Планктон – совокупность организмов, пассивно плавающих в толще воды.
Планктон подразделяется на:
Все растения ученые делят на высшие и низшие, используя при этом морфологические признаки. Низшие растения в отличие от высших никогда не образуют цветков и семян, но могут размножаться спорами, поэтому их иногда называют споровыми растениями.
Водоросли являются типичными представителями низших растений и способны к оксигенному фотосинтезу. Обычно это обитатели водной среды, но многие живут в почве, на стволах деревьев, на скалах и на других субстратах. Водоросли обычно состоят из одной клетки, некоторые из них образуют разнообразные колонии в виде нитей, цепочек, лент, звезд, веера и других форм, объединяясь при помощи слизи или специальных образований. Они делятся на прокариотические, которые не содержат настоящего ядра, и эукариотические – с оформленным ядром, окруженным ядерной оболочкой.
Прокариотическое строение клетки имеют синезеленые водоросли, или цианобактерии, а также первичные зеленые водоросли или прохлорофита.
Эукариотические водоросли в отечественной литературе разделяют на 11 отделов. В водной толще Байкала найдены эукариотические водоросли 7 отделов. Из них наиболее высокого количества в разные периоды года достигают водоросли трех отделов: диатомовые, золотистые, криптофитовые. В меньшем количестве, как правило, развиваются водоросли двух отделов: динофитовые, зеленые, и совсем редко встречаются виды еще двух отделов: эвгленовые и желтозеленые.
Из всех перечисленных отделов наиболее широкий интерес у специалистов разных профилей вызывают самые распространенные представители – диатомовые водоросли. Их преимущества, по сравнению с другими водорослями, заключаются в том, что каждая клетка имеет кремнеземный панцирь, который может сохраняться и после ее гибели.
Диатомовые водоросли (сейчас их часто называют диатомеи) составляют большую группу растительных организмов – более 25 тысяч видов. Их живые клетки заключены в прозрачный панцирь, состоящий в основном из кремния, как в футляр или домик. Панцирь состоит из двух половинок, основу которого образуют створки, иногда смыкающиеся краями. Именно строению панциря обязан термин «диатомовые», что в переводе с греческого означает «разделенные пополам». Кроме створок панцирь может иметь дополнительные элементы. Так, при вегетативном делении клетки на две дочерние особи сворки раздвигаются, и между ними образуется защитная оболочка – поясок. Его слагают «поясковые ободки». Под пояском синтезируется по одной новой створке для каждой дочерней особи, и по одной створке достается каждой «дочери» от «матери». Считается, что каждое такое деление приводит к уменьшению размеров панциря.
Специалисты, изучающие диатомовые водоросли, называются соответственно диатомологи. Большое количество работ диатомологов посвящено изучению структуры панциря в целом и створок в частности. Панцири чрезвычайно разнообразны по форме, от сферических до цилиндрических. Часто встречаются как бы фигурно сжатые с боков короткие цилиндрические панцири, тогда их основания приобретают причудливые симметричные фигуры. Имеются палочковидные, клиновидные, седловидные и другие формы панцирей, но все они геометрически правильные. Понятно, что форма панциря с верхней части каждой створки и со стороны их соединения будет различна. Поэтому при описании диатомовой водоросли всегда указывается соответственно: вид со створки, т.е. с ее лицевой части, и вид с пояска. Поверхность створок исследуют с двух сторон – наружной и внутренней.
Стенки створок не однородны. Они пронизаны многочисленными разной формы и размеров отверстиями – перфорациями, через которые живая клетка сообщается с внешней средой, а между ними располагаются цельные участки стенок. Кроме того, створки снабжены различного рода выростами: гранулами, шипами, щетинками, трубковидными выростами и другими структурами. Совокупность этих элементов создает неповторимый орнамент, узор, придавая панцирю совершенство форм и изящность конструкций. Они строго постоянны в пределах разных таксономических групп и видов. Поэтому структура панциря и его форма являются основой классификации всех диатомовых водорослей. Хлоропласты крайне разнообразны по форме, но в отдельных систематических группах, как правило, имеют постоянные признаки. Они содержат хлорофиллы а, с и бурые пигменты, придающие живым водорослям коричневые или желто-коричневые оттенки.
Отдел разделяют на два класса – Центрические и Пеннатные.
