Научная статья на тему 'Первичная продукция зелёных нитчатых водорослей'

Первичная продукция зелёных нитчатых водорослей Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
230
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
GREEN FILAMENTOUS ALGAE / PHOTOSYNTHESIS / BIOPRO-DUCTIVITY / POND / CHEREK RESERVOIR / ALGAE BREATH / ЗЕЛЁНЫЕ НИТЧАТЫЕ ВОДОРОСЛИ / ФОТОСИНТЕЗ / БИОПРОДУКТИВНОСТЬ / ВОДОЁМ / ЧЕРЕКСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ / ДЫХАНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Кожаева Джульетта Каральбиевна, Хабжоков Аслан Баширович, Казанчев Сафарби Чанович

В ходе исследований изучена биопродукционная особенность зелёных нитчатых водорослей мелководных участков Черекского водохранилища. Изучены их значения в трофических взаимоотношениях гидробионтов и процессах самоочищения водоёмов. Установлено влияние доминирующих видов Cladophora fracta, Oedogonium Sp. st., а также Spirogyra sp. st. Результаты проведённых исследований по изучению интенсивности фотосинтеза зелёных нитчатых водорослей в течение трёх лет позволяют вывести уравнение средневзвешенного суточного хода фотосинтеза для каждого отдельного года и в целом за весь период исследования. Определена степень влияния зелёных нитчатых водорослей на газовый режим и биопродуктивность водоёма.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Кожаева Джульетта Каральбиевна, Хабжоков Аслан Баширович, Казанчев Сафарби Чанович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PRIMARY PRODUCTS OF GREEN FILAMENTOUS ALGAE

The bioproduction features of green filamentous algae found in shallow water areas of the Cherek reservoir and their role in the trophic relationships of hydrobionts and the processes of water bodies self purification have been studied. The influence of such dominating algae species as Cladophora fracta, Oedogonium Sp. St. as well as Spirogyra sp. st. has been ascertained. As result of studies, conducted to determine the photosynthesis intensity of green filamentous algae over the period of three years, the equation of the semi-suspended daily course of photosynthesis occurring during one year and for the entire period of studies has been derived. The degree of the green filamentous algae impact on the gas regime and the reservoir bioproductivity has been determined.

Текст научной работы на тему «Первичная продукция зелёных нитчатых водорослей»

3. Эффективность земельной ренты по природно-сельскохозяйственным районам Оренбургской области

Земельная рента, тыс. руб/га

абсолютная, дифферен Рэ=РП-И;

ПСХР дифферен- дифферен- 1% от оценоч- циальнаяI - эффективность

циальная I циальная II ной продук- земельный ренты арендатора,

тивности налог «+»,«-»

Умеренно-эрозионные земли

Предуральская провинция

Северный район 0,24 2,95 - 0,24 2,71

Заволжская провинция

Центральный степной -0,48 0,61 0,05 0,05 0,13

Юго-западный степной -0,35 0,08 0,05 0,05 0,08

Центральный низкогорный степной -0,28 1,69 0,05 0,05 1,41

Южный сухостепной -0,85 -1,14 0,05 0,05 -1,19

Казахстанская провинция

Восточный степной -0,91 -0,12 0,05 0,05 -,17

Юго-восточный сухостепной -1,17 -1,46 0,04 0,04 -1,5

В среднем по Оренбургской области -0,35 0,74 0,05 0,05 0,44

лучения отрицательной дифференциальной ренты применять абсолютную рента (по кадастру — 1% от стоимости полученной продукции). Следует отметить, что получение прибыли — не факт иметь положительную ренту. В нашем случае повлиял коэффициент (К=1,45) при расчётах цены производства, предусмотренный в расчётах ренты для воспроизводства окупаемости затрат (табл. 3).

По данным таблицы видно, что на умеренно-эрозионных землях положительная дифференциальная рента I получена только в Северном ПСХР. При интенсивном уровне положительная земельная рента получена в Северном, Центральном степном, Юго-западном степном и Центральном низкогорном степном районах. Таким образом, результаты представленных дифференцированных расчётов ренты позволят товаропроизводителю иметь возможность оставшуюся прибыль от ренты II направить на интенсификацию производства и приобретение новой техники, а ренты I — использовать на земельный налог. Там, где получена отрицательная рента, применяется абсолютная рента и с хозяйства налог взимается в размере 1% от стоимости продукции. В этом случае государством должна быть предусмотрена денежная компенсация товаропроизводителю, независимо от формы собственности.

Выводы. В основе предложенного усовершенствованного метода экономической оценки земель

сельскохозяйственных угодий лежит новый подход к определению и использованию дифференциальной ренты I, дифференциальной ренты II, абсолютной ренты в зависимости от уровня интенсификации технологий производства зерновых и агроэкологической группировки земель, обусловленный продуктивностью и полученной прибылью.

Литература

1. Румянцев Ф.П. Модели механизмов образования цен на земли в зарубежных странах. М.: Экономика, 2003. С. 12—15.

2. Методические рекомендации по государственной кадастровой оценке земель сельскохозяйственного назначения. Приказ Минэкономразвития России № 145 от 1 июля 2005 г. [Электронный ресурс]. «Консультант Плюс».иКЪ:// http:// www.consultant.ru.

3. Методические указания по государственной кадастровой оценке земель сельскохозяйственного назначения. Приказ Минэкономразвития № 445 РФ от 20.09.2010. [Электронный ресурс]. «Консультант Плюс». URL:// http:// www.consultant.ru.

4. Сапожников П.М. Носов С.И. Проблемы государственной кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения и пути их решения // Вопросы оценки. 2011. № 1. С. 19.

5. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. и др. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство МСХРФ, РАСХН / общ. ред. В.И. Кирюшин, А.Л. Иванов. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.

6. Методические подходы к оценке рыночной стоимости земель сельскохозяйственного назначения и средств производства субъектов АПК и организаций аграрной науки/ науч. ред. д.э.н., проф., акад. РАСХН И.Г. Ушачева. М.: ГНУ ВНИИЭСХ, 2008. 80 с.

7. Верещагина А.С., Дубачинская Нат. Н., Дубачинская Н.Н. Оценка земель по продуктивности в зависимости от агромелиоративных свойств почв // Управление экономическим ростом в АПК: методология, теория и практика: сб. матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург, 2005. С. 255—259.

Первичная продукция зелёных нитчатых водорослей

Д.К. Кожаева, к.б.н, А.Б. Хабжоков, к.с.-х.н, С.Ч. Казанчев,

д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ

При исследовании первичной продукции водоёмов основное внимание уделяют обычно фитопланктону. Зелёные нитчатые водоросли изучены в

меньшей степени [1], хотя значение трофических взаимоотношений гидробионтов и процессов самоочищения водоёмов существенно.

Нитчатые (Zygnematales) — зигнемовые не-ветвящиеся ярко-зелёные водоросли (их обычно именуют тиной) небольшими рыхлыми подушками

плавают летом у поверхности воды в прудах, озёрах и заводях рек. Каждая из таких дерновин-подушек, наполненная пузырьками выделяемого водорослями кислорода, состоит из множества нитей, переплетающихся между собой. Нить сложена из ряда одноядерных, цилиндрической формы, клеток, ширина которых у разных видов колеблется от 3 до 150—200 мкм.

Точное систематическое описание их возможно лишь при наличии процесса конъюгации и зрелых зигот, которые при сборе материала в природе встречаются далеко не часто. В этом и состоит одна из главных трудностей научного определения зигнемовых. На образование зигот и на сам процесс конъюгации оказывают влияние температура, световые условия сезона, но особенно гидрологические и гидрохимические режимы каждого водоёма.

При систематизации признаков и выделении родов зигнемовых водорослей мы обращали внимание на форму и положение хлоропласта.

Цель исследования — анализ некоторых показателей, характеризующих первичную продукцию этих водорослей (на примере природных ассоциаций, взятых из Черекского водохранилища), поскольку научная информация по данному вопросу отсутствует.

