Используемая литература

Фролов А.К. "Состояние окружающей среды северо-западного и северного регионов России", СПб., Изд. "Наука",с. 370, 1995.

Практическая работа №3 Оценка лимитации биогенами продуцирования органического вещества фитопланктоном

Оценка лимитации биогенами пеpвичной пpодукции пpоводится на основе гидpохимических наблюдений за содеpжанием аммонийного, ни-тpитного, нитpатного азота, минеpального фосфоpа и кремния.

Удельная скорость (интенсивность) первичного продуцирования ОВ фитопланктоном Мf является функцией температуры воды f(t), освещенно-сти f(I), концентраций биогенных элементов, главным образом фосфора f(P), азота f(N), кремния f(Si) а также зависит от других факторов, в т.ч. и от концентрации загрязняющих веществ.

Целью работы является оценка только f(P), f(N), f(Si) по формулам Михаэлиса- Ментен-Моно:

Мf=f(P)=Мfmax * P/(Кsp+P)	(1)
Мf=f(N)=Мfmax * Ns/(Кsn+Ns)	(2)
Мf=f(Si)=Мfmax *Si/(Кssi+Si)	(3),

где: Мf_max - максимально возможная Мf, зависящая от температуры воды и индивидуальных объемов клеток водорослей;

Р - концентрация в воде фосфатов;

Ns - концентрация доступного фитопланктону азота, определяемая по формуле:

Ns=NH₄ + a(NO₂+NO₃), a= 1/(1+(NH₄/NH₄ крит.)⁴),

Si - концентрация в воде кремния; Кsp, Ksn, Кssi - константы "полунасыщения" по фосфору, азоту, кремнию, имеющие размерность концентрации и соответствующие такому ее значению, при котором Мf равна половине от Мf_max; NH₄ крит. - критическая концентрация аммонийного азота, при которой происходит переключение азотного питания фитопланктона с аммонийного на нитратное и нитритное, а - параметр, регулирующий гладкость переключения азотного питания.

В (1),(2),(3) отношения P/(Кsp+P), Ns/(Кsn+Ns), Si/(Кssi+Si) меньше 1.0 и показывают, что f(p),f(N),f(Si) составляют некоторую долю от Мf_max. Эти доли будут тем меньше, чем меньше будут концентрации биогенов в воде.

Целью работы является ответ на вопрос, во сколько раз недостаток того или иного биогена уменьшает Мf_max? Для этого рассчитываются параметры rp, rn, rsi, обратные отношениям P/(Кsp+P), Ns/(Кsn+Ns), Si/(Кssi+Si):

rp=1/[P/(Кsp+P)], rn=1/[Ns/(Кsn+Ns)], rsi=1/[Si/(Кssi+Si)].

Таким образом, rp, rn, rsi показывают, во сколько раз недостаток в воде того или иного биогена уменьшает максимально возможную интенсивность продуцирования ОВ фитопланктоном.

В результате выполнения работы проводятся расчеты параметров rp, rn, rsi.

Для расчета величин rp, rn, rsi задаются значения Кsp, Ksn, NH₄ крит., средние концентрации биогенов, после этого рассчитывается параметр "а". Если значения "а" очень мало, то концентрации NO₂ и NO₃ в расчет не берутся. В этом случае принимается, что Ns=NH₄ и вычисляется параметр rn. Найденные значения сопоставляются между собой, и делается вывод о степени лимитации первичной продукции биогенами в отдельные сезоны (месяцы) года.

Исходные данные для расчетов:

1. Район - восточная часть Финского залива (пролив Бьеркезунд). Глубина 30 м.

2. Кsp=20 мкг/л, Ksn=35 мкг/л, Кssi=50 мкг/л; NH4 крит.=15 мкг/л,

3. Концентрации биогенов в слое 0-5 м:

зима: NO₂=5мкг/л, NO₃=170мкг/л, NH₄=50мкг/л, Р=28мкг/л, Si=1400мкг/л.

ранняя весна: NO₂=1.2мкг/л, NO₃=160мкг/л, NH₄=40мкг/л, Р=27мкг/л, Si=760мкг/л.

поздняя весна, ранее лето: NO₂=0.5мкг/л, NO₃=20мкг/л, NH₄=20 мкг/л, Р=9мкг/л, Si=280мкг/л.

лето: NO₂=0.5мкг/л, NO₃=10мкг/л, NH₄=10 мкг/л, Р=10 мкг/л, Si=550мкг/л.

осень: NO₂=3.5мкг/л, NO₃=100мкг/л, NH₄=45 мкг/л, Р=17мкг/л, Si=900мкг/л.