82

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………….8

РОЗДІЛ І. :

.ФІТОПЛАНКТОН ПРІСНІХ ВОДОЙМ………………………………………10

1.1. Фітопланктон прісних водойм......................................................................10

1.2 Загальна характеристика каскаду Горіхуватських ставків……………….20

1.3. Особливості видового складу фітопланктону каскаду Горіхувастих ставків ....................................................................................................................22

РОЗДІЛ ІІ

ЕТАПИ ДОСЛІДЖЕНЬ ФІТОПЛАНКТОНУ КАСКАДУ ГОРІХУВАСТИХ СТАВКІВ . ………………………………………………………………………33

2.1. Визначення повного обсягу ставка………………………………………..33

2.2 Визначення прозорості ставка……………………………………………...34

2.3 Відбір проб …………………………………………………………………..35

2.4 Консервація проб ……………………………………………………………36

2.5 Згущення проб ………………………………………………………………37

2.6 Камеральне опрацювання проб ……………………………………………38

2.7Визначення чисельності і біомаси ………………………………………….39

2.8. Визначення первинної продукції фітопланктону і деструкції органічних речовин …………………………………………………………………………..40

2.9. Оцінка різноманітності фітопланктону …………………………………...43

РОЗДІЛ ІІІ

ВИЗНАЧЕННЯ ЧИСЕЛЬНОСТІ ТА ДИНАМІКИ БІОМАСИ ФІТОПЛАНКТОНУ …………………………………………………………….48

1. Визначення повного обсягу досліджуваних водойм……………………...51

3.2 Визначення прозорості ставка……………………………………………...52

3.3 Визначення чисельності і біомаси………………………………………….53

3.4 Оцінка різноманітності фітопланктону…………………………………… 55

3.5 Визначення біомаси фітопланктону за кількістю клітин водоростей……55

РОЗДІЛ IV

ЕКОНОМІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ПРОЦЕСІВ ФОТОСИНТЕЗУ У СВІТОВОМУ ОКЕАНІ………………………………………………………………………….58

4.1 Глобальні процеси фотосинтезу у світовому океані……………………...58

4.2 Квоти на викид парникових газів………………………………………….64

РОЗДІЛ V.

ОХОРОНА ПРАЦІ……………………………………………………………..68

5.1 Небезпечні та шкідливі виробничі фактори при роботі в біохімічній лабораторії………………………………………………………………………68

5.2. Технічні та організаційні заходи для зменшення рівня впливу небезпечних та шкідливих виробничих факторів при роботі в біохімічній лабораторії………………………………………………………………………70

5.3. Забезпечення пожежної і вибухової безпеки при роботі в біохімічній лабораторії………………………………………………………………………75

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ……………………………………………78

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………………………..79

ВСТУП

Актуальність проблеми. Відслідковування закономірностей зміни біомасси фітопланктону – актуальне завдання сучасної гідробіології. Незважаючи на те, що фітопланктон є основною фотосинтезуючою ланкою водних екосистем, механізми зв’язку фізіолого-біохімічних процесів, що лежать в основі продуктивності, з факторами навколишнього середовища досліджені недостатньо. Головна увага традиційно приділяється встановленню кількісних показників первинної продукції в конкретних водних об’єктах, а також аналізу структури альгоугруповань. Водночас глибоке осмислення екологічних процесів і складання реальних прогнозів зміни стану водних екосистем неможливі без всебічних еколого-фізіологічних досліджень механізмів формування та перебудови альгоценозів (Гольд, 1996; Елизарова; 1999, Минеева, 2004).

Високий рівень антропогенного навантаження на водні об’єкти України зумовлений великою щільністю населення, впливом розвинутої промисловості, інтенсифікацією сільського господарства, а також недостатньо ефективною системою очищення стічних вод, що надходять у водойми. Наприкінці 80-х – на початку 90-х років ХХ століття істотно підвищився рівень мінералізації води приток Дніпра та його водосховищ (Журавлева, 1998), збільшився вміст у ній розчиненого мінерального і загального фосфору (Журавлева, Курейшевич, 2000; Гидроэнергетика..., 2004), підвищилась концентрація у воді і донних відкладах токсикантів та радіонуклідів (Калениченко, 1993; Линник, 1999; Арсан та ін., 1997; Романенко та ін., 2000; Шаповал, Кукля, 2001; Кузьменко та ін., 2002). Це призвело до суттєвого погіршення якості води основних джерел водопостачання країни.