Работа является частью комплексных исследований экологии мелководных участков водохранилища — Черекского массива.

Материал и методы исследования. Пробы отбирали с мая по октябрь и экспонировали в месте отбора. Для измерения интенсивности фотосинтеза водорослей навески по 1 г помещали в прозрачные стеклянные цилиндры ёмкостью 300 мл. При определении интенсивности дыхания цилиндры с навесками водорослей и водой накрывали чехлами из чёрной ткани. Во всех случаях цилиндры закрывали притёртыми пробками, крепили на штативах из плексигласа и погружали в воду на глубину 0—10 см на 1 (реже 2) час. [2].

В опытах по выяснению зависимости интенсивности фотосинтеза и дыхания водорослей от биомассы использовали навески 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0, что соответствовало 3,33; 5,0; 6,67; 10,0; 13,32 г/л. В этом случае цилиндры с водорослями погружали на глубину 0,5 и 1 м [3, 4].

Интенсивность фотосинтеза и дыхания водорослей определяли кислородным методом [1]. Суммарную фотосинтетическую продукцию за световой день (с 5—7 до 6—9 ч., в зависимости от сезона) рассчитывали путём интегрирования величин интенсивности фотосинтеза, полученных на протяжении дня. Суточный кислородный баланс находили как разность суммарной фотосинтетической продукции за день и величины деструкции в ночные часы. При расчёте кислородного баланса за вегетационный период продолжительность последнего принимали за 150 дн. (май — октябрь) [5, 6].

Результаты исследования. Интенсивность фотосинтеза зелёных нитчатых водорослей, представленных тремя семействами — 8р1го£угасеав, Уощеоиасаеав, Zygnemataceae, — самых типичных из зигнемовых и некоторыми другими, на протяжении дня в течение вегетационного периода 2011 г. колебалась от 0,3 до 5,6 мг О2. Главным образом в зависимости от времени суток доминирующими являлись виды: С1айоркога/гаШ, Oedogonium Бр. Spirogyra Бр. Эти данные использованы для расчёта величин суммарной фотосинтетической продукции за день и суточного кислородного баланса водорослей [3].

Как показывают данные таблицы 1, они равны соответственно 6—36 мг О2/г (более низкие значения наблюдались лишь в одиночных случаях) и 5—34 мг О2/г. Снижение этих показателей в июле согласуется с ранее отмеченными фактами подавления фотосинтеза зелёных нитчатых водорослей при повышении температуры воды более 24°С [2, 4]. По нашим данным, температура воды в июле 2011 г. на мелководьях Черекского водохранилища со-

1. Фотосинтетическая активность зелёных нитчатых водорослей (2011 г.), мг О2/г

Массив мелководий Месяц Суммарная продукция за день Суммарная деструкция за ночь Суточный кислородный баланс

В эстуарии май июнь июль август сентябрь 12,4 20,2 23.7 20.8 12,1 1,8 2,9 3,1 6,8 0,7 10,7 17.5 11,2 14.6 11,5

Левый берег май июнь июль август сентябрь 24.1 28.2 35,2 18,5 13,2 2,2 2,5 3,1 3,8 5,3 12,1 33,7 10,9 8,8 5,1

Правый берег май июнь июль август сентябрь 23.1 26.2 23,3 19,7 10,1 3.2 4,1 5.3 1,8 0,5 23,1 0,4 5,8 17,1 5,4

В этом случае четвёртое уравнение таблицы 2 примет вид:

19,67*

- 0,0481х2 +1,228%2 - 5,60

,/г.

<*Х =

о - 2008 г. (1) - - 2009 г. (2) - 2010 г. (3)

Рис. - Дневной ход фотосинтеза водорослей в условиях мелководий Черекского водохранилища

ставляла 24-27°С. Более благоприятной она была в конце мая (19-23°С) и сентябре (14-17°С).

Результаты исследований, полученные на протяжении последующих лет, аналогичны результатам 2011 г.

