Реферат: Фитопланктон как начальная стадия в рационе питания гидробионтов
Реферат на тему: .
Выиолнил:
Студент I-го курса ФГА
Лямичев Александр
Херсон 2002г.
В фитопланктоне преобладают две группы водорослей —диатомовые (Bacillari ophyceae) и динофлагелляты (Dinophyceae) .
Диатомовые водоросли (кремнеземки) бывают представлены либо одиночнымиклетками, либо колониями, которые имеют самые разнообразные формы – нитевидные,цепочкообразные, лентовидные, звездчатые и т. д.
Если класифицировать планктон по размерам составляющих егоорганизмов, то мелкие формы диатомей размером от 5 до 50 мкм будут относиться к нанопланктону, аболее крупные — к микропланктону, куда входят организмы размером от 50 мкм до 1мм. К микропланктону относятся почти все виды диатомовых водорослей. Клеткидиатомей, треугольные, овальные, палочковидные или в форме розетки, имеютвнутреннюю, пектиновую, и наружную, кремниевую, оболочки. Кремниевая оболочка —панцирь — пропитана кремнеземом. Она состоит из двух отдельных частей— створок,или теки, надетых одна на другую, как крышка на коробку. В зависимости отстепени окремнения створки панциря обладают более или менее сложной структурой,состоящей из точек, штрихов, ребер, ячеек. Панцирь пронизан множеством маленькихотверстий, через которые в клетку проникают газы и питательные вещества. Умногих видов диатомей панцирь снабжен выростами в виде игл, рогов, щетинок.Соединяясь друг с другом с помощью этих выростов или же слизи, выделяющейсячерез слизевые поры, клетки часто образуют колонии. Под микроскопом вцитоплазме диатомей удается увидеть окрашенные органеллы — хромопласты. Частоони располагаются непосредственно под оболочкой, поскольку это самое выгодноеположение для поглощения солнечных лучей. Когда интенсивность освещенностислишком сильно возрастает, хромопласты отходят от стенок оболочки иперемещаются ближе к центру клетки. Окрашенные в желтый, зеленый или коричневыйцвета, эти органеллы содержат хлорофилла и ксантофилл — основные пигменты,участвующие в фотосинтезе, а также дополнительный маскирующий коричневыйпигмент диатомин. Диатомовыми илами. покрыта большая часть дна холодных морей.Они залегают преимущественно на глуби- нах порядка 4000 м и более. Летом в этихморях благодаря длинному полярному дню и обилию минеральных солей в воде бурноразвивается фитопланктон, основную частькоторого составляют диатомеи. Богатые диатомовые илы встречаются также врайонах подъема к поверхности холодных глубинных вод — в местах так называемогоапвеллинга, например в Калифорнийском заливе или вдоль марокканского побережьяАтлантического океана. Диатомовые илы состоят главным образом из створоккрупных диатомей, мелкие же панцири обычно растворяются и разрушаются, недостигнув дна.
Вторая большая группафитопланктона представлена динофлагеллятами (Dinophyceae, Dinophyta). Сюдавходят перидиниевые водоросли (Peridiniates), или, как их еще называют,панцирные жгутиконосцы, которые очень широко и многообразно представлены вморских и пресных водоемах. Эти водоросли имеют два жгутика,
расположенныеперпендикулярно один к другому. Некоторые жгутиконосцы, например ночесветка(Nocti lucamiliaris), «голые», т. е. лишены панциря. Снаружи они защищенытолько тонкой аморфной пленкой — так называемым перипластом. Другие видыпокрыты более или менее плотной оболочкой или даже настоящим панцирем,состоящим из отдельных многоугольных. щитков, спаянных между собой. Как и удиатомей, в цитоплазме перидиней непосредственно под оболочкой располагаютсяжелто-зеленые пластинчатые хромопласты, содержащие, кроме хлорофилла иксантофилла, перидинин, диноксантин и каротиноиды. Их крупное ядро, необычноепо своим размерам и структуре, получило название «динокарион». На периферииклетки располагается кинетида — органоид, в котором находится основаниежгутика.
Динофлагелляты бываюткак аутотрофными, так и гетеротрофными. В последнем случае они, как и животные,питаются другими организмами. Более того, у них отмечена способность прибегать,в зависимости от обстоятельств, то к одному, то к другому способу питания, зачто их называют миксотрофами. Динофлагелляты в сравнении с диатомовымиводорослями гораздо менее требовательны к содержанию в окружающей среде такихминеральных веществ, как нитраты и фосфаты, поэтому
пик их развитиянаступает после пика развития диатомей. Иногда этот пик наблюдается даже в техслучаях, когда концентрация минеральных веществ резко снижена. Действительно,как мы только что говорили, эти жгутиконосцы используют как минеральные соли,так и частицы органической пищи. Известно, что они питаются ресничнымиинфузориями (Ciliata) и другими жгутиконосцами. Перидинеи встречаются вмассовом количество в основном в теплых морях, где они служат отличными
кормом для такихпромысловых рыб, как анчоусы и сардины. Однако среди них есть и виды (о нихбудет сказано дальше), вырабатывающие токсины, которые вызывают массовую гибельмоллюсков, ракообразных и рыб особенно во время так называемых красныхприливов.
Некоторыединофлагелляты способны люминесцировать, т. е. испускать холодный свет.Люмннесцируют представители родов Noctiluca и гониаулакса (Goniaulax). Обычносвечение вызывается каким-либо механическим воздействием на эти организмы.Например, для появления свечения достаточно даже ничтожно слабого колебанияводы от движения веслоногого рачка. Такой же результат дают электрическиераздражения — свечение наблюдается уже через сотые доли секунды. Еслиночесветка подвергается длительному воздействию раздражителя — например, придвижении воды во время прилива,— то отдельные вспышки света сливаются всплошное целое, и слабое свечение продолжается еще некоторое время даже поокончании возбуждения. Ночесветки испускают голубоватый свет с максимальнойдлиной волны 470 нм. По-видимому, для их свечения необходимы кислород инекоторые соли, которые обычно содержатся в морской воде. Гониаулаксы излучаютголубовато-зеленый свет с максимальной длиной волны около 478 нм. Светиспускают молекулы люциферина, входящие в состав цитоплазмы, под действиемэнзима люциферазы. В 1957 г. Гастингс и Свиней (Gastings, Sweeney) приготовиливодный экстракт из большого количества клеток гониаулакса. Этот экстрактсветился в присутствии хлорида натрия (NaCl) и кислорода при рН = 6 итемпературе 24С. Кроме диатомей и динофлагеллят, в фитопланктоне немалопредставителей других групп водорослей. Таковы кокколитофориды (Haptophyceae)очень мелкие жгутиконосцы. Они замечательны своим наружным скелетом, которыйсостоит из множества известковых пластин, имеющих разнообразное строение, атакже тем, что во время размножения они способны образовывать известковыецисты. По своим размерам кокколитофориды относятся к нанопланктону. Сферическиеили веретенообразные по форме эти организмы снабжены оболочкой, окруженнойслоем слизи. По поверхности этой слизи или внутри нее размещаются известковыепластинки (кокколиты), от их взаимного расположения зависит, прочен илиэластичен скелет водоросли. Кокколиты формируются в непосредственной близостиот хромопластов, а их образование в значительной степени зависит отфотосинтеза. Похожий процесс известен у кораллов, известковый скелет которыхвырабатывается благодаря фотосинтезу живущих в симбиозе с ними водорослейзооксантелл. У кокколитофорид, как и у диатомей, на периферии обычнорасполагаются два крупных хромопласта зеленовато-желтого цвета. Есть у них идва
жгутика. Онирасположены на одном из полюсов клетки между двумя кокколитами или в центренебольшого отверстия в оболочке — так называемого клеточногорта. Таково в самыхобщих чертах строение этих жгутиконосцев, составляющих существенную, если неосновную часть нанопланктона. В отдельные сезоны эти водоросли так бурноразвиваются, что в 1 л морской воды может быть 30 млн. клеток.
Кокколитофориды восновном населяют тропические воды, в холодных морях они встречаются гораздореже. Эти водоросли составляют от 30 до 98% нанопланктона Средиземного моря,причем особенно много их бывает зимой и летом. Иногда в специальной литературеэто море называют «морем жгутиконосцев».
Известковые илы,состоящие в том числе и из скелетов кокколитофорид, широко распространены вМировом океане. Чаще всего они встречаются в Атлантическом океане, где имипокрыто более 2/3 поверхности дна. Но кокколитофориды занимают первое место визвестковых илах лишь по численности, по массе же в этих илах преобладаютраковинки пелагических фораминифер (представители зоопланктона, о которыхпойдет речь в следующей главе). Состоящие из них донные отложения содержатболее 60% карбоната кальция (СаСО,). Самые мощные донные отложения известковыхскелетов фораминифер находятся в местах океанических конвергенций, т. е. там,где теплые массы воды встречаются с холодными, что вызывает массовую гибельорганизмов.
К нанопланктонуотносятся также кремнежгутикоые водоросли (Silicoftagettata, Chrysophyceae).Это одноклеточные морские автотрофные жгутиконосцы, имеющие всего один жгутик иобладающие кремниевым наружным скелетом. Малочисленная в наши дни группакремнежгутиковых водорослей в третичныи период играла важную роль в жизниморей. Еще и сейчас они являются основной пищей личинок северных видовиглокожих. Питаются ими также веслоногие рачки и оболочники (Thaliacea), окоторых поидет речь в дующей главе.
В фитопланктоневстречаются разножгутиковые водороосли (Prasinophyceae), отличающиеся отвышеперечисленных своей способностью накапливать запасные питательные веществалипидной природы — у этих водорослей в клетках откладывается не крахмал, относящийся к углеводам, как это наблюдается у большинства растений, аразличные жиры. Типичным представителем этих празенофитовых водорослей (Prasinophyceae)может служить халосфера (Halospheraviridis), имеющая форму шарадиаметром от 100 до 600 мкм. Ее можно встретить в поверхностном планктоне всехокеанов. В антарктическом фитопланктоне эти водоросли стоят на втором местепосле диатомеи. Появление у берегов Неаполя воды, имеющеий зеленоватый оттенок(местные рыбаки называю это явление «puntiverbi» — «зеленые точки»),вызывается «цветением» именно этой водоросли.
И наконец, вфитопланктоне богато и разнообразно представлены синезеленые водоросли (Сyanophyceae,или, как их еще называют, Мухоphуceae),они тоже могут вызывать «цвветение» воды и соответствующее изменение ее цвета.Красное море, например, обязано своим названием водоросли осциллатория(Oscillatoria thbautiie), имеющейкрасноватый оттенок. Газовые вакуоли ее клеток в основном преломляют и отражаюткрасную часть спектра световых волн. Эти же самые водоросли бывают причинойвозникновения так называемой красной воды – феномена, наблюдаемого чаще всего вИндийском океане. В мае 1972 г. французкий военный корабль «Протет» в районемежду Коломбо (Шри-Ланка) и Мальдивскими пересек пятно красновато-коричневойводы площадью в несколько десятков квадратных миль. Причиной цветения былдругой вид осциллатории (Oscillatoriahildebrandti). Взяв пробу в поверхностномслое, подсчитали, что в 1 л морской воды содержится около полумиллиона нитейэтой водоросли.
Умеренное развитие водорослей благоприятно влияет нарыбопродуктивность водоёмов. Например, для повышения трофности рыбоводныхпрудов в них вносят удобрения способствующие развитию водорослей, которыеслужат кормом для рыб.
Рыбы, за исключением хищных, относятся квторичным консументам, так как большинство их питается зоопланктоном ибентосом, только растительноядные рыбы активно потребляют водоросли и высшиеводные растения.
Трофически наиболее ценными признаны диатомовые изеленые протококковые водоросли. Так, калорийность 100 г диатомовых водорослейсоставляет 525 кал, зеленых — 472, а синезеленых — 441 кал.
Низкую кормовую ценность синезеленых водорослейопределяют также наличие плотных, плохо перевариваемых оболочек, накопление вних ингибиторов ферментов желудочно-кишечного тракта животных и разнообразныхтоксических соединений.
В рыбоводных прудах с помощью удобрений интенсифицируютразвитие ценных в кормовом отношении водорослей. Внесение извести в большинствеслучаев активизирует рост зеленых водорослей, в меньшей степени — эвгленовых идиатомовых. Синезеленые водоросли в этих условиях развиваются слабо и в течениенебольшого периода. Лучшие условия для их жизнедеятельности складываются внеудобренных прудах, в воде которых содержится значительное количествоорганических веществ (фекалии рыб, неиспользованный корм и др.).
Увеличение плотности посадки карпа в рыбоводных прудахусиливает рост фитопланктона. Так, по некоторым данным, при возрастанииплотности посадки их личинок от 80 до 120 тыс. экз/га численность фитопланктонаповысилась в 2,8, а биомасса — в 1,9 раза. В нагульных прудах при увеличенииплотности посадки годовиков карпа от 2,4 до 7,6 тыс. экз/га численность ибиомасса водорослей возросли соответственно, З и 2,5 раза.
При совместном выращивании карпа и растительноядных рыб(поликультура), наоборот, количественные показатели фитопланктона были в 1,1 —12,6 раза ниже, чем при монокультуре карпа. По-разному относятся водоросли и квнесению в пруды извести: наиболее чувствительны к ней синезеленые и зеленыепротококковые, менее — вольвоксовые, зеленые нитчатые и эвгленовые, нечувствительны — диатомовые.
Имеющиеся фактические данные свидетельствуют о том чтохарактер влияния водорослей на рыб зависит от концентрации водорослей в объемеводы и биологических особенностей вида рыбы. Как правило, концентрацияводорослей в пределах I — III степени «цветения» только не оказываетнеблагоприятного воздействия на рыб, но и повышает рыбопродуктивность водоема.Более высокая концентрация водорослей (IV, V степень «цветения») влияет как нагидробионтов, так и на общую санитарно-биологическую ситуацию в водоеме. При IV,V степени «цветения»воды, образовании пятен и скоплений водорослей в заливах, на прибрежныхучастках наветренных берегов, где их содержание в 1 м3 водынесколько десятков килограммов (сырое вещество), наблюдается как прямое, так икосвенное отрицательное воздействие на жизнедеятельность рыб. Прямоеобусловлено ее угнетением за счет выделяемых водорослями разнообразныххимических соединений, а косвенное с ухудшением качества воды и изменением ееосновных органолептических (вкус, запах) и химических (концентрация кислорода,углекислоты, рН, аммиака и др.). В скоплениях водорослей даже на светусодержание кислорода зачастую равняется нулю, что приводит к летним заморамрыбы, особенно молоди.
Гибнут в основномсеголетки окуневых рыб (судак, окунь и ерш), наиболее чувствительные ксодержанию в воде растворенного кислорода. Мальки карповых рыб (лещ, сазан, язь, синец, густера,плотва и др.) летом, в период нагула, держатся преимущественно в зоне зарослей погруженных растений, где синезеленыхводорос- обычно мало или нет совсем.
Летние локальные заморымолоди рыб, вызванные отмирающих и разлагающихся синезеленых снижаютчисленность сеголеток окуневых рыб,
особенно на мелководьях нижних участков водохранилищ.
Установлена токсичность синезеленых водорослей и выделяемыхними биологически активных соединений для карпа, судака, окуня, плотвы, ерша,густеры, красноперки, язя, леща и др. В начальной стадии отравления у рыбнаблюдается изменение их поведения усиливается двигательная активность,учащается дыхание, на последней стадии нарушается координация движения, затемрыба теряет подвижность, ложится на дно, еедыхание угнетается,наступает гибель.
Литература:
1. Л.А.Кульский,Л.А. Сиренко, З.Н. Шкварко «Фитопланктон и вода», К.- Наукова думка,1986г.
2. Ж.П.Эрхард, Ж. Сежен «Планктон», Л.- Гидрометеоиздат, 1984г.