Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- и бактериопланктона

Садчиков, Анатолий Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- и бактериопланктона
ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- и бактериопланктона"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

-1

1 1 10С7 На правах рукописи

УДК 577.475

САДЧИКОВ Анатолий Павлович

ПРОДУЦИРОВАНИЕ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА РАЗМЕРНЫМИ ГРУППАМИ ФИТО- И БАКТЕРИОПЛАНКТОНА (НА ПРИМЕРЕ ВОДОЕМОВ ПОДМОСКОВЬЯ)

03.00.18 - гидробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва, 1997 г.

Работа выполнена на кафедре гидробиологии Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор О.М.Кожова

доктор биологических наук, профессор А.С.Константинов

доктор биологических наук, профессор И.Е.Иванова

Ведущее учреждение: Институт глобальном-климата и экологии Росгидромета и РАН

Защита состоится " I $" -¿¿-"М 1997 г. в _час.

на заседании Специализированного совета Д.053.05.71 по адресу: 119899, Москва, В-234, Воробьевы горы, МГУ, Биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат диссертации разослан " ^ " 1997 г.

Отзыв в двух экземплярах просим направлять по адресу: 119899, Москва, МГУ, Биологический факультет, Специализированный совет Д.053.05.71

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник А.Г.Дмитриева

Актуальность проблемы. Изучение продукционно-деструкционных процессов в природных водоемах осуществляется довольно интенсивно. Результаты этих работ легли в основу оценки продуктивности и трофического статуса водоемов, установления общих закономерностей трансформации органического вещества в водных экосистемах, изучения процессов эвтрофирования водоемов и их очистительной способности (Винберг, 1960, 1975; Драчев. 1964; Сорокин, 1973; Одум, 1975; Edmondson, 1961; Bryllnsky, Маш, 1973; Dillon. Ri-ler, 1975). Однако, многие вопросы остаются нерешенными и требуют доработки. Кроме того, при изучении потока вещества и энергии в экосистеме постоянно возникает потребность в более детальном изучении механизма функционирования компонентов этой системы (Винберг, 1967). Актуальна также проблема, связанная с наблюдающимся во многих водоемах дисбалансом деструкционных и продукционных процессов (Константинов, 1983). что требует разработки новых подходов и методов.

В большинстве исследований представлены данные по продукции всего фитопланктонного сообщества без дифференцировки на участие в этом процессе отдельных видов или групп водорослей, которые с одной стороны обладают неодинаковой фотосинтетической активностью (Смирнов. Федоров, 1982; Смирнов. Ильяш, Федоров. 1986; Федоров, Смирнов, Ильяш, 1991), с другой - по разному включаются в трофическую цепь (Сущеня, 1975; Гутельмахер, 1986). Пресноводный зоопланктон непосредственно потребляет в пищу наннопланктон размером до 30-50 мкм, тогда как более крупные водоросли, так называемый сетной фитопланктон, потребляются слабо и включаются в трофическую цепь преимущественно через детритно-бактериальное звено. Эвтрофирование многих водоемов привело к развитию в них крупных и колониальных водорослей, которые включаются в трофическую цепь с потерей энергии за счет ее удлинения (Сорокин, Мо-наков, 1974; Приймаченко, 1986; Секи, 1986; Гутельмахер, Садчиков, Филиппова, 1988; Gliwicz, 1969; Hillbricht-Ilkowska, 1977). Такое избирательное потребление водорослей зоопланктоном указывает на необходимость дифференцированного подхода при определении первичной продукции.

Синтезированное водорослями органическое вещество частично экскретируется в среду. Эти процессы хорошо исследованы в условиях культур и в морях: величины внеклеточной продукции достигают 40-70% и более от включенного в клетку углерода (Бульон. 1977; Тамбиев, 1984; Hellebust, 1974; Stroch, Saunders, 1975;

- г -

Bjornsen. 1988). В пресных водоемах работы такого плана носят эпизодический характер, чаще всего без учета трансформации экс-кретированных фитопланктоном продуктов микроорганизмами.

Остаются далеко нерешенными вопросы, связанные с количественными оценками посмертных выделений водорослей, образования детрита после их отмирания, определения интенсивности деструкции органического вещества в зависимости от структуры бактериального сообщества. Не совсем ясна роль фототрофов в разрушении растворенного органического вещества (РОВ) водоемов, хотя гетеротрофия водорослей как в природных, так и в лабораторных условиях культур описана довольно полно (Гусев, Никитина, 1979; Кузьменко, 1981; Федоров. ,1987; Сиренко, Козицкая. 1988; McCarthy, 1972; Fogg, 1983). Практически неизученными остаются процессы ферментативного гидролиза органического вещества в толще водоемов и роль микроорганизмов в этом процессе.

В связи с изложенным особое значение приобретает детальное рассмотрение продукционно-деструкционных процессов в водоемах разного трофического уровня с учетом размерной структуры фито- и бактериопланктона, поскольку входящие в них виды и группы существенно различаются своими физиологическими характеристиками.

Цель и задачи исследования. Основная цель исследований состояла в выявлении закономерностей и экологической значимости продукционно-деструкционных процессов в некоторых водоемах разного трофического уровня средней полосы России в зависимости от размерной структуры фито- и бактериопланктона. В соответствии с этим в работе были поставлены следующие конкретные задачи:

- изучить структурные и продукционные характеристики размерных групп фитопланктона (на примере некоторых водоемов разной трофности Подмосковья) и выявить закономерности пространственных, сезонных и суточных изменений продуцирования органического вещества;

- изучить экскрецию РОВ культурами водорослей и природным фитопланктоном в суточных и сезонных экспериментах; выявить закономерности создания внеклеточной продукции размерными группами фитопланктона в водоемах разного трофического уровня;

- изучить гетеротрофную активность размерных групп фитопланктона и бактерий для установления их роли в деструкции и трансформации РОВ разной молекулярной массы;

- выявить степень ферментативной деструкции органического вещества в культурах водорослей и бактерий и в природных водоемах;

- определить интенсивность трансформации прижизненных и посмертных выделений водорослей структурными группами бактериоп-ланктона и оценить степень деструкции органического вещества в водоемах.

Научная новизна. На основе комплексных исследований впервые для водоемов разного трофического уровня средней полосы России определена экологическая значимость отдельных фракций фитопланктона в продуцировании органического вещества и его трансформации.

С повышением трофности водоемов происходит возрастание роли наннопланктона и снижение участия доминирующего по массе сетного фитопланктона в продукционном процессе. Под влиянием трофического пресса зоопланктона биомасса наннопланктона поддерживается на относительно низком уровне, однако за счет достаточно высокой скорости размножения наннопланктон быстро восстанавливает свою численность.

С повышением трофности водоемов возрастают и величины внеклеточной продукции : в гипертрофном водоеме они в 2 раза выше, чем в мезо-и эвтрофном. На долю наннопланктона приходится 2/3 внеклеточной продукции фитопланктона. Экскреция РОВ водорослями осуществляется в течение суток. Наибольшие величины (в процентах от включенного в клетку углерода) наблюдаются на глубинах с недостаточной освещенностью и у поверхности, где происходит инги-бирование фотосинтеза солнечной радиацией. В оптимальных для фотосинтеза условиях экскреция РОВ небольшая. В течение суток фитопланктон выделяет в среду в среднем от 10 до 40% синтезированного органического вещества.

Высокая гетеротрофная активность фитопланктона определяется преимущественным потреблением низкомолекулярных органических соединений (до 60-75% потребленного фито- и бактериопланктоном этого РОВ). Однако удельное потребление РОВ бактериями (приведенное к единице биомассы) в несколько десятков раз выше, чем аналогичные значения фитопланктона. Наиболее высокой гетеротрофной активностью обладала фракция водорослей размером до 20 мкм. Высокомолекулярные соединения потребляются в основном бактерия-

МИ.

Бактериопланктон потребляет около 60% прижизненных экскретов фитопланктона и около 40% РОВ, поступившего в среду при отмирании водорослей.

Впервые в гидробиологической практике применен метод определения ферментативной активности микроорганизмов по измерению поляризации флуоресценции, позволивший установить, что экскреция протеаз осуществляется в основном бактериями. Выделившиеся в среду ферменты функционируют вне связи с живыми организмами, что дает возможность утилизировать продукты гидролиза пищевого субстрата всеми присутствующими гидробионтами. Утилизация высокомолекулярных соединений водорослями осуществляется только в присутствии бактерий, так как они экзоферменты не выделяют, а потребляют уже готовые продукты гидролиза субстрата.

Интенсивность деструкционных процессов находится в прямой зависимости от количества колониальных бактерий, детритно-бакте-риальных ассоциаций (ДБА) и детрита. На взвеси происходит сорбция ферментов и РОВ, где и осуществляется его гидролиз. Часть образовавшихся продуктов ферментативного гидролиза пищевого субстрата потребляется обитающими на детрите бактериями, другая - поступает в воду и утилизируется присутствующими там гидробионтами. Утилизация прижизненных и посмертных выделений фитопланктона одиночными и агрегированными бактериями осуществляется с разной скоростью, однако на прирост бактериальной массы используется одинаковое количество потребленного органического вещества - 35-40%.

Основные продукционно-деструкционные процессы в исследованных водоемах осуществляются с участием наннопланктона и агрегированных бактерий.

Практическая значимость работы. На основе вскрытых закономерностей потребления и трансформации прижизненных и посмертных выделений водорослей микроорганизмами можно прогнозировать скорость разрушения фитопланктона при разной степени его развития в водоеме. При повышении доли агрегированных бактерий и увеличения количества детрита в толще водоема интенсивность деструкционных процессов резко возрастает, что позволяет прогнозировать способность водоемов к самоочищению.

Разработан экспрессный метод определения ферментативной ак-

тивности микроорганизмов, позволяющий анализировать эти процессы как в лаборатории, так и в природных водоемах с целью определения интенсивности деструкционных процессов.

На основе анализа размерной структуры фитопланктона и трофики зоопланктона можно прогнозировать состояние кормовой базы и выявлять наличие неиспользованных ресурсов. Воздействие на экосистему эвтрофированных водоемов за счет изменения структуры зоопланктона (а соответственно и интенсивности выедания водорослей) позволяет значительно снизить их биологическую продуктивность.

Апробация работы. По результатам работ были сделаны доклады на: заседании МОИП (Москва, 1978 г., 1979 г., 1981 г.), V Всесоюзном лимнологическом совещании (Иркутск, 1981 г.), Всесоюзном симпозиуме "Микроорганизмы как компонент биогеоценоза" (Алма-Ата, 1982 г.). Всесоюзной научной конференции "Проблемы экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1982 г., 1988 г.), Всесоюзном симпозиуме "Теоретические основы аквакультуры" (Москва, 1983 г.). Всесоюзной конференции "Методология экологического нормирования" (Харьков, 1990 г.), VI Съезде Гидробиологического общества РАН (Мурманск, 1991г.), семинарах кафедры гидробиологии Биологического факультета МГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 60 работ, в том числе две коллективные монографии и два обзора.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает: введение, шесть глав, заключение, выводы, список литературы; изложена на 591 странице машинописного текста и содержит 120 рисунков и 12 таблиц. В списке цитируемой литературы 474 названия, из которых 177 на иностраных языках.

ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОЕМОВ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Натурные эксперименты проводили с 1976 по 1990 гг. на оз. Глубокое, Можайском водохранилище, нескольких прудах разной трофности, расположенных в непосредственной близости от Можайского водохранилища (Московская обл.), а также - в лабораториях МГУ.

Мезотрофное оз. Глубокое имеет площадь 0,6 км2, максималь-

ную глубину 32 м и среднюю - Э м. Несмотря на небольшие размеры оно обладает многими чертами крупного водоема. В летнее время в пелагиали озера резко выражена температурная и кислородная стратификации, которые сохраняются в течение всего теплого периода и исчезают лишь при осеннем перемешивании. Весной и в июне в планктоне преобладают диатомовые и зеленые водоросли, во второй половине лета (июль-август) - синезеленые и динофитовые, осенью доминируют синезеленые, золотистые и диатомовые. Биомасса фитопланктона в течение вегетационного сезона изменялась от 2 до 84 мг/л. Численность бактериопланктона в течение вегетационного сезона изменялась от 1 до 3 млн. кл/мл, а при отмирании фитопланктона достигала 4 млн. кл/мл. Прозрачность воды по диску Секки не превышала 2-4 м (Щербаков, 1967; Садчиков, Куликов, 1978; Садчиков, 1979; 1981).

Можайское водохранилище появилось в результате затопления поймы р.Москвы при строительстве в 1960 г. Можайского гидроузла. Длина водохранилища 28 км, ширина 1 км, средняя глубина 8 м. Весной в планктоне преобладают диатомовые водоросли, летом - синезеленые и динофитовые, осенью - синезеленые, диатомовые и золотистые с биомассой 5-260 мг/л (Садчиков, Макаров, Максимов, 1995). Численность бактериопланктона в основном изменялась от О,5 до 3 млн. кл/мл. Прозрачность воды по диску Секки изменялась от 1 до 5 м, рН 8-10. Можайское водохранилище относится к проточному водоему мезотрофного типа с чертами эвтрофирования. Подробная гидробиологическая характеристика водохранилища представлена в нашей работе (Каниковская, Садчиков, Федоров, 1985).

Эвтрофный пруд площадью около 1 га соединен с Можайским водохранилищем небольшой протокой, имеет максимальную глубину 3 м. Прибрежная часть водоема сильно заросла элодеей. Пруд имеет мощный слой ила, а зимой в нем наблюдаются заморные явления. В планктоне пруда преобладают синезеленые, зеленые и динофитовые водоросли; биомасса - 2-124 мг/л. Численность бактериопланктона составляла 5 млн. кл/мл и более. Прозрачность воды по диску Секки в среднем была около 1 м, значение рН около 8 (Садчиков, Куликов, Максимов, 1990).

