СВЯЗЬ МЕЖДУ ПОКАЗАТЕЛЯМИ РОСТА ПЛАНКТОННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ И БАКТЕРИЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На эмпирической основе разработаны уравнения связи между количественными показателями роста гетеротрофного бактериопланктона (численностью, биомассой и продукцией) и фитопланктона (продукцией и содержанием в воде хлорофилла a). Для этой цели были привлечены материалы, собранные в разные годы для водных экосистем с разным уровнем продуктивности, расположенных в разных регионах. Водоемы, исследованные с участием автора, различаются по минерализации воды (от 0,02 до 120 г/л), цветности (от 5 до 300°), активной реакции (от 5,2 до >9,2) и прозрачности воды (от 0,5 до 7,5 м). Концентрация хлорофилла a (Chl) и общая численность бактерий (Nbcp) широко варьировали (от 0,15 до 250 мкг/л и от 0,35 до 25 млн кл./мл) на пространственно-временной шкале – в течение вегетационного сезона, от года к году, от озера к озеру в пределах одного региона и от региона к региону. Статистический анализ зависимости Nbcp от Chl (R2 = 0,49, n = 184) показал, что около 50 % вариабельности Nbcp объясняется изменением биомассы фитопланктона, измеряемой в форме Chl. По данным Международной биологической программы и другим источникам, между численностью и биомассой бактериопланктона, выраженной в единицах сырого вещества (Bbcp), имеется прочная корреляция (R2 = 0,87, n = 102). Чем выше трофический статус водоема, тем меньше бактериальных клеток и их массы приходится на единицу массы хлорофилла. Анализ связи между Bbcp и продукцией бактериопланктона (Pbcp) показывает: чем выше Bbcp, тем больше соотношение Pbcp/Bbcp. По результатам параллельного применения радиоуглерода (14C) в форме углекислоты и низкомолекулярного органического субстрата (глюкозы, ацетата либо гидролизата растительного белка) с последующим разделением планктона на размерные фракции описана зависимость продукции бактериопланктона от экстрацеллюлярной продукции фитопланктона. Экспериментальные исследования из разных источников показывают, что ~20 % продукции фитопланктона напрямую включается в продукцию бактерий, а учитывая, что эффективность роста бактериопланктона ~0,4, еще ~20 % продукции фитопланктона тратится при дыхании бактерий.

Об авторах

В. В Бульон

Зоологический институт Российской академии наук

Email: vboulion@mail.ru
Российская Федерация, 199034, г. Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Романенко В.И. 1985. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Л., Наука: 295 с.
  2. Сорокин Ю.И. 1964. Роль темновой бактериальной ассимиляции углекислоты в трофике водоемов. Микробиология. 33(5): 880–886.
  3. Кузнецов С.И. 1970. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. Л., Наука: 439 с.
  4. Aizaki M., Otsuki A., Fukushima T., Hosomi M., Muraoka K. 1981. Application of Carlson’s trophic state index to Japanese lakes and relationships between the index and other parameters. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie. 21(1): 675–681. doi: 10.1080/03680770.1980.11897067
  5. Bird D.F., Kalff J. 1984. Empirical relationships between bacterial abundance and chlorophyll concentration in fresh and marine waters. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 41(7): 1015–1023. doi: 10.1139/f84-118
  6. Currie D.J. 1990. Large-scale variability and interactions among phytoplankton, bacterioplankton, and phosphorus. Limnology and Oceanography. 35(7): 1437–1455. doi: 10.4319/lo.1990.35.7.1437
  7. Бульон В.В., Павельева Е.Б. 1998. Взаимосвязь между численностью бактерий и содержанием хлорофилла в планктоне пресных вод. Микробиология. 67(2): 261–266.
  8. Conan P., Turley C., Stutt E., Pujo-Pay M., Van Wambeke F. 1999. Relationship between phytoplankton efficiency and proportion of bacterial production to primary production in the Mediterranean Sea. Aquatic Microbial Ecology. 17(2): 131–144. doi: 10.3354/ame017131
  9. Roland F., Lobao L.M., Vidal L.O., Jeppesen E., Paranhos R., Huszar V.L.M. 2010. Relationships between pelagic bacteria and phytoplankton abundances in contrasting tropical freshwaters. Aquatic Microbial Ecology. 60(3): 261–272. doi: 10.3354/ame01429
  10. Апонасенко А.Д., Щур Л.А. 2016. Соотношение биомасс и продукций сообществ бактерио- и фитопланктона. Микробиология. 85(2): 211–218. doi: 10.7868/S0026365616020026
  11. Billen G., Servais P., Becquevort S. 1990. Dynamics of bacterioplankton in oligotrophic and eutrophic aquatic environments: bottom-up or top-down control? Hydrobiologia. 207(1): 37–42. doi: 10.1007/BF00041438
  12. Boulion V.V., Håkanson L. 2003. A new general dynamic model to predict biomass and production of bacterioplankton in lakes. Ecological Modelling. 160(1‒2): 91‒114. doi: 10.1016/S0304-3800(02)00326-5
  13. Копылов А.И., Косолапов Д.Б. 2011. Микробиальная «петля» в планктонных сообществах морских и пресноводных экосистем. Ижевск, КнигоГрад: 332 с.
  14. Sondergaard M., Riemann B., Jorgensen N.O.G. 1985. Extracellular organic carbon (EOC) released by phytoplankton and bacterial production. Oikos. 45(3): 323–332.
  15. Baines S.B., Pace M.L. 1991. The production of dissolved organic matter by phytoplankton and its importance to bacteria: Patterns across marine and freshwater systems. Limnology and Oceanography. 36(6): 1078–1090. doi: 10.4319/lo.1991.36.6.1078
  16. Descy J.P., Leporcq B., Viroux L., Francois C., Servais P. 2002. Phytoplankton production, exudation and bacterial reassimilation in the River Meuse (Belgium). Journal of Plankton Research. 24(3): 161–166. doi: 10.1093/plankt/24.3.161
  17. Романенко В.И., Кузнецов С.И. 1974. Экология микроорганизмов пресных вод. Лабораторное руководство. М., Наука: 194 с.
  18. Сорокин Ю.И. 1983. Определение численности и биомассы бактериопланктона в пробе. В кн: Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М., Наука: 126‒128.
  19. Романова Н.Д., Сажин А.Ф. 2011. Методические аспекты определения численности, биомассы и продукции бактериопланктона. Океанология. 51(3): 550–560.
  20. Полтева А.В., Галанина Е.В. 2018. Некоторые методические аспекты изучения морского бактериопланктона в рамках производственно-экологического мониторинга. В кн: Загрязнение морской среды: экологический мониторинг, биоиндикация, нормирование: сборник статей Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 125-летию профессора В.А. Водяницкого, Севастополь, 28 мая – 1 июня, 2018 г. Севастополь, Колорит: 210‒215.
  21. Simon M., Azam F. 1989. Protein content and protein synthesis rates of planktonic marine bacteria. Marine Ecology Progress Series. 51(3): 201–213.
  22. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. 1975. New spectrophometric equations for determination chlorophylls a, b, c1 and C2 in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochemie und Physiologie der Pflanzen. 167(2): 191–194.
  23. Steemann Nielsen E. 1952. The use of radioactive carbon (C14) for measuring organic production in the sea. Journal du Conseil - Conseil permanent international pour l’exploration de la mer. 18(1–3): 117–140.
  24. Waite D.T., Duthie H.C. 1975. Heterotrophic utilization of phytoplankton metabolites of Sunfish Lake, Ontario. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie. 19(1): 672–680.
  25. Iturriaga R., Hoppe H.-G. 1977. Observations of heterotrophic activity on photoassimilated organic matter. Marine Biology. 40(2): 101–108. doi: 10.1007/BF00396254
  26. Weibe W.J., Smith D.F. 1977. Direct measurement dissolved organic carbon release by phytoplankton and incorporation by microheterotrophs. Marine Biology. 42(3): 213–223. doi: 10.1007/BF00397745
  27. Cole J.J., Likens G.E., Strayer D.L. 1982. Photosynthetically produced dissolved organic carbon: An important carbon source for planktonic bacteria. Limnology and Oceanography. 27(6): 1080–1090.
  28. Gomes H., Pant A., Goes J.I., Parulekar A.H. 1991. Heterotrophic utilization of extracellular products of phytoplankton in a tropical estuary. Journal of Plankton Research. 13(3): 487–498.
  29. Morana C., Sarmento H., Descy J.P., Gasol J.M., Borges A.V., Bouillon S., Darchambeau F. 2014. Production of dissolved organic matter by phytoplankton and its uptake by heterotrophic prokaryotes in large tropical lakes. Limnology and Oceanography. 59(4): 1364–1375. doi: 10.4319/lo.2014.59.4.1364
  30. Derenbach J.B., Willams P.J. Le B. 1974. Autotrophic and bacterial production: fractionation of planktonic population by differential filtration of samples from English Channel. Marine Biology. 25(4): 263–269. doi: 10.1007/BF00404968
  31. Larson U., Hagström A. 1979. Phytoplankton exudate release as an energy source for the growth of pelagic bacteria. Marine Biology. 52(3): 199–206. doi: 10.1007/BF00398133
  32. Wolter K. 1982. Bacterial incorporation of organic substances released by natural phytoplankton population. Marine Ecology Progress Series. 17(3): 287–295.
  33. Jensen L.M. 1985. Characterization of native bacteria and there utilization of algal extracellular products by mixed-substrate kinetic model. Oikos. 45(3): 311–322.
  34. Бульон В.В. 2021. Внеклеточная продукция фитопланктона и ее значение для гетеротрофной активности бактерий. Известия РАН. Серия биологическя. 3: 299–308. doi: 10.31857/S0002332921030048
  35. Wetzel R.G. 1983. Limnology. Philadelphia, Saunders College Publ.: 767 p.
  36. Потаенко Ю.С. 1979. Численность, биомасса и продукция бактериопланктона. В кн.: Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. Л., Зоологический институт АН СССР: 80–102.
  37. Копылов А.И., Косолапов Д.Б. 2007. Микробиологические индикаторы эвтрофирования пресных водоемов. В кн.: Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. Сборник материалов международной конференции (Санкт-Петербург, 23‒27 октября 2006 г.). СПб., ЛЕМА: 176–181.
  38. Saunders G.W., Cummins K.W., Gak D.Z., Pieczynska E., Straskrabova V., Wetzel R.G. 1980. Organic matter and decomposers. In: The functioning of freshwater ecosystems. Cambridge, University Press: 341–392.
  39. Wieltschning C., Wihlidal P., Ulbrich T., Kischner A.R.T., Velimorov B. 1999. Low control of bacterial production by heterotrophic nanoflagellates in a eutrophic backwaters environment. Aquatic Microbial Ecology. 17(1): 77–89. doi: 10.3354/ame017077
  40. Копылов А.И., Иевлева Т.В., Романенко А.В., Заботкина Е.А. 2015. Структурно-функциональные характеристики бактериопланктона рек, протекающих через большой город (г. Череповец, Верхняя Волга). Поволжский экологический журнал. 2: 183–192.
  41. Косолапов Д.Б., Копылов А.И., Мыльникова З.М., Косолапова Н.Г. 2016. Структура микробного планктонного сообщества Шекснинского водохранилища. Труды Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 74(77): 5–20. doi: 10.24411/0320-3557-2016-10007
  42. Болтенкова М.А., Широколобова Т.И., Макаревич П.Р., Романова Н.Д. 2018. Сообщества планктонных бактерий и вирусов Обской губы и прилегающего шельфа Карского моря. Наука Юга России. 14(3): 78–87. doi: 10.7868/S25000640180309
  43. Инкина Г.И. 1979. Скорость потребления кислорода бактериопланктоном. В кн.: Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. Л., Зоологический институт АН СССР: 103–120.
  44. Håkanson L., Boulion V.V. 2001. Regularities in primary production, Secchi depth and fish yield and a new system to define trophic and humic state indices for aquatic ecosystems. International Review of Hydrobiology. 86(1): 23‒62. doi: 10.1002/1522-2632(200101)86:1<23::AIDIROH23>3.0.CO;2-4
  45. Fouilland E., Tolosa I., Bonnet D., Bouvier C., Bouvier T., Bouvy M., Got P., Le Floch E., Mostajir B., Roques C., Sempere R., Sime-Ngando T., Vidussi F. 2014. Bacterial carbon dependence on freshly produced phytoplankton exudates under different nutrient availability and grazing pressure conditions in coastal marine waters. FEMS Microbiology Ecology. 87(3): 757–769. doi: 10.1111/1574-6941.12262

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Издательство «Наука», 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах