Июн 29 2002

ДО ПИТАННЯ ПРО РОЛЬ ПІКОФРАКЦІЇ

ДО ПИТАННЯ ПРО РОЛЬ ПІКОФРАКЦІЇ

У ПЕРВИННІЙ ПРОДУКЦІЇ ПЛАНКТОНУ

Я.В. Салахова

Національний Університет "Києво-Могилянська академія", м. Київ

Пікопланктон є одним з класів планктону, розміри якого коливаються в межах 0,2-2 мкм (4). Необхідність відокремити пікопланктон від решти водних автотрофів викликана в першу чергу методичними причинами - методи визначення рослинних пігментів планктону, первинної продукції адаптовані до більших за розмірами клітин.

Спроби розрахунку балансу органічної речовини в трофічних ланцюгах пелагіалі показали, що первинної продукції в окремих районах недостатньо для покриття загальних витрат органіки і недоврахування фотосинтезу дрібних фототрофних організмів призводить до нехтування реальними трофічними взаємодіями. Окрім того було виявлено широке розповсюдження фототрофних коккоїдних ціанобактерій, що відповідають розмірам пікопланктону.

Через дуже малий розмір клітин вивчення пікопланктону звичайними методами світлової мікроскопії неможливе. Навіть підрахунок клітин ускладнений, оскільки при звичайних збільшеннях важко відрізнити автотрофних представників пікофракції від іншої бактеріофлори. Тому для кількісних досліджень фототрофного пікопланктону застосовують метод флуоресцентної мікроскопії (1,3). Вибір цього методу пояснюється неможливістю якось надійно визначити чисельність пікопланктону без концентрації, в "живій краплині" (8). Фотосинтезуючі клітини легко відрізнити від організмів, які не містять рослинних пігментів, по характерній автофлуоресценції. Для відокремлення пікофракції від планктону більшого розміру застосовують подвійну фільтрацію, при якій на верхньому фільтрі осаджують клітини розміром більше 2 мкм, а на нижньому – власне пікофракція.

В Україні прісноводний пікопланктон майже не вивчався, а дослідження морського пікопланктону проводилися Інститутом біології південних морів НАН України у період 70х-80х років. З початку 90х років ці до

слідження було згорнуто, нечисленні публікації останніх років присвячено якісному складу пікофракції без врахування її внеску до продукції водойм.

Метою нашої роботи було експериментально визначити роль пікофракції у первинній продукції деяких прісноводних та морських екосистем. Для цього нами було застосовано методику дослідження пікопланктону за допомогою епіфлуоресцентної мікроскопії, та проведено дослідження пікофракції у планктонних пробах прісної води із водойми-охолоджувача ЗАЕС та морської води із району Карадазького природного заповідника (Крим).

Відбір проб прісної води проводили у двох точках водойми-охолоджувача ЗАЕС, що різняться за гідрологічним та температурним режимом ( канал скиду та провідний канал). Проби морської води відбирали у трьох точках району Карадазького природного заповідника: у заповідній акваторії ( еталонно чиста вода ) , біля місця скиду неочищених стічних вод карадазького дельфінарію (підвищений вміст органіки), біля місця скиду вод з очисних споруд с. Курортне (підвищений вміст хлору).

Для отримання проб пікопланктону використовувалась послідовна фільтрація взятої води на фільтрах з порами 2 та 0,2 мкм, оскільки на другому фільтрі виявиться вихідна розмірна фракція (5).

Підрахунок планктону вівся на люмінесцентному мікроскопі фірми "ЛОМО" при використанні об’єктиву зі збільшенням 40-60-х, а виміри клітин при максимальному збільшенні. Підрахунок клітин вівся в 10-ти різних полях зору, які вибиралися випадково для врахування різних ділянок фільтру, так як частки осідають нерівномірно. Виміри розмірів клітин велись за допомогою окуляра-мікрометра.

Біомаса та продукція визначались розрахунковим методом (1).

У водоймі-охолоджувачі ЗАЕС проби були взяті в при поверхневому шарі, з двох місць: канал скиду і провідний канал, що дало можливість порівняти отримані дані з дослідженнями фітопланктону , проведеними ІнБПМ НАН України у 1994 році. За даними 1994 р. між цими місцями відбору проб виявлено найбільшу контрастність за активністю фітопланктону. В основі цього явища лежить наведена вище гіпотеза про вертикальну стратифікацію: канал скиду характеризується відносно постійною швидкістю течії, що дає змогу планктону завдяки певним механізмам переміщуватись в найбільш сприятливі горизонти, утворюючи значні скупчення; провідний канал завдяки інтенсивному змішуванню і порушенню стратифікації вод характеризується досить незначною кількістю клітин планктону. Інша причина такої контрастності може полягати у підвищеній температурі ставка-охолоджувача.

За спектрометричними параметрами клітини фітопікопланктону випромінювали червоне світло, що говорить про високий вміст хлорофілу і їх ймовірну приналежність до еукаріотних представників пікофітопланктону - піководоростей. Це свідчить про оптимальні умови його існування в поверхневих водах у зимовий період. Світло є лімітуючим фактором для пікопланктону, і зазвичай у при поверхневому шарі утворюється більше фікоціаніну , ніж хлорофілу. Відсутність ціанобактерій можна пояснити досить холодними умовами (температура = 10° С).

Продукція планктону для ставка-охолоджувача для каналу скиду складає 0,037 мг/м 3 на добу, а для провідного каналу – 0,088 мг/м 3 на добу. Це помітно менше, ніж продукція більшої розмірної фракції, однак це суттєвий вклад до загальної первинної продукції .

У морській воді спостерігається якісна різниця трьох місць, з яких брались проби. Для заповідної акваторії біля Кузьмичевого камня характерна велика кількість еукаріотних представників пікопланктона – піководоростей. Наявні пікоціанобактерії, що утворюють слизові колонії. Для місця скиду стічних неочищених вод з дельфінарію характерна присутність як піководоростей , так і ціанобактерій. За даними деяких дослідників (6,8) значні кількості ціанобактерій фіксувались при великій концентрації азоту та/або фосфору, які характерні для вод дельфінарію. Отже , можна визначити прямий вплив органічних сполук на якісний розподіл про- та еукаріотних клітин , їх величину та кількість у морських водах .Окрім того у цих пробах виявлена велика кількість клітин із салатовим відтінком люмінесценції – молодих клітин ціанобактерій (3). Для проб , узятих з місця скиду вод з очисних споруд, характерні поодинокі представники ціанобактерій, що світяться салатовим та оранжевим кольором.

Отже, продукція пікопланктону (піководоростей) у водах біля Кузьмичева камня складає 0,088 мг/добу. Для вод з дельфінарію – 0,078мг/м3 (піководорості) і 3,3 мг/добу (сумарна для молодих і зрілих клітин ціанобактерій). Сумарна продукція ціанобактерій у місці скиду вод з очисних споруд складає 2,4 мг/добу. Такі значення первинної продукції цілком спів ставні з продукцією більших розмірних фракцій , тобто внесок пікофракції до загальної первинної продукції у морі виявився досить значним і має обов\’язково враховуватись при дослідженні продуктивності морських екосистем.

Таким чином, в результаті нашої роботи показано досить значну кількість автотрофних пікоплактонних організмів як у прісній, так і у морській воді та те, що розподіл клітин пікофракції в цілому визначається тими ж закономірностями, що встановлені для більших розмірних груп.

Визначено внесок пікофракції до загальної первинної продукції, який виявився досить значним. У морській воді значення продукції пікофракції спів ставні зі значеннями первинної продукції більших розмірних групфітопланктону і має обов\’язково враховуватись при дослідженні продуктивності морських екосистем.

Виявлено залежність загальної кількості та якісного складу пікофітопланктону від гідрологічних та гідрохімічних умов, зокрема від вертикальної стратифікації водних мас , наявності у середовищі органічних речовин та неорганічних забруднювачів, що може бути використано під час моніторингових досліджень водного середовища.

Література

1. Водоросли. Справочник /Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др.. – Киев: Наук. Думка, 1989. – 608 с.

2. Горюнова С.В. Применение метода флуоресцентной микроскопии для определения живых и мертвых клеток водорослей.//Тр.:ин-та микробиологии. - 1952. – Вып.2. – С.64-57.

3. Гусев М.В., Никитина К,А. Физиология и биохимия цианобактерий //Успехи гидробиол. – 1978. Вып. 13. – С.30-49.

4. Мишустина И.Е., Батурина М.В. Ультрамикроорганизмы и органическое вещество океана. – М.: Наука, 1984. – 94 с.

5. Booth,-B.C. The use of autofluorescence for analyzing oceanic phytoplankton communities. BOT.-MAR. 1987. vol. 30, no. 2, pp. 101-108

6. Chang,-F.H.; Bradford-Grieve,-J.M.; Vincent,-W.F.; Woods,-P.H. Nitrogen uptake by the summer size-fractionated phytoplankton assemblages in the Westland, New Zealand, upwelling system N.-Z.-J.-MAR.-FRESHWAT.-RES. 1995 vol. 29, no. 2, pp. 147-161.

7. Craig,-S.R. Picoplankton size distributions in marine and fresh waters: Problems with filter fractionation studies. FEMS-MICROBIOL.-ECOL. 1986. vol. 38, no. 3, pp. 171-177.

8. Rai,-H.; Jacobaen,-T.R. Phosphate ( super(32)P)-uptake capabilities of natural picoplankton and ultraplankton communities in lakes of differing degrees of eutrophication. ARCH.-HYDROBIOL. 1990. vol. 118, no. 4, pp. 421-435.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.