Гипертрофный пруд имеет глубину 2 м. Большое количество биогенов и органического вещества, поступающих со стоками животноводческой фермы, способствовали массовому развитию водорослей и

бактерий. Биомасса фитопланктона достигала 594 мг/л, в основном за счет зеленых, эвгленовых и некоторых динофитовых водорослей. Общая численность бактерий в среднем за лето составляла 52 млн. кл/мл. Концентрация РОВ в гипертрофном пруду была в 5-6 раз выше, чем в двух других водоемах. Прозрачность воды составляла всего 0,1 м, значения рН около 7,5 (Садчиков. Козлов, 1993).

Изучение количественных и структурных характеристик фито-, бактериопланктона и детрита осуществляли стандартными гидробиологическими методами (Романенко, Кузнецов, 1974; Федоров, 1979). Для определения видового состава, биомассы, продукции и гетеротрофной активности размерных фракций фитопланктона (до 10-20 мкм, 20-50 мкм и более 50 мкм) отобраные из водоемов пробы фильтровали через сита размером 10 мкм, 20 мкм, 50 мкм методом обратной фильтрации (Садчиков, Макаров, Максимов, 1995). Учет численности окрашенных акридиновым оранжевым одиночных и колониальных бактерий, частиц детрита и прикрепленных к ним бактерий осуществляли на мембранных фильтрах (размер пор 0,2 мкм) под эпилюминесцент-ным микроскопом ЛЮМАМ-1И (увел, х 1200) (куликов. Садчиков, Максимов, 1989, 1990; Садчиков, Куликов, Максимов. 1990).

Продукцию размерных фракций фитопланктона определяли радиоуглеродным методом: пробы водорослей после экспозиции In situ с 14С и деления на фракции фильтровали через мембранные фильтры (размер пор 1,5 мкм) и определяли их радиоактивность на сцинтил-ляционном счетчике "Rackbeta 1217" (фирма LKB) (Садчиков, Френкель, 1990 а, б; Садчиков, Козлов, 1992; Садчиков, Макаров, Максимов, 1995). Количество экскретированного водорослями РОВ (внеклеточная продукция) определяли также радиоуглеродным методом (Бульон. 1983) в нашей модификации (Садчиков, Френкель, 19906).

Потребление органических веществ водорослями и бактериями определяли по включению в их клетки меченых по 14С низкомолекулярных (глутаминовая кислота, аланин, глюкоза, гидролизат белка) и высокомолекулярных (1й51-иммуноглобулин человека, ^-целлюлоза, 3Н-лецитин, 3Н-глицил-лейцин, 3Н-бычий сывороточный альбумин) органических соединений . Кроме того, в качестве пищевого субстрата использовали меченое по 14С экскретированное водорослями РОВ и искусственно приготовленный гидролизат водорослей, содержащий органические соединения разной молекулярной массы

(Сорокин, 1966). В зависимости от экспериментальных задач концентрация меченых органических веществ была в пределах 5 - 1500 мкг С/л. Сообщество фито- и бактериопланктона после экспозиции с меченым РОВ делили на размерные фракции и определяли их радиоактивность на сцинтилляционном счетчике (Садчиков, Козлов, 19926; Садчиков, Френкель, Дмитровский, Еремин, 1993).

Изучение деструкционных процессов осуществляли кислородным и радиоуглеродным методами (Романенко, Кузнецов, 1974). При использовании 14С-метода в опытные сосуды с микроорганизмами (фито- бактериопланктон и бактериопланктон) добавляли меченое органическое вещество (гидролизат белка, экскретированное водорослями РОВ, РОВ мертвых водорослей) и анализировали его потребление этими организмами. В фильтрате после удаления взвеси определяли количество неиспользованного меченого органического вещества. Интенсивность дыхания определяли по разнице между количеством внесенного в сосуды меченого органического вещества, включенного в метаболизм микроорганизмов, и оставшегося в среде (Садчиков, Куликов, 1992 а, б; Садчиков, Козлов, 1992 б).

Протеолитическую активность определяли по измерению поляризации флуоресценции меченого флуоресцентным красителем белка (иммуноглобулин человека) под действием протеаз, выделяемых в среду микроорганизмами (Садчиков, Френкель, Скобеева, 1992).

Пищевой рацион ракообразных рассчитывали по изменению концентрации пищевых объектов (водорослей и бактерий) в опытных сосудах с животными и контрольных (без животных), а также 1^-методом (Садчиков, Филиппова, 1982, 1984; Садчиков. 1983 а, б).

Результаты исследований обработаны статистически с указанием ошибки репрезентативности выборочной средней для малых выборок и 5% уровня значимости (Плохинский, 1970).

ПРОДУЦИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ФИТОПЛАНК-ТОННЫМ СООБЩЕСТВОМ

Фитопланктон природных водоемов представлен большим разнообразием видов, у которых размер клеток и колоний различается на несколько порядков величин. Деление фитопланктона на размерные группы довольно произвольно - для пресноводных водорослей чаще всего используют термины "ультрапланктон" (размер до 10 мкм),

июнь июль август сентябрь & В

июнь июль август сентябрь

Рис.1. Участие размерных фракций фитопланктона в продуцировании органического вещества (1988 г.)

А - Можайское водохранилище Б - эвтрофный пруд В - гипертрофный пруд

1 - размер до 4 мкм

2 - размер 4-20 мкм

3 - размер 20-50 мкм

4 - размер более 50 мкм

Zoo-, МКГ С/л-4ч <(604208040-

20.07. 87г.

1-Г—I-Г

8-12 164-8 12-16 20-24 (Время суток, ч)

Рис. 2. Суточная динамика внутри (1)-и внеклеточной (2) продукции размерных фракций фитопланктона Можайского водохранилища

@- размер до 20 мкм

^ - размер 20-50 мкм

- размер йолее 50 мкм

"наннопланктон" (от 10 до 30-50 мкм) и ."сетной фитопланктон" (размер более 50-60 мкм) (Михеева, 1988, 1996; Трифонова, 1990; СШ1сг. 1969. 1975; ас1ес1юугека, 1976). В нашей работе мы будем придерживаться этой терминологии.

В исследуемых нами водоемах разного трофического уровня водоросли размером до 50 мкм составляли в среднем 10-95% общей массы фитопланктона и распределялись следующим образом: в мезот-рофном оз. Глубокое - 10-30%, мезотрофном Можайском водохранилище - до 41%, в эвтрофном пруду - 69%, в гипертрофном пруду -95%. А доля водорослей размером до 20 мкм, которые, как показали исследования, являются наиболее физиологически активным компонентом сообщества, составляла 4-16% общей массы фитопланктона. Только в гипертрофном водоеме они преобладали и составляли 85% биомассы фитопланктона.

Несмотря на казалось бы низкие биомассы (4-16%), мелкие размерные группы водорослей способны продуцировать относительно большое количество органического вещества. Так, в оз. Глубокое удельная продукция (приведенная к единице биомассы водорослей) ультрапланктона (размер до 10 мкм) превышала аналогичные показатели наннопланктона (размер 10-60 мкм) в 3 раза, а сетного фитопланктона (размером более 60 мкм) - в 13 раз. Согласно нашим данным, ультрапланктон в середине лета способен восстанавливать свою численность в течение 1,5-3 суток, наннопланктон - за 4-8 суток, тогда как сетной фитопланктон - только за 15-30 суток. Однако, несмотря на это биомасса водорослей размером до 60 мкм изменялась в течение сезона всего в 2 раза, тогда как сетного фитопланктона (свыше 60 мкм) - в 10 раз . Это скорее всего связано с тем, что мелкие водоросли интенсивно выедаются зоопланктоном, что подтверждается нашими исследованиями по питанию ракообразных в этом озере (Садчиков, 1983 а, б, 1984; Садчиков, Филиппова, 1984 а, б) и наблюдениями за динамикой развития зоопланктона (Гиляров, Матвеев, 1980; Гиляров, 1981, 1984, 1987).

Такая же тенденция прослеживается на Можайском водохранилище и двух прудах; с повышением трофности водоемов увеличение продукции фитопланктона осуществляется в основном за счет возрастания роли мелких форм водорослей в продуцировании органического вещества. Так, в Можайском водохранилище на долю фракции размером до 20 мкм приходилось 22% продукции фитопланктонного

сообщества, в эвтрофном и гипертрофном прудах - соответственно 43% и 63% (Рис.1). Доля сетного фитопланктона наоборот уменьшалась и соответственно составляла 61%, 34% и 19%. Водоросли размером до 20 мкм обладали более высокой по сравнению с сетным фитопланктоном удельной продукцией: максимальные ее значения различались в 80-120 раз. Мелкие водоросли в середине вегетационного сезона восстанавливали свою численность в течение 2-3 суток.

С повышением трофности увеличивалась и внеклеточная продукция: в гипертрофном пруду была в 2 раза выше, чем в двух других водоемах. Однако, относительная доля экскретируемого РОВ (в процентах от включенного при фотосинтезе углерода) в общей продукции фитопланктона наоборот уменьшалась: водоросли Можайского водохранилища выделяли в среду 14% синтезированного органического вещества, в эвтрофном пруду - 10%, в гипертрофном водоеме - всего 2%. При этом на долю водорослей размером до 20 мкм приходилось 78-83% внеклеточной продукции.

Дальнейшие наши исследования на Можайском водохранилище были посвящены изучению динамики экскреции РОВ фитопланктоном в течение суток. Показано, что наибольшее количество РОВ экскрети-ровалось водорослями днем (с 8 до 22 ч), причем максимальные величины в разные сезоны приходились на 14-18 ч, 16-20 ч и 18-22 ч, когда наиболее интенсивно осуществлялся фотосинтез. При пересчете в относительные показатели наблюдалась обратная картина: при интенсивном фотосинтезе днем (II и III период светового дня: по Уо11еше1йег,1965) в среду выделялось 2-13% синтезированного РОВ; в утренние часы (I период), сумерках (V период), а также при световом ингибировании фотосинтеза эти величины достигали 43-63%; ночью продукция фитопланктона на 60% от включенного в метаболизм 14С, а иногда и на 90-95% состояла из внеклеточных выделений (Рис.2). В целом в течение суток водоросли в поверхностном слое водохранилища экскретировали в среду до 43% включенного в клетку углерода, а в отдельные периоды - до 83%. При этом наибольшая экскреция РОВ происходила во время доминирования в планктоне мелких форм водорослей.

На величину экскреции РОВ фитопланктоном влияет и его распределение в толще воды. Проведенные на Можайском водохранилище эксперименты показали, что внеклеточная продукция на разных горизонтах изменялась от 20% до 60% (Рис.3). Наибольшие величины

экскреции РОВ (в процентах от включенного в клетку углерода) наблюдались на глубине, куда проникало меньше всего света, и у поверхности, где происходило ингибирование фотосинтеза. На глубине 0,5 м условия для фотосинтеза чаще всего были оптимальны и экскреция РОВ была относительно небольшой. В наших экспериментах фитопланктон в поверхностном слое Можайского водохранилища выделял в среднем 20% включенного в клетку углерода, на глубине 0.5 м - 12%, а на больших глубинах (до 2 м)- 25- 60%. Днем величины экскреции РОВ водорослями составляли 3-26%, тогда как в вечернее и ночное время (20-24 ч и 0-4 ч) на разных горизонтах водохранилища в среду выделялось в среднем до 75-90% включенного в метаболизм водорослей углерода. Таким образом, величины экскреции РОВ находились в обратной зависимости от световых условий и интенсивности фотосинтеза. В 2-метровом слое Можайского водохранилища, где создавалась основная часть первичной продукции, фитопланктон в течение суток экскретировал в среду около 32% синтезированного органического вещества и на долю водорослей размером до 20 мкм приходилось около 2/3 выделенного в среду водорослями РОВ.

Полученные результаты свидетельствуют, что значения внеклеточной продукции крайне необходимы для более точного расчета первичной продукции. И ее определение необходимо проводить при изучении продукционных процессов в водоемах.

Для того, чтобы установить зависимость продуцирования и экскреции органического вещества от размера клеток были проведены лабораторные эксперименты с культурами разноразмерных водорослей - Chlorella vulgaris Beijer., Chlamydomonas reinhardtii Dang, и Pandorina morum (O.Mull.) Bory. Показано, что мелкоразмерные Ch. vulgaris и С. reinhardtii обладали более высокими показателями удельной продукции по сравнению с крупной P.morum: удельная внутриклеточная продукция у Ch. vulgaris и С. relnhardtll была в 4-6 раз выше, а удельная внеклеточная - в 20 раз выше, чем у P. morum. Ch. vulgaris и P. morum в процессе роста экскретировали в среду 5-27% включенного при фотосинтезе углерода, а с. reinhardtii - до 10-70%. Наибольшее количество выделенного водорослями РОВ и максимальные значения удельной продукции приходились на начальную стадию их роста. Так, например, у Ch. vulgaris внеклеточная продукция на третий день роста была в 375

Ч°р-] мкг С/л-ч

ЗООН

гор-

юр

-13-

20-24 0-4'4-12 12-16 16-20 Время суток, ч

мкг С/л• ч во-

6,0-

2.0

Г *' /

20-24 0-4 4-12 12-16 16-20 Время суток, ч

Рис.3. Суточная динамика внутриклеточной (А) и внеклеточной (Б) продукции фитопланктона на разных горизонтах Мокайского водохранилища: 1 - поверхность водоема, 2 - глубина 0,5 м, 3 - глубина 1,2м, 4 - глубина 1,7 м.

