Первичная продукция

Основная роль в процессах новообразования органического вещества в водоемах принадлежит хлорофилсодержащим организмам - фитопланктону и макрофитам. Первичная продукция - результат жизнедеятельности растительных организмов - характеризует итог процесса фотосинтеза, в ходе которого органическое вещество синтезируется из минеральных компонентов окружающей среды. Таким образом, первичная продукция представляет собой массу новообразованного органического вещества за определенный период времени. Мерой первичной продукции является скорость новообразования органического вещества.

Различают валовую и чистую первичную продукцию (ПП). Под валовой ПП понимается все количество образовавшегося в ходе фотосинтеза органического вещества. Именно валовая ПП применительно к фитопланктону является мерой фотосинтеза, поскольку дает представление о том количестве вещества и энергии, которые используются в дальнейших превращениях вещества и энергии в море. Под чистой ПП понимается та часть новообразованного органического вещества, которая остается поле трат на обмен( в основ дыхание) и которая остается непосредственно доступной для использования другими организмами в воде в качестве пищи.

В настоящее время гидробиология не располагает безупречной методикой измерения первичной продукции в водной среде, и в системе допущений, принятых для расчета различных видов продукции, есть иного неточностей, свидетельствующих о наличие практически непреодолимых трудностей, связанных с объективных сложностью природных экосистем. В следствии этого, все получаемые оценки продукции следует считать приближенными и даже ориентировочными. Тем не менее, существующее положение не отвергает необходимости получения хотя бы оценочных значений уровня первичной продукции - важного экологического показателя состояния морских экосистем.

Кислородная модификация метода склянок

Первоначально, широко распространенным и традиционным методом определения первичной продукции фитопланктона являлась кислородная модификация метода склянок. Кислородный метод определения первичной продукции (ПП) основан на измерении количества выделенного в процессе фотосинтеза кислорода, которое пропорционально образовавшемуся органическому веществу. Однако, следует учитывать, что, по-видимому, не существует строгих постоянных соотношений между образованием первичного органического вещества, потреблением углекислоты и выделением кислорода в процессе фотосинтеза. Повышение точности измерений количества поглощенной в процессе фотосинтеза углекислоты и выделенного кислорода не повышает надежности оценок ПП органического вещества, т.к. при пересчете значений регистрируемых показателей неопределенность стехиометрических соотношений в балансовом уравнении фотосинтеза не устраняется. Вместе с тем, использование одних и тех же модификаций скляночного метода для определения значений первичной продукции позволяло производить различного рода сопоставления продуктивности фитопланктона в различных районах Мирового океана и оценки состояния природных морских экосистем. В связи с вышеизложенным, значения ПП органического вещества чаще всего выражают в единицах кислорода или единицах углерода, при этом возможен перевод одних показателей в другие.

Однако следует сделать вывод, что кислородный метод измерений первичной продукции органического вещества менее чувствителен по сравнению с используемой практически повсеместно радиоуглеродной модификацией метода склянок. Тем не менее, он хорошо зарекомендовал себя для исследований проводимых мезо- и эвтрофных районах моря, однако в малопродуктивных (олиготрофных) зонах океана кислородный метод практически неприменим. К несомненным достоинствам этого метода следует также отнести возможность определения как чистой, так и валовой первичной продукции. При этом, кислородная модификация метод склянок довольно проста и не требует специально оборудования.

Радиоуглеродный метод определения первичной продукции (модификация метода склянок)

Принцип определения первичной продукции радиоуглеродным методом основан на допущении, согласно которому внесенный в склянки меченный углерод (обычно в виде Na₂¹⁴CO₃ ) включается в процессы фотосинтеза органического вещества с той же скоростью , что и не меченный изотоп углерода ¹⁴С. В настоящее время радиоуглеродный метод является наиболее распространенным классическим методом определения первичной продукции (ПП) как в морях, так и в пресных водоемах. Полученная радиоуглеродным методом оценка ПП не может быть безоговорочно отнесена ни к валовой, ни к чистой продукции. Однако, установлено, что при краткосрочных экспозициях склянок (2-4 часа) радиоуглеродный метод дает значения продукции, близкие к валовой, а при длительных (12-24 часа) - близкие к чистой. Следует отметить, что экспозиция склянок в течение суток приемлема только в умеренных и холодных водах при очень низких уровнях фотосинтеза, в тропических и продуктивных водах экспозиция проб не должна превышать 6-10 часов. Определения первичной продукции радиоуглеродным методом осуществляется по стандартной схеме: отбор проб, добавление изотопа, экспозиция, фильтрация и определение радиоактивности фильтров.

В последние годы разработаны и внедрены в практику работ электрохимические методы определения кислорода в воде для оценки ПП на основе погружаемых датчиков. Однако повсеместное внедрения этих приборов в практику работ еще не произошло из-за высокой стоимости систем и отсутствия серийного выпуска отечественной аппаратуры.