На основании данных по определению интенсивности фотосинтеза нитчатых водорослей в течение трёх лет (2011-2013) оказалось возможным вывести уравнение средневзвешенного суточного хода фотосинтеза для каждого отдельного года и в целом за весь период исследования (рис., табл. 2) [5].

Дифференцирование уравнений таблицы 2 позволяет найти время и величину дневного максимума. Дневную фотосинтетическую продукцию можно рассчитывать путём интегрирования уравнений.

= 20,4 мг О 2

Звёздочкой обозначены нижний и верхний пределы интеграла - время начала и конца дневной фотосинтетической деятельности водорослей -получены по тому же уравнению.

Поскольку дыхание в ночные часы составляет в среднем 3,1 мг О2/г, или 15% величины фотосинтетической продукции (табл. 3), то средний суточный кислородный баланс равен 17,3 мг О2/г водорослей. За вегетационный период суммарная кислородная продукция выразится средней величиной 2,6, деструкция - 0,4, кислородный баланс - 2,2 г О2/г водорослей.

Характер влияния зелёных нитчатых водорослей на газовый режим водоёма зависит от их биомассы, поскольку интенсивность фотосинтеза и дыхания по-разному отзывается на повышении биомассы водорослей (табл. 4).

При увеличении дыхания в два раза (с 3,33 до 6,67 г/л) интенсивность фотосинтеза водорослей в мг О2/л г при экспозиции их у поверхности воды изменялась незначительно (на 15-24%), при увеличении в четыре раза она снижалась в 4,7 раза. Отрицательное влияние увеличения биомассы объясняется ухудшением условий освещения (экранированием) [6]. Это наглядно иллюстрируется режимом снижения интенсивности фотосинтеза уже на глубине 0,5 и особенно 1 м, где поглощение

2. Среднегодовые данные, характеризующие газовый обмен нитчатых водорослей на протяжении суток

Год Уравнения суточного хода фотосинтеза Время максимального фотосинтеза (час., мин.) Величина максимального фотосинтеза, мг О2/г ч Средняя интенсивность дыхания, мг О2/г ч Критерий %2

фактический допустимый

2011 У= -0,0473х2+ 1,274х - -6,660 13-30 1,98 0,22 43,10 79,08

2012 У= -0,0438х2+ 1,060х - -4,31 12-06 2,13 0,29 24,28 43,77

2013 У= -0,0488х2+ 1,242х - -5,32 12-45 2,58 0,46 21,34 43,76

В среднем за 3 года У= -0,0481х2+1,128х - -5,60 12-46 2,23 0,30 84,09 124,34

Примечание: % - время суток, час.; У - интенсивности фотосинтеза, мг О2/г

3. Кислородный баланс нитчатых водорослей (сводные данные)

Показатель Год В среднем

2011 2012 2013 за 3 года

Суммарная продукция за день (Р), мг О2/г Суммарная деструкция за ночь (Д), мг О2/г Суточный кислородный баланс (р. Д), мг О2/г 17,1 2,4 14,7 19,4 2,2 17,2 24,8 4,3 20,5 20,4 3,1 17,3

Суммарно за вегетационный период, г О2/г:

продукция деструкция Кислородный баланс 2,2 0,3 1,9 2,5 0,3 2,2 3,1 0,6 2,5 2,6 0,4 2,2

4. Зависимость величины кислородной продуктивности от биомассы зелёных нитчатых водорослей (июль 2013)

