Классификация водоемов по уровню трофии

Типизация водоемов по уровню их трофии основана на величине биологической продуктивности. Трофический тип водоема - это интегральная характеристика, определяемая целым рядом взаимосвязанных физико-химических и биологических процессов. Уровень биологической продуктивности озер зависит от комплекса лимнологических характеристик, а также характера водосбора, особенностей гидрографической сети, климатических параметров и других факторов (в том числе антропогенных). Другими словами, трофический тип водоема определяется особенностями единой системы " водосбор-озеро".

В то же время, на практике возможно определение трофического типа водоема по ограниченному числу показателей и, даже, одному - наиболее важному и информативному, а именно, по величине первичной продукции.

Типологическое направление было разработано в 20-30-е годы XX столетия в основном в работах Тинемана и Наумана, предложивших выделять 3 типа озер: олиготрофный, эвтрофный и дистрофный.

Олиготрофный водоем - содержит незначительное количество биогенных веществ, имеют высокую прозрачность, низкую цветность, большую глубину. Развитие фитопланктона слабое. Содержание кислорода лишь немного отклоняется от его нормального насыщения. В водоеме преобладают пастбищные трофические цепи, микроорганизмов мало и цепи разложения выражены слабо.

Эвтрофный водоем - при большей минерализации и повышенном содержании биогенных веществ происходит интенсивное развитие фитопланктона. Низкая прозрачность. В верхних слоях часто возникает избыток кислорода, а у дна - значительный недостаток. Все больше приобретает значение детритные и редуцентные цепи. Они становятся единственными в условиях дефицита кислорода и обилия мертвого органического вещества.

Дистрофный водоем - низкая минерализация, незначительное количество биогенных веществ, обильное содержание гумусовых веществ. Водный гумус состоит из труднорастворимых гуминовых кислот и составляет основную массу растворенного органического вещества в водоемах. Низкое развитие фитопланктона. Растворенное органическое вещество составляет 90-98% и лишь 2-10 % представлено в форме живых организмов и детрита.

Мезотрофный тип - промежуточный тип между олиготрофным и эвтрофным.

Существенным недостатком этой типизации является отсутствие данных о гумификацированных озерах, переходящих из олигогумозных (светлых) в мезогумозные и полигумозные (темные) типы.

Взначительной степени недостатки первой классификации были сняты в концепции трофической типизации озер Оле – Винберга, основанной на оценке интенсивности круговорота органического вещества. При этом функциональным показателем является величина первичной продукции фитопланктона и концентрация хлорофилла в воде, между которыми существует прямая корреляция. Данный подход получил название продукционно-биологического или балансового, в основе которого лежит соотношение величин продукции (А) и деструкции (R), что было предложено Г.Г.Винбергом еще в 30-е годы. Одним из основных показателей в данном подходе является "удельная продуктивность", т.е. сумма всех биогенных превращений органического вещества (A+R) в единицу времени на единицу площади.

Классификации, построенные на продукционно-биологической основе, дают возможность не только определить трофический статус водоема по шкалам, но и оценить динамику его состояния, что очень актуально для современной экологической ситуации. Служба мониторинга, используя количественные функциональные показатели, имеет возможность следить за незначительными изменениями в экосистемах даже в пределах одного трофического типа. Границы между отдельными типами, определяемыми по предложенным показателям, достаточно условны и варьируют в разных классификациях. Иногда предлогаются более дробные классификации, в которых выделяются ультраолиготрофные и гиперэвтрофные типы или каждый тип разделяется на 2 группы.

Одной из наиболее признанных является следующая классификация озер (Таблица 1).

 

Таблица 1. Типы озер по показателям содержания хлорофилла, биомассы фитопланктона, первичной продукции и прозрачности воды (по Китаеву, 1984)

Тип озера	Хлорофилл, мг/л	Биомасса, г/м^3	Продукция, г С/м^2год	Прозрачность воды по белому диску, Hsd, м
Олиготрофное	<1.5-3	0.5-1	<12.5-25	> 4
Мезотрофное	3-12	1-4	25-100	1 - 4
Эвтрофное	12-48	4-16	100-400	0.5 - 1
Гипертрофное	>48	>16	>400	< 0.5

 

Аппаратура. См. пункт. 4.1.1., черные пакеты для затемнения склянок, поплавок (например, пластиковая 10-и литровая бутыль из-под питьевой воды), веревка для гирлянды, размеченная по 0.5 м сетка для груза, груз (камень), диск Секки, опрокидывающийся термометр, тонкие веревки для привязывания склянок к гирлянде.

Реактивы. См. пункт. 4.1.1.

Ход определения первичной продукции.

В задачи студента входит произвести суточную экспозицию на разных глубинах с целью изучения изменения валовой продукции, скорости деструкции и эффективной продукции за сутки. Построение графиков с целью выявления оптимальной глубины зоны фотосинтеза. Эксперименты проводятся на глубинах с разной величиной прозрачности.

Из лодки отбирают батометром воду с необходимых глубин (с поверхности – 30 см, с глубины одной прозрачности и двух прозрачностей). С помощью шланга и груши набирают воду в кислородную склянку (заранее пронумерованную), как было описано в п.3.1. и закрывают ее крышкой, привязанной к склянке. Подвешивают гирлянду склянок (по 2 на каждую глубину: светлую и темную). С каждой глубины берется контрольная проба в момент подвешивания и в момент снятия гирлянды. В заранее выбранном месте озера опускается веревка с поплавками и грузом. Затем на глубинах в одну и две прозрачности привязывают светлую и тёмную кислородные склянки, заполненные водой с данного горизонта, (при помощи батометра) пропустив при этом три объёма склянки. Следующий этап - создание гирлянды со склянками на трех глубинах и ее установка с помощью груза и поплавка и обязательная фиксация точного времени ее установки. Фиксация контрольных проб кислорода на трех глубинах. Через сутки – снятие гирлянды и фиксация кислорода во всех снятых склянках и в трех контрольных. После расчета концентрации кислорода в каждой склянке, необходимо рассчитать валовую продукцию (А), скорость деструкции (R), и эффективную продукцию (p), измеряемые в единицах [мг/л] следующим образом.

1.Расчёт деструкции осуществляется по формуле:

R= [O ]_к - [ O ]_т, где [O ]_к – концентрация растворённого кислорода в контрольной склянке; [O ]_т – концентрация растворённого кислорода в тёмной склянке.

2.Валовая продукция: A=[ O ]_c-[ O ] _т, где [O ] _с- концентрация растворённого кислорода в светлой склянке.

3. Эффективная продукция: P=A-R.

Результаты обработки данных сводятся в таблицу 2.

Таблица 2. Форма представления результатов измерений продукции.

Гори-зонт (h, м)	Т^оС 1-й день	Т^оС 2-й день	[O2] мг/л контр., 1-й день	[O2] мг/л контр., 2-й день	[O2] мг/л свет.	[O2] мг/л темн	A   мг/л	R   мг/л	P   мг/л
0,3
Глуби- на одной прозрач- ности
Глуби- на 2-х прозрач-ностей

 

По самой большой величине эффективной продукции делают вывод об оптимальной глубине зоны фотосинтеза. На основании этого на следующий день ставятся эксперименты, описанные в п.4.3.1.

Далее необходимо построить графикизависимости валовой продукции, скорости деструкции и эффективной деструкции от глубины и температуры,

Проанализировав зависимости, делаются вывода о протекающих в различных водоемах продукционно-деструкционных процессах.