Причины неточностей определения биотического баланса

Макро- и Мейобентос

Зоопланктон, включая инфузории

Фитопланктон

Сестон

Ø < 10 μкм

Ø = 10-50 μкм

Ø = 50-105 μкм

V< 3000 μкм³

V> 3000 μкм³

Объединение беспозвоночных в трофические группы:

Альгофаги

Нанофаги

Микрофаги

Эврифаги

Хищники

Фильтаторы-Сестонофаги (моллюски, усоногие)

Фитофаги (гастроподы)

Фито-детритофаги (изоподы)

Детритофаги (полихеты, олигохеты, амфиподы)

Хищники (немертины, турбеллярии, крабы)

Расчет величины элиминации – необходимый этап вычислений. При этом элиминация представляет собой разность между продукцией и изменением биомассы за исследованные интервалы времени для каждого биотического компонента экосистемы, т.е. та величина его биомассы, которая могла быть потреблена за исследованный интервал времени беспозвоночными или рыбой. Таким образом, расчет суммарной элиминации каждого компонента рыбой или беспозвоночным позволяет более надежно оценить кормовую базу для рыб.

Элиминация происходит в результате потребления хищными беспозвоночными и рыбами, а также по другим причинам. Например, вылет имаго насекомых.

Рацион животных определялся через усвояемость пищи (по формулам, либо допущениям: u _{хищников}= 80%, u _{детритофагов} и u _{фитофагов}= 60%). Рационы консументов с учетом спектроа их питания распределялись между потенциальными источниками пищи. Неусвоенная часть рационов планктонных беспозвоночных поступала в детрит, бентосных – пополняла количество седиментированных органических веществ.

Технически сложно найти такое трофическое взаимодействие между компонентами системы, при котором бы достигался баланс экосистемы. Обычно при определении доли рациона по кормовым объектам принимали, что она пропорциональна их биомассам или концентрациям.

1. Некачественный сбор исходной гидробиологической информации (нехарактерные периоды относительно сезонов, например, сгонно-нагонные явления; низкая обеспеченность данных для характеристики пространственной гетерогенности).

1. Особенности питания гидробионтов не позволяющие их четко отнести к тому или иному типу (сезонные и возрастные изменение характера питания).

1. Любая экосистема не является изолированной, в связи с чем трудно учесть последствия ее обмена за пределами исследуемой акватории.

Биотический баланс прибрежной зоны Одесского залива

· Только оценив составляющие баланса: скорость поглощения (рацион), образования (продукция) и разрушения (деструкция) ОВ структурными компонентами сообщества гидробионтов (планктон, бентос и рыбы), можно установить самоочищающую способность экосистемы, предельную нагрузку, которую она может выдержать и, наконец, вклад каждого элемента ее структуры в процесс трансформации вещества и энергии.

· Биоэнергетический баланс прибрежной экосистемы, включающей зрелое сообщество обрастания, было построено на основе осреднения 6 балансов, рассчитанных для периода май-ноябрь (T>8⁰C), когда в водоемах умеренной зоны наблюдаются максимальная скорость продукционно-деструкционных процессов.

· Разделение беспозвоночных на трофические группы и объединение одноименных из них позволило точнее отобразить количественные взаимоотношения между гидробионтами. Для более точного определения количественных соотношений между структурными компонентами экосистемы их балансовые оценки, представленные в табл. 5.8, были приведены к единице объема обитаемого пространства прибрежной экосистемы моря.

· В связи с чем, взаимоотношения между характерными компонентами прибрежной экосистемы выражены в максимальной степени. Подобно подходам в классических расчетах биотического баланса были осуществлены вычисления его среднесуточной величины для указанного периода. Для более полной оценки взаимоотношений структурных компонентов экосистемы, населяющих водную толщу, поверхность твердых субстратов и дна, все количественные значения состояния исследованных сообществ были пересчитаны на единицу объема обитаемого пространства, под которым понимался объем изученных акваторий, огороженных твердыми искусственными субстратами (траверсами и волноломами), с учетом средней интенсивности водообмена. Иными словами, для пересчета значений, полученных стандартными методами гидробиологических исследований и приведенных к единице поверхности, либо объема, были вычислены множители, позволяющие учесть распределение всех изученных организмов в объеме единого обитаемого пространства.

Фактически множители представляют собой удельные значения объема воды, площади поверхности твердых субстратов и дна, приведенные к объему обитаемого пространства (объем акватории + объем водообмена). Исходными данными для определения численных значений множителей послужили результаты морфометрических промеров. При определении общей площади твердых субстратов наряду с вертикальными поверхностями, где формировалась основная масса мидийного обрастания, учитывались также площади горизонтальных и наклонных поверхностей – участки максимального развития макрофитов.

