ГЛАВА III. ЕСТЕСТВЕННАЯ КОРМОВАЯ БАЗА

Тема 9. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

Материал и оборудование. Кислородные склянки объемом 100-150 мл; склянки объемом 500 мл; пипетки на 50 мл, 1 мл (градуированные), 2 мл, 3 мл, 10 мл и другие; бюретки, штативы, мерные колбы на 100 мл; батометр, весы аптечные, разновесы, деревянные установки для крепления склянок, дерматин или черная клеенка, ведра эмалированные; реактивы для определения растворенного в поде кислорода по методу Винклера.

Задание. 1. Изучить методы определения первичной продукции и деструкции в планктоне прудов. 2. Определить величину первичной продукции и деструкции планктона «Методом склянок» в его кислородной модификаций (в одном из прудов учебно-опытного хозяйства). 3. Определить чистую продукцию. 4. Ответить на контрольные вопросы.

Общая характеристика. В рыбоводных водоемах различают первичную, промежуточную и конечную продукцию. Под продукцией, в отличие от биомассы (величины статистической), подразумевают всю массу организмов, включая элиминацию (смертность), потребление, вылет и др. Продукция живых организмов может быть определена за какой-то отрезок времени (сутки, месяц, вегетационный сезон, год и т.п.). Продукция в несколько раз и даже десятки раз (фитопланктон) превышает величину биомассы. Определение продукции водных организмов связано со значительными трудностями. Существует несколько методов определения продукции, наиболее доступным из которых является определение продукции планктонных водорослей.

Первичная продукция - это органическое вещество, которое вырабатывается в результате жизнедеятельности растений: водорослей (фитопланктон), высшей водной растительности и автотрофных бактерий из неорганических соединений. Промежуточная продукция - это организмы зоопланктона и зообентоса, служащие кормом для рыб. Конечная, или рыбохозяйственная, продукция - это рыба прудов, озер и других водоемов.

104

Величины первичной, промежуточной и конечной продукции находятся в строго определенных и закономерных соотношениях, так как они представляют собой последовательные этапы утилизации первичной продукции и поступающих в водоем аллохтонных органических веществ.

Известно, что только так называемые автотрофные организмы (растения), способны образовывать органическое вещество в результате их фотосинтетической деятельности. Автотрофы являются основой всех продукционных процессов, происходящих в водоемах. Все остальные организмы, кроме хемосинтезирующих бактерий, являются потребителями, т.е. разрушителями органического вещества, созданного растениями. В связи с этим рыбоводная продукция водоемов находится в тесной зависимости от уровня продуцирования первичной продукции.

Наибольшее значение в трофических цепях имеют планктонные водоросли, которые развиваются в толще воды и не связаны с дном пруда. Фитопланктон состоит из водорослей, которые имеют короткий цикл развития и способны к быстрому размножению. Многие представители фитопланктона являются непосредственной пищей водных гидробионтов.

Применяя интенсификационные мероприятия, в частности, внося в пруды минеральные удобрения, непосредственно воздействуют на первое звено трофической цепи – фитопланктон. Установлено существование прямой положительной зависимости между уровнем развития фитопланктона и рыбопродукцией. Воздействуя на первое звено трофической цепи, мы тем самым повышаем рыбопродуктивность водоема. Однако хорошо известно, что с увеличением первичной продукции рыбопродуктивность прудов возрастает только до известных пределов. Поэтому важно установить те оптимальные величины первичной продукции планктона, при которых возможна максимальная рыбопродуктивность.

Определение величины первичной продукции. Интенсивность первичного продуцирования выражается двумя величинами. Первая из них представляет количество органического вещества, образующегося в процессе фотосинтеза, и называется валовой первичной продукцией. Вторая величина - чистая продукция. Это часть органической продукции, не расходуемой на обмен самих растений, т.е. чистая продукция равна валовой, за вычетом той части, которая расходуется на дыхание растений, процессы разложения органических веществ и окисление.

105

Величина первичной продукции зависит от количества водорослей и их видового состава, их распределения в водоеме, от световых условий, температуры, течения и многих других факторов Огромное влияние на величину первичной продукции оказывает степень обеспеченности минерального питания растений.

В водоеме одновременно происходят два противоположных процесса - образование и разрушение органического вещества. В темноте процесс фотосинтеза прекращается, следовательно, прекращается и потребление углекислоты из окружающей среды, и выделение эквивалентного количества кислорода. Процессы же дыхания в темноте идут с той же скоростью, что и в светлое время. Поэтому, сравнив результаты жизнедеятельности водных сообществ на свету и в темноте, можно рассчитать величину первичной продукции, а также и деструкции в водоемах. О процессах образования и деструкции органического вещества можно судить по нескольким различным показателям, например, по скорости потребления кислорода, выделению углекислоты, изменению рН и т.д.

Для определения величины первичной продукции планктона существует несколько методов: биогенный, по концентрации СО2, по изменению содержания кислорода в свободной воде водоемов, по содержанию хлорофилла в планктоне, радиоуглеродный и наиболее распространенный в практике рыбохозяйственных исследований - так называемый «метод склянок» в кислородной модификации.

Техника применения «метода склянок» проста: склянки должны быть из белого стекла и иметь притертые пробки. Наиболее удобны склянки вместимостью 100-120 мл. Первичную продукцию необходимо определять на разных горизонтах водоема, так как в зависимости от глубины интенсивность поступления в воду солнечной радиации различна. На каждый горизонт устанавливают 2 светлые и 2 затемненные склянки. Практики показала, что для затемнения склянки лучше завертывать в два слоя темной ткани (дерматин) или клеенки. Окраска склянок для их затемнения не рекомендуется.

Для того чтобы получить данные, характеризующие средние показатели для всей толщи воды, можно устанавливать склянки на горизонте, равном половине средней глубины прудов (50 см). Однако при чрезвычайно высокой концентрации водорослей, эту глубину необходимо корректировать в сторону уменьшения по величине прозрачности, измеряемой диском Секки.

106

Для отбора проб с определенного горизонта поды используют батометр. Воду отбирают из разных точек водоема, т.е. берут пробу, среднюю по пруду, и сливают ее в ведро. Затем из этого ведра заполняют 6 склянок: 2 склянки на определение первоначального содержания растворенного в воде кислорода, 2 светлые склянки и 2 темные склянки для последующей экспозиции в пруду на определение интенсивности фотосинтеза. Одновременно с этим из этого же объёма воды в ведре берут пробу на определение биомассы фитопланктона.

Для установки склянок в прудах существуют различные приспособления, наиболее надежными являются крестообразные деревянные штативы, на которых склянки закрепляются в лежачем положении. Это так называемые продукционные плотики. Плот имеет треугольную форму, изготовлен из органического стекла толщиной 10 мм. Продукционный плот подвешиваемся на тросе и экспозируется на одном горизонте. Время пребывания (экспозиции) склянок в водоеме обычно равно 24 ч. В отдельных случаях (при очень низкой или высокой интенсивности фотосинтеза) это время может быть увеличено или уменьшено.

По истечении срока экспозиции склянки изымаются из водоема и в каждой из них определяют содержание кислорода. Фиксация кислорода должна быть проведена сразу же после изъятия склянок непосредственно на водоеме. Содержание кислорода определяют по методу Винклера в лабораторных условиях.

Необходимо иметь в виду, что при определении содержания растворенного в воде кислорода удобно титровать не все содержимое склянки, а отобранные с помощью пипетки 50 мл раствора после тщательного перемешивания. Этим достигается повышение точности анализа путем повторного титрования. Кроме того, при этом способе существенно облегчаются расчеты и отпадает необходимость точной калибровки склянок.

Данные по определению величины первичной продукции планктонных водорослей помещают в таблицу, пример которой приведен ниже.

Всветлой склянке происходит процесс фотосинтеза, т.е. новообразование органического вещества водорослей, в результате чего выделяется кислород, и в то же время протекает процесс его разрушения и трата кислорода на дыхание.

Втемной склянке фотосинтеза не происходит, а наблюдаются лишь процессы деструкции, т.е. потребление кислорода. В вязи с этим общую, или валовую, первичную продукцию планктона, измеряемую интенсивностью фотосинтеза, находят по разности содержания кислорода в светлой и темной склянках и обозначают буквой «Ф».

Деструкция «Д» - определяется по разности содержания кислорода к прудовой воде (первоначально) и содержанием его в темной склянке после суточной экспозиции. Таким образом, деструкция характеризует процессы расходования кислорода на дыхание бактерий, фито- и зоопланктона и процессы разложения органического вещества.

Чистая продукция, или истинный фотосинтез, определяется по разности между валовой первичной продукцией и деструкцией («Ф-Д»). Отношение Ф/Д характеризует уровень продуцирования органического вещества планктона. В том случае, если это отношение превышает единицу, можно говорить о преобладании процессом образования органического вещества нал его разрушением.

Пример расчета первичной продукция. При определении первичной про-

дукции были получены следующие данные.

1.Содержание кислорода в склянке перед экспонированием V1 = 6,5 мг/л.

2.Количество кислорода в светлой склянке после экспонирования V2 = 7 мг/л.

108