Основные исследования структуры панциря были проведены с помощью оптических микроскопов. Но за последние 30–40 лет получено много новых данных о тонкой структуре (ультраструктуре) панциря на электронных микроскопах. Эти данные послужили основой для изменений в систематике, для уточнения таксономических наименований. Терминология ультраструктурных элементов в основном разработана диатомологами западных стран. Сейчас она используется в отечественных определителях. Многие мелкоклеточные центрические виды (3–10 мкм в диаметре), с неразличимой в оптическом микроскопе структурой, были описаны как новые для науки. Такие виды имеются и в Байкале.
Центрические диатомовые неподвижны, но среди пеннатных водорослей часто встречаются виды, способные к активному движению в пространстве. Соприкасаясь с субстратом нижней створкой, на которой имеется шов, они скользят то в одну, то в другую сторону. Этот дошедший до нас с ранней эволюции признак указывает на вероятное происхождение диатомовых водорослей от животных клеток, однако механизм их передвижения до конца не раскрыт.
Вегетативное деление клетки на две дочерние считается основным видом размножения диатомовых. У них также имеется половое воспроизведение. Центрические диатомеи относят к обоеполым организмам. У некоторых пеннатных представителей различают мужские и женские особи. В результате полового процесса образуется инициальная клетка – ауксоспора. Но многие механизмы размножения еще не расшифрованы. В литературе имеются указания на микроспоры морских диатомовых, но их природа, пути образования и развития не ясны.
Организмы, живущие в толще воды, составляют планктон, который делится на фитопланктон и зоопланктон. Всего в Байкале известно около 50 планктонных диатомовых водорослей. Центрические диатомовые практически все живут в планктоне, и лишь единичные виды – на дне, в бентосе. Все эндемичные виды планктона, которые нигде, кроме Байкала, не живут, принадлежат классу центрических водорослей. К ним относятся колониальные нитчатые виды, среди которых наиболее известна крупноклеточная с толстостенным панцирем Аулякозейра байкалензис (Aulacoseira baikalensis). Еще недавно ее называли Мелозира байкалензис. В некоторые годы весной, когда на озере еще лед, она дает «высокие урожаи». Такие годы, по ее старому имени, называют «мелозирными». Этот вид создает наиболее высокую биомассу – богатое «пастбище» для животного планктона.
Более мелкие клетки с нежным, тонким панцирем имеет другой нитчатый эндемик – Стефанодискус мейери. Обычно он обильно развивается в среднем Байкале, в Малом Море и Баргузинском заливе. В качестве нового вида описана диатомея, которую раньше определяли как Аулякозейра исландика. К такому заключению одновременно пришли альгологи института биологии при Иркутском университете и американские исследователи, которые назвали ее Аулякозейра Скворцова. Аулякозейра исландика, в отличие от вновь описанного вида, в процессе эволюции утеряла дифференцированную клетку – покоящуюся спору.
Два одноклеточных эндемика обитают в Байкале – две циклотелли – байкалензис и минута. Возможно, эндемичным видом является описанный из Байкала Стефанодискус инконспикуус.
Эндемичные диатомеи следует отнести к индикаторам чистых вод. Локальное распространение в озере имеют другие центрические виды, например, одноклеточные стефанодискусы. Из них в Байкале пока в небольшом количестве встречается Стефанодискус перфоратус (Stephanodiscus perforatus). Массового развития этот вид достигает только в водоемах с высоким содержанием органических веществ.
Люди, употребляя воду для питья в период развития эндемичных диатомовых, получают необходимый для организма биогенный кремний.
Дно прибрежных мелководных акваторий Байкала населяют бентосные виды, представленные, как правило, видами класса пеннатные. Пеннатные водоросли также встречаются в обрастаниях каменистых и скальных пород, живут в песке, поселяются на всевозможных затопленных предметах. Разнообразие пеннатных намного выше, чем центрических диатомовых. В озере определено несколько сотен таких видов.
После гибели диатомовых клеток элементы их панцирей скапливаются в донных осадках и могут храниться в них многие миллионы лет. На планете известны мощные слои осадочных пород обычно желтоватого цвета – диатомитов, основу которых составляют кремнеземные створки водорослей, когда-то бурно размножавшихся в древних морях и океанах. Открытые залежи диатомитов имеются в Греции. Не так давно диатомиты найдены в Сибири. Диатомиты – это ценный материал для промышленности и сельского хозяйства, который находит применение в качестве экологически чистого фильтрующего материала в химии, медицине и пищевой промышленности, используется как шлифовальный и изоляционный материал, а также для производства легкого кирпича и многих других целей. Он является идеальным наполнителем всем известного динамита.
В настоящее время разрабатываются подходы для использования диатомовых водорослей в области нанотехнологий.