У зв’язку з зазначеним вище виникає необхідність з’ясування відгуку планктонних водоростей на вказані зміни навколишнього середовища. Дослідження фундаментальних основ формування фітопланктону та глобального впливу природних чинників на цей процес в умовах антропогенного пресу важливі для розробки теорії біологічної продуктивності водойм, науково обґрунтованих методів управління функціонуванням екосистем та прогнозування якості води.

РОЗДІЛ І

ФІТОПЛАНКТОН ПРІСНИХ ВОДОЙМ.

1.1Фітопланктон прісних водойм

Термін планктон (грец. «планктон» - блукаючий) вперше був введений у науку 1887 р. і за первісним поданням означав сукупність організмів, що ширяють у воді. Дещо пізніше у складі планктону стали розрізняти фітопланктон (рослинний планктон) і зоопланктон (тваринний планктон). Отже, фітопланктоном називають сукупність свободноплавающіх (в товщі води) дрібних, переважно мікроскопічних, рослин, основну масу яких складають водорості. Відповідно кожен окремий організм зі складу фітопланктону називають фітопланктером.        Екологи вважають, що фітопланктон в житті великих водойм виконує ту ж роль, що і рослини на суші, тобто виробляє первинне органічна речовина, за рахунок якого прямо або опосередковано (через ланцюг живлення) існує весь інший живий світ на суші і у воді.

Це справедливо. Однак слід пам'ятати, що до складу фітопланктону, так само як і до складу наземних рослинних угруповань, входять гриби і бактерії, які, за рідкісним винятком, не здатні самі створювати органічну речовину. Вони відносяться до тієї ж екологічної групі гетеротрофних організмів, що харчуються за рахунок готового органічної речовини, до якої належить весь тваринний світ. Гриби і бактерії беруть участь в руйнуванні мертвого органічної речовини, тим самим виконуючи хоча і дуже важливу роль у кругообігу речовин, але принципово іншу, ніж зелені рослини. Незважаючи на це, основною функцією фітопланктону в цілому слід все ж визнати створення органічної речовини водоростями. Тому далі ми будемо говорити тут лише про мікроскопічні водорості, що входять до складу

фітопланктону. Це тим більше виправдано, що склад грибів в співтоваристві фітопланктону вивчений ще дуже слабо, а планктонні бактерії (бактеріопланктона) в екології водойм розглядаються зазвичай окремо.        

Існування планктонних організмів у зваженому стані у воді забезпечується деякими спеціальними пристосуваннями. В одних видів утворюються різного роду вирости і придатки тіла - шипи, щетинки, рогоподібні відростки, перетинки і т. п. (Мал. 27); у інших видів відбувається накопичення в тілі речовин з питомою вагою менше одиниці, наприклад крапель жиру, газових вакуолей (у деяких синьо-зелених водоростей, рис 28.) І т. д. Полегшується маса клітини також шляхом зменшення її розмірів: розміри клітин в планктонних видів, як правило, помітно менше, ніж у близькоспоріднених донних водоростей. У планктоні широко поширені і дрібні організми, розміром в декілька мікрометрів, які утворюють так званий наннопланктон.[7]

У прісноводому комплексі нерідкі і зелені водорості: ооцістіс (Oocystis) (по всьому морю), види сценедесмус (Scenedesmus) і педіаструма (Pediastrum), більш численні в затоках.Прісноводний фітопланктон відрізняється від типово морського величезною різноманітністю зелених і синьо-зелених водоростей. Особливо численні серед зелених одноклітинні і колоніальні вольвоксовие і протококковие: види хламідомонад (Chlamydomonas), гоніума (Gonium), вольвокса (Volvox), педіаструма, сценедесмус, ооцістіса, сфероцістіса (Sphaerocystis) та ін . Серед синьо-зелених багаточисельні види Анаб, мікроцістіса, афанізоменона, глеотріхіі (Gloeotrichia) та ін.

Характернейший в морському фітопланктоні рід хетоцерос (Chaetoceros) в озерах і ставках зовсім відсутня, а численні в морях різосоленія (Rhizosolenia) в прісних водах представлені лише декількома видами.         У прісноводому фітопланктоні значно біднішими якісно і кількісно представлені перидинеї. Звичайні серед них види цераціума (Ceratium) і перідініума . У прісних водах відсутні кремнежгутіковие і дуже рідкісні кокколітофоріди, зате деякі інші жгутикові представлені тут різноманітно і нерідко у великій кількості. В основному це хрізомонади - види дінобріона (Dinobryon), малломонаса (Mallomonas), уроглени (Uroglena) та ін (68 рис., 69), а також евгленовие - евглена (Euglena), трахеломонас (Trachelomonas) і факус (Phacus) (195 рис., 201, 202); перша переважно в холодних водах, а другі - в теплих.

Однією з істотних особливостей прісноводного фітопланктону є велика кількість у ньому временнопланктонних водоростей. Ряд видів, яких прийнято вважати типово планктонними, в ставках і озерах мають донну або періфітоном (прикріплення до якогось предмета) фазу в своєму життєвому циклі. Таким чином, різноманітність екологічних умов у внутрішніх водоймах визначає і значно більшу різноманітність в порівнянні з морями екологічних комплексів і видового складу прісноводного планктону.[10]

        У великих глибоких озерах виражені менш яскраво риси відмінності прісноводного фітопланктону від морського. У таких озерах-гігантах, як Байкал, Великі озера, Ладозьке, Онезьке, в фітопланктоні майже цілий рік переважають діатомові. Тут вони, як і в морях, створюють основну продукцію. Видовий склад діатомових озерного планктону відмінний від морського, але в їх екології є чимало спільного. Наприклад, мелозіра ісландська (Melosira islandica) - масовий вид фітопланктону Ладозького і Онезького озер, а також мелозіра байкальська (Melosira байкальської) з Байкалу в фазу спокою після весняної спалаху не опускаються на дно (або опускаються лише частково), як це спостерігається в інших прісноводних видів у водоймах меншого розміру, а утримуються в товщі води, утворюючи на деякій глибині характерні міжсезоння скупчення. У великих озерах, як і в морях, великі розходження в продуктивності фітопланктону: в центральній частині водоймища продуктивність дуже низька, а біля берегів, особливо в мілководних затоках і проти гирл річок, вона різко підвищується.[14]

Ще більше схожості з морським у фітопланктоні двох найбільших озер світу з солоною водою - Каспії і Аралі. Хоча солоність води в них значно нижче морський (у Каспії 12-13 ° / 00, в Аралі 11-120/00), але в складі фітопланктону тут переважають водорості морського походження, особливо серед діатомових: види хетоцероса (Chaetoceros), різосоленія (Rhizosolenia) та ін З джгутикових характерні солоноватоводние види ексувіелли (Exuviella) та ін В опріснених зонах цих озер панують прісноводні види, проте при солоності води навіть 3-5 ° / 00 ще дуже різноманітний солоноватоводний фітопланктон морського походження.

В найбільш типовому вигляді прісноводний фітопланктон як за складом та екології, так і по продукційних властивостям представлений в озерах середнього розміру помірної зони, наприклад в озерах Балтійського басейну.

Тут в залежності від типу озера і сезону року в фітопланктоні переважають діатомові, синьо-зелені або зелені водорості. . Із діатомових характерні види мелозіри (Melosira), астеріонелли (Asterionella), табелляріі (Tabellaria), фрагіляріі (Fragilaria), ціклотелли (Cyclotella) та ін; серед синьо-зелених - види мікроцістіса (Microcystis), Анаб (Anabaena), афанізоменона ( Aphanizomenon), глеотріхіі (Gloeotrichia). Основними представниками зелених водоростей в озерному планктоні є перераховані вище протококковие, а в водах з дуже м'якою водою, знаходяться під впливом боліт, численні десмідиєві: види космаріума (Cosmarium), стаураструма (Staurastrum), клостеріума (Closterium), еуаструма (Euastrum) та ін .

У мілководних озерах і ставках із зелених водоростей нерідко переважають вольвоксовие: вольвокс (Volvox), хламідомонада (Chlamydomonas), пандорина (Pandorina), евдоріна (Eudorina). У фітопланктоні озер тундри і північної тайги досить різноманітні хрізомонади: види дінобріона (Dinobryon), сінури (Synura), урогленопсіса (Uroglenopsis), малломонаса (Mallomonas). Характернейшая для морського фітопланктону група перидинеї в прісних водах представлена всюди (у всіх водоймах), але відносно невеликим числом видів, які скрізь, за рідкісним винятком, досягають невисокою чисельністю. У самих малих водоймах - в невеликих озерах і ставках - вельми різноманітні і нерідко численні евгленовие, особливо види трахеломонаса (Trachelomonas), а в теплих водоймах тропіків і субтропіків також евглени (Euglena), лепоцінкліс (Lepocynclis), факус (Phacus) та ін У кожному окремому водоймі в залежності від фізичних і хімічних особливостей режиму і від сезону року переважає одна або інша з перерахованих груп водоростей, а в періоди дуже інтенсивного розвитку панує нерідко всього один вид. У дрібних тимчасових водоймах - калюжах, викопаних ямах - вельми звичайні дрібні вольвоксові з роду хламідомонас (Chlamydomonas), від масового розвитку яких вода нерідко забарвлюється в зелений колір.[5]

Прохлорофіти

Це також прокаріотів. Вони відрізняються від ціанофіт тим, шо ні не містять фікобіліпротеїнів. Гусєв М.В. і Мінєєва Л.А. визначають фікобіліпротеїнів як червоні і сині пігменти, що містяться тільки в однієї групи еукаріотів - ціанобактерій (також червоних і кріптофітових водоростей). Великі маси Prochlorothrix hollandica в дрібних озерах в Нідерландах призвели до відкриттю там прохлорофіт.

Глауконіти

Дуже маленька група, що включає три рідкісних прісноводних різновиди. Основний інтерес представляє те, що у цієї групи з'явилися хлоропласти, подібні з хлоропластами ціанобактерій, імовірно еволюційним шляхом.

Родофіти

Родофіти зазвичай називають червоними морськими водоростями через їх забарвлення. В основному це не свободноплавающие водорості, вони розвиваються на прибережних скелях. У 2004 р. Fei запропонував виростити і зібрати кілька різновидів родофіт (Gracilaria і Porphyra) в високопоживних прибережних областях, щоб зменшити можливість еутрофікаціі. Хлорофіти

Це група зелених морських водоростей, що відрізняється великою видовою різноманітністю. Деякі форми є одноклітинними і планктоніческімі, в той час як інші - макроскопічні. Spirogyra – широко поширена форма, яка під час цвітіння утворює своєрідну піну на поверхні невеликих водойм. Планктоніческіе форми (Chlamydomonas) характеризуються наявністю двох джгутиків рівної довжини, які дозволяютьрослині плавати.

Евгленофіти

Евгленофіти характеризуються єдиною мембраною хлоропласта ендоплазматичної мережі, мезокаріотіческім ядром, одним рядом волосків на Джгутики і змістом парамілона в цитоплазмі. Їх розмір 50m m. В несприятливих умовах евгленофіти утворюють цисти.

