БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2009, том 35. № 5, с. 369-371
УДК 551.46(268.46)+577.472(26) ПРОДУКЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ
ПРОДУКЦИЯ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ASCOPHYLLUM NODOSUM И FUCUS VESICULOSUS В БЕЛОМ МОРЕ1
© 2009 г. В. Я. Бергер
Зоологический институт РАН, Санкт-Петербург!99034 e-mail: berger. vic@gmail.com
Статья принята к печати 21.05.2009 г.
Приведены результаты .круглогодичных исследований фотосинтеза и дыхания бурых водорослей Ascophvl-lum nodosum и Fucus vesiculosus в Белом море. Па основании полученных данных определена годовая удельная продукция макрофитов: 1314 и 1642 кал/г влажной массы для A. nodosum и F. vesiculosus соответственно. Исходя из этих данных и сведений о запасах фукоидов, рассчитана их суммарная годовая продукция - 4.88 х 10м ккал, что составляет около 0.8% от продукции фитопланктона.
Ключевые слова: Белое море, макрофиты, фукоиды, фотосинтез, продукция.
Production of fucoid brown alga с Ascophylhim nodosum and Fucus vesiculosus in the White Sea. V. Ya. Berger (Zoological Institute, Russian Academy of Sciences, Saint Petersburg 199034)
Year-round studies of photosynthesis and respiration in the fucoid brown algae Ascopliyllum nodosum and Fucus vesiculosus in the White Sea were performed. The annual production of these seaweeds was calculated to be 1314 and 1642 cal/g of wet weight for/i. nodosum and F. vesiculosus, respectively. The total annual production of fucoids (4.88 x 10" kcal) comprised about 0.8% of the phytoplankton production in the White Sea. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2009, vol. 35, no. 5, pp. 369-371).
Key words: White Sea, macrophytes, fucoids, photosynthesis, respiration, production.
Сведения о продуцировании и потреблении гид-робиоитами вещества и энергии важны как для понимания функционирования водных экосистем, так и для организации рационального использования биологических ресурсов водоемов (Винберг, 1960; Lloyd et al., 1977; Парсонс и др., 1982; Бульон, 1983; Алимов, 1989; Кузнецов, Шошниа, 2003, и др.). Несмотря на значимость таких исследований, оценки продукционного потенциала морей России до сих пор единичны (Сорокин, 1982; Шунтов, 1985), что обусловлено недостаточностью данных об обмене вещества и энергии на разных трофических уровнях. Так, например, пытаясь оценить продукционные возможности биоты Белого моря, автор (Бергер, 2007) столкнулся, в частности, со слабой изученностью продуктивности макрофитов. При расчете их продукции на основании данных Возжинской (1986, 1996) были получены значения, на порядок превосходящие аналогичные показатели для Мирового океана (Моисеев, 1989). Очевидно, что они нуждались в проверке, для чего были необходимы дополнительные материалы. Решение этой задачи было начато с исследования продукции фукоидов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Работа выполнена в июле 2007 - июне 2008 гг. на Беломорской биологической станции Зоологического института РАН, расположенной в губе Чупа Кандалакшского залива Белого моря. Температура воды на поверхности варьировала в местах сбора материала в течение всего периода исследова-
ний от -1.2°С (январь) до 20.1°С (июль), а соленость воды изменялась от 18.2 (апрель-май) до 26.4%о (январь). Такие сезонные изменения температуры и солености обычны для поверхностных вод района исследования (Бабков, 1998).
В качестве объектов исследования были выбраны массовые бурые водоросли Ascophyllum nodosum (L.) Le Jolis и Fucus vesiculosus L. Для экспериментов из макрофитов, собранных в оглив вблизи биостанции на глубине около 0.5 м, вырезали не обросшие другими водорослями и(или) беспозвоночными кусочки верхних побегов водорослей. Их помешали в заполненные морской водой респирометры - плоские калиброванные склянки (объем 59-62 мл) с притертыми пробками. Респирометры экспонировали в течение 1^4 ч в местах сбора материала в морс на глубине около 0.5 м. Длительность экспонирования зависела от температуры воды и интенсивности процессов кислородного обмена водорослей. Летом при высокой температуре и инсоляции она была минимальной (1 ч), а зимой - максимальной (4 ч). Эксперименты, проводившиеся один раз каждый месяц в течение суток, состояли из шести серий опытов, разделенных 4-часовым интервалом. В каждой серии использовали 20-22 респирометра: 10-11 экспонировали на свету и столько же - в темноте (завернутыми в черную непрозрачную пленку). По 3 из них были с водой, но без водорослей ("холостые"), а в 7-8 респирометрах находились образцы водорослей. Усредненные результаты, полученные после выполнения шести таких серий, позволяли судить о среднемесячном уровне показателей функциональной активности макрофитов. Годовой уровень вычисляли как среднее арифметическое из всех месячных величин.
После экспонирования склянок определяли содержание кислорода в воде по методу Винклера (Руководство...,
'Работа выполнена при финансовой поддержке программы фундаментальных исследований Отделения биологических наук ['ЛИ "Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга".
370
БЕРГЕР
1980). Всего на фукоидах обоих видов выполнено 3007 измерений. После окончания ■экспериментов кусочки водорослей, промытые в морской воде, обсушивали фильтровальной бумагой и взвешивали с точностью до I мг. Влажная масса образцов А. пос/оятп составляла 288 ± 29 мг, Р. \,е\1сп/о.\11.\ -187 ± 15 мг.
Валовый фотосинтез (Фв) рассчитывали по разности содержания кислорода в воде респирометров с образцами макрофитов, экспонировавшимися на свету и в темноте. Различий содержания кислорода в воде "холостых" и темных респирометров позволяли судить о -скорости дыхания (Д) макрофитов. Величину чистого фотосинтеза (Фч) рассчитывали по разности Фв и Д. Интенсивность фотосинтеза и дыхания выражали в миллиграммах кислорода на I г влажной массы в час.
При расчете продукции и деструкции (дыхания) водорослей исходили из того, что 1 мг выделенного кислорода со-ответствует 0.375 мг синтезированного углерода, I мг которого эквивалентен приблизительно 10 кал (Винберг, 1960; Руководство..., 1980). Различия считали достоверными при Р < 0.05. Их значимость дополнительно не оговаривается. На рисунках приведены средние арифметические величины и 95% доверительные интервалы.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Полученные данные (см. рисунок. А) свидетельствуют о том, что в течение года исследованные метаболические процессы у Ascophyllum nodosum претерпевали изменения. Наиболее значительно (примерно в 4 раза) изменялась величина Фв - от около 0.4 мг СЬ/г в час в июне-июле до около 0 мг СЬ/г в час в декабре-феврале. Показатели Фч изменялись сходным образом, однако отличались по абсолютным величинам от таковых Фв. Приблизительно с октября до конца марта Фч характеризовался отрицательными значениями, т.е. деструкция органического вещества превышала его синтез. Однако с апреля по сентябрь фотосинтстичсская активность была выше дыхательной. Максимальные значения Фч (около 0.2 мг СЬ/г в час) зарегистрированы в июле. В отличие от Фв и Фч, показатели дыхания A. nodosum большую часть года почти пе изменялись, удерживаясь на уровне, близком к 0.1 мг СЬ/г в час. Лишь в мае-июле интенсивность дыхания была достоверно выше - около 0.2 мг СЬ/г в час.
го
м ф
н х
о о
I-
о -8--0 I-
о о
X
ш о
X ф
н
X
* -0.1-
-0.2 J
0.8
(Б)
-0.2 - VII VIII IX X XI XII I
II! IV V VI
-0.4 J
Месяц
Годовая динамика кислородного обмена у Ascophyllum nodosum (Л) и Fucur. vesiculosa.? (Б). Фв - валовым фотосинтез, Фч - чистый фотосинтез, Д - дыхание.
ПРОДУКЦИЯ
371
После интегрирования помесячных данных были рассчитаны среднегодовые величины интенсивности фотосинтеза и дыхания (см. таблицу). Затем, исходя из величины Фч, была определена годовая удельная продукция A. nodosum, которая составила 131.4 мг С/г, что эквивалентно 1314 кал/г.
Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что показатели функциональной активности Fucus vesiculosus в течение года изменялись аналогично таковым A. nodosum (см. рисунок). Отличия заключались в абсолютных величинах показателей кислородного обмена сравниваемых фукоидов. В целом интенсивность фотосинтеза у F. vesiculosus была выше, чем у A. nodosum (см. таблицу). Удельная продукция F. vesiculosus, рассчитанная на основе данных о среднегодовой активности Фч, составила 164.2 мг С/г, что эквивалентно приблизительно 1642 кал/г.
Среднегодовая удельная продукция водорослей обоих видов была равна 1478 кал/г.
ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные позволяют в первом приближении ответить на вопрос о том, какова доля фукоидов в обшей первичной продукции, производимой в Белом море планктонными и бентосными растениями. Однако прежде необходимо оценить валидиость полученных данных. Для этого можно воспользоваться информацией, которая содержится в монографии Кузнецова и Шошиной (2003). К сожалению, для фукоидов Баренцева моря в цитируемой работе приведены лишь летние данные: в июле удельная суточная продукция Ascophyl-lum nodosum равнялась 0.86, Fucus vesiculosus - 0.83 (0.42-1.24), F. distichus - 1.28 и F. serratus - 1.43 мг С/г. По нашим данным, у фукоидов из Белого моря она была более высокой: в июле за счет чистого фотосинтеза A. nodosum и F. vesiculosus продуцировали 0.20 и 0.24 мг 02/г в час соответственно. В пересчете па сутки это составляло 4.80 и 5.76 мг О^/г, а в пересчете на синтезированный углерод - 1.80 и 2.16 мг С/г соответственно.
В июле в исследованном районе Баренцева моря вода имела температуру около 6.5°С (Кузнецов, Шо-шина, 2003), а в Белом море в районе работ температура воды па поверхности достигала 16-20°С. Принимая во внимание, что при оптимальной температуре коэффициент От равен 2-3, можно утверждать, что упомянутые различия продукции сравниваемых макрофитов Баренцева и Белого морей обусловлены в основном соответствующими различиями температуры. В связи с этим вполне корректным представляется вывод о том, что полученные нами данные дают адекватное представление о фотосинтетической активности и продукции исследованных фукоидов.
Запас фукоидов Белого моря составляет 330 тыс. т влажной массы (Макаров, 1998; Пронина, 2001). Согласно приведенным выше данным, средняя удельная годовая
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.