Биогены лимитирующие

Если лимитирующим фактором являются биогенные элементы, прежде всего азот и фосфор, то при стратификации ускоряется их исчерпание в самых верхних слоях при развитии водорослей. Из-за отсутствия конвективных потоков затрудняется перенос с глубинных придонных слоев питательных веществ и биогенных элементов, образовавшихся при разложении осевшей биомассы. В этом случае процесс, обратный температурной стратификации - дестратификация - благоприятно влияет на продуктивность водоема. [c.79]

Антропогенное эвтрофирование, т. е. увеличение первичной продуктивности озер в результате обогащения их вод биогенными элементами, главным образом фосфором, стало во второй половине XX в. повсеместным явлением, охватившим около 90 % всех озер мира, включая крупнейшие из них. Большая часть озер мира, расположена в зоне умеренных широт северного полушария. Общей особенностью природных вод этой зоны в естественных условиях является слабая насыщенность их фосфором, который, как правило, и является одним из основных факторов, лимитирую- [c.7]

Возможно, наиболее часто в роли лимитирующего биогенного элемента в пресных водоемах выступает фосфор (Р) [318, 384]. За ним следует азот (Ы) (см. обсуждение ниже). Таким образом, уровень концентрации фосфора в воде может иметь критически важное значение в вопросе предсказания вспышки цветения фитопланктона. В связи с этим было осуществлено большое количество исследовательских работ, направленных на выяснение биологических процессов потребления и усвоения фосфора и создание соответствующих математических моделей. Фосфор присутствует в ткани клеток фитопланктона, в составе многих соединений, наиболее важным из которых является ортофосфат (существующий в виде НгРО- при 3 < pH 7 или НРО - при 8 pH < 12). Фосфатные группы являются основными структурными элементами нуклеиновых кислот. Входя в состав легких нуклеотидов, фосфор участвует в энергетических и анаболических процессах в растительных клетках [581]. [c.200]

Загрязнение водоемов биогенными элементами. Биогенные элементы и минеральные формы углерода - основные питательные вещества для организмов низших трофических уровней водоема бактерий, водорослей и др. В цепи питания углерод и азот могут поступать непосредственно из атмосферы водоросли и цианобактерии усваивают углерод из СО2 воздуха, а цианобактерии способны фиксировать и атмосферный азот. В природной воде сера и микроэлементы содержатся в количестве, достаточном для нормального функционирования водной биоты, поэтому в водных экосистемах развитие биоты часто лимитирует фосфор. При избытке его в воде лимитирующим компонентом является азот. [c.195]

Из приведенного выше уравнения синтеза биомассы водорослей следует, что для нормального их развития соотношение биогенных элементов должно быть С N Р=106 16 1. При нарушении этого соотношения прирост водорослей будет лимитироваться веществом, концентрация которого в воде минимальна. Установлено, что лимитирующими рост водорослей являются концентрации фосфора 0,01—0,03 и азота менее 0,3 мг/л. [c.109]

Перемешивание сточной воды с активным илом, обеспечивающее поддержание ила во взвешенном состоянии, и турбулизация смеси увеличивают скорость биохимического окисления при перемешивании возрастает скорость лимитирующей стадии массообмена — доставки питательных веществ и кислорода к поверхности микробных клеток. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов при аэробной очистке необходимо достаточное количество биогенных элементов клеточного материала — азота и фосфора. Поэтому в сточные воды вводят биогенные добавки — сульфат и нитрат аммония, карбамид, суперфосфат. При совместной очистке промышленных и бытовых вод потребность в азоте и фосфоре частично или полностью покрывается за счет присутствия этих элементов в бытовых водах. [c.184]

Биогенные элементы в природных водах. Биогенные элементы - это растворенные элементы, жизненно необходимые организмам. К числу биогенных элементов в природных водах относятся азот аммонийный (ЫН 4), азот нитратный (N0 3), азот нитритный, железо, кремний. Наиболее важное значение имеют азот и фосфор, которые относятся к лимитирующим факторам. [c.25]