Дінофіти

Дінофлагеллати - в значній мірі одноклітинні бі-флагеллати з відмітними структурами. Розмножуються розщепленням. Поширені цисти. У такому стані водорості можуть перебувати багато років, поки зміни в навколишньому середовищі (температура, поживні речовини, світло і т.д.) не дадуть цисті можливості прорости. Зростання дінофіт підпорядковується експоненціальним законом: з однієї цисти можуть за тиждень розвинутися 6-8000 клітин. Деякі дінофлагеллати повністю гетеротрофних, інші - міксотрофное. Деякі дослідники, припускають, що їх можна назвати мезокаріотамі. Дінофлагеллати мешкають і в морській, і в прісній воді, проте в прісній менше різновидів. Отруйні розквіти Gymnodium мають важливе значення в рибоохорони справі. В океані дінофлагеллати відповідальні за так звані червоні потоки, які були предметом багатьох досліджень. На це звернув увагу Anderson (1995). Він доповнює, що термін «червоні потоки» може ввести в оману, і наукове співтовариство вважало за краще назву «шкідливий цвітіння водоростей» (НАВ). НАВ проявляє себе в різних формах, говорить Anderson, наприклад, отруйний планктон споживається молюсками, мідіями, устрицями, які, потрапляючи на стіл до людини, можуть призвести до важкого отруєння і навіть до смерті. Всі основні токсичні речовини виробляються дінофлагеллати. Також від токсинів страждають риби, кити, морські птахи та інші тварини.

Криптофіти

Мешкають і в прісній, і в солоній воді. Їх відмітною властивістю є слабка чутливість до світла, вони можуть мешкати на більшій глибині, ніж інші водорості. Здатні до виживання у воді, покритій снігом і льодом.

Кріофіти

Золотисто-коричневі водорості - головним чином мешканці прісної, переважно м'якої води. Важлива особливість динаміки їх зростання - те, що навіть у сприятливому навколишньому середовищі кожен день цілих 10% популяції піддаються інцістірованію. Це приводить до пониження їх конкурентоспроможності. Aureococcus утворюють «коричневі потоки» в водоймах. Це явище досліджено та змодельовано американськими вченими в 2000-2002 р. Екологи прийшли до висновку, що розмноження Aureococcus anophagefferen призводить до збільшення у воді концентрації цих водоростей. В результаті на глибину проникає менше світла, що впливає на ріст і розвиток бентіческіх водоростей і ракоподібних.

Прімнезіофіти

Прімнезіофіти (або гаптофіти) є більшою мірою морськими

одноклітинними флагеллатамі (жгутиконосцами). Флагеллати мають два джгутики, які, залежно від різновиду можуть бути рівними або нерівними.Існує приблизно 75 пологів і 500 різновидів прімнезіофіт. Розмір їх досить малий: 5m m Можливо найвідоміша різновид - Emiliania huxleyi, які

поширені від тропіків до полярних областей. Olson і Strom повідомили про обширному розквіті в Беринговому морі, в якому, очевидно, розвитку прімнезіофіт сприяє слабка конкуренція. Phaeocystis pouchetii проходить дві життєві стадії: як одноклітинна флагаллата і колоніальну стадію, з'єднуючись в полісахарідную форму. Остання може бути неприємністю, коли розквіти відбуваються в регіональних або рибальських областях.

Баціларіофіти (діатомові водорості)

Діатомові водорості - одноклітинні морські водорості, знайдені практично у всіх водах, і, ймовірно, найчисленніша група з водних еукаріотичних організмів. Існує приблизно 250 пологів і більше 100000 різновидів. Найбільш загальними видами є Skeletonema, Thalassiosira, Nitzschia. Клітини оточені твердою кварцовою оболонкою, круглої або злегка витягнутої форми. Ця оболонка, яка часто утворює заплутаний і дуже гарний візерунок, називається фрустулой. Їх характерний колір походить від каротиноида, золотисто-коричневого фукоксантина. Висока вміст кварцу в оболонках діатомових водоростей означає, що він може стати лімітуючим елементом. Деякі різновиди отруйні. Наприклад, Pseudo-nitschia і деякі інші виділяють домоевую кислоту, які викликають отруєння ракоподібних, Chaetoceros є причиною загибелі риби.

Ксантофіли

Ксантофіти мають жовто-зелене забарвлення, два джгутики нерівної довжини, один з яких, покритий волосками, спрямований вперед, а інший, гладкий, спрямований назад. Більшість різновидів - прісноводні. Розмноження безстатеве поділом клітини.

Еустігматофіти

Це дуже маленька група всього з дванадцяти різновидів, що мешкають впрісній воді і грунті.

Рафід офіти

Інший маленький клас флагеллат. повідомлено, що одна різновид викликала масову смертність тунця в японських і австралійських водах, причому грошові втрати в Японії склали приблизно $ US500 мільйонів і в Австралії $ US24 мільйонів.

Фаеофіти

Фаеофіти - практично всі бентіческіх морські організми, що мають розміри від мікроскопічних до гігантських водоростей. Вони мають характернийкоричневий колір завдяки фукоксантин і різним таніну. Коричневіморські водорості широко використовуються в їжу і в виготовленніфармацевтичних препаратів. Одна із широко використовуваних різновидів –Laminaria japonica, яку, можна було б використовувати для того, щоб зменшити прибережну еутрофікацію.[15]

Живильні речовини

Більшість видів фітопланктону фотоавтотрофної, що означає

використання неорганічних речовин для росту, вуглекислого газу як джерела

вуглецю і світла як енергії для всіх процесів. Хемоавтотрофні організми

споживають уже готові органічні речовини. Морські водорості, які

отримують вуглець з органічних складів, як кажуть, гетеротрофних і можуть

бути або фото-чи хемогетеротрофни.

Розмноження

Багато різновидів розмножуються поділом клітини. Деякі багатоклітинні організми формують фрагмент або виробляють спеціальну структуру, звану пропагул. Цей тип називається вегетативним способом розмноження на відміну від формування спеціалізованих одноклітинних суперечка, що називають безстатевим розмноженням. Спори, які з'єднуються, щоб справити зиготу, називаються гаметами і можуть не мати джгутиків. Деякі спори мають потовщені стінки і збільшений запас поживних речовин, щоб пережити можливі несприятливі умови. Такі спори називаються акінети. Багато еукаріоти проходять кілька стадій життєвого циклу, змінюючи форми. Життєвий цикл Pfiesteria piscicida, надзвичайно складний і має 24 одноклітинні стадії, з яких флагеллатние і амебоидние мають найбільше значення. Він пише, що поки Pfiesteria знаходиться в стадії недіючої амеби, вона нешкідлива. Як тільки виникають сприятливі умови, оболонка цисти руйнується і з неї з'являється клітина, яка може бути небезпечна. Сама отруйна стадія, на думку вченого, - це «Рослинна», яка викликає масову загибель риби. Сезонні зміни Як відомо, сезонні зміни впливають на конкурентоспроможність різних видів планктону.

1. До кінця зими достатню кількість поживних речовин та інтенсивність світла збільшується, що призводить до стрімкого розвитку маленького, швидко зростаючого фітопланктону.

2. Зростання зоопланктону стимулюється появою цієї їжі, спочатку домінують короткоживучі покоління.

3. Розвиток травоїдних тварин перевищує темп зростання фітопланктону, що призводить до зниження концентрації другого, настає фаза чистої води.

4. Популяційна щільність травоїдних і біомаса їх зменшуються внаслідок зростаючого хижацтва риби.

5. Зменшення зоопланктону призводить до літнього розвитку їстівної різновиди Cryptophycae і неїстівних зелених водоростей, за чим слід зменшення поживних речовин.

6. Боротьба за фосфор призводить до переваги діатомових водоростей над зеленими морськими водоростями, поки не вичерпається кварц, далі встановлюється домінування дінофлагеллати і / або ціанобактерій.

7. Великі травоїдні ракоподібні тварини змінюються більш дрібними, оскільки вони менш вразливі для хижаків.

8. Складне співтовариство розвивається і коливається зі збільшенням температури.

9. Фізичні зміни до кінця літа роблять домінуючими більш конкурентоздатні в змішаній навколишнього середовища організми, зокрема, діатомові водорості. 10.Увеліченіе розміру зоопланктону і його біомаси росте до осіннього максимуму, поки не зменшиться кількість світла і поживних речовин, тоді він переходить до зимового станом.[16]

Парадокс планктону

Відома робота «Парадокс планктону» зачіпає наступну проблему. Принцип конкурентного виключення формулюється так: «якщо векосистемі є n споживачів і r лімітують речовин, то рівновага настає, коли залишається r споживачів ». Однак в реальних екосистемах різноманітність видів завжди перевищувала кількість поживних речовин.[17]