Состав ископаемых диатомовых отражает климатические изменения, происходившие на Земле катастрофы, помогает установить возраст донных отложений. В Байкале также изучаются диатомовые осадочных пород. Они многое могут сказать о судьбе Байкала в прошлом.
Источник: Байкал: природа и люди : энциклопедический справочник / Байкальский институт природопользования СО РАН ; [отв. ред. чл.-корр. А. К. Тулохонов] – Улан-Удэ : ЭКОС : Издательство БНЦ СО РАН, 2009. С. 85-88.
Основная функция фитопланктона – образование первичной продукции, от которой зависит формирование всей трофической структуры водоема. Солнечная энергия, поступающая в экосистему, превращается растениями в процессе фотосинтеза в химическую энергию синтезируемого ими органического вещества. От объема первичного органического вещества зависят масштабы продукции зоопланктона, рыб, нерпы и зообентоса. Поток энергии через популяции растительноядных, плотоядных и детритоядных организмов и происходящие в экосистемах круговороты питательных веществ зависят от первичной продуктивности фитопланктона.
Г. И. Поповской1 детально описана история изучения фитопланктона и планктонных диатомовых водорослей Байкала2. По результатам многолетних исследований был установлен систематический состав водорослей Байкала, который с учетом заливов, соров, мелководий, а также с впадающими в озеро реками насчитывает более 460 видов (из низ 111 видов встречается в пелагиали, но только 36 здесь живут и развиваются, остальные заносятся с мелководий, наибольшую массу дают только 12–14 видов). В пелагиали Байкала, на которую приходится 80 % акватории озера, отмечено 122 вида, из них синезеленых – 21, золотистых – 14, диатомовых – 40, криптофитовых – 6, динофитовых – 7, зеленых – 343. По другим данным в планктоне Байкала живет 150 видов, в том числе 53 диатомовых4.
Эндемизм планктонных водорослей выражен слабо и соответствует видовому рангу (около 10 видов).
К наиболее массовым относятся 22 вида: Aulacoseira baicalensis, A. islandica, Stephanodiscus binderanus var. baicalensis, Cyclotella baicalensis, C. minuta, Synedra acus var. radians, S. ulna var. danica, Nitzschia acicularis, Peridinium aciculiferum f. inerme, P. baicalense, Gymnodinium baicalensis, G. baicalensis var. minor, G. coeruleum, Rhodomonas pusillus, Chroomonas acuta, Dinobryon cylindricum, D. divergens, D. bavaricum, Mallomonas vannigera, Synechocystis limnetica, Anabaena lemmermannii, Ankistrodesmus pseudomirabilis3.
Согласно современным данным, фитопланктон оз. Байкал в основном представлен диатомовыми водорослями. В весенний период времени на их долю приходится до 90 % численности и до 95 % биомассы (без учета пикопланктона, с размерами клеток меньше 2 мкм)2.
Фитопланктон в Байкале распространен неравномерно. Пелагиаль Байкала, крупные заливы, соры, обширные мелководья, прилегающие к устьям рек, отличаются по систематическому составу планктонных водорослей и характеризуются различной сезонной и межгодовой динамикой.
В открытом Байкале основную роль в производстве первичной продукции играют диатомовые водоросли. Они принадлежат к 2 классам – центрические (Centrophyceae) и пеннатные (Pennatophyceae). Среди центрических доминируют одноклеточные виды 7 родов: Acanthoceras, Cyclotella, Cyclostephanos, Pliocaenicus, Stephanodiscus, Thalassiosira, Urosolenia; значительно меньшим количеством видов представлены колониальные водоросли: Aulacoseira, Ellerbeckia, Melosira, Stephanodiscus. Среди пеннатных водорослей, наоборот, доминируют колониальные организмы: Asterionella, Diatoma, Fragilaria, Hannaea, Synеdra, Meridion, Tabellaria и только 3 рода одноклеточных водорослей – Cymatopleura, Nitzschia, Synedra (рис. 4.10)2. В настоящее время выделяют 5 видов планктонных эндемичных диатомовых водорослей: Aulacoseira baicalensi9, Cyclotella baicalensis, C. minuta, Stephanodiscus inconspicuus, S. meyerii.
Фитопланктон Селенгинского мелководья Байкала характеризуется значительным видовым разнообразием (184 вида и разновидности). Это связано с влиянием р. Селенги и крупных соров – Посольского, Истокского и залива Провал (Дубининский сор). На Селенгинском мелководье в высокопродуктивные годы биомасса фитопланктона за весь вегетационный период достигает более 400 мг/м³, в среднепродуктивные – с биомассой от 100 до 400 мг/м³, в малопродуктивные – с биомассой менее 100 мг/м³. Средняя многолетняя биомасса фитопланктона на мелководье составляет 937 мг/м³, численность 1202 тыс. клеток на 1 л (кл/л). Фитопланктон мелководий по среднемноголетним данным превышает таковой прилегающих участков открытого Байкала в 3–5 раз по биомассе и в 15 раз по численности. В заливах и сорах существуют 2–3 хорошо выраженных максимума развития фитопланктона в год. В верхнем 25-метровом слое открытого Байкала в продуктивные годы сосредоточено от 800 тыс. до 1 млн т (весной) и 13–20 тыс. т (осенью) фитопланктона.
Установлено, что для планктонных диатомовых водорослей Байкала характерно почти круглогодичное развитие (период вегетации продолжается около 11 месяцев, а в некоторые годы – круглогодично). В разные годы весенний максимум превышает осенний от 2–8 до 100 и более раз (такие количественные колебания свойственны морям и океанам). Планктонные водоросли в Байкале отличает мощное развитие и в верхних слоях воды подо льдом.
.jpg)
Рис. 4.10. Диатомовые водоросли оз. Байкал (по: Поповская и др., 2004). Одноклеточные центрические водоросли: 1 – Thalassiosira guillardi (по данным СЭМ – сканирующий электронный микроскоп), 2 – Cyclotella baicalensis (СЭМ), 3 – Stephanodiscus meyerii (СЭМ). Колониальные центрические водоросли: 4 – Aulacoseira baicalensis (CМ – световой микроскоп); 5 – соединительный шов между шипами, соединяющими панцири соседних клеток в колонии Aulacoseira baicalensis. Пеннатные водоросли: 6 – Diatoma vulgare (ТЭМ – трансмиссионный микроскоп); 7 – Tabellaria flocculosa (СЭМ)
В зимний период доминируют крупные центрические виды: Aulacoseira baicalensis, образующая споры A. islandica, Stephanodiscus meyerii, Cyclotella baicalensis. Пеннатные виды в этот период представлены Synedra acus subsp. radians, S. ulna var. danica, Nitzschia draveillensis. Массовая вегетация диатомовых водорослей продолжается и в мае-июне, после вскрытия озера ото льда; их численность составляет 2–4 млн кл/м3, биомасса – до 2–5 г/м31. Только к июлю происходит значительное обеднение верхнего 25–50-метрового слоя воды. В конце июля – августе в прогретом поверхностном слое воды развиваются Aulocoseira subarctica, A. granulata, Asterionella formosa, Fragilaria crotonensis, Stephanodiscus makarovae, S. minutus, S. hantzschii, Nitzschia draveillensis, Synedra acus subsp. radians. Общая их численность не превышает 50–150 тыс. кл/л. Летом диатомовый планктон пелагиали отличается бедностью по сравнению с сорами и заливами Байкала. В это время в пелагиали доминируют цианобактерии (характерный вид Synechocystis limnetica), мелкие жгутиковые (хризофитовые, динофитовые и криптофитовые водоросли)2.
Для развития диатомовых водорослей характерны межгодовые колебания видового состава, численности и биомассы, которые могут отличаться в десятки и даже сотни раз5 6 7 1 3. Такие изменения особенно проявляются у видов рода Aulacoseira. В отдельные годы их численность весной может достигать 4 млн кл/л («урожайные» или «мелозирные» годы), или снижаться до 20– 30 тыс. кл/л («неурожайные» годы). Причины, вызывающие неодинаковую интенсивность развития водорослей, пока не установлены.
Распределение доминирующего комплекса диатомовых водорослей в котловинах озера отличается определенным своеобразием: в северной котловине высокопродуктивные годы бывают редко (доминирует Aulacoseira baicalensis), в средней – увеличивается доля Stephanodiscus meyerii, S. acus var. radians и мелких центрических диатомей – S. macarovae, S. invisitatus, S. minutulus, S. hantzschii, в южной – в отдельные «урожайные» годы биомасса диатомовых в слое 0–25 м составляет более 1 г/м3 при доминировании A. baicalensis, в другие в качестве субдоминанта выступает Aulacoseira islandica. Также отмечены годы, когда доминировали исключительно представители родов Synedra и Nitzschia2.
Установлено, что у западного побережья Байкала толщина трофогенного слоя в среднем в 2 раза больше (≈ 50 м), чем у восточного (≈ 25 м). Толщина трофогенного слоя зависит от прозрачности воды в разные сезоны года8.
