Применение кислородного метода в олиготрофных водоемах ограниченно из-за его невысокой чувствительности

Для определения содержания кислорода используют метод Винклера с его фиксацией MnCl₂ и KI+NaOH. Выпавший осадок растворяют HCl H₂SO₄ и титруют гипосульфитом с добавлением раствора крахмала в качестве индикатора. Титруют до полного обесцвечивания раствора. Полученный результат, зная объем экспериментальных склянок, пересчитывают в мг О₂∙л^-1∙сут^-1. Для пересчета на углерод используют оксикалорийный коэффициент = 3,4 ккал/1 г О₂ (14,24 кДж/г) [1 мл О₂ = 1,429 мг О₂]. В некоторых методических руководствах (Руководство по методам биологического анализа морской воды и донных отложений. – Гидрометеоиздат, 1980) оксикалорийный коэффициент принимался равным 3,75 ккал/1 г О₂.

Задача:

Определить чистую продукцию фитопланктона в единицах энергии, если

V склянки = 200 мл

Экспозиция склянок = 1 сутки

ΔО₂ («светлых» склянок) = 0,60 мл

ΔО₂ («темных» склянок) = 0,09 мл

1 мл О₂ = 1,429 мг О₂

1 мг С = 44,77 Дж

Решение:

в соответствие с уравнением фотосинтеза 1 мг освобожденного кислорода соответствует 0,375 мг синтезированного углерода. Следовательно

Р= 44,77 ∙ 0,375 ∙ 1,429 ∙ 5 ∙ (0,60 -0,09) = 61,2 Дж∙л^-1∙сут^-1

Радиоуглеродный метод.

Впервые радиоуглеродную модификацию метода склянок для определения первичной продукции морского планктона впервые применил в 1950 году Стеман-Нильсен во время работ датской морской экспедиции на судне «Галатея» (1951).

За короткий срок метод получил широкое распространение и был внедрен в практику гидробиологических исследований.

Сущность метода сводится к следующему. К заключенной в незатемненную склянку воде добавляется известное количество изотопа углерода ¹⁴С в виде карбоната или гидрокарбоната натрия с известной радиоактивностью. При этом используется ампулы, содержащие стандартные дозы раствора бикарбоната с меченым углеродом. После экспозиции вода профильтровывается через мембранный фильтр. Измерив активность фильтра с осевшим на нем планктоном (r) и зная общую начальную активность внесенного радиоуглерода (R), находят отношение этих величин. Принимается, что количество ассимилированной углекислоты находится в том же соотношении с общим количеством ее во взятом объеме воды (с). Таким образом, ассимилированной количество углекислоты (А) находится из соотношения:

А = (r ∙ с) / R

Радиоуглеродная модификация скляночного метода почти на два порядка чувствительнее кислородной модификации.

Наиболее слабым местом метода является то, что с его помощью фактически измеряется не все количество ассимилированного радиоактивного углерода. Некоторая часть ассимилированных атомов во время опыта принимает участие в дыхании и вновь уходит во внешнюю среду в составе выделенных при дыхании молекул СО₂. В длительных опытах этим методом измеряется не валовая, а чистая продукция, т.е. не истинный, а видимый фотосинтез. В среднем при кратковременных опытах 60% выделяемой при дыхании углекислоты приходится за счет ассимилированной при фотосинтезе. В этих случаях следует внести поправку +6% для определения истинного (валового) фотосинтеза.

Еще одним источником погрешностей является внеклеточная продукция (прижизненные выделения продуктов фотосинтеза), не учитываемая стандартными методами, и разрушение клеток фитопланктона при фильтрации проб воды через мембранные фильтры.

Расчет продукции по содержанию хлорофилла

Впервые содержание хлорофилла было определено Е.М. Крепсом и Н.А. Вержбицкой в 1930 г. при изучении планктона Баренцева моря. В настоящее время определение содержания хлорофилла «а» в планктоне широко используется при исследовании его продукции в различных водоемах.

Суть метода заключается в том, что тем или иным способом экстрагируют хлорофилл и концентрацию хлорофилла «а» определяют на спектрофотометрах или флуориметрах. Обычно фитопланктон из известного объема воды концентрируют фильтрованием на мембранном фильтре, высушивают, а затем экстрагируют из него пигменты в определенном объеме 90%-ного ацетона.

Для расчета первичной продукции по содержанию хлорофилла в планктоне необходимо знать так называемое ассимиляционное число, которое представляет собой отношение всего количества хлорофилла «а» к скорости фотосинтеза и выражается в мг ОВ, синтезированного за 1 час, на 1 мг хлорофилла в условиях освещенности, к которым данная система приспособлена. Среднее ассимиляционное число на глубине оптимального фотосинтеза зависит от трофического статуса водоема и физиологического состояния водорослей и равно примерно 2 мг С/ (мг∙ч).

Содержание хлорофилла «а» в водоемах разного трофического статуса:

Олиготрофные < 1

Мезотрофные 1-10

Эвтрофные 10-100

Высокотрофные >100.

Определение суточной динамики содержания кислорода в водоеме.

Впервые этот метод был использован Г.Г. Винбергом и Л.И. Яровициной (1939) в 1937 году на озере Белом и впоследствии нашел широкое применение в изучении не только пресноводных, но и морских экосистем. По данному методу, необходимые вычисления производились на основе результатов измерений содержания кислорода в воде на закате, восходе солнца и в период максимальной освещенности после 12:00.

Валовая первичная продукция (P) определялась из уравнений:

Дата добавления: 2014-01-13