Общая характеристика биологического разнообразия

прибрежной зоны Одесского залива (всего 251 вид)

Компонент экосистемы	Общее число видов
ПЛАНКТОН
Фитопланктон
Зоопланктон
БЕНТОС
Макрофиты
Зообентос (обрастание)
Зообентос (дно)
РЫБЫ

Среднегодовая интенсивность питания (I) компонентов сообщества макрозообентоса прибрежной зоны Одесского залива

Трофическая группа	Обрастание	Бентос рыхлых грунтов
I, Дж·м^-2·сут^-1	%	I, Дж·м^-2·сут^-1	%
Сестонофаги		90,05		86,66
Фитофаги		0,12		0,01
Фито-детритофаги		9,21		3,60
Детритофаги		0,50		10,36
Хищники		0,13		0,02
В С Е Г О

Чистая продукция всех автотрофов прибрежной экосистемы может быть оценена в 2,677 кДж·м^-3·сут^-1, что почти в три раза уступает продукции бактериопланктона. Разница между суммарной биомассой сестона и микросообщества, объединяющего бактерий, фитопланктон и инфузорий, дает величину запасов детрита, содержащегося в водной толще, равную 5,305 кДж·м^-3 или около 25% энергетического эквивалента веса сестона. При этом доля бактерий в составе ВОВ составляет 73%. Таким образом, основной поток энергии, поступающей в прибрежную экосистему, идет через детритную пищевую цепь. Планктонные гетеротрофы (инфузории и зоопланктон) утилизируют не более 1,5% энергетических запасов сестона. Инфузории при этом потребляют в 2,5 раза больше ОВ, чем зоопланктон. Суммарный суточный рацион всех бентических беспозвоночных, включая обрастателей, составляет 96,7% энергии ВОВ.

Из этого количества только сообществом обрастания потребляется 16,4 кДж·м^-3·сут^-1 или 78,7% ОВ. Исходя из биотического баланса рыб можно сделать заключение, что их питание происходит не только в исследованных бассейнах, но и за пределами последних, поскольку продукция кормовых объектов покрывает лишь половину их рациона.

Основываясь на приведенном описании баланса можно сделать заключение относительно ключевой роли обрастания в трансформации ОВ прибрежной зоны моря. Если величину энергетического потока, проходящего через беспозвоночных обрастания, оценить по их рациону, то его величина составит 94% суммарной продукции автотрофов и бактериопланктона. Основываясь на данном факте, а также на том обстоятельстве, что популяция лишь одного вида M. galloprovincialis формирует 46% продукции, 98% дыхания, 90% выделения и 87% рациона данной трофической группы можно привести количественные доказательства исключительной роли мидии в прибрежной зоне моря. Иными словами высказывание М. Калишевского опубликованное им на заре ХХ века о том, что Одесский залив представляет собой «царство мидий», сегодня находит свое эколого-физиологическое подтверждение.

Скорость метаболического разложения ОВ на углекислый газ и воду популяцией мидий из сообщества обрастания твердых субстратов в объеме жизненного пространства исследуемой экосистемы оценивается величиной 7,1 кДж·м^-3·сут^-1 или 0,16 г С_орг·м^-3·сут^-1, что составляет 75,6% продукции бактерио- и фитопланктона.

Не менее интересным представляется анализ участия мидии на всех этапах жизненного цикла в трансформации вещества и энергии. Известно, что M. galloprovincialis характеризуется сложным жизненным циклом. Личиночное развитие проходит в составе зоопланктонного сообщества, в котором мидия относится к трофической группе эврифагов. После оседания личинки, мидия становится типичным бентосным организмом. На стадии спата (при длине раковины 0,5-1,0 мм) она входит в состав мейобентоса и в этот период может относительно свободно перемещаться по субстрату в поисках оптимального места для оседлой жизни. Позднее, после прикрепления, мидия относится к числу макрозообентоса, где может достичь 28-летнего возраста и веса более 50 г. После перехода в состав бентического сообществ мидия относится к фильтаторам-сестонофагам. Анализ фактических данных подтвердил присутствие мидии в составе зоопланктона, мейо- и макрозообентоса прибрежной зоны моря. Как уже было сказано, мидия – ключевой элемент зрелого сообщества обрастания, что проявляется практически в равной степени на всех элементах его биотического баланса. Что касается остальных изученных групп, то максимально ощутимый вклад мидий проявляется на уровне биомассы, выраженной в единицах энергии. При этом, по мере перехода мидии из планктона в состав сообщества обрастания ее доля в общей биомассе возрастает и в среднем составляет 2% среди зоопланктона, 21% - мейобентоса и 46% - макрозообентоса обрастания.

В составе сообщества рыхлых грунтов функциональная значимость мидий существенно уступает не только обрастанию, но и другим представителям биоценоза. Процентная доля мидий в биотическом балансе донных прибрежных сообществ составляет от 2 до 5%.

ВЫВОДЫ

1. Чистая продукция всех автотрофов составляет 2,677 кДж·м^-3·сут^-1, что почти в три раза уступает продукции бактериопланктона и в 2 раза меньше величины энергетического эквивалента ВОВ.

2. Запасы детрита составляют 75% энергетического эквивалента веса сестона (5,305 кДж·м^-3), т.е. остальные 25% приходятся на бактерий, фитопланктон и инфузорий.

Дата добавления: 2014-01-13