Лабораторная работа № 1.

Тема:Частичная стратификация пруда.

Цель: определить верхнюю «зону продуцирования» и нижнюю «зону разложения» и регенерацию плавательных элементов.

Методы: иллюстрация простыми измерениями суммарного суточного метаболизма в пробах воды. Используется метод светлых и темных сосудов дающий исходную точку для описания потока энергии.

Исследование: образцы воды с разных глубин берут в попарно связанные бутили; одна бутыль из пары закрывается черной материей, чтобы исключить попадание света; в параллельные бутыли берутся пробы воды в которых с помощью специальных реагентов определяется исходное содержание кислорода в каждой среде. ( В качестве стандартного метода для измерения содержания кислорода в воде применяют метод Винера. Он включает фиксацию MnSo4, H2So4, KI, в результате чего выделяется свободный Iв количестве пропорциональном содержанию кислорода в воде. Йод титруется тиосульфатом натрия (тиосульфат применяется в фотографии). Концентрация которого, подбирается таким образом, чтобы определить соединение кислорода (мг/л, г/м3, или в частях на миллион).

Затем в пары светлого и темного бутылей погружают таким образом, чтобы они оказались на той глубине с которой была взята вода. Через 24 часа веревку с бутылями вытаскивают и определяют содержание кислорода и сравнивают его с исходной его концентрацией. Понижение концентрации кислорода в темных бутылях служит показателем дыхания находившихся в пробе продуцентов и консументов, а изменение содержания кислорода в светлых бутылях есть разность между потребления кислорода при дыхании и его выделении при фотосинтезе, если таковое происходит. Сложение дыхания и чистой продукции или вычитание конечной концентрации кислорода в темной бутыли из концентрации в светлой ( если исходная концентрация была в обеих бутылях одинаковой) дает оценку суммарного или валового, фотосинтеза ( продукция пищи) за сутки, так как количество выделяемого кислорода пропорционально продуцируемому сухому веществу. Ситуационное описание ожидаемых результатов эксперимента с темными и светлыми бутылями в мелком богатом питательными веществами пруду в теплый солнечный день.

В нашем примере в верхнем слое воды на глубине до 2х метров фотосинтез превосходит дыхание, на глубине 2-3 метра эти процессы уравновешиваются, свыше 3х метров света для фотосинтеза не достаточно, здесь идет только дыхание. Освещенность, при которой растение еще способны уравновешивать создание и потребление пищи, называется компенсационным уровнем и характеризует функциональную границу между автотрофным (эвфотическая зона) и гетеротрофным слоем.

Таблица 1

Суточный метаболизм в столбе воды 1м3 в пруду, определенный по изменениям содержания кислорода на разной глубине.

Глубина	Изменениесодержания кислорода г/м^3		Валовая продукция, грамм кислорода на 1 м^3	Дыхание сообщества, один грамм кислорода на 1м ^3
	Светлая бутыль	Темная бутыль
До 1м	+3	- 1	4	1
1-2 м	+2	-1	3	1
2-3м	0	-1	1	1
Придонный слой толщиной 1 м	-3	-3	0	3
Суммарный метаболизм водяного столба, г кислорода на 1 м^3в день	-	-	8	6

Если в экосистеме продукция кислорода составляет примерно 8 г/м3, а продукция превышает дыхание, то это служит показателем благоприятных условий в экосистеме, т.к. в толще воды производится избыток пищи, который обеспечивает существование донных организмов и жизнедеятельность всех популяций экосистемы в периоды с неблагоприятными условиями освещения и температуры. При загрязнении пруда органическим веществом потребление кислорода (дыхания) привысит его выделение и содержание кислорода в воде снизится. Постепенно возникнут анаэробные (бескислородные) условия, при которых рыба и большинство других животных не могут существовать. Чтобы оценить состояние массы воды, мы должны не только измерять концентрацию кислорода, но и определять скорость изменения и баланса продукции и потребление пищи в суточном и годичном цикле. Таким образом, постоянное наблюдение за концентрацией кислорода служит одним из удобных способов «Биохимического потребления кислорода» ( БПК).

Рис. 2. рис. 3.