Использование сточных вод для промышленного водоснабжения в корне меняет ряд требований к качеству очистки стоков. В ряде случаев в силе остается большая часть тех предельно допустимых концентраций загрязнений, которые установлены по токсико-гигиеническим показателям, но излишним оказывается сохранение ПДК, установленных для хозяйственно-питьевых вод по органолептическим показателям. Так, труднодостижимое соблюдение ПДК фенола 0,001 мг/л важно при использовании водоема для питьевого водоснабжения, поскольку хлорирование воды, содержащей большое количество фенолов, приводит к возникновению хлорфенольного запаха и привкуса. При использовании очищенных сточных вод для подпитки систем замкнутого бессточного промышленного водоснабжения, из которых продувочные сбросы не производятся, допустимое содержание фенола в воде можно увеличить в несколько тысяч раз, т. е. оно может составлять 1—3 мг/л без всякого вреда для аппаратуры, трубопроводов и обслуживающего персонала. Содержание биогенных элементов в этом случае следует лимитировать более жестко, чем при сбросе очищенных стоков в водоем. [c.16]

Организмам требуется множество биогенных веществ в определенных пропорциях, и есл любого из них не хватает, скорость роста замедлится. Конечный размер популяции определяется наличием наиболее ценного биогенного вещества, которого недостаточно для удовлетворения потребностей организма. Это главный фактор при определении потенциала роста водорослей (ПРВ) в связи с проблемой эвтрофирования водоемов. Следовательно, урожай биомассы прямо пропорционален доступности биогенных веществ, лимитирующих развитие популяции. . [c.110]

В ОСНОВНОМ содержание минорных компонентов океанской воды, прежде всего идущих на образование скелета - Са, 81, 8г, и в свою очередь зависит от биогенных элементов, лимитирующими из которых являются прежде всего фосфор, азот и затем железо. [c.28]

Очень важный класс биогеоценозов изучается в работах Алексеева и др. [П2, 17] это экологические системы, в которых выполняется условие замкнутости по массе некоторого лимитирующего биогенного элемента. Динамические модели, переменными в которых выступают биомассы различных видов, записываются в предположении вольтерровского взаимодействия на всех трофических уровнях. Показано, что если хищники-консументы узко специализированы, то количество видов ограничено только общей массой лимитирующего вещества М с увеличением М увеличивается устойчивость и видовое разнообразие. Если же консумент не специфический, то в результате конкуренции остается одна простая ниша один продуцент и один консумент. Устойчивость трехуровневой системы повышается, если виды третьего уровня могут питаться как видами второго, так и первого уровня. [c.61]

Марганец может присутствовать в водоемах в относительно большой концентрации. Это очень важный биогенный элемент, однако редкий, даже если он и является лимитирующим. Марганец может находиться в растворенной или взвешенной форме. [c.31]

Приведенное соотношение биогенных элементов отражает только то их количество, которое тратится клетками при потреблении указанного типа органических загрязнений. Здесь не учтено то, что и азот, и фосфор в недостаточных концентрациях так же, как и кислород, могут лимитировать скорость процесса очистки и, следовательно, их концентрация в среде должна быть несколько выше той, которая рассчитана, исходя из структуры и концентрации загрязнителя. В случае нехватки биогенных элементов в очищаемых сточных водах необходимо добавлять различные водорастворимые соли, содержащие эти элементы. Как правило, для этих целей применяют сульфат и нитрат аммония, мочевину, аммиачную воду, аммофос, суперфосфат, ортофосфор-ную кислоту и т. д. Соли, используемые в качестве добавок биогенных элементов, не должны образовывать между собой нерастворимые в воде соединения и не должны резко менять значение pH. [c.125]

Для обеих проб отношение БПКполн/ХПК больше 0,5. Это позволяет говорить о возможности применения метода биологической очистки. Однако возможная глубина процесса очистки окажется существенно различной, так как в первой пробе к биохимическому оки лению способны 290/370 - 0,784 (или 78,4%), а во второй — только 51,3% веществ, оцениваемых величиной ХПК. Кроме того, в первой пробе биогенные элементы не будут лимитировать процесс очистки, так как отношение БПКполн К Р составляет 100 9,3 1,2. Во второй пробе сточной воды при избытке азота отсутствует фосфор. Для биологической очистки такой воды потребуется добавка солей фосфора. [c.124]

Неменьшую опасность для водоема представляет вторичное его загрязнение, обусловленное разложением отмирающих водных организмов. Сезонность в развитии фитопланктона и последующее его отмирание приводят к обогащению воды органическими веществами, на минерализацию которых требуется значительное количество кислорода. Будучи автотрофами, водоросли практически в любом водоеме находят источник углеродного питания, и лимитирующим фактором их развития является наличие в воде биогенных элементов (М и Р), Таким образом, ограничить избыточное развитие водорослей можно, лишь предотвратив попадание в водоем биогенов. [c.198]

Довольно частые ситуации отсутствия биогенного лимитирования фитопланктона (TN/TP = 10-15) могут быть одной из причин слабой зависимости его обилия (хлорофилла) от содержания азота и фосфора в каждом из водохранилищ. Весьма интересная картина получается при анализе летних данных, относящихся ко всему каскаду, при ранжировании их по показателю TN/TP (рис. 30). Действительно, в интервале TN/TP от 10 до 15 хлорофилл не связан ни с азотом, ни с фосфором. Однако высокие коэффициенты корреляции хлорофилла с обоими элементами получены как при предположительном азотном, так и фосфорном лимитировании. При этом увеличение концентраций каждого из них вызывает наиболее интенсивный прирост хлорофилла именно в том случае, когда данный элемент является лимитирующим. [c.109]

Перед началом выполнения любой программы восстановления необходим всесторонний мониторинг, чтобы по данным наблюдений оценить трофическое состояние водоема и приоритеты управления. Для подавляющего больщинства водных объектов биогенным элементом, лимитирующим развитие водорослей, является фосфор, хотя в некоторых случаях им может быть и азот. Для оценки результатов осуществления каких-либо программ восстановления водоемов должны привлекаться биоанализы, а также математическое моделирование (см. главу 9). [c.13]

Эвтрофирование является результатом увеличенного содержания биогенных веществ в водной среде, которое вызывает усиленный рост биомассы. Хотя большинство этих веществ утилизируется водными организмами, их рост может быть ограничен доступностью любого из биогенных веществ. Чаще всего рост организмов лимитируется содержанием фосфора и азота (в деталях этот вопрос обсуждается в главе 5). Рассматривая вопрос о круговороте биогенных веществ, важно оценить влияние и взаимодействие последних с гидрологическим режимом. Поступление биогенных веществ в озеро может быть аллохтонным (приносимым с атмосферными осадками и, что более важно, с водами водотоков) или автохтонным (образованным внутри озерной экосистемы). Нагрузка по биогенным веществам сильно зависит от скорости впадающих потоков и типа использования биогенных веществ на водосборной площади (об этом будет рассказано в главе 6 в связи с режимом фосфора и азота). [c.57]

Лимитирующий биогенный элемент для организма можно определить при наличии следующих данных [c.110]

Когда развитие фитопланктона лимитируется содержанием биогенных веществ, наблюдаемая скорость роста Рф связана [c.111]

Исключением из правила лимитирования роста содержанием биогенных веществ является случай излишнего их потребления. Здесь синтезируется избыток биогенных веществ, непосредственно потребляемых при развитии популяции, когда запас этих веществ не лимитирован и сохраняется до тех пор, пока поступление биогенных веществ не станет ограниченным. Используя этот механизм, некоторые организмы непрерывно растут, усваивая эти резервы, даже когда условия в среде обитания по другим показателям будут лимитирующими. [c.113]

В условиях низких скоростей движения воды опадающая листва макрофитов накапливается вокруг их корней, создавая богатые органическим веществом донные отложения, которые вносят значительный вклад в формирование первичной продукции в мелководных озерах, особенно среди других макрофитов, и поэтому макрофиты являются одним из факторов ускорения эвтрофирования водоемов. Рост макрофитов лимитируется доступностью биогенных веществ, а рост погруженных макрофитов и мутностью вод. Хотя макрофиты способны усваивать фосфор через листья при высокой концентрации фосфатов в окружающей среде, наиболее обычным способом потребления ими фосфора является прямая абсорбция фосфатов из грунта. [c.127]

Поскольку процесс эвтрофирования связан с обогащением водной среды биогенными веществами, часто первым доказательством этого влияния является биомасса водоема. В этой главе представлены основные концепции первичного продуцирования и роста фитопланктона. Солнечная энергия, используемая при фотосинтезе первичными продуцентами (главным образом фитопланктон плюс макрофиты), становится доступной для потребления животными более высоких трофических уровней. В среде с неограниченными запасами биогенных веществ теоретически рост должен возрастать экспоненциально, но в действительности этого не происходит. Учет выедания или лимитирования роста в результате истощения запасов какого-либо одного из биогенных веществ может ограничивать такой рост до уровня потенциальной способности экосистемы. Любой вид может стать неустойчивым и погибнуть, позволяя другим альтернативным видам активно развиваться. Ограничение роста как результат доступности специфического биогенного вещества является ключевой концепцией (хотя эвтрофные водные экосистемы, вероятно, лимитированы по условиям освещенности). Теоретически возможное биогенное лимитирование является результатом дефицита одного из многих биогенных веществ, однако обычно рост биомассы сдерживается недостатком либо фосфора, либо азота. Поскольку эти два биогенных элемента играют важную роль в эвтрофировании водоемов, их необходимо рассмотреть более подробно с химической точки зрения (см. главу 5) и по отношению к аллохтонным источникам (см. главы 6 и 7). [c.133]

Поскольку обычно считается, что лимитирующим фактором роста водорослей в пресноводных водоемах является содержание фосфора, то при очистке вод от биогенных элементов наиболее эффективные методы основаны на удалении фосфора. Очистка от азота менее эффективна и технологически более трудоемка и, следовательно, более дорогостояща. [c.204]

Учитывая, что единственным биогеном, лимитирующим развитие биоты в экосистеме Ладожского озера, является фосфор, авторы построили остальные модели, ради ограничения числа переменных, как модели круговорота фосфора. В базовой модели комплекса в качестве переменных использованы три группы фитопланктона, зоопланктон, детрит, растворенное органическое вещество, растворенный минеральный фосфор и растворенный кислород. Кроме базовой модели в комплекс входят модель, в которой зоопланктон представлен обобщенными биомассами мирного (фильтрующего) зоопланктона и хиищого зоопланктона модель, содержащая подмодель зообентоса модель, в которой фитопланктон представлен в виде совокупности девяти экологических групп, названных по входящим в них доминирующим комплексам. Последняя модель создана для воспроизведения сукцессии фитопланктона в процессе антропогенного эвтрофирования озера. Здесь сукцессия — это закономерное изменение состава доминирующих комплексов фитопланктона под влиянием тех или иных воздействий на экосистему (например, изменение с годами биогенной нагрузки, возникновение заметных тенденций изменения климата, рост загрязнений и т. д.). Важность определения состава доминирующих групп фитопланктона для оценки качества воды в озере мы уже отмечали. Без воспроизведения сукцессии, перестройки фитопланктонного сообщества, как справедливо отмечает В. В. Меншуткин (1993) в монографии Имитационное моделирование водных экологических систем , картина эвтрофирования Ладожского озера не может быть полной. [c.14]

Фосфор - важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит эвтрофикация водного объекта, сопровождающаяся перестройкой всего водного сообщества и ведущая к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, концентрации бактерий, снижению концентрации растворенного кислорода и пр.). [c.52]

Механизм биоразложения нефти и биодинамика этого процесса исследованы и описаны в ряде работ [64, 157]. Главную роль в процессах биоразложення нефти играют микроорганизмы, осуществляющие внутриклеточное окисление углеводородов [10]. Углеводородокисляющие микроорганизмы содержатся в почвенной среде в довольно значительном количестве [Jб4]. Нефтяное загрязнение приводит к росту численности почти всех физиологически активных групп микроорганизмов, которые утилизируют избыточный органический углерод, а это в свою очередь стимулирует иммобилизацию минерального азота, недостаток которого в почвенной среде в свою очередь лимитируют процессы восстановления почв [37]. Поэтому активизация процессов биоразложения нефти в почве сводится к созданию оптимальных условий функционирования сообществ микроорганизмов. В первую очередь это достигается путем создания в почвенной среде рационального содержания биогенных элементов, таких как азот (М) и фосфор (Р). Этим и обусловлено аправ-ление поиска биостимуляторов, входящих в состав нефтесорбентов. [c.401]

Сера, содержащаяся в морской воде, состоит в основном из двух стабильных изотопов 8 (95%) и (4%). При бактериальном восстановлении сульфата (которое лимитируется главным образом поступлением доноров водорода) сульфат содержащий легкий изотоп, имеет больше шансов быть поглощенным клетками и подвергнуться восстановлению, чем сульфат с 8. Поэтому образуюпц1Йся сероводород содержит меньше чем сульфат морской воды. При окислении (биологическом или абиотическом) этого легкого сероводорода образуется легкая сера. Содержание изотопов серы в упомянутых месторождениях указывает на биогенный характер этой серы. Изотопный состав биогенной серы значительно отличается от состава, найденного при изотопном анализе вулканической серы (на о. Сицилия). [c.517]

MOB, в частности отношением скорости ферментативных реакций F к Vm — скорости тех же реакций при возрастании остаточной концентрации лимитирующего рост (микроорганизмов) вещества до предельной. Величины .im и Fm термотолерантов и облигатных аэробов взаимозависимы. С другой стороны, для капнеических и аэрофильных аэробов, а также для облигатных галофилов наблюдалась определенная диспропорция между величинами и при их низких значениях. В связи с этим значительный интерес представляют данные по биогенности и относительной ферментативной активности уплотненных илов, населенных различными группами микроорганизмов (табл. 11.1 и 11.2). [c.239]

Дефицит элементов питания. Для эффективного роста микроорганиз-мам-деструкторам необходимы биогенные элементы азот и фосфор. Дополнительное внесение этих макроэлементов требуется в системах биологической очистки сточных вод, при биоремедиации песчаных и супесчаных почв, разложении больших масс контаминантов, бедных биогенными элементами. Исходя из элементного состава микроорганизмов, оптимальное соотношение С N Р определяется как 100-200 10-20 1-3. В природных условиях образующаяся биомасса потребляется следующими генерациями микроорганизмов, поэтому потребность их в азоте и фосфоре может быть меньше и составлять ориентировочно С N Р = 300 10 1. Поскольку при биотрансформации труднодеградируемых органических токсикантов в биомассу микроорганизмов переходит малая часть углерода (не более нескольких процентов), убыль остальных необходимых для жизнедеятельности макро- и микроэлементов вследствие только биологических процессов незначительна. Как правило, макро и микроэлементы не являются лимитирующими факторами в процессах биоочистки. [c.357]

Следующим по значимости фактором служит приток биогенных элементов. Он определяется содержанием доступных форм элемента в среде и его транспортом к месту обитания организмов. Следует различать регенерационный поток, образующийся вследствие автолиза и разложения мортмассы деструкторами в сообществе, экспортный поток, обусловленный выносом, привнос извне течениями или же за счет извлечения из горной породы. Эти потоки четко различаются для сообщества фитопланктона. Лимитирующие факторы различны для разных групп фототрофов. Для цианобактерий, среди которых много азотфиксаторов, наибольшее значение имеет доступность фосфатов, для водорослей на первом месте обычно бывает азот, а фосфат следует за ним. Далее следует серия микроэлементов, начиная с железа, обычно рассматриваемая физиологами растений применительно к культивируемому виду. [c.121]

Продуктивность экосистем определяется главным образом лимитирующими факторами наличием воды, питательных веществ, интенсивностью солнечной радиации, способностью системы исг1ользовать вещества и др. Эти факторы в разных экосистемах неодинаковы в пустыне - это вода, в глубоководных зонах моря - освещенность и недостаток биогенных элементов. [c.31]

Для обитания гидробионтов в водоемах важное значение имеет содержание биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора чем больше их в воде, тем выше продуктивность водного сообш[ества. В океане лимитирующим фактором продуктивности является фосфор. [c.90]

Минеральных компонентов в нефтяных загрязнениях содержится мало, кроме того, природные среды, особенно в северных регионах, обеднены источниками азота и фосфора. Как правило, при загрязнении нефтью дефицит биогенных элементов является лимитирующим фактором активности микроорганизмов-нефтедеструкторов. Для биологической очистки и биоремедиации вносят минеральные компоненты в виде минеральных удобрений (азотных, фосфорных и др.). Оптимальное соотношение С N составляет 9-200 1. Большинство минеральных удобрений хорошо растворяется в воде, что обеспечивает доставку компонентов минерального питания к микроорганизмам. При исчерпании источников азота дальнейшее окисление углеводородов в почве может поддерживаться азотом, поставляемым азот-фиксаторами. [c.370]

В эвтрофном озере вода плохого качества, с низкой концентрацией растворенного кислорода (РК) и избыточной биомассой в геологическом смысле подобное озеро вскоре исчезнет. В некоторых случаях водные массы могут быть пересыщены биогенными веществами — гипертрофными. На этой стадии рост водорослей лимитируется светом или температурой, а не доступностью биогенных веществ. Такие экологические системы имеют неустойчивое состояние, которое приводит к периодическим катастрофам (см. анализ рис. 4.7), после чего в озере возникает обща аноксия и вслед за этим отмирание биомассы в крупных масштабах. [c.16]

Биогенными являются компоненты, которые организмы утилизируют для жизнедеятельности и размножения. Рост водорослей основан на потреблении по крайней мере 19 биогенных элементов, хотя большая их часть требуется в следовых количествах. В дополнение к трем основным жизненно важным компонентам (углерод, водород и кислород) организмам требуются и другие биогенные вещества в сравнительно больших количествах. Среди них макроэлементы (натрий, кальций, фосфор, магний, кремний, азот, фосфор и сера). Остальные элементы требуются в меньших количествах и называются микроэлементами (медь, железо, цинк, хлор, бор, молибден, кобальт, ванадий). Недостаток любого из ртих элементов лимитирует развитие организмов (см. п. 4.2). В большей части водных систем таким лимитирующим биогенным элементом является фосфор либо в меньшей степени азот иногда значительные изменения в водоемах в результате деятельности человека связаны с содержанием углерода и условиями освещенности. [c.25]

Однако такой анализ предполагает, что существует только один лимитирующий биогенный элемент, что редко случается на практике. Такие элементы, как углерод, азот, фосфор, способны лимитировать скорость роста большинства видов фитопланктона (для диатомовых — также кремний). Йоргенсен [13] отмечает необходимость включения в расчеты всех возможных лимитантов роста. Он иллюстрирует пример управления для водоросли, не содержащей кремний в своей клеточной структуре [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология