Сезонные изменения биомассы и концентраций фотосинтетических пигментов и U. Zonata

Учебные материалы по биологии / Эколого-физиологические особенности доминирующей водоросли литоральной зоны озера Байкал / Сезонные изменения биомассы и концентраций фотосинтетических пигментов и U. Zonata

Страница 1

Ведущая роль в функционировании пресноводных экосистем принадлежит макро - и микроводорослям, за счет фотосинтеза которых в водоемах создается фонд органического вещества, составляющий энергетическую основу для всех последующих этапов продукционного процесса в водоеме [10]. К одним из наиболее распространенных показателей, используемых при изучении водорослевых сообществ, относятся фотосинтетические пигменты [49, 50].

Содержание основного пигмента зеленых растений, хлорофилла а, считается универсальной эколого-физиологической характеристикой развития и фотосинтетической активности водорослей [49]. Кроме того, в отечественной литературе часто используются такие пигментные характеристики альгоценозов, как концентрация хлорофиллов в и с, каротиноидов, пигментные индексы [9, 19, 21, 44, 53, 56, 61]. Колебания значений этих пигментных показателей принято объяснять соответствующими изменениями в составе, обилии или физиологического состояния альгосообществ [9, 21, 49, 55].

В настоящее время все чаще ставят знак равенства между хлорофиллом и биомассой, которую выражают в концентрации пигмента. Преимущество хлорофилльного метода, по сравнению с микроскопическим учетом водорослей, заключается в скорости получения результатов, так как часто возникает необходимость оперативной оценки временной и пространственной динамики альгоценозов в разных экологических условиях, а также в ходе сезонной или многолетней сукцессии [51].

Известно, что удельное содержание хлорофилла a в сырой биомассе водорослей значительно варьирует в зависимости от многих факторов: светового режима [80, 126,42, 87], сезона года [70, 42] обеспеченности водорослей минеральным питанием [70, 61], температурных условий [42, 87], времени суток [120] и др., что не позволяет вывести общий переходный коэффициент между концентрацией хлорофилла и биомассой, пригодный для водоемов разного типа [20, 62, 130,124].

В научной литературе зависимость содержания хлорофилла a от биомассы фитопланктона широко обсуждается для разных водных экосистем [19, 35, 86, 81, 87, 94, 105, 110,145, 146]. В подобных исследованиях наблюдается как линейная [62,145], так и нелинейная связь хлорофилла и общей биомассы водорослей. Значительно варьируют и получаемые коэффициенты корреляции между данными параметрами. [44, 87, 110, 146].

Для фитопланктона оз. Байкал такая зависимость прослежена [50]. Однако для макрофитобентоса, являющимся основными продуцентом органического вещества в литоральной зоне озера, приведены единичные данные о биомассе и фотосинтетической активности [29, 30,113] при этом связь хлорофилл-биомасса макроводорослей изучена лишь в кратковременном аспекте [113]. В то время как, считается, что переходный коэффициент между данными параметрами может быть получен лишь при многолетних наблюдениях [61, 62].

Одной из задач настоящей работы являлось изучение сезонной динамики фитомассы и концентраций основных фотосинтетических пигментов доминирующей водоросли в прибрежной зоне оз. Байкал U.zonata.

Общая динамика накопления основных фотосинтетических пигментов (хлорофиллов а и в, каротиноидов) и биомассы в сезонном цикле развития вида представлена на рисунке 8.

Исследование показало, что максимальные значения биомассы приходятся на июль (210,6 г/м2) и март (202,3 г/м2) - летний и зимний пики развития вида в прибрежье. В это же время отмечены повышенные, но не максимальные, концентрации хлорофилла а в клетках водорослей, которые составляют 17 и 33 мг/м2 соответственно. Корреляционный анализ усредненных данных выявил наличие тесной и высоко значимой положительной корреляции (r=0,79) между этими показателями для летней популяции (июнь-октябрь).

Рис. 8. Сезонная динамика концентраций пигментов (хлорофилла а (Хл.а) и в (Хл.в), каротиноидов) (мг/м2) и биомассы U. zonata (г/м2).

Зависимость между накоплением биомассы и содержанием хлорофилла а у зимней популяции (февраль-март) принимает отрицательное значение (r=-1). Как указывалось выше, удельное содержание хлорофилла в биомассе водорослей значительно варьирует в зависимости от многих факторов. Хорошо известно, что интенсивность света контролирует содержание хлорофилла у высших растений [55]. У водорослей свет также является одним из факторов, определяющим концентрации пигментов в клетках, как в природных сообществах [70, 81], так и в условиях культуры [126].Возможно, увеличение содержания клеточного хлорофилла у U. zonata, регистрируемое в феврале на фоне сравнительно невысоких значений биомассы, может происходить в ответ на лимитированные световые условия, так как в это время камни с обрастаниями можно наблюдать преимущественно под покровом заберегов.