Радиоуглеродная модификация скляночного метода

Радиоуглеродная модификация почти на два порядка чувствительнее кислородной модификации. Это по­зволяет использовать ее для наблюдений за первичной продукцией олиготрофных водоемов и на таких глубинах в более продуктив­ных водах, где фотосинтез по приросту кислорода неощутим. По­грешность радиоуглеродной модификации может быть связана с наличием так называемой внеклеточной продукции, не учиты­ваемой стандартными методами, и разрушением клеток фитопланк­тона при фильтрации проб воды через мембранные фильтры.  Внеклеточной или экстрацеллюлярной продукцией называют прижиз­ненное выделение клетками водорослей во внешнюю среду продук­тов фотосинтеза.

Стандартные методы не способны учитывать растворенные про­дукты фотосинтеза, что приводит к ошибке от 1 до 50%. Продук­ция растворенных органических веществ (РОВ), отождествляемая часто с внеклеточной продукцией фитопланктона, в олиготрофных водах может быть соизмерима с продукцией взвешенного органи­ческого вещества. Разработаны специальные методы определения внеклеточной продукции, достаточно подробно изложенные в ра­боте В. В. Бульона [14].

Одна из слабых сторон радиоуглеродной модификации состоит в том, что часть ассимилированного радиоуглерода, выделяемого водорослями при дыхании, не учитывается. Поэтому с помощью этой модификации получают неопределенные значения первичной продукции, которые оказываются близкими к значениям либо чистой, либо валовой продукции.

Для определения валовой первичной продукции измеряют ско­рость фотосинтеза планктона на нескольких горизонтах фотическои зоны. Эта зона ограничена поверхностью воды и глубиной, кото­рой достигает 1 % приходящей солнечной радиации, т. е. глубиной, равной примерно 2,5 S (5 — прозрачность воды (м), измеренная с помощью белого диска). Обычно наблюдения за скоростью фо­тосинтеза проводятся на горизонтах, соответствующих глубинам, равным 0,25 S, 0,5 S, 1 S, 2 S, 3 S. Склянки с пробами прикреп­ляют с помощью специальных приспособлений (штативов, зажи­мов, крючков и т. п.) к тросу, который устанавливается в водоеме в вертикальном положении. Системы крепления должны обеспечи­вать возможность быстрого и удобного прикрепления и снятия склянок.

Расчеты первичной продукции под 1 м2 поверхности водоема учи­тывают скорость фотосинтеза планктона на нескольких горизонтах фотической зоны, выбранных в соответствии с прозрачностью воды.

Для определения «потенциального фотосинтеза» с помощью радиоуглеродной модификации скляночного метода склянки могут экспонироваться вне водоема в специальных аквариумах. Данные

потенциальном фотосинтезе дают возможность оценить относи­тельную продуктивность исследуемых вод.

С помощью обеих модификаций скляночного метода обычно получают следующие важнейшие характеристики первичной про­дукции: 1) суточную скорость фотосинтеза в 1 м3 воды у поверх­ности водоема (Л*);2) суточную скорость фотосинтеза в 1 м3 на глубине с оптимальными световыми условиями (j40pt), причем часто эти два показателя совпадают;3) суточный фотосинтез под

м2 поверхности водоема;определение этой величины не­обходимо, например, для сравнения энергии первичной продукции с энергией солнечной радиации, падающей на поверхность во­доема;4) количество первичной продукции за сезон или за год.

Скорость фотосинтеза на каждой изу­ченной глубине умножают на площадь соответствующего гори­зонта{Кп), выраженную в долях площади зеркала озера, которая принимается за единицу (табл. 3).

Таблица 3

РАСЧЕТ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ ПЛАНКТОНА ПОД 1 М2 (ИЗ [13])

Рассчитанные значения произведения АКп наносятся на график (рис. 3). Площадь фигуры ABCDE, ограниченной осями коорди­нат и кривой изменения АКп с глубиной, пропорциональна инте­гральному фотосинтезу под 1 м2, выраженному в относительных единицах. Полученное значение площади умножают на скорость фотосинтеза в 1 м3, принятую за единицу.

Площадь фигуры ABCDE может быть рассчитана с помощью различных приемов численного или графического интегрирования, например уже упоминавшегося способа трапеций, сторонами кото­рых в данном случае служат скорости фотосинтеза на последова­тельных горизонтах, а основаниями — расстояния (м) между соот­ветствующими глубинами, на которых велись наблюдения скоро­сти фотосинтеза планктона. Площадь фигуры ABCDE как сумма площадей трапеций равна

Для определения интегральной продукции за год или вегета­ционный сезон значения суточных продукций £А за отдельные дни наблюдений наносят на график, т.е. строят кривую сезонной или годовой динамики первичной продукции (рис. 4). Продукция за исследуемый период времени будет представлять собой

площадь фигуры, ограниченной кривой сезонного хода первичной продукции и осью абсцисс, которая также может быть рассчитана

методами численного или графического интегрирования. В послед­нем случае количество первичной продукции за сезон или год мо­жет быть рассчитано исходя из кривой сезонного хода первичной продукции с использованием величины максимальной продукции за этот период (Лтах):

В большинстве водоемов интегральная продукция за год мало отличается от продукции за вегетационный сезон. Исключение составляют лишь неко­торые водоемы, например оз. Байкал, ряд озер Забайкалья, в ко­торых из-за малого количества снега и прозрачного льда подлед­ный фотосинтез имеет большое значение для годовой первичной продукции.