В Байкале за счет жизнедеятельности фитопланктона образуется 4 млн т органического вещества, что в пересчете на Сорг (органический углерод) составляет 89 % его суммарного поступления в озеро9.
Согласно проведенным в 70-е гг. исследованиям, суммарная масса стока водорослей 20 основными притоками в Байкал в разные годы составляла 59,1–76,4 тыс. т (на долю р. Селенги приходится 87,3 %)10.
Температура воды, ее прозрачность, химический состав и насыщение биогенными элементами существенно сказываются на составе, численности и биомассе фитопланктона. Антропогенное эвтрофирование, т. е. увеличение первичной продуктивности озер в результате обогащения их вод биогенными элементами, главным образом фосфором и азотом, приводит к нарушению функциональных связей в экосистеме, изменению природных продукционных характеристик и ухудшению качества воды.
Основные причины эвтрофирования: 1) увеличение сбросов промышленных и коммунальных сточных вод; 2) химизация сельского хозяйства, развитие животноводства и птицеводства; 3) возросшее использование моющих средств и др.
Данные о видовом составе фитопланктона, сезонных изменениях численности и биомассы используют для мониторинга состояния экосистемы Байкала. Важно идентифицировать колебания этих показателей в ходе естественных процессов и при антропогенных воздействиях. Особое значение имеют режимные многолетние наблюдения, проводимые сотрудниками Института биологии при Иркутском государственном университете на точке № 1 в районе пос. Б. Коты у юго-западного берега озера. Профессором М. М. Кожовым в 40-х гг. прошлого столетия были определены объекты, место, время наблюдений, глубины и фракции, которые до настоящего времени учитываются при отборе и обработке проб. Проверенная многолетней практикой эта система наблюдений считается эталоном организации мониторинга на Байкале.
Источник: Байкаловедение : учеб. пособие / Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. – Иркутск : Изд-во Ирк. гос. ун-та, 2009. С. 176-182.
450. Что такое планктон и какие организмы его образуют?
Термин планктон от греческого «планос» — парящий, блуждающий. Планктон — собирательное понятие для сообщества дрейфующих или малоподвижных растений и животных, обитающих в водной толще водоемов. Сюда входят самые разнообразные организмы: от микроскопических бактерий, водорослей и простейших животных до довольно крупных водорослей, а в морях и беспозвоночных животных, таких, как медузы. К планктону относят икру рыб, яйца беспозвоночных, плавающие в толще воды, и их личинки, находящиеся в толще приповерхностных вод.
451. Что такое водоросли?
Водоросли — это низшие одноклеточные и многоклеточные растения. Они имеют слоевища различных размеров: от видимых только под микроскопом одноклеточных до гигантских морских водорослей — ламинарий, достигающих в длину десятки и даже сотни метров.
В пресных водах водоросли сравнительно небольших размеров, за исключением немногих — например, драпарнальдий, тетраспор, харовых. Для всех них, как и для других растений, характерно автотрофное питание, содержание хлорофилла и способность фотосинтезировать. У водорослей нет ни корней, ни стеблей, ни листьев, хотя у некоторых крупных морских представителей этой группы организмов есть образования, внешне напоминающие эти органы. Обитают водоросли как в пресной и соленой воде, так и на суше — в почве, или внедряются в скалы и камни. Делятся на ряд типов: сине-зеленые, зеленые, золотистые, пирофитовые, диатомовые, багряные, харовые и др.
452. Почему водорослям не нужны корни?
Водоросли не нуждаются в корнях, так как живут в растворе питательных веществ и могут поглощать их всей своей поверхностью. У некоторых водорослей имеются органы — ризоиды, по виду напоминающие корень, которыми они прикрепляются к субстрату. Водорослям не нужна сложная сосудистая система для переноса воды и питательных веществ к отдельным частям организма, следовательно, не нужен им и стебель.
453. Происходит ли фотосинтез в «листьях» водорослей?
Некоторые водоросли, по преимуществу морские, имеют пластины, по форме напоминающие листья, однако это всего лишь выросты на растении, а не специализированный фотосинтезирующий орган, как у наземных растений. Так как в процессе фотосинтеза участвует все тело водоросли, то эти пластины служат лишь для увеличения общей фотосинтезирующей поверхности растения, повышая тем самым эффективность поглощения питательных веществ и фотосинтеза.
454. На какой глубине в Байкале может жить фитопланктон?
Водоросли в Байкале встречаются на глубинах до 100—115 м и более. В чистой океанской воде фотосинтез может происходить до глубины 180 м, и ниже этих глубин растения, вероятно, жить не могут. В последнее время при исследованиях у Багамских островов встречен на глубине 268 м новый вид красных водорослей, способных расти почти в полной темноте. На такую глубину проникает лишь 0,0005% солнечного света, падающего на поверхность моря.
