फाइटोप्लांकटन का उत्पादन चक्र. फाइटोप्लांकटन के विकास को प्रभावित करने वाले कारक फाइटोप्लांकटन की उत्पादकता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक

वी.ए. चुगैनोवा, आई.यू. पिनरो, आर्कान्जेस्क, रूस की मेकडोन्स्काया उत्तरी शाखा ई-मेल: [ईमेल सुरक्षित]

प्राथमिक उत्पादन, जिसमें सबसे बड़ा योगदान प्लवक के शैवाल द्वारा किया जाता है, जलाशय में प्रवेश करने वाले एलोकेथोनस कार्बनिक पदार्थों के साथ, उत्पादन प्रक्रिया के सभी बाद के चरणों की सामग्री और ऊर्जा आधार बनाता है।

प्राथमिक उत्पादन के अध्ययन के तरीकों के विकास के लिए धन्यवाद, जलाशय की समग्र जैविक उत्पादकता को मात्रात्मक अभिव्यक्ति मिली है। प्लवक प्रकाश संश्लेषण के दौरान संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के मात्रात्मक लक्षण वर्णन की आवश्यकता हाइड्रोबायोलॉजी के कई मुद्दों और प्रथाओं को हल करते समय स्पष्ट रूप से प्रकट होती है। लेकिन, इसके बावजूद, फाइटोप्लांकटन की उत्पादन विशेषताओं का ज्ञान वांछित नहीं है।

सामग्री और तरीके

फाइटोप्लांकटन की प्राथमिक उत्पादकता का अध्ययन 7 जुलाई से 21 जुलाई, 2007 तक दैनिक स्टेशनों (सकल प्राथमिक उत्पादकता के कुल 14 निर्धारण) पर पेचाकोव्स्काया सलमा स्ट्रेट (सोलावेटस्की द्वीप) में सेवपिनरो स्टेशन पर किया गया था। इसके अलावा, हमारे शोध का एक लक्ष्य फाइटोप्लांकटन में गुणात्मक और मात्रात्मक दैनिक परिवर्तन था। इस संबंध में, 13 फाइटोप्लांकटन नमूने एकत्र किए गए और तटीय क्षेत्र की सतह परत में संसाधित किए गए। फाइटोप्लांकटन के नमूने 14-15 जुलाई को दो घंटे बाद लिए गए। अवलोकनों के सेट में, फाइटोप्लांकटन के गुणात्मक और मात्रात्मक संकेतकों के साथ, तापमान, पानी की लवणता और ऑक्सीजन सामग्री का निर्धारण शामिल था।

समुद्री जल के नमूनों का विश्लेषण हाइड्रोकेमिकल अभ्यास में आम तौर पर स्वीकृत तरीकों का उपयोग करके किया गया। पानी में घुली ऑक्सीजन को वॉल्यूमेट्रिक विंकलर विधि (मैनुअल..., 2003) द्वारा निर्धारित किया गया था। प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता निर्धारित करने के लिए पानी के नमूनों का ऊष्मायन समुद्र के पानी के तापमान और प्राकृतिक प्रकाश में अंधेरे और हल्के फ्लास्क में किया गया था। फाइटोप्लांकटन की वर्णक संरचना के नमूनों को 35 मिमी के व्यास और 0.65 माइक्रोन के छिद्र आकार के साथ व्लादिपोर झिल्ली फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया था। फिल्टर के नमूने सिलिका जेल के साथ एक कंटेनर में फ्रीजर में संग्रहीत किए गए थे। मानक तरीकों का उपयोग करके प्रयोगशाला स्थितियों में माइक्रोएल्गे वर्णक निर्धारित किए गए थे। अर्क के ऑप्टिकल घनत्व को 480, 630, 647, 664 और 750 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर मापा गया था। क्लोरोफिल "ए" की सांद्रता की गणना जेफरी और हम्फ्री (जेफरी एस.डब्ल्यू., हम्फ्री जी.एफ., 1975) के सूत्रों का उपयोग करके की गई थी।

शोध के परिणामस्वरूप, 15 दिनों में सकल प्राथमिक उत्पादन में परिवर्तन पर कई अवलोकन प्राप्त हुए, और फाइटोप्लांकटन के गुणात्मक और मात्रात्मक संकेतकों की दैनिक गतिशीलता की पहचान की गई।

परिणाम और उसकी चर्चा

हमारी टिप्पणियों के अनुसार, पेचकोव्स्काया सलमा में सकल प्राथमिक उत्पादन (पीपीटोटल) का मान एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न है - 0.33-1.65 mgO2/l/दिन (जो 124-619 mgC/m3/दिन से मेल खाता है), औसत मूल्य 0. 63 mgO2/l/दिन (256.4 mgC/m3/दिन) था। अधिकतम मान पिछले दो दिनों में दर्ज किए गए, जो संभवतः अधिक अनुकूल मौसम स्थितियों (चित्र 1) के कारण है। ये मान मूल रूप से इस क्षेत्र में पिछले वर्षों में प्राप्त पीपीटोटल के अनुरूप हैं (चुगैनोवा, माकेदोन्स्काया, 2007)।

सामान्य तौर पर, सकल प्रकाश संश्लेषण 15 दिनों में काफी समान रूप से बदल गया, जो एक तरंग जैसा चरित्र दर्शाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस अवधि के दौरान स्थिर प्राकृतिक परिस्थितियाँ देखी गईं। इस प्रकार, पानी का तापमान अवलोकन की शुरुआत में 8.4 डिग्री सेल्सियस से लेकर अंत में 10 डिग्री सेल्सियस (औसतन 9.66 डिग्री सेल्सियस) तक भिन्न-भिन्न रहा, लवणता 26.2-26.9%% (औसत 26.6% के साथ) की सीमा में भिन्न रही। ओ ). मौसम की स्थिति भी लगभग एक समान थी।

संपूर्ण अवलोकन अवधि के दौरान विनाश संकेतक पीपीटोटल से अधिक हो गए, और केवल अवधि के अंत में उनके मूल्य संतुलन के करीब थे। औसतन, विनाश 414.4 मिलीग्राम सी/एम 3/दिन (86.3 - 742.5 मिलीग्राम सी/एम 3/दिन की परिवर्तनशीलता के साथ) था।

प्रमुख फाइटोप्लांकटन प्रजातियों की बहुतायत, बायोमास और परिसर में दैनिक परिवर्तन कुछ उतार-चढ़ाव के अधीन थे। बायोमास 94.8 से 496.44 μg/l, और बहुतायत - 4860 से 18220 सेल/लीटर (चित्र 2) तक भिन्न था। बहुतायत और बायोमास का औसत दैनिक मान क्रमशः 10277 सेल/लीटर और 311.21 μg/l था।

जुलाई के नमूनों में माइक्रोएल्गे टैक्सा की कुल संख्या दिन के दौरान 13 से 25 तक घटती-बढ़ती रही। अध्ययन के दौरान कुल 45 टैक्सा की खोज की गई। जुलाई फाइटोप्लांकटन के प्रमुख टैक्सा के परिसर में शामिल हैं: क्रिप्टोफाइट्स - लेउकोक्रिप्टोस मरीना; हरा - पिरामिमोनस प्रजाति, छोटा क्लोरोकोकेल्स; डायटम्स - थैलासियोसिरा नॉर्डेनसिओल्डी, लेप्टोसिलिंड्रस डैनिकस, डेटोनुला कन्फर्वेसिया, एल इक्मोफोरा पैराडॉक्सा; डाइनोफाइट्स - जिम्नोडिनियम आर्कटिकम। गर्मी के मौसम में इस क्षेत्र के लिए सूक्ष्म शैवाल का परिसर काफी आम है (माकेडोन्स्काया, 2007)।

प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया में मुख्य भूमिका क्लोरोफिल "ए" द्वारा निभाई जाती है; अन्य सभी वर्णक केवल अपने द्वारा अवशोषित ऊर्जा को क्लोरोफिल "ए" में स्थानांतरित करते हैं। इस प्रकार, क्लोरोफिल "ए" की सामग्री फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, जिससे फाइटोप्लांकटन बायोमास के योजनाबद्ध संकेतक निर्धारित करना भी संभव है (चित्र 2 देखें)। विभिन्न फाइटोप्लांकटन पिगमेंट के बीच मात्रात्मक संबंधों का अध्ययन हमें समुद्री जल में शैवाल के एक विशेष समूह की प्रबलता का न्याय करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, समुद्री फाइटोप्लांकटन के बड़े हिस्से में डायटम और पेरिडिनियम शैवाल होते हैं, जिनमें क्लोरोफिल "ए" और "सी" होते हैं। छोटे की भी परिभाषा

क्लोरोफिल "बी" की मात्रा छोटे ध्वजांकित (हरा) और नीले-हरे शैवाल के विकास को इंगित करती है। शैवाल वर्णकों के बीच संबंध भी फाइटोप्लांकटन आबादी की शारीरिक स्थिति की विशेषता बताते हैं। क्लोरोफिल "ए" 51% फाइटोपिगमेंट के लिए जिम्मेदार है। हरे शैवाल के क्लोरोप्लास्ट में मौजूद क्लोरोफिल "बी" का हिस्सा 24% है, क्लोरोफिल "सी" का हिस्सा, जो डायटम, डाइनोफाइट्स और शैवाल के अन्य प्रभागों की कोशिकाओं में पाया जाता है, का हिस्सा 25% है। पिगमेंट का यह अनुपात फाइटोप्लांकटन की तीव्र प्रकाश संश्लेषक गतिविधि को इंगित करता है। इसकी अप्रत्यक्ष रूप से पुष्टि पानी की ऑक्सीजन संतृप्ति से होती है, जो दैनिक स्टेशन के दौरान 110-130% संतृप्त थी, साथ ही पीपीटोटल संकेतकों द्वारा भी।

ज्वारीय चक्र के साथ क्लोरोफिल, बायोमास और सूक्ष्म शैवाल की प्रचुरता के मूल्यों की तुलना करने के प्रयास से पता चला कि उनकी सांद्रता ज्वार के चरण पर निर्भर नहीं करती है। और वे ऑक्सीजन के साथ पानी की सामग्री और संतृप्ति के साथ एंटीफ़ेज़ में हैं।

गर्मियों में, पेचाकोव्स्काया सलमा जलडमरूमध्य के क्षेत्र में, प्राथमिक फाइटोप्लांकटन उत्पादन के उच्च मूल्यों को नोट किया गया था, जो कि वसंत की तुलना में था।

फाइटोप्लांकटन की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना में परिवर्तन से दिन के दौरान कोई स्पष्ट अंतर नहीं होता है। इसका कारण, सभी संभावनाओं में, अवलोकन अवधि के दौरान पेचकोव्स्काया सलमा जल का काफी स्थिर हाइड्रोलॉजिकल और हाइड्रोकेमिकल शासन है।

इस क्षेत्र में फाइटोप्लांकटन समुदाय में दैनिक और मौसमी परिवर्तनों को स्पष्ट करने के लिए अतिरिक्त शोध की आवश्यकता होगी।

साहित्य

मेकडोन्स्काया आई.यू., 2007। व्हाइट सी की वनगा खाड़ी के पेचाकोव्स्काया सलमा में फाइटोप्लांकटन की मौसमी और अंतर-वार्षिक गतिशीलता पर // व्हाइट सी के प्राकृतिक संसाधनों के अध्ययन, तर्कसंगत उपयोग और संरक्षण की समस्याएं - एक्स की सामग्री अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन। आर्कान्जेस्क। पृ.154-158.

चुगैनोवा वी.ए., माकेदोन्स्काया आई.यू., 2008. सोलोवेटस्की द्वीप क्षेत्र में प्राथमिक उत्पादकता और क्लोरोफिल "ए" में मौसमी परिवर्तन। //समुद्री तटीय पारिस्थितिकी तंत्र: शैवाल, अकशेरुकी और उनके उत्पाद। तीसरे अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक और व्यावहारिक सम्मेलन की रिपोर्ट का सार। व्लादिवोस्तोक: टिनरो-केंद्र। पृ.163-164.

विश्व महासागर के मत्स्य जलाशयों और आशाजनक मछली पकड़ने वाले क्षेत्रों की पर्यावरण निगरानी के दौरान समुद्र और ताजे पानी के रासायनिक विश्लेषण के लिए दिशानिर्देश।, 2003। एम.: वीएनआईआरओ पब्लिशिंग हाउस। -202 एस.

जेफरी एस.डब्ल्यू., हम्फ्री जी.एफ., 1975। उच्च पौधों, शैवाल और प्राकृतिक फाइटोप्लांकटन // बायोकेम में क्लोरोफिल ए, बी, सी1 और सी2 के निर्धारण के लिए नए स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक समीकरण। और फिजियोल. फ़्लान्ज़। बी.डी. 167. क्रमांक 2. पी. 191-194.

ग्रीष्म काल के दौरान सफेद सागर के पेचाकोव्स्काजा सलमा बेल्ट में फाइटोप्लांकटन प्राथमिक दक्षता

वी.ए. चुगजनोवा, आई.जे. माकेदोन्स्काया

पिनरो की उत्तरी शाखा, आर्कान्जेस्क, रूस ई-मेल: [ईमेल सुरक्षित]

फाइटोप्लांकटन प्राथमिक दक्षता की जांच 7-21 जुलाई, 2007 को दैनिक स्टेशनों (कुल प्राथमिक दक्षता की 14 परिभाषाएँ) में पेचाकोव्स्काजा सलमा बेल्ट, (सोलोवेटस्की द्वीप) में सेवपिनरो स्थायी स्थापना पर की गई थी। हमारी टिप्पणियों पर, कुल प्राथमिक उत्पादन के मूल्य

पेचाकोवस्का सलमा में (टीपीपी) एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न है - 0.33-1.65 mgO 2 /एल/दिन (जो 124 - 619 mgC/m 3 /दिन के अनुरूप है), औसत मूल्य 0.63 mgO 2 /लीटर/दिन (256.4 mgC/) बना दिया गया है मी 3 /दिन). कुल मिलाकर, 15 दिनों के भीतर कुल प्रकाश संश्लेषण पर्याप्त नियमित अंतराल में बदल गया, जो लहरदार चरित्र दर्शाता है। संख्या में दैनिक परिवर्तन, एक बायोमास और एक प्रमुख फाइटोप्लांकटन प्रजाति का एक परिसर भी कुछ उतार-चढ़ाव के संपर्क में था। बायोमास 94.8 से 496.44 एमकेजी/लीटर तक की सीमा में बदल गया, और संख्या - 4860 से 18220 सेल/लीटर तक। संख्या और एक बायोमास का दैनिक औसत मान तदनुसार 10277 सेल/लीटर और 311.21 mkg/लीटर हो गया है।

जल निकायों की उत्पादकता - कार्बनिक पदार्थ बनाने की उनकी क्षमता - का आकलन आमतौर पर प्राथमिक प्लवक उत्पादन के स्तर से किया जाता है, जिसकी गणना अक्सर एक वर्ष या बढ़ते मौसम के लिए की जाती है। एक विशाल साहित्य प्लवक के प्राथमिक उत्पादन के अध्ययन के लिए समर्पित है। महाद्वीपीय जल निकायों के संबंध में इसका सबसे संपूर्ण विश्लेषण वी.वी. द्वारा किया गया था। बौइलॉन, जिसने उन्हें कई नियमितताएं स्थापित करने की अनुमति दी (बुइलॉन, 1994)। लोटिक पारिस्थितिक तंत्र की उत्पादकता कम ज्ञात है। हालाँकि, प्लवक शैवाल, मैक्रोफाइट्स, पेरीफाइटन, फाइटोबेन्थोस के उत्पादन को ध्यान में रखते हुए जलाशयों या जलकुंडों की उत्पादन क्षमताओं का पूरी तरह से आकलन किया जा सकता है। प्राथमिक जलाशय के आकार को दर्शाते हुए सभी ऑटोट्रॉफ़ के कुल उत्पादन को प्राथमिक उत्पादन कहा जाएगा। पारिस्थितिकी तंत्र का.

समग्र रूप से पारिस्थितिकी तंत्र के प्राथमिक उत्पादन (P re) में प्लवक, पेरिफाइटन, मैक्रोफाइट्स आदि का प्राथमिक उत्पादन शामिल होता है। विभिन्न जलाशयों में, पारिस्थितिकी तंत्र के प्राथमिक उत्पादन में प्रत्येक घटक का योगदान अलग-अलग होता है (एलिमोव, 1989)। नदियों और कुछ झीलों में, कुल प्राथमिक उत्पादन मुख्य रूप से मैक्रोफाइट्स और पेरिफाइटन की उत्पादन क्षमताओं से निर्धारित होता है; अधिकांश झीलों में, प्राथमिक उत्पादन के निर्माण में मुख्य भूमिका प्लवक शैवाल (तालिका 5) की होती है।

सामान्य तौर पर, उथली झीलों में प्राथमिक पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन के निर्माण में मैक्रोफाइट्स और पेरिफाइटन की भूमिका बढ़ने की प्रवृत्ति होती है। गहरे समुद्र की झीलों में, प्राथमिक उत्पादन मुख्य रूप से फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि के कारण होता है। प्राथमिक उत्पादकों के बीच पेरिफाइटन का महत्व विशिष्ट जल निकायों की विशेषताओं पर निर्भर करता है।

तालिका 5

जलाशयों और जलकुंडों के प्राथमिक उत्पादन में फाइटोप्लांकटन शैवाल, मैक्रोफाइट्स, पेरिफ़टन के उत्पादन का हिस्सा (%) (फ़ंक्शन से ..., 1980)

मैक्रोफाइट्स (हवाई-पानी और जलमग्न) के उत्पादन और प्लवक के प्राथमिक उत्पादन पर डेटा के सामान्यीकरण ने एम.वी. की अनुमति दी। मार्टीनोवा (1984) ने उनके अनुपात के आधार पर जलाशयों के पांच समूहों को प्रतिष्ठित किया। पहले समूह के जलाशयों में कुल प्राथमिक उत्पादन (मैक्रोफाइट्स और प्लैंकटन) से मैक्रोफाइट उत्पादन का हिस्सा 60 से अधिक था, दूसरे - 59-30, तीसरे - 29-11, चौथे - 5-10, पांचवें - कम से कम 5%।

एम.वी. मार्टीनोवा (समूह 1, 2, 4) के आंकड़ों के आधार पर लेखक द्वारा की गई गणना से पता चला है कि प्लवक के प्राथमिक उत्पादन में वृद्धि के साथ, मैक्रोफाइट्स (पी एम) का उत्पादन बढ़ता है, जिसे के रूप में व्यक्त किया जा सकता है एक रैखिक फलन के समीकरण (सभी gC/m 2 वर्ष में):

पहला समूह - Р m = 1.296 Р р + 65.98, R 2 = 0.68,

दूसरा समूह - Р m = 1.54 Р р - 93.949, R 2 =0.83

तीसरा समूह - Р m = 0.26 Р р - 0.47, R 2 = 0.85 (मार्टिनोवा द्वारा गणना),

चौथा समूह - Р m = 0.117 Р р - 5.007, R 2 = 0.83,

5वाँ समूह - Р m = 0.025 Р р + 0.31, R 2 = 0.83 (मार्टिनोवा द्वारा गणना)।

मैक्रोफाइट उत्पादन के मूल्य और प्लवक उत्पादन के मूल्य (उपरोक्त समीकरणों का पहला व्युत्पन्न) में परिवर्तन की दर आम तौर पर जलाशयों के 1 से 5 वें समूह की दिशा में घट जाती है। उन जलाशयों में जहां मैक्रोफाइट्स का उत्पादन जलाशय के प्राथमिक उत्पादन का 60 से 90% तक होता है, प्लवक उत्पादन में वृद्धि के साथ, मैक्रोफाइट्स का उत्पादन सबसे तेजी से बढ़ता है और, इसके विपरीत, जलाशयों में जहां 90% से अधिक होता है। प्राथमिक उत्पादन प्लवक उत्पादन है, मैक्रोफाइट उत्पादन की वृद्धि कम दर पर होती है। साथ ही, मार्टीनोवा के अनुसार, मैक्रोफाइट्स (जी) के साथ एक जलाशय के अतिवृद्धि का क्षेत्र मैक्रोफाइट उत्पादन और प्राथमिक प्लवक उत्पादन (छवि 20) के बीच अनुपात में वृद्धि की दर के अनुपात में बढ़ता है:

जी = 53.013*( डीपी एम/ डीपी पी) 1.001; आर 2 =0.73.(24)

साथ ही, जैसे-जैसे जलाशय की क्षमता बढ़ती है (ई = एच/एच अधिकतम) मैक्रोफाइट्स से भरा क्षेत्र तेजी से बढ़ता है (चित्र 21):

जी = 757.67*ई 4.35; आर2 = 0.65 (25)

उपरोक्त समीकरणों से यह देखना आसान है कि:

डीपी एम/ डीपी पी = 8.47*ई,

वे। प्राथमिक प्लवक उत्पादन के सापेक्ष मैक्रोफाइट उत्पादन उथले जल निकायों में अधिक होता है। आमतौर पर, पहले समूह के जलाशयों में औसत गहराई 1-1.5 मीटर से अधिक नहीं होती है, जबकि चौथे और विशेष रूप से 5वें समूह के जलाशयों की औसत गहराई 10 मीटर या उससे अधिक हो सकती है। पहले मामले में, मैक्रोफाइट्स लगभग 100% पर कब्जा कर लेते हैं। जल क्षेत्र, बाद वाले क्षेत्र में अतिवृद्धि मैक्रोफाइट्स जल क्षेत्र का अंश या कुछ प्रतिशत बनाते हैं।

पेरिफाइटन की भूमिका विशिष्ट जल निकायों की विशेषताओं पर निर्भर करती है, और कुछ झीलों में पेरिफाइटन कुल प्राथमिक उत्पादन का 70% तक पैदा कर सकता है। विभिन्न जल निकायों में पेरीफाइटन शैवाल के प्रकाश संश्लेषण की दर एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होती है (फ़ंक्शन..., 1980 से)।

पेरिफाइटन शैवाल का उत्पादन कुछ झीलों के तटीय क्षेत्र में, नदियों और नालों के कुछ हिस्सों में, विशेष रूप से उनकी ऊपरी पहुंच में महत्वपूर्ण हो सकता है, जहां पेरिफाइटन शैवाल एकमात्र प्राथमिक उत्पादक हो सकते हैं।

लोटिक पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन के मूल्यों के बारे में कुछ जानकारी से पता चलता है कि उनमें प्राथमिक उत्पादन लिम्निक पारिस्थितिक तंत्र (तालिका 6) की तुलना में कम है।

तालिका 6

झीलों और नदियों में प्राथमिक उत्पादन का मान (P re, gO 2 /m 2 दिन)।

विभिन्न अक्षांशों और महाद्वीपों के 134 जलाशयों के डेटा के विश्लेषण, जिनकी चर्चा पिछले अध्याय में की गई थी, ने यह दिखाना संभव बना दिया कि जलाशयों में प्लवक का प्राथमिक उत्पादन (पी पी, किलो कैलोरी/एम 2 वर्ष) पानी के तापमान की परिवर्तनशीलता के साथ बढ़ता है। पूरे वर्ष या खुली अवधि के दौरान बढ़ता है। पानी (t o)। यह दिलचस्प है कि जलीय जंतुओं में कई उत्पादन संकेतक परिवर्तनीय जल तापमान पर अधिक होते हैं (गाल्कोव्स्काया, सुशचेन्या, 1978)। विभिन्न अक्षांशों और महाद्वीपों के अध्ययन किए गए जलाशय चार समूह बनाते हैं, जिनमें से प्रत्येक के भीतर एक सामान्य पैटर्न का पता लगाया जा सकता है: प्राथमिक उत्पादन में वृद्धि के साथ तापमान परिवर्तन में वृद्धि होती है (चित्र 22), जो प्रत्येक समूह के लिए हो सकता है एक शक्ति फलन के समीकरणों द्वारा वर्णित:

समूह I: Р р = 4.56t o 1.71, आर 2 = 0.64, (26)

समूह II: पी पी = 252.2 * टी ओ 0.739, आर 2 = 0.68 (27)

समूह III: पी पी = 3995*टी ओ 0.14, आर 2 = 0.76 (28)

IY-समूह: Р р = 5146.6*t o 0.25, R 2 = 0.9। (29)

जल निकायों के प्रत्येक समूह को प्राथमिक उत्पादन के औसत स्तर (पी पी), तापमान परिवर्तन की सीमा (t o C), और भौगोलिक स्थिति द्वारा चित्रित किया जा सकता है। ये और अन्य विशेषताएँ तालिका 7 में दर्शाई गई हैं।

उसी समय, आइसलैंड की झीलें (65° और 64° उत्तर) जलाशयों के द्वितीय समूह में शामिल नहीं थीं, क्योंकि उनमें पानी का तापमान इन अक्षांशों पर जलाशयों के लिए सामान्य तापमान से भिन्न था। जलाशयों को शामिल किया गया: जलाशयों के I समूह में - 4, II समूह में - 4, III समूह में - 2, IV समूह में - 1. अंटार्कटिक झील सुपीरियर में दर्ज न्यूनतम पीपी मान (0.58 gC/m2) वर्ष, कौप, 1992) पर ध्यान नहीं दिया गया।

तालिका 7.

विभिन्न समूहों के जलाशयों की कुछ विशेषताएँ

ध्यान दें: 1. किसी स्थान के औसत अक्षांश की गणना करते समय, समूह I में जापानी झीलें (यूनोनो और तात्सु-कुमा 36 ओ एन) शामिल नहीं हैं, जो समुद्र तल से लगभग 2000 मीटर की ऊंचाई पर स्थित हैं, पाठ में अन्य पदनाम शामिल नहीं हैं।

तालिका 7 के आंकड़ों से यह स्पष्ट है कि, जैसा कि कोई उम्मीद करेगा, जलाशयों की उत्पादकता आर्कटिक से उष्णकटिबंधीय की दिशा में बढ़ती है।

उत्पादकता के औसत स्तर को मापने के लिए, समीकरणों (26-29) का उपयोग करते हुए, हम प्रत्येक समूह के लिए उत्पादकता में परिवर्तन की औसत दर की गणना करते हैं जब तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बदलता है। इस उद्देश्य के लिए, हम प्रत्येक के लिए पहला व्युत्पन्न निर्धारित करते हैं। समीकरण, और फिर, प्रत्येक समूह के लिए तापमान परिवर्तन की सीमा पर एक निश्चित अभिन्न अंग लेते हुए, हम इसे इस सीमा में निर्दिष्ट करेंगे। परिणामस्वरूप, जल निकायों के प्रत्येक समूह के लिए हमें प्लवक के प्राथमिक उत्पादन में परिवर्तन की एक निश्चित औसत दर प्राप्त होती है, अर्थात। जलाशय की उत्पादकता, जब टी ओ में 1 ओ सी का परिवर्तन होता है।

उदाहरण के लिए, पहले समूह (26) के लिए पहला व्युत्पन्न है:

dР r / d t o = 7.94* t 0.71 (30)

t o =t o 1 - t o 2 =1.5 o - 22 o C की सीमा में प्लैंकटन (U, kcal/ o C) के प्राथमिक उत्पादन में परिवर्तन की औसत दर बराबर है:

यू = [डीपी पी /डीटी)डीटी/(टी 2 - टी 1) = 44.1 किलो कैलोरी/ओ सी।

अध्ययन किए गए जल निकायों के अन्य समूहों के लिए इसी तरह से गणना की गई यू मान तालिका 7 में दिए गए हैं।

जलाशयों की उत्पादन क्षमताएं, प्रकाश और तापमान की स्थिति के अलावा, पानी में बायोजेनिक तत्वों की सामग्री और अनुपात से भी निर्धारित होती हैं। इस मामले में, एन:पी अनुपात पोषक तत्वों के स्रोत को दर्शाता है। ऑलिगोट्रोफिक झीलों में इसकी मात्रा अधिक है, क्योंकि वे अबाधित या थोड़े अशांत जलसंभरों से पोषक तत्व प्राप्त करते हैं, जो काफी हद तक नाइट्रोजन निर्यात की विशेषता है; मेसोट्रोफिक और यूट्रोफिक जलाशयों को प्राकृतिक स्रोतों का एक अलग मिश्रण प्राप्त होता है, जो नाइट्रोजन और फास्फोरस के बीच के अनुपात को कम करता है; यूट्रोफिक झीलों के जलग्रहण क्षेत्र से प्राप्त नाइट्रोजन और फास्फोरस की मात्रा अपशिष्ट जल (डाउनिंग, मैककौली) के गुणों के करीब है। 1992).

डेटा विश्लेषण तालिका. 7 से पता चला कि पानी के तापमान में 1 डिग्री सेल्सियस के बदलाव के साथ उत्पादकता (यू) में परिवर्तन की दर उत्तर से दक्षिण तक बढ़ती है और उष्णकटिबंधीय जल निकायों के पारिस्थितिक तंत्र में अपने उच्चतम मूल्य (311.7 किलो कैलोरी/ओ सेल्सियस) तक पहुंच जाती है।

उपोष्णकटिबंधीय और उष्णकटिबंधीय जल निकायों के पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादन में ऊर्जा में वृद्धि की उच्चतम दर कम बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों, विशेष रूप से उच्च पानी के तापमान, पानी में नाइट्रोजन सामग्री की प्रबलता के कारण होती है, जो संभवतः विशेषताओं से जुड़ी होती है। जलग्रहण क्षेत्र में मिट्टी की स्थिति और ऐसे पारिस्थितिक तंत्र में फॉस्फोरस कारोबार की उच्च दर। इसकी अप्रत्यक्ष पुष्टि विभिन्न अक्षांशों पर होने वाली वर्षा में नाइट्रोजन और फास्फोरस के अनुपात से हो सकती है (विश्व के पारिस्थितिकी तंत्र, 1984 से):

उत्तरी अक्षांश के बारे में 0 45 50 68 75

एन: पी 96 26.7 19.1 22.5 18

एमबीपी के परिणामों का विश्लेषण करते समय उच्च अक्षांशों से निम्न अक्षांशों तक जल निकायों में प्लवक के प्राथमिक उत्पादन में सामान्य वृद्धि देखी गई, जो निम्न अक्षांशों पर डेटा के बढ़ते बिखराव के साथ एक सीधी रेखा के रूप में इस तरह के संबंध को प्रस्तुत करता है (ब्रायलिंस्की) और मान, 1973)। बाद में वी.वी. बोउलॉन (1994) 40° से 80° उत्तर अक्षांशों पर प्राथमिक उत्पादन के अधिकतम मूल्यों में कमी के लिए एक वक्र प्रस्तुत करने वाले पहले व्यक्ति थे। चित्र 23 में दिखाया गया वक्र 0 o से 75 o N तक स्थित जलाशयों के साथ-साथ कुछ झीलों में 0.5 o से 38 o S तक स्थित जलाशयों में प्राथमिक उत्पादन के उच्चतम मूल्यों को घेरता है। बड़ी संख्या में अध्ययन किए गए जल निकायों पर, विभिन्न भौगोलिक स्थानों के जल निकायों के पारिस्थितिक तंत्र में प्लवक के प्राथमिक उत्पादन में परिवर्तन का वर्णन किया गया है। साथ ही, डेटा का सबसे बड़ा बिखराव 10°N के करीब अक्षांशों पर स्थित जलाशयों के लिए भी नोट किया गया था।

पारिस्थितिकी तंत्र की एक अन्य महत्वपूर्ण कार्यात्मक विशेषता चयापचय प्रक्रियाओं में सभी जीवों द्वारा खर्च की गई ऊर्जा की मात्रा है, जिसे चयापचय प्रक्रियाओं (आर ई) पर उनके ऊर्जा व्यय के रूप में गणना की जा सकती है। इससे पहले (वेटज़ेल एट अल।, 1972; अलीमोव, 1987) उत्पादन की अवधारणा पारिस्थितिक तंत्र (पी ई) प्रस्तावित थी। पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन को पारिस्थितिकी तंत्र के प्राथमिक उत्पादन (P re) और पारिस्थितिकी तंत्र के सभी हाइड्रोबायोंट्स के आदान-प्रदान की लागत (P e = P re - R e) के बीच अंतर के रूप में माना जाता है।

एक पारिस्थितिकी तंत्र के उत्पादन (P e, kcal/m2 वर्ष) और उसी अवधि में इसमें सभी हाइड्रोबायोंट्स के बायोमास (B e, kcal/m2) के बीच संबंध को शक्ति समीकरणों के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

केवल प्लवक के प्राथमिक उत्पादन को ही ध्यान में रखा जाता है (चित्र 24):

पी ई = 2.073*बी ई 0.876, आर 2 = 0.761, (31)

प्लवक और मैक्रोफाइट्स के प्राथमिक उत्पादन को ध्यान में रखा जाता है (चित्र 25):

पी ई = 5.764*बी ई 0.718, आर 2 = 0.748 (31ए)

(पी/बी) ई = 2.073*बी ई-0.133 और (पी/बी) ई = 5.764*बी ई-0.282।

अध्ययन किए गए जलाशयों में बी ई में परिवर्तन की सीमा को (31) में 83 से 2139 तक और (31ए) में 30 से 6616 किलो कैलोरी/मीटर 2 तक ध्यान में रखते हुए, हम पाते हैं कि पहले मामले में गुणांक (पी/बी) ई परिवर्तन 1.152 से 0.748 तक, दूसरे में - 2.203 से 0.482 तक, उनका औसत मान क्रमशः 0.952 और 1.346 वर्ष -1 है। नतीजतन, इस गुणांक का औसत मूल्य, केवल प्लवक के प्राथमिक उत्पादन को ध्यान में रखते हुए, एकता से भिन्न नहीं होता है, अर्थात। जल निकायों में प्लवक शैवाल का उत्पादन एक वर्ष में समाप्त हो जाता है।

ऊपर से यह पता चलता है कि पारिस्थितिक तंत्र में बायोमास के बढ़ने के साथ पारिस्थितिक तंत्र में बायोमास टर्नओवर की दर कम हो जाती है और यह उन मामलों में कम है जहां पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन की गणना में केवल प्लवक के प्राथमिक उत्पादन को ध्यान में रखा जाता है।

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि समीकरण (31 और 31ए) की गणना विभिन्न जलाशयों के लिए वार्षिक औसत डेटा के आधार पर की जाती है, और उन्हें स्वाभाविक रूप से एक ही जलाशय में प्राथमिक उत्पादन में मौसमी या अंतर-वार्षिक परिवर्तनों तक नहीं बढ़ाया जा सकता है।

किसी पारिस्थितिकी तंत्र के कामकाज का एक महत्वपूर्ण संकेतक हाइड्रोबायोंट्स के आदान-प्रदान पर कुल व्यय का अनुपात उनके कुल बायोमास (आर/बी) ई - श्रोडिंगर अनुपात से हो सकता है। यह ऊर्जा के पारिस्थितिक कारोबार के माप के रूप में कार्य करता है और इसे संरचना में निहित ऊर्जा के लिए जीवन को बनाए रखने के लिए ऊर्जा लागत के अनुपात या थर्मोडायनामिक क्रम के माप के रूप में माना जाता है - बायोमास जितना बड़ा होगा, इसे बनाए रखने की लागत उतनी ही अधिक होगी .

उपरोक्त समीकरणों की गणना के लिए उपयोग किए गए जलाशयों के डेटा के विश्लेषण से जलाशयों की उत्पादकता में परिवर्तन के साथ अनुपात (आर/बी) ई में परिवर्तन का कोई पैटर्न नहीं दिखा (तालिका 8)। 0.05 की संभावना के साथ, इस अनुपात का औसत मान 6.1 - 2.99 की सीमा में है। विभिन्न प्रकार और विभिन्न उत्पादकता वाले जलाशयों में, जलीय जीवों में चयापचय प्रक्रियाओं पर ऊर्जा व्यय उनके बायोमास से औसतन 4 गुना अधिक होता है।

तालिका 8

विभिन्न उत्पादकता के जलाशयों में अनुपात (आर/बी) ई का मान

P e  0 पर

अध्ययन किए गए अधिकांश जलाशयों में, पारिस्थितिकी तंत्र के प्राथमिक उत्पादन में निहित ऊर्जा और हाइड्रोबियोन्ट्स की चयापचय प्रक्रियाओं में नष्ट होने वाली ऊर्जा के बीच का अंतर नकारात्मक है। ऐसे पारिस्थितिक तंत्रों के लिए, पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन की अवधारणा स्वाभाविक रूप से लागू नहीं होती है। ऐसे जलाशयों के पारिस्थितिक तंत्र में अनुपात (आर/बी) ई का मूल्य, उत्पादकता में भिन्न होता है, अनियमित रूप से भी बदलता है (तालिका 9)।

ऐसे पारिस्थितिक तंत्रों में इस अनुपात का औसत मूल्य 12.86 है (0.05 की संभावना के साथ 6.5 - 19.22 की सीमा से अधिक नहीं) और P e >0 वाले जल निकायों के लिए इस अनुपात का मूल्य 3.4 से अधिक है। चूँकि जल के ऐसे पिंड की कल्पना करना असंभव है जिसमें एलोकेथोनस कार्बनिक पदार्थ पारिस्थितिकी तंत्र के जैविक प्रवाह में भाग नहीं लेंगे, पहले अनुमान के रूप में, यह माना जा सकता है कि पारिस्थितिक तंत्र के लिए औसत विशेषताओं वाले जल के कुछ पिंड के लिए, श्रोडिंगर अनुपात को (3.43 + 12.86)/2 = 8.15 के बराबर लिया जा सकता है।

तालिका 9.

विभिन्न उत्पादकता के जलाशयों में अनुपात (आर/बी) ई का मूल्य

आर ई पर< 0

इस प्रकार, जल निकायों के पारिस्थितिक तंत्र में संरचना को बनाए रखने के लिए ऊर्जा लागत, जो मुख्य रूप से बाहरी ऊर्जा के प्रवाह के कारण मौजूद हैं, उनकी तुलना में बहुत अधिक है जो केवल अपनी उत्पादन क्षमताओं के कारण मौजूद हो सकते हैं। नतीजतन, ऐसे पारिस्थितिक तंत्र का अस्तित्व तभी संभव है जब बाहर से महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। यह बस जलग्रहण क्षेत्र से एलोकेथोनस कार्बनिक पदार्थों की आपूर्ति, या यूट्रोफिकेशन के लिए अग्रणी पोषक तत्वों की आपूर्ति, या कार्बनिक प्रदूषकों की आपूर्ति हो सकती है जो यूट्रोफिकेशन में भी योगदान करते हैं, आदि।

संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं के बीच संबंध

इसमें कोई संदेह नहीं है कि पारिस्थितिक तंत्र और उनके घटकों की संरचना और कार्यप्रणाली में बहुत घनिष्ठ संबंध होना चाहिए, क्योंकि वे वस्तु के मूल गुणों को दर्शाते हैं। जीवों और पारिस्थितिक तंत्रों के समुदायों की कार्यात्मक विशेषताओं के रूप में, उत्पादकता, बायोमास टर्नओवर दर, नष्ट हुई ऊर्जा की मात्रा, उत्पादन और नष्ट हुई ऊर्जा के बीच का अनुपात, या श्रोडिंगर अनुपात का उपयोग किया जा सकता है। उत्पादन और नष्ट हुई ऊर्जा का अनुपात सिस्टम से बाहर निकलने वाली ऊर्जा और जीवों द्वारा चयापचय प्रक्रियाओं में गर्मी के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा के बीच संबंध को दर्शाता है। साथ ही, पशु समुदायों का उत्पादन शिकारी और गैर-शिकारी जानवरों के उत्पादन और समुदाय के भीतर शिकारियों द्वारा उपभोग किए जाने वाले भोजन की मात्रा को ध्यान में रखता है।

आइए पशु समुदायों के उदाहरण का उपयोग करके संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं के बीच संबंध पर विचार करें। पशु समुदायों के उत्पादन का अनुपात (पी बी), जो शिकारी और गैर-शिकारी जानवरों के उत्पादन और समुदाय के भीतर शिकारियों द्वारा उपभोग किए जाने वाले भोजन की मात्रा को चयापचय प्रक्रियाओं पर जानवरों के खर्च से ध्यान में रखता है (आर बी), और समुदाय की संरचनात्मक जटिलता की एक सामान्यीकृत विशेषता के रूप में विविधता सूचकांक एक दूसरे से विपरीत रूप से संबंधित हैं (एलिमोव, 1989):

पी बी /आर बी = *ई -  एच ,

जहां  और  समीकरण के पैरामीटर हैं।

प्लवक और बेंटिक जानवरों के समुदायों के लिए, समीकरण मापदंडों के निम्नलिखित मान प्राप्त किए गए थे:

ज़ोप्लांकटन पी बी /आर बी = 0.888*ई - 0.553 एच, आर 2 = 0.59 (32)

ज़ोबेन्थोस पी बी /आर बी = 0.771* ई - 0.431 एच, आर 2 = 0.55 (33)

जलाशय पारिस्थितिक तंत्र के दो सबसे महत्वपूर्ण उपप्रणालियों के लिए इस तरह की मात्रात्मक निर्भरता उचित स्तर के विश्वास के साथ यह मानना ​​​​संभव बनाती है कि समग्र रूप से पारिस्थितिकी तंत्र के संबंध में संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं के बीच मात्रात्मक संबंध की समान अभिव्यक्ति की उम्मीद की जानी चाहिए, अर्थात:

(पी/आर) ई =  1 - ई -  1 एच

समग्र रूप से पारिस्थितिकी तंत्र के लिए इस तरह के संबंध की एक मात्रात्मक अभिव्यक्ति प्राप्त की जा सकती है, क्योंकि विविधता का आकलन करने के लिए शैनन सूचकांक का उपयोग करने की संभावना दिखाई गई है, और इसलिए पारिस्थितिकी तंत्र की जटिलता की डिग्री (जिझोंग, शिजुन, 1991)। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि जल निकायों की उत्पादकता बढ़ने के साथ ज़ोप्लांकटन और ज़ोबेन्थोस बायोमास का अनुपात बढ़ता है (एलिमोव, 1990) और यह प्लवक और मैक्रोफाइट्स के प्राथमिक उत्पादन के अनुपात से जुड़ा है। जैसे-जैसे जलाशय के प्राथमिक उत्पादन में मैक्रोफाइट्स की हिस्सेदारी कम होती जाती है, बेंथोस समुदायों के संबंध में ज़ोप्लांकटन समुदायों की भूमिका बढ़ जाती है (विनबर्ग, अलीमोव एट अल।, 1988)। यह समझ में आने योग्य है, क्योंकि विकसित पानी के नीचे की वनस्पति वाली झीलें मलबे से समृद्ध होती हैं, जिसका सेवन बेंटिक जानवरों द्वारा सक्रिय रूप से किया जा सकता है। अधिकांश जलाशयों में, डेट्राइटल ट्रॉफिक श्रृंखला का विकास एलोकेथोनस कार्बनिक पदार्थों की महत्वपूर्ण आपूर्ति के कारण होता है, जो बेंटिक जानवरों के समुदायों के विकास के लिए अच्छी स्थिति प्रदान करता है।

समग्र रूप से पारिस्थितिकी तंत्र की जटिलता का आकलन करने के लिए शैनन सूचकांक का उपयोग करना, विशिष्ट प्रजातियों की प्रचुरता को ध्यान में रखते हुए गणना करना, शायद ही संभव है, क्योंकि विशिष्ट प्रजातियों की प्रचुरता का निर्धारण बैक्टीरिया समुदायों के लिए लगभग असंभव है और प्लवक के संबंध में मुश्किल है और विशेष रूप से पेरीफाइटन शैवाल। इसलिए, पारिस्थितिकी तंत्र के संबंध में, जलीय जीवों के व्यक्तिगत समूहों के बायोमास को ध्यान में रखते हुए इस सूचकांक के मूल्य की गणना करना संभवतः अधिक विश्वसनीय है:

एच =  (बी आई /बी)*लॉग 2 (बी आई /बी)।

विविधता सूचकांकों और अनुपात (पी/आर) ई की गणना करने के लिए, सबसे विश्वसनीय और विस्तृत जैविक संतुलन का उपयोग किया गया था, जिसे 1972 और 1985 में नैरोच झीलों, लेक शुच्ये (1981, 1982), लेक रेड, आइसलैंडिक के पारिस्थितिक तंत्र के लिए संकलित किया गया था। झील। थिंगवल्लवतन (ऑलिगोट्रॉफ़िक की पारिस्थितिकी ..., 1992)। साथ ही, इन झीलों के लिए जैविक संतुलन केवल उन वर्षों के अवलोकनों के लिए चुना गया था जब P e >0। प्राप्त परिणाम चित्र 26 में दिखाए गए हैं और उन्हें समीकरण द्वारा अनुमानित किया जा सकता है:

(पी/आर) ई = 1.066*ई - 2.048एच, आर 2 = 0.496। (34)

(पी/बी) ई-गुणांक के मान, जैसा कि दिखाया गया है (चित्र 25), जलाशयों की उत्पादकता पर निर्भर नहीं करते हैं, लेकिन डेटा का काफी बड़ा बिखराव देखा जाता है। किसी विशेष झील के पारिस्थितिकी तंत्र के लिए सभी अध्ययन किए गए पारिस्थितिक तंत्रों के औसत से गुणांक मान का विचलन (K = (P/B) e - (P/B) e औसत) विश्वसनीयता की पर्याप्त डिग्री के साथ जुड़ा हुआ है। पारिस्थितिक तंत्र की संरचना की जटिलता की डिग्री (चित्र 27):

के = 0.902*एन - 0.778। आर2 = 0.561.

इस प्रकार, जैसा कि कोई उम्मीद करेगा, जलीय जीवों और पारिस्थितिक तंत्रों के समुदायों की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताएं आपस में जुड़ी हुई हैं, और इस रिश्ते को एक घातीय कार्य के समीकरणों के रूप में दर्शाया जा सकता है: जैसे-जैसे जलीय जीवों और पारिस्थितिक तंत्रों के समुदायों की संरचना अधिक होती जाती है जटिल, इन जैविक प्रणालियों के उत्पादों में निहित ऊर्जा के संबंध में गर्मी के रूप में विलुप्त ऊर्जा का हिस्सा बढ़ जाता है।

उपरोक्त से दो महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलते हैं। सबसे पहले, बायोसिस्टम की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं के बीच सख्त मात्रात्मक संबंध जलीय पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा के प्रवाह और सूचना के बीच मात्रात्मक संबंध प्राप्त करने की आशा का कारण देते हैं। दूसरे, जीवों और पारिस्थितिक तंत्रों के समुदायों की संरचना तत्वों के बीच स्थिर कनेक्शन की स्थापना (निर्जीव प्रकृति की वस्तुओं के साथ) के कारण नहीं, बल्कि तत्वों के क्रम और प्रजनन को बनाए रखने के लिए ऊर्जा के निरंतर व्यय के कारण संरक्षित होती है। प्रणाली, उनकी संरचना और जीवों की संरचना।

संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं का उपयोग करके जलीय समुदायों और पारिस्थितिक तंत्र की स्थिति का वर्णन किया जा सकता है। सिस्टम की संरचना में परिवर्तन, उदाहरण के लिए, कुछ प्रजातियों के लुप्त होने के साथ, ट्रॉफिक संबंधों में बदलाव से सिस्टम की कार्यात्मक विशेषताओं में बदलाव होता है और यह एक नई अवस्था में चला जाता है, जो नई संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं द्वारा निर्धारित होता है। .

जानवरों या पारिस्थितिक तंत्रों के समुदाय से उच्च उत्पादन प्राप्त करना उनकी संरचना को सरल बनाकर ही संभव है, जिसमें पारिस्थितिक तंत्र के दोहन का परिणाम भी शामिल है। यह महत्वपूर्ण है कि आबादी का उत्पादन न केवल उनकी उत्पादन क्षमता, जानवरों के लिए उपलब्ध खाद्य संसाधनों की मात्रा से निर्धारित होता है, बल्कि आबादी के शोषण की तीव्रता (एलिमोव, उमनोव, 1989) या एक निश्चित आयु के संगठन से भी निर्धारित होता है। जनसंख्या की संरचना (उमनोव, 1997)।

झील पारिस्थितिकी तंत्र के दोहन के विभिन्न स्तर उनकी संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में परिवर्तन लाते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे मछली नर्सरी झीलों के पारिस्थितिक तंत्र पर मछली का भार बढ़ता है, कुल ऊर्जा व्यय में बेंटिक पशु समुदायों के उत्पादन का हिस्सा पहले बढ़ता है और, एक निश्चित अधिकतम तक पहुंचने पर, घटने लगता है (चित्र 28)। ). यह ऐसी झीलों के लिए कुछ इष्टतम संचालन व्यवस्था निर्धारित करने का आधार देता है। सामान्य झीलों में जिनमें सामान्य मछली पकड़ने का कार्य किया जाता है, जैसा कि चित्र में देखा जा सकता है। 26, मछली का दबाव बढ़ने से खाद्य पदार्थों के उत्पादन का हिस्सा स्वाभाविक रूप से घट जाता है। इसके अलावा, यह पैटर्न न केवल बेंटिक जानवरों के समुदायों के संबंध में देखा जाता है, बल्कि ज़ोप्लांकटन और बेंथोस के समुदायों के संबंध में भी देखा जाता है। मछली के लिए खाद्य पदार्थ के रूप में प्लवक और बेंटिक जानवरों के समुदायों में चयापचय प्रक्रियाओं पर उत्पादन और व्यय का अनुपात, जलाशय में मछली का औसत द्रव्यमान बढ़ने पर घट जाता है। इसका मतलब यह है कि बड़ी मछलियों वाले जल निकायों में, खाद्य जीवों के समुदायों में, चयापचय प्रक्रियाओं में नष्ट होने वाली ऊर्जा के सापेक्ष उत्पादन में ऊर्जा का हिस्सा छोटी मछलियों की प्रधानता वाले जल निकायों की तुलना में कम है। यदि हम याद रखें कि किसी पशु समुदाय का संगठन जितना अधिक जटिल होता है, उत्पादों में संग्रहीत ऊर्जा के संबंध में चयापचय प्रक्रियाओं में व्यय होने वाली ऊर्जा का अनुपात उतना ही अधिक होता है, तो हम मान सकते हैं कि जलाशय में मछली के औसत आकार में वृद्धि होती है उनके खाद्य पदार्थों के समुदायों की अधिक जटिल संरचना के लिए। यह घटना इस तथ्य के कारण हो सकती है कि मछलियाँ मुख्य रूप से बड़े आकार के जानवरों को खा जाती हैं और इससे पशु समुदायों में उनका प्रभुत्व कम हो जाता है। यह इस विचार की पुष्टि करता है कि मछली उच्च प्रजाति विविधता के रखरखाव और पशु समुदायों में ऊर्जा प्रवाह के स्थिरीकरण में योगदान देती है, जैसा कि पेन (1966) ने व्यक्त किया था।

"रूसी विज्ञान अकादमी

यूडीसी 574.583(28):ओ81 +574.55:58.035

पिरिनल इन्ना लोपशोव्ना

अंतर्देशीय जल निकायों में फाइटोप्लांकटन उत्पादकता के एक कारक के रूप में

03.00.16 - पारिस्थितिकी

एक वैज्ञानिक रिपोर्ट के रूप में जैविक विज्ञान में डिग्री के साथ एक वैज्ञानिक के लिए डी आई एस ई आर आई ए सी आई एन ||, एच प्रतियोगिता

सेंट पीटर्सबर्ग 1995

यह कार्य अंतर्देशीय जल जीव विज्ञान संस्थान के नाम पर रखा गया था। द्वितीय. डी. पापाश्शा आरएएस।

आधिकारिक प्रतिद्वंद्वी:

डॉक्टर ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज लावेरेंटिएवा जी.एम. डॉक्टर ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज बुल्योन वी.वी. डॉक्टर ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज रास्पोपोव आई.एम.

अग्रणी संस्थान: वोल्गा बेसिन आरएएस का पारिस्थितिकी संस्थान ".....

बचाव होगा “x. /"अप्रैल 1995 बजे"घंटा। रूसी विज्ञान अकादमी के झील विज्ञान संस्थान (198199, सेंट पीटर्सबर्ग, सेवस्त्यानोवा सेंट, 9) में विशेष परिषद डी 200.10.01 की बैठक में।

वैज्ञानिक रिपोर्ट के रूप में शोध प्रबंध रूसी विज्ञान अकादमी के झील विज्ञान संस्थान के पुस्तकालय में पाया जा सकता है।

विशिष्ट परिषद के वैज्ञानिक सचिव

जैविक विज्ञान के उम्मीदवार

एम. ए. बेलोवा

परिचय

अनुसंधान की प्रासंगिकता

जलीय पारिस्थितिक तंत्र की स्थिति में गिरावट के संबंध में, उन प्रक्रियाओं पर शोध किया जा रहा है जो प्राकृतिक जल की गुणवत्ता के निर्माण को प्रभावित करते हैं, और सबसे ऊपर, प्लवक के प्रकाश संश्लेषण, जिसके कारण जलाशय को प्राथमिक कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन से भर दिया जाता है। उत्तरोत्तर महत्वपूर्ण होता जा रहा है। जलीय वातावरण में होने वाली इस प्रक्रिया के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक प्रकाश है। यह सूर्य के प्रकाश की प्लवक तक सीमित पहुंच के कारण है, जिसका मुख्य भाग नीई में मौजूद पानी और पदार्थों द्वारा अवशोषित और बिखरा हुआ होता है और फोटोसेंसिटाइजिंग कोशिकाओं तक नहीं पहुंचता है। इसके अलावा, पानी में मर्मज्ञ विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना बदल जाती है - लाल और नीली किरणें, जो मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण में उपयोग की जाती हैं, सबसे अधिक मजबूती से बरकरार रहती हैं, जबकि हरी किरणें अधिक पूरी तरह से प्रसारित होती हैं। नतीजतन, प्रकाश संश्लेषण, खनिज पोषण तत्वों और काफी स्थिर परिवेश तापमान के लिए आवश्यक कार्बोनेट और पानी के यौगिकों के मामले में स्थलीय फाइटोकेनोज पर लाभ होने के कारण, ऊर्जा स्रोत पक्ष से नुकसान होता है। और अगर पृथ्वी की सतह पर, जो हवा से कमजोर होकर अपेक्षाकृत कम सूरज की रोशनी प्राप्त करती है, पौधों में प्रकाश ऊर्जा की कमी नहीं होती है, और उनका प्रकाश संश्लेषण अन्य कारकों द्वारा सीमित होता है, तो पानी के नीचे यह प्रक्रिया प्रकाश द्वारा सबसे अधिक सीमित होती है।

स्थलीय फाइटोकेनोज़ के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित वनस्पति की प्रकाश संश्लेषक उत्पादकता के सिद्धांत में, फसल निर्माण में एक कारक के रूप में सौर विकिरण की ऊर्जा को बहुत महत्व दिया गया है (निकिपोरोविच 1956, 1908)। हाइड्रोबायोलॉजिस्ट, जलीय पारिस्थितिक तंत्र के प्राथमिक उत्पादन का आकलन करते समय, इस कारक की ओर अपेक्षाकृत कम ही ध्यान देते हैं, खासकर जब ताजे जल निकायों पर काम करते हैं, हालांकि, हाइड्रोऑप्टिकल शब्दों में महान विविधता के कारण इस तरह के शोध की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। इसलिए) पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश कारक का विशेष अध्ययन, 30 के दशक में झीलों पर शुरू हुआ (शोमर, जे934; स्कोमर, जुडे, ¡935: मैनिंग, जुडे, 1941,) और 50-80 के दशक में शुरू हुआ (टालिंग, ¡ 957, 1971, 1982; टिल्ज़र, श्वार्ज़, 1976; टिल्ज़र, ¡984; गन्फ़, 1975; ज्यूसन, 1976, 1977; किर्क, 1977, 1979 - में उद्धृत; किर्क, 1983; रोमर, होगालैंड, 1979 में उद्धृत: किर्क, 1983; मेगार्ड एट ए! इसके अलावा, अगर हम इसकी तुलना फाइटोप्लांकटन उत्पादकता के बायोजेनिक कारक के अध्ययन से करते हैं, जिसकी ओर जल निकायों के यूट्रोफिकेशन की समस्या के कारण अंतिम अवधि के लिम्नोलॉजिकल अध्ययन भटक गए हैं।

पानी के भीतर प्रकाश संश्लेषण में एक कारक के रूप में प्रकाश का अध्ययन, प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण करने वाले फाइटोप्लांकटन पिगमेंट के अध्ययन से अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। मुख्य है क्लोरोफिल "ए", जो सभी प्रकाश संश्लेषण करने वाले पौधों और क्षेत्रों का एक विशिष्ट पदार्थ है।

अद्वितीय वर्णक्रमीय गुण प्रदान करते हुए, यह शैवाल के बायोमास को प्लवक के बाकी हिस्सों से अलग किए बिना मात्रा निर्धारित करना संभव बनाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रत्यक्ष भागीदार के रूप में, यह एक साथ फाइटोप्लांकटन की आत्मसात गतिविधि के संकेतक के रूप में कार्य कर सकता है। अन्य रंगद्रव्य, जिनमें से कई शैवाल के लिए अद्वितीय हैं, गहराई-भिन्न प्रकाश की स्थितियों के तहत पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण की पारिस्थितिकी को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

प्रकाश संश्लेषक प्लवक (विनबर्ग, 1954, 1960) के बायोमास को निर्धारित करने में क्लोरोफिल का उपयोग करने का विचार इतना फलदायी निकला कि इसने विभिन्न प्रकार के पानी में इस वर्णक के अध्ययन पर व्यापक शोध के विकास के आधार के रूप में कार्य किया। विश्लेषण के विशेष तरीकों के विकास के साथ निकाय, जिसमें निरंतर मोड में सीधे पानी में और दूर से भी शामिल है। क्लोरोफिल की परिभाषा को अधिकांश हाइड्रोबायोलॉजिकल कार्यों में शामिल किया गया है, जहां इसे प्राकृतिक जल की उत्पादकता और गुणवत्ता का संकेतक माना जाता है, और यह पर्यावरणीय "जल निकायों की निगरानी" का एक अभिन्न अंग बन गया है। इस वर्णक में रुचि की वृद्धि आधुनिक हाइड्रोबायोलॉजी में यह कम से कम 100 साल पहले हुआ था, जब पौधों के प्रकाश संश्लेषण में इसकी भूमिका की खोज की गई थी। हालांकि, क्लोरोफिल के विशिष्ट गुणों का अध्ययन, जो प्लवक द्वारा सौर ऊर्जा के अवशोषण को सुनिश्चित करता है, साथ ही साथ इसकी भूमिका भी पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण में, विशेष रूप से ताजे जल निकायों में, प्रकाश संश्लेषण में अन्य वर्णक कम रह जाते हैं (टिल्ज़र, 1983; गैनफ, एट अल., 1991) -।

इस बीच, प्लैंकटोनिक शैवाल के प्रकाश संश्लेषण और सौर विकिरण और क्लोरोफिल की ऊर्जा के बीच संबंध को दर्शाने वाले पैरामीटर प्राथमिक फाइटोप्लांकटन उत्पादन के निर्धारण और गणितीय मॉडलिंग के लिए व्यापक कम्प्यूटेशनल तरीकों का आधार हैं। इन मापदंडों के मूल्यों को जानना महत्वपूर्ण है जो एक विशिष्ट प्राकृतिक वातावरण के लिए सबसे पर्याप्त हैं। समुद्र विज्ञानी इस दिशा में बहुत गहन काम कर रहे हैं (प्लैट एट अल., 1980, 1990; और अन्य), जिसमें प्राकृतिक प्रयोगों के आधार पर (कोब्लेंज़-मिश्के, 1980; कोब्लेंज़-मिश्के एट अल., 1985; 1987) शामिल हैं। मीठे पानी के जल निकायों में, ऐसे अध्ययन कम विकसित होते हैं और पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण के मॉडलिंग के लिए आवश्यक पैरामीटर मुख्य रूप से सैद्धांतिक रूप से या साहित्यिक स्रोतों (स्ट्रास्क्राबा, ग्नौक, 1985) से पाए जाते हैं।

अनुसंधान का उद्देश्य और उद्देश्य

मुख्य श्रृंखला में प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी के नीचे की रोशनी की स्थिति और फाइटोप्लांकटन वर्णक की सामग्री और मीठे पानी के पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक उत्पादन के गठन के बीच संबंधों की पहचान करना शामिल था।

इस उद्देश्य के लिए, निम्नलिखित विशिष्ट कार्य निर्धारित किए गए थे: (1) समाधान के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, वैकल्पिक रूप से अलग-अलग ताजे जल निकायों में सामान्य स्पेक्ट्रम और प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय क्षेत्र की सौर विकिरण ऊर्जा के प्रवेश और प्रवेश के पैटर्न का अध्ययन करना।

ढीले रंग के पदार्थ, सामान्य निलंबन और फाइटोप्लांकटन कोशिकाएं; (2) प्रकाश संश्लेषण करने वाले बायोमास के संकेतक के रूप में क्लोरोफिल की सामग्री का निर्धारण, अन्य फाइटोप्लांकटन पिगमेंट के साथ इसका अनुपात, उनके स्थानिक, मौसमी और अंतर-वार्षिक परिवर्तनों के पैटर्न का अध्ययन करें, अध्ययन किए गए जल निकायों की ट्रॉफिक स्थिति से जुड़े अंतर का मूल्यांकन करें; (3) प्रकाश स्थितियों और क्लोरोफिल की मात्रा की तुलना में फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन का स्तर और सौर ऊर्जा के उनके उपयोग की दक्षता निर्धारित करना; (4) फाइटोप्लांकटन उत्पादकता और जलाशय के यूट्रोफिकेशन में अंतर-वार्षिक उतार-चढ़ाव में पृथ्वी में प्रवेश करने वाली सौर ऊर्जा की भूमिका का आकलन करें; (5) प्राकृतिक वातावरण में पिगमेंट के विविध सेट के साथ फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता का अध्ययन करना और प्राथमिक उत्पादन को मॉडल करने के लिए उनका उपयोग करने की संभावना का अध्ययन करना।

संरक्षित प्रावधान

I. फाइटोप्लांकटन और इसे ग्रहण करने वाले क्लोरोफिल के लिए उपलब्ध प्रकाश ऊर्जा की मात्रा जल निकायों के प्राथमिक उत्पादन के स्तर को निर्धारित करती है। 2. प्लवकटोनिक फाइटोपोइज़िस के अपेक्षाकृत सरल आर्किटेक्चर के साथ, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान और जलाशय में तीव्र सूर्य के प्रकाश के प्रवेश के पैटर्न को गणितीय रूप से काफी आसानी से वर्णित किया गया है। 3. इससे यंत्रीकृत मापी गई विशेषताओं के आधार पर फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन का आकलन करने के लिए गणना विधियों के विकास की संभावनाएं खुलती हैं।

वैज्ञानिक अनुसंधान

1. मूल उपकरणों का उपयोग करते हुए, पानी के भीतर प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण की ऊर्जा का पहला माप मीठे पानी के जलाशयों (वोल्गा जलाशय, झील प्लेशचेज़ो, वनगा) के एक बड़े क्षेत्र में किया गया था। कुल सौर स्पेक्ट्रम में हिस्सेदारी के आकलन के साथ, बर्फ के नीचे की अवधि सहित अक्षांशीय और मौसमी पहलुओं में वैकल्पिक रूप से विभिन्न प्रकार के पानी में इसके प्रवेश के पैटर्न का अध्ययन किया गया। शास्त्रीय बाउगुएर कानून द्वारा वर्णित प्राकृतिक जल में सौर किरणों के वर्णक्रमीय जटिल प्रवाह की विशेषता का पता चला था और गणितीय तरीके से इस विचलन की भरपाई करने के लिए एक पैरामीटर पाया गया था। हरियाली में अन्य निलंबित पदार्थों के सापेक्ष फाइटोप्लांकटन का योगदान मर्मज्ञ विकिरण निर्धारित किया गया था।

2. पहली बार, वोल्गा बेसिन, लाडोगा और वनगा उपायों, टुंड्रा खारबे झीलों, नदी के जलाशयों और झीलों में फाइटोप्लांकटन वर्णक की सामग्री निर्धारित की गई थी। येनिसी अपने डेरिवेटिव की मात्रा में और अन्य क्लोरोफिल के साथ-साथ हरे और पीले रंगद्रव्य की कुल मात्रा के अनुपात में ch.chozophyla "ए" के अनुपात के आकलन के साथ। उनके स्थानिक वितरण के पैटर्न, मौसमी और दीर्घकालिक परिवर्तनशीलता का अध्ययन किया गया। विशिष्ट पर पहला डेटा

4. रायबिंस्क जलाशय में अनुसंधान के दौरान, क्लोरोफिल सामग्री की दुनिया में दीर्घकालिक टिप्पणियों (27 वर्ष) की सबसे लंबी श्रृंखला में से एक प्राप्त की गई थी। इसके अंतर-वार्षिक उतार-चढ़ाव और विभिन्न वर्षों की सिनॉप्टिक विशेषताओं के बीच संबंध दिखाया गया है। वर्णक सांद्रता के स्तर में वृद्धि की प्रवृत्ति की पहचान की गई है, जो जलाशय के यूट्रोफिकेशन और इस प्रक्रिया में पृथ्वी में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा की भूमिका का संकेत देती है।

5. फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन के संबंध में कई जलाशयों (विनियमन से पहले वी. ओल्गा के कुछ क्षेत्र, इवानकोव्स्को जलाशय, उत्तरी डिविना और खारबे झीलें, प्लेशचेयेवो झील, लाडोगा झील) का पहली बार अध्ययन किया गया था।

6. अध्ययन किए गए जलाशयों में, फाइटोप्लांकटन द्वारा सौर विकिरण ऊर्जा के उपयोग की दक्षता और प्रकाश स्थितियों और क्लोरोफिल सामग्री के साथ इसके संबंध का पहली बार मूल्यांकन किया गया था।

7. प्राकृतिक सेटिंग्स में मूल प्रयोगों के आधार पर, पारिस्थितिक और टैक्सोनॉमिक रूप से विविध फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता पर नए डेटा प्राप्त किए गए थे। इस निर्भरता का एक विश्लेषणात्मक प्रतिनिधित्व दिया गया है।

8. कई नए पद्धतिगत विकास किए गए हैं जिनका उपयोग फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन के संकेतकों के अध्ययन में किया गया है: (1) पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण को मापने के लिए उपकरण डिजाइन किया गया था और विकिरण की इकाइयों में इसे कैलिब्रेट करने के लिए एक सरल विधि प्रस्तावित की गई थी। एक्टिनोमेट्रिक विधियों पर आधारित; (2) कुल अर्क में फाइटोप्लांकटन पिगमेंट का स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विश्लेषण देश में हाइड्रोबायोलॉजिकल अनुसंधान के अभ्यास में पेश किया गया था; (3) इनपुट की तीव्रता के आधार पर फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन को निर्धारित करने के लिए एक गणना पद्धति विकसित की गई है। जलाशय सौर विकिरण और पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता; (4) किसी जलाशय और मौसमी अवधि के लिए औसत फाइटोप्लांकटन विशेषताओं की गणना करने की प्रक्रिया में सुधार किया गया है; (5) सटीक विषयों में सामान्य, अप्रत्यक्ष त्रुटियों का आकलन करने की विधि का उपयोग करके माप त्रुटियों की गणना और फाइटोप्लांकटन उत्पादकता संकेतकों के औसत के लिए मूल एल्गोरिदम विकसित किए गए हैं।

व्यावहारिक मूल्य

चूंकि फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि कार्बनिक पदार्थों और ऑक्सीजन के साथ जल निकायों के संवर्धन से जुड़ी है, इस कार्य के ढांचे के भीतर किए गए अध्ययन कई परियोजनाओं का हिस्सा थे जिनका उद्देश्य प्राकृतिक जल की गुणवत्ता का उनकी प्राकृतिक अवस्था में आकलन करना था और विभिन्न प्रकार के मानवजनित प्रभाव के तहत। यह (1) राइबिंस्क और इवानकोवस्की की जल गुणवत्ता को आकार देने में उथले पानी की भूमिका की पहचान करने के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर सरकारी समिति (जीकेएनटी) द्वारा प्रस्तावित कार्य है।

जलाशय (1971 - 1973, 1973 में रिपोर्ट), पीने के इवानकोवो जलाशय की पारिस्थितिक स्थिति के आकलन के अनुसार, जिसमें कोनाकोवो राज्य जिला पावर प्लांट (1970 - 1974, 1975 में रिपोर्ट) के चालू होने के बाद, और जलाशय शामिल हैं। वोल्गा- बाल्टिक प्रणाली, जिसमें नदी प्रवाह के पुनर्वितरण की समस्या के संबंध में रायबिंस्क जलाशय भी शामिल है (1976-1985, 1980 और 1985 में रिपोर्ट); (2) फाइटोप्लांकटन पिगमेंट (1986 - 1990, 1990 में रिपोर्ट) के आधार पर जलाशय की उत्पादकता की निगरानी के लिए दूरस्थ तरीकों को विकसित करने के उद्देश्य से राइबिंस्क जलाशय में एयरोस्पेस प्रयोग; (3) क्षेत्रीय प्रशासनिक निकायों और व्यावहारिक संगठनों के निर्देशों पर किया जाने वाला कार्य, जैसे झील की पर्यावरण निगरानी। प्लेशचेव (1986 - 1992, 1986, 1990 और 1992 में रिपोर्ट); जलाशय के बायोटा के लिए जमीन से रेत और बजरी मिश्रण को हटाने पर काम के परिणामों का आकलन - कुइबिशेव जलाशय (1990 - 1991, 1991 में रिपोर्ट); (4) जल निकायों में क्लोरोफिल के अध्ययन पर क्रास्नोयार्स्क राज्य विश्वविद्यालय के साथ रचनात्मक सहयोग पर एक समझौते के तहत काम करना, जिसका उद्देश्य जल निकायों की पर्यावरण निगरानी के अभ्यास में इस पद्धति का प्रसार करना है (1986 -1987, 1987 में रिपोर्ट); (5) ) जलाशयों में प्राथमिक उत्पादन के स्तर को प्रभावित करने वाले कारकों की पहचान करने के लिए पर्यावरण कार्यक्रम "मैन एंड बेनोफ़र" (परियोजना संख्या 5) के ढांचे के भीतर काम करें (वार्षिक रिपोर्ट के साथ 1981 - 1990, साथ ही 1986, 1988 और 1991 में समेकित रिपोर्ट के साथ) ).

कार्य की स्वीकृति

कार्य के परिणाम और मुख्य प्रावधान जलाशयों के वैज्ञानिक उत्पादन पर पहली बैठक में प्रस्तुत किए गए (मिन्स्क, 1960: यूएसएसआर के अन्य जलाशयों में हरे शैवाल की भूमिका के मुद्दे पर अखिल-संघ बैठक में (कोरोक, 1960) *: 1. पी, श्री VI पर ओर्ब और ऊर्जा और झील जलाशयों पर ऑल-यूनियन लिम्नोलॉजिकल बैठकें (लिस्गवेनिचनोय-ऑन-बैंकेल, | "64, 196" -)। 1973, 1985); I पर (मास्को, !%) 5] , मैं (क्षशशेव, 197आई।)। वी !ol! i. 1986 से) a.ezlnkh VGBO: 1 (तोगलीपट्टी। 1968) और II (कोर। ¡974 ¡.; वोल्गा जलाशयों के अध्ययन और सम्मेलन) बेसिन; जलाशयों के संयुक्त एकीकृत उपयोग पर (कीव, 1997); थर्मल पावर प्लांटों के तहत गर्म किए गए जलाशयों के जल विज्ञान और जीव विज्ञान पर तंत्रिका संगोष्ठी में (ईओरोक, 197!): जीटीए टीयू (कीव, 1972)। ) और XI! (Lnstvenichnoye-ia-Bankale, 1984) एक्टिनोमेट्री पर ऑल-यूनियन बैठकें; इप्ट्रोफिनस जल निकायों की समस्या पर द्वितीय ऑल-यूनियन संगोष्ठी में (ज़्वेश!गोरोड, 1977); द्वितीय ऑल-यूनियन सम्मेलन में "पारिस्थितिकी की समस्याएं" बैकाल क्षेत्र का" (इर्कुत्स्क, 1982); वोलोग्दा क्षेत्र में जैविक उत्पादकता, तर्कसंगत उपयोग और जल निकायों की सुरक्षा की समस्याओं पर एक बैठक में (वोलोग्दा, 1978); ऑल-यूनियन वैज्ञानिक बैठक में "यूएसएसआर की बड़ी झीलों के प्राकृतिक संसाधन" (लेनिनग्राद, 1982); आंतरिक सुरक्षा और तर्कसंगत उपयोग की समस्याओं पर एक क्षेत्रीय बैठक में

रूसी मैदान के केंद्र और उत्तर का क्षेत्रीय जल (यारोस्लाव, 1984); अंतर्देशीय जल के एयरोस्पेस साउंडिंग की समस्याओं पर I और I अंतर्राष्ट्रीय बैठक में (लेनिनग्राद, 1987,1988); ऑल-यूनियन स्कूल-सेमिनार में "हाइड्रोबायोलॉजी में मात्रात्मक तरीके" (बोरोक, 1988); आई वीरेशचागिन बैकाल अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में (लिस्टवेनिचनो-ऑन-बाइकाल, 1989); अंतर्देशीय जल निकायों (बोरोक, 1989) में प्लवक के प्राथमिक उत्पादन के अध्ययन और फाइटोप्लांकटन उत्पादकता के मूल्यांकन (इर्कुत्स्क, 1992) पर पद्धतिगत बैठकों में; ग्रेट ब्रिटेन के फ्रेशवाटर बायोलॉजिकल एसोसिएशन की एक बैठक में (विंडरमेयर, 1990); रूसी बेड़े की 300वीं वर्षगांठ को समर्पित अखिल रूसी वैज्ञानिक सम्मेलन में (पेरेस्लाव-ज़ाल्स्की, 1992); बड़ी नदियों के अध्ययन में पर्यावरणीय समस्याओं पर सम्मेलन में (टोलियाट्टी, 1993); अंतर्देशीय जल पर दीर्घकालिक हाइड्रोबायोलॉजिकल अवलोकनों पर एक बैठक में (सेंट पीटर्सबर्ग, 1994); साथ ही रूसी विज्ञान अकादमी के अंतर्देशीय जल जीव विज्ञान संस्थान में कार्यस्थल पर सेमिनार और वैज्ञानिक बैठकों में भी।

प्रकाशनों

शोध परिणाम 10 सामूहिक मोनोग्राफ के 15 खंडों और 65 जर्नल और अन्य लेखों में प्रस्तुत किए गए हैं। अपनी पीएचडी थीसिस का बचाव करने से पहले, इस विषय पर 10 लेख प्रकाशित हुए थे।

I. सामग्री और अनुसंधान वस्तुएँ

यह कार्य पूरे बढ़ते मौसम के दौरान किए गए टुंड्रा खारबे झीलों में वोल्गा जलाशयों और आसन्न जलाशयों में फाइटोप्लांकटन की प्रकाश स्थितियों, वर्णक सामग्री और प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता के अध्ययन के परिणामों पर आधारित है (इवानकोवस्कॉय जलाशय - 1958, 1970 - 1971, 1973 - 1974; रायबिंस्क जलाशय - 1958, 1969-1973; कुइबिशेव जलाशय - 1958; बेलो झील 1976-1977; प्लेशचेयेवो झील - 1983-1985; खारबे झीलें 1969) या कुछ मौसमी अवधियों में मार्ग सर्वेक्षण (वोल्गा नदी - 1957) , 1960; लाडोगा और वनगा झीलों सहित वोल्गा-बाल्टिक और उत्तरी डिविना जलमार्गों के जलाशय - 1973; शेक्सना और ऊपरी वोल्गा जलाशय - 1979)। इवानकोवस्की संरक्षण क्षेत्र में झील में फाइटोप्लांकटन वर्णक का अवलोकन 1977-1978 तक जारी रहा। प्लेशचेयेवो - 1991 तक, राइबिंस्क जलाशय में वे निरंतर दीर्घकालिक अनुसंधान में चले गए, जो आज भी जारी है। वनगा झील (1967-1968) और नदी के गर्भगृह में फाइटोप्लांकटन वर्णकों का विस्तृत अध्ययन किया गया। येनिसी (1984-1985)। राइबिंस्क जलाशय में, जल निकायों के दूरस्थ ऑप्टिकल सेंसिंग के लिए एक तकनीक विकसित करने के लिए एक एयरोस्पेस प्रयोग के हिस्से के रूप में वर्णक सामग्री में छोटे पैमाने पर परिवर्तनों का अध्ययन किया गया था।

जल क्षेत्र में और समय में (1986-1988)। राइबिंस्क (1971-1972) और इवानकोवस्की (1973-1974) जलाशयों में, प्राथमिक कार्बनिक पदार्थ के साथ पूरे जलाशय के संवर्धन में इसकी भूमिका का आकलन करने के लिए उथले क्षेत्र में कार्यों की एक श्रृंखला की गई थी। रायबिंस्क जलाशय और झील में। प्लेशचेयेवो ने सबग्लेशियल अवधि के प्रकाश शासन की स्थितियों के तहत फाइटोप्लांकटन के विकास का शीतकालीन अवलोकन किया। वोल्गा और शेक्सनिंस्की जलाशयों (i960, 1979), राइबिंस्क जलाशय (1970-1971, 1987) में, वनगा (1968) और प्लेशचेयेवो (1983-1984) झीलों में मार्ग अभियानों के दौरान, सौर विकिरण के अध्ययन पर विशेष कार्य किया गया था। पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण की पानी और प्रकाश निर्भरता में प्रवेश। इवानकोवो जलाशय में प्रकाश संश्लेषण गतिविधि का अध्ययन किया गया। ऊंचे तापमान (1970-1971) की स्थितियों के तहत प्लवक, कुइबिशेव जलाशय में एक थर्मल पावर प्लांट से अपशिष्ट जल के प्रभाव में बनाया गया - ड्रेजिंग और अन्य कार्यों के दौरान जलाशय में प्रवेश करने वाले खनिज निलंबन के फाइटोप्लांकटन पर प्रभाव। मिट्टी हटाने से संबंधित (1990-1991)।

कुछ सामग्रियाँ अंतर्देशीय जल जीवविज्ञान संस्थान (जे1.बी. मोरोखोवेट्स, ओ.आई. फेओक्टिस्टोवा, एन.पी. मोकीवा, ए.एल. इलिंस्की, वी.ए. एलिज़ारोवा, ई.आई. नौमोवा, वी.जी. देव्याटकिन, एल.ई. सिगारेवा, ई.एल. बश्काटोवोन, एन.एम. मन्निवा, एल.जी.) के कर्मचारियों के साथ संयुक्त रूप से प्राप्त की गईं। कोर्नेवा, वी.एल. स्क्लियारेंको, ए.एन. डेज़ुबन, ई.जी. डोब्रिनिन, एम.एम. स्मेटेनिन ) और अन्य वैज्ञानिक संस्थान (वी.ए. रुतकोव्स्काया, आई.आई. निकोलेव, एम.वी. गेट्सन, टी.आई. लेटंस्काया, आई.एस. ट्रिफोनोवा, टी.एन. पोकाटिलोवा, ए.डी. प्रनीमाचेंको), सह-लेखकों में जिनके साथ प्रासंगिक प्रकाशन लिखे गए थे या आवश्यक डेटा वाले उनके स्वतंत्र लेख इस कार्य में उपयोग किए गए थे। टी.पी. ने कई वर्षों से सामग्रियों के संग्रह और प्रसंस्करण में हमेशा भाग लिया है। ज़ैकन्ना अंतर्देशीय जल जीवविज्ञान संस्थान की एल्गोलॉजी प्रयोगशाला में एक वरिष्ठ प्रयोगशाला सहायक हैं। उन सभी को, साथ ही कंप्यूटर केंद्र और प्रायोगिक कार्यशालाओं के कर्मचारियों, अंतर्देशीय जल जीव विज्ञान संस्थान के तकनीकी कर्मचारियों, मोयेक, वीस्की, सेंट पीटर्सबर्ग, निज़नी नोवगोरोड, यारोस्लाव, पर्म और कज़ाख विश्वविद्यालयों के छात्रों को, जिन लोगों ने संस्थान में इंटर्नशिप की थी, लेखक शोध के संचालन में उनकी मदद के लिए गहरी कृतज्ञता और कृतज्ञता व्यक्त करते हैं।

द्वितीय. तलाश पद्दतियाँ

प्रकाश मोड की विशेषताओं का अध्ययन

फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन में एक कारक के रूप में प्रकाश व्यवस्था की स्थितियों का अध्ययन इस तथ्य के कारण महत्वपूर्ण पद्धतिगत कठिनाइयों से जुड़ा है कि सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा न केवल मात्रात्मक रूप से, बल्कि गुणात्मक रूप से भी बदलती है। वर्णक्रमीय संरचना और कोणीय

मर्मज्ञ विकिरण की विशेषताएं, पानी में प्रवेश करने वाले विकिरण की तीव्रता क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई और बादल की स्थिति के आधार पर लगातार बदलती रहती है। आदर्श रूप से, एक ऐसे उपकरण की आवश्यकता होती है जो समय के साथ-साथ गहराई-अलग-अलग और प्रकाश-संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण दोनों को रिकॉर्ड कर सके - PAR (k = 380-710 एनएम), विकिरण की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, क्योंकि ऐसे उपकरण मौजूद नहीं थे (रिपोर्ट...) . , 1965, 1974). डिवाइस में सेंसर का एक सेट होता है जो गोलार्ध से विकिरण को कैप्चर करता है - विकिरण (कोसाइन कानून के अधीन), जिनमें से एक PAR (380-800 एनएम) को कवर करने वाली तरंग दैर्ध्य रेंज में संवेदनशील है, अन्य - इसके संकीर्ण वर्गों में स्पेक्ट्रम क्षेत्र (480-800, 600-800, 680-800 एनएम)। सेंसर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता वैक्यूम फोटोकेल TsV-3 को प्रकाश फिल्टर SZS-14 + BS-8 के साथ जोड़कर प्राप्त की जाती है - जो 380-800 एनएम और SZS-14 + ZhS-17, SZS-14 + की संपूर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज को कवर करती है। केएस-10, एसजेडएस-14 + केएस-19 - क्रमशः इसके बाकी धीरे-धीरे पतले होते भागों के लिए। रिकॉर्डिंग डिवाइस समय के साथ विकिरण ऊर्जा को स्वचालित रूप से सारांशित करता है।

एक्टिनोमीटर विधियों (बेरेज़किन, 1932) के आधार पर विकसित विकिरण की इकाइयों में डिवाइस का अंशांकन, प्रत्यक्ष सौर विकिरण के अनुसार किया जाता है, जिसे उपयुक्त प्रकाश फिल्टर के साथ एक एक्टिनोमीटर द्वारा मापा जाता है। सेंसर पर लगे एक ट्यूब का उपयोग करके सीधी किरणों को सेंसर पर आने वाले कुल विकिरण प्रवाह से अलग किया जाता है, जो एक्टिनोमीटर ट्यूब (पाइरीना, 1965, 1993) के डिजाइन के समान है।

पानी के नीचे फोटोइंटीग्रेटर का उपयोग करने के कई वर्षों के अनुभव, जिसमें मानक एक्टिनोमेट्रिक उपकरणों की तुलना भी शामिल है, ने इस वर्णक्रमीय क्षेत्र के अभिन्न PAR प्रवाह और संकुचित वर्गों दोनों के माप परिणामों की पर्याप्त उच्च सटीकता के साथ क्षेत्र की स्थितियों में इसके संचालन की विश्वसनीयता दिखाई है। . लगभग 30 साल पहले बनाए गए पहले नमूने आज भी काम कर रहे हैं। इसके अलावा, ली-कोर और क्यूएसपी (यूएसए), क्यूएसएम (स्वीडन) जैसे चरणबद्ध सरणियों के पानी के नीचे माप के लिए धारावाहिक उपकरण, वर्तमान में मौजूद हैं (ज्यूसन एट अल।, 1984), साथ ही हमारे देश में एकल मॉडल (सेमेनचेंको एट अल)। , 1971; चेक गणराज्य, 1987), अभी भी अप्राप्य हैं।

फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन को निर्धारित करने के लिए लगभग सभी प्रयोगों को जलाशय में प्रवेश करने वाले PAR स्पेक्ट्रम पर एकीकृत ऊर्जा के माप द्वारा मापा गया था; इस उद्देश्य के लिए, जहाज के अधिरचना के ऊपरी भाग पर या खुली ऊंचाई पर एक फोटोइंटीग्रेटर सेंसर स्थापित किया गया था तट पर सूर्य, एक्सपोज़र समय के दौरान विकिरण के प्रवाह को रिकॉर्ड कर रहा है।

जलाशय में प्रकाश व्यवस्था की स्थितियों का अध्ययन करते समय, वर्णक्रमीय संवेदनशीलता में भिन्न, पानी के नीचे फोटोइंटीग्रेटर सेंसर के पूरे सेट का उपयोग करके, PAR स्पेक्ट्रम के कई हिस्सों में माप किए गए थे। सेंसरों को एक फ्लोट पर निलंबित जलाशय में लॉन्च किया गया था, जिसके साथ उन्हें जहाज से 10-15 मीटर दूर ले जाया गया था, कम अक्सर सूर्य की दिशा में एक विस्तारित विस्तार से सुसज्जित चरखी पर। इनमें से कुछ माप सामान्य स्पेक्ट्रम के सौर विकिरण के प्रवेश के अवलोकन के साथ थे, जो 1960 में वी.ए. रुतकोव्स्काया (1962, 1965) और 1979 में टी.एन. द्वारा किए गए थे। पोकाटिलोवा (1984, ¡993)। ओएनएन ने यू.डी. पायरानोमीटर का उपयोग किया। यशपीव्स्की (1957), पानी के नीचे माप के लिए अनुकूलित, जिसे हटाने के साथ एक चरखी के साथ जलाशय में डुबोया गया था। मर्मज्ञ विकिरण के सभी माप 10-12 क्षितिज की गहराई तक किए गए जब तक कि उपकरणों की दहलीज संवेदनशीलता ने विश्वसनीय रीडिंग प्राप्त करना संभव नहीं बना दिया।

ऐसे मामलों में जहां फाइटोप्लांकटन की प्रकाश निर्भरता पर प्रयोग करने के लिए सौर विकिरण के माप का उपयोग किया गया था, परीक्षण नमूनों के साथ फ्लास्क डिवाइस पर लगाए गए थे, और इस तरह की स्थापना पूरे एक्सपोजर के दौरान जलाशय में उजागर हुई थी। ये प्रतिष्ठान पानी की पारदर्शिता के आधार पर योजनाबद्ध, प्रकाश संश्लेषण निर्धारित करने के लिए क्षितिज की संख्या से सुसज्जित थे। इस तरह, नमूने में प्रवेश करने वाली विकिरण ऊर्जा को पूरी तरह से पंजीकृत करना और डेटा प्राप्त करना संभव था जो प्राकृतिक प्लवक के प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता के लिए सबसे पर्याप्त था।

यदि आवश्यक हो, तो पानी के नीचे की रोशनी की स्थिति पर डेटा रखें

बड़ी संख्या में स्टेशनों के लिए, उन्होंने समय टी पर इसके आगमन के आधार पर मर्मज्ञ विकिरण का निर्धारण करने के लिए एक गणना पद्धति का सहारा लिया; पारदर्शिता बैलों मैं प्रस्तावित एफ.ई., एपीआई सी डी.आई. का उपयोग करके सेखकी पकाता हूं। टॉलस्ट्याकोव (1969) सूत्र या, बाद में, एक परिष्कृत पारी चिट (पाइरीना, 1989)।

सामान्य स्पेक्ट्रम के आने वाले विकिरण की ऊर्जा से ijanmotrans.chod:: (l. = 380-710 im) या एक फोटोइंटीग्रेटर द्वारा रिकॉर्ड किया गया (l = 3íW-300 i, i) और इसके विपरीत अनुभवजन्य गुणांक (Pyrnna) का उपयोग करके किया गया था , 1985), पावनेनमोएश द्वारा चयनित या व्यक्तित्व के बारे में रिश्ते, और साफ मौसम में - सूर्य की ऊंचाई के बारे में भी।

फाइटोप्लांकटन इंग्मेंग्स पर डेटा - क्लोरोफिल की कुल सामग्री, 1958 (पाइरपना, I960) से संबंधित, फोटोमेट्रिक विधि (विनबर्ग, सिवको, 1953) द्वारा डायटम और नीले-हरे शैवाल की संस्कृतियों से अर्क का उपयोग करके अंशांकन के साथ प्राप्त की गई थी, जहां क्लोरोफिल की प्रारंभिक सांद्रता को विशिष्ट विलुप्ति गुणांक 95 एल/जी सेमी (कोस्की स्मिथ, 1948) के आधार पर स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक रूप से मापा गया था। 1960 के बाद से, कुल अर्क में क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड के व्यक्तिगत रूपों को निर्धारित करने के लिए एक स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि का उपयोग किया गया है (रिचर्ड्स, थॉम्पसन) , 1952). यह विधि है

देश में पहली बार फाइटोप्लांकटन पिगमेंट के विश्लेषण के लिए मूल्यवान (पाइर्ना, 1963) और साथ ही इस दिशा में उन्नत विदेशी अनुसंधान (हम्फ्री, 1963; टेलिंग, ड्राइवर, 1963), फिर फाइटोप्लांकटन पिगमेंट के अध्ययन में व्यापक हो गया और , कुछ स्पष्टीकरणों के बाद (पार्सन्स, स्ट्रिकलैंड, 1963; एससीओआर-यूएनईएसएफसीओ, 1966; जेफरी, हम्फ्री, 1975), को मानक के रूप में अनुशंसित किया गया था (लोरेंज़ेन, जेफरी, 1980; मार्कर एट एल., 1982; गोस्ट, 1990)।

1967-1976 में रिचर्ड्स और थॉम्पसन (1952) के सूत्रों का उपयोग करके 1960 में क्लोरोफिल सांद्रता की गणना की गई थी। - स्कोर-यूनेस्को (1966), अन्य वर्षों में - जेफरी और हम्फ्री (1975)। कैरोटीनॉयड की सांद्रता की गणना पहले वर्ष में रिचर्ड्स और थॉम्पसन (1952), फिर पार्सन्स और स्ट्रिकलैंड (1963) के सूत्रों का उपयोग करके डायटम प्लैंकटन के दिन के लिए की गई थी, जो अध्ययन किए गए जलाशयों में प्रबल थे। फियोपिगमेंट की सांद्रता और, उन्हें घटाकर, शुद्ध क्लोरोफिल ए की गणना लोरेंजेन के सूत्रों (लोरेंजेन, 1967) का उपयोग करके की गई थी।

जैसा कि ज्ञात है, रिचर्ड्स और थॉम्पसन (1952) के सूत्रों ने क्लोरोफिल ए और बी के कम अनुमानित विशिष्ट विलुप्त होने के गुणांक और क्लोरोफिल सी और कैरोटीनॉयड के लिए इसके सशर्त मूल्यों का उपयोग किया था, और इसलिए उनकी सांद्रता बाद में प्राप्त लोगों से भिन्न होती है। क्लोरोफिल "ए" के लिए उन्हें इस वर्णक के उच्च विलुप्त होने के गुणांक (88-92 एल/जी.सेमी) के आधार पर अन्य सूत्रों का उपयोग करके गणना की गई तुलना में 25% अधिक आंका गया है। क्लोरोफिल "बी" और "सी" की सांद्रता पर डेटा अधिक बदल गया क्योंकि उनकी गणना के लिए विस्तार गुणांक और सूत्रों को परिष्कृत किया गया - 150-200% तक। कैरोटीनॉयड के लिए विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके गणना के परिणाम और भी अधिक (2.5 गुना तक) भिन्न होते हैं; प्राकृतिक प्लवक में उनकी संरचना की विविधता के कारण, इन रंगों की सांद्रता की गणना के लिए विलुप्त होने के गुणांक के उपयुक्त मूल्यों का चयन करना लगभग असंभव है कुल अर्क में. इसलिए, बाद में क्लोरोफाइट्स के सापेक्ष कैरोटीनॉयड के अनुपात को अर्क द्वारा प्रकाश अवशोषण में उनके सबसे बड़े योगदान के क्षेत्र में विलुप्त होने के अनुपात से आंका गया - ईवा / (पाइरीना, सिगारेवा, 1976), इन उद्देश्यों के लिए 50 के दशक के अंत में प्रस्तावित किया गया था। (बर्कहोल्डर एट अल., 1959) . विभिन्न वर्षों के गणना परिणामों में उल्लेखनीय विचलन को ध्यान में रखते हुए, क्लोरोफिल "ए" का उपयोग करके फाइटोप्लांकटन वर्णक के स्तर पर डेटा की तुलना सबसे सटीक रूप से निर्धारित की गई थी। उसी समय, रिचर्ड्स और थॉम्पसन फ़ार्मुलों (पाइरिना और एलिज़ारोवा, 1975) का उपयोग करके प्राप्त प्रारंभिक डेटा में 0.75 का सुधार पेश किया गया था।

फाइटोप्लांकटन पिगमेंट को निर्धारित करने की विधि पर काम करने की प्रक्रिया में, झिल्ली फिल्टर पर एकत्र शैवाल कोशिकाओं में सीधे क्लोरोफिल को मापने की एक गैर-निष्कर्षण विधि का परीक्षण विसर्जन तेल (येंट्सच, 1957) के साथ स्पष्ट करने के बाद किया गया था। इस पद्धति ने अपनी सरलता के कारण ध्यान आकर्षित किया और लेक प्लैंकटन के विश्लेषण में संतोषजनक परिणाम दिखाए (विनबर्ग एट अल., 1961) हालाँकि, यह निर्धारण के लिए अस्वीकार्य निकला।

जलाशयों में क्लोरोफिल की कमी की विशेषता अपरद और खनिज निलंबित पदार्थ की उच्च सामग्री (पाइरीना और मोकीवा, 1966) है।

3. प्राथमिक फाइटोप्लांकटन उत्पादन का निर्धारण

छोटी झील के जलाशयों (लेक प्लाशेवो, खारबे झील) में स्थिर अध्ययनों में, उनके एक्सपोज़र की गहराई पर प्रकाश संश्लेषण को मापने के लिए नमूनाकरण के साथ शास्त्रीय "इन सीटू" प्रयोग किए गए (विनबर्ग, 1934) - यूफोटिक ज़ोन के 5-7 क्षितिज जलाशय. वोल्गा कैस्केड और आसन्न जलाशयों के जलाशयों पर, जहां एक अभियान पोत से काम किया गया था, एक डेक इनक्यूबेटर में प्रकाश संश्लेषण के प्रारंभिक मूल्यों को मापने के लिए नमूना एक्सपोजर के साथ प्राथमिक उत्पादन निर्धारित करने के लिए एक गणना पद्धति का उपयोग किया गया था जो स्थितियों का अनुकरण करता था। पानी की सतह परत. उसी समय, अनुसंधान के पहले चरण में, यू.आई. सोरोकिन (1958) की संशोधित योजना के अनुसार प्रयोग किए गए, जो फोटोनिक क्षेत्र की कई गहराई के नमूनों में प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता को मापने का प्रावधान करता है। मर्मज्ञ सौर विकिरण के क्षीणन के लिए प्राप्त मूल्यों के अनुभवजन्य संबंध के साथ जलाशय (पाइरीना, 1959(ए) ), 1966)। इसके बाद, उन्होंने यूफोटिक ज़ोन के लिए औसत या कुल नमूने के आधार पर इनक्यूबेटर (एएमएसएस) में ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ प्रकाश संश्लेषण के अधिकतम मूल्य को निर्धारित करने के लिए खुद को सीमित कर लिया, और गहराई में इसकी कमी का आकलन विकिरण के प्रवेश के आधार पर किया गया था (पाइरिना, 1979). अध्ययन के तहत गहराई में विकिरण ऊर्जा आमतौर पर कम्प्यूटेशनल तरीकों (अरे और टॉल्स्ट्याकोव, 1969; पाइरिना, 1989, 1993) का उपयोग करके ऐसे प्रयोगों में पाई गई थी। यदि प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता को निर्धारित करना असंभव था, तो आत्मसात संख्या से एएलएम के अनुमान के साथ क्लोरोफिल विधि का उपयोग किया गया था, जिसे जलाशय की विशिष्ट स्थितियों के अनुसार पहले से स्थापित मूल्यों से चुना गया था।

प्रकाश संश्लेषण प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता का अध्ययन करने के लिए प्रयोग एक प्राकृतिक वातावरण में एक जलाशय सजातीय के एपोटिक क्षेत्र की कई गहराई पर एक्सपोजर के साथ किए गए थे; नीचे के नमूने सतह से लिए गए थे या, स्पष्ट स्तरीकरण के मामले में, पूरी तरह से एपिलमनोन के भीतर एक नियम के रूप में, पूरे एक्सपोज़र के दौरान समान गहराई पर, फ़ोगोइंटीग्रेटर सेंसर काम करते थे, अक्सर परीक्षण नमूनों के साथ फ्लास्क उनसे जुड़े होते थे (पाइरिना, 1967, 1974)। कुछ प्रयोगों में, फ़ोगोइंटीग्रेटर द्वारा रिकॉर्ड किए गए PAR के साथ गहराई, सामान्य स्पेक्ट्रम की विकिरण ऊर्जा का तत्काल माप एक पानी के नीचे पायरानोमीटर का उपयोग करके किया गया था और एक्सपोज़र समय के दौरान इसकी गणना की गई थी। परिणामस्वरूप, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश वक्रों की एक श्रृंखला प्राप्त हुई, जो कुल सौर विकिरण के सापेक्ष निर्मित हुई (पाइरीना, रुतकोव्स्काया। 1976)। यदि उपकरणों को लंबे समय तक चाकों के पास रखना असंभव था: पानी के नीचे विकिरण का एक बार माप बंद नमूनों के साथ किया जाता था, आमतौर पर दोपहर के समय, पहाड़ के आधार पर? और PAR ऊर्जा जलाशय की सतह पर आ रही है। लगातार रु

किनारे पर या जहाज पर एकत्र किया गया, एक्सपोज़र के दौरान अध्ययन की गई गहराई पर इसका आगमन निर्धारित किया गया था।

प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता का आकलन दैनिक एक्सपोज़र के दौरान ऑक्सीजन द्वारा किया गया था, जो कि स्थिर प्रयोगों में "सीटू" शाम को शुरू हुआ था, दूसरों में - इस पद्धति पर साहित्य में उपलब्ध बुनियादी सिफारिशों के अनुपालन में, स्टेशनों पर नमूने लिए गए थे (एलेकिनिड्र) ., 1973; वोलेन वीडर एट अल. (1974; पायरीना, 1975,1993)।

4. अनुसंधान परिणामों का गणितीय प्रसंस्करण

चूंकि, शोध परिणामों के आधार पर, विभिन्न जलाशयों और विभिन्न वर्षों में फाइटोप्लांकटन उत्पादकता के स्तर की तुलना की गई थी, जब उभरते मतभेदों की विश्वसनीयता की पुष्टि करना महत्वपूर्ण है, तो औसत मूल्यों का आकलन करने पर विशेष ध्यान दिया गया था। ​प्राप्त आंकड़ों और उनकी प्रतिनिधित्वशीलता में त्रुटियों से (पाइरिना, स्मेटेनिन, 1982, 1993; पाइरिना, स्मेटेनि, स्मेटेनिना, 1993)।

किसी जलाशय के लिए औसत मान निर्धारित करना इस तथ्य से जटिल है कि वे अलग-अलग मूल की सामग्री से संबंधित हैं - एक नमूने में बार-बार माप, अलग-अलग स्टेशनों पर अलग-अलग गहराई से नमूने, जलाशय के विभिन्न स्टेशन और खंड, और अलग-अलग अवधि। बढ़ता हुआ मौसम। इसलिए, औसत कई चरणों में किया गया था, उनमें से कुछ में, जब अलग-अलग मात्रा के पानी के द्रव्यमान या अलग-अलग समय अंतराल के लिए डेटा का औसत किया गया था, तो औसत मूल्यों की गणना भारित औसत के रूप में की गई थी।

किसी जलाशय के जल क्षेत्र पर डेटा का औसत निकालने की प्रक्रिया में एक नमूने में बार-बार माप के परिणामों के आधार पर अंकगणितीय माध्य की गणना करना, फिर विभिन्न स्टेशनों (या पानी की परतों) की समान गहराई के लिए नमूना डेटा के आधार पर गणना करना शामिल है। भारित अंकगणितीय माध्य प्रत्येक अनुभाग के लिए अलग-अलग परतों के डेटा पर आधारित है और अंत में, समग्र रूप से जलाशय। पिछले दो मूल्यों की गणना क्रमशः जलाशय की परतों और अनुभागों की मात्रा को ध्यान में रखते हुए की गई थी, जिसका अनुमान इसके स्तर पर लगाया गया था अवलोकन का समय। इस तरह के आकलन के लिए आवश्यक बाथिमेट्रिक डेटा की अनुपस्थिति में, जलाशय के बेसिन को ऊर्ध्वाधर दीवारों वाले शरीर के साथ बराबर करने की अनुमति दी गई थी और इसके खंडों की मात्रा के बजाय, उनके क्षेत्र को गणना में दर्ज किया गया था, और गणना में पानी की परतों की मात्रा के बजाय उनकी मोटाई दर्ज की गई।

बढ़ते मौसम के लिए औसत डेटा प्राप्त करना व्यक्तिगत अवलोकन अवधि के बीच समय अंतराल के लिए अंकगणितीय औसत की गणना करने के लिए कम कर दिया गया था, फिर प्रत्येक अंतराल के दिनों की संख्या को ध्यान में रखते हुए, पूरी अवधि के लिए एक भारित अंकगणितीय औसत। अध्ययन किए गए जलाशयों में बढ़ते मौसम को बर्फ-मुक्त मौसम के बराबर किया गया था, जिसकी शुरुआत और अंत में फाइटोप्लांकटन की मात्रात्मक विशेषताओं को शून्य के बराबर लिया गया था। हाइड्रोमेटोरोलॉजिकल सर्विस के अनुसार जलाशय में बर्फ के गायब होने और दिखाई देने की तारीखें निर्धारित की गईं।

इस तथ्य के कारण कि अध्ययन किए गए अधिकांश संकेतक सीधे तौर पर नहीं मापे जाते हैं, बल्कि उपयुक्त सूत्रों का उपयोग करके अन्य मापों के आधार पर गणना की जाती है, जैसे वे पाए नहीं जाते हैं

प्राप्त परिणामों से सीधे औसत मूल्यों की गणना करके, शास्त्रीय तरीकों का उपयोग करके उनकी प्रतिनिधित्व संबंधी त्रुटियों को निर्धारित करना मुश्किल है। इसलिए, हमने अप्रत्यक्ष त्रुटियों का आकलन करने की विधि का उपयोग किया (ज़जडेल, 1974), जिसमें अध्ययन की जा रही विशेषता को कई चरों का एक कार्य माना जाता है, जिसकी सटीकता; ry पूर्व निर्धारित है, और इसकी कुल त्रुटि अंतर कलन और संभाव्यता सिद्धांत का उपयोग करके व्यक्तिगत घटकों की माप त्रुटियों के "द्विघात जोड़" द्वारा पाई जाती है। इस पद्धति के आधार पर, मूल एल्गोरिदम और कंप्यूटर प्रोग्राम संकलित किए गए थे जो माप त्रुटियों का त्वरित मूल्यांकन करना संभव बनाते हैं और प्राप्त परिणामों का औसत निकालना।

तृतीय. अध्ययन के प्रकाश शासन की विशेषताएं

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जिस क्षेत्र में जलाशयों का अध्ययन किया गया था, उसके उत्तर से दक्षिण तक बड़े विस्तार के कारण, उनकी सतह पर आने वाली कुल सौर विकिरण ऊर्जा की तीव्रता अलग-अलग है। औसत दीर्घकालिक आंकड़ों के अनुसार, इसका मान कोस्त्रोमा क्षेत्र में 3500 एमजे/एम1 वर्ष से लेकर 5000 तक होता है - अस्त्रखान के पास यह क्रमशः 600 और 750 एमजे/एम1 माह है, जून में गर्मियों की ऊंचाई पर (यूएसएसआर जलवायु) संदर्भ पुस्तक, 1966)। साथ में, गर्मी की अवधि (जुलाई-अगस्त) के कुछ दिनों में उत्तरी जलाशयों पर सौर ऊर्जा की तीव्रता समान होती है!, "4 एमडीसीएच-" तक।/एम2 "" यूजी पीपी (वी-एक्स) हाँ औसत एन! हाय"। हालाँकि, नदी संरक्षित थी। इसकी लंबाई के साथ लगभग एमटी, पानी की सतह का अल्बेडो निम्नलिखित मूल्यों की विशेषता है: 1K>lu.ya पर 4-7% अन्य घंटे। सस्ते, न्यूनतम बढ़े हुए मूल्यों और पी»ई की उच्च सामग्री वाले जलाशयों के लिए वर्तनी में 5-7%<и, » осоосннссгн "¡тегущих"" синсзеясмымн ыдорос mtn (Рутковская, 1962; Кирилова, 1970).

स्पष्ट दिनों में ऊपरी वोल्गा बेसिन के जल निकायों पर सामान्य स्पेक्ट्रम के विकिरण के प्रवाह में PAR का हिस्सा, जैसा कि हाइड्रोबायोलॉजिकल कार्यों में प्रथागत है (VbiJenweuier et al., 1974), 46% है, लेकिन जैसे-जैसे बादल बढ़ते हैं 57% (पिरपना, ¡935)।

वोल्गा बेसिन के जलाशयों में गहराई पर कुल सौर विकिरण के वितरण के अवलोकन से पता चला कि उनके लिए अधिकतम पारदर्शिता (सेकची डिस्क के साथ 2 मीटर तक) कुल का 1% है

पानी में छोड़े गए विकिरण की मात्रा 2 मीटर से अधिक गहराई तक दर्ज नहीं की गई है। केवल वोल्गोग्राड जलाशय में, 2.4 मीटर तक पानी की पारदर्शिता के साथ, ऐसे विकिरण मान 3-4 मीटर (रुतकोव्स्काया, 1965) की गहराई पर दर्ज किए गए थे। अधिक पारदर्शी झील के पानी में, पानी में प्रवेश करने वाले विकिरण का लगभग 1% और भी गहराई में देखा जाता है: लाडोगा झील में 5-6 मीटर पर (मोकीव्स्की, 1968); वनगा में 6-7 मीटर (मोकीव्स्की, 1969; पिरिना, 1975(ए)); झील में 6-8 मी. प्लेशचेयेवो (पाइरीना, 1989(ए))। विकिरण प्रवेश की गहराई में वृद्धि भी नोट की गई क्योंकि दिन के समय और साथ ही दक्षिण की ओर क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई बढ़ गई (रुतकोव्स्काया, 1965)।

पानी में प्रवेश करते समय, सबसे बाहरी लंबी-तरंग और लघु-तरंग किरणें पहले क्षीण हो जाती हैं, और केवल PAR के करीब विकिरण 1 मीटर से अधिक गहराई में प्रवेश करता है (रुटकोव्स्काया, 1965; पाइरिना, 1965; पोकाटिलोवा, 1993)। जलाशयों में सौर विकिरण को कम करने में मुख्य भूमिका मलबे और खनिज निलंबन द्वारा निभाई जाती है। इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, फाइटोप्लांकटन द्वारा प्रकाश का अवशोषण - तथाकथित "स्वयं-छायांकन प्रभाव" (टैलिंग, 1960) - कमजोर रूप से महसूस किया जाता है। इसे केवल गर्मियों में देखा जा सकता है जब पानी नीले-हरे रंग से "खिलता" है, जो पानी के द्रव्यमान की बढ़ी हुई स्थिरता की अवधि के साथ मेल खाता है, जब निलंबित कणों की कुल मात्रा में शैवाल का हिस्सा प्रमुख हो जाता है (पाइरीना, रुतकोव्स्काया, इलिंस्की, 1972)। और केवल झीलों जैसे साफ़ झील के पानी में। प्लेशचेयेवो के अनुसार, फाइटोप्लांकटन के ऑप्टिकल प्रभाव को होमोथर्मी (पाइरिना, सिगारेवा, बालोनोव, 1989) की अवधि के दौरान भी काफी स्पष्ट रूप से पता लगाया जा सकता है।

जलाशयों के गंदे पानी में, गहराई से लौटने वाले फैलने वाले विकिरण के बढ़े हुए मूल्य देखे जाते हैं। Rybinsk जलाशय में PAR माप के अनुसार, 0.7-1.5 मीटर की Secn डिस्क में पारदर्शिता के साथ, आंख में पानी में प्रवेश करने वाले विकिरण की मात्रा 2-10% थी, जबकि लेक वनगा में - लगभग 4 मीटर की पारदर्शिता - से कम 1% (पाइरिना, 1975(ए))।

राइबिंस्क जलाशय और लेक वनगा (चित्र 1) में प्रवेश करने वाले PAR के वर्णक्रमीय माप से पता चला है कि पानी की सतह परत में 600 एनएम से अधिक की तरंग दैर्ध्य के साथ-साथ नीले रंग की लाल-नारंगी किरणों का काफी बड़ा अनुपात है ( एक्स - 380-480 एनएम)। हालाँकि, ये दोनों जल्दी ही फीके पड़ जाते हैं और हरी किरणें सबसे अधिक गहराई तक प्रवेश करती हैं (X = 480600 एनएम)। प्लैटिनम-कोबाल्ट पैमाने पर 70 डिग्री से अधिक के रंग मान वाले पानी में, पानी की सबसे ऊपरी परत द्वारा अवशोषित नीले विकिरण (एक्स = 380480 एनएम) के अनुपात में वृद्धि देखी गई (पाइरिना, 1975(ए)) .

शीतकालीन अवलोकन. राइबिंस्क जलाशय में किए गए बर्फ और बर्फ के आवरण के माध्यम से PAR के प्रवेश पर पता चला कि 20 सेमी की बर्फ की परत और 80 सेमी की बर्फ की मोटाई के साथ विशिष्ट परिस्थितियों में, आने वाली विकिरण की ऊर्जा का 0.04% से अधिक नहीं पहुंचता है पानी (जिसकी मात्रा 200-250 W/m थी), यह बर्फ से तीव्र प्रतिबिंब (80%), बर्फ से बैकस्कैटरिंग का अनुपात (3%) और इसके द्वारा विलंबित विकिरण (13%) के कारण है। अपेक्षाकृत छोटा। बर्फ पिघलने के बाद, बर्फ के नीचे प्रवेश करने वाले विकिरण की मात्रा 18-20% तक बढ़ जाती है,

चावल। I. वनगा झील (ए-सी) और राइबिंस्क जलाशय (डी-एफ) के जल स्तंभ में विभिन्न तरंग दैर्ध्य की सौर किरणों का प्रवेश, % ओ जी

आने वाली विकिरण ऊर्जा।

1 - एल = 380-800 आईएम; 2-एक्स-480-800 एनएम; 3 - एल = 600-800 k\<; 4- Л = 680-80") им; вертикаль вниз - прозрачность по белому диску; цифры гмд пен ■ цветность по пяатиново-кобалътовой шкале.

और इसका 2-मेगा गहराई तक पता लगाया जा सकता है - 0.4%। इसी समय, फाइटोप्लांकटन का प्रजनन नोट किया गया है (पाइरीना, 1984.1985(ए))।

पानी के नीचे PAR माप की जटिलता को ध्यान में रखते हुए, जिसके लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है, और यह तथ्य भी कि पानी की अपेक्षाकृत छोटी परत से गुजरने के बाद, सौर स्पेक्ट्रम का केवल यही हिस्सा बचता है, हमने अभिन्न विकिरण प्रवाह के क्षीणन के पैटर्न का अध्ययन किया हाइड्रोमेटोरोलॉजिकल सेवा के मानक एक्टिनोमेट्रिक डेटा का उपयोग करने के लिए एक जलाशय में।

सौर विकिरण के पाठ्यक्रम का गहराई से वर्णन करते समय, शास्त्रीय बाउगुएर कानून का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो कि, जैसा कि ज्ञात है, पूरी तरह से वैध नहीं है, क्योंकि कानून केवल मोनोक्रोमैटिक विकिरण के मामले में मान्य है। बौगुएर के सूत्र का उपयोग करके गणना की गई विकिरण मान:

(जहाँ 1r और 10 गहराई r पर विकिरण की तीव्रता हैं और पानी में प्रवेश* करते हैं, और "ऊर्ध्वाधर क्षीणन का संकेतक), मापे गए लोगों से विचलन करते हैं - पानी की ऊपरी परतों में वे अधिक अनुमानित होते हैं, गहरी परतों में वे कम करके आंका गया है, जिसे एसडीओवीजी, 1977; ज़ुमीक, 1975; किर्क, 1983 द्वारा कई कार्यों में नोट किया गया था। इस विचलन की भरपाई के लिए, सूत्र (1) के प्रतिपादक में एक घात के लिए पैरामीटर आर को पेश करने का प्रस्ताव किया गया था। 1 से कम, विशेष रूप से, 0.5 के बराबर (रोसेनबर्ग, 1967), और प्राकृतिक डेटा (अरे, टॉल्स्ट्याकोव, 1969; लारिन, 1973) ने इस संशोधन के साथ मर्मज्ञ विकिरण की गणना करने की संभावना की पुष्टि की:

हालाँकि, वर्तमान अध्ययनों में संशोधित सूत्र (2) के अनुप्रयोग से निचले क्षितिज के लिए गणना की गई विकिरण तीव्रता का एक महत्वपूर्ण अधिक अनुमान सामने आया है, जिसे 1 के तहत पानी के स्तंभ में प्रकाश संश्लेषण की गहराई और इसके अभिन्न मूल्य का निर्धारण करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए। एम1. इस घटना के अध्ययन से पता चला है कि गहराई में सौर विकिरण के पाठ्यक्रम का सबसे पर्याप्त विवरण पैरामीटर आर के लिए घातांक (यू) के एक चर मूल्य के साथ सूत्र (2) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

n का मान पानी के रंग के आधार पर भिन्न होता है और कम मान पर यह सैद्धांतिक के करीब होता है। उदाहरण के लिए, झील के लिए. 10 डिग्री "=0.6 के प्लैटिनम-कोबाल्ट पैमाने पर पानी के रंग के साथ प्लेशचेयेवो, और के लिए

50 डिग्री एल = 0.8 के रंग के साथ रायबिंस्क जलाशय (पाइरिना, 1989)।

इस प्रकार, अध्ययन किए गए जलाशयों में पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश स्थितियों के अध्ययन से सौर विकिरण की प्रवेश गहराई की एक बड़ी श्रृंखला दिखाई गई, जो तीव्र सूर्यातप के साथ, वोल्गा जलाशयों के कम-पारदर्शी पानी में 2 - 5 मीटर से लेकर 7 - 12 मीटर तक भिन्न होती है। वनगा और प्लेशचेयेवो झीलों में मी। अपेक्षाकृत उथली गहराई पर अत्यधिक छोटी और लंबी-तरंग किरणों के तेजी से क्षीण होने के कारण, ऊपरी हिस्से में स्थित! .5-मीटर परत, भेदन विकिरण PAR स्पेक्ट्रम में समान हो जाता है। पानी द्वारा चयनात्मक क्षीणन के कारण, घातीय नियम का पालन करने से इसकी गहराई की प्रगति में विचलन देखा जाता है, जिसकी भरपाई गणितीय रूप से की जा सकती है। “यह हाइड्रोबायोलॉजिकल कार्य में पर्याप्त सटीकता के साथ, जलाशय पर सौर विकिरण की तीव्रता से प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक सौर विकिरण की ऊर्जा की गणना करना संभव बनाता है, जिसमें निकटतम एक्टिनोमेट्रिक स्टेशन द्वारा भूमि पर दर्ज की गई ऊर्जा भी शामिल है।

फाइटोप्लांकटन पिगमेंट का निर्धारण, 1958 में इवानकोवो, राइबिंस्क और कुइबिशेव जलाशयों में शुरू हुआ और फिर सभी अध्ययन किए गए जल निकायों में किया गया, उनकी सांद्रता में उतार-चढ़ाव की एक बड़ी श्रृंखला देखी गई (तालिका 1)। मुख्य वर्णक के लिए - क्लोरोफिल "ए" वे एक माइक्रोग्राम प्रति लीटर के सौवें हिस्से से लेकर!00 या अधिक तक होते हैं "जलाशय के यूफोटिक क्षेत्र के लिए गणना की जाती है। हालांकि, प्रत्येक श्नोलोमो" के लिए औसत मूल्यों के एक निश्चित स्तर की विशेषता होती है बीटाइन सीज़न और अधिकतम प्राप्त मूल्य, जिसके अनुसार इसके पानी के ट्रॉफिक एसोसिएशन का न्याय किया जा सकता है। इस सिद्धांत के अनुसार, लगभग सभी जल निकायों के जलाशय विरासत द्वारा कवर किए गए थे - मोनोट्रॉफिक वनगा झील से यूग्रोफिक इवांकोच तक जलाशय.

जलाशय के भीतर क्लोरोफिल सांद्रता में परिवर्तन मुख्य रूप से फाइटोप्लांकटन की मौसमी गतिशीलता से जुड़े होते हैं, जिसके बड़े पैमाने पर विकास की अवधि के दौरान (एक नियम के रूप में, मई और जून में ■ !iguete) उनके अधिकतम मूल्य देखे जाते हैं। ] रायबिंस्क जलाशय के 1 ए nrig^p^ से पता चलता है कि विशिष्ट समय पर इन मैक्सिमा की ऊंचाई और समय वर्ष की जल-मौसम संबंधी विशेषताओं पर निर्भर करता है (पाइरीना, सिगारेपा, 1986)। यहां हमने उप-बर्फ gter.tod में क्लोरोफिल के uro-ttagt, tsoggceggtrpcpy का पता लगाया, जब 0.2 µg/l से अधिक वितरित नहीं किया गया था। बर्फ के गायब होने और बर्फ के नीचे प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण के लगभग I MJ/m2 ■ दिन के प्रवेश के बाद ही क्लोरोफिल सांद्रता 0.4 µg/l तक बढ़ी और फाइटोप्लांकटन वनस्पति शुरू हुई (पाइरीना, 1985 (ए))।

तालिका I

जलाशय वर्ष, क्लोरोफिल, स्रोत

महीनों की µg/l जानकारी

इवानकोवस्को 1958, वी-IX 12.5 पाइरिना, 1966

वीडीएचआर. 0 - 2 मीटर 1970, वी-एक्स 13.3 एलिज़ारोवा, 1976

1973-1974, वी-एक्स। 26.7-31.8 पिरिना, सिगारेवा,

1978, वी-एक्स 14.2 पिरिना, सिगारेवा,

■ अप्रकाशित

रायबिंस्को 1958, वी-एक्स 6.6 पाइरिना, 1966

मुख्य पहुंच. 1969-1971, वी-एक्स 3.4 - 6.7 एलिज़ारोवा, 1973,

1972-1976, वी-एक्स 6.2-10.0 पिरिना, सिगरेवा,

1977-1979, वी-एक्स 6.6 - यू.ओ माइनेवा, पिरिना,

1980-1982, वी-एक्स 9.3-18.2 पिरिना, मिनेवा,

1983-1985, वी-एक्स 15.4-19.2 पायरीना, 1991

1986-1990, वी-एक्स 9.4-13.8 वही।

1991-1993, वी-एक्स 12.6-.14.6 पिरिना, अप्रकाशित।

कुइबिशेवस्को 1958, VI-X 7.9 पायरीना, 1966

वीडीएचआर. 0 - 3 मी

सफेद झील. 1976-1977, वी-एक्स 3.8 -5.0 पिरिना, माइनेवा और

0-2 मीटर डॉ., 1981

आस्ट्रेलिया. प्लेशचेयेवो 1983-1985, वी-एक्स 6.2-10.0 पिरिना, सिगारेवा,

बालोनोव, 1989

आस्ट्रेलिया. बी. खारबे 1969, VII-VIH 2.0 - एलिज़ारोवा, पायरी-

ऑन, गेटज़ेन, 1976

वनगा 1967-1968, 0.57 - 0.95 पिरिना, एलिज़ारोवा,

झील। 0 - 5 मीटर VII-VIIÍ निकोलेव, 1973

लाडोगा झील - 1973-1974, आठवीं 4.60 पिरिना, ट्राइफो-

आरओ. 0 - 4, 0 - 5 मीटर नोवा, 1979

आर। येनिसी। 1984-1985, 4.2-7.2 पिरिना, प्रियमा-

0 मीटर - निचला वीडब्ल्यूएक्स चेन्को, 1993

ध्यान दें: झील वनगा और लेक लाडोगा के अपवाद के साथ, जलाशय और बढ़ते मौसम के लिए औसत मूल्य दिए गए हैं, जहां गर्मी के मौसम के लिए डेटा औसत है।

जल निकायों में क्लोरोफिल सांद्रता में अंतर कम स्पष्ट है। केवल पोषक तत्वों से समृद्ध नदी जल प्राप्त करने वाले क्षेत्र, साथ ही उथले पानी, विशेष रूप से अलग-थलग और मैक्रोफाइट्स के साथ कमजोर रूप से उगने वाले क्षेत्र, जहां क्षय की मात्रा बढ़ जाती है (एगज़ारोवा, 1976, 1978; एलिज़ारोवा, सिगारेवा, 1976; एलिज़ारोवा, पाइरिना, गेट्सन, 1976) ; पिरिना, 1978; पिरिना, प्लाटरोवा, निकोलेव, 1973; पिरिना, प्रियमाचेंको, 1993)। एक सजातीय जल द्रव्यमान के भीतर छोटे पैमाने पर अंतर अपेक्षाकृत छोटे होते हैं और मुख्य रूप से गतिशील कारकों की कार्रवाई से जुड़े होते हैं - परिसंचरण प्रवाह जो फाइटोप्लांकटन के अभिन्न परिवहन, हवा के मिश्रण और पानी के स्तरीकरण को निर्धारित करते हैं (पाइरिना, सिगारेवा, बालोनोव, 1989; पाइरिना, मिनेवा, सिगारेवा एट अल., 1993)।

अध्ययन किए गए अधिकांश जलाशयों में, क्लोरोफिल के परिवर्तन के उत्पाद - फियोपिंगमेंट्स - महत्वपूर्ण मात्रा में नोट किए गए थे। उदाहरण के लिए, राइबिंस्क जलाशय में, फियोपिगमेंट कोसियासीयू की मात्रा शुद्ध क्लोरोफिल की मात्रा का 20-30% है, और शुरुआती गर्मियों के दौरान फाइटोप्लांकटन की न्यूनतम मात्रा 60-70% तक बढ़ जाती है, खासकर पानी की निचली परतों में (पाइरिना) , सिगारेवा, 1986; पिरिना, मिनेवा, 1990)। इस समय प्लेशचेयेवो झील में, सतह की 2-मीटर परत (पाइरिना, सिगारेवा, बालोनोव, 1989; पाइरिना, 1992) में फियोपिगमेंट की समान मात्रा देखी जाती है, जो शाकाहारी ज़ोप्लांकटन (स्टोल्बुनोवा, 1989) की बढ़ी हुई बहुतायत के साथ संयुक्त है। . केवल अधिकतम गर्मी की अवधि के दौरान, जो आमतौर पर नीले-हरे पानी के "खिलने" से जुड़ा होता है, फियोपिगमेंट की सामग्री 10% से कम होती है। यह सौर विकिरण के तीव्र सेवन के साथ मेल खाता है, जो सूर्य के विनाशकारी प्रभाव (येंत्श, 1965; मोरेथ येनिसी), 1970) के कारण प्रकाशित क्षेत्र में क्लोरोफिल युक्त क्लोरोफिल के संचय को रोकता है, साथ ही उच्च के संरक्षण को भी रोकता है। पानी की ऊपरी परत की स्थिरता, जहां यह प्रक्रिया होती है (पाइरिना, सिगारेवा। 19X6)।

अन्य हरे रंगद्रव्य - क्लोरोफिल "बी" और "सी" - बहुत कम मात्रा में पाए गए। दक्षिण डायटम, क्रिप्टोफाइट्स और डाइनोफाइट्स में क्लोरोफिल सी" की सामग्री क्लोरोफिल "बी" (कई प्रतिशत) की तुलना में कुल क्लोरोफिल की थोड़ी अधिक (30% तक) है। हालांकि, तटीय, मुहाना और अन्य जल पोषक तत्वों से समृद्ध हैं और, तदनुसार, हरा और यूग्लेनिक शैवाल - क्लोरोफिल "बी" के वाहक, इसकी सामग्री 10% तक पहुंच सकती है।

मनमानी इकाइयों में मापा जाने वाला कैरोटीनॉयड आमतौर पर मात्रात्मक रूप से क्लोरोफिल के अनुरूप होता है। पानी की उत्पादकता कम होने के कारण क्लोरोफिल के साथ उनके अनुपात में वृद्धि की प्रवृत्ति देखी गई, पूर्ण सामग्री और विलुप्त अनुपात दोनों में। उदाहरण के लिए, राइबिंस्क जलाशय के मध्य भाग में यह नदी पहुंच और तटीय क्षेत्रों की तुलना में अधिक है, और इस जलाशय के मध्य भाग में यह इवानकोवो जलाशय (एलिज़ारोवा, 1973, ¡976; एलिज़ारोवा,) की तुलना में अधिक है। सिगारेवा। 1976; पिरिना, सिगारेवा

1978, 1986)। यह वनगा झील में और भी अधिक है, विशेष रूप से इसके गहरे क्षेत्र में, और टुंड्रा खारबे झीलों में (पाइरिना, एलिज़ारोवा, निकोलेव, 1973; एलिज़ारोवा, पाइरिना, गेट्सन, 1976)। अपवाद येनिसी नदी है, जो अपेक्षाकृत कम जल उत्पादकता के साथ, इस अनुपात के निचले स्तर की विशेषता है (पाइरीना, प्रियमाचेंको, 1993)। मौसमी पहलू में हरे और पीले रंगद्रव्य के अनुपात का विश्लेषण करते समय, गर्मियों की शुरुआत में फाइटोप्लांकटन की न्यूनतम मात्रा में वृद्धि देखी जाती है, विशेष रूप से फाइटोफेज (पाइरीना, सिगारेवा, बालोनोव, 1989) के प्रजनन के दौरान और सर्दियों में बहुत मजबूत वृद्धि (पाइरीना) , 1985/ए).

फाइटोप्लांकटन बायोमास में क्लोरोफिल "ए" (आमतौर पर 2-5 μg/मिलीग्राम) और कैरोटीनॉयड (1-5 μBri/मिलीग्राम) की विशिष्ट सामग्री के संदर्भ में, अध्ययन किए गए जल निकायों (पाइरीना, 1963) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया है; एलिज़ारोवा, 1974, 1976; पायरीना, एलिज़ारोवा, 1975; एलिज़ारोवा, पायरीना, गेट्सेन, 1976; पायरीना, प्रियमाचेंको, 1993)। हरे शैवाल के ध्यान देने योग्य अनुपात के साथ फाइटोप्लांकटन के बायोमास में केवल क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि देखी गई, जैसे कि इन शैवाल की संस्कृतियों (पाइरीना, एलिज़ारोवा, 1971) में, साथ ही छोटे-छोटे की प्रबलता वाले ऑलिगोडोमिनेंट समुदाय में। जीनस बिरियाप्सिस (पाइरीना, सिगारेवा, बालोनोव, 1989) से कोशिकायुक्त प्रजातियां,

इस प्रकार, जबकि फाइटोप्लांकटन पिगमेंट की मौसमी और स्थानिक गतिशीलता के सामान्य पैटर्न समान हैं, अध्ययन किए गए जल निकायों में उनकी सांद्रता का स्तर व्यापक रूप से भिन्न होता है, अनुत्पादक झीलों वनगा और में बढ़ते मौसम के दौरान औसतन 1-2 μg/l तक होता है। बोलश्या खारबे से 30 μg/l - यूट्रोफिक इवानकोवस्की जलाशयों में? हालाँकि, फाइटोप्लांकटन के बायोमास में क्लोरोफिल की विशिष्ट सामग्री, जो कि पिगमेंट के सेट और प्रमुख प्रजातियों की संरचना में समान है, काफी करीब है। वैकल्पिक रूप से भिन्न जलाशयों से फाइटोप्लांकटन के प्रकाश अनुकूलन से जुड़े वर्णक विशेषताओं की किसी भी विशिष्टता का कोई निशान नहीं है। प्रकाश स्थितियों की भूमिका केवल अवधि के दौरान जलाशय के यूफोटिक क्षेत्र में क्लोरोफिल डेरिवेटिव के गठन और संचय की प्रक्रिया को विनियमित करने में प्रकट होती है। प्रतिचक्रवात प्रकार का स्थिर मौसम।

वी, फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि

1 मी2 से कम के पानी के स्तंभ में फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन के मूल्य के आधार पर, अधिकांश अध्ययनित जल निकाय मेसोट्रोफिक की श्रेणी में आते हैं, हालांकि इस प्रकार के पानी का ट्रॉफी स्तर भिन्न होता है: टुंड्रा के लिए ऑलिगोट्रोफिक के करीब के स्तर से रायबिंस्क जलाशय के लिए यूट्रोफिक की सीमा पर खारबे झील (तालिका 2)। केवल वनगा झील को विशिष्ट रूप से ऑलिगोट्रोफिक जलाशयों के रूप में वर्गीकृत किया गया है, और इवानकोव्स्को जलाशय और चेबोक्सरी खंड को विशिष्ट रूप से यूट्रोफिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है। यह झील एक विशेष स्थान रखती है। प्लेशचेयेवो, जिसके लिए

तालिका 2

बढ़ते मौसम के दौरान अध्ययन किए गए जल निकायों में फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन का औसत मूल्य (जी सी/एम2 दिन)

इवानकोवस्को 1958 0.90 पाइरिना, 1966

वीडीएचआर. 1970-1973 0.90 - 1.28 पिरिना। 1978

1974-1976 0.36 - 0.68 सप्पो, 1981

1979-1980 0.91 - 1.35 तारासेंको, 1983।

रायबिंस्क जलाशय 1955 0.28 सोरोकिन, 1958

1958 0.54 पिरिना, 1966

1959 0.59 रोमानेंको, 1466

1001-1905 0.10-0.19 रोमानेंको, 1985

1966-1971 0.21-0.48 वही

1972-1973 0.69 - 0.72 वही

1974-1980 0.18-0.35 वही

1981 0.83 वही

1982 0.52 मिनेवा, 1990

गोर्कोवस्को 1956 0.41 सोरोकिन, रोज़ानोवा,

वीडीएचआर. सोकोलोवा, 1959

1967 0.76 तारासोवा, 1973

1972 0.89 तारासोवा। 1977

1974-1979 0.31 - 0.85 श्मेलेव, सुब्बोपशा। 1983

भाग के लिए आर. वोल्गा - 1966 2.25 तारासोवा, 1970

टीके चेबोक्सरी-

कुइबिशेवस्को 1957 0.66 सलमानोव, सोरोकिन,

1958 0.83 पिरिना, 1966

1965-1966 0.37 - 0.72 इवातीन, 1968, 1970

1967-1971 0.32 - 0.56 इवातीन, 1974, 1983

सेराटोव 1971-1973 0.32-0.50 डेज़ुबन, 1975, 1976,

वोल्गोग्राड 1965-1968 0.30 - 0.63 डेलेचिना, 1971, 1976

वीडीएचआर. 1969-1974 0.33 -0.64 डेलेचिना, गेरासिमो -

1975 1.50 वही

तालिका 2 की निरंतरता

जलाशय वर्ष प्राथमिक स्रोत

अनुसंधान उत्पादन जानकारी

व्हाइट लेक 1976-1977 0.21 -0.31 पाइरिना, माइनेवा, और

आस्ट्रेलिया. प्लेशचेवो 1983-1984 1.36- 1.86 पिरिना, सिगारेवा,

डज़्यूबन,)989

लेक वनगा 1966, VII 0.05 - 0.20 सोरोकिन, फेडोरोव,

लाडोगा झील 1973-1974, 0.32-0.60 पिरिना, ट्रिफोनोवा,

आस्ट्रेलिया. बी, खरबे। 1968-1969 0.14-0.26 पिरिना, गेट्सन,

वेन्श्तेई, 1976,

आर। येनिसी 1984 0.86 प्रिंमाचेंको, 1993

नोट: कार्बन में परिवर्तित करते समय, ऑक्सीजन विधि डेटा को 0.375 से गुणा किया गया था; वनगा और लाडोगा झीलों के लिए, खुले हिस्से के लिए अधिकतम मूल्य दिए गए हैं

प्राथमिक उत्पादन के उच्चतम मूल्य प्राप्त किए गए (गर्मियों में! 3 ग्राम ओजी/एम2 दिन तक), इस तथ्य के बावजूद कि यहां क्लोरोफिल सामग्री और पानी की प्रति इकाई मात्रा में प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता अपेक्षाकृत कम है।

अध्ययन किए गए जल निकायों में प्लवक प्रकाश संश्लेषण का मौसमी पाठ्यक्रम सामान्य पैटर्न की विशेषता है और मुख्य रूप से शैवाल की प्रचुरता में परिवर्तन से निर्धारित होता है। झीलों और झील जैसे जलाशयों में, जैसे कि राइबिंस्क और कुइबिशेव, जहां शैवाल के प्रमुख समूहों में परिवर्तन की आवधिकता स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, वसंत और गर्मियों की चोटियां देखी जाती हैं, हालांकि उनमें से पहला आमतौर पर सीमित प्रभाव के कारण कम स्पष्ट होता है निम्न तापमान (पाइरीना, 1966; पायरीना, मिनेवा, और अन्य, 1981; पायरीना, सिगारेवा, डेज़ुबन, 1989), बढ़े हुए प्रवाह के साथ नदी-प्रकार के जलाशयों में, उदाहरण के लिए, इवानकोवस्की, जहां पूरे मौसम में डायटम प्रबल होते हैं, प्रकाश संश्लेषण का मौसमी पाठ्यक्रम अधिक सुचारू होता है। हालाँकि, यहाँ भी मध्य गर्मियों में इसके अधिकतम मान देखे जाते हैं (पाइरीना, 1978)। उथले पानी में, जबकि मौसमी गतिशीलता की सामान्य प्रकृति गहरे पानी के क्षेत्र के समान होती है, प्रकाश संश्लेषण शिखर में पहले की तारीखों में बदलाव नोट किया गया था (पाइरिना, बश्कातोवा, सिगारेवा, 1976)। सर्दियों में, रायबिंस्क जलाशय (रोमानेंको, 1971) में व्यक्तिगत अवलोकनों को देखते हुए, बर्फ और बर्फ के आवरण के नीचे प्रकाश की कमी के कारण प्रकाश संश्लेषण बेहद कमजोर होता है (पाइरिना, 1982, 1985(ए))।

प्राथमिक उत्पादन में स्थानिक अंतर फाइटोप्लांकटन विकास (क्लोरोफिल सामग्री) की डिग्री से निकटता से संबंधित हैं। हालाँकि, यह केवल पानी की प्रति इकाई मात्रा में प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता के संदर्भ में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। इसके अभिन्न मूल्यों के लिए, जलाशय के प्रति इकाई क्षेत्र की गणना की जाती है, इस पैटर्न का उल्लंघन किया जाता है, जो एक तरह से या किसी अन्य प्रकाश शासन की स्थितियों से जुड़ा होता है। इस प्रकार, यूफोटिक क्षेत्र से कम गहराई वाले फाइटोप्लांकटन से समृद्ध उथले पानी में , आयोडीन 1m ​​का प्राथमिक उत्पादन: तल पर फोटोसेंसिटाइज़िंग परत की सीमा के कारण अपेक्षाकृत छोटा है (पाइरिना, बश्काटोवा, सिगारेवा, 1976; पिरिना, 1978; पिरिना, सिगारेवा, डेज़ुबन, आईडब्ल्यू)। दृढ़ता से "खिलने" वाले नीले-हरे रंग में पानी, "स्वयं-छायांकन प्रभाव" निचले क्षितिज के फाइटोप्लांकटन तक प्रकाश ऊर्जा की पहुंच को सीमित करता है और पालतू जानवरों में प्रकाश संश्लेषक युवाओं को कम करता है। ऐसे पानी को प्रकाश संश्लेषण की एक अजीब ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल की विशेषता होती है, जो सतह पर दबाया जाता है, अधिकतम परत। इसके विपरीत, सौर किरणों की गहरी पैठ के साथ, जैसे कि पारदर्शी झील प्लेशचेयेवो, साथ ही निचले वोल्गा के कुछ क्षेत्र, जो अतिरिक्त और सौर ऊर्जा की बढ़ी हुई खुराक प्राप्त करते हैं, पानी के स्तंभ में प्राथमिक उत्पादन 1 एम3 से कम शैवाल के अपेक्षाकृत छोटे बायोमास के साथ उच्च स्तर तक पहुंचता है (पाइरिना, रुतकोव्स्काया, 1976; गेरासिमोवा, 1981; पिरिना, सिगारेवा, डेज़ुबन, 1989)। झील में प्लेशचेयेवो में, प्रति इकाई क्षेत्र में प्राथमिक उत्पादन की बढ़ी हुई उपज ग्रीष्मकालीन फाइटोप्लांकटन के बड़े पैमाने पर रूपों की पारिस्थितिक विशेषताओं के कारण भी है - जीनस सेरेनियम के डिनोफ्ट शैवाल, जो इसके लिए इष्टतम स्थितियों की तलाश में सक्रिय रूप से मिश्रण कर सकते हैं (हेनी, टालिंग, 1980) ). तीव्र सौर विकिरण के तहत, वे अधिकतम प्रकाश संश्लेषण के क्षेत्र में एक निश्चित गहराई पर जमा होते हैं, जो प्रति 1 मीटर प्रति सौ लीटर पानी आयोडीन के मूल्यों में वृद्धि में योगदान देता है; (पाइरीना, सिगारेवा, डेज़ुबन, 14एस9)।

ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ फोटोसिंक्रोनिक तीव्रता के वितरण के पैटर्न सामान्य रूप से सभी जर्मन अध्ययनों के लिए समान हैं और मुख्य रूप से दी गई गहराई पर पर्जेशन की मात्रा से निर्धारित होते हैं। अधिकतम फ़ोयूएशपे! गहराई पर देखा गया जहां विकिरण लगभग 4.0 MD-k/m2 दिन PAR है, और इसका क्षीणन 0.02 MJ/u3 ■ दिन है। स्पष्ट दिनों में, ऐसी स्थितियाँ क्रमशः 1-2 और 10 मीटर से टी.आई प्लेशचेयेवो ("पिरिना, सिगारेवा। डेज़ुबन, 1989) की गहराई पर बनती हैं। 1.0-1 5 एन 1-9 मीटर आई, लेक ओंग-च (सोरोकिन)। फेडोर ")", iУ69>, Ö-0.5 और 3-6 मीटर और झील एल. ख.<(" vi* (üupiuu, ;сцсн, Ьакншчсин, 1976), 0-0,4 и 2-5 м в волжских водохранилищах (Пырина, Рутковская, 1976). Так, практически одна и та же энергия облученности (96 кал или 4,02 МДж на I м2 в сутки) наблюдалась на глубинах максимального фотосинтеза в Рыбинском вопохпл-ннлнще как весной, при интенсивной вегетации диатомовых, так и ж-(ом, когда в массе развивались сине зеленые (рис. 2). Однако в одном и том же водоеме эти, соответствующие характерным параметрам фото-синтезнрующей зоны, глубины могут значительно варьировать в шви-

चावल। 2. सौर विकिरण का ऊर्ध्वाधर वितरण (एक्स = 380-800 एनएम) और डायटम या बर्फ-हरे शैवाल की प्रबलता के साथ फाइटोप्लांकटन का प्रकाश संश्लेषण। रायबिंस्क जलाशय, 1972

ए - डायटम का "खिलना" (16 मई), बी - तालमेल का "खिलना" (7 जुलाई)। 1 - एमजी ओ/एल.दिन में प्रकाश संश्लेषण, 2 - विकिरण ई एमजे/एम "सूप एमआरई स्केल तक कम हो गया (पद्धति संबंधी पत्र... ¡982, से उद्धृत: एवनेविच, 1984)। तीर विकिरण की ऊर्जा को इंगित करते हैं अधिकतम प्रकाश संश्लेषण की गहराई.

सौर विकिरण के प्रवाह से अनुकरण, जो 1 मिलीग्राम (पाइरिना, माइनिवा, प्रेस में) के तहत प्राथमिक उत्पादन के अभिन्न मूल्यों में बदलाव की ओर जाता है।

अध्ययन किए गए जलाशयों में फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर ऊर्जा उपयोग की दक्षता पानी पर आपतित विकिरण के एकीकृत स्पेक्ट्रम के 0.01-i% या PAR ऊर्जा के 0.022% तक होती है। उच्चतम मूल्य (लगभग 1%) चेबोक्सरी जलाशय के क्षेत्र में, कुइबिशेव और इवानकोवस्की जलाशयों में प्राप्त किए गए थे, जो प्रचुर मात्रा में फाइटोप्लांकटन (पाइरिना, 1967 (ए), 1978) के साथ-साथ झील में भी पाए जाते हैं। प्लेशचेव - प्रकाश संश्लेषक क्षेत्र की महान गहराई के कारण (पाइरीना, सिगारेवा, डेज़ुबन, 1989)। ये मूल्य अत्यधिक उत्पादक ताजे पानी (टालिंग एट अल., 1973) के लिए ज्ञात सबसे बड़े मूल्य के अनुरूप हैं। झील के उदाहरण का उपयोग करना प्लेशचेयेवो ने सूर्य के प्रकाश के उपयोग की प्रक्रिया में प्रकाश शासन के संकेतकों और फाइटोप्लांकटन की मात्रा के पारस्परिक प्रभाव का पता लगाया, जो क्लोरोफिल या 10 μg/l की सांद्रता के अनुपात में बढ़ता है और जैसे-जैसे वे आगे बढ़ते हैं, घटता जाता है और "की अभिव्यक्ति" होती है। स्व-छायांकन प्रभाव" (पाइरीना, सिगारेवा, डेज़ुबन, 1989)।

ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ अधिकतम प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता और शैवाल के बायोमास या उनमें मौजूद क्लोरोफिल के बीच संबंध, जो फाइटोप्लांकटन की आत्मसात गतिविधि की विशेषता है, सभी जल निकायों में काफी करीबी सीमाओं के भीतर भिन्न होता है। ज्यादातर मामलों में, बायोमास (बायोमास गतिविधि गुणांक) में प्रकाश संश्लेषण का अनुपात 0.3-0.4 मिलीग्राम क्यूई/मिलीग्राम है, और क्लोरोफिल (आत्मसात संख्या) - 0.10-0.20 मिलीग्राम ओजी/माइक्रोग्राम प्रति दिन है। उनके बढ़े हुए मूल्य मुहाना, उथले पानी और अन्य क्षेत्रों के लिए विशिष्ट हैं, जिनमें से फाइटोप्लांकटन में हरे शैवाल एक महत्वपूर्ण अनुपात बनाते हैं (पाइरिना, 1959 (ए), ¡967 (5), 1978; पाइरिना। ट्रिफोनोवा।" ।" 79; पायरिना एट अल. 1981); सिगारेवा, 1984; पिरिना, संग्या-रो"आई, बलोइओव, 1989)।

प्राथमिक उत्पादन के लक्षित अध्ययनों से पता चलता है कि ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ इसके अधिकतम मान फ़ोइंग प्लैंकटन और इसमें मौजूद क्लोरोफिल की मात्रा से निर्धारित होते हैं, और स्तंभ के लिए अभिन्न मान प्रकाश शासन की विशेषताओं द्वारा निर्धारित होते हैं, जो जलाशय में प्रकाश संश्लेषण के प्रसार की गहराई का निर्धारण करें। परिणामस्वरूप, कमजोर रंगीन पारदर्शी पानी में, अवशोषित थोड़ी उज्ज्वल ऊर्जा लेकर, भेजा गया ■ क्लोरोफिल और आने वाले सौर विकिरण की प्रति इकाई प्रकाश संश्लेषण की उपज को खाया। प्रकाश कारक महत्वपूर्ण अंतर निर्धारित करता है क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई के आधार पर, तीव्र सौर ऊर्जा सेवन की अवधि की अवधि और इसके प्रवेश की गहराई से जुड़े प्राथमिक उत्पादन के औसत वार्षिक मूल्यों में।

VI. फाइटोप्लाइक के प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता का ओसिका-

पानी के भीतर सौर विकिरण की ऊर्जा के आधार पर फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि का अध्ययन करने के प्रयोगों में, राइबिन्स्क जलाशय और झील में मध्य और निचले वोल्गा के एक बड़े जल क्षेत्र में किए गए। प्लेशचेव के अनुसार, प्रकाश संश्लेषण के विशिष्ट प्रकाश वक्रों की एक श्रृंखला प्राप्त की गई थी। सामान्यीकरण के बाद" प्रत्येक नमूने के लिए इसके अधिकतम मूल्य के अनुसार, 100% के रूप में लिया गया, समान विकिरण स्थितियों के तहत स्थापित विभिन्न प्रयोगों के डेटा को PAR ऊर्जा और सामान्य सौर स्पेक्ट्रम दोनों के संबंध में काफी बारीकी से समूहीकृत किया गया ( चित्र 3)। उनकी केवल कुछ विसंगतियां शैवाल के प्रमुख समूहों की संरचना पर निर्भर करती हैं: हरे रंग की प्रबलता वाले फाइटोप्लांकटन के लिए, बिंदुओं को उच्च विकिरण ऊर्जा की ओर स्थानांतरित कर दिया गया था, और डायटम से फाइटोप्लांकटन के लिए, और विशेष रूप से, नीले-हरे रंग के शैवाल - इसके निचले मूल्यों के क्षेत्र में (पाइरिना, 1967; पाइरिना, रुतकोव्स्काया, 1976)।

इस तरह के परिणाम समुद्र की अलमारियों में बेंटिक शैवाल के ऊर्ध्वाधर वितरण के पैटर्न के अनुरूप हैं, जहां हरे रंग के प्रतिनिधि अक्सर उथले गहराई पर चमकदार रोशनी की स्थिति में बढ़ते हैं, जबकि डायटम, भूरे और विशेष रूप से, लाल शैवाल गहराई में प्रवेश करते हैं। इसी तरह की घटना कुछ गहरे मीठे पानी के निकायों में देखी गई है (गेस्नर, 1955; किर्क, 1983)। पिगमेंट की प्रकाश-अवशोषित क्षमता से जुड़े प्रकाश अनुकूलन के संकेत विभिन्न गहराई से उठाए गए समुद्री फाइटोप्लांकटन में भी देखे गए (कोब्लेंज़-मिश्के, 1980)। हालाँकि, संस्कृतियों के साथ प्रयोगों में (कर्टिस, जुडे, 1937; इचिमुरा, अरुगा, 1958; और अन्य), जिसमें राइबिंस्क जलाशय (पाइरिना, 1959) से प्लवक का अलगाव शामिल था, एसवीएसटी के प्रति शैवाल की प्रतिक्रिया में कोई समान पैटर्न नहीं थे। पिगमेंट के सेट के आधार पर पता लगाया गया।

इस असंगतता को ध्यान में रखते हुए, साथ ही इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि वोल्गा के फाइटोप्लांकटन, अन्य अध्ययन किए गए जलाशयों की तरह, मुख्य रूप से डायटम और स्नो-ग्रीन्स द्वारा दर्शाए जाते हैं, जो प्रकाश के साथ उनके संबंध में काफी करीब थे, एक एकल प्रकाश वक्र वोल्गा जलाशयों में किए गए सभी प्रयोगों के परिणामों की समग्रता के लिए इसका निर्माण किया गया था (चित्र 3)। इस मामले में, हमने सामान्य स्पेक्ट्रम की ऊर्जा पर डेटा का उपयोग किया, जो शोधकर्ताओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए सबसे अधिक सुलभ है। लगभग, यानी फोटोनिषेध को ध्यान में रखे बिना, जो वोल्गा जलाशयों में अपेक्षाकृत कम व्यक्त किया गया है, पानी में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण पर फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण की निर्भरता को फॉर्म के एक समीकरण द्वारा वर्णित किया गया था:

Az"=Iz/(0.35 + 0.009 l.J, (4)

5 10 50 यूए)50 ¿50 /गैल!सीआईएस

प्रति दिन आइवी विकिरण

चावल। 3. सौर विकिरण इनपुट (सामान्य स्पेक्ट्रम) की विभिन्न तीव्रता पर वोल्गा जलाशयों में फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर।

1,2 - क्रमशः नीले-हरे शैवाल या डायटम की प्रबलता के साथ फाइटोप्लांकटन; 3 - हरे रंग की प्रबलता के साथ मिश्रित फाइटोप्लांकटन। ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ अधिकतम के% में प्रकाश संश्लेषण; एमआरई पैमाने पर एमडी/एस/एम हट में सौर विकिरण ऊर्जा।

जहां 1g और Az" विकिरण ऊर्जा और प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता (ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ अधिकतम के% में) गहराई r पर; Ar -(AJAMaKC) 100, जहां Ar और Amax पूर्ण इकाइयों में हैं। परिणामी समीकरण (4) प्रसिद्ध माइकलिस-मेंटेन समीकरण के समान है, जिसे प्रकाश संश्लेषण पर प्रकाश के प्रभाव का वर्णन करने के लिए सामान्य विकल्पों में से सबसे सरल माना जा सकता है। विशेष रूप से, यह बैनिस्टर समीकरण का एक रूपांतर है (बैनिस्टर, 1979):

A,=AMaKC!/(Ikm+Im) Ш (5)

(यहाँ A j और Amax विकिरण ऊर्जा पर प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता हैं / और ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ अधिकतम, क्रमशः; / ^ ■ स्थिरांक), जो काफी सार्वभौमिक है और t -I पर माइकलिस-मेंटेन समीकरण में बदल जाता है, और t पर = 2 समीकरण में स्मिथ (ब्रॉथ, 1994)। उत्तरार्द्ध, जैसा कि ज्ञात है, टालिंग मॉडल का आधार बनता है, जिसे 1 मिलीग्राम (टेलिंग, 1957; वोलेनवेइडर, एट अल।, 1974) पर पानी के स्तंभ में अभिन्न प्राथमिक उत्पादन की गणना के लिए अपनाया गया है। पैरामीटर m के मान को अलग-अलग करके, उच्च (उदाहरण के लिए, यदि m - 2) या निम्न (u = 3) प्रकाश तीव्रता वाले संतृप्ति क्षेत्र वाले प्रकाश वक्रों का वर्णन करना संभव है।

इस प्रकार, व्युत्पन्न समीकरण (4) काफी सपाट ढलान के साथ प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश वक्रों से मेल खाता है, जिससे बढ़े हुए विकिरण के क्षेत्र में अधिकतम बदलाव होता है, और फोटोइनहिबिशन की कमजोर अभिव्यक्ति होती है। यह संभव है कि इस प्रकार की निर्भरता कुछ हद तक प्रयोगों में विकिरण की विशिष्टताओं से संबंधित है, जो गहराई के साथ कम होने के साथ वर्णक्रमीय संदर्भ में बदल गई। और फिर भी, पानी से कमजोर प्रकाश के प्रति स्पष्ट अनुकूलन की कमी को स्पष्ट रूप से अध्ययन किए गए जल निकायों में फाइटोप्लांकटन के थोक की विशेषता माना जा सकता है, जहां मिश्रण कारक महत्वपूर्ण है और शैवाल कोशिकाओं को लंबे समय तक गहरे पानी की परतों में नहीं रहना पड़ता है समय।

सातवीं. फाइटोप्लांकटन उत्पादकता की अंतरवार्षिक परिवर्तनशीलता में विभिन्न वर्षों के प्रकाश शासन की विशेषताओं की भूमिका

राइबिंस्क जलाशय के उदाहरण का उपयोग करते हुए, जिसके लिए क्लोरोफिल सामग्री पर डेटा की सबसे संपूर्ण श्रृंखला प्राप्त की गई थी, मानवजनित और जलवायु कारकों की भूमिका के विभेदित मूल्यांकन के साथ दीर्घकालिक योजना में फाइटोप्लांकटन उत्पादकता के स्तर में बदलाव पर विचार किया गया था। विशेष रूप से, सौर विकिरण व्यवस्था (पाइरीना, 1991)।

इन आंकड़ों के विश्लेषण से 197 से शुरू होकर बर्फ-मुक्त अवधि के दौरान जलाशय में औसत क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि देखी गई! जी. (चित्र 4). 80 के दशक तक, यह एक महत्वपूर्ण स्तर (10 μg/l) तक पहुंच गया, जिसके बाद चिड़ियाघर को आमतौर पर यूट्रोफिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यह पोषक तत्वों की मात्रा में वृद्धि के साथ मेल खाता है, विशेष रूप से कुल फास्फोरस, जिसकी मुख्य जलाशय में सांद्रता 1965 और 1970 में 33-47 µg/l से बढ़ गई। (व्यक्तिगत सीज़न के लिए औसतन) 1980 में 40-60 माइक्रोग्राम प्रति लीटर तक (बायलिंकिना, ट्रिफोनोवा, 1978; रज़गुलिन, गैपीवा, लिट्विनोव, 1982)। वे मुख्य रूप से शेक्सनिंस्की पहुंच के माध्यम से प्रवेश करते हैं, जो चेरेपोवेट्स औद्योगिक परिसर से अपशिष्ट जल प्राप्त करता है, जैसा कि जलाशय के इस खंड में क्लोरोफिल सांद्रता में विशेष रूप से तेज वृद्धि से संकेत मिलता है।

सामान्य बढ़ती प्रवृत्ति की पृष्ठभूमि के खिलाफ, क्लोरोफिल सांद्रता में उच्च वृद्धि देखी गई, जो एंटीसाइक्लोनिक मौसम (1972, 198!, 1984) के साथ वर्षों में फाइटोप्लांकटन वनस्पति के प्रकोप के अनुरूप थी, जो सौर विकिरण के तीव्र प्रवाह के कारण थी: 15 -16 एमजे/एम* दिन। बढ़ते मौसम (मई-अक्टूबर) के लिए औसतन, गर्मी के महीनों में सबसे अधिक बार मान 20-25 एमडी/एम2 ■ दिन के बीच होता है। फिर वर्णक सामग्री थोड़ी कम हो गई, लेकिन भड़कने से पहले के वर्षों की तुलना में अधिक रही और कई वर्षों तक इसी स्तर के आसपास बनी रही, जब तक कि पृथ्वी में प्रवेश करने वाली बढ़ी हुई सौर विकिरण ऊर्जा की अगली अवधि शुरू नहीं हो गई (चित्र 4)। पास के इवानकोवस्को जलाशय और झील में। इन वर्षों (1972, 1973, 1984) में प्लेशचेयेवो में, क्लोरोफिल सामग्री (तालिका 2) और प्राथमिक फाइटोप्लांकटन उत्पादन (तालिका 3) के बढ़े हुए मूल्य भी देखे गए। जल-मौसम विज्ञान संबंधी स्थितियों के समान वर्षों में अन्य वोल्गा जलाशयों में भी प्राथमिक उत्पादन के स्तर में वृद्धि हुई, उदाहरण के लिए 1975 में (तालिका 3)। झील में विंडर्मनर ने स्प्रिंग डायटम्स (K"ea! e1 a!., 1991) के शिखर बायोमास के निर्माण पर सौर विकिरण के सकारात्मक प्रभाव का खुलासा किया, सच है, इसने (.kiyu ने फाइटोप्लांकटन बायोमास (क्लोरोफिल सामग्री) के औसत वार्षिक स्तर को प्रभावित किया), जो वर्षों की समान अवधि के दौरान बड़े पैमाने पर अन्य कारकों द्वारा निर्धारित किया गया था (ताशिव, 1993)।

एंटीसाइक्लोनिक मौसम वाले वर्षों में फाइटोप्लांकटन उत्पादकता में उल्लेखनीय वृद्धि को प्रकाश संश्लेषण और शैवाल बायोमास के विकास के लिए आवश्यक स्थितियों के एक जटिल सेट के प्रभाव से समझाया गया है। सौर विकिरण के तीव्र सेवन के कारण, प्रकाश संश्लेषण के प्रसार की गहराई बढ़ जाती है और तदनुसार, जलाशय के प्रति इकाई क्षेत्र में जल स्तंभ में इसका अभिन्न मूल्य बढ़ जाता है। ऐसे वर्षों की विशेषता कमजोर हवा की स्थिति में, पानी के स्तंभ का ताप बढ़ जाता है और इसकी स्थिरता बढ़ जाती है। यह सक्रिय (डेरिवेटिव के बिना) क्लोरोफिल की उच्च सामग्री, उनके प्रकाश संश्लेषण और विकास के साथ प्रबुद्ध क्षेत्र में शैवाल के दीर्घकालिक निवास को बढ़ावा देता है। बायोजेनिक तत्वों, धूल से दोनों प्रक्रियाओं को उत्तेजित करना संभव है

17 16 15 एन 13 12 आई 10 9 वी 7 6

1958 1971. 1975 1979 1983 1987 1991

1969 197ई 1977 1901 1985 1989 1993 घाना

चित्र.4. राइबिंस्क जलाशय में आने वाले विकिरण और क्लोरोफिल सामग्री की तीव्रता में दीर्घकालिक परिवर्तन

सौर

/ - रायबिंस्क हाइड्रोमेटोरोलॉजिकल वेधशाला के अनुसार मई-अक्टूबर के लिए औसत रूप से कुल सौर विकिरण (कुल स्पेक्ट्रम), एमजे/एम1 दिन की ऊर्जा; मुख्य जलाशय पहुंच के मानक स्टेशनों पर अवलोकनों के अनुसार बर्फ मुक्त अवधि के दौरान क्लोरोफिल "ए" (फागोपिगमेंट के साथ) की औसत सामग्री, μg/l, पानी की ऊपरी 2-मीटर परत में।

कार्बनिक पदार्थों के जीवाणु विनाश से नष्ट हो जाते हैं, जो गर्मी से भी बढ़ जाते हैं (रोमानेंको, 1985)। जाहिर है, तीव्र सौर विकिरण की अवधि के दौरान, जलाशय का पारिस्थितिकी तंत्र प्रकाश संश्लेषण के दौरान उपयोग की जाने वाली ऊर्जा से समृद्ध होता है, और पौधे प्लवक की जीवन प्रक्रियाएं वास्तव में पोषक तत्वों द्वारा उत्तेजित होती हैं; इसके बायोमास की वृद्धि सुनिश्चित करना।

प्राप्त परिणामों से जल प्रणालियों के कामकाज के लिए मुख्य स्थिति का पता चलता है - इसे बनाए रखने के लिए सौर ऊर्जा का अनिवार्य प्रवाह। इस दृष्टिकोण से, प्लवक के फाइटोकेनोज और इसके यूट्रोफिकेशन की प्रक्रिया सहित समग्र रूप से जलाशय की उत्पादकता को विनियमित करने में प्रकाश बायोजेनिक तत्वों से कम महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है। इस प्रकार, इस वैश्विक समस्या का समाधान प्रकाश स्रोत के प्रभाव के आकलन से जुड़ा है।

निष्कर्ष

शोध के मुख्य परिणाम इस प्रकार हैं:

1. पानी की पारदर्शिता के आधार पर, अध्ययन किए गए जलाशयों में सूर्य के प्रकाश के प्रवेश की गहराई व्यापक रूप से भिन्न होती है, वोल्गा जलाशयों में 2-5 मीटर से लेकर गहन सूर्यातप के तहत वनगा और प्लेशचेयेवो झीलों में 7-12 मीटर तक होती है। लगभग 0.5-1.5 मीटर की उथली गहराई पर कोला की बहुत परत में अत्यधिक लघु-तरंग और लंबी-तरंग किरणों के क्षीणन के कारण, मर्मज्ञ विकिरण PAR के स्पेक्ट्रम में समान हो जाता है। PAR के भीतर गहराई तक फैलता हुआ , स्पेक्ट्रम के नीले क्षेत्र की किरणें" सबसे अधिक तीव्रता से क्षीण होती हैं, विशेष रूप से नीचे के बढ़े हुए रंग के साथ, फिर लाल, जबकि हरा अधिकतम गहराई तक प्रवेश करता है। ईन्ज़" में इसके विकिरण के चयनात्मक क्षीणन के साथ, इसकी गहराई कोड विचलित हो जाएगी यह संबंधित घातीय कानून से है। विचलन को गणितीय रूप से मुआवजा दिया जा सकता है, जो पानी के शरीर पर सौर विकिरण की तीव्रता से पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक विकिरण ऊर्जा की गणना करना संभव बनाता है, जिसमें निकटतम एक्टमस्ट्रनशेस्कॉन स्टेशन द्वारा पंजीकृत भी शामिल है।

2. मुख्य पादप वर्णक - क्लोरोफिल "ए" की सामग्री वनगा झील और टुंड्रा झील के अनुत्पादक जल में बंधाव अवधि के लिए औसतन 1-2 μg/db तक भिन्न होती है। बी खारबे यूट्रोफिक इवानकोवो जलाशय में 30 माइक्रोग्राम प्रति लीटर तक, फाइटोप्लांकटन के बड़े पैमाने पर बढ़ते मौसम के दौरान अधिकतम मूल्यों के साथ क्रमशः 1.5-3 माइक्रोग्राम प्रति लीटर से 100 या अधिक तक। जल निकायों के प्रत्येक समूह में क्लोरोफिल सामग्री की मौसमी गतिशीलता की विशिष्टता, वर्णक सामग्री के स्तर में भिन्नता का पता लगाया जा सकता है: झील में एक तेज चोटी और अपेक्षाकृत कमजोर रूप से व्यक्त ग्रीष्मकालीन चोटियां। प्लेशची

में, आकार में बराबर - व्हाइट लेक में, वसंत, ग्रीष्म और शरद ऋतु (या ग्रीष्म-शरद ऋतु) - राइबिंस्क जलाशय में, एक ग्रीष्म - इवानकोवस्कॉय जलाशय में, साथ ही टुंड्रा में खारबे झीलें और, जाहिर है, वनगा झील . सर्दियों में, बर्फ और बर्फ की मोटी परत के नीचे प्रकाश की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति के साथ, क्लोरोफिल सांद्रता 0 के करीब होती है। सभी जल निकायों में क्लोरोफिल सामग्री की स्थानिक परिवर्तनशीलता के पैटर्न काफी समान होते हैं और मुख्य रूप से स्थितियों से जुड़े होते हैं हाइड्रोडायनेमिक शासन. क्लोरोफिल की विशिष्ट सामग्री में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया, साथ ही विभिन्न जल निकायों से फाइटोप्लांकटन के प्रमुख शैवाल की सजातीय संरचना के लिए अन्य वर्णक के साथ इसका अनुपात, साथ ही वैकल्पिक रूप से अलग-अलग पानी में इसके वर्णक प्रणाली के प्रकाश अनुकूलन के संकेत भी नहीं पाए गए। और एक मौसमी पहलू में. इसी समय, क्लोरोफिल डेरिवेटिव के निर्माण और संचय की प्रक्रिया में सौर विकिरण की सीमित भूमिका का पता चलता है, जिसके कारण एंटीसाइक्लोनिक मौसम के साथ प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे अनुकूल अवधि के दौरान इसके सक्रिय कोष की एक उच्च सामग्री बनी रहती है। ऐसी अवधियों की प्रबलता वाले वर्षों में, जलाशय में क्लोरोफिल सामग्री के समग्र स्तर में वृद्धि होती है।

3. पानी की प्रति इकाई मात्रा (ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल के साथ अधिकतम पर) की गणना की गई प्राथमिक उत्पादन मूल्यों का स्तर प्रकाश संश्लेषण प्लवक (क्लोरोफिल सामग्री) की मात्रा से निर्धारित होता है, और गहराई पर अभिन्न - प्रकाश शासन की विशेषताओं द्वारा , जो जलाशय के प्रकाश संश्लेषण क्षेत्र की शक्ति निर्धारित करते हैं। परिणामस्वरूप, हल्के रंग के पारदर्शी पानी में, जो अपेक्षाकृत कम मात्रा में उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करता है, क्लोरोफिल की प्रति इकाई प्लवक के प्राथमिक उत्पादन और जलाशय में प्रवेश करने वाली सौर ऊर्जा की उपज बढ़ जाती है। वोल्गा कैस्केड के जलाशयों के उदाहरण का उपयोग करना , सौर विकिरण के बढ़ते सेवन के कारण दक्षिण की ओर फाइटोप्लांकटन के प्राथमिक उत्पादन के औसत वार्षिक मूल्यों में वृद्धि। इसके विपरीत, टुंड्रा झीलों में, प्राथमिक उत्पादन इसके सीमित प्रवेश के कारण प्रकाश ऊर्जा की कमी से सीमित है क्षितिज के ऊपर कम सौर ऊंचाई पर जलाशय और बर्फ मुक्त अवधि की छोटी अवधि।

4. प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश निर्भरता के अध्ययन ने पानी के नीचे विकिरण की तीव्रता के लिए अध्ययन किए गए जलाशयों के विशिष्ट डायटम और नीले-हरे शैवाल के समुदायों की प्रतिक्रिया में समानताएं दिखाईं। इस संबंध का एक विश्लेषणात्मक प्रतिनिधित्व पाया गया है, जिससे प्राथमिक उत्पादन निर्धारित करने के लिए गणना पद्धति में सुधार करना संभव हो गया है।

5. राइबिंस्क जलाशय में प्राप्त क्लोरोफिल सामग्री पर दीर्घकालिक डेटा से पता चलता है कि, अंतर-वार्षिक उतार-चढ़ाव की पृष्ठभूमि के खिलाफ, इसकी वृद्धि होती है, जो ई- का संकेत देती है।

ट्रॉफी जल भंडार. यह तट के औद्योगिक रूप से विकसित हिस्से से पोषक तत्वों के भार में वृद्धि के साथ मेल खाता है। हालाँकि, प्रमुखता के साथ वर्षों में वर्णक सांद्रता में तेज वृद्धि होती है

प्रतिचक्रवात प्रकार का मौसम त्वरण के बारे में विश्वास दिलाता है -----

यह प्रक्रिया सौर ऊर्जा की बढ़ी हुई आपूर्ति के साथ होती है और इस प्रकार बायोजेनिक तत्वों के साथ-साथ प्रकाश पर भी विचार करती है^! जलाशय के सुपोषण में एक कारक के रूप में।

किए गए अध्ययन फाइटोप्लांकटन की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि और उनके प्राथमिक उत्पादन के गठन को सुनिश्चित करने में प्रकाश की महत्वपूर्ण भूमिका को व्यापक रूप से दर्शाते हैं। यह भी महत्वपूर्ण है कि जलाशय में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा को सटीक भौतिक तरीकों के साथ-साथ गणितीय मॉडलिंग का उपयोग करके दर्ज किया जा सकता है, ठीक पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया की तरह। इसके अलावा, निवास स्थान के साथ घनिष्ठ संपर्क के साथ अपेक्षाकृत सरल संरचना की विशेषता वाले प्लैंकटोनिक फाइटोकेनोज के संबंध में, मॉडल प्राकृतिक पर्यावरण के लिए काफी सरल और पर्याप्त हैं। यह सब जलीय पारिस्थितिक तंत्र की उत्पादकता के अध्ययन में वाद्य और स्वचालित माप की संभावनाओं का विस्तार करता है।

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मत्स्य पालन यूडीसी 574.583(28):581 यू. ए. गोर्बुनोवा, ए. वी. गोर्बुनोवा * अस्त्रखान राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय * अस्त्रखान राज्य बायोस्फीयर रिजर्व भौतिक पर्यावरणीय कारकों के साथ वोल्गा डेल्टा में फाइटोप्लांकटन उत्पादकता का संबंध मुख्य भौतिक पर्यावरणीय कारकों से जो मौसमी गतिशीलता और उत्पादकता निर्धारित करते हैं फाइटोप्लांकटन, मुख्य रूप से सौर विकिरण की तीव्रता और पानी के तापमान से संबंधित है। यह सर्वविदित है कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषक वर्णकों द्वारा अवशोषित सौर विकिरण की ऊर्जा, जिसमें सबसे महत्वपूर्ण भूमिका क्लोरोफिल ए द्वारा निभाई जाती है, कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, और इस प्रकार प्लवक के प्राथमिक उत्पादन की प्रक्रिया होती है। सौर विकिरण के साथ-साथ, फाइटोप्लांकटन के विकास और इसकी उत्पादकता को निर्धारित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक पानी का तापमान है। विभिन्न प्रकार के प्लवक के शैवाल उनके इष्टतम तापमान में भिन्न होते हैं, और इष्टतम तापमान जितना अधिक होता है, शैवाल उतनी ही अधिक तीव्र प्रकाश संश्लेषण और विभाजन की दर में सक्षम होते हैं। अनुसंधान की सामग्री और विधियाँ यह कार्य 1994 से 2004 तक एस्ट्राखान बायोस्फीयर रिजर्व के आधार पर वोल्गा डेल्टा और एवंडेल्टा के निचले क्षेत्र में किए गए क्षेत्र अवलोकन डेटा पर आधारित है। प्लैंकटन प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता ऑक्सीजन संशोधन द्वारा निर्धारित की गई थी फ्लास्क विधि. क्लोरोफिल ए की सांद्रता एक मानक स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि का उपयोग करके निर्धारित की गई थी; गणना जेफरी और हम्फ्री सूत्र का उपयोग करके की गई थी। कुल सौर विकिरण का आगमन ACGMS डेटा के अनुसार प्रस्तुत किया गया है। तापमान शासन को चिह्नित करने के लिए, एस्ट्राखान बायोस्फीयर रिजर्व के फेनोहाइड्रोमेटियो स्टेशन के डेटा का उपयोग किया गया था। सामग्री का सांख्यिकीय प्रसंस्करण आम तौर पर स्वीकृत तरीकों और विशेष सॉफ्टवेयर पैकेज मैथकैड और स्टेटिस्टिका 6.0 का उपयोग करके किया गया था। फाइटोप्लांकटन उत्पादकता और तापमान शासन के बीच संबंध वोल्गा डेल्टा में जलकुंडों और जलाशयों का तापमान शासन काफी हद तक नदी के ऊपरी हिस्से से डेल्टा में प्रवेश करने वाले पानी के तापमान और हवा के तापमान में परिवर्तन पर निर्भर करता है। निचले डेल्टा क्षेत्र के जलस्रोतों में पानी के तापमान में वृद्धि और कमी धीरे-धीरे होती है, दैनिक उतार-चढ़ाव, एक नियम के रूप में, एक डिग्री से अधिक नहीं होता है। निचली परत का पानी का तापमान सतह परत के तापमान से भिन्न नहीं होता है - यह अच्छे जल प्रवाह और अशांत प्रवाह आंदोलन द्वारा सुगम होता है। 83 आईएसएसएन 1812-9498। एजीटीयू न्यूज़लेटर। 2006. संख्या 3 (32) पानी के तापमान का वार्षिक क्रम बड़े पैमाने पर फाइटोप्लांकटन उत्पादकता में मौसमी अंतर को निर्धारित करता है। वर्ष की ठंडी अवधि के दौरान तापमान कारक विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है। वसंत में, पानी के तापमान में वृद्धि के साथ, प्लवक प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता, मार्च में नगण्य, अप्रैल में 2-5 गुना बढ़ जाती है। शरद ऋतु की अवधि में, अलग-अलग वर्षों में प्लवक प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता में महत्वपूर्ण अंतर देखा जाता है, जो काफी हद तक मौसम की स्थिति से समझाया जाता है, जो साल-दर-साल काफी भिन्न हो सकता है। एक नियम के रूप में, जब तक क्षेत्र एशियाई एंटीसाइक्लोन के प्रभाव में है, तब तक साफ, गर्म मौसम प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं को उच्च स्तर पर बनाए रखने में मदद करता है। चक्रवाती मौसम की स्थापना के साथ, तेज ठंडक और लगातार बारिश या बादल वाले दिनों के साथ, प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता तेजी से कम हो जाती है। उथले पानी के डेल्टा मोर्चे का तापमान शासन उपरोक्त जल डेल्टा के चैनलों के तापमान शासन से भिन्न होता है - पानी की परत गर्म होती है और तेजी से ठंडी होती है। डेल्टा फ्रंट में पानी के तापमान में दैनिक उतार-चढ़ाव महत्वपूर्ण हो सकता है, जो 10 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। पानी के तापमान के स्थानिक वितरण में सबसे बड़ी असमानता बाढ़ की शुरुआत से पहले वसंत ऋतु में देखी जाती है, जब सौर विकिरण में वृद्धि और उथले पानी की स्थिति में हवा के तापमान में वृद्धि के साथ, डेल्टा-फ्रंट जल क्षेत्र में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। जलधाराओं की तुलना में होता है। डेल्टा फ्रंट के कुछ क्षेत्रों में, जलधाराओं की तुलना में पानी के तापमान में अंतर 10-15 C हो सकता है। इस अवधि के दौरान, तापमान फाइटोप्लांकटन की स्थानिक विविधता में प्रमुख कारक है; डेल्टा फ्रंट में फाइटोप्लांकटन वनस्पति की तीव्रता, विशेष रूप से कुछ क्षेत्रों में, चैनलों में काफी अधिक है। सबसे अधिक उत्पादक क्षेत्र द्वीपों के अच्छी तरह से गर्म तटीय क्षेत्र हैं। वोल्गा डेल्टा के निचले क्षेत्र में जलकुंडों के लिए, एक महीने के लिए पानी के तापमान के योग और एक महीने के लिए फाइटोप्लांकटन के प्रकाश संश्लेषण की औसत दर और एक महीने के लिए पानी के तापमान के योग और औसत मासिक एकाग्रता के बीच सहसंबंध विश्लेषण करते समय प्लवक में क्लोरोफिल ए, दोनों मामलों में ग्रीष्म-शरद ऋतु फाइटोप्लांकटन और वसंत और देर से शरद ऋतु फाइटोप्लांकटन (छवि 1) के लिए संबंध की एक अलग प्रकृति प्राप्त की गई थी। प्रति माह पानी के तापमान के योग और प्रति माह फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण की औसत दर के बीच संबंध सकारात्मक और काफी अधिक निकला। वसंत और देर से शरद ऋतु फाइटोप्लांकटन के मामले में, सहसंबंध गुणांक +0.90 (rmin = 0.51; р) था< 0,05); в случае летнеосеннего фитопланктона соответственно +0,62, (rmin = 0,42; р < 0,05). Корреляция между суммой температур воды за месяц и среднемесячной концентрацией хлорофилла а в планктоне также оказалась положительной и довольно высокой. В случае весеннего и позднеосеннего фитопланктона коэффициент корреляции составил +0,92 (rmin = 0,42; р < 0,05); в случае летне-осеннего фитопланктона соответственно +0,66 (rmin = 0,43; р < 0,05). 84 РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО гО2 м-3 сут-1 мгм -3 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 12 10 8 6 4 2 0 0 5 1 10 215 а 20 25 30 0 10 20 оС С 30 СоС б Рис. 1. Зависимость средней за месяц интенсивности фотосинтеза (а) и среднего за месяц содержания хлорофилла а в планктоне (б) от среднемесячной температуры воды: 1 – весенний и позднеосенний фитопланктон; 2 – летне-осенний фитопланктон. Ось абсцисс – температура воды; ось ординат: а – интенсивность фотосинтеза планктона; б – содержание хлорофилла а в планктоне Для весеннего и позднеосеннего фитопланктона различие коэффициентов корреляции между температурой воды и скоростью фотосинтеза фитопланктона и между температурой воды и уровнем содержания хлорофилла а незначимо (uz`-z`` = 0,14; u05 = 1,96). В то же время для летнеосеннего фитопланктона различие между обоими выборочными коэффициентами корреляции является значимым (uz`-z`` = 2,27; u05 = 1,96). Связь продуктивности фитопланктона с солнечной радиацией Количество солнечной радиации, доходящее до поверхности воды, определяется географической широтой и изменяется с погодными условиями. В среднем за год общий приход суммарной солнечной радиации в регионе составляет 5 146 МДж·м-2. Интенсивность солнечной радиации значительно меняется по сезонам года, что связано с годовым ходом высоты Солнца. Поверхность региона получает в летние месяцы в 4,5 раза больше солнечной радиации по сравнению с зимним периодом. Погодные условия дельты Волги с середины апреля и до середины октября в основном обусловлены воздействием отрогов азорского антициклона, перемещающихся с запада на восток. При таких синоптических процессах устанавливается малооблачная погода . Солнечные лучи, падая на водную поверхность, частично отражаются от нее, частично же, преломляясь, проникают вглубь. Световой поток, проникая в воду, подвергается ослаблению за счет избирательного поглощения и рассеяния тем сильнее, чем больше содержание взвешенных частиц. Мутность воды в низовьях дельты Волги зависит как от количества взвешенных наносов, приносимых Волгой, так и от наносов, поступающих в водоемы вследствие эрозионных процессов, происходящих в руслах водотоков дельты . Максимальное содержание в воде взвесей в дельте наблюдается в первой половине мая – значительно раньше прохожде85 ISSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2006. № 3 (32) ния пика половодья. В авандельте содержание в воде взвесей значительно меньше, чем в водотоках дельты – на протяжении большей части года в условиях мелководья на подавляющем большинстве станций относительная прозрачность наблюдается до дна. Различие условий проникновения солнечной радиации в воду является одним из ведущих факторов, обусловливающих большую эффективность утилизации фитопланктоном энергии солнечной радиации, падающей на водное зеркало в авандельте, где значения могут достигать 0,16-0,28 %, в водотоках эти показатели достигают лишь 0,07-0,08 % . Сезонные различия интенсивности солнечной радиации в большой мере определяют изменения продуктивности фитопланктона в течение года. Это влияние проявляется в непосредственном участии энергии солнечной радиации в фотосинтетическом процессе, составляя его энергетическую основу. В то же время солнечная радиация оказывает большое влияние на температуру воды. При этом ход температуры воды в протоках запаздывает по сравнению с интенсивностью суммарной солнечной радиации примерно на месяц (рис. 2, а). Вычисление коэффициента корреляции между месячными суммами суммарной солнечной радиации за предыдущий месяц и месячными суммами температуры воды за последующий месяц показало тесную положительную связь (рис. 2, б). Коэффициент корреляции составил +0,96 (rmin = 0,42; р < 0,05). МДжм -2 900 700 500 300 100 С Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь 800 600 400 200 0 1 2 3 4 МДжм-2 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 200 400 600 800 1000 С а б Рис. 2. Годовой ход величины суммарной солнечной радиации и суммы температур воды (а) и связь этих показателей (б) за 1999 и 2000 гг.: а – первая ось ординат – годовой ход величины суммарной солнечной радиации; вторая ось ординат – сумма температур воды: 1 – месячные суммы суммарной солнечной радиации за 1999 г.; 2 – месячные суммы суммарной солнечной радиации за 2000 г.; 3 – месячные суммы температуры воды за 1999 г.; 4 – месячные суммы температуры воды за 2000 г.; б – ось абсцисс – сумма температуры воды; ось ординат – суммарная солнечная радиация 86 РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО Корреляционный анализ показал, что наблюдалась тесная зависимость между месячными показателями энергии солнечной радиации и средней за месяц скоростью фотосинтеза фитопланктона в водотоках (рис. 3, а). Коэффициент корреляции составил +0,81 (rmin = 0,51; р < 0,05). Была также установлена связь между месячными показателями энергии солнечной радиации и среднемесячной концентрацией хлорофилла а в планктоне водотоков (рис. 3, б). Коэффициент корреляции составил +0,83 (rmin = 0,36; р < 0,05). гО2 м-3 сут-1 1,4 мгм-3 20 1,2 15 1,0 0,8 10 0,6 0,4 5 0,2 0,0 0 0 200 400 600 а 800 1000 0 200 400 600 800 1000 б Рис. 3. Зависимость средней за месяц скорости фотосинтеза планктона (а) и средней за месяц концентрации хлорофилла а в планктоне (б) от месячного прихода суммарной солнечной радиации. Ось абсцисс – приход суммарной солнечной радиации за месяц; ось ординат: а – скорость фотосинтеза планктона; б – концентрация хлорофилла а в планктоне Заключение Продуктивность фитопланктона и ее сезонная динамика в значительной степени определяются годовым ходом температуры воды и интенсивности солнечной радиации. Корреляционный анализ выявил значимую связь скорости фотосинтеза фитопланктона и содержания хлорофилла а с этими факторами среды. При этом получен разный характер связи продукционных характеристик летне-осеннего фитопланктона и фитопланктона весеннего и позднеосеннего с температурой воды. Для весеннего и позднеосеннего фитопланктона различие коэффициентов корреляции между скоростью фотосинтеза и температурой воды и между содержанием хлорофилла а и температурой воды незначимо, в то время как для летнеосеннего фитопланктона различие между обоими выборочными коэффициентами корреляции значимо. Температура оказывает непосредственное влияние на интенсивность физиологических процессов, в том числе на скорость фотосинтеза, и лишь косвенно определяет уровень содержания хлорофилла а. Влияние солнечной радиации на интенсивность процессов фотосинтеза имеет двоякий характер: с одной стороны, она непосредственно участвует в фотосинтезе, являясь энергетической основой этого процесса, с другой – опосредованно воздействует на уровень метаболизма фитопланктона, влияя на температуру воды. 87 ISSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2006. № 3 (32) Авторы выражают искреннюю благодарность Л. М. Вознесенской за помощь и данные по солнечной радиации. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Роль гидрометеорологических условий в многолетней динамике продуктивности фитопланктона во внутренних водоемах / А. С. Литвинов, И. Л. Пырина, В. Ф. Рощупко, Е. Н. Соколова // Природно-ресурсные, экологические и социально-экономические проблемы окружающей среды в крупных речных бассейнах. – М.: Медиа-Пресс, 2005. – С. 70–81. 2. Михеева Т. М. Сукцессия видов в фитопланктоне: определяющие факторы. – Минск: Изд-во БГУ, 1983. – 72 с. 3. Девяткин В. Г., Метелева Н. Ю., Митропольская И. В. Гидрофизические факторы продуктивности литорального фитопланктона: Влияние гидрофизических факторов на динамику фотосинтеза фитопланктона // Биология внутренних вод. – 2000. – № 1. – С. 45–52. 4. Сиренко Л. А. Активность Солнца и «цветение» воды // Гидробиологический журнал. – 2002. – Т. 38, № 4. – С. 3–10. 5. Alternation of factors limiting phytoplankton production in the Cape Fear River Estuary / M. A. Mallin, L. W. Cahoon, M. R. McIver et al. // Estuaries. – 1999. – Vol. 22, N 4. – P. 825–836. 6. 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Gorbunova The dependence of phytoplankton productivity of channels of the delta and the avandelta of the river Volga on the water temperature and solar radiation intensity is considered in the paper. The correlation analysis has revealed a significant relation of photosynthesis rate and chlorophyll contents with these environmental factors. The authors of the article have obtained different characters of relations of production characteristics with the water temperature for summer-autumn phytoplankton and spring and late autumn phytoplankton. 89

परिचय

अध्याय 1. सामग्री और अनुसंधान विधियाँ 7

अध्याय 2. अध्ययन क्षेत्र की विशेषताएँ 13

अध्याय 3। फाइटोप्लांकटन, इसकी मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण - 21

3.1 जलस्रोतों में फाइटोप्लांकटन की गुणात्मक संरचना की मौसमी गतिशीलता22

3.2. फाइटोप्लांकटन के स्थानिक वितरण की विशेषताएँ - 27

3.3. फाइटोप्लांकटन के स्थानिक वितरण का क्लस्टर विश्लेषण - 49

3.4. फाइटोप्लांकटन और हाइड्रोलॉजिकल कारकों के स्थानिक वितरण और डेल्टा फ्रंट 52 में फाइटोप्लांकटन अवसादन की घटना के बीच संबंध

अध्याय 4। प्लवक प्रकाश संश्लेषक वर्णकों की मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण - 55

4.1 जलस्रोतों में प्लवक के क्लोरोफिल ए और अन्य प्रकाश संश्लेषक वर्णकों की मौसमी गतिशीलता - 57

4.2. डेल्टा फ्रंट में प्लवक के क्लोरोफिल ए और अन्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक का स्पैटिओटेम्पोरल वितरण - 79

4.3. क्लोरोफिल ए और फाइटोप्लांकटन बायोमास की सामग्री के बीच संबंध - 88

अध्याय 5। प्राथमिक प्लवक उत्पादन 92

5.1. मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण 92

5.2. प्लवक प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग की दक्षता 98

5.3. अन्य नदियों के मुहाने की तुलना में वोल्गा डेल्टा में प्लवक का प्राथमिक उत्पादन - 102

अध्याय 6। फाइटोप्लांकटन उत्पादकता संकेतकों और विभिन्न कारकों के साथ उनके संबंध का पूर्वव्यापी विश्लेषण - 109

6.1. विनियमित प्रवाह 109 की विभिन्न अवधियों में वोल्गा डेल्टा के निचले क्षेत्र का प्राथमिक प्लवक उत्पादन और पोषी स्थिति

6.2. फाइटोप्लांकटन उत्पादकता संकेतक और पर्यावरणीय कारकों के बीच संबंध 115

6.4. डेल्टा फाइटोप्लांकटन 132 की उत्पादकता पर पोषक तत्वों के मानवजनित इनपुट और वोल्गा जल प्रवाह के मापदंडों का प्रभाव

निष्कर्ष 138

साहित्य 140

कार्य का परिचय

समस्या की प्रासंगिकता . हाइड्रोबायोलॉजी का एक मुख्य कार्य जलीय पारिस्थितिक तंत्र की जैविक उत्पादकता का एक सिद्धांत विकसित करना है (एलिमोव, 2001)। जी.जी. विनबर्ग (1960) की आम तौर पर स्वीकृत स्थिति के अनुसार, जलीय पारिस्थितिक तंत्र का प्राथमिक उत्पादन, उनमें प्रवेश करने वाले एलोकेथोनस कार्बनिक पदार्थ के साथ, उत्पादन प्रक्रिया के सभी बाद के चरणों की सामग्री और ऊर्जा आधार का गठन करता है। उत्पादन प्रक्रियाओं की तीव्रता का मात्रात्मक अध्ययन, मुख्य रूप से प्राथमिक उत्पादन, जलाशयों की टाइपोलॉजी की आधुनिक प्रणाली का आधार है (बौइलॉन, 1983)। फाइटोप्लांकटन उत्पादकता संकेतकों का निर्धारण जल गुणवत्ता निगरानी का एक अभिन्न अंग है (अबाकुमोव, सुशचेन्या, 1992; ओक्सियुक एट अल., 1993)।

वोल्गा डेल्टा एक अद्वितीय प्राकृतिक वस्तु है जो क्षेत्र की आर्द्रभूमि के होमियोस्टैसिस को बनाए रखने का सबसे महत्वपूर्ण जीवमंडल कार्य करता है और इसका अत्यधिक आर्थिक महत्व है। विनियमित वोल्गा प्रवाह की पिछली लगभग आधी सदी में, इसके डेल्टा में पर्यावरणीय स्थितियों में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए हैं, मुख्य रूप से जल प्रवाह में उतार-चढ़ाव, इसके मानवजनित अंतर-वार्षिक पुनर्वितरण, प्रदूषकों और पोषक तत्वों के बदलते स्तर और अन्य मानवजनित और प्राकृतिक कारक. इस संबंध में, क्षेत्र में पर्यावरणीय स्थिरता और जलीय पारिस्थितिक तंत्र की भेद्यता की अवधारणा का निर्माण और उनकी जैविक उत्पादकता का आकलन विशेष प्रासंगिकता का है। इसलिए, वोल्गा डेल्टा में फाइटोप्लांकटन की उत्पादकता का अध्ययन वर्तमान परिस्थितियों में विशेष रूप से प्रासंगिक है।

अध्ययन का उद्देश्य और उद्देश्य . कार्य का उद्देश्य वोल्गा डेल्टा में फाइटोप्लांकटन की उत्पादकता का अध्ययन करना है।

लक्ष्य के अनुसार, निम्नलिखित कार्य तैयार किए गए:

फाइटोप्लांकटन की मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण की जांच करें;

प्लवक में पौधों के रंगद्रव्य की मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण का अध्ययन करें;

प्रकाश संश्लेषण तीव्रता की मौसमी गतिशीलता और स्थानिक वितरण की जांच करें;

4. क्लोरोफिल सांद्रता के बीच संबंध का विश्लेषण करें एसाथ
फाइटोप्लांकटन बायोमास और प्रकाश संश्लेषण तीव्रता;

फाइटोप्लांकटन उत्पादकता निर्धारित करने वाले मुख्य पर्यावरणीय कारकों की पहचान करें;

विनियमित जल प्रवाह के कई वर्षों में प्राथमिक प्लवक उत्पादन की वर्तमान स्थिति का आकलन करें।

वैज्ञानिक नवीनता . फाइटोप्लांकटन उत्पादकता की वर्तमान स्थिति और वोल्गा डेल्टा की निचली पहुंच की ट्रॉफिक स्थिति का व्यापक मूल्यांकन किया गया। पहली बार, प्लवक में पौधों के रंगद्रव्य की सामग्री और गतिशीलता का विस्तार से अध्ययन किया गया, क्लोरोफिल की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि के माप के रूप में आत्मसात संख्या के मूल्य प्राप्त किए गए। एअध्ययन किए गए जल निकायों में। वोल्गा के डेल्टा और डेल्टा फ्रंट के निचले क्षेत्र में प्लवक के प्राथमिक उत्पादन की विशेषताएं सामने आती हैं, और डेल्टा फ्रंट में फाइटोप्लांकटन को हटाने और अवसादन की प्रक्रियाओं पर विचार किया जाता है।

व्यवहारिक महत्व . वोल्गा डेल्टा और इसका पूर्व-मुहाना तटीय क्षेत्र कैस्पियन सागर के विशाल निकटवर्ती भूमि क्षेत्र और जल क्षेत्र में पारिस्थितिक संतुलन बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्राप्त परिणाम जैविक जल संसाधनों के तर्कसंगत उपयोग और संरक्षण के तरीकों के विकास के आधार के रूप में काम कर सकते हैं

क्षेत्र में वस्तुएँ, वोल्गा प्रवाह को विनियमित करने और पोषक तत्वों के प्रवाह के बदलते मानवजनित घटक के लिए विभिन्न विकल्पों के तहत जैविक उत्पादन का एक मॉडल बनाने के लिए, उनकी उत्पादकता बढ़ाने के उपायों की योजना बना रही हैं। अनुसंधान सामग्री को एस्ट्राखान बायोस्फीयर रिजर्व द्वारा की गई निगरानी प्रणाली के एक अभिन्न अंग के रूप में शामिल किया गया है, और एएसटीयू के जीव विज्ञान और पर्यावरण प्रबंधन संस्थान की शैक्षिक प्रक्रिया में भी इसका उपयोग किया जाता है।

कार्य की स्वीकृति . शोध प्रबंध सामग्री वैज्ञानिक सम्मेलन में प्रस्तुत की गई थी "कैस्पियन सागर के बढ़ते स्तर और बढ़ते मानवजनित दबाव की स्थितियों में अस्त्रखान बायोस्फीयर रिजर्व के प्राकृतिक परिसरों की स्थिति, अध्ययन और संरक्षण" (अस्त्रखान, 1999); अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन "जलीय पारिस्थितिक तंत्र में जैव विविधता के संरक्षण में नई प्रौद्योगिकियाँ" (मॉस्को, 2002); दूसरे अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में "जैव प्रौद्योगिकी - पर्यावरण संरक्षण" (मास्को, 2004); अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन "टेक्नोजेनिक पारिस्थितिकी तंत्र के पुनर्वास के लिए समस्याएं और संभावनाएं" (अस्त्रखान, 2004); अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में "जलीय पारिस्थितिकी तंत्र का प्राथमिक उत्पादन" (बो-रॉक, 2004); 1999-2004 में आस्ट्राखान राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय के शिक्षण स्टाफ के वैज्ञानिक और व्यावहारिक सम्मेलनों में।

प्रकाशनों . शोध प्रबंध के विषय पर 8 रचनाएँ प्रकाशित हो चुकी हैं।

शोध प्रबंध की संरचना और दायरा . शोध प्रबंध 163 पृष्ठों पर प्रस्तुत किया गया है, जिसमें 12 तालिकाएँ, 26 आंकड़े शामिल हैं। इसमें एक परिचय, 6 अध्याय और निष्कर्ष शामिल हैं। ग्रंथ सूची में 230 शीर्षक शामिल हैं, जिनमें 70 विदेशी भाषाओं में हैं।

फाइटोप्लांकटन के स्थानिक वितरण की विशेषताएं

निचले डेल्टा क्षेत्र के जलस्रोतों और डेल्टा मोर्चे में, विभिन्न पारिस्थितिक स्थितियाँ विकसित होती हैं, जो फाइटोप्लांकटन की प्रजातियों की संरचना, इसके वितरण और प्रचुरता में परिलक्षित होती हैं। वर्ष की ऋतुओं के अनुसार भी शैवाल के विकास में अंतर का पता लगाया जा सकता है। बढ़ते मौसम के दौरान, फाइटोप्लांकटन के वितरण और मात्रात्मक विकास के विशिष्ट पैटर्न के साथ कई अवधियों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

सभी प्रकार के जल निकायों में फाइटोप्लांकटन का सबसे कम मात्रात्मक विकास ठंड के मौसम में देखा जाता है। इसी समय, चैनलों में प्रमुख स्थान पेनेट डायटम के वर्ग के प्रतिनिधियों द्वारा कब्जा कर लिया गया है, मुख्य रूप से जीनस सिंबेला, गोम्फोनेमा, नविकुजा, नित्ज़स्चिया, सिनेड्रा। फाइटोप्लांकटन का कुल बायोमास आमतौर पर 0.01-0.30 ग्राम3 से अधिक नहीं होता है।

वसंत ऋतु में, बाढ़ की शुरुआत से पहले, सौर विकिरण में वृद्धि और पानी के गर्म होने के साथ, फाइटोप्लांकटन के बड़े पैमाने पर विकास की शुरुआत देखी जाती है। पानी को असमान रूप से गर्म किया जाता है और फाइटोप्लांकटन के स्थानिक वितरण की विशेषता एक बड़ा पैचनेस है। सबसे अधिक गर्मी अवनडेल्टा द्वीप समूह के तटीय क्षेत्र में देखी गई है। इन क्षेत्रों में, फाइटोप्लांकटन का बायोमास अन्य क्षेत्रों से अधिक है और लगभग 0.8-0.9 ग्राम"3 है, और कुछ स्टेशनों पर 1 ग्राम"3 से अधिक है (तालिका 3.2.1.)। इस अवधि के दौरान फाइटोप्लांकटन का वितरण चित्र में दिखाया गया है। 3.2.1.ए. अप्रैल 2000 के उदाहरण का उपयोग करते हुए। पेनेट डायटम डेल्टा-फ्रंट द्वीपों के तटीय क्षेत्रों के फाइटोप्लांकटन बायोमास में एक बड़ा योगदान देते हैं, जो कुल बायोमास का 50-75% है। सबसे पहले, ये सुरिरेला और नित्ज़्शिया पीढ़ी के प्रतिनिधि हैं।

क्लोरोफाइटा (चियोरेला, पेडियास्ट्रम, क्लॉस्टेरियम) और सायनोफाइटा (लिंग्ब्या, ऑसिलेटोरिया) प्रभागों के शैवाल भी महत्वपूर्ण मात्रा में विकसित होते हैं, जो कुछ स्टेशनों पर प्रमुख स्थान रखते हैं। डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में, इस अवधि के दौरान फाइटोप्लांकटन का मात्रात्मक विकास कम होता है, बायोमास लगभग 0.3-0.4 ग्राम होता है। डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों की तुलना में, इस अवधि के दौरान चैनलों में फाइटोप्लांकटन बायोमास होता है। , अलग-अलग वर्षों में इसकी मात्रा कम या तुलनीय, 0.04-0.4 ग्राम"3 देखी गई है। प्रमुख प्रजातियाँ शीतकालीन फाइटोप्लांकटन हैं, मुख्य रूप से जेनेरा निज़स्चिया और सिंबेला के प्रतिनिधि, साथ ही औलाकोसिरा, स्टेफ़नोडिस्कक्स, एम्फोरा, कोकोनिस, गोर्नफोनिमा, नेविकुला, रोइकोस्फ़ेनिया।

मई के दूसरे पखवाड़े में, बाढ़ के चरम पर, चैनलों में फाइटोप्लांकटन का विकास चरम पर होता है, जिसे वसंत-ग्रीष्म कहा जा सकता है। साथ ही, फाइटोप्लांकटन बायोमास में काफी समान स्थानिक वितरण होता है और एक समान प्रजाति संरचना देखी जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि बाढ़ की स्थिति के दौरान, उच्च जल स्तर और उच्च वर्तमान गति, एक ओर, विशेष रूप से चैनलों और डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में, समान प्रकार की स्थितियां निर्धारित करती हैं, और दूसरी ओर, प्रदान करती हैं। प्लैंकटोनिक शैवाल का महत्वपूर्ण पारगमन बहाव। बाढ़ के चरम पर फाइटोप्लांकटन का वितरण चित्र में दिखाया गया है। 3.2एल.6. मई 2000 के उदाहरण का उपयोग करते हुए। इस अवधि के दौरान, केंद्रित डायटम बेसिलरियोफाइटा विभाग के बीच चैनलों में अग्रणी भूमिका प्राप्त करते हैं, मुख्य रूप से स्टेफ़नोडिस्कव्स हंट्ज़स्ची की बड़े पैमाने पर वनस्पति के कारण। क्लोरोफाइटा विभाग के शैवाल, विशेष रूप से चिओरेला वल्गेरिस बेजर, महत्वपूर्ण रूप से विकसित हो रहे हैं। ये प्रजातियाँ (एस. हंट्ज़स्चली और च. वल्गेरिस) डेल्टा फ्रंट के खुले और तटीय क्षेत्रों के अधिकांश स्टेशनों पर महत्वपूर्ण मात्रा में पाई जाती हैं। चैनलों में फाइटोप्लांकटन का बायोमास 0.5-1.8 ग्राम3 तक पहुंच जाता है, डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में - 0.5-0.8 ग्राम, डेल्टा फ्रंट द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में - 0.1-0.3 ग्राम। बाढ़ अवधि के दौरान चरम विकास फाइटोप्लांकटन को बदल दिया जाता है एक महत्वपूर्ण गिरावट से, जो अक्सर जून की दूसरी छमाही में होती है,

ग्रीष्म-शरद ऋतु में कम पानी की स्थापना के साथ, फाइटोप्लांकटन के स्थानिक वितरण में सबसे बड़ा अंतर देखा जाता है। इस अवधि के दौरान फाइटोप्लांकटन का वितरण चित्र में दिखाया गया है। 3.2.1, अगस्त 2000 के उदाहरण का उपयोग करते हुए। चैनलों में, फाइटोप्लांकटन का बायोमास बढ़ता है, जबकि प्रजातियों की संख्या घट जाती है। आमतौर पर, ग्रीष्म-शरद ऋतु में कम पानी की अवधि के दौरान फाइटोप्लांकटन विकास की गतिशीलता में एक बहु-चरम चरित्र होता है; चरम के दौरान, कुछ वर्षों में शैवाल बायोमास 2.0-4.0 ग्राम35 तक बढ़ जाता है और उच्च मूल्यों तक पहुंच जाता है। इस प्रकार, 1997 में, अंत में जुलाई में, फाइटोप्लांकटन बायोमास 16.5 ग्राम तक पहुंच गया"। बैक्लारियोफाइटा विभाग के शैवाल हावी हैं, जिनका बायोमास आमतौर पर कुल मूल्य का लगभग 85-95% है। इस मामले में, मुख्य हिस्सा जीनस औलाकोसिरा (ए. ग्राम्नुलता एफ. ग्रैनुलता, औलाकोसिरा एसपी.) और सेलेओनेमा (एस. सब्सालसम) के शैवाल के विकास के कारण केंद्रित डायटम पर पड़ता है। इसके अलावा, गर्मियों की दूसरी छमाही में नीले-हरे शैवाल, मुख्य रूप से अफानिज़ोमेनन फ्लोस-एक्वा और माइक्रोसिस्टिस एरुगिनोसा के बढ़ने का मौसम होता है, जिसका कुछ वर्षों में मात्रात्मक विकास महत्वपूर्ण हो सकता है। एवंडेल्टा के खुले क्षेत्रों में, अगस्त के अंत तक फाइटोप्लांकटन का बायोमास घटकर 0.03-0.3 ग्राम हो जाता है।" इसी समय, शैवाल के बायोमास में कमी के कारण फाइटोप्लांकटन के कुल बायोमास में बैक्लारियोफाइटा का हिस्सा काफी बढ़ जाता है। अन्य विभागों के। एवंडेल्टा द्वीपों के तटीय खंडों के विभिन्न स्टेशनों पर फाइटोप्लांकटन बायोमास का मूल्य काफी भिन्न होता है, जो कि बायोटोप की विविधता और स्थानीय कारकों के प्रभाव के कारण होता है। अधिकांश स्टेशनों पर, उच्च मूल्य देखे जाते हैं - में 0.5-4.5 एचएम3 की सीमा, कुछ मामलों में उच्च मूल्यों तक पहुंचती है। तटीय फाइटोप्लांकटन का अधिकतम मनाया गया बायोमास 27.5 आरयू जे था। प्रजातियों की संरचना का वितरण मोज़ेक है।

फाइटोप्लांकटन और हाइड्रोलॉजिकल कारकों के स्थानिक वितरण और डेल्टा फ्रंट में फाइटोप्लांकटन अवसादन की घटना के बीच संबंध

नदी के मुहाने क्षेत्र के भीतर नदी और प्राप्त जलाशय की गतिशील बातचीत के साथ, नदी का पानी फैलता है और समुद्र के किनारे प्रवाह दर कम हो जाती है (नदी डेल्टा, 1986)। वोल्गा मुहाना के निकट तट के उथले क्षेत्र में, एक समतल प्रवाह के साथ, धाराओं की प्रवाह दर शुरू में डेल्टा के समुद्री किनारे (नदी के मुहाने "माइक्रोबार") पर जलधारा के मुहाने पर तेजी से कम हो जाती है, और फिर लगभग तब तक न बदलें जब तक पानी समुद्री पट्टी से बाहर न निकल जाए (उस्तेवया.,., 1998) . चैनलों में, बाढ़ अवधि के दौरान वर्तमान वेग 0.51-1.30 एमएस"1 हैं, कम पानी की अवधि के दौरान - 0.08-0.36 एमएस"1 हैं, डेल्टा फ्रंट में ये आंकड़े क्रमशः 0.25-0.62 एमएस"1 और 0.04-0.12 हैं एम "एस"[ (मोस्केलेंको, 1965)। चैनलों से डेल्टा फ्रंट की ओर बढ़ने पर प्रवाह दर में इतना महत्वपूर्ण परिवर्तन फाइटोप्लांकटन की संरचना और प्रचुरता में परिवर्तन को निर्धारित करने वाले मुख्य कारकों में से एक है। ग्रीष्म-ओसेपेई कम पानी की स्थापना के साथ, इन संकेतकों में कमी देखी गई है क्योंकि नदी फाइटोप्लांकटन परिसर के क्षरण के कारण चैनलों के मुहाने से डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में चला जाता है, जिसका मूल इस दौरान होता है यह अवधि मुख्य रूप से औलाकोसिरा और मेलोसिरा जेनेरा के प्रतिनिधि हैं।

बड़ी संख्या में कार्य हैं जो ध्यान देते हैं कि कई डायटम के विकास के लिए, प्रवाह और अशांत मिश्रण आवश्यक हैं और एक निलंबित स्थिति को बनाए रखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं (लुंड, 1966; ओक्सियुक, 1973; किसेलेव, 1980; ओक्सियुक, स्टोलबर्ग, 1988; हाइड्रोबायोलॉजी...,1990, आदि)। के.ए. गुसेवा (गुसेवा, 1968) के अनुसार, ताजे पानी के कई प्लैंकटोनिक डायटम, विशेष रूप से जीनस मेलोसिरा, में उड़ने के लिए विश्वसनीय अनुकूलन नहीं होते हैं, इसलिए उन्हें पानी की निरंतर गति की आवश्यकता होती है।

हमने ग्रीष्म-शरद ऋतु में कम पानी की अवधि के दौरान एक चैनल से लिए गए पानी से भरे सिलेंडरों में प्रयोगशाला प्रयोग किए, जो कि बसने के दौरान समय के साथ प्लवक में क्लोरोफिल ए में कमी के अनुसार हुआ। फाइटोप्लांकटन की संरचना इस मौसम के लिए विशिष्ट थी - मुख्य हिस्सा केंद्रित डायटम से बना था, मुख्य रूप से जेनेरा औलाकोसिरा और मेलोसिरा (93%)। प्रयोगशाला स्थितियों में प्राप्त मूल्यों को डेल्टा मोर्चे की औसत गहराई के बराबर परत की ऊंचाई तक कम कर दिया गया था। अवसादन के दौरान क्लोरोफिल ए के नुकसान की गतिकी के प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त वक्र की तुलना डेल्टा मोर्चे में क्लोरोफिल ए के कमी के वक्र से की गई थी, जब कोई व्यक्ति चैनलों के मुहाने से समुद्र की ओर बढ़ता है (चित्र 3.4.1)। परिणामों की तुलना के लिए, डेल्टा फ्रंट में क्लोरोफिल ए की सामग्री पर डेटा चैनलों के मुहाने से स्टेशनों की दूरी और इस दूरी पर पानी के द्रव्यमान के पारित होने के समय को ध्यान में रखते हुए प्रस्तुत किया गया था।

जैसा कि चित्र 3.4.1 में देखा जा सकता है, प्रयोग में और प्राकृतिक परिस्थितियों में प्लवक में क्लोरोफिल ए के घटते वक्र की प्रकृति समान है, जो डेल्टा फ्रंट में फाइटोप्लांकटन के गुरुत्वाकर्षण अवसादन के कारक की महत्वपूर्ण भूमिका को इंगित करता है। वहीं, प्रयोग में क्लोरोफिल ए में कमी डेल्टा फ्रंट की तुलना में अधिक धीरे-धीरे होती है। सबसे पहले, इसे डेल्टा फ्रंट में फाइटोप्लांकटन के गुरुत्वाकर्षण अवसादन के अलावा, बेंथोस और पेरिफोटॉन जीवों द्वारा इसके फ़िल्टरिंग और उपभोग द्वारा समझाया जा सकता है।

इस प्रकार, वोल्गा डेल्टा की निचली पहुंच में, फाइटोप्लांकटन जीव, पानी के द्रव्यमान के साथ, चैनलों से डेल्टा मोर्चे तक ले जाए जाते हैं। यहां फाइटोप्लांकटन की प्रजातियों की संरचना में तेजी से बदलाव हो रहा है और नदी प्लैंकटोनिक परिसरों का डेल्टा-फ्रंट कॉम्प्लेक्स में परिवर्तन हो रहा है। इसी समय, प्लवक संरचना से विशिष्ट नदी रूप गायब हो जाते हैं या उनकी संख्या कम हो जाती है। फाइटोप्लांकटन का बायोमास कम हो जाता है, प्लवक में क्लोरोफिल ए की मात्रा और प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता इस तथ्य के परिणामस्वरूप कम हो जाती है कि उथले पानी की स्थितियों में, जलीय वनस्पति की मजबूत अतिवृद्धि और प्रवाह में तेज मंदी, गिरावट और मृत्यु होती है।

यह ज्ञात है कि प्लवक के जीव, विशेष रूप से फाइटोप्लांकटन, कई रासायनिक तत्वों के विशिष्ट सांद्रक हैं; वे उनके बायोजेनिक प्रवासन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं (टेलिचेंको एट अल।, 1970; खोबोटयेव, कपकोव, 1972; वारेंको, मिस्युरा, 1985)। डेल्टा फ्रंट में नदी फाइटोप्लांकटन के अवसादन से कुछ रासायनिक तत्वों की रिहाई हो सकती है जो पहले प्लवक के जीवों का हिस्सा थे या प्लवक के बसने के साथ-साथ मिट्टी में उनका प्रवेश भी हो सकता है।

हाल ही में, प्लवक में क्लोरोफिल ए के मूल्य का निर्धारण करके, पारंपरिक तरीकों के अलावा, जल निकायों की प्राथमिक उत्पादकता का आकलन किया गया है। इस पद्धति का उपयोग सभी प्रकार के जल निकायों - मीठे पानी और समुद्री दोनों में पर्यावरण निगरानी के लिए किया जाता है। क्लोरोफिल सामग्री के संकेतकों का उपयोग जल निकायों की ट्रॉफिक स्थिति निर्धारित करने के लिए किया जाता है (विनबर्ग, 1960; पाइरिना, 1965ए; मिनेवा, 1979; आदि)। क्लोरोफिल ए की सांद्रता का उपयोग शैवाल के बायोमास को निर्धारित करने के लिए किया जाता है (विनबर्ग, 1960; एलिज़ारोवा, 1975; 1993)। प्लवक में क्लोरोफिल ए की सामग्री पर डेटा फाइटोप्लांकटन के गैर-कार्बनिक प्राथमिक उत्पादन को निर्धारित करने और इन प्रक्रियाओं को मॉडल करने का काम करता है (पाइरीना, एलिज़ारोवा, निकोलेव,! 973; मकारोवा, ज़ैका, 1981; आदि)। पानी की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए, क्लोरोफिल-जल पारदर्शिता अनुपात का उपयोग किया जाता है (बुल्योक, 1977; 1983)। पानी की मात्रा में क्लोरोफिल ए का संचय जल निकायों के यूट्रोफिकेशन की डिग्री और उनकी स्वच्छता और जैविक स्थिति का आकलन करने का कार्य करता है।" कैरोटीनॉयड और प्रकाश संश्लेषण द्वारा क्लोरोफिल ए के वितरण के बीच एक सकारात्मक सहसंबंध पाया गया। क्लोरोफिल ए और कैरोटीनॉयड के अनुपात के आधार पर, शैवाल आबादी की शारीरिक स्थिति और पर्यावरण की स्थिति का आकलन किया जा सकता है (मार्गलेफ़, I960; 1967; वॉटसन, ओसबोर्न, 1979; डेविडोवा, 1983)।

इस प्रकार, पानी में क्लोरोफिल की मात्रा का मान स्वपोषी स्तर पर जल निकायों की जैविक उत्पादकता का एक अभिन्न लक्षण है, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र की स्थिति का एक महत्वपूर्ण संकेतक है।

डेल्टा फ्रंट में प्लवक के क्लोरोफिल ए और अन्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक का स्पैटिओटेम्पोरल वितरण

डेल्टा फ्रंट के जल क्षेत्र में प्लवक के क्लोरोफिल ए और अन्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक का वितरण एक बड़े मोज़ेक पैटर्न की विशेषता है। क्लोरोफिल ए के स्थानिक वितरण में मौसमी परिवर्तन, विभिन्न वर्षों में कुछ अंतरों के बावजूद, आम तौर पर गतिशीलता की सामान्य प्रकृति की विशेषता है। डेल्टा फ्रंट के विभिन्न क्षेत्रों में फाइटोप्लांकटन वर्णक की सामग्री की मौसमी गतिशीलता तालिका में प्रस्तुत की गई है। 4.2.1,4-2.2, 4-2.3,4,2-4 वसंत ऋतु में, बाढ़ की शुरुआत से पहले, डेल्टा फ्रंट में, विभिन्न वर्षों में क्लोरोफिल ए की सांद्रता 4.7-91.7 मिलीग्राम · मी की सीमा में थी "3 "अधिकांश स्टेशनों पर, क्लोरोफिल की मात्रा अपेक्षाकृत एक समान थी और 9.6 से 12.7 मिलीग्राम-एम तक थी।" डेल्टा-फ्रंट द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में क्लोरोफिल ए की उच्च सांद्रता देखी गई - 31.2 मिलीग्राम-मीटर तक और कम जल विनिमय वाले द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में स्थानीय क्षेत्रों में - 91.7 मिलीग्राम-मीटर तक। इस समय चैनलों में, क्लोरोफिल ए की मात्रा काफी कम थी और 2.3 - 3.5 एमजीएम3 थी। चैनलों में क्लोरोफिल ए की सामग्री की तुलना में डेल्टा फ्रंट के प्लैंकटन में क्लोरोफिल ए की एकाग्रता का एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त वसंत में पानी के ऊपर डेल्टा डेल्टा मोर्चे में फाइटोप्लांकटन के पहले विकास के कारण होता है। बेहतर वार्मिंग और बढ़े हुए पानी के तापमान की स्थितियों में। इस अवधि के दौरान चैनलों और डेल्टा मोर्चे में पानी के तापमान में अंतर अधिक तक पहुंच सकता है 15 डिग्री - चैनलों में पानी का तापमान 8.0-12.0 C से अधिक नहीं होता है, डेल्टा फ्रंट में पानी खुले क्षेत्रों में 17.5-20 ,0C तक और द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में 25.0-27.5C तक गर्म हो सकता है। इस अवधि के दौरान अतिरिक्त पिगमेंट की मात्रा कम थी। क्लोरोफिल बी की सांद्रता औसतन क्लोरोफिल की कुल मात्रा का 7-14% थी, क्लोरोफिल सी - 11-16% थी। कैरोटीनॉयड की सांद्रता 6.1 से 80.9 mSPU-m"3 तक थी। और सर्वेक्षण किए गए अधिकांश स्टेशनों पर क्लोरोफिल ओ की सांद्रता थोड़ी अधिक थी। देखे गए वर्णक अनुपात मान काफी व्यापक रेंज में भिन्न थे - 0.8 से 1.6 तक, लेकिन सर्वेक्षण किए गए अधिकांश स्टेशनों पर कम थे।

वसंत-ग्रीष्मकालीन बाढ़ अवधि के दौरान, डेल्टा फ्रंट में क्लोरोफिल ए की सांद्रता 1D-22.9 mg-m"3 की सीमा में थी, औसत मान 5.8-14.7 mg-m"3 थे। क्लोरोफिल ए के उच्चतम मान डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में देखे गए, मुख्यतः चैनलों से प्लवक को हटाने के कारण, जो उच्च प्रवाह वेग द्वारा सुगम था। इस समय चैनलों में, क्लोरोफिल ए की सांद्रता में 9.बी-एमजीएम - 22.8 एमजी Ї जी\ तक वृद्धि देखी गई, सबसे कम मूल्य द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में नोट किए गए, जहां, पिछले की तुलना में अवधि, क्लोरोफिल ए की सांद्रता 2-6 गुना कम हो गई। सामान्य तौर पर, वसंत-ग्रीष्म बाढ़ अवधि के दौरान फ्रंट-डेल्टा में क्लोरोफिल ए का वितरण सबसे बड़ी एकरूपता की विशेषता है।

डेल्टा फ्रंट में क्लोरोफिल की कुल मात्रा के सापेक्ष क्लोरोफिल डी और सी की सामग्री क्रमशः 0 से 14.1% और ओ से 18.3% तक थी। वर्णक अनुपात 0.9 से 1.6 तक था, उच्चतम मान देखे गए थे क्षेत्र खुले डेल्टा फ्रंट। कैरोटीनॉयड की सांद्रता 079 से 21.0 mSPU-m"3 तक थी और आम तौर पर क्लोरोफिल ए की सांद्रता के करीब थी।

बाढ़ में गिरावट के दौरान, डेल्टा फ्रंट के खुले क्षेत्रों में क्लोरोफिल ए की सांद्रता कम हो गई, द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में यह थोड़ा बदल गया। कम पानी की अवधि (जुलाई, अगस्त) के दौरान, क्लोरोफिल ए की सांद्रता आम तौर पर कम था, औसत एकाग्रता 3.6-6.3 मिलीग्राम-एम 3 थी। द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में स्थानीय क्षेत्रों में, क्लोरोफिल की एकाग्रता महत्वपूर्ण सीमाओं के भीतर भिन्न होती है और बहुत उच्च मूल्यों (97?2 मिलीग्राम तक) तक पहुंच सकती है "3)। क्लोरोफिल बीआईएस की सामग्री 0 से 27.8 एमजीएम"3 और 0 से 29.4 मिलीग्राम-एम"3 तक थी। क्लोरोफिल की कुल मात्रा से क्लोरोफिल बी का हिस्सा 0 - 19डी% था, क्लोरोफिल सी - 0- 21.7%। कैरोटीनॉयड की सांद्रता औसतन 4.4-38.4 एमएसपीयू-एम" थी और अधिकांश स्टेशनों पर क्लोरोफिल ए की सांद्रता से अधिक थी। वर्णक अनुपात 0.8 - 2.0 के भीतर भिन्न था, उच्चतम मान खुले डेल्टा फ्रंट में देखे गए, जहां पर उस समय फाइटोप्लांकटन के विकास में अवरोध था। इस अवधि के दौरान चैनलों में क्लोरोफिल ए की सांद्रता आम तौर पर अधिक थी।

शरद ऋतु में, सितंबर और अक्टूबर में, फोर-डेल्टा के अधिकांश जल क्षेत्र में क्लोरोफिल ए की सामग्री 1.5-13.3 mg-m'9 की सीमा में थी और द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में यह काफी थी उच्चतर - 9.2-113.2 mg-m "3। फाइटोप्लांग्सगॉन पिगमेंट के स्थानिक वितरण की सामान्य तस्वीर आम तौर पर गर्मियों के अंत में देखी गई तस्वीर के समान थी।

क्लोरोफिल ए का स्थानिक वितरण चित्र में दिखाया गया है। 4.1 एल. (2000 के उदाहरण का उपयोग करके)।

इस प्रकार, डेल्टा फ्रंट में प्लवक प्रकाश संश्लेषक वर्णकों का स्थानिक वितरण बड़ी असमानता और मौसम के साथ भिन्न था।

डेल्टा फ्रंट में क्लोरोफिल ए की उच्चतम सामग्री बाढ़ की शुरुआत से पहले वसंत ऋतु में देखी गई थी, खासकर द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में, जब, उथले पानी की स्थितियों में सौर विकिरण में वृद्धि के साथ, एक महत्वपूर्ण वार्मिंग हुई थी। पानी चैनलों की तुलना में काफी अधिक होता है।

उच्च जल की शुरुआत के साथ, द्वीपों के तटीय क्षेत्रों में क्लोरोफिल ए की सांद्रता कम हो गई, और खुले डेल्टा मोर्चे में यह थोड़ा बदल गया। इस अवधि के दौरान, क्लोरोफिल ए का सबसे समान स्थानिक वितरण उपरोक्त जल डेल्टा और एवंडेल्टा के चैनलों में देखा गया, इस तथ्य के परिणामस्वरूप कि उच्च जल स्तर और उच्च प्रवाह गति, एक ओर, अपेक्षाकृत प्रदान करते हैं एक समान स्थितियाँ, और दूसरी ओर, फाइटोप्लांकटन का पारगमन विध्वंस होता है। डेल्टा फ्रंट में ग्रीष्म-शरद कम पानी की अवधि के दौरान, द्वीपों के तटीय क्षेत्रों के स्थानीय क्षेत्रों को छोड़कर, क्लोरोफिल ए की सामग्री आम तौर पर कम होती है।

प्लवक प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग की दक्षता

इस क्षेत्र के अंतर्गत जल स्तंभ में प्लवक की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि के परिणामस्वरूप संचित जलाशय की प्रति इकाई सतह पर पड़ने वाली सौर विकिरण ऊर्जा की मात्रा, प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है, जो प्लवक द्वारा सौर विकिरण ऊर्जा के उपयोग की दक्षता को दर्शाती है। यह संकेतक फाइटोप्लांकटन के विकास की डिग्री को अच्छी तरह से दर्शाता है और कार्बनिक पदार्थों के नए गठन की दर को दर्शाता है। प्राथमिक उत्पादन के मूल्य के विपरीत, सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग का दक्षता संकेतक रोशनी पर निर्भर नहीं करता है, जो मुख्य रूप से प्रयोगों की अवधि के दौरान मौसम की स्थिति से निर्धारित होता है और परिणामों की तुलना करते समय अक्सर एक बाधा होती है। इसलिए, प्लवक द्वारा प्रकाश उपयोग की दक्षता अक्सर प्राथमिक उत्पादन के वास्तविक मूल्य की तुलना में जल निकायों की उत्पादकता का अधिक पर्याप्त संकेतक हो सकती है (पाइरीना, 1967)।

प्लवक प्रकाश संश्लेषण के दौरान सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा के उपयोग की दक्षता के प्रश्न पर जी.जी. द्वारा विस्तार से विचार किया गया था। विनबर्ग (I960), जिन्होंने नोट किया कि सौर ऊर्जा उपयोग के अधिकतम मूल्य ओसवाल्ड (ओसवाल्ड एट अल।, 1957; विनबर्ग, 1960 द्वारा उद्धृत) द्वारा "ऑक्सीकरण तालाबों" की विशेष स्थितियों में प्राप्त किए गए थे, जहां उनका औसत 2-4 था। मौसम के लिए कुल विकिरण ऊर्जा का %। प्राकृतिक जलाशयों में, ये मान बहुत कम हैं। सौर ऊर्जा के उच्च स्तर के उपयोग के उदाहरण के रूप में, जी.जी. विनबर्ग चेर्नो और कोसिनो झीलों के लिए विकिरण उपयोग की दक्षता का हवाला देते हैं (1937 में उनके अपने आंकड़ों के अनुसार) 0.4% प्रति वर्ष और 0.77% - अधिकतम प्रति दिन और झील ज़ोलेरॉड के लिए - 0.77% अधिकतम प्रति दिन (स्टक्रेन नील्सन, 1955; विनबर्ग, 1960 में उद्धृत)। आई.एल. द्वारा उच्च परिणाम प्राप्त किये गये। वोल्गा जलाशयों (इवानकोवस्की, रयबिस्की और कुइबिशेव्स्की) के लिए पिरिना (1967) - बढ़ते मौसम के लिए औसतन 0.2-0.5% और अधिकतम दैनिक 1.17-2.14% दृश्य विकिरण ऊर्जा। यदि हम इस बात को ध्यान में रखें कि लेखकों ने स्वीकार किया है कि दृश्य विकिरण कुल का 50% है, तो ये मान क्रमशः कुल सौर विकिरण का OD-0.25% और 0.58-1.07% होंगे। शेक्सनिंस्की जलाशय में, बढ़ते मौसम के दौरान सौर ऊर्जा उपयोग की औसत दक्षता 0E08-0D 1% (माइनेवा, 2003) से नीचे थी। सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग की कम दक्षता के उदाहरण के रूप में, जी.जी. विनबर्ग बेलो झील का हवाला देते हैं, जहां यह मान 0.04% से अधिक नहीं था और वर्ष के लिए कुल विकिरण की ऊर्जा का 0.02% था। इससे भी कम मूल्य एल.जी. द्वारा प्राप्त किए गए थे। कोर्नवॉय और एन.एम. मशीयेवा (1986) जब उच्च मैलापन वाले जलाशयों का अध्ययन कर रहे थे। वाइटेगॉर्स्की और नोविंकिन्स्की जलाशयों, मुहाने पर कोवझा नदी और एनेन्स्की मोस्ट गांव के पास सौर ऊर्जा उपयोग की दक्षता के लिए उनके द्वारा प्राप्त अधिकतम मूल्य क्रमशः 0.06% थे; 0.02%; 0.05% और 0.007%, और न्यूनतम 0.02%, 0.001%, 0.006% और 0.001% हैं।

हमारे आंकड़ों के अनुसार, वोल्गा डेल्टा की निचली पहुंच के जलस्रोतों में, बढ़ते मौसम के दौरान सौर विकिरण ऊर्जा का उपयोग करने की दक्षता कुल का 0.04-0.06% या प्रकाश संश्लेषक सक्रिय विकिरण का 0.10-0.12% थी। फाइटोप्लांकटन द्वारा सौर ऊर्जा उपयोग की दक्षता मौसम के अनुसार काफी भिन्न होती है (तालिका 5.2.1।) मई और जुलाई-अगस्त में फाइटोप्लांकटन विकास के शिखर पर उच्चतम मूल्य देखे गए, जब कुल सौर विकिरण के उपयोग की औसत मासिक दक्षता थी ऊर्जा 0.05-0.08% तक पहुंच गई सौर ऊर्जा उपयोग की दक्षता के कम मूल्य फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण की कम तीव्रता की अवधि की विशेषता हैं - शुरुआती वसंत और देर से शरद ऋतु, जब सौर विकिरण की कुल ऊर्जा के उपयोग की दक्षता आमतौर पर अधिक नहीं होती है 0.03-0.04%. जून में, प्लवक के प्राथमिक उत्पादन में कमी के साथ, सौर विकिरण की कुल ऊर्जा के उपयोग की कम दक्षता भी देखी गई, जो जाहिर तौर पर बाढ़ की गिरावट के दौरान पोषक तत्वों की कमी से जुड़ी है।

इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि वोल्गा डेल्टा की निचली पहुंच प्लवक प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग की दक्षता के अपेक्षाकृत कम मूल्यों की विशेषता है। चैनलों में प्लवक द्वारा सौर ऊर्जा के उपयोग की कम दक्षता मुख्य रूप से पानी में निलंबित कणों की उच्च सामग्री के कारण होती है, जो कम पानी की पारदर्शिता पैदा करती है और गहराई के साथ मर्मज्ञ विकिरण के महत्वपूर्ण कमजोर होने का कारण बनती है। पानी की पारदर्शिता पर किसी जलाशय में प्रकाश के उपयोग की डिग्री की निर्भरता कोमिटा और एडमंडसन (1953) द्वारा नोट की गई थी। चैनलों में पानी के द्रव्यमान की अशांत गति भी बहुत महत्वपूर्ण है, जो निरंतर मिश्रण बनाती है, जैसे जिसके परिणामस्वरूप कोशिकाओं का एक या दूसरा हिस्सा हमेशा शैवाल द्वारा व्यंजना क्षेत्र से परे ले जाया जाता है और तथाकथित "हल्की भुखमरी" की स्थिति में अंधेरे में रहता है (सोरोकिन, 1958)।

सौर विकिरण ऊर्जा उपयोग की दक्षता के मासिक संकेतक और चैनल के प्लैंकटन में क्लोरोफिल "ए" की एकाग्रता के बीच घनिष्ठ संबंध देखा गया (चित्र 5.2.1)।