Екологія ДОВІДНИК

Діатомові водорості переважно фотоавтотрофні організми, які в процесі фотосинтезу утворюють органічну речовину. Склад та кількість пігментів непостійна і залежить від інтенсивності світла, його якості, вмісту у воді біогенів, а також від віку клітини та особливостей її життєдіяльності. Кількість хлорофілу зменшується у старих клітинах, а недолік азоту та фосфору різко знижує вміст хлорофілу а. Недолік поживних речовин у воді навіть при високій інтенсивності світла веде до зменшення кількості пігментів, а велика кількість поживних речовин навіть при слабкому освітленні сприяє їх утворенню. Кінцевим продуктом фотосинтезу є жири, а чи не вуглеводи.[ . ]

Діатомові водорості – одноклітинні мікроорганізми, що мають тверді силікатні панцирі. Пігменти, що входять до складу їх клітин, мають буре або жовте забарвлення. Розмножуються вони простим розподілом або за допомогою суперечок. Будова кремнієвого панцира, що складається з двох стулок, є характерною ознакою виду. З діатомових водоростей у прісних водоймах найчастіше зустрічаються астеріонелла (Asterionella), синедра (Sy-nedra), мелозіра (Melosira). ]

Діатомові водорості широко поширені в природі і досягають масового розвитку в прісній та солоній водах. Діатомові водорості групи Ргппа1ез зустрічаються переважно серед обростань та у ґрунті. Вони прикріплюються до субстрату за допомогою драглистих стебел або стулкою, забезпеченою шипом. Діатомові водорості мають велике господарське значення. Вони є їжею для водних тварин. ]

Діатомові водорості - це зовсім особлива група одноклітинних організмів, що різко відрізняється від інших водоростей: клітина діатомових зовні оточена твердою кремнеземною оболонкою, яка називається панциром. Форма цього панцира настільки різноманітна, вигадлива і химерна, а структура його настільки тонка, витончена і красива, що його можна сприйняти за творіння майстерного художника. Деякі діатомеї красою панцира можуть посперечатися з ювелірними виробами винахідливого майстра. ]

Діатомові водорості - одноклітинні мікроскопічні організми, що одиночно живуть або об'єднані в колонії різного типу: ланцюжки, нитки, стрічки, зірочки, кущики або слизові плівки. Колонії зазвичай мікроскопічні, але іноді макроскопічні, і тоді видно неозброєним оком. Розміри клітин - від 4 до 1000 мкм, а в деяких представників - до 2000 мкм. ]

Діатомові водорості (О/а отеае) (рис. 88). Оболонка клітин діатомових водоростей складається з двох половинок, що знаходять одна на одну своїми краями. Обидві половинки не зростаються одна з одною, тому можуть розсуватися. Протоплазма розташовується зазвичай тонким шаром уздовж стінок, утворюючи у багатьох видів у середині клітини прототлазматичний місток. Решта простору клітини заповнена клітинним соком. Ядро одне. Хроматофори різноманітні формою: як зернят, пластинок тощо. буд.[ . ]

Крім діатомових, статистично значущого рівня у планктонному комплексі досягають представники зелених водоростей -p-мезосапробні організми роду Scenedesmus. Проте в цілому зелені та синьо-зелені водорості не досягають у літній сезон високого рівня розвитку на цій частині Нижньої Волги.Їхня максимальна частка від планктонного комплексу становить 16 % у місці впадання Малого Кігача у Великий Кігач, мінімальна - у пробі, взятій біля мосту в с. Корсака (8 %). Цікаво відзначити, що у 1993-1995 pp. серед діатомових водоростей значно зменшувалася чисельність Stephanodiscus hantzschii. ]

Значення діатомових водоростей у природі дуже велике. Вони займають винятково важливе місце у кругообігу речовин, будучи головним кормом для риб. Їхня харчова цінність є дуже високою. ]

Динаміка водоростей характеризується яскраво вираженою сезонністю. Біологічною весною (квітень – червень) утворення альгоценозів на макрофітах відбувається заново. До середини червня створюються значна маса планктону, що скорочується у період (липень - серпень). Восени (серпень – жовтень) біомаса водоростей знову збільшується і досягає максимуму у жовтні. Наприкінці зими в пробах є багато дрібних форм, які здатні до активного розмноження. Таким чином, у сезонній динаміці водоростевих альгоценозів відзначається два періоди збільшення біомаси – влітку та восени. У різні періоди року внесок окремих видів у структуру домінантних комплексів зазнає суттєвих змін. Сезонні зміни альгоценозів р. Хопер загалом характеризуються розвитком діатомових протягом усього року, їх понад 20 видів (Bacillariophyta). В основному це широко поширені види Navisyla, Nitzschia, Cynbella, Fragilaria. Діатомові водорості представлені бентосними, піннатними, вони присутні протягом усього року. Зелені водорості - Chlorophyta - включають понад 30 видів.За різноманітністю та видовим багатством у спільнотах вони не тільки не поступаються діатомовим, а навіть перевершують їх. Найбільш поширеними є Closterium, Cosmarium, Scenedesmus, їх частку припадає до 70 % від загальної кількості видів зелених. З нитчастих форм присутні Spirogyra, Ulothrix, рідше Oedogonium. З синьо-зелених водоростей (Cyanophyta) виявлено близько 15 видів. Велика кількість синьо-зелених повсюдно зростає в кінці літа за рахунок поширення Gloecapsa, Anabena та Oscillattoria. Помітна була постійна присутність евгленових водоростей (Eugleno-phyceae). Найбільше зосередження спостерігалося в мілководних, добре прогрітих місцях, де йде заростання, серед угруповань нитчастих зелених (Spirogira, Cladophora) і синьо-зелених водоростей. Фактично, евгленовые водорості не досягають великої щільності популяції й у формуванні альгоценозів грають лише соподчиненно-супутню роль. У тій частині річки, де йде інтенсивне заростання русла, де розростаються водні та прибережно-водні рослини, основну частину альгоценозів та біомаси становлять епіфітні діатомові водорості та характерні для заростей водних рослин Pandorina morum та зелених Cryptomonas з Криптофітових (Cryptophyta). ]

Деякі діатомові водорості можуть переходити від автотрофного харчування до гетеротрофного. Відомі навіть форми з безбарвними хлоропластами або зовсім без них - ці водорості є вже облігатними гетеротрофами. ]

У клітинах цих водоростей є хлоропласти у вигляді зерен або платівок, які пофарбовані в різні кольори через вміст різних пігментів (каротин, ксантофіл і його варіант діатомін).З цієї причини діатомові водорості часто називають золотисто-коричневими. ]

Видовий склад діатомових водоростей у водоймищах визначається комплексом фізико-хімічних факторів, з яких велике значення має насамперед солоність води. По відношенню до солоності всі діатомеї поділяються на морські, солонуватоводні та прісноводні. Особливо чітко проявляється їхня реакція на вміст у воді кухонної солі NaCl, що дозволяє розрізняти у них три групи видів. Першу складають евгалоби, для розвитку яких наявність хлоридів є обов'язковою. Сюди відносяться типово морські жителі (полігалоби) і представники солонуватих вод (мезогалоби), що живуть у внутрішніх морях і опріснених морських бухтах. Третя група - це справжні прісноводні види, на яких навіть незначна присутність у воді NaCl діє згубно (види пологів Eunotia, Pinnularia, Cymbella, Frustulia). ]

Оскільки сукцесії діатомових водоростей є невід'ємною складовою більшості прісноводних екосистем, їх включення до створюваних шкал сапробності було цілком закономірно. Так, система сапробності, розроблена Пантле і Бук-ком, включає більше 300 видів і варіетів діатомових-індикаторів [79]. У цій системі для кожного виду в пробі оцінки частоти /? виражена відносними числами від 1 до 5, а ступінь сапробності кожного виду розташовується відповідно 4 класам води між 1 і 4 [74]. ]

Зелені та синьо-зелені водорості населяють верхні шари біологічного фільтра, вимагаючи для розвитку достатньої кількості світла і кисню. Діатомові водорості є жителями глибинних водойм і населяють нижні шари біофільтра. ]

Забарвлення хлоропластів у діатомових водоростей має різні відтінки жовто-бурого кольору залежно від набору пігментів, серед яких переважають бурі - каротин, ксантофіл і діатомін, що маскують в живій клітині хлорофіли а і с. Після загибелі клітини бурі пігменти розчиняються у воді і зелений хлорофіл стає ясно помітним. ]

Напластування відмерлих діатомових водоростей дали початок діатоміту, який на 50-80% складається з їх панцирів і який використовують як поглиначі в хімії та харчовій промисловості. ]

Вперше про існування діатомових водоростей стало відомо на початку XVIII ст., Коли в практику досліджень були введені мікроскопи Левенгука і сильно збільшує лупа. ]

Основними представниками діатомових водоростей у наших водоймах є Asterionella formosa, Melosyra granulata, Stephanodiscus astraea, Stephanodiscus hantzschii та ін. (рис. 14). Всі діатомові водорості вкриті кремнеземним панциром, забарвлення хроматофорів змінюється від жовто-бурого до коричневого. Найбільший розвиток діатомових водоростей відбувається навесні та восени, що пояснюється особливо сприятливими фізико-хімічними умовами, що створюються для них у ці періоди. ]

Продукти життєдіяльності діатомових водоростей (особливо Asterionella formosa і Stephanodiscus hantzschii) надають воді рибного запаху [8]. ]

Панцир та його будова. Панцир діатомових водоростей виробляється самою клітиною у процесі її життєдіяльності. Він складається із двох майже рівних частин і за конструкцією нагадує коробку, закриту кришкою. Зовнішня, більша частина панцира — зпітека, подібно до кришки, знаходить своїми краями на внутрішню половину — гіпотеку, що відповідає коробці (рис. 76).Стулка має лицьову поверхню, плоску або злегка опуклу, і крайову загнуту частину, що називається загином стулки, іноді відрізняється структурою. Загин стулки в одних діатомей низький і досить слабкий; в інших він досить високий і становить значну частину бічної поверхні панцира. ]

Примітна особливість піннатних діатомових водоростей — наявність осьового поля, що є безструктурною вузькою або широкою смугою по поздовжній осі стулки. У деяких діатомей осьове поле розширюється на середині стулки, утворюючи середнє поле, яке буває круглим, ромбічним, чотирикутним, що іноді доходить до країв стулки. ]

Крім названих структур, у більшості діатомових водоростей на зовнішній і внутрішній поверхні стулок є різні утворення у вигляді порожнистих або суцільних виростів, опуклостей, рогів, щетинок, шипів, шипиків, борозенок, камер, ребер та ін., які виконують певні функції: виділяють слиз , об'єднують клітини в колонії, збільшують поверхню панцира у планктонних видів, забезпечуючи плавучість клітини у питній воді тощо. д.[. ]

У російській літературі утвердилася назва «діатомові водорості» або «діатомеї», найсучаснішою науковою латинською назвою є ВасШапорЬу1а. ]

Систематичний список для донних комплексів діатомових водоростей для рр. ]

Верхній шар річкових опадів, з погляду діатомового аналізу, є найбільш інформативним об'єктом досліджень. Це пояснюється кількома причинами. Бентосні (донні) діатомові водорості мають кілька екологічних ніш проживання - у верхній частині річкового осаду, на поверхні дна і в приповерхневому (самому нижньому) шарі води.Мікрорельєф річкового дна і різні придонні гідродинамічні умови також створюють велику інваріантність довкілля. ]

Відомості щодо концентрації солей відомі для 82 видів водоростей. У складі найбільш численні індиференти, що притаманно континентальних водойм. Гало-філи та мезогалоби представлені відповідно 8 та 7 видами. Найбільшою видовою різноманітністю в озерах, розташованих у зеленій зоні міста, мають діатомові водорості, за чисельністю ж вони в літні місяці поступаються синьо-зеленим водоростям (в Архімандритському озері) або зеленим (в оз. Найбільш різноманітна видова структура фітопланктону озер Івакуль і Долго. .

Під час відбору аналізованих проб (остання декада серпня) серед діатомових водоростей переважали такі 0-р-мезосапробні види, як Asterionella formosa та Diatoma elongatum, а також солонуватоводний вид Sceletonema subsalsum. Крім того, у пробах домінували Paralia sulcata та Aulacosira italica, а для пунктів відбору з притоку Ахтуба – а-мезосапроб Stephanodiscus hantzschii. З 27 форм діатомових водоростей, відзначених для верхньої ділянки Нижньої Волги за весь цикл вегетації, у серпні у с. Лебедяче зареєстровано 16 видів та варіететів, а у с.Селітренне -15. ]

У пробі, відібраної в межах м. Астрахані, було визначено дев'ять видів діатомових водоростей з 26 видів та варіетів, зазначених у цій точці відбору за період вегетації. З цих дев'яти видів статистично значущі п'ять, які становлять 99,15% від усього комплексу, - Aulacosira ¡talica, Aulacosira ¡slandica, Melosira varians, Stephanodiscus hantzschii, Sceletonema subsalsum (табл. 2). ]

Серед виявлених представників сімейства переважають літорально-епіфітні водорості (16 таксонів), що мешкають у прибережній зоні.По відношенню до вмісту солей у воді основна частина складу сімейства Fragilariaceae у цих водотоках посідає індиферентні діатомеї (24 види з різновидами). Основною екологічною групою по відношенню до pH є алкаліфільні діатомові (26 таксонів). Сапробіологічний аналіз показав переважання діатомових водоростей (13), характерних для вод з помірним забрудненням легкоокислюваними органічними речовинами. Співвідношення екологічних груп відповідає хімічному складу вод досліджених водотоків. Серед біо-географічних груп перше місце посідають космополіти (27 видів із внутрішньовидовими таксонами). Виявлено рідкісні види. ]

Отримані результати були підтверджені дисперсійним аналізом видового складу діатомових флор із усіх 25 озер. Суть дисперсійного аналізу полягає в оцінці відстаней між об'єктами, що спостерігаються. В даному випадку як об'єкти виступали багатовимірні вектори, що характеризують видовий склад діатомових водоростей кожного з аналізованих озер. Таким чином, подібність (або відмінність) об'єктів виражається через узагальнену відстань у багатовимірному евклідовому просторі. Дисперсійний аналіз проводився на основі вже отриманих факторних значень (О-аналіз) з метою посилення відмінностей та подібностей між флористичним набором діатомей в озерах. ]

З хімічним складом води тісно пов'язаний якісний та кількісний склад прісноводних діатомових комплексів. Діатомові водорості - мікроскопічні одноклітинні рослини, що є невід'ємною частиною та найважливішою складовою більшості прісноводних екосистем. За своєю екологічною пластичністю, масштабами географічного поширення та рівнем біопродуктивності діатомові водорості фактично не мають аналогів.Тому діатомеї часто використовуються як біоіндикатори, що характеризують ступінь антропогенного навантаження на гідромережу конкретного регіону. ]

Матеріал для дослідження зібрано автором у липні – серпні 2003-2004 рр. з шести річок (Іжма, Тобись, Чіб'ю) та струмків. Діатомові водорості вивчені у якісних пробах фітопланктону, фітобентосу, обростань каменів, макрофітів та деревних субстратів. Визначено видовий склад, цінотична роль сімейства загалом та окремих видів у різних спільнотах на основі відносної різноманітності. ]

Саме тому, при підрахунку індексу сапробності в кожному з трьох екопросторів (берег, вода, дно) бентосні угруповання діатомових водоростей дозволяють дати найбільш об'єктивну оцінку. У цьому плані дуже показовим є рис. 16 - індекси сапробності, підраховані за донними діатомовими, займають "коридор" між індексами для епіфітних та планктонних спільнот. Інакше висловлюючись, вони конкретніші, ніж дані планктону (негаразд глобальні), й у більшою мірою інтегральні (узагальнюючі), ніж дані по обрастателям.[ . ]

Основна мета даної роботи - більш детальне та комплексне вивчення основних факторів середовища, що визначають видовий склад діатомових комплексів, а також з'ясування рівня толерантності (біологічної стійкості) окремих масових та типових таксонів діатомових водоростей до конкретних видів забруднюючих речовин в умовах багатокомпонентних навантажень антропогенного характеру. ]

Уражені отрутою найпростіші, коловратки та інші істоти відсутні в зору під мікроскопом (вони загинули і зникли); водорості втрачають яскравість забарвлення, позбавляються ознак рухливості та стають пухкою масою; у уражених нитчастих та протококових водоростей виявляють плазмо-лис (відділення оболонки від плазми клітини); від діатомових водоростей після їхньої загибелі залишаються тільки стулки. ]

Якими б не були причини, що сприяють виникненню ауксоспору, встановлено головне: ауксоспороутворення завжди пов'язане зі статевим процесом. У діатомових водоростей зустрічаються всі три типи статевого процесу, взагалі відомі у водоростей,- ізогамний, анізогамний та оогамний, а також деякі форми редукованого статевого процесу (рис. 91). У піннатних діатомей статевий процес у всіх випадках полягає в зближенні двох клітин, у кожній з яких стулки розсуваються і відбувається редукційний поділ ядра, після чого ядро ​​гаплоїдні попарно зливаються і утворюється одна або дві ауксоспори. У центричних діатомей попарне зближення клітин відсутня і ауксоспора утворюється з однієї клітини, в якій спочатку відбувається розподіл материнського диплоїдного ядра на чотири гаплоїдних ядра, два з них потім редукуються, а два зливаються в одне диплоїдне ядро ​​і утворюється ауксоспора. ]

У серпні помітного розвитку досягають види, що ведуть напівпланктонний спосіб життя, - представники роду Nitzshia і Навікула. У 1995 р. загальні закономірності розвитку діатомових водоростей влітку подібні з двома попередніми роками. ]

Діатоміт (кізельгур, інфузорна земля) має рослинне походження. Він складається з закам'янілих залишків найпростіших одноклітинних організмів - панцирів діатомових водоростей (діатомей). ]

Слід зазначити, що чисельні значення інтегрального індексу якості вийшли невідповідно високими, оскільки в індикаційну групу увійшли лише діатомові водорості - одноклітинні рослини з високою індивідуальною екологічною валентністю. ]

Цифри 1-7 зверху відносяться до наступних подій: 1 - вісім різних каналізаційних систем скидають в озеро стічні води; 2 - перше помітне цвітіння небажаних водоростей (ОзСШіогШ); 3 - вперше відмічено літнє зменшення кисню в придонному шарі (гіполімніоні); 4 - проведення першого урядового законопроекту про стічні води (1960 р)- 5 - перший етап відведення стоків від озера (1963 р.); 6 - другий етап відведення стоків (1965 р) 7 - відведені всі стічні води (1967 р.). Криві відображають зміни 4 показників: ) - прозорість; II - фосфатний фосфор; Ш - різноманітність діатомових водоростей, IV - склад діатомових водоростей (% евтрофічних форм). Подальші пояснення - у тексті. ]

Кількісні показники дещо підвищилися 656 тис.кл./л проти 227 тис. кл./л 1994 р. (Див.рис. 11). В основному це сталося за рахунок наддомінування у комплексі солонуватоводної форми Scelethonema subsalsum – 46,75% від усього діатомового комплексу (див. рис. 12). Рівень видового розмаїття помітно не змінився (1994 р. зафіксовано 10 видів діатомових водоростей - однією вид менше, ніж 1995 р.).[ . ]

Присутність пилу в повітряному ярусі ландшафтних комплексів чітко фіксується сніжним покривом, забрудненість якого стає особливо помітною навесні, за його стаювання. Еоловий пил забезпечує життя діатомових водоростей на старих багаторічних льодах Арктики.У Субарктиці та помірних широтах вона постачає азот і зольні елементи зростаючим верховим (сфагновим) болотам, своїм складом багато в чому визначаючи якість торфу, що утворюється. ]

У верхніх горизонтах солод і солоділих грунтів накопичується аморфна кремнію кислота, розчинна в 5%-ний КОН. Вона утворюється як результаті розпаду алюмосиликатной частини грунту під впливом лужних розчинів, і біогенним шляхом внаслідок життєдіяльності і відмирання діатомових водоростей та інших організмів (Тюрін, Базилевич).[ . ]

Тести, засновані на обліку інтенсивності виділення кисню, мають загальний принцип постановки: пробу розбавляють досліджуваною водою (у співвідношеннях 1:1, 1:2, 1: 5 і т. д.) і визначають кисень методом Вінклера або електрометрично. Проби виставляють на експозицію при освітленні лампами денного світла (синьо-зелені та діатомові водорості при освітленості не вище 3000 лк, протококові - не менше 5000 лк) на 6-8 год., потім у всіх пробах визначають вміст кисню. Різниця між кінцевою та початковою концентраціями кисню характеризує його приріст, а відношення між величинами приросту в досліджуваній пробі та контрольному досвіді вказує на ступінь придушення або стимуляції фотосинтезу культури. ]

Проведена робота дозволяє стверджувати, що встановлення зв'язку між двома основними напрямками (фізикохімічним та біологічним) щодо визначення ступеня антропогенних навантажень та їх екстраполяція на природне середовище дійсно є найбільш оптимальною стратегією [24,25]. Для розробки подібних "напівбіологічних методів" діатомові водорості – дуже зручний об'єкт. Спробуємо вкотре розібратися, почему.[ . ]

Головна особливість стінок панцира полягає в тому, що вони пронизані дрібними отворами, що регулярно повторюються, — ареола-м і, зазвичай затягнутими зовні або всередині тонкою перфорованою плівкою, що отримала латинську назву «велум» (рис. 82). Отвори в стінці панцира необхідні повідомлення протопласта клітини з навколишнім середовищем. При іучении діатомових водоростей у світловому мікроскопі здавалося, що в деяких видів безструктурний панцир, і тільки впровадження в практику альгологічних досліджень електронного мікроскопа показало, що ці панцирі також мають надзвичайно тонку пористу стінку. Отвори, що пронизують стулку, займають зазвичай 10-75% її площі, а характер розташування цих отворів та їх кількість специфічні для різних родів та видів. Але на стулках є й ділянки, позбавлені отворів, наприклад центральне, осьове та бічні поля у шва (див. нижче) та деякі скульптурні деталі структури. У центричних діатомей ареоли розташовуються радіально та тангенційно; у піннатних - поперечними рядами, або паралельними один одному, або до країв стулки, що злегка розходяться (радіальні ряди) або, навпаки, що сходяться (конвергентні ряди). ]

Аналіз літературних даних показав, що з вивчення гідробіології природних і штучних водосховищ досить велика. Відомі роботи зарубіжних дослідників, присвячені морфології та гідрохімії водосховищ, водним організмам та ролі екологічних факторів у розвитку та розподілі флори та фауни, негативній дії коливань рівня води на розвиток флори та фауни. Термічний та кисневий режими водосховищ також досліджені всебічно.Багато досліджень пов'язані з питаннями розвитку та екології водоростей у забруднених стічних водах. Вивченню альгофлори штучних водойм присвячено низку досліджень А. Е. Ергашева. Їм встановлено, що у штучних водоймах найбільш рясно розвиваються водорості Cladophora glomerata, Drapamaldia goroschakinii, Spirogyra sp., Oedogonium sp., Chaetophora elegans, Gloeophyllum fimbriatum. На поверхні мулу відзначені темні нальоти, що складаються з синьо-зелених та діатомових водоростей Merismopedia teniussima, Oscillatoria laetivirans, O.willei, Phormidium corium, Calotthrix fusca, Cymbella crista та ін. Однак дані з вивчення альгофлори токсичних стічних вод. ]

А. Метод «розрідження, заснований на побудові кривих відсоткового соотіошеіня видів» окремих пробах морських придонних відкладень достатньої величини (від 800 до 3000 особин міогощетинкових черв'яків і двостулкових молюсків). Використовується для визначення числа видів у пробах, що послідовно зменшуються. Відповідно до зменшення видового розмаїття досліджені місця проживання розподіляються наступним чином: дрібні водоймища тропіків (I), глибоководні ділянки моря (II), континентальний шельф (III), дрібні водоймища бореальіої зони (IV), бореальії естуарії (V) (Сандерс, . Б. Видова різноманітність діатомових водоростей у двох естуарних спільнотах у штаті Техас. У забрудненому каналі (Х'юстон) кількість видів у всіх класах великої кількості різко зменшувалася, / - Кількість видів у незабрудненій затоці. ]