г ч 6х10 2М5РбС/лп'4 ^

мкг

47-1

19.06

27.06

17.07

08.07

17.07

0МК£

Рис.4. Потребление глюкозы (А), аланина (Б), гидролизата хлореллы (В) водорослями (1) и бактериями (2) Можайского водохранилища (1982 г.)

раз выше, чем на 21 день. Так что и в условиях культур наблюдалась обратная зависимость экскреции водорослями РОВ от размера их клеток.

Несмотря на то, что мелкие водоросли (ультра- и наннопланк-тон) обладают довольно высокими продукционными показателями по сравнению с сетным фитопланктоном, однако их низкие биомассы в водоемах могут быть обусловлены интенсивным выеданием зоопланктоном. Наши полевые и лабораторные исследования на оз. Глубокое показывают, что зоопланктон потребляет в пищу водоросли размером до 30-50 мкм и поддерживает биомассу этой размерной группы на предельно низком уровне. С другой стороны, зоопланктон может стимулировать развитие водорослей за счет экскреции в среду своих метаболитов, в частности соединений фосфора, азота, микроэлементов (Гутельмахер, 1977, 1986; Ferronte, 1976; Smith, 1978). Наш показано, что метаболиты (фильтрат) Daphnia pulex Leydig увеличивают продукцию водорослей в среднем на 15-60%: у природного наннопланктона (размер до 50 мкм) из Можайского водохранилища она возрастала на 40-60%, у сетного фитопланктона (размер более 50 мкм) - на 15-20%, а у культуры Cii. vulgaris (лабораторный эксперимент) - всего лишь на 5-20%. Это скорее всего связано с тем, что хлореллу выращивали на искусственной среде, в которой биогенные элементы имелись в достаточном количестве. В природном водоеме в слое фотосинтеза всегда наблюдается дефицит биогенов и водоросли сразу же откликались на дополнительное их поступление извне, причем наннопланктон реагировал на это более интенсивно, чем сетной фитопланктон.

Крупные и колониальные водоросли (сетной фитопланктон) из-за своих размеров слабо потребляются в пищу зоопланктоном и поэтому в меньшей степени подвержены пищевому прессу животных. В связи с этим они могут получить определенные преимущества за счет выедания мелких наиболее конкурентоспособных форм водорослей. Для уточнения данного предположения были проведены эксперименты, которые показали, что присутствие ракообразных (в частности, D. pulex) приводит к снижению численности мелких водорослей за счет их выедания, а как результат этого - уменьшение продукции (на единицу объема): у природного наннопланктона из Можайского водохранилища (размер до 50 мкм) и культуры Ch. vulgaris она снизилась на 23-28% по сравнению с контролем (без живот-

ных), в котором выедание водорослей не происходило. И это снижение продукции в основном связано с уменьшением количества клеток водорослей, так как их удельная продукция (приведенная к единице биомассы) в сосудах с дафниями была на 35-40% выше, чем при отсутствии ракообразных. Так что, несмотря на активный рост мелких водорослей выедание их зоопланктоном приводит к уменьшению биомассы, а, соответственно и продукции. У сетного фитопланктона (размер более 50 мкм) в присутствии Б. ри1ех продукция, напротив, возросла на 12-18% по сравнению с контролем. Это связано с тем, что крупные водоросли слабо потреблялись ракообразными, а метаболиты животных стимулировали их фотосинтетические процессы. Так что сетной фитопланктон, хотя и имеет более низкие, чем нан-нопланктон, продукционные показатели, однако из-за отсутствия пищевого пресса и за счет изъятия мелких конкурентоспособных водорослей получает определенные преимущества для своего развития.

Хотя исследуемые водоемы сильно различаются по гидробиологическим показателям, для всех них можно отметить нечто общее. Наннопланктон. активно выедаемый зоопланктоном, непосредственно включается в трофическую цепь и, несмотря на низкие биомассы, создает значительную часть первичной продукции. Часть синтезированного органического вещества круглосуточно экскретируется в среду, содержит легкоусваиваемые компоненты и потенциально может использоваться гетеротрофными организмами. А наннопланктон является наиболее физиологически активным компонентом фитопланктон-ного сообщества.

ГЕТЕРОТРОФНАЯ АКТИВНОСТЬ ФИТО- И БАКТЕРИОПЛАНКТОНА

Основная масса органического вещества водоемов формируется за счет прижизненных и посмертных выделений организмов, в том числе и водорослей. Низкомолекулярные фракции РОВ потребляются всей биотой независимо от способности экскретировать в среду ли-тические ферменты, тогда как высокомолекулярные соединения требуют предварительного гидролиза. Поэтому спектр организмов-потребителей высокомолекулярного РОВ значительно уже.

Потребителем РОВ природных водоемов является фито- и бакте-риопланктон. Несмотря на то, что основным источником получения энергии водорослями является фотосинтез, однако хорошо известна

их способность потреблять органические вещества в больших количествах, и в этих случаях они выступают конкурентами бактерий (Мережко, 1965; Гусев, Никитина, 1979; Кузьменко, 1981; Федоров, 1987; Сиренко, Козицкая, 1988; McCarthy, 1972; Allen, 1973; Fogg, 1983; Chrost, Faust, 1983).

При изучении деструкции органического вещества в водоемах основная роль в этих процессах отводится бактериям, что несомненно справедливо. Участие фитопланктона в разрушении РОВ чаще всего не рассматривается, несмотря на высокую его гетеротрофную активность. Возникает вопрос, какова же роль фитопланктона в потреблении и разрушении РОВ разной молекулярной массы? И второе: какова судьба внеклеточной продукции, как происходит ее потребление и трансформация микроорганизмами?

На скорость потребления органического вещества фито- и бак-териопланктоном влияют их видовой состав, сезонность, время суток, распределение в толще воды и др. Большое значение имеет и качественный состав РОВ, так как разные его компоненты потребляются водорослями и бактериями неодинаково. Перечисленное выше влияет и на интенсивность минерализации потребленного органического вещества. С учетом изложенного и проводили наши исследования по изучению потребления и минерализации РОВ фито- и бактери-опланктоном. В качестве пищевого субстрата использовали меченые по 14С и 3Н низкомолекулярные (аланин, глутаминовая кислота, глюкоза, гидролизат белка, содержащий набор аминокислот) и высокомолекулярные (бычий сывороточный альбумин, лецитин, целлюлоза) органические соединения. Кроме того использовали меченый по 14С гидролизат водорослей, содержащий органические вещества разной молекулярной массы.

Согласно нашим наблюдениям, фитопланктон Можайского водохранилища в течение вегетационного сезона потреблял меченые по 14С глюкозу и аланин более интенсивно, чем бактериопланктон: на долю водорослей в среднем приходилось 61-72% потребленного РОВ (Рис. 4). Меченый по 14С гидролизат водорослей, в состав которого входили соединения разной молекулярной массы, в основном потреблялся бактериопланктоном, особенно во второй половине лета и осенью (на его долю в среднем приходилось 56-67% потребленного гидролизата). Несмотря на интенсивное потребление РОВ водорослями, однако, удельная гетеротрофная активность бактерий (приве-

денная к единице биомассы) во всех случаях была выше активности фитопланктона. В эпилимнионе водоросли получают энергию в основном за счет фотосинтеза, тогда как в более глубоких слоях, куда не проникает солнечная радиация, - за счет органического вещества. В связи с этим удельная скорость потребления водорослями РОВ на глубинах 9-17 м была в несколько раз выше, чем в слое 0-3 м.

В отфильтрованной от синезеленных водорослей воде скорость потребления органических веществ бактериями всегда была выше, чем в нефильтрованной воде, что указывает на отрицательное воздействие метаболитов синезеленых на физиологические процессы бактериопланктона. Эти данные, полученные на Можайском водохранилище, согласуются с результатами исследований на других водоемах (Сиренко, 1972; Кожевников, Сафин. Глушков, 1972; Козицкая, 1973; Сиренко, Козицкая, 1988). При удалении доминировавших в планктоне диатомовых и динофитовых водорослей гетеротрофная активность бактерий изменялась незначительно по сравнению с аналогичными данными в нефильтрованной воде.

Потребление глутаминовой кислоты фито- и бактериопланктоном Можайского водохранилища в суточных экспериментах осуществлялось как ночью, так и днем и преимущественно водорослями (60-74% потребленной в течение суток аминокислоты). В период интенсивных фотосинтетических процессов фитопланктон наиболее активно потреблял РОВ днем с 8 до 20 ч (около 70% их суточной нормы).

При доминировании сетного фитопланктона (в августе) около 60% суточной нормы потреблялось с 20 ч вечера до 8 ч утра. Наибольшей гетеротрофной активностью обладала фракция фитопланктона размером до 20 мкм (наннопланктон), на долю которой приходилось 54-66% потребленного водорослями РОВ. Сравнивая фотосинтетическую и гетеротрофную активность наннопланктона, можно отметить тенденцию прямой зависимости этих процессов, то есть чем выше продукция водорослей, тем больше они потребляют органическое вещество.

В потреблении органического вещества бактериопланктоном в течение суток не наблюдалось какой-либо закономерности: в одних случаях основная масса РОВ потреблялась им с 12 до 20 ч, в других - 20-24 ч, в третьих - 8-12 ч. Однако, установлена зависимость гетеротрофной активности бактерий от интенсивности экскреции РОВ фитопланктоном и поступления органического вещества в

-18- ,пл %

июль

1-Г

август

сентябрь

40 т

х105усл

июнь июль

август сентябрь

Рис.5. Трансформация потребленного гидролизата белка бактериями и размерными фракциями фитопланктона в Мокайском водохранилище (А), эвтроф-ном (В) и гипертрофном (В) прудах 11988 г.)

- бактериопланктон

Щ - размер 0,85-4 мкм

размер 4-20 мкм @ - размер 20-50 мкм ^ - размер более 50 мкм

- минерализованное органическое вещество

Рис.6. Сезонная динамика потребления гидролизата белка бактериями и размерными фракциями фитопланктона Можайского водохранилища в 1988 г.

бактериопланктон

2 - размер 0,85-4 мкм

3 - размер 4-20 мкм

4 - размер 20-50 мкм ¿ - размер более 50

мкм

Месяцы

среду при отмирании последнего.

Таким образом, в течение вегетационного сезона на долю фитопланктона Можайского водохранилища в среднем приходилось 2/3 потребленных низкомолекулярных соединений и только 1/3 - на долю бактерий. В то же время, удельная гетеротрофная активность бактерий в несколько десятков раз выше, чем активность фитопланктона. А среди сообщества водорослей удельная гетеротрофная активность наннопланктона в 10-50 раз выше активности сетного фитопланктона.

В потреблении низкомолекулярных фракций РОВ водоросли составляют конкуренцию бактериям. А как они будут реагировать на появление в среде высокомолекулярных соединений, потребление которых требует предварительного их гидролиза экзоферментами? Чтобы ответить на этот вопрос в экспериментах по изучению гетеротрофной активности фито- и бактериопланктона пруда, расположенного на территории ботанического сада МГУ, использовали меченые по 3Н высокомолекулярное органическое вещество - белок, липид, целлюлоза. Показано, что эти соединения почти на 2/3 потреблялись бактериопланктоном: в среднем за вегетационный сезон 73% липида, 69% целлюлозы и 65% белка (Рис. 7). Общая картина потребления этих соединений бактериями и водорослями была сходной. Различие состояло лишь в небольшой временной сдвинутости этих процессов: бактерии быстрее, чем водоросли реагировали на появление в среде меченого субстрата. Потребление высокомолекулярных соединений зависело от интенсивности развития фито- и бактериопланктона и наличия органического вещества, появляющегося в среде при отмирании водорослей. Для сравнения были проведены аналогичные эксперименты с использованием 14С-глутаминовой кислоты. Оказалось, что это низкомолекулярное РОВ в среднем за сезон на 54% потреблялось водорослями и на 46% - бактериями, так что водоросли хотя и ненамного, но все же больше, чем бактерии потребляли меченую аминокислоту. Следует обратить внимание и на другое. В экспериментах с низкомолекулярным соединением в среде оставалось неиспользованным 24-38% меченого РОВ, а в опытах с высокомолекулярным органическим веществом - 59-88%. Это указывает на то, что низкомолекулярное РОВ в меньшей степени накапливается в водоеме по сравнению с высокомолекулярным вследствие его активного потребления фито- и бактериопланктоном.

Часть автохтонного РОВ поступает в среду в виде прижизненных экскретов фитопланктона, которые различаются по химическому составу в зависимости от систематического положения и возраста водорослей. В начальной стадии развития водорослей (в природных водоемах и в условиях культур) оно содержит большее количество легкоусваиваемых компонентов, тогда как по мере роста и старения в среде преобладают высокомолекулярное и трудноусваиваемое РОВ (Максимова, Горская, 1980; Тамбиев, 1984; Hellebust, 1974; Chrost, 1978). В связи с этим оно должно с разной интенсивностью потребляться организмами. Чтобы проверить это положение и были проведены эксперименты с культурами зеленых водорослей : Scene-desmus obliquus Kutz., S. quadricauda Breb., Anklstrodesmus fal-catusRalf., Chlorella vulgaris Beider., Ch. zofinglensis Donz., Stichococcus chloranthus Krug., Chlamydomonas gyrus Pash. В процессе роста получали меченые по 14С экскреты и изучали их потребление водорослями и сопутствующими бактериями. Установлено, что водоросли и бактерии потребляли экскретированное водорослями РОВ также хорошо, как и низкомолекулярные соединения.Лучше всего потреблялось меченое РОВ водорослей, находящихся в лаг-фазе своего развития (в среднем 49-50% внесенных в среду экскретов), в экспоненциальной фазе роста - 28-36%, а при их отмирании - только 10-22%.

Эти водоросли, так же как и природный фитопланктон, потребляли меченое РОВ более интенсивно, чем сопутствующие бактерии: на их долю приходилось около 70% потребленных выделений водорослей, находящихся в лаг-фазе роста, - около 50% потребленных выделений водорослей, находящихся в экспоненциальной стадии роста, и - около 40% потребленных выделений отмирающих водорослей. Если принять , что в начальной стадии роста водорослей в среду в значительной степени экскретируются низкомолекулярные соединения, преимущественно потребляемые самими же водорослями, а при их отмирании - высокомолекулярные, потребляемые в основном бактериями, то этим и можно объяснить в одном случае преобладающую роль водорослей, а в другом - бактерий.

Величины гетеротрофной активности бактерий при совместном экспонировании с зелеными водорослями и после их удаления были близкими или даже выше в 1,5-2 раза независимо от концентрации меченого РОВ. Подобную картину наблюдали и при изучении гетерот-

u? -

о'

июнь

июль август

Рис.7. Сезонная динамика потребления белка бактериями (1) и водорослями (2) пруда (1989 г.)

Рис.8. Ферментативная и гетеротрофная активность фито-и бактериопланктона пруда (1989 г.)

1 - ферментативная активность

фито-и бактериопланктона

2 - ферментативная активность

бактериопланктона

3 - ферментативная активность

безбактериального фильтрата

4 - гетеротрофная активность

фитопланктона

5 - гетеротрофная активность

бактериопланктона

40 -1

А н О

з-я

«к ахо

чаз ок >о

О Q.

g о

03 С-,

:103

хЮ3

-т—I—i—I—I—i—I—I—1

3 S г

Сутки

-AQ0

-60

-40 ТО

•а

Ен О О Ж

К E-f Ш

СО «

cd х m s

s а

а> «и

« а>

о >»

Рис.9. Ферментативная (1) и гетеротрофная (2) активность культуры Bacillus subtilis 3 - ферментативная активность безбактериального фильтрата

рофной активности фито- и бактериопланктона Можайского водохранилища. Так что результаты лабораторных экспериментов с культурами водорослей по своей сути мало чем отличались от аналогичных показателей фитопланктона природных водоемов.

Работы по изучению минерализации потребленного фито- и бак-териопланктоном органического вещества проводили на трех водоемах: мезотрофном Можайском водохранилище, эвтрофном и гипертроф-ном прудах. В качестве пищевого субстрата использовали гидроли-зат белка, содержащий набор аминокислот.

Показано, что в течение вегетационного сезона фито- и бак-териопланктон потреблял от 20 до 90% внесенного в опытные сосуды гидролизата белка : в Можайском водохранилище - в среднем 44%, в эвтрофном пруду - 63%, в гипертрофном - 68%. То есть, с увеличением трофности водоемов потребление гидролизата белка (т.е. аминокислот) возрастало, что связано с количеством фито- и бактериопланктона. В течение вегетационного сезона наиболее высокие значения гетеротрофной активности наблюдались после отмирания фитопланктона и поступления в среду легкоусваиваемого РОВ и детрита.

На долю водорослей приходилось 70-90% потребленного гидролизата бежа, на долю бактерий - соответственно 10-30% (Рис.5). Однако удельное потребление органического вещества бактериями Можайского водохранилища в среднем было в 4 раза выше удельного потребления РОВ фитопланктоном. В эвтрофном пруду удельная гетеротрофная активность бактерий была в среднем в 8 раз выше активности фитопланктона.Среди сообщества фитопланктона наибольшей гетеротрофной активностью обладала фракция размером до 20 мкм (Рис.6); на ее долю (в трех водоемах) приходилось 70-85% потребленного водорослями гидролизата белка. Сетной фитопланктон (размер более 50 мкм), на долю которого в Можайском водохранилище приходилось около 60% биомассы водорослей, потреблял всего 17% гидролизата. эвтрофном пруду - 14%, а в гипертрофном - 8%.

Возникает вопрос, на что расходуется потребленное фито- и бактериопланктоном органическое вещество? Для этой цели был использован радиоуглеродный метод: интенсивность дыхания определяли по разнице между количеством внесенного в сосуды меченого РОВ, включенного в метаболизм микроорганизмов и оставшегося в среде. Установлено, что большая часть потребленного РОВ исполь-

зуется при дыхании и минерализуется. В разные годы в Можайском водохранилище в среднем было минерализовано 63-73% потребленного гидролизата белка, в эвтрофном пруду - 47-65%, а в гипертрофном - около 40%.Наиболее интенсивно деструкционные процессы осуществлялись в августе-сентябре при отмирании фитопланктона и появлении в среде легкоусваиваемых компонентов РОВ. В Можайском водохранилище на конструктивный обмен фито- и бактериопланктона использовалось около 27% потребленного гидролизата белка (водоросли - 21%, бактерии - 6%), в эвтрофном пруду - 35% (водоросли -24%, бактерии - 11%), в гипертрофном - 60% (водоросли - 22%, бактерии - 38%). то есть, с повышением трофности водоемов увеличивается количество органического вещества, использованного на прирост бактериальной массы, а, соответственно, их продукции и численности (Садчиков, Куликов, Максимов. 1990). В экспериментах с культурами зеленых водорослей на дыхание водорослей и бактерий использовалось в среднем 72% потребленных экскретов водорослей. Соответственно только 1/3 потребленного РОВ использовалась на конструктивный обмен этих организмов.

Таким образом, фитопланктон и особенно его мелкие фракции обладают высокой гетеротрофной активностью: он потребляет органические соединения в течение суток, вегетационного сезона, в слое фотосинтеза и на глубинах, куда не проникает солнечный свет. Причем в большинстве случаев водоросли потребляют РОВ более интенсивно, чем бактериопланктон. Однако они составляют конкуренцию бактериям лишь в потреблении низкомолекулярных фракций РОВ, концентрация которых в водоемах относительно невелика. Высокомолекулярные соединения, которые преобладают в составе РОВ водоемов, в основном потребляются бактериями. Поэтому говоря о значении водорослей в деструкционных процессах, необходимо исходить не только из потенциальных возможностей организмов, но и наличия пищевого субстрата в доступной форме.

ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ БАКТЕРИОПЛАНКТОНА

Основная масса РОВ природных водоемов представлена высокомолекулярными соединениями (Кузнецов, 1971; Романкевич, 1975; Батурина, 1977; Fogg, 1962; Hellebust, 1975), потребление которых организмами требует предварительного гидролиза экзофермента-

ми.Несмотря на актуальность проблемы, эти процессы изучены крайне слабо. Как было установлено выше, водоросли потребляют органические соединения более интенсивно, чем бактерии,что является своеобразным "парадоксом". И чтобы в какой-то мере понять механизм такого явления были проведены эксперименты по изучению гетеротрофной и ферментативной активности водорослей и бактерий.

Наши исследования в небольшом пруду, расположенном на территории ботанического сада МГУ, показали, что присутствующие в воде ферменты (в частности,протеазы) гидролизуют органические соединения до низкомолекулярных, активно потребляемые бактериями и водорослями. Ферментативные процессы протекают как в присутствии природного сообщества фито- и бактериопланктона, так и после их отфильтровывания. то есть в "чистой" воде (Рис.8). Способность "чистой" воды к ферментативному гидролизу органических веществ указывает на наличие экзопротеаз в свободном состоянии. На долю "чистой" воды в среднем приходилось 76% ферментативной активности природного сообщества фито- и бактериопланктона. Кривая ферментативной активности фито- и бактериопланктона совпадает с таковой бактериопланктона (Рис.8),что указывает на доминирующую роль бактерий в продуцировании экзопротеаз. А гетеротрофная активность фитопланктона скорее всего зависела от ферментативной активности сообщества микроорганизмов.Аналогичное происходило и в культурах водорослей ( S.quadricauda, Ch.vulgadis.Spirulina Turn.), в среде которых присутствовали бактерии (их численность была в пределах 1-5 млн кл/мл). Ферментативная активность сообщества водорослей и бактерий практически совпадала с таковой только одних бактерий (Рис.10).

Подобную картину наблюдали и в альгологически чистых культурах S. quadricauda, Ch. vilgaris, Spirullna sp. и бактерии Bacillus subtllis Cohn. (Рис.9, 10). На долю "чистой" культураль-ной жидкости Spirullna sp., S. quadricauda, Ch. vulgaris приходилось соответственно 94%, 75%, 50% ферментативной активности среды, в которой находились эти водоросли. У В.subtllis аналогичный показатель составлял 69%. Наличие ферментов в свободном состоянии дает возможность утилизировать продукты гидролиза пищевого субстрата всеми присутствующими организмами. А скорость потребления органических соединений зависит уже от их физиологических возможностей. Ферментативная и гетеротрофная активность

чески ЧИСТОЙ культуры Бсепеаевтиз яиа<3г1саиаа

1 - ферментативная активность сообщества водорослей

и бактерий

2 - ферментативная активность сопутствующих бактерий

3 - ферментативная активность безбактериального фильт-

4 - гетеротрофная активность водорослей рата

5 - гетеротрофная активность сопутствующих бактерий

Рис.11. Потребление (А) и удельное потребление (Б) РОВ агрегированными (1) и одиночными (2) бактериями Можайского водохранилища (1985 г.)

культуры В. subtilis совпадали во времени,однако в начальной стадии роста бактерий гетеротрофная активность предшествовала ферментативной, как бы стимулировала последнюю (Рис. 9). В культурах водорослей их гетеротрофная активность осуществлялась с опозданием на несколько дней (Рис.10). Эти данные указывают на то, что водоросли как бы "вдут" появления в среде легкоусваивае-мых компонентов РОВ и уже тогда начинают их потреблять.

Известно, что экскреция в среду большинства литических ферментов происходит лишь при наличии в среде субстрата. В его отсутствие ферменты синтезируются с очень низкой скоростью, однако стоит появиться субстрату, как скорость синтеза фермента резко возрастает. Образовавшиеся в процессе ферментативного гидролиза продукты распада накапливаются в среде и могут потребляться гид-робионтами. Повышение концентрации продуктов гидролиза выше определенного порога приводит к блокированию синтеза бактериями фермента, а,соответственно, и его экскреции в среду (Дин, 1981; Квестинадзе, 1984; Прист, 1987). Таким образом организмы контролируют секрецию как внутриклеточных, так и некоторых внеклеточных ферментов. Эти результаты в основном получены при проведении биохимических работ в лабораторных условиях. А что же происходит в водных экосистемах? Возникает вопрос, а выделяют ли экзопроте-азы сами водоросли? Эксперименты с бактериально чистыми культурами Anabaena variabilis Kutz., Nostoc muscorum (Ag.) Elenk., Cii. vulgaris, S. quadricauda, C. gyrus показали, что эти водоросли хорошо потребляли низкомолекулярное соединение (14С - глу-таминовая кислота), а высокомолекулярное ( 1251 - белок) - ими не включалось в клетки, поскольку протеолитическая активость в культуральной среде этих водорослей не обнаруживалась. В отличие от водорослей В.subtilis хорошо потреблял как меченые аминокислоту, так и белок. Некоторые виды водорослей культивировали три недели и в течение всего этого времени фототрофы потребляли только меченую аминокислоту; потребление ими белка не происходило, а протеолитическая активность в среде не обнаруживалась. Только при заражении культуры водорослей (A. variabilis и N. muscorum) бактериями (на 25-е сутки культивирования) в среде стала регистрироваться протеолитическая активность и водоросли начали потреблять белок.

Учитывая, что зкзоферменты в основном являются индуцибель-

ными (т.е.. выделяются в среду при появлении субстрата), некоторые виды водорослей (Ch. vulgaris, S. quadricauda, A. variabilis) культивировали в присутствии белка. Однако, и в этих экспериментах протеолитическая активность в бактериально чистых культурах водорослей не наблюдалась. Внесение белка в среду не влияло на скорость потребления меченой по аминокислоты, что еще раз подтверждает, что протеолитическая активность в культураль-ной жидкости у перечисленных выше водорослей в отсутствии бактерий не наблюдалась. Все это указывает на неспособность водорослей экскретировать в среду протеазы, а возможно и другие лити-ческие ферменты. Проведенные эксперименты доказывают, что основная роль в ферментативном гидролизе органического вещества принадлежит бактериям.

Если это так, то бактерии как бы оказывают "помощь" водорослям в их гетеротрофии. Добавление фильтрата В. sublitls, содержащего протеазы, к бактериально чистым культурам A. variabilis и S. quadricauda приводило к увеличению гетеротрофной активности этих водорослей: у S. quadricauda она возросла в 2 раза, а у A. variabilis - в 7 раз.

Согласно нашим данным, повышение в среде В. subtilis концентрации белка (бычий сывороточный альбумин) от 1 до 50 мг/л приводило к увеличению протеолитической активности (иными словами - увеличению экскреции протеаз), а это, в свою очередь, сказывалось на потреблении бактериями белка. При низких концентрациях белка (1-5 мг/л) заметная экскреция протеаз наблюдалась после 2-3-часовой экспозиции, тогда как при более высоких (10-50 мг/л) - сразу же после внесения в среду этого субстрата.

В результате ферментативного гидролиза субстрата происходит накопление в среде низкомолекулярных продуктов, которые, проникая, в клетку, вызывают блокировку синтеза литических фермен-тов-протеаз, а, соответственно, и их экскрецию. Таким способом контролируется секреция ферментов, что подтверждается результатами наших исследований: увеличение концентрации аминокислот в среде В. subtilis (от 1 до 100 мг/л) приводило к снижению протеолитической активности на 33-55%. Иными словами - происходит уменьшение экскреции протеаз бактериями в культуральную жидкость при наличии аминокислот, причем, чем выше их концентрация, тем меньше поступает в среду протеаз. Близкие результаты были полу-

чены и при изучении влияния аминокислот на потребление бактериями меченого белка: добавление к В. subtills аминокислоты (лейцина) приводит к снижению потребления белка 1251-альбумина (на 67-75% по сравнению с контролем). При появлении в среде аминокислот бактерии переходят на предпочтительное их потребление, а это сказывается на продуцировании экзопротеаз, а, соответственно, и потреблении меченого белка. Таким образом бактерии могут регулировать интенсивность экскреции в среду протеаз; продукты ферментативного гидролиза белков - аминокислоты являются регуляторами этого процесса.

На основании полученных результатов можно в какой-то мере объяснить характер взаимоотношения водорослей и бактерий. Имея высокую удельную поверхность и активную транспортную систему в клеточной мембране, бактерии способны потреблять РОВ при более низких концентрациях, чем водоросли (Wright, Hobble, 1965). В то же время, благодаря возможности регулирования экскреции ферментов в среду, бактерии могут поддерживать низкие концентрации продуктов гидролиза субстрата в воде - ниже порога потребления этих веществ водорослями. Для того, чтобы повысить концентрацию продуктов гидролиза субстрата до той, которая необходима фотот-рофам, последним, вероятнее всего, необходимо каким-то способом блокировать проникновение в бактериальные клетки этих продуктов. В случае блокировки скорость ферментативного гидролиза субстрата будет оставаться на прежнем уровне, а продукты гидролиза накапливаться в среде. Такой механизм взаимоотношения водорослей и бактерий вполне возможен, тем более, что нам удалось показать, что фильтрат синезеленой водоросли A.variabilis приводил к снижению потребления В. subtills меченых аминокислот во много раз, тогда как их протеолитическая активность практически не изменялась.

Так, добавление фильтрата водорослей к В.subtilis в одном случае вызывало уменьшение гетеротрофной активности (по потреблению бактериями 14С-глутаминовой кислоты) в 9 раз (с фильтратом A.variabilis), а в другом (с фильтратом S.quadricauda) - гетеротрофная активность не изменялась. Добавление фильтрата A.variabilis к В. subtilis также приводило к резкому снижению потребления бактериями меченого 14С-пептида и 1251-белка. тогда как про-теолитические процессы практически не изменялись. Это указывает

на то, что фильтрат синезеленых содержит вещества, отрицательно влияющие на потребление бактериями низкомолекулярных соединений - продуктов ферментативного гидролиза белков. В то же время экскреция ими литических ферментов-протеаз оставалась без изменения. В мезотрофном Можайском водохранилище также наблюдали снижение гетеротрофной активности бактериопланктона в присутствии синезеленых. Известно, что многие синезеленые тормозят развитие бактерий (Сиренко, Козицкая, 1988), так что вполне вероятен описанный выше механизм воздействия этих водорослей на бактерии. В природных условиях между зелеными водорослями и бактериями такие антагонистические взаимоотношения, как правило, не наблюдаются. Подтверждением тому явились лабораторные эксперименты, в которых показано, что фильтрат зеленых водорослей не оказывал отрицательного воздействия на гетеротрофную активность бактерий.

Таким образом, несмотря на интенсивное потребление органических веществ водорослями, их гетеротрофная активность в значительной степени зависит от жизнедеятельности бактерий. Водоросли не могут экскретировать в среду литические ферменты и в отсутствие бактерий не способны утилизировать высокомолекулярное РОВ. Бактерии, вследствие выделения экзоферментов, гидролизуют органическое вещество до низкомолекулярных фракций, которые и потребляются как бактериями, так и водорослями. Наличие экзоферментов бактерий способствует потреблению низкомолекулярного РОВ и другими гидробионтами. В таком случае бактерий можно рассматривать как прямых, так и косвенных деструкторов органического вещества.

ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА БАКТЕРИАЛЬНЫМ СООБЩЕСТВОМ

В природных водоемах большая часть органического вещества представлена высокомолекулярными фракциями РОВ и детритом (Кузнецов, 1970; Хайлов, 1971; Романенко, 1985), которые в основном разрушаются бактериопланктоном. В подавляющем большинстве пресных водоемов (за исключением случаев цветения водорослей) детрит по массе заметно преобладает над живым веществом планктона и в силу этого является важнейшим структурным компонентом экосистемы (Сущеня, 1968; Тарасова, 1972; Павельева, 1974; Остапеня, 1979, 1987; Schindler. Alberts, 1974). Детрит, обладая высокой сорбци-

онной способностью, является центром аккумуляции на своей поверхности РОВ воды, где и осуществляется его разрушение микроорганизмами. Кроме того, на детрите происходит и ферментативный гидролиз сорбированного РОВ, после чего продукты гидролиза утилизируются планктонными организмами.

В задачу дальнейших наших исследовавний входило изучение интенсивности разрушения прижизненных и посмертных выделений водорослей и участия в этих процессах структурных групп бактерий, ферментов и детрита, выполняющего роль не только пищевого субстрата, но и поверхности.на которой осуществляется деструкция органического вещества. Несмотря на интенсивное изучение дест-рукционных процессов в водоемах, такие комплексные работы ранее не проводились.

Находящийся в толще воды детрит имеет в основном альгоген-ное происхождение,довольно однороден по химическому составу и в связи с этим скорость его оседания в толще воды в первую очередь зависит от размера частиц (Секи, 1986). В связи с этим было необходимо установить изменение его структуры в водоемах разного трофического уровня, выявить тенденцию в образовании размерных групп детрита при отмирании и разрушении водорослей и определить роль бактериопланктона в этих процессах.

Наши исследования на Можайском водохранилище и четырех прудах разной трофности показали, что в толще воды в основном находятся частицы размером до 50 мкм: до 10 мкм - 52-56% общего количества детрита, 10-50 мкм - 42- 55%. Частицы размером более 50 мкм представлены незначительно - всего 1- 3% и появляются в основном при отмирании фитопланктона. В водоемах разной трофности количество частиц детрита в течение вегетационного сезона изменялось в среднем от 2 до 250 тыс. в 1 мл воды: в мезотрофном -2-20 тыс./мл, в эвтрофном - 4-46 тыс./мл, в гипертрофном -67-250 тыс./мл. То есть, с повышением трофности водоемов количество частиц возрастает. Многолетние наблюдения за размерной структурой детрита Можайского водохранилища и эвтрофного пруда показали, что в водохранилище количество частиц детрита размером до 10 мкм в среднем было 9-10 тыс./мл, размером 10-50 мкм - 7-8 тыс./мл; в пруду - примерно в полтора раза больше - 15 и 12 тыс./мл, соответственно.

Чтобы установить,- как изменяется структура детрита при от-

мирании водорослей, в лабораторных условиях были проведены эксперименты с зелеными и синезелеными водорослями и природным фитопланктоном. Показано, что клетки водорослей при отмирании распадаются на очень мелкие частицы, которые довольно долго находятся во взвешенном состоянии.Размеры частиц детрита в течение 15-суточных экспериментов распределялись следующим образом: в среднем 60% частиц имели размер до 10 мкм, а около 40% приходилось на долю частиц размером 10-50 мкм. Частицы размером более 50 мкм. также как и в водоемах, встречались не во всех опытах и не превышали 3-5% общего количества детрита. Начиная с 1-2 дня опыта поверхность образовавшегося детрита заселялась бактериальными клетками. Максимальная их численность достигала несколько десятков клеток на 1 частице, тогда как в природных водоемах их число на одной детритной частице в среднем составляло 9-14 клеток.

Интенсивность деструкции органического вещества во многом зависит от общей поверхности детрита, что обеспечивает его высокую сорбционную способность. По нашим расчетам в Можайском водохранилище и эвтрофном пруду площадь поверхности планктонного детрита достигала 8-10 квадратных метров в 1 м3 воды. В течение вегетационного сезона на детрите Можайского водохранилища сорбировалось за 1 час от 8 до 14% экскретированного фитопланктоном РОВ. Наибольшие значения сорбции РОВ зарегистрированы в августе при относительно высоких величинах внеклеточной продукции.

Образующийся в водоеме детрит медленно оседает в толще воды. Его оседанию препятствует термоклин. Обычно наблюдаемого перепада плотности воды в металимнионе бывает достаточно, чтобы мелкие частицы, если не задерживались, то хотя бы резко снижали и без того невысокую скорость оседания. Наличие большого количества органического субстрата и достаточного количества кислорода создает благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий; интенсивные деструкционные процессы в металимнионе иногда приводят к появлению в этом слое металимниального минимума кислорода. Такое явление мы наблюдали в оз. Глубокое в 1976-1977 годах . Отсутствие перемешивания водной толщи в летнее время приводило к образованию температурного скачка (перепад температуры в слое 4-7 м составлял 10-12°С). В слое термоклина количество детрита было настолько велико, что он был виден невооруженным глазом, а

под микроскопом наблюдали хлопья слипшихся частиц. Интенсивные деструкционные процессы приводили к полному использованию кислорода в этом слое: в середине августа его количество снизилось до 0,2-1,5 мг 02/л, тогда как в верхней части гиполимниона оставалось на уровне 4 мг 02/л. Фотосинтез протекал преимущественно в верхнем двухметровом слое, однако основная масса фитопланктона находилась на глубине 5 м, над слоем температурного скачка, где биогенные соединения имелись в достаточном количестве .

По мере оседания детрита происходила его минерализация. По нашим расчетам в Можайском водохранилище детрит опускался на глубину 7-8 м приблизительно за одну неделю. За этот срок снижалось количество углерода в нем в 3-4 раза, азота - в 7 раз, а фосфора - в десятки раз. В лабораторных условиях убитый сестон всего за одни сутки терял большую часть лабильных соединений (в частности фосфора и азота), в результате чего его пищевая ценность для водных организмов резко снижалась.

В эвтрофном пруду (глубиной 2-3 м) собранный у дна детрит содержал такое же количество азота, фосфора и углерода, что и детрит из поверхностного слоя. Так что в мелких водоемах отсутствие термоклина приводит к тому, что детрит по мере его оседания в толще воды не успевал полностью разложиться. Разрушение его осуществлялось в основном на дне, а это приводило к тому, что уже с середины лета в придонном слое водоема наблюдалось отсутствие кислорода.

Детрит Можайского водохранилища и эвтрофного пруда в основном имел альгогенное происхождение. Это подтверждается тем, что пики развития (а соответственно и отмирания) фитопланктона и образования планктонного детрита чаще всего совпадали. Кроме того, увеличение количества седиментационного детрита наблюдалось сразу же после отмирания в водоемах водорослей, причем наибольшее его количество регистрировалось в верхних слоях водоемов, где концентрировалась большая часть фитопланктона.

Поскольку детрит и высокомолекулярное РОВ разрушается преимущественно бактериопланктоном, необходимо было выяснить вклад одиночных и агрегированных бактерий в этот процесс, поскольку физиологическая их активность, а, соответственно, и скорость трансформации органического вещества различны. Специалисты обычно выделяют три группы бактериопланктона: одиночные клетки, аг-

регированные бактерии (в основном колониальные) и обитающие на детрите бактерии, так называемые детритно-бактериальные ассоциации (ДВА).

Наш исследования на Можайском водохранилище и эвтрофном пруду показали, что на долю одиночных клеток приходилось 75-85% общего числа бактерий, колоний - 10-20%. а в виде ДБА - 5-15%. В аналогичных работах на четырех прудах разной трофности, при численности бактерий от 2 до 52 млн кл/мл какой-либо разницы в распределении этих групп бактерий не обнаружено: одиночные бактерии составляли 80-89% от всего бактериопланктона, колониальные - 10-16%, ДБА - всего 1-4%. В лабораторных экспериментах при добавлении в сосуды с водой из Можайского водохранилища мертвых зеленых и синезеленых водорослей, природного зоо- и фитопланктона наблюдалось увеличение общей численности бактерий в 4-5 раз, в основном за счет развития одиночных клеток (на их долю приходилось до 90% всех бактерий).

Рядом исследователей (Инкина, 1986; Kogure et al., 1979, 1980; Dutton, Bltton, Koopman,1986) отмечалось, что часть бактерий находится в малоактивном состоянии и не принимает участия в деструкционных процессах; в разных водоемах на их долю приходится от 30 до 90% от числа всех бактерий. Такой разброс результатов во многом связан с использованием разных методик, красителей и др. (Инкина, 1986). Для выяснения физиологической активности бактерий в наших исследованиях мы использовали широко распространенный метод, основанный на включении физиологически активными клетками бактерий флуоресцеиндиацетата (ФДА) (Swisher. Carrol, 1980; Schnurer, Roswall, 1982).

С помощью этого метода установлено,что в Можайском водохранилище (при численности бактерий в пределах 1-3 млн кл/мл) и в эвтрофном пруду (при численности около 5 млн кл/мл), доля физиологически активных клеток составляла в среднем 76-86% бактерий . Однако во время максимальной численности бактерий доля активных клеток в эвтрофном пруду уменьшилась до 50%, а в водохранилище -до 67-80%. И наоборот, при минимальной численности бактерий в водоемах доля физиологически активных клеток возрастала до 80-85%. По мере исчерпания доступного пищевого ресурса часть бактерий переходит в малоактивное состояние, а как результат этого - снижение их продукции и численности. Вероятно, именно этим фактом

можно объяснить причину уменьшения удельной продукции бактерий при их максимальной концентрации в водоемах.

Согласно нашим данным, в Можайском водохранилище до 58% деструкции планктонного сообщества осуществлялось за счет деятельности бактерий, а в отдельные периода сезона она достигала 93%. Особенно велика доля бактериальной деструкции в мета- и ги-полимнионе водохранилища, где количество фито- и зоопланктонных организмов невелико. После отфильтровывания доминировавших в планктоне синезеленых водорослей величины бактериальной деструкции всегда были выше, чем деструкция в нефильтрованной воде. Это еще раз подтверждает сделанный ранее вывод об отрицательном воздействии синезеленых водорослей на потребление бактериями органического вещества. Интенсивность деструкционных процессов в водохранилище и количество детрита чаще всего находились в прямой зависимости.

Для выяснения роли детрита в осуществлении деструкционных процессов были проведены специальные эксперименты: в сосуды с водой из Можайского водохранилища добавляли мелкодисперсные глину, мел и активированный уголь и наблюдали за скоростью деструкции органического вещества. Добавление частиц приводило к увеличению деструкционных процессов на 16-74%, причем величины деструкции возрастали пропорционально увеличению сорбционной поверхности частиц.

Наличие взвеси в среде приводило к увеличению и ферментативной активности: в сосудах с детритом она возрастала в 8-12 раз по сравнению с контролем (без взвеси), с активированным углем - в 6-11 раз, с глиной - 4-7 раз. Это связано с тем, что на взвеси происходит сорбция как РОВ, так и ферментов, в результате чего скорость ферментативного гидролиза возрастала в несколько раз. Продукты гидролиза белков - аминокислоты частично поступают в среду, что дает возможность утилизировать их гидробионтами (в том числе и водорослями), непосредственно не связанными с детритом. Так, добавление фильтрата, содержащего продукты ферментативного гидролиза белков, приводило к увеличению гетеротрофной активности (по потреблению 14С-глутаминовой кислоты) Ch. vulgaris в среднем на 41%. В. subtilis - на 36%, природного фитопланктона - на 71%, бактериопланктона - на 53%. То есть, наблюдалось увеличение гетеротрофного питания гидробионтов за счет пос-

тупивших в среду продуктов гидролиза высокомолекулярных соединений. Следовательно, протекающие на поверхности детрита ферментативные процессы позволяют обитающим в толще воды гидробионтам более интенсивно потреблять низкомолекулярное РОВ и особенно активную роль в этом играют организмы фитопланктона.

Для выявления физиологической активности структурных групп бактерий были проведены эксперименты по изучению деструкции прижизненных и посмертных выделений водорослей одиночными и агрегированными клетками, которые, как показали исследования, обладают разной физиологической активностью.

Установлено, что колониальные бактерии и ДВА Можайского водохранилища обладали более высокой гетеротрофной активностью, чем одиночные клетки (Рис. 116). Одна из причин этого - высокая сорбционная способность детрита, что стимулировало гетеротрофную активность бактерий. Так, в августе величина сорбции РОВ на детрите были соответственно в 5 и 3 раза больше, чем в июне и сентябре. Специальные эксперименты показали, что удельная гетеротрофная активность бактерий, находившихся на детрите, была в 36-41 раз выше, чем тех же бактерий, но находившихся в свободном состоянии. Это указывает на то, что гетеротрофная активность ДВА во многом определяется повышенной концентрацией органического вещества на детрите за счет более высокой его сорбции.

Несмотря на то, что в Можайском водохранилище агрегированные бактерии составляли не более 1/4 от общего числа клеток, их реальная роль в деструкции органического вещества соизмерима с таковой одиночных клеток, а во время отмирания фитопланктона и поступления в водоем большого количества органического вещества даже превосходит их (Рис.НА). Это объясняет причину увеличения деструкционных процессов при высоких концентрациях в водоеме детрита или иной взвеси.

В опытах с культурами зеленых водорослей (S.obliquus, S.quadricauda, An. falcatus, Ch.vulgaris, Ch. zofngiensis, St. chlorantus, C. gyrus) по изучению потребления сопутствующими бактериями экскретированного РОВ показано, что агрегированные бактерии потребляли меченое органическое вещество в 2-3 раза интенсивнее, чем одиночные клетки. Различия в потреблении меченого РОВ этими группами бактерий были большими при низких концентрациях (0,6-2,5 мкг С/л) добавленного РОВ, чем при более высоких

(4,5-6,4 мкг С/л). Скорее всего это связано с тем, что при низких концентрациях меченого РОВ одиночные бактерии не могут в полной мере его утилизировать, тогда как гетеротрофная активность агрегированных бактерий стимулировалась сорбцией органического вещества на детрите.

Как уже отмечалось, в экспериментальные сосуды вносили экс-кретированное водорослями РОВ в диапазоне концентраций 0,6-6,4 мкг С/л, а в конце эксперимента в среде оставалось неиспользованным 0,2-0,6 мкг С/л. В аналогичных опытах с водой из Можайского водохранилища по изучению потребления бактериопланктоном прижизненных экскретов водорослей в сосудах оставалось неиспользованным меченое РОВ еще в меньших концентрациях - 0,1-0,2 мкг С/л, в экспериментах с посмертными выделениями фитопланктона -О,2-0.3 мкг С/л, а в опытах с использованием в качестве пищевого субстрата 14С-гидролизата белка - 0,2-0,4 мкг С/л. Это доказывает, что микроорганизмы способны потреблять прижизненные и посмертные выделения водорослей и низкомолекулярное РОВ до ничтожно малых концентраций их в среде. Причем интенсивность потребления РОВ во многом зависит от присутствия агрегированных бактерий и детрита. Когда в среде преобладали одиночные бактерии, неиспользованное РОВ было на уровне 1-1,5 мкг С/л, а когда агрегаты -снижалось почти в 10 раз. Это можно объяснить высокой физиологической активностью агрегированных бактерий и активной сорбцией органического вещества на детрите.

Экскретированное водорослями РОВ потребляется микроорганизмами. Однако не совсем ясно, насколько интенсивно осуществляется этот процесс и что в дальнейшем происходит с потребленным органическим веществом.

Нашими экспериментами на Можайском водохранилище показано, что в течение вегетационного сезона бактериопланктон потреблял 45-72% (с среднем 62%) внеклеточной продукции фитопланктона. Интенсивность потребления экскретированного водорослями (меченого по 14С) РОВ, с одной стороны, связана с его концентрацией в среде, с другой - поступлением в водоем легкоусваиваемых компонентов при отмирании фитопланктона. Наибольшие величины потребления прижизненных экскретов водорослей (в пределах 60-70% внесенного в экспериментальные сосуды РОВ) наблюдали при максимальной внеклеточной продукции и отмирании фитопланктона. Это способствовало

20 Э2 "

0 А и 1 1

1 хЮ_11Ыкг С/кл-ч

*о

чрА

2.0

50п

Можайское в-ще

15 сут.

04.07. 2 86 г.

15 сут.

Эвтрофный пруд

о.]

13 7

15 сут.

01.07. 5 86 г.

15 сут.

Рис. 12. Трансформация бактериальным сообществом посмертных выделений фитопланктона Можайского водохранилища и эвтрофного пруда

А: 1 - количество РОВ, выделившегося из "детрита" (мкг С/л),

2 - утилизация РОВ бактериями (мкг С/л-ч),

3 - минерализованное бактериями РОВ (мкг С/л>ч),

4 - удельная активность бактерий ( мкг С/кл-ч).

В: 1 - минерализованное бактериями РОВ,

2 - РОВ, пошедшее на прирост бактериальной массы,

3 - неиспользованное РОВ.

возрастанию продукции, а, соответственно, и общей численности бактерий. Наименьшие значения потребления бактериями экскретиро-ванного водорослями РОВ (до 45%) отмечали во время активного развития фитопланктона. Сходные результаты были получены и в эвтрофном пруду.

По нашим расчетам значительная часть потребленных бактериями прижизненных экскретов фитопланктона была минерализована: в Можайском водохранилище и эвтрофном пруду эти величины были в пределах 63% и не зависели от трофности водоемов. Близкие результаты были получены и при изучении минерализации посмертных выделений фитопланктона в двух этих водоемах (Рис.12Б). В лабораторных экспериментах по изучению утилизации одиночными и агрегированными бактериями прижизненных экскретов отдельных видов зеленых водорослей было минерализовано около 70% потребленного РОВ. Таким образом, только 1/3 потребленного органического вещества используется на прирост бактериальной массы, а остальное минерализуется и в дальнейшем вовлекается в биотический круговорот.

Удельная гетеротрофная активность (в пересчете на одну клетку) бактерий в Можайском водохранилище и эвтрофном пруду в течение вегетационного сезона различалась в 5 раз: минимальные величины наблюдались при численности бактерий в пределах 3-4 млн кл/мл, а максимальные - при более низкой численности - 0,5-1 млн кл/мл. Эти результаты согласуются с данными физиологической активности бактерий (по ФДА): при низкой численности бактерий доля активных клеток максимальна, соответственно и выше их удельная гетеротрофная активность. И наоборот, при высокой численности бактерий количество активных клеток минимально, что и сказывается на величинах потребления ими органического вещества.

Поскольку часть РОВ поступает в водоем и при отмирании фитопланктона. возникает вопрос, а как быстро происходит лизис клеток водорослей и с какой интенсивностью осуществляется утилизация и трансформация бактериями этих продуктов? Чтобы ответить на этот вопрос, были проведены эксперименты с фитопланктоном Можайского водохранилища, эвтрофного пруда и культурой Ch. vulgaris. Меченый по 14С "детрит" готовили согласно принятой методике (Cole, Likenls, Hobbie. 1984).

Установлено, что при отмирании фитопланктона основная масса

его содержимого поступает в среду в течение 3-7 дней (Рис. 12). За это время отмершие водоросли в Можайском водохранилище опускаются до отметки 7-10 м, а в пруду - оседают на дно. Как уже отмечалось ранее, за одну неделю количество углерода, азота, фосфора в детрите снижалось в 3-10 и более раз. скорость потери содержимого отмершего фитопланктона во многом зависела от его видового состава. Так, в Можайском водохранилище в середине лета по массе доминировал Ceratium hirundinella (0. Mull.) Schrank., в пруду - Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs. Несмотря на то, что величины исходной радиоактивности "детрита" из фитопланктона двух водоемов были близкими, однако при разрушении синезеленых в среду в течение одной недели поступило в 2,5 раза больше меченого РОВ, чем из динофитовых. В случаях, когда видовой состав фитопланктона был более разнообразным (не наблюдалось явного доминирования в планктоне какой-либо группы водорослей) различия в количестве выделившегося РОВ из "детрита"(т. е. отмерших водорослей) в течение одной недели были незначительными.

Интенсивность же потребления меченого РОВ бактериями возрастала по мере его поступления в среду. Наиболее высокую гетеротрофную активность бактерий чаще всего наблюдали на седьмые сутки эксперимента, когда в среду поступало наибольшее количество РОВ (Рис.12). Однако при отмирании фитопланктона из водохранилища (в основном синезеленых), максимальная гетеротрофная активность бактерий наблюдалась уже в первые сутки эксперимента. Это скорее всего связано с тем, что "детрит", приготовленный из этих водорослей,выделял РОВ в среду как бы "залпом" (в течение 1-3 суток) и бактерии сразу же начинали его активно потреблять.

Следует отметить и другое. При постановке экспериментов общая численность бактерий в сосудах с водой из Можайского водохранилища и эвтотрофного пруда была в пределах 1-2 млн кл/мл. Уже в первые сутки опыта общая численность бактерий в воде из этих водоемов увеличилась в 3-11 раз, причем прирост агрегированных бактерий происходил значительно быстрее, чем одиночных клеток. Аналогичное наблюдали и в природных водоемах: при отмирании фитопланктона и поступлении в среду РОВ и детрита доля агрегированных бактерий и ДВА резко возрастала.что приводило к более интенсивному осуществлению деструкционных процессов.

Как уже отмечалось, разрушение "детрита" (т.е.мертвого фи-

топланктона), а, соответственно, и поступление в среду его содержимого, осуществлялось в основном в течение одной недели: при этом в первые трое суток бактерии потребляли около 50% выделев-шегося из "детрита" меченого РОВ, а в последующие сутки - значительно меньше - до 30-37%, что скорее всего связано с первоочередным поступлением в среду легкоусваиваемых компонентов РОВ. В среднем за вегетационный сезон бактериопланктон Можайского водохранилища и эвтотрофного пруда потреблял около 40% посмертных выделений фитопланктона и около 60% прижизненных экскретов. В аналогичных экспериментах с использованием "детрита" культуры Ch. vulgaris бактериопланктон потреблял 20-40% выделившигося в среду содержимого клеток. Интенсивность утилизации этого РОВ во многом зависела от присутствия бактериальных агрегатов: при доминировании в среде одиночных клеток потреблялось около 20% меченого РОВ, при доминировании агрегированных бактерий - около 40%.

Из полученных результатов видно, что прижизненные выделения водорослей потреблялись микроорганизмами более интенсивно, чем посмертные. Это связано с тем, что прижизненные экскреты в основном представлены легкоусваиваемыми компонентами . Кроме того, они поступают в среду более равномерно, чем посмертные выделения, и бактерии успевают утилизировать большую их часть, прежде чем они претерпят некую химическую трансформацию. При отмирании фитопланктона РОВ поступает в-}среду как бы "залпом"; оно в большей степени представлено высокомолекулярными соединениями (Не1~ lebust, 1974; Chrost, 1978). Присутствующий в воде детрит сорбирует на своей поверхности РОВ воды, где и происходит, с одной стороны, его трансформация бактериями, с другой - ферментативный гидролиз. Скорость ферментативных процессов на детрите значительно выше, чем непосредственно в воде. Продукты гидролиза поступают в среду и потребляются всеми присутствующими там организмами. Чем выше концентрация детрита в толще воды, тем интенсивнее осуществляется разрушение органического вещества.

Таким образом, бактерии и их литические экзоферменты способствуют более интенсивному разрушению органического вещества за счет "подключения" к этому процессу гидробионтов. способных потреблять только низкомолекулярные соединения. В связи с этим роль бактерий в деструкционных процессах следует рассматривать

несколько шире, чем считалось ранее.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Роль и значение фитоп£ланктона в трофике водных экосистем хорошо известна. Однако в силу неоднородной размерной структуры он по-разному включается в трофическую цепь. Поскольку зоопланктон в основном выедает наннопланктонные водоросли, то их биомасса поддерживается на относительно низком уровне. В.то же время, обладая достаточно высокой скоростью размножения, эти водоросли быстро восстанавливают свою численность (1,5-3 суток).

Направленность продукционно-деструкционных процессов в водоемах с участием размерных групп фито- и бактериопланктона можно представить в виде следующей схемы (Рис. 13). Каждый ее блок и связи несомненно значительно сложнее, однако нами выделены главные, которые и определяют интенсивность биотического круговорота: образование первичной продукции, потребление водорослей зоопланктоном, формирование автохтонного РОВ за счет прижизненных и посмертных выделений фитопланктона, трансформация РОВ ли-тическими экзоферментами микроорганизмов, образование детрита, деструкция органического вещества фито- и бактериопланктоном.

В пресных водоемах наиболее активным компонентом фитопланк-тонного сообщества является фракция размером до 20 мкм (блок А). Несмотря на низкие биомассы (4-16%) она продуцирует от 20 до 65% органического вещества. Кроме того, на долю этих водорослей приходится около 2/3 экскретированного фитопланктоном РОВ и гетеротрофной активности фитопланктона. Преимущества мелких- клеток водорослей обеспечиваются относительно большой удельной поверхностью, что позволяет им лучше потреблять биогенные элементы, РОВ и др., и. тем самым, иметь более высокие продукционные показатели по сравнению с сетным фитопланктоном (Федоров, 1987; Фи-ненко, 1987; Кирикова, 1988; Frieble, Correll, Faust, 1978).

Крупные и колониальные водоросли продуцируют значительно слабее, чем наннопланктон. Соответственно у них ниже и скорость роста, однако они чаще всего доминируют по биомассе в водоемах. И это в основном связано с тем, что сетной фитопланктон в меньшей степени потребляется в пищу зоопланктоном (блок Е). Кроме того, при интенсивном развитии он может забивать фильтрационный аппарат ракообразных (Садчиков, 1981, 1983а, б, 1984, 1989; Садчиков, Филиппова, 1984а, б, 1986), что является одной из причин

Рис. 13. Схема продуцирования и деструкции органического вещества размерными фракциями фито-и бактерио-планктона. Блок А: Фитопланктон

I - Биомасса: 1 - размер до 20 мкм

2 - размер 20-50 мкм

3 - размер более 50 мкм

II - Продукция: ВП - внутриклеточная

РП - внеклеточная (растворенная)., е - энергия света гь - биогенные элементы

Блок Б: Автохтонное РОВ Ь- .„„„„.

В - высокомолекулярное дыхание

Н - низкомолекулярное $ - литические экзоферменты

Блок В: РОВ водоема ---_ сорбцИя, переБлок Г: Бактериопланктон ™™К°оПОИен,га А - агрегированные бактерии системы О - одиночные клетки бактерий

Блок Д: Детрит Блок Е: Зоопланктон

=£>-. - продуцирование, участие в формировании продукта - потребление пищевого продукта

их голодания. Так что доступность пищевых ресурсов для зоопланктона может быть ограничена присутствием сетного фитопланктона (Гутельмахер, 1986; Гиляров, 1987; Гутельмахер. Садчиков, Филиппова. 1988; ; Webster, Peters, 1978; Gllwlcz, Siedler, 1980). Метаболиты некоторых колониальных водорослей (в основном синезеленых) могут также отрицательно влиять и на потребление корма зоопланктоном (Смирнов, 1975). А так как существует прямая зависимость между интенсивностью выедания водорослей и их продукцией (Schindler, Lean, 1974; Arcifa, Northcota, Froehlich, 1986), то сетной фитопланктон за счет всего этого снижает оборачиваемость биогенных элементов в среде и, тем самым, косвенно влияет и на продукцию самих же водорослей. Поэтому продукционная и трофическая роль сетного фитопланктона значительно ниже, чем наннопланк-тона, несмотря на существенное различие их биомасс в водоемах.

В исследованных наш водоемах по мере увеличения их трофического статуса происходит возрастание роли наннопланктона в продукционном процессе; увеличивается и их биомасса. И это во многом определяется размерами и проточностью водоемов, а также отсутствием сильного цветения водорослей. Так что благоприятные пищевые условия являются одной из причин высокой продукции зоопланктона в водоемах такого типа (Иванова, 1983, 1985; Андроникова, 1987). В крупных водохранилищах и озерах, подверженных антропогенному воздействию, повышение их трофности сопровождается увеличением биомассы фитопланктона, и в основном за счет крупных и колониальных водорослей. В этом случае доля наннопланктона резко снижается (Приймаченко,Литвинова,1968; Остапеня и др.,1973; Михеева, 1974; Wojciechowska,1976; Watson. McCay-ley, 1988). Следовательно снижается и продукция зоопланктона на единицу биомассы фитопланктона (Андроникова, 1987). А в малых и проточных водоемах трофическая роль наннопланктона реализуется более полно, чем в крупных.

Часть синтезированного фитопланктоном органического вещества частично поступает в среду в виде РОВ; экскреция осуществляется круглосуточно в течение всего вегетационного сезона (блок Б). Выделенное водорослями РОВ содержит в основном низкомолекулярные компоненты,которые легко потребляются гидробионтами. Поскольку экскреция РОВ водорослями осуществляется с относительно низкой скоростью, то организмы успевают утилизировать значитель-

ную их часть (до 60-70%) , превде чем оно претерпит некую химическую трансформацию. Таким образом, при определении прижизненных экскретов фитопланктона выявляется та доля синтезированного органического вещества, которая быстро и наиболее эффективно включается в трофическую цепь.

При отмирании фитопланктона большая часть его содержимого поступает в среду в течение 3-7 дней. А так как скорость оседания отмерших водорослей невелика (около 1 м в сутки), этого времени вполне достаточно, чтобы в относительно глубоких водоемах 1в частности, Можайском водохранилище) все содержимое клеток оказалось в воде прежде, чем они осядут на дно. Отмершие водоросли, образующие в последующем детрит, быстро заселяются бактериями, которые и осуществляют их минерализацию; всего за несколько дней детрит теряет большую часть лабильных соединений и превращается в трудноусваиваемое органическое вещество. В пресных водоемах детрит в основном имеет альгогенное происхождение и представлен мелкими частицами (до 10-50 мкм). которые достаточно долго находятся во взвешенном состоянии ( блок Д).

РОВ, поступившее в среду при отмирании фитопланктона, потребляется микроорганизмами в меньшей степени (около 40%), чем прижизненное. Это связано с тем, что оно содержит большее количество высокомолекулярных соединений и поступает в водоем как бы "залпом". Так что, если в водоемах и происходит накопление автохтонного РОВ, то осуществляется в основном за счет посмертных выделений фитопланктона (блок В).

Деструкция органического вещества осуществляется с участием бактерий и водорослей (блок Б, Г). Высокая гетеротрофная активность фитопланктона определяется преимущественным потреблением низкомолекулярных соединений. Среди водорослей наиболее высокой гетеротрофной активностью обладала фракция размером до 20 мкм, на долю которой приходилось около 70% потребленного фитопланктоном органического вещества. Однако, водоросли составляют конкуренцию бактериям лишь в потреблении низкомолекулярных фракций РОВ. Утилизация высокомолекулярных соединений водорослями осуществляется только в присутствии бактерий, так как они экзофер-ментов в среду не выделяют, а потребляют уже готовые продукты гидролиза субстрата. Экскреция в среду экзоферментов осуществляется в основном бактериями. Ферменты гидролизут РОВ до низкомо-

лекулярных компонентов (блок Б), которые в дальнейшем потребляются как самими же бактериями, так и водорослями. Так что в целом гетеротрофная активность фитопланктона во многом зависит от жизнедеятельности бактерий.

В водоемах интенсивность деструкционных процессов находится в прямой зависимости от количества агрегированных бактерий и детрита (блок Д). РОВ и поступившие в среду экзоферменты сорбируются на детрите, где и осуществляется ферментативный гидролиз этого РОВ. Скорость ферментативных процессов на детрите во много раз выше, чем непосредственно в воде. Часть вновь образованных низкомолекулярных продуктов ферментативного гидролиза потребляется обитающими на детрите бактериями, а другая - поступает в среду и утилизируется гидробионтами. Аналогичное наблюдается на поверхности почвенных частиц и в колонке биотехнологического реактора (Звягинцев, 1987; Березин и др., 1987). Таким образом, деструкционные процессы в присутствии детрита возрастают не только за счет повышения концентрации РОВ на детрите и его бактериальной деградации, но и "подключения" к этому процессу других гидробионтов, в том числе и водорослей. Скорость деструкции низкомолекулярных соединений в 200-400 раз выше, чем высокомолекулярных посмертных выделений фитопланктона (Saunders et al., 1980), поэтому разрушение органического вещества на детрите и доступность продуктов ферментативного гидролиза для других организмов является наиболее эффективным процессом.

Таким образом, основные продукционно-деструкционные процессы в водоемах протекают с участием мелких фракций фитопланктона и агрегированных бактерий. В связи с этим, интенсивность создания или разрушения органического вещества зависит не только от преобладания в системе фито- или бактериопланктона, но и от соотношения их размерных и структурных фракций. А детрит и находящиеся в "свободном" состоянии фермента как бы "подготавливают" органическое вещество для его утилизации и последующей деструкции. Поэтому детальный анализ участия структурных групп водорослей и бактерий в осуществлении продукционно-деструкционных процессов позволяет , с одной стороны, лучше понять его механизм, с другой - достаточно близко подойти к решению проблемы, связанной с наблюдающимся во многих водоемах дисбалансом деструкционных и продукционных процессов (Константинов. 1983).

ВЫВОДЫ

1.Наблюдения за динамикой развития фитопланктона в водоемах разной трофности позволили рассмотреть его размерность как один из важнейших экологических факторов. Из выделенных размерных фракций фитопланктона (до 20 мкм, 20-50 мкм и более 50 мкм) наиболее активным компонентом является сообщество водорослей размером до 20 мкм, которое, несмотря на низкие биомассы (4-15%), продуцирует 20-65% органического вещества; кроме того, на его долю приходится 2/3 экскретированного водорослями РОВ и гетеротрофной активности фитопланктона. Доминирующий по массе сетной фитопланктон (размер более 50 мкм) создает 20-60% внутриклеточной и около 30% внеклеточной продукции; на его долю приходится всего 20% гетеротрофной активности фитопланктонного сообщества.

2.По мере повышения трофности изученных водоемов прослеживается возрастание роли наннопланктона и снижение участия сетного фитопланктона в продуцировании органического вещества. Возрастают и величины внеклеточной продукции фитопланктона. Водоросли экскретируют РОВ в среду круглосуточно в течение всего вегетационного сезона. В толще Можайского водохранилища фитопланктон экскретирует в среду от 10% до 40% первично образованного органического вещества.

3.Количество экскретированного РОВ зависит от интенсивности солнечной радиации, времени суток, глубины распределения водорослей в толще воды и развития в водоеме наннопланктона. Наибольшая экскреция (в абсолютных показателях) осуществляется в дневное время при интенсивном фотосинтезе. При этом в относительных величинах (в процентах от включенного в клетку углерода) наблюдается обратная картина: в течение II и III периода светового дня выделяется до 10% синтезированного органического вещества, тогда как в утренние часы (I период), сумерках (V период) и ночное время - до 40- 60%; максимальные величины экскреции наблюдаются и на глубинах с недостаточной освещенностью.

4. Анализ гетеротрофной активности фитопланктона в водоемах разной трофности и в лабораторных экспериментах показал важную экологическую значимость гетеротрофного метаболизма водорослей. Высокая гетеротрофная активность фитопланктона определяется преимущественным потреблением низкомолекулярных органических соединений (до 60-80% потребленного фито-и бактериопланктоном этого

РОВ), тогда как высокомолекулярные соединения на 2/3 потребляются бактериопланктоном.

5.С помощью метода поляризации флуоресценции установлено, что экскреция в среду ферментов осуществляется в основном бактериями. Выделенные ферменты гидролизуют органическое вещество вне связи с живыми организмами, что позволяет потреблять продукты гидролиза всем комплексом присутствующих гидробионтов. Утилизация высокомолекулярных соединений водорослями осуществляется только в присутствии бактерий, посколько сами водоросли не выделяют экзоферменты в среду, а потребляют готовые продукты гидролиза.

6.В природных водоемах на долю бактерий приходится более 60% деструкции РОВ всего планктонного сообщества. При этом бак-териопланктон потребляет около 60% экскретов водорослей (легко-усваиваемое РОВ) к около 40% выделений отмирающего фитопланктона, большая часть которых составляют высокомолекулярные соединения.

7.Основная роль в деструкционных процессах принадлежит агрегированным бактериям: скорость потребления этими бактериями РОВ во много раз выше, чем одиночными клетками. Интенсивность деструкционных процессов зависит не только от концентрации в среде органического вещества, но и количества бактериальных агрегатов и детрита, сорбирующих на своей поверхности высокомолекулярное РОВ и литические ферменты. Скорость ферментативного гидролиза высокомолекулярного РОВ на детрите на порядок выше, чем непосредственно в воде. Часть образованных низкомолекулярных продуктов потребляется бактериями непосредственно на детрите, оставшаяся - поступает в воду и утилизируется в первую очередь бактериями и водорослями.

8.Фито-и бактериопланктон в водоемах разной трофности минерализует 40-75% всего потребленного органического вещества, при максимуме - 80-90%, приуроченном к середине вегетационного сезона. Несмотря на разную скорость утилизации прижизненных и посмертных выделений фитопланктона, на прирост бактериальной массы используется 35-40% потребленного органического вещества, оставшаяся часть минерализуется.

9.В исследованных водоемах разной трофности продукцион-но-деструкционные процессы осуществляются наиболее интенсивно с

участием наннопланктонных водорослей и бактерий. Бактерии и продуцируемые ими литические экзоферменты "подключают" к процессу разрушения органического вещества также и других гидробионтов, потребляющих только низкомолекулярные соединения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Садчиков А.П. Определение суточной динамики продукции макрофитов. - Информ. бюлл. Инст.Биол.внутр.вод. АН СССР, 1976. N 31. с. 21- 24.

.2. Садчиков А.П., Куликов А.С. Численность, продукция и время генерации бактериопланктона озера Глубокое. - Биол. науки, 1978, N 11. с. 109- 112.

3. Садчиков А.П. Продукция фитопланктона озера Глубокое. -рук. деп. В ВИНИТИ 7.02.79., N 520-79, 13 с.

4. Гиляров А.М., Чекрыжева Т.А., Садчиков А.П. Структура горизонтального распределения планктона в эпилимнионе мезотроф-ного озера. - Гидробиол. журн., 1979, т.15, N 4, с. 10-18.

5. Садчиков А.П. Фито- и бактериопланктон мезотрофного озера и его потребление зоопланктоном. - Канд. дисс., МГУ. 1980, 219 с.

6. Садчиков А.П. Биомасса и продукция разных размерных групп водорослей мезотрофного озера. - Биол. науки, 1981, N 10, с. 61-66.

7. Садчиков А.П. Влияние сетного фитопланктона на питание зоопланктона водорослями и бактериями. - В сб. "Круговорот вещества и энергии в водоемах". Тезисы докл. к 5 Всесоюзному лим-нол. совещ.. 2-6 сентября 1981, Лиственничное на Байкале. Иркутск, 1981, вып. 1, с. 32-34.

8. Садчиков А.П. Некоторые гидрохимические характеристики озера Глубокое. - В кн. "Влияние антропогенных факторов на структуру и функционирование биогеоценозов", Калинин, изд-во Калининского ГУ, 1981, с. 3-16.

9. Садчиков А.П., Филиппова Т.Г., Куликов А. С. Влияние фи-топланктонного сообщества на численность и продукцию бактерий пелагиали озера Глубокого. - Микробиол. журн., 1982, т. 44, вып. 1, С. 28-34.

10. Садчиков А.П. Продукция фитопланктона Глубокого озера в 1976 и 1978 годах. - Биол. науки, 1982, N 2. с.59-65.

11. Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Определение радиоактивности зоопланктона, меченого углеродом, методом жидкостной сцинтилляции. - Биол. науки, 1982, N И, с.102-104.

12. Матвеев В. Ф.. Садчиков А.П. Биоиндикация водоемов Подмосковья. - В кн. "Биоиндикация состояния окружающей среды Москвы и Подмосковья". - М., Наука, 1982, с.61-65.

13. Садчиков А.П. Сезонное изменение потребления озерного фито- и бакгериопланктона Eudlaptomus graclloldes (Lili.). - Биол. науки. 1983 а, N 4, с. 53-58.

14. Садчиков А.П. Питание некоторых Cladocera мезотрофного озера фито- и бактериопланктоном. 1. Эпилимниальные Bosmina со-regonl и Diaphanosoroa brachyurum. - Биол. науки, 1983 б, N 8, с. 64-70.

15. Садчиков А.П., Чекрыжева Т.А.. Колосов В.Р. Сезонная динамика фитопланктона оз. Глубокое. - Гидробиол. журн., 1983, т. 19, N 5, с. 27-33.

16. Садчиков А.П., Евдущенко A.B., Каниковская A.A., Федоров В.Д. Фитопланктон Можайского водохранилища и его продукционные характеристики. - Рукопись деп. в ВИНИТИ от 21.12.83, N 6943-83, 10 с.

17. Садчиков А.П. Температурный режим, прозрачность и распределение кислорода. - В кн. "Биоценозы мезотрофного озера Глубокого", М.. Наука, 1983, с.181-188.

18. Садчиков А.П. Питание некоторых Cladocera мезотрофного озера фито- и бактериопланктоном. II. Металимниальные Daphnia hyallna и Ceriodaphnla pulchella. - Биол. науки, 1984, N 3, с. 51-55.

19. Каниковская A.A., Садчиков А.П., Федоров В.Д. Продукци-онн<5®еструкционные характеристики фито- и бактериопланктона Можайского водохранилища. - Рукопись деп. в ВИНИТИ 25.04.84, N 2647-84, 12 с.

20. Каниковская A.A., Садчиков А.П. Изучение сезонных изменений потребления фито- и бактериопланктоном растворенного органического вещества. - Рукопись деп. в ВИНИТИ 25.04.84, N 2646 -84. 9 с.

21. Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Питание некоторых эпилим-ниальных ветвистоусых рачков мезотрофного озера. - Биол. науки, 1984 а, N 8, с. 60-68.

22. Садчиков А.П., Каниковская А.А. Роль бактериопланктона в деструкции органического вещества Можайского водохранилища. -Микробиол. журн., 1984, т. 46, вып. 4, с. 10-14.

23. Садчиков А.П., Чекрыжева Т.А., Колосов В.Р. Вертикальное распределение фитопланктона мезотрофного озера Глубокое в 1976-1978 гг. - В кн. "Взаимоотношения компонентов биогеоценозов в южно-таежных ландшафтах", Калинин, изд-во Калининского ГУ, 1984, с.122-137.

24. Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Питание трех видов Daph-nia, обитающих в мезотрофном озере. - Биол. науки, 1984 б, N 11, с. 59-64.

25. Каниковская А.А., Садчиков А.П., Федоров В.Д. Сезонные изменения взаимоотношений фито- и бактериопланктона в толще воды мезотрофного водоема. - Рукопись деп. в ВИНИТИ, 17.05.85, N 3360-85, 62с.

26. Каниковская А.А., Садчиков А.П. Изучение сезонных изменений фито- и бактериопланктона Можайского водохранилища. 1. Сезонные изменения основных гидробиологических характеристик. -БИОЛ. науки, 1985, N 7, с.55-62.

27. Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Потребление дафнией пищевых частиц разного размера в экспериментальных условиях. - Рукопись деп. В ВИНИТИ, 05.06.86, N 4120- В86, 8 С.

28. Куликов А.С., Садчиков А.П., Максимов В. Н. Растворенное органическое вещество и его трансформация бактериальным сообществом. - Рукопись деп. в ВИНИТИ 07.09.87, К 6557-В87, 44 е., (обзор).

29. Гутельмахер Б.Л., Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Питание зоопланктона.- Итоги науки и техники. ВИНИТИ, сер. Общая экология. Биоценология. Гидробиология, 1988, т. 6, 155 с.

30. Куликов А.С., Садчиков А.П., Максимов В.Н. Общая активность бактерий седиментационного детрита, измеренная с помощью флуоресцеиндиацетата. - Микробиол. ясурн., 1989, т. 51, N 5. с.7-11.

31. Садчиков А.П. Размерная структура сестона (водоросли, бактерии, детрит) как показатель кормовой базы зоопланктона. -Bulletin Unlversiti of agriculture in Prague, 1989, N 4, c. 72-75.

32. Садчиков А.П., Френкель O.A. Прижизненное выделение

растворенного органического вещества фитопланктоном (методические аспекты). - Гидробиол. журн., 1990, т. 26, N 1, с. 84-87.

33. Садчиков А.П., Куликов A.C.. Максимов В.Н. Структура бактериопланктона в двух разных по трофности водоемах. - Биол. науки, 1990, N 3, с. 79-85.

34. Садчиков А.П., Куликов A.C. Прижизненное выделение растворенного органического вещества фитопланктоном Можайского водохранилища и его утилизация бактериальным сообществом. - Ин-форм. бюлл. Биол.внутр. вод. АН СССР, 1990 а, N85, с. 34-37.

35. Садчиков A.n., Френкель O.A. Сорбция меченых соединений мембранными фильтрами. - Информ. бюлл. Биол. внутр. вод. АН СССР, 1990, N 89, с. 81-83.

36. Куликов А.С., Садчиков А.П.. Максимов В.Н. Структура детрита и ассоциированные с ним бактерии в двух разных по трофности водоемах. - Биол. науки. 1990, И 8, с.85-93.

37. Садчиков А.П., Куликов А.С. Трансформация прижизненно выделенного фитопланктоном органического вещества бактериальным сообществом. - Гидробиол. журн., 1990 б, т. 26, N 6, с.13-16.

38. Куликов A.C., Садчиков А.П., Куликова E.H. Разложение водорослевого детрита в мезотрофных и эвтрофных водоемах. - В кн. "Рыбохозяйственное освоение водоемов комплексного назначения", М., ВНИИР, 1990а, с.16-20.

39. КуликовА.С., Садчиков .Л.П., Куликова E.H. Внеклеточные выделения фитопланктона и их утилизация бактериопланктоном. - В кн. "Рыбохозяйственное освоение водоемов комплексного назначения", М., ВНИИР, 1990 б, с.24-29.

40. Макаров A.A., Садчиков А.П., Максимов В.Н. Продукция водорослей разных размерных групп и прижизненное выделение РОВ фи-топланктонным сообществом. -Гидробиол. журн., 1991, т.27, N 1, с.3-7.

41. Белова С.Л., Садчиков А.П. Сопоставление биомасс бакте-рио-, фито- и зоопланктона мезотрофного Можайского водохранилища. - Биол. науки, 1991, N 5, с.69-74.

42. Бессонов О.А..... , Садчиков А.П. и др. Биогеохимический цикл тяжелых металлов в экосистеме Нижнего Дона. - Ростов-на-Дону, изд. Ростовского ун-та, 1991, 112 с. (коллективная монография).

43. Садчиков A.n., Ануфриев В.А. Структурные характеристики

бактериопланктона и детрита мезо- и эвтрофного водоемов. - Биол. науки. 1991, N И, с.67-72.

44. Садчиков A.n., Козлов О.В. Суточная динамика продукции фито- и бактериопланктона. - Гидробиол. журн., 1992 а, т.28, N

2, С. 12-16.

45. Садчиков А.П., Козлов О.В. Применение метода двойной метки ( 3Н и 14С) для определения фототрофной и гетеротрофной "активности водорослей и бактерий. - Гидробиол. журн., 1992 б, т. 28, N3, с. 102-104.

46. Садчиков A.n., Куликов А.С. Утилизация прижизненных и посмертных выделений Chlorella vilgarls бактериальным сообществом. - Биол. науки, 1992 а, N 7, с. 29-36.

47. Садчиков А.П., Куликов A.C. Утилизация посмертных выделений фитопланктона бактериальным сообществом. - Гидробиол. журн., 1992 б, т.28. N 5, с. 16-21.

48. Садчиков А.П., Козлов О.В., Скобеева Т.Н. Продукция сетного- и наннопланктона с учетом внеклеточных выделений небольшого пруда. - Биол. науки, 1992, N 11-12, с.46-51.

49. Садчиков А.П., Френкель 0.А.. Скобеева Т.Н. Ферментативная и гетеротрофная активность водорослей и бактерий. - Гидробиол. журн., 1992, т. 28, И 6, с. 51-55.

50. Sadchikov А.P., Kozlov O.V., Holod A. The Release of su-luble organic substances by 3 species of green algae in vivo. -Biología, 1992, N 47/6, p.497-501.

51. Садчиков А.П., Козлов О.В. Продукция нанно- и сетного фитопланктона (с учетом прижизненных выделений растворенного органического вещества) в трех разных по трофности водоемах. -Гидробиол. журн., 1993, т.29, N 1, с.3-9.

52. Садчиков А.П. Значение и роль зоопланктона в трансформации органического вещества. 1. Трофические взаимоотношения в планктонном сообществе (обзор). - Биол. науки, 1993, N 3-4, С.5-23.

53. Садчиков А.П., Френкель O.A., Дмитровский JI.Г., Еремин С.А. Ферментативная и гетеротрофная активность водорослей и бактерий при потреблении меченых аминокислот, дипептида и белков. -Гидробиол. курн., 1993, т.29, ИЗ, с. 71-76.

54. Садчиков A.n., Френкель O.A. Влияние концентрации белка на протеолитическую активность бактерий (на примере Bacillus

subtllls). -Гидробиол. журн.. 1993, Т. 29, Ii 4, с. 81-85.

55. Дмитровский Л.Г., Садчиков A.n. Стимуляция протеолити-ческой активности бактерий некоторыми водорослями. - Гидробиол. журн., 1994, Т. 30, N 1, с. 53-59.

56. Садчиков А. П., Козлов 0.В. Суточная динамика прижизненного выделения органического вещества фитопланктоном Можайского водохранилища. - Биол. науки, 1994, Н 1, с.48-53.

57. Садчиков A.n., Макаров A.A., Максимов В.Н. Продукция размерных групп фитопланктона в трех водоемах разной трофности. - Гидробиол. журн., 1995, т. 31, N 6, с.44-53.

58. Садчиков А.П., Френкель O.A. Суточная динамика продуцирования органического вещества фитопланктоном. - Гидробиол. журн., 1996, т. 32, N 5, с. 42-45.

59. Садчиков А.П., Макаров А.А. Методические аспекты изучения прижизненных выделений водорослей в природных водоемах. -гидробиол. журн., 1997, т. 33., N 2.

60. Садчиков A.n., Френкель O.A., Еремин С.А. Определение протеолитической активности в водных экосистемах методом поляризации флуоресценции. - Гидробиол. журн., в печати.

Информация о работе

Садчиков, Анатолий Павлович
доктора биологических наук
Москва, 1997
ВАК 03.00.18

Автореферат

Похожие работы