Скорость роста фитопланктона

Скорость роста фитопланктона а океанах (первичная продуктивность) лимитируется в основном доступностью света и скоростью поступления лимитирующих питательных веществ [обычно считается, что это азот (М), фосфор (Р) и кремний (31)]. Зависимость от света привязывает продуктивность к верхним слоям океанов. В водах полярных морей рост фитопланктона отсутствует в течение темных зимних месяцев. [c.196]

Однако, согласно Стефану и др. [517], перечисление, приведенное в табл. 6.5, не исчерпывает все физические факторы, которые оказывают влияние на состояние популяций фитопланктона. Ограничивая свое рассмотрение только явлениями цветения зеленых и сине-зеленых в верхнем 1,5—2,0-метровом слое эвтрофного озера, эти авторы пришли к заключению, что действие ветра (в пределах толщины перемешанного слоя) может явиться важным фактором, регулирующим скорости роста фитопланктона. На рис. 6.8 [c.189]

В задачах моделирования временных продукционных вариаций скорость усвоения фосфора не зависит от скорости роста фитопланктона. Для такой ситуации член усвоения фосфора описывается просто выражением (6.87), дополненным множителем /(/) С/Смакс если же используется модель фиксированной продукционной скорости, то скорости усвоения оказываются прямо пропорциональными репродукционным скоростям фитопланктона, формализованным, например, таким соотношением, как (6.21). В этой простой модельной схеме, из.которой исключены такие блоки, как детрит или зоопланктон, следует принять, что скорость разложения фитопланктона может быть определена как непосредственное выделение фосфора в раствор [c.224]

Как и в больщинстве природных сред, биологические, а особенно, микробиологические процессы имеют больщое значение в дельтах. Во многих дельтах высокие концентрации твердых частиц делают воду слишком мутной, что не позволяет развиваться фитопланктону. Однако в мелководных дельтах или в дельтах с низкой мутностью, а также у их направленных к морю окраин, где концентрации взвешенных твердых частиц низкие, степень освещения может быть достаточной для поддержания роста фитопланктона. Дельты часто дают защищенные укрытые гавани, обычно являющиеся центрами торговли и коммерции. В результате в развитых и развивающихся странах берега дельт часто служат местом расположения крупных городов. Слив отходов и особенно сточных вод населением этих городов приводит к увеличению концентрации питательных веществ, и в местах, где достаточно света, имеет место большая первичная продукция (см. п. 3.7.5). В динамичной среде дельты разбавление ее богатой фитопланктоном воды удаленными от берега водами с низким содержанием фитопланктона происходит с большей скоростью, чем могут расти клетки (популяции фитопланктона при оптимальных условиях удваиваются во временном масштабе, равном дню или около того). Таким образом, рост популяций фитопланктона часто ограничивается скорее этим процессом разбавления, чем доступностью света или питательных веществ. [c.157]

Для простоты сделано допущение, что рост фитопланктона регулируется одним типом соединения азота, как указано на рис. 18, где р4о — величина запаса лимитирующего питательного вещества (т. е. нитрата) Ni — концентрация азота в фитопланктоне I/no--скорость [c.51]

Поэтому коэффициент общей потери фитопланктона будет регулировать потребление нитратов (т. е. скорость роста). [c.52]

Важный аспект роли лимитирующего питательного вещества — это потенциальная возможность использования ее в предсказании последовательности фитопланктона. Примером специфичности скорости роста 4 видов морского фитопланктона при различных концентрациях нитратов и аммония в воде и 2 уровнях освещения являются данные (рис. 20), приведенные в работе [27]. [c.54]

Имеются также данные, показывающие, что величины Кт (константы полунасыщения) для морского фитопланктона видоспецифичны и зависят от температуры воды, но не зависят от освещения или. других внешних факторов, влияющих на скорость роста [28]. Константа полунасыщения является важным параметром в предсказании относительной способности различного фитопланктона использовать низкие уровни питательных веществ. [c.54]

Виды стоков растворенного кислорода, несомненно, более разнообразны, чем его источников. На рис. 5.10 показано, каким образом стоки включены в одну из моделей качества воды [154]. Каждый вид фитопланктона характеризуется своими затратами на дыхание и своей скоростью роста, которые, по-видимому, зависят от температуры воды. Использование других уравнений трофической цепи водоема дополнительно увеличивает сложность моделируемой системы. Из рис. 5.10 можно видеть, что в данном случае в рассмотрение включены зоопланктон и три вида рыб. При окислении органического вещества как в водном столбе, так и в донных отложениях образуются многочисленные продукты разложения. Суммируя сказанное выше, еще раз подчеркнем, что трудности заключаются не только в составлении исчерпывающей инвентаризации стоков, но и в учете их пространственно-временных вариаций. Последнее же имеет фундаментальное значение в обсуждаемой проблеме. [c.173]

Временная зависимость в этом подходе заложена в члене, описывающем рост скорости вымирания фитопланктона за счет усиливающегося выедания зоопланктоном. [c.180]

Следует отметить, что экстраполяция этих графических зависимостей в область более высокой температуры ограничивается наличием плато . Большинство представителей фитопланктона имеют оптимальную скорость роста в температурном интервале 20—25 °С, хотя при этом известно и о существовании видов фитопланктона, областью обитания которых является слой термоклина [165]. Обычно вопрос о скорости процессов исследуется для условий полного удовлетворения потребностей фитопланктона [c.181]

Отсюда ясно, что скорость усвоения фосфора фитопланктоном непосредственно не связана с его ростом. Более того, рост фитопланктона может продолжаться и после того, как запасы фосфора в воде исчерпаны. Фас и др. [174], а также Ри [440] исследовали вопрос о скорости усвоения фосфора из воды фитопланктоном н обнаружили, что искомые скорости являются функцией концентрации фосфора в окружающей клетку водной среде. Примечательно, что зависимость оказалась обратной увеличение концентрации фосфора по механизму обратной связи снижало уровень его потребления клеткой. [c.201]

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

Главное физическое воздействие состоит в увеличении освещенности, которая достаточна для высоких скоростей фотосинтеза даже в конце зимы. Солнечная радиация прогревает озеро до образования термической стратификации, после чего высокие скорости роста планктона могут наблюдаться в перемешанном слое ниже эвфотической зоны. Если рассматривать только температуру, то ее влияние на изменчивость фитопланктона невелико. Стратификация влияет на запасы биогенных веществ в эпилимнионе, она препятствует их поступлению в эпилимнион. При этом могут создаваться условия, ограничивающие рост фитопланктона в пределах суток. Температура играет важную роль, контролируя выедание фитопланктона зоопланктоном н деятельность паразитов, что проявляется преимущественно в период стратификации и может отчасти истощать популяции водорослей. Весной диатомовые имеют высокое содержание биогенных веществ. В это время отмечаются хорошие условия освещенности и низкая активность хищников. Зоопланктон обычно [c.120]

Например, модель, описывающая динамику фитопланктона, зоопланктона и круговорот азота и примененная для оз. Бива (Япония), включала пять различных дифференциальных уравнений для концентраций органического азота (Ni), аммонийного азота (N2), окисленных форм азота (N3), популяций фитопланктона [Рп) и зоопланктона (Zn) относительно азота. Модель была применена к озеру в предположении, что оно является хорошо перемешиваемой системой, хотя не совсем понятно, почему вертикальная дифференциация Ри, Zj и других параметров не была учтена в модели такого вида. Скорости роста в этой модели представлены в виде кинетических уравнений Моно (аналог урав- [c.252]

При этом экспоненциальный рост или спад биомассы фитопланктона зависит от знака разности (Рф—G). Задача определения знака может быть решена как в полевых условиях, так и в условиях эксперимента. Однако в общем случае скорости Рф и G зависят от концентраций питательных веществ N, уровня облученности водоема солнечным светом и наличия хищников более высокого уровня . [c.181]

Рост биомассы фитопланктона здесь считается функционально зависящим от внутриклеточного содержания свободного (не входящего в структуру клетки) фосфата С, в то время как скорость усвоения питательного вещества принята не зависящей от внеклеточной концентрации ортофосфата. Тогда член, описывающий воспроизводство фитопланктона, записывается в виде [c.185]

Здесь важно отметить, что многие биологические процессы протекают лишь при превышении на данном горизонте определенного порога освещенности солнечным светом. Например, скорости роста фитопланктона, рассчитанные исходя из среднесуточной освещент ности, едва ли окажутся репрезентативными, поскольку этот рост в значительной степени обусловлен полуденными солнечными потоками, которым соответствует освещенность, превышающая среднесуточное значение. Более того, рост фитопланктона часто зависит от температуры воды и неучет, ее суточной изменчивости едва ли позволит адекватно промоделировать этот процесс. Таким образом, для моделей качества воды (в противоположность термическим моделям) описанное усреднение радиационных потоков и значений температуры воды является скорее всего неприемлемым, [c.47]

В обзоре Сайкса и др. [539] отчетливо выделены наиболее принципиальные черты эвтрофикационных моделей. Расчеты основываются на уравнениях баланса масс. Кинетические уравнения необходимы для описания таких процессов, как, скажем, скорости роста фитопланктона. Однако при этом нет необходимости в расчетах для каждого конкретного вида фитопланктона, обитающего в озере кроме того, многие другие источники и стоки могут быть просто свалены в одну кучу . Значительная часть предложенных моделей не предназначена для предсказания развития термической стратификации озера (см. главу 3), так как предполагается, что слой эпилимниона хорошо перемешан. При этом анализ ограничивается сезонами, в течение которых структура озера может быть с большой степенью адекватности представлена либо в виде двух статических слоев (см., например, [463]), либо даже одного однородного слоя, случай так называемого хорошо перемешанного реактора. Ди Торо и др. [124] попытались представить моделируемую систему в виде двух характерных счетных концентраций фито- и зоопланктона, не учитывая при это.м их видового состава. Такой подход позволяет ограничиться только тремя основными блоками хлорофиллом-а фитопланктона, зоопланктоном и питательными веществами. Применение этой модели к одному един- [c.220]

Расчеты на моделях экосистем и эвтрофирования водоемов основаны на уравнениях баланса масс и веществ. Кинетические уравнения необходимы для описания скоростей роста фитопланктона и других процессов, но совсем не обязательно рассчитывать рост каждого отдельного вида, имеющегося в озере безусловно, некоторые источники и вещества могут быть даны в комбинированном виде. Более того, во многих моделях не предусмотрен прогностический расчет термической стратификации (см. п. 2.5), но предполагается, что эпилимнион хорошо перемешан, и анализ ограничиваётся одним годом при этом озеро может быть представлено двумя слоями с замедленным водообменом или одним однородным слоем ( хорошо перемешиваемый реактор ). [c.252]

Хотя сведения о росте нитрифицирующих бактерий и фитопланктона в природных условиях ограничены, на основании расчета специфических скоростей роста как функции концентрации азота аммония можно предположить конкуренцию одного над другим. Константы полунасыщения при поглощении азота аммония фитопланктоном [ Л у (Nн ) = 0,1 — 10 ммоль] намного ниже, чем нитрифицирующими бактериями [/Су-=14—575ммоль]. [c.64]

Мезомасштабное распределение фитопланктона оценивали по данным полигонных съемок, выполненных за 4-5 ч (Угличское водохранилище, июль 1999 г.) или 10-12 ч (Рыбинское, май -сентябрь 1987 г.). Расстояние между станциями составляло сотни метров в первом случае и 2-3 км во втором. Временной интервал, в течение которого проводились съемки, соизмерим уже не только с физиологическими, но и экологическими процессами, длящимися около 105 с (около одних сут.) и затрагивающими воспроизводство клеток (Reynolds, 1990). Напомним, что для альгоценозов водохранилища скорости роста составляют 0.5-5 удвоений в сут. (Елизарова, 1982,1993). Внешнее, как правило ветровое, воздействие такого временного масштаба играет важную роль в пространственном распределении фитопланктона (Harris, 1986). [c.55]

Учитывая протяженность водохранилищ, такие наблюдения обычно проводятся в течение нескольких суток. По отношению к альгоценозам это соответствует экологическому отклику, затрагивающему скорости роста (Reynolds, 1990), а по отношению к внешним изменениями соизмеримо с синоптическими процессами. Изменение обилия фитопланктона по акватории связано и с переносом, и с ростом организмов. Дискретность таких изменений оценивается интервалом от одних до 10-14 сут (Harris, 1987). [c.62]

К исходу суток обилие фитопланктона редко возвращается к начальному, что наблюдалось также в условиях стратифицированного Сиверского озера (Маркевич и др., 1982). Из трех рассматриваемых для водохранилищ случаев в одном отмечен тренд к нарастанию хлорофилла, в другом - к снижению, а в третьем - отсутствию каких-либо изменений. Вероятно каждая ситуация зависит от фазы сезонной сукцессии сообщества. Суточные флуктуации активности фитопланктона связаны с изменениями скоростей фотосинтеза и клеточного деления, питательных потребностей, плавучести, биолюминесценции и т.д. Обилие водорослей в течение суток регулируется ритмикой их размножения (Елизарова, 1982), ритмикой питания зоопланктона (Крючкова, 1989), миграциями подвижных форм и переносом с токами воды пассивных . Репродукция фитопланктона происходит в основном в вечерние или ночные часы, а потребление фитофагами - в ночное время (Maulood et al., 1978). Суточный период, соизмеримый со скоростями роста водорослей, рассматривается как некий экологический масштаб, в пределах которого реализуются механизмы физиологической адаптации, позволяющие оптимизировать удельную фотосинтетическую продуктивность (Reynolds, 1990). В ответ на изменения освещенности изменяется содержание пигментов в клетке. В этом проявляется хроматическая адаптация, происходящая в период, соизмеримый с временем генерации (от нескольких часов до нескольких суток), и у новых поколений развиваются новые фотосинтетические возможности. [c.75]

Реакция на краткофочные воздействия формирует отклик сообщества на более длительное воздействие экологического характера (формирование пищевого резерва для животных, поток ОВ, ход деструкции). Потенциальные скорости роста водорослей реагируют на внешние изменения с временным масштабом порядка недели - месяцы , из которых складываются наиболее регулярные годовые или сезонные циклы (Reynolds, 1990). Циклические изменения теплообмена, температуры, устойчивости водного столба, солнечной радиации, содержания биогенов хотя и различаются в разных водоемах, но, в то же время, подчиняются и общим закономерностям. Анализу сезонной изменчивости фитопланктона озер и водохранилищ посвящено большое число работ (в том числе Трифонова, [c.76]

Несколько более сложная система уравнений, учитывающих также и вариации по глубине, была проанализирована в работе Рили и др. [446]. Однако в этом подходе было принято упрощающее предположение о том, что система находится в устойчивом состоянии. Это обстоятельство ограничило применение разработанной модели лишь для летнего периода года [512]. Стил в своих модельных построениях использовал два объемных сегмента и сохранил члены, содержащие производные по времени. Однако он не посчитал нужным учесть временную изменчивость как температуры, так и приходящей солнечной радиации. Вывод всех обсуждавшихся до сих пор систем уравнений основывался на концепции сохранения массы. Основной переменной являлась масса первичной продукции, однако в рассмотрение включались также и массы зоопланктона и питательных веществ. Одним из основных различий между упомянутыми моделями, равно как и любыми другими планктонными моделями, являются заложенные в расчеты константы скоростей. Опубликованная в 1949 г. работа Монода [352] может служить канвой для анализа скоростей роста и вымирания фитопланктона. [c.181]

Гибель особей также проистекает из наличия хищников в водоеме. Например, для оз. Онтарио Райт [605] количественно оценил выедание дафнии лептодорой, используя классическое уравнение Лотки—Вольтерра. Скорости роста и вымирания для плотоядных видов определяют размер их популяции. При этом, однако, было обнаружено, что для решения основного вопроса взаимоотношений фитопланктона и растительноядного зоопланктона нет необходимости рассматривать более высокие уровни трофической цепи в водоеме. Сайкес и др. [539] включают в свою модель также и член, учитывающий оседание (и, следовательно, один из механизмов стока) зоопланктона [c.192]

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]

В водных экологических системах существует неустойчивое равновесие между питательными веществами и ростом организмов. На рис. 16 и 17 представлена упрощенная диаграмма балансного потока азота через такую систему. При ограниченности питательных веществ, как, например, в олиготрофных водах, равновесие сохраняется (т. е. система находится в динамическом равновеспи). По мере того как качество воды улучшается, объем питательных веществ в системе увеличивается, но остается в равновесии. В конце эвтрофикации, однако, равновесие теряется и наблюдается увеличение фитопланктона. Нарушение равновесия происходит вследствие ограничения распространения бактериальной популяции [76]. Этим определяется верхний предел скорости ассимиляции питательных веществ бактериями (р1з, см. рис- 17), по не фитопланктоном (р1з, см. рис. 16). При достижении бактериальной популяцией своего максимума фитопланктон [c.66]

В водоёмах, где гидрологические и экологические факторы благоприятны, прежде всего, для дыхания рыб, наблюдаются наиболее высокие скорости массонакопления. Одновременно отмечено, что принудительная подача кислорода в воду с помощью аэрационной техники, где его мало по естественным причинам, способствует ускорению роста рыбы. Это обусловлено тем, что улучшение кислородного режима повышает продуктивность фитопланктона, усиливает контакт воды с донными отложениями, повышает общую био- [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология