всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Хлорофилл a как показатель биомассы фитопланктона

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 8 за 2017 год, стр. 39-47.
Рубрика: Научно-аналитические обзоры

 

Бульон В.В. доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, ФГБУН Зоологический институт Российской академии наук

Аннотация:
Спутниковый мониторинг больших акваторий – один из наиболее эффективных инструментов контроля за «цветением» воды планктонными водорослями. В качестве индикатора «цветения» широко используется концентрация хлорофилла a, по которой рассчитывается биомасса фитопланктона. При разработке алгоритмов расчета биомассы необходимо знать соотношение между органическим углеродом и хлорофиллом a в клетках фитопланктона (C/Chl). Определение по концентрации хлорофилла aсырой биомассы фитопланктона затруднено из-за того, что соотношение между сырой массой и органическим углеродом изменчиво и зависит от таксономического состава фитопланктона.
В статье представлена масс-балансовая модель биотического потока углерода через фитопланктон, с помощью которой прогнозируется соотношение C/Chl. По литературным данным обсуждается связь между фотосинтетической активностью хлорофилла a, скоростью оборота биомассы и тратами на дыхание водорослей. Эти и другие связи между биотическими параметрами и факторами среды легли в основу модельного алгоритма. Цель моделирования – установить коэффициент пропорциональности между органическим углеродом и хлорофиллом a в биомассе фитопланктона. В работе рассмотрены подходы к определению этого коэффициента. Анализ модели, имитирующей поток углерода через фитопланктон, позволил выяснить среднее значение C/Chl и пределы его варьирования.

Ключевые слова: биомасса, биотический поток углерода, моделирование, фитопланктон, хлорофилл a

Ссылка для цитирования:
Бульон В.В. Хлорофилл a как показатель биомассы фитопланктона // Вода: химия и экология. — 2017. — № 8. — c. 39-47. — http://watchemec.ru/article/28641/

Литература:
1. Сиделев С.И. Анализ связей пигментных и структурных характеристик фитопланктона высокоэвтрофного озера / С.И. Сиделев, О.В. Бабаназарова // Ж. Сиб. Федер. Универ. 2008. Т. 2. № 1. С. 162-177.
2. Минеева Н.М.Содержание хлорофилла aв единице биомассы фитопланктона (обзор) / Н.М. Минеева, Л.А. Щур // Альгология. 2012. Т. 22. № 4. С. 441-456.
3. Минеева Н.М. Содержание хлорофилла aв единице биомассы фитопланктона водохранилищ Волжского каскада (Россия) / Н.М. Минеева, Л.Г. Корнева, В.В. Соловьева // Альгология. 2014. Т. 24. № 4. С. 477-488.
4. Wolfram G. Reference conditions and WFD compliant class boundaries for phytoplankton biomass and chlorophyll-ain Alpine lakes/ G. Wolfram, C. Argillier, J. de Bortoli // Hydrobiologia. 2009. V. 633. P. 45-58.
5. Первичная продукция в Братском водохранилище / Под ред. О.М. Кожовой. М.: Наука, 1983. 245 с.
6. Минеева Н.М.Первичная продукция в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус, 2009. 279 с.
7. Адамович Б.В. Связь между содержанием хлорофилла a с некоторыми характеристиками фитопланктона в рыбоводных прудах и связанных с ними водотоках / Б.В. Адамович, А.А. Жукова // Гидробиол. журн. 2014. Т. 50. № 3. С. 30-37.
8. Беляева П.Г. Структура фитоперифитона и его функциональная роль в р. Сылва (бассейн р. Камы) // Вестник Тюменского ГУ. 2005. № 5. С. 31-36.
9. Беляева П.Г.Трофический статус Камского водохранилище по фитопланктону в летний период // Изв. Самарского НЦ РАН. 2014. Т. 16. № 5. С. 244-348.
10. Стельмах Л.В. Пространственно-временная изменчивость соотношения между органическим углеродом и хлорофиллом aв фитопланктоне поверхностного слоя мелководных районов Черного моря (Крым) // Альгология. 2016. Т. 26. Вып. 1. С. 18-32.
11. Пырина И.Л. Содержание фотосинтетических пигментов в фитопланктоне Онежского озера и их значение для оценки уровня продуктивности этого водоема / И.Л. Пырина, В.А. Елизарова, И.И. Николаев // Микробиология и первичная продукция Онежского озера. Л.: Наука, 1973. С. 108-122.
12. Елизарова В.А. Содержание фотосинтетических пигментов в единице биомассы фитопланктона Рыбинского водохранилища // Тр. ИБВВ АН СССР. 1974. Вып. 28. С. 46-64.
13. Елизарова В.А. Хлорофилл как показатель биомассы фитопланктона // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. С. 126-131.
14. Трифонова И.С. Хлорофилл как мера биомассы фитопланктона в водоёмах разного типа / И.С. Трифонова, Б. Десортова // Гидробиологические процессы в водоемах. Л.: Наука, 1983. С. 58-80.
15. Стельмах Л.В. Сезонные изменения отношения органического углерода к хлорофиллу a и факторы, ее определяющие в фитопланктоне прибрежных вод Черного моря / Л.В. Стельмах, И.И. Бабич // Морськой екол. журн. 2000. Т. 5. № 2. С. 74-87.
16. Geider R.J. Dynamic model of phytoplankton growth and acclimation: responses of the balanced growth rate and the chlorophyll a:carbon ratio to light, nutrient-limitation and temperature / R.J. Geider, H.L. MacIntyre, T.M. Kana // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1997. V. 148. P. 187-200.
17. Lionard M. Evaluation of the performance of HPLCeCHEMTAX analysis for determining phytoplankton biomass and composition in a turbid estuary (Schelde, Belgium) / M. Lionard, K. Muylaert, M. Tackx, W. Vyverman // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2008. V. 76. 809-817.
18. Алексанин А.И. Перспективы определения видового состава фитопланктона по данным радиометра MODIS / А.И. Алексанин, Т.Ю. Орлова, Е.В. Фомин, О.Г. Шевченко // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: ИКИ РАН, 2008. С. 22-30.
19. Горчаков В.А. Межгодовая и сезонная изменчивость характеристик экосистемы в Канарскомапвеллинге (по результатам трехмерного моделирования) / В.А. Горчаков, А.Ю. Дворников, В.А. Рябченко, С.С. Пугалова // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6. № 4. С. 4-15.
20. Штрайхерт Е.А. Концентрация хлорофилла-а и биооптические характеристики в заливе Петра Великого (Японское море) во время зимне–весеннего цветения фитопланктона / Е.А. Штрайхерт, С.П. Захарков, Т.Н. Гордейчук, Ю.В. Шамбарова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 148-162.
21. Финенко З.З. Сезонные и многолетние изменения концентрации хлорофилла в Черном море по спутниковым наблюдениям / З.З. Финенко, В.В. Суслин, И.В. Ковалева // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 635-645.
22. Алимов А.Ф. Продукционная гидробиология / А.Ф. Алимов, В.В. Богатов, С.М. Голубков // СПб: Наука, 2013. 342 с.
23. Cermeño P. Large-sized phytoplankton sustain higher carbonspecific photosynthesis than smaller cells in a coastal eutrophic ecosystem / P. Cermeño, E. Marañón, J. Rodríguez, E. Fernández // Mar. Ecol. Prog. Ser. 2005. V. 297. P. 51-60.
24. Ащепкова Л.Я. Применение программного пакета Stella для моделирования сложных систем. Владивосток: ДВГУ, 2002. 27 с.
25. Клековский Р.З. Экологическое моделирование на языке Stella / Р.З. Клековский, В.В. Меншуткин // Дзеканов Лесны: Междунар. экол. центр Польской Академии наук, 2003. 159 с.
26. Häkanson L. The lake foodweb – modelling predation and abiotic/biotic interactions / L. Häkanson, V.V. Boulion // Leiden: Backhuys Publishers, 2002. 344 p.
27. Трифонова И.С. Состав и продуктивность фитопланктонаразнотипных озер Карельского перешейка. Л.: Наука, 1979. 168 с.
28. Malone T.C. Phytoplankton photosynthesis and carbon-specific growth: Light-saturated rates in a nutrient-rich environment // Limnol. Oceanogr. 1982. V. 27. № 2. P. 226-235.
29. Стельмах Л.В. Метод определения светового и темнового дыхания фитопланктона // Океанология. 2000. Т. 40. Вып. 3. С. 1-7.
30. Стельмах Л.В.Световое и темновое дыхание фитопланктона Черного моря // Гидробиол. журнал. 2003. Т. 39. № 4. С. 3-10.
31. Rivkin R. Influence of irradiance and spectral quality on the carbon metabolism of phytoplankton. I. Photosynthesis, chemical composition and growth // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1989. V. 55. P. 291-304.
32. Marra J. Net and gross productivity: weighing in with 14C // Aquat. Microb. Ecol. 2009. V. 56. P. 123-131.
33. Marra J. Phytoplankton and heterotrophic respiration in the surface layer of the ocean / J. Marra, R.T. Barber // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. № 9. P. 1-12.
34. Приймаченко А.Д. Фитопланктонипервичная продукция Днепра и днепровских водохранилищ. Киев: Наук. думка, 1981. 280 с.
35. Экологическая система Нарочанских озер / Под ред. Г.Г. Винберга. Минск: Изд-во «Университетское», 1985. 302 с.
36. Coveny V.P. Phytoplankton, zooplankton and bacteria – standing crop and production relationships in eutrophic lake / V.P. Coveny, G. Gronberg, M. Enell, K. Larsson, L. Olofsson // Oikos. 1977. V. 29. P. 5-21.
37. Финенко З.З. Общие закономерности роста и фотосинтеза водорослей // Первичная и вторичная продукция морских организмов. Киев: Науковадумка, 1982. С. 35-45.
38. Raven J.A. Respiration and photorespiration / J.A. Raven, J. Beardall // Can. Bull. Fish. Aquat. Sci. 1981. V. 210. P. 58-82.
39. Weger H.G. Respiratory losses in the light in a marine diatom: Measurements by short-term mass spectrometry / H.G. Weger, R. Herzig, P.G. Falkowski, D.H. Turpin // Limnol. Oceanogr. 1989. V. 34. № 7. P. 1153-l161.
40. Jensen L.M. Plankton community respiration along a nutrient gradient in a shallow Danish estuary / L.M. Jensen, K. Sand-Jensen, S. Marcher, M. Hansen // Ecol. Prog. Ser. 1990. V. 61. P. 75-85.
41. Cole J. Can phytoplankton maintain a positive carbon balance in a turbid, freshwater, tidal estuary? / J. Cole, N.F. Caraco, B.L. Peierls // Limnol. Oceanogr. 1992. V. 37. № 8. P. 1608-1617.
42. Pages J. Phytoplanktonic biomass and production in a tropical hypersaline estuary, the Casamance (Senegal, West Africa) // Trends in Hydlogy. 1994. V. 1. P. 299-327.
43. Pace M.L. Effects of whole-lake manipulations of nutrient loading and food web structure on planktonic respiration / M.L. Pace, J.J. Cole // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 2000. V. 57. C. 487-496.
44. Стельмах Л.В. Эколого-физиологические основы биоразнообразия фитопланктона Черного моря / Л.В. Стельмах, И.М. Мансурова // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2012. Вып. 7. С. 149-158.
45. Geider R.J. Respiration and microalgal growth: a review of the quantitative relationship between dark respiration and growth / R.J. Geider, B.A. Osborne // New Phytol. 1989, V. 112. P. 327-341.
46. Финенко З.З. Скорость роста фитопланктона в экваториальном районе Тихого океана / З.З. Финенко, Л.А. Ланская // Тр. ИО АН СССР. 1975. Т. 102. С. 123-130.
47. Parker R.R. Responses of phytoplankton to renewed solar radiation in stratified inlet / R.R. Parker, J. Silbert // Water Res. 1976. V. 10. № 2. P. 123-128.
48. Strathmann R.R. Estimating the organic carbon content of phytoplankton from cell volume or plasma volume // Limnol. Oceanogr. 1967. V. 12. P. 411-418.
49. Menden-Deuer S. Carbon to volume relationship for dinoflagellates, diatoms and other protist plankton / S. Menden-Deuer, E.J. Lessard // Limnol. Oceanogr. 2000. V. 45. № 3. P. 569-579.