|
Институт проблем морских технологий ДВО РАН (г.Владивосток)
Задача изучения продуктивности водных экосистем состоит в выяснении скорости, с которой разные экосистемы в тех или иных условиях производят подобное себе вещество. Продуктивность водоемов обычно оценивают по уровню первичной продукции планктона, рассчитываемой за какой-то конкретный период времени.
Исследованиями процессов и закономерностей первичного продуцирования в водных экосистемах занимались в разные годы большое количество отечественных и зарубежных ученых. Разработано много способов и методов расчета первичной продукции, выявлены факторы, влияющие на скорость фотосинтеза.
Получение количественных оценок продукционных характеристик массовых групп планктона основано, как правило, на измерении концентрации планктона на единицу объема, освещенности, гидрохимических показателях среды, что является довольно трудоемким процессом, занимающим продолжительное время.
В последнее время довольно перспективным направлением исследований считается оценка первичной продукции по содержанию хлорофилла «а» в планктоне. Для вод с разным содержанием хлорофилла в поверхностном слое характерен определенный уровень продуктивности [Шушкина Э.А., Виноградов М.Е., 1998]. Сопоставляя спутниковые данные о концентрации хлорофилла в поверхностном слое океана с данными экспедиционных измерений первичной продукции и биомассы планктона авторами было установлено, что между этими величинами существует высокая корреляция, а соотношение основных групп планктона в пределах 200- метрового слоя сохраняются во всех районах океана. Это позволило им произвести районирование Мирового океана по уровню трофности вод.
По опубликованным данным для мезотрофных вод Тихого океана [Шушкина Э.А., Виноградов М.Е., 1998] нами было рассчитано уравнение линейной регрессии, связывающее концентрацию хлорофилла с биомассой фитопланктона в продуктивном слое [Лескова,2011]. По выведенному уравнению была рассчитана средняя суточная биомасса фитопланктона и сделана попытка оценить среднюю по станциям годовую продукцию фитопланктона в заливе Находка, которая составила 401,67±50,16 гС/м2 . Годовая первичная продукция, рассчитанная по середине диапазона оказалась равной 198,72±35,46 гС/м2. Естественно, что эти оценки являются весьма приблизительными.
Трудоемкость измерений первичной продукции и биомассы фитопланктона в экспедиционных условиях не позволяют сравнить полученные оценки с фактическими данными. В связи с этим для проверки правдоподобности произведенной оценки была сделана еще одна попытка рассчитать первичную продукцию по уравнению регрессии, связывающему первичную продукцию в столбе воды (Сфс, мгС/м2 в день) с концентрацией хлорофилла в поверхностном слое (Схп, мг/м3) [Демидов А.Б., 2008]. Автором данной статьи на основании собственных и литературных данных был проведен регрессионный анализ связи величин первичной продукции в столбе воды с концентрацией поверхностного хлорофилла в разные сезоны. Так, для весеннего сезона уравнение связи имеет вид:
.
Высокий коэффициент корреляции (r=0,863) и уровень значимости р<0,1 свидетельствуют об адекватности полученной модели и позволяют использовать ее для приблизительных расчетов первичной продукции.
Для оценки первичной продукции в зал. Находка были взяты те же данные, что и ранее [Лескова О.А., 2011]. Годовая продукция фитопланктона в столбе воды, рассчитанная по приведенному выше уравнению для среднеарифметической концентрации хлорофилла приблизительно равна 109,47±3,6 гС/м2, а для середины диапазона – 62,48±0,58 гС/м2. Эти величины более, чем в три раза меньше оценок, полученных на основе расчета суточной биомассы фитопланктона и годового Р/В коэффициента. Такое значительное расхождение связано с тем, что в основу расчетов положен недостаточно большой массив данных по концентрации хлорофилла. а для получения более достоверной картины о продуктивности конкретной водной экосистемы необходима полноценная экспериментальная база репрезентативных данных по первичной продукции, биомассе основных групп планктона, концентрации хлорофилла и гидрохимическим параметрам среды.
Тем не менее, определения концентрации хлорофилла «а» могут позволить в первом приближении оценивать продукцию планктонной экосистемы, а в совокупности с данными по бентосу получить первичные представления о соотношении биомасс основных групп, а, следовательно, получать возможность оценивать с той или иной степенью точности продукцию основных элементов экосистемы. Поэтому важным направлением для получения информации о морских экосистемах является использование не только спутниковых данных, но и разработка автоматизированных систем сбора и экологических исследований с использованием переносных регистрирующих устройств и подводных аппаратов, оснащенных различными датчиками, видеокамерами, системами сбора, записи и обработки информации.
В Институте проблем морских технологий ДВО РАН имеется большой опыт применения подводных аппаратов для экологических исследований [Дулепов В.И., Щербатюк А.Ф., 2001]. В лаборатории экосистем ИПМТ ДВО РАН разработаны методы количественной оценки плотности поселения, биомассы и запасов гидробионтов, определения продукции, ведения мониторинга экосистем с помощью подводных аппаратов и устройств регистрации параметров среды. Использование комбинированных подходов с применением традиционных гидробиологических методов и оснащенных датчиками подводных аппаратов позволяет количественно исследовать взаимосвязи между экологическими параметрами и биотой на характерных полигонах. Затем на основе выявленных биотических взаимосвязей можно распространить оценки на всю исследуемую акваторию с использованием информации, полученной только с помощью подводных роботов.
Литература
1. Демидов А.Б. Сезонная изменчивость и оценка годовых величин первичной продукции фитопланктона в Черном море // Океанология, 2008, том 48, №5. С.718-733.
2. Дулепов В.И., Щербатюк А.Ф. Современные технические средства в подводных экологических исследованиях. – Владивосток: Дальнаука, 2008. – 164с.
3. Лескова О.А. Дистанционные исследования планктонных сообществ / Проблемы экологии морского шельфа. Материалы II Всероссийской научной молодежной конференции-школы. – Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2011. С.60.
4. Шушкина Э.А., Виноградов М.Е. Количественная характеристика населения пелагиали Тихого океана. Биомасса планктона и продукционно-деструкционные процессы // Океанология, 1998. Т.28, вып.6. С.992-1000.
|
