Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. Недостаточная эффективность государственного контроля и управления качества водной среды объясняется отсутствием оперативной экологической информации, обеспечивающей в свою очередь принятие своевременных оптимальных управленческих решений. Согласно анализу, проведенному головными институтами Мннэкологии России, действующие в стране гостнрованные системы ведомственных средств наблюдения и контроля за состоянием природной среды (Волков и др., 1992) имеют ряд существенных недостатков, среди которых:
слабая степень автоматизации процессов получения информации;
отсутствие алгоритмов комплексной обработки экологического материала;
несовершенство методологии мониторинга;
приоритет в регистрации химических показателей над биологическими.
В первую очередь это относится к методам изучения автотрофних организмов, продуцирующих первичные органические вещества и кислород, многообразно и глубоко влияющих на экологический режим водной среды. В качестве общепринятой и отработанной методической основы изучения фитопланктона, вплоть до настоящего времени, выступает визуальное изучение проб под микроскопом и прямое измерения продукции in situ. При этом, получить в полном объеме картину распределения фитопланктона и его физиологических характеристик: при режимных долговременных наблюдениях, применяя лишь традиционные методы,"... которые не обладаютнеобходимымиинтегративностью и пространственно-временным разрешением, соответствующим скоростям процессов, протекающих в экосистеме" (с.