Тема: Определение частичной стратификации пруда.

Цель: определить верхнюю «зону продуцирования» и нижнюю «зону разложения» и регенерацию плавательных элементов.

Методы: иллюстрация простыми измерениями суммарного суточного метаболизма в пробах воды. Используется метод светлых и темных сосудов дающий исходную точку для описания потока энергии.

Проведение исследования: образцы воды с разных глубин берутся в попарно связанные бутили; одна бутыль из пары закрывается черной материей, чтобы исключить попадание света; в параллельные бутыли берутся пробы воды в которых с помощью специальных реагентов определяется исходное содержание кислорода в каждой среде. (В качестве стандартного метода для измерения содержания кислорода в воде применяют метод Винера. Он включает фиксацию MnSo4, H2So4, KI, в результате чего выделяется свободный Iв количестве пропорциональном содержанию кислорода в воде. Йод титруется тиосульфатом натрия (тиосульфат применяется в фотографии). Концентрация которого, подбирается таким образом, чтобы определить соединение кислорода (мг/л, г/м3, или в частях на миллион).

Затем в пары светлого и темного бутылей погружают таким образом, чтобы они оказались на той глубине с которой была взята вода. Через 24 часа веревку с бутылями вытаскивают и определяют содержание кислорода и сравнивают его с исходной его концентрацией. Понижение концентрации кислорода в темных бутылях служит показателем дыхания находившихся в пробе продуцентов и консументов, а изменение содержания кислорода в светлых бутылях есть разность между потребления кислорода при дыхании и его выделении при фотосинтезе, если таковое происходит. Сложение дыхания и чистой продукции или вычитание конечной концентрации кислорода в темной бутыли из концентрации в светлой (если исходная концентрация была в обеих бутылях одинаковой) дает оценку суммарного или валового, фотосинтеза (продукция пищи) за сутки, так как количество выделяемого кислорода пропорционально продуцируемому сухому веществу. Ситуационное описание ожидаемых результатов эксперимента с темными и светлыми бутылями в мелком богатом питательными веществами пруду в теплый солнечный день.

В нашем примере в верхнем слое воды на глубине до 2х метров фотосинтез превосходит дыхание, на глубине 2-3 метра эти процессы уравновешиваются, свыше 3х метров света для фотосинтеза не достаточно, здесь идет только дыхание. Освещенность, при которой растение еще способны уравновешивать создание и потребление пищи, называется компенсационным уровнем и характеризует функциональную границу между автотрофным (эвфотическая зона) и гетеротрофным слоем. Суточный метаболизм в столбе воды 1м3 в пруду, определенный по изменениям содержания кислорода на разной глубине приведен в таблице 1.

Таблица 1

Суточный метаболизм в столбе воды 1м3 в пруду

Глубина	Изменение содержания кислорода г/м^3	Валовая продукция, грамм кислорода на 1 м^3	Дыхание сообщества, один грамм кислорода на 1м ^3
Светлая Бутыль	Темная Бутыль
До 1м	+3	- 1
1-2 м	+2	-1
2-3м		-1
Придонный слой толщиной 1 м	-3	-3
Суммарный метаболизм водяного столба, г кислорода на 1 м^3в день	-	-

 

Если в экосистеме продукция кислорода составляет примерно 8 г/м3, а продукция превышает дыхание, то это служит показателем благоприятных условий в экосистеме, т.к. в толще воды производится избыток пищи, который обеспечивает существование донных организмов и жизнедеятельность всех популяций экосистемы в периоды с неблагоприятными условиями освещения и температуры. При загрязнении пруда органическим веществом потребление кислорода (дыхания) привысит его выделение и содержание кислорода в воде снизится. Постепенно возникнут анаэробные (бескислородные) условия, при которых рыба и большинство других животных не могут существовать. Чтобы оценить состояние массы воды, мы должны не только измерять концентрацию кислорода, но и определять скорость изменения и баланса продукции и потребление пищи в суточном и годичном цикле. Таким образом, постоянное наблюдение за концентрацией кислорода служит одним из удобных способов «Биохимического потребления кислорода» (БПК).

 

Рис. 1. Фитоценоз пруда

 

 

Рис. 2. Экосистема гниющего пня

Рис. 3. Экосистема водосборного бассейна пруда

 

 

Рис. 4. Сообщество живых и неживых организмов экосистемы прибрежной части пруда

 

 

Рис. 5. Экосистема пруда

 

 

 

Рис. 6. Водные и прибрежные растения

 

 

 

Рис. 7. Экосистема луга