Значительные концентрации водорослей прослеживаются до глубин 300—500 м, однако на таких глубинах они уже фотосинтезировать не могут и оказываются там при осаждении па дно после прекращения фотосинтезирующей деятельности и отмирания.
455. На какой глубине в Байкале встречены прикрепленные водоросли?
При исследовании с помощью глубоководных аппаратов прикрепленная водоросль — драпарнальдия — была обнаружена акванавтами в районе пос. Б. Коты на глубине 80 м. Если она оказалась там не случайно, а приспособилась к жизни, явление представляет большой интерес для физиологов, так как прикрепленные водоросли требуют для своей жизнедеятельности больше света, чем планктонные, и поэтому редко встречаются на глубине свыше 20 м (рекордная для морских водорослей глубина 54 м).
456. Какие растения наиболее распространены в Байкале?
Наиболее многочисленными по видовому разнообразию в Байкале являются диатомовые водоросли. Их насчитывается в озере 509 видов из общего числа известных к настоящему времени 1085 видов и разновидностей. Из водорослей-макрофитов, обитающих в прибрежных условиях, наибольшее распространение получили улотрикс, драпарнальдии и тетраспора.
457. Существует ли жизнь под ледовым покровом?
Под ледовым покровом, особенно в малоснежные зимы, существует довольно богатая жизнь. Из-за высокой прозрачности льда на Байкале отмечается массовое развитие водорослей, или подледное весеннее цветение, при котором численность и биомасса водорослей достигают уровня, характерного для водоемов мезотрофного типа (от 16 до 40—50 г органического углерода под 1 м2). Зоопланктон и зообентос также функционируют и подо льдом. Если численность и биомасса зоопланктона под ледовым покровом меньше, чем летом, то биомасса бентосных организмов сравнительно мало изменяется по сезонам года.
В период подледного цветения синтезируются органические вещества, обеспечивающие жизнедеятельность бактерио- и зоопланктона в летний период.
Подледное весеннее цветение начинается с конца февраля до мая — начала июня. С освобождением озера от ледового покрова эти водоросли выпадают из планктона. В подледный период в массовом количестве развиваются водоросли из родов мелозира, циклотелла, динобрион, перидиниевые и гимнодиниум. В это же время, когда перемешивание воды сравнительно слабое, развиваются и самые крупные по размерам водоросли.
458. Что такое цветение планктона?
Цветением планктона у гидробиологов принято называть бурное развитие планктонных водорослей (иногда его отождествляют с цветением водоема, что не одно и то же). При этом может измениться цвет воды, отсюда и название — цветение. Чаще всего такое бурное развитие наблюдается у одного, реже нескольких видов фитопланктона. В Байкале цветение, как правило, бывает весной, еще в подледный период. Оно происходит за счет бурного развития двух массовых видов водорослей — молозиры и гимнодиниума. Но бывают годы, когда и другие водоросли (например, синедра, динобрион и др.) имеют вспышку в развитии, биомасса водорослей при этом достигает огромной для Байкала величины — 3—4 г/м3 и более. Цветение бывает также и летом, но оно неодинаково по акватории озера: иногда проявляется только в южной котловине, тогда как в северной идет обычное развитие или даже слабое и, наоборот, цветет в северной котловине, а в южной нет. В летнее время, в период открытой воды, когда численность весеннего фитопланктона незначительна, наблюдается массовое развитие мелких водорослей, так называемых ультрананнопланктонных. Их численность бывает до 150 млн. клеток в 1 л, а биомасса — до 0,350 г/м3. Наиболее массовый представитель этой группы — водоросль Synechocystis limnetica Popovsk, совсем недавно открытая сотрудником Лимнологического института СО АН СССР Г. И. Поповской.
Осенью цветение бывает значительно более слабым и происходит за счет развития водоросли Cyclotella minuta и некоторых других.
459. Какую роль в жизни Байкала играет подледное цветение и кем оно впервые отмечено на Байкале?
Подледное цветение впервые отмечено на Байкале В. Н. Яснитским (1930), организовавшим специальные круглогодичные исследования в течение ряда лет. До этих работ всех исследователей поражала необыкновенная бедность фитопланктона Байкала.
460. Что такое ультрананнопланктон?
Группа микроскопических водорослей, по большей части одноклеточных сине-зеленых и несколько видов зеленых, массовое развитие которых наблюдается как в подледный, так и в безледный периоды. Размеры клеток этих водорослей не превышают двух-трех микрон, приближаясь к размерам клеток бактериального планктона. К этой группе организмов, вероятно, следует относить и бактериопланктон. Биомасса ультрананнопланктонных водорослей в летний период в несколько раз превышает в Байкале биомассу более крупного фитопланктона, составляя часто 150—200 мг/м3.
В годы слабого развития других водорослей роль ультрананнопланктона возрастает и становится соизмеримой с биомассой фитопланктона. Энергия фотосинтеза ультрананнопланктонных водорослей намного выше, чем у обычного фитопланктона, суточный П/Б — коэффициент у них также значительно больше, чем у других байкальских водорослей. Исследование водорослевого ультрананнонланктона объясняет наблюдавшееся ранее несоответствие между высокой первичной продукцией фитопланктона и его очень малой биомассой в летние месяцы. Ультрананнопланктонные водоросли служат как бы страховочным резервом для поддержания постоянства первичной продукции. В урожайные годы этих водорослей крупного фитопланктона очень мало и наоборот — в неурожайные годы макрофитопланктона происходит массовое развитие ультрананнопланктона, и он в значительной мере компенсирует недостачу урожая макрофитопланктона.
461. Что такое красный прилив?
В Байкале красного цветения (прилива) не бывает. Но в период весеннего подледного цветения, когда перемешивание воды подо льдом слабое, концентрация водорослей (главным образом, перидиниевых) в прибрежных районах так велика, что вода приобретает бурую окраску, специфический запах (несвежего рыбьего жира), становится неприятной и даже непригодной для питья. Развитие большого количества перидиней чаще всего наблюдается в тех местах, куда поступает много органических веществ и биогенных элементов.
462. Каких размеров достигают водные растения в Байкале?
От нескольких микрометров до 2—3 мм; прикрепленные и полуприкрепленные водоросли — улотрикс, тетраспора, дранарнальдия — до 20—30 см. Высшие водные растения в Байкале практически отсутствуют, они произрастают лишь в заливах, укрытых от воли, и в дельтах pp. Селенги и В. Ангары. И только на глубине 5—10 м в очень немногих местах можно встретить заросли харовых водорослей. В редких местах на глубине 7— 10 м, где волнение не ощущается, растут рдест, уруть и водный лютик. Интенсивное развитие водорослей определяется достаточным количеством фосфатов, нитратов, а для диатомовых и силикатов (усвояемого кремния). Благоприятствуют росту водорослей также железо, медь и марганец. Диатомовые требовательны к железу, зеленые, наоборот, избегают избытка железа, но очень нуждаются в солях азота. Сине-зеленые появляются позже других, потому что зимуют в стадии спор, развиваются при более высокой температуре воды и обладают большой чувствительностью к токсичному для них марганцу. Возможно, что одной из мер борьбы с цветением сине-зеленых могли быть соли марганца. Лучше всего водоросли растут на хорошо прогреваемых мелководьях, куда проникает достаточно света. В открытых районах Байкала их росту способствует перемешивание воды и поступление в поверхностные слои питательных веществ при подъеме глубинных вод.
463. Почему крупные водоросли редко встречаются в открытом Байкале?
В открытом Байкале часто возникает недостаток питательных веществ, в первую очередь, фосфатов, нитратов и солей кремния. В таких условиях выживают приспособленные водоросли. Как известно, они впитывают нужные вещества всей своей поверхностью. Коэффициент усвоения питательных веществ тем выше, чем больше относительная поверхность водорослей. А это характерно для мелких одноклеточных организмов, поэтому, вероятно, в открытом Байкале, как и в океане, преобладают мелкие одноклеточные водоросли.
464. Как велика продуктивность Байкала по сравнению с сушей?
Продукция фитопланктона Байкала в среднем составляет 21 т/га, продукция рыб 42,5 кг/га, в том числе промысловых (омуль, сиг, хариус и др.) 1,5—2 кг/га, а продукция сельскохозяйственного пастбищного животноводства 300—350 кг/га.
Наиболее плодородные районы океана могут дать не более 10% сухого органического вещества, получаемого с такой же площади удобряемых сельскохозяйственных угодий. Следовательно, продуктивность Байкала примерно такая же, как и океана, но гораздо ниже, чем возделываемых сельскохозяйственных угодий. Причина в том, что в хорошей почве содержится в тысячи раз больше азота и фосфора и других питательных веществ, чем в воде.
Рыбопродуктивность Байкала (42,5 кг/га) составляет около 0,2%, а промысловых рыб 0,002%. По расчетам В. В. Бульона и Г. Г. Винберга, рыбопродуктивность по отношению к первичной продукции характеризуется так: в Мировом океане 0,01—0,02%, в озерах, водохранилищах и внутренних морях 0,1—0,3%, прудах 0,5—2%.
465. Сколько водорослей требуется для выращивания 1 кг рыбы?
Для выращивания 1 кг молоди омуля нужно до 10 кг пастбищного зоопланктона — эпишуры. В свою очередь, для выращивания 1 кг эпишуры необходимо до 10 кг водорослей и бактериопланктона, то есть для выращивания 1 кг молоди омуля требуется до 100 кг фито- и бактериопланктона. Взрослый омуль питается хищным зоопланктоном — макрогектопусом. Для выращивания 1 кг этого рачка нужно около 10 кг эпишуры, которой он питается, или также до 100 кг бактерий и водорослей в пересчете на бактерио- и фитопланктон. Для выращивания 1 кг омуля в среднем необходимо 10 кг макрогектопуса. Следовательно, в пересчете на водоросли, для выращивания 1 кг омуля требуется 1000 кг фитопланктона. Но трофическая цепочка значительно сложнее, и рацион омуля состоит не только из пелагических рачков, но и из рыб (бычки, голомянки и др.), а эти рыбы питаются макрогектопусом. В таком случае на 1 кг омуля расходуется до 10 т первичной продукции, создаваемой фитопланктоном в Байкале.
Примерно такое же трофическое соотношение продуцируемых и потребляющих организмов в океане. Для производства 1 кг сельди, например, нужно 10 кг зоопланктона (хищного), для которого, в свою очередь, необходимо 100 кг фитопланктона. Более крупным и ценным породам рыб, таким как лосось, требуется для прироста веса в 1 кг также 1000 кг фитопланктона и т. д.
В Байкале первичная продукция составляет, например, 2,1 т/га, а продукция промысловых рыб (омуля, хариуса и др.) в среднем 2—2,5 кг/га, то есть для выращивания 1 кг ценных промысловых рыб нужно около 10 т первичной продукции.
466. Можно ли из глубин искусственно доставлять к верхним слоям воды Байкала питательные вещества для водорослей?
В естественных условиях питательные вещества в Байкале поступают с водами его притоков и при подъеме глубинных вод во время ветрового и циркуляционного перемешивания. При этом с глубинными водами в зону фотосинтеза выносится гораздо больше веществ, поэтому сама идея об искусственном их переносе представляется интересной. Впервые над этим вопросом задумались океанологи. Было высказано предложение установить на море компрессор с тем, чтобы он подавал на глубину сжатый воздух, который при свободном подъеме создавал восходящее движение воды. Предлагают также нагревать придонную воду с помощью ядерного реактора: теплая вода будет подниматься вверх, увлекая питательные вещества. Однако широкое практическое осуществление подобных предложений пока нереально, а для Байкала, по-видимому, и не нужно, так как он представляет собой бесценную сокровищницу самого большого на земле скопления высококачественных пресных вод. Их качество и чистота поддерживаются именно тем биокосным механизмом, который в нем существует в настоящее время.
467. Какие компоненты сдерживают развитие фитопланктона в Байкале?
Для диатомовых водорослей недостаток растворенного в воде кремния, для всех других, водорослей — фосфора, иногда азота и, может быть, микроэлементов. Ограничивают развитие отдельных видов фитопланктона, вероятно, и биологические взаимоотношения в сообществах организмов — способность одних видов, выделяя в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности, подавлять развитие других. Такими свойствами обладают, например, сине-зеленые водоросли, грибы и др.
468. Как химические питательные вещества преобразуются в пищу?
В процессе фотосинтеза фитопланктон утилизирует нитраты (биогенные элементы, фосфаты, силикаты и др.) и двуокись углерода. При их соединении синтезируется органическое вещество, то есть создается первичная продукция. Фитопланктон служит пищей для пастбищного зоопланктона и зообентоса, а они, в свою очередь, — для плотоядных организмов.
Источник: Изучение Байкала // Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах — Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1987 г. С. 177-188.
Энциклопедии городов | Энциклопедии районов | Эти дни в истории | Все карты | Всё видео | Авторы Иркипедии | Источники Иркипедии | Материалы по датам создания | Кто, где и когда родился | Кто, где, и когда умер (похоронен) | Жизнь и деятельность связана с этими местами | Кто и где учился | Представители профессий | Кто какими наградами, титулами и званиями обладает | Кто и где работал | Кто и чем руководил | Представители отдельных категорий людей