Вариант

Показатель

I II III IV V

Биомасса водорослей, г/л 3,33 5,00 6,67 10,0 13,32

Средняя интенсивность фотосинтеза

у поверхности воды: мг О2/л г 11,23 6,83 9,83 5,45 2,39

мг О2/г г 3,37 1,37 1,48 0,55 0,18

Приближённая дневная фотосинтетическая продукция

у поверхности воды: мг О2/л г 112,3 68,3 98,7 54,5 23,9

мг О2/г г 33,7 13,7 14,8 5,5 1,8

Средняя интенсивность фотосинтеза на глубине 0,5 м

мг О2/л г 8,01 - 2,07 1,11 0,35

мг О2/г г 2,40 - 0,31 0,11 0,03

Приближённая дневная фотосинтетическая продукция

на глубине 0,5 м: мг О2/л г 8,01 - 2,07 1,11 0,35

мг О2/г г 24,0 - 0,31 0,11 0,3

То же в слое воды 0-0,5 м: мг О2/л г 96,2 - 59,7 32,8 13,7

мг О2/г г 28,9 - 9,0 3,3 1,0

Интенсивность вод: мг О2/л г 1,5 2,25 3,00 4,50 5,00

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

мг О2/г г 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45

Поглощение кислорода в ночные часы: мг О2/л 21,0 31,5 42,0 63,0 84,0

мг О2/г 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3

Суточный кислородный баланс: мг О2/л 75,2 - 17,7 -30,2 -70,3

мг О2/г 22,6 - 2,7 -3,0 -5,3

мг О2/л** 70,4 46,3 22,3 -25,8 -73,9

света толщей воды и биомассой водорослей суммируется. Компенсационная точка соответствует глубине 1 м. Фотосинтетическая активность, под которой в гидробиологической литературе понимается интенсивность фотосинтеза в мг О2 г/ч, даже при экспонировании водорослей у поверхности воды, с увеличением их биомассы снижается в десятки раз. Дыхание в 1 г водорослей, напротив, мало зависит от биомассы и находится в пределах 0,19—0,37 мг/О2/г/ч (табл. 4). Поэтому между интенсивностью дыхания в мг О2/л/ч и биомассой водорослей наблюдается прямая зависимость. На основании приведённых данных (табл. 4) можно вывести уравнение:

У= 118,5 — 14,43х (критерий х2 = 2,22), (2)

где У — суточный кислородный баланс, мг О2/л;

X — биомасса водорослей, г/л.

Нулевое значение суточного кислородного баланса соответствует биомассе водорослей около 8 кг/м3 воды. Обогащение воды кислородом происходит лишь при биомассе ниже указанной величины (особенно при 2—5 кг/м3). Только при такой биомассе нитчатые водоросли играют положительную роль в насыщении воды кислородом и процессах её самоочищения.

Выводы. Зелёные нитчатые водоросли играют существенную роль в обогащении воды кислородом.

Суммарно их кислородная продукция за день на мелководьях Черекского водохранилища составляет в среднем 20,4 О2/г, суточный кислородный баланс — 17,3 мг О2/г, за вегетационный период соответственно 2,6 и 2,2 г О2/г биомассы.

Нулевое значение суточного кислородного баланса соответствует биомассе зелёных нитчатых водорослей около 8 кг/м3. Обогащение воды кислородом осуществляется только при биомассе <8 кг/м2 воды, (особенно при 2—5 кг/м3).

Литература

1. Винберг Г. Г. Современное состояние и задачи изучения первичной продукции водоёмов. Минск, 1971. С. 57—65.

2. Кожаева Д.К., Казанчев С.Ч. Характеристика структуры и биологии бентальной фауны Черекского водохранилища // Вестник КрасГАУ. 2010. № 3. С. 105-110.

3. Кожова О.М. О валовой и чистой продукции перифитон-ных и планктонных водорослей // Доклады Академии наук СССР. 1972. С. 110-116.

4. Кожаева Д.К., Казанчев С.Ч. Биоразнообразие и таксономические группы фитопланктона Черекского водохранилища // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. № 4 (28). С. 212-215.

5. Кожаева Д.К., Казанчев С.Ч., Жантеголов Д.В. Биогенные элементы — основной фактор биологических ресурсов водоёмов // Проблемы и перспективы инновационного развития мирового сельского хозяйства: матер IV Междунар. науч.-практич. конф. Саратов, 2013. С. 183—186.

6. Казанчев С.Ч., Казанчева Л.А., Кожаева Д.К. и др. Формирование структурной организации фитопланктона в водоёмах КБР // Региональный опыт, проблемы, перспективы. Актуальные вопросы ветеринарии, медицины, биологии и экологии: матер. Всеросс. науч.-практич. конф. Современное развитие АПК. Ульяновск, 2005. С. 337-340.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.