Перевод названия: Ecological monitoring of the surface film of natural water bodies
Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 1995
Аннотация: В течение трех полевых сезонов в небольшом лесном пруду (1995-96), где доминировали эукариотические водоросли (зеленые и диатомеи) и в более крупном степном озере (1997), где наблюдались вспышки "цветения" синезеленых прокариотов, изучалась динамика биомассы планктона и состав свободных жирных кислот (СЖК) поверхностной пленки водыПоказать полностью. Параллельно методом экспериментальных микроэкосистем определялась кинетика самоочищения от фенола. Полученные данные сравнивались с результатами аналогичных наблюдений, произведенных ранее на Красноярском водохранилище в период "цветения" сине-зеленых водорослей. Установлено, что несмотря на постоянные изменения видового состава и биомассы эукариотических микроводорослей в пруду, изученные интегральные характеристики экосистемы - структурная (состав СЖК пленки) и функциональная (скорость самоочищения) оставались относительно неизменными в течение сезона. В то же время в экспоненциальную фазу "цветения" сине-зеленых в озере и в водохранилище резко менялась кинетика самоочищения и состав СЖК пленки. Высказано предположение, что различия типов интегральной функции (кинетики самоочищения) связаны с разным характером взаимоотношений между бактериями, окаисляющими поллютант, и эукариотическими и прокариотическими микроводорослями. Показано, что тип функционирования может быть оперативно идентифицирован по составу СЖК поверхностной пленки. Также по СЖК пленки может быть получена дополнительная информация о взаимоотношениях фито- и бактериопланктона.p Для определения закономерностей выделения СЖК микроводорослями, что необходимо для обоснованной дешифровки состава СЖК поверхностной пленки в природных водоемах, были проведены лабораторные эксперименты с прокариотической сине-зеленой Spirulina platensis и эукариотической зеленой Chlorella vulgaris. Впервые установлено, что состав внеклеточных СЖК синезеленой водоросли закономерно изменялся при вариациях факторов среды (температуры), тогда как в составе внеклеточных СЖК зеленой водоросли направленные изменения отсутствовали. Высказана гипотеза, что выброс СЖК является примитивным механизмом адаптивной регуляции жирнокислотного состава липидов мембран у прокариот, тогда как у эукариот адаптация происходит за счет внутренней регуляции. Результаты экспериментов подтверждают и объясняют полевые данные о различиях в формировании состава СЖК пленки при доминировании прокариотических и эукариотических микроводорослей.p С помощью специального измерительного комплекса, включающего "решетку" микротерморезисторов, и имитирующего тем самым поле обзора ИК-радиометра, в лабораторных условиях исследовались спектральные характеристики колебаний температуры "холодной" поверхностной пленки воды, вызванные появлением термиков. Анализ спектров мощности выявил мультимодальный характер колебаний температуры поверхностной пленки воды. Вследствие мультимодальности колебаний не удалось найти зависимость частотной характеристики колебаний от перепада температуры между пленкой и толщей воды. В связи с этим попытки полевой регистрации тонких слоев ПАВ на поверхности водоемов при помощи ИК-радиометрии по сдвигу частоты колебаний представляются бесперспективными.p During three sampling seasons in a small forest pond (1995-96) where eucaryotic algae (green and diatom) dominated and in a more large steppe lake (1997), where "blooms" of procaryotic blue-greens occurred dynamics of biomass of plankton and composition of free fatty acids (FFA) of the surface film of water were studied. Simultaneously, using the method of experimental microecosystems, the kinetics of the self-purification from phenol was determined. The data obtained were compared with the results of similar studies carried out earlier at the Krasnoyarsk reservoir during the period of "bloom" of the blue-green algae. As found, despite permanent fluctuations of the species composition and biomass of the eucaryotic microalgae in the pond, the studied integral characteristics of the ecosystem - structural (FFA's composition of the film) and functional (the rate of self-purification) were comparatively invariant during the season. Meanwhile in the exponential phase of the "bloom" of blue-greens in the lake and the reservoir the kinetics of the selfpurification and composition of FFAs of the film changed abruptly. As supposed, the differences of the types of the integral function (kinetics of the self-purification) could be caused by a different character of relations between the bacteria, carried out the self-purification, and the eucaryotic and procaryotic microalgae. As demonstrated, the type of the function could be rapidly identified using the composition of FFAs of the surface film. Moreover, on the basis of the composition of FFAs of the film an additional information on the relations between phyto- and bacterioplankton could be obtained.p To determine regularities of exudation of FFA by microalgae, which are necessary for a reasonable decoding of the composition of FFAs of the surface film of the natural water bodies, laboratory experiments with procaryotic blue-green Spirulina platensis and eucaryotic Chlorella vulgaris were done. It was originally found, that the composition of the extracellular FFAs of the blue-green algae regularly changed due to variations of the environments (temperature), while in the composition of the extracellular FFAs of the green algae there were no regular variations. A hypothesis was suggested that the exudation of FFAs may be a primitive mechanism of an adaptive regulation of fatty acid composition of membrane lipids of procaryots, while the adaptation of eucaryots may be due to an internal regulation. The results of the experiments are believed to support and explain the field data on the differences in the forming of the composition of FFAs of the film in the periods of dominating of the procaryotic and eucaryotic microalgae.p Using a special measuring set, which included a "lattice" of five microthermoresistors and thereby simulated observation field of IR-radiometer, spectral characteristics of fluctuations of temperature of the "cold" surface film of water created by the thermals were studied in laboratory. The power spectra analysis revealed a multymodal character of the temperature fluctuations in the surface film of water. Due to the multymodality it was not possible to find out a dependence of frequency of the fluctuations on the temperature difference between the surface film and bulk water. Consequently, attempts to carry out field sensing of thin layers of surfactants on water bodies using IR-radiometry by a shift of the frequency of the fluctuations seems to be condemned to failure.p