ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ ФИТОПЛАНКТОНА И РОСТ ПОПУЛЯЦИИ ВО ВРЕМЯ «ЦВЕТЕНИЯ» ВОДЫ

Фитопланктон - разновидность планктона, которая способна к осуществлению процесса фотосинтеза. К фитопланктону относятся протококковые водоросли, диатомовые водоросли, и другие одноклеточные водоросли (часто представляющие колониальную форму жизни), а также одноклеточные планктонные гаптофитовые водоросли.

Данный вид планктона обитает в фотической (освещаемой солнцем верхней толще воды) зоне водоёма и служит пищей для зоопланктона, а также для зообентоса (совокупность животных организмов, обитающих на дне или в грунте водоемов) когда отмирает и оседает на дно водоема.

Стремительное размножение фитопланктона приводит к процессу «цветение воды». Основные факторы, влияющие на этот процесс:

1. Освещённость (солнечная радиация и прозрачность воды);
2. Влияние температуры воды;
3. Влияние минеральных питательных взвесей (фосфора и азота);
4. Влияние тяжелых металлов (ртуть, кадмий, свинец);
5. Влияние смертности фитопланктона и выедания зоопланктоном фитопланктона.

Влияние освещённости.

Достигающая поверхности водоема солнечная радиация – очень важный фактор, определяющий способность водорослей образованию нового органического вещества (ОВ). Планктон - представитель автотрофных организмов, которые затрачивают энергию при преобразовании неорганических веществ в органические. Для них свет является одним из главенствующих факторов и даёт возможность фотосинтеза, роста и развития.

Уравнения влияния освещенности на удельный рост фитопланктона:

где I₀ – поступающая на поверхность воды суммарная за сутки солнечная радиация (Дж/м² сут);

K – коэффициент экстинкции;

γ – коэффициент ослабления света суммарной взвесью (1/м);

H – глубина (м).

Коэффициент ослабления света по формуле:

где, а = 0,275;

b = 1,03;

S – прозрачность воды.

Связь прозрачности воды с содержанием взвеси:

где S – прозрачность воды;

Х – концентрация взвеси.

Влияние температуры воды.

Температура воды играет важную роль для жизненных процессов фитопланктона. Здесь можно разделить фитопланктон на три группы:

1. виды холодолюбивого планктона, живущие в низких температурах;
2. виды планктона, живущие в средних температурах;
3. виды теплолюбивого планктона, живущие в более высоких температурах.

Уравнения влияния температуры, которые включают оптимальные и максимальные температуры:

где k_T= скорость биологической реакции;

T_opt= оптимальная температура;

k_opt= скорость при оптимальной температуре;

T = преобладающая температура;

T_max= максимальная температура.

Влияние минеральных питательных взвесей.

Соотношение числа атомов углерода, азота и фосфора в клетках фитопланктона равно в среднем 106:16:1. Следовательно на 106 атомов углерода приходится 16 атомов азота и 1 атом фосфора. Данные элементы являются незаменимыми при формировании клетки. Нехватка фосфора (в большей степени) или азота может сильно ограничивать рост численности органического вещества.

Поступают фосфор и азот в водоемы прежде всего с территории водосбора, с расположенных рядом сельскохозяйственных культур, с животноводческих комплексов, а также если рядом живет большое количество людей.

Уравнения для высчитывания влияния фосфора и азота:

где N – концентрация в воде азота;

где Р – концентрация в воде фосфатов;

К_P, К_N – константы «полу-насыщения» по фосфору и азоту.

Влияние тяжелых металлов.

Тяжелые металлы в данном случаем могут как оказывать положительное влияние на стимулирование роста при малых концентрациях, так и отрицательное при больших.

При предположении линейного характера их изменения, уравнения влияния тяжелых металлов можно представить, как:

где х – концентрация Hg (Ртути), Pb (Свинца) и Cd (Кадмия) соответственно.

Влияние смертности фитопланктона и выедания зоопланктоном.

При увеличении численности фитопланктона, когда его рост выходит из-под контроля, факторы смертности и выедания быстро теряют свои ограничительные возможности. Различные планктонные организмы (например, дафнии) начинают увеличивать потребление фитопланктона при этом, однако возможности их в сдерживании роста фитопланктона и цианобактерий ограниченны.

Уравнение расчета смертности:

где R_P = частота дыхания;

S_р = скорость седиментации;

F_р = скорость выедания.

Для того чтобы наглядно понимать, как влияет недостаток в воде фосфора, азота, света, и присутствие тяжелых металлов, на максимальную скорость продуцирования фитопланктоном органического вещества находятся функции, обратные приведенным.

Список литературы:

1. Региональные особенности влияния факторов среды на продуцирование органического вещества в водных экосистемах. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=10219, свободный (дата обращения 22.05.2018).
2. Токсичное «цветение» воды континентальных водоемов, глобальная опасность и методы ликвидации. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://biokomfort74.ru/Статьи/, свободный (дата обращения 22.05.2018).
3. Дмитриев В.В. Моделирование круговорота вещества в водных экосистемах умеренных широт. Автореферат кандидатской Диссертации. – Л., ЛГУ, 1987.
4. Замараева Т.В., Рудкова А.А. Изучение зависимости скорости роста одноклеточных водорослей от температуры, кислотности среды и концентрации тяжелых металлов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 12., Л., 1989.
5. Замараева Т.В., Рудкова А.А. Изучение зависимости скорости роста одноклеточных водорослей от температуры, кислотности среды и концентрации тяжелых металлов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 12., Л., 1989.