными микроорганизмами
5.4.3. Времена оборота фосфора
Результаты и выводы
Глава 6. ОБОРОТ ФОСФОРА В ЛАБОРАТОРНОМ АЛЬГОБАКТЕРИАЛЬНОМ СООБЩЕСТВЕ
6.1. Поглощение фосфора на разных стадиях роста лабораторной культуры микроводоросли ii i
6.2. Выделение фосфора клетками лабораторной культуры микроводоросли i i i
6.2.1. Выделение фосфора клетками при отмирании биомассы
6.2.2. Выделение фосфора клетками при росте биомассы
6.2.3. Влияние светотемновых условии на параметры оборота фосфора 0 Результаты и выводы
Глава 7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТОВОГО И МИНЕРАЛЬНОГО ФАКТОРОВ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ В МОНОКУЛЬТУРЕ И В
7.1. Влияние степени обеспеченности монокультур микроводорослей минеральными веществами на эффективность использования поглощенной световой энергии
7.1.1. Экспериментальное изучение ростовых и фотоабсорбционных характеристик монокультур микроводорослей при различных концентрациях минерального азота среды.
7.2. Роль взаимодействия светового и минерального факторов в регуляции соотношения видов в смеси микроводорослей.
7.2.1. Влияние углеродного обеспечения на рост и видовую струкгуру смешанной культуры микроводорослей
7.2.2. Влияние азотного лимитирования на рост и видовую структуру смешанной культуры микроводорослей
Результаты и выводы
Глава 8. РЕГУЛЯТОРНАЯ РОЛЬ ОРГАНИЗМОВ ЗООПЛАНКТОНА ДЛЯ ВИДОВОЙ СТРУКТУРЫ СООБЩЕСТВ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ
8.1. Влияние зоопланктона на рост и соотношение видов микроводорослей в микрокосмах эвтрофного водоема
8.1.1. Сравнительный характер развития фитопланктона в микрокосмах в условиях водоема и лабораторного люминостата
8.1.2. Исследование параметров структуры водной экосистемы в микрокосмах разною объема
8.2. Рост и развитие ранкового зоопланктона в простейших двухтрехзвен ных системах
8.2.1. Динамика развития модельной системы зоопланктон бактериопланктон
8.2.2. Исследование закономерностей динамики развития и взаимоотношения видов в простейшей трехзвенной системе
Результаты и выводы
Глава 9. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ФИТОПЛАНКТОНА ЭВТРОФНОГО ВОДОЕМА
9.1. Сгруктура модели
9.2. Исследование ростовой части модели
Результаты и выводы
Глава . АЛЬГОБАКТЕРИАЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО КАК ОСНОВНОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗВЕНО ЗАМКНУТОЙ ЭКОСИСТЕМЫ 3
.1. Интенсивная культура микроводоросли снирулины как регенерационное звено ЗЭС
.1.1. Культивационная система
.1.2. Исследование кислородного режима культуры микроводоросли ii i
.1.3. Интенсивная культура микроводоросли спирулина как биофильтр
.2. Использование смешанных культур микроводорослей в качестве регенерационного звена ЗЭС
.2.1. Смешанная культура галофильных микроводорослей
Результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Вышесказанное относится только к животным с фильтационным типом питания. У хищников существует другой механизм сбора пищи. Так, представители рода благодаря крупным размерам и специфическому строению мастакса заглатывают целые колонии водорослей. В обзоре Крючкова, отмечалось, что зоопланктоном могли потребляться клетки нити микроводорослей длиной до 0 мкм. В момент захвата ротовым аппаратом водоросли ориентируются наибольшей осью вдоль тела рачков и животные таким образом контактируют скорее с шириной, составляющей несколько мкм. Также было замечено, в опытах наблюдается дробление колониальных форм фитопланктона в присутствии зооплантона. Таким образом зоопланктоном в качестве основного критерия потребления водорослей является размер клетки и отдается предпочтение мелким формам 2 мкм. При равных размерных условиях начинают работать другие критерии, например, хеморецепция. Однако нет никаких противопоказаний в возможности потребления колониальных и нитчатых синезеленых водорослей при отсутствии другой более приемлемой пищи. Кроме отрицательного влияния на водоросли посредством выедания зоопланктон может оказывать и положительное влияние. Такие факты отмечены в обзоре Крючковой. Исследования, выполненные как в условиях естественных водоемов водохранилище, эвтрофное озеро, биологические очистные пруды, так и в эксперименте при добавлении как хищников, так и фильтраторов показали, что присутствие зоопланктона в ряде случаев оказывает заметное стимулирующее влияние на продукционные характеристики фитопланктона и как следствие па валовой фотосинтез. Однако остается неясен механизм такого влияния. Высказывается предположение, что зоопланктон стимулирует рост водорослей путем ускорения круговорота азота. Однако это требует дальнейшего изучения. Именно наличие обратных связей, возникающих в процессе трофических взаимодействий фито и зоопланктона ставит актуальной задачу исследования взаимодействия факторов минерального питания и биологических факторов для понимания видовой сукцессии фитопланктона. Наряду с трофическими взаимоотношениями водорослей с гидробионтами рыбы и зоопланктон возможны таковые с бактериопланктоном. Известно, что бактерии могут потреблять активно минеральный фосфор из среды и выступать конкурентами водорослей Сорокин, Драбкова, Островская, . В обзоре Михеевой приведены другие случаи, например паразитизм бактерий на водорослях. В работе авторов Бершова и др. Горюшин и Чаплинская в своей работе отмечают обнаруженные случаи лизиса культур синезеленой водоросли ii который может быть объяснен присутствием вирусов. На основании этого предлагается способ борьбы с цветением синезеленых водорослей, путем внедрения в водоем специальных вирусов. Метод непрерывного культивирования в отличие от периодического накопительного позволяет значительно уменьшить число изменяющихся факторов среды и параметров популяции. При хемостатном непрерывном способе культивирования, например, микроводорослей, варьируя скорость разбавления, мы варьируем как биогенным, так и световым обеспечением изменяется плотность культуры, что не позволяет строго застабилизировать уровень поглощенной водорослями энергии. При турбидостатном способе культивирования, стабилизируя плотнозависимый фактор плотность пигментов, биомассы и т. Варьируя уровнем стабилизированной плотности, мы можем получать разные величиттьт световой энергии, поглощаемой водорослями, что в случае светового лимитирования сметанной культуры приведет к изменению скоростей роста и, возможно, изменению видовой структуры. В своей работе Перт привел условия, необходимые для сосуществования двух видов микроорганизмов в режиме хемостата см. Таб. Дополнительным условием сосуществования для хемостата является требование, чтобы скорость разбавления была меньше, чем меньшая из двух критических скоростей разбавления для каждого вида. Здесь и в дальнейшем будем рассматривать только условия стационарного состояния для смешанных культур. Поскольку в условиях турбидостата единственным лимитирующим фактором является световой, то условия сосуществования для хемостата табл.