Изучение влияния гидрофизических факторов на фитопланктон двух малых эвтрофных водоемов с помощью флуоресцентного анализа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат биологических наук Анищенко, Олеся Валерьевна
- Специальность ВАК РФ03.00.16
- Количество страниц 143
Оглавление диссертации кандидат биологических наук Анищенко, Олеся Валерьевна
Введение.
Глава 1. Влияние гидрофизических факторов на структурнофункциональные характеристики фитопланктона континентальных водоемов (обзор литературы). ф 1.1. Гидрофизические факторы и фитопланктон.
1.1.1. Гидрофизические факторы.
1.1.2. Влияние света и температуры на фитопланктон.
1.1.3. Атмосферные осадки и фитопланктон.
1.1.4. Влияние гидродинамических факторов на фитопланктон.
1.2. Использование системы флуоресцентной диагностики фитопланктона в экологических исследованиях.
1.2.1. Методические основы изучения флуоресценции хлорофилла «а» микроводорослей.
1.2.2.Использование флуоресцентного анализа в практике гидроэкологических исследований.
Резюме.
Глава 2. Район и методы исследования.
2.1.Характеристика районов работ.
2.2. Методика полевых исследований.
2.3. Метод флуоресцентного анализа фитопланктона.
Глава 3. Флуоресцентная диагностика фитопланктона.
3.1. Калибровка флуориметра.
3.2. Флуоресцентный анализ фитопланктона пруда Бугач и пруда Лесной.
3.2.1. Пруд Бугач.
3.2.2. Пруд Лесной.
Глава 4. Влияние гидрофизических факторов на флуоресцентные характеристики фитопланктона.
4.1. Сравнительное изучение воздействия гидрофизических факторов на флуоресцентные характеристики фитопланктона прудов Бугач и Лесной.
4.1.1. Пруд Бугач.
4.1.2. Пруд Лесной.
4.2. Влияние гидрофизических факторов на флуоресцентные характеристики фитопланктона пруда Бугач.
4.3. Влияние ветрового перемешивания на относительную вариабельную флуоресценцию планктонных цианобактерий и диатомовых микроводорослей пруда Бугач.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Экология», 03.00.16 шифр ВАК
Флуоресцентная диагностика трофометаболических взаимодействий гидробионтов2002 год, доктор биологических наук Колмаков, Владимир Иннокентьевич
Аминокислоты сестона малых эвтрофных водоемов бассейна Енисея2010 год, кандидат биологических наук Колмакова, Анжелика Александровна
Эколого-физиологические аспекты "цветения" воды синезелеными водорослями в двух разнотипных водохранилищах: Район Красноярска2004 год, кандидат биологических наук Кравчук, Елена Сергеевна
Динамика и функциональная роль фитопланктона в экосистемах водохранилищ бассейна Верхнего Енисея2004 год, доктор биологических наук Иванова, Елена Анатольевна
Естественная смертность зоопланктона в водохранилищах бассейна Енисея2006 год, доктор биологических наук Дубовская, Ольга Петровна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение влияния гидрофизических факторов на фитопланктон двух малых эвтрофных водоемов с помощью флуоресцентного анализа»
В континентальных водоемах сосредоточен основной запас доступной пресной воды гидросферы. Озера и водохранилища влияют на климатические особенности местности, являются средой обитания живых организмов и активно используются человеком в процессе жизнедеятельности. Суммарная площадь поверхности небольших водоемов нашей планеты почти в 200 раз превышает общую площадь поверхности крупных, что определяет их важную роль для биосферы и человека. В XXI веке в связи с усилением антропогенного влияния на окружающую среду возникла проблема эвтрофирования континентальных водоемов, сопровождающееся «цветением» воды, обусловленным массовым развитием фитопланктонных микроводорослей, к которым относятся цианобактерии (сине-зеленые водоросли) родов Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria (Planktothrix), и рядом представителей других отделов. К основным негативным последствиям «цветения» относятся: летние ночные заморы рыб, вторичное загрязнение при разложении фитопланктона, ухудшение рекреационных качеств водоема, заболевания кожи у купальщиков, болезни органов пищеварения у скота после водопоя, исчезновение водоплавающих птиц и др. Эвтрофирование является следствием поступления в водоем биогенных элементов, в первую очередь фосфора, в результате чего происходит бурный рост микроводорослей. Не смотря на масштабные исследования, проводимые гидроэкологами разных стран достаточно длительное время (Гусева, 1961, 1965; Примайченко, Литвинова, 1968; Сиренко, 1969, 2002; Paerl, 1988; Reynolds, 1998), причины массового развития микроводорослей в водоемах до конца не известны. По общепринятой гипотезе (Paerl, 1988) считается, что цветению способствуют следующие факторы: высокая биогенная нагрузка на водоем при низком (<30:1) соотношении минерального азота и фосфора; отсутствие крупных дафний-альгофагов; устойчивая вертикальная стратификация воды; относительно высокая температура воды и надводная освещенность; благоприятный химический состав. На практике оказалось, что снижение внешней и внутренней фосфорной нагрузки на водоем часто не приводит к желаемому результату: снижению концентрации фитопланктона и увеличению прозрачности воды (Гладышев, 2001).
В окрестностях г. Красноярска расположен ряд малых водохранилищ (прудов), имеющих рекреационное значение для горожан в летний период, но подверженных «цветению» цианобактерий. С 1995 г. группа ученых из Красноярского государственного университета, Института биофизики СО РАН, Красноярского государственного аграрного университета, занялась поиском причин возникновения «цветения». В качестве объектов исследований были выбраны «цветущий» пруд Бугач и «нецветущий» пруд Лесной. Пруд Лесной стратифицирован по температуре, концентрация азота и соотношение азота и фосфора низкие, крупные дафнии полностью отсутствуют. Пруд Бугач, часто подверженный ветровому перемешиванию, не стратифицирован по температуре, в период «цветения» водоема доминирует дафнии Иаркта сиси1Ша и I). \ongispina, которые могут потенциально потреблять цианобактерий. Концентрация минерального фосфора в Лесном пруду существенно превышает порог лимитирования для цианобактерий, хотя в среднем ниже, чем в пруду Бугач. Согласно общепринятым представлениям, развитие цианобактерий должно происходить в пруду Лесной, но данное явление отмечается в пруду Бугач. В ходе исследований было проверено предположение о том, что химический состав воды и донных отложений определяет развитие цианобактерий. В результате проведенных экспериментальных исследований специфический гидрохимический фактор в воде и донных отложениях данных водоемов, стимулирующий рост цианобактерий не выявлен (Гладышев и др., 2000, 2001а, 20016, 2002; Кравчук, 2004). Было выдвинуто предположение о том, что гидрофизические факторы являются основными в инициации «цветения» и смене доминирующих видов фитопланктона. В связи с этим появилась необходимость проведения исследований, направленных на изучение влияния гидрофизических факторов на структурно-функциональные характеристики фитопланктона в эвтрофных водоемах. В качестве основных гидрофизических факторов рассматривают силу ветра, интенсивность падающей солнечной радиации, атмосферные осадки, температуру воды (Бреховских, 1988; Девяткин, 2000), которые могут оказывать как непосредственное влияние на рост и развитие фитопланктона, так и опосредованное через обеспеченность биогенными элементами, то есть гидрохимию (Сиренко, 1969; Савенко, 1996). Натурные исследования воздействия гидрофизических факторов на фитопланктон характеризуются непрерывными длительными наблюдениями, производимыми с высокой частотой (Девяткин и др., 2000а, 20006, 2001). Проведение эффективного и оперативного мониторинга количественных и качественных параметров фитопланктона - биомассы, таксономического состава и физиологического состояния клеток в режиме реального времени стало возможным с внедрением в практику гидроэкологических исследований системы флуоресцентной диагностики фитопланктона (СФДФ). Данная методика была разработана в Красноярском государственном университете на кафедре физиологии растений и биотехнологии коллективом ученых, в состав которого вошли Гаевский H.A., Колмаков В.И., Гехман A.B., Попельницкий В.А., под руководством профессора В.М. Гольда. Для изучения влияния гидрофизических факторов - силы ветра, интенсивности солнечной радиации и атмосферных осадков на состав и функционирование фитопланктона эвтрофных водоемов с 2002 г. проводятся параллельные исследования на двух модельных водоемах - пруду Бугач и пруду Лесной с использованием СФДФ. Цель диссертационной работы: исследовать влияние гидрофизических факторов на флуоресцентные характеристики фитопланктона двух малых эвтрофных водоемов. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Оценить влияние ветрового перемешивания на флуоресцентные характеристики (показатель фотосинтетической активности и содержание хлорофилла «а», полученного при измерении сигнала флуоресценции) эукариотического фитопланктона и цианобактерий пруда Бугач, обладающих разными механизмами светозависимой регуляции плавучести.
2. Определить роль гидрофизических факторов - силы ветра и интенсивности падающей солнечной радиации - в инициации «цветения» цианобактерий в ходе сравнительных исследований, проводимых на пруду Бугач и пруду Лесной.
3. Оценить совместное влияние интенсивности падающей солнечной радиации и ветрового воздействия на содержание хлорофилла «а» и показатель фотосинтетической активности - относительную вариабельную флуоресценцию цианобактерий в пруду Бугач.
На защиту выносятся следующие основные положения:
В небольшом нестратифицированном водоёме ветровое перемешивание в весенний период оказывает положительное воздействие на содержание хлорофилла «а», поскольку способствует снижению седиментации эукариотического фитопланктона и подъёму акинет цианобактерий со дна в водную толщу.
В нестратифицированном водоёме в течение вегетационного сезона ветровое перемешивание оказывает негативное влияние на показатель фотосинтетической активности фитопланктона, не позволяя эукариотическим микроводорослям и цианобактериям занять горизонт оптимальный для фотосинтеза.
Проведённое с помощью флуоресцентного анализа исследование фитопланктона двух эвтрофных водоёмов свидетельствует в пользу гипотезы о решающей роли ветрового перемешивания и интенсивности падающей солнечной радиации в инициации «цветения» цианобактерий в нестратифицированном, подверженном интенсивному ветровому воздействию водоёме.
Похожие диссертационные работы по специальности «Экология», 03.00.16 шифр ВАК
Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа2002 год, доктор биологических наук Гаевский, Николай Александрович
Жирные кислоты как маркеры трофометаболических взаимодействий в пресноводных экосистемах2006 год, доктор биологических наук Сущик, Надежда Николаевна
Протистопланктон и тест-объекты Paramecium caudatum (Ehrenberg, 1833) и Photobacterium phosphoreum (Cohn, 1878) в оценке качества вод водоемов бассейна реки Енисей2004 год, кандидат биологических наук Шадрин, Игорь Александрович
Действие спектрального состава света на структурные и функциональные характеристики микроводорослей2022 год, кандидат наук Ефимова Татьяна Владимировна
Зависимость флуоресцентных параметров микроводорослей от факторов среды, включая антропогенные загрязнения2006 год, кандидат биологических наук Осипов, Владимир Алексеевич
Заключение диссертации по теме «Экология», Анищенко, Олеся Валерьевна
Заключение
Исследование показало, что в неглубоком нестратифицированном водохранилище (пруду) Бугач ветровое перемешивание в весенний период положительно влияет на содержание хлорофилла «а» фитопланктона, поскольку переносит перезимовавшие покоящиеся стадии, клетки и колонии из донных отложений в толщу воды и снижает их седиментацию. Весеннее перемешивание при последующем повышении температуры воды способствует «цветению» цианобактерий. В течение всего вегетационного периода ветровое перемешивание негативно влияет на показатель фотосинтетической активности фитопланктона, не позволяя клеткам эукариотических микроводорослей и цианобактерий занимать горизонт оптимальный для фотосинтеза. Анализ световых кривых относительной вариабельной флуоресценции диатомовых микроводорослей и цианобактерий показал снижение фотосинтетическсй активности в условиях ветрового воздействия у данных групп фитопланктона. В условиях высокой интенсивности падающей ФАР (> 200 Вт/м2) обладающие газовыми вакуолями нитчатые и колониальные цианобактерии получают преимущество по сравнению с планктонными эукариотическими водорослями. В пруду Бугач в поверхностном слое отмечена прямая корреляционная связь первичной продукции цианобактерий с интенсивностью падающей солнечной радиации в области ФАР в летне-осенний период. Стратифицированный пруд Лесной не шдвержен «цветению» цианобактерий, поскольку не имеет выраженной литоральной зоны и располагается в лесном массиве, который защищает от интенсивного ветрового перемешивания. Полученные результаты могут быть использованы для понимания причин возникновения «цветения» цианобактерий в малых водоёмах. Изучение влияния гидрофизических факторов на структурно-функциональные характеристики фитопланктона в естественных условиях водоемов требует непрерывных натурных наблюдений, производимых с высокой частотой. Реализация подобных исследований стала возможна с внедрением в практику гидроэкологических исследований методов экологической биофизики. Использование флуоресцентной диагностики фитопланктона позволяет в режиме реального времени получить данные о количестве, распределении и продукционных возможностях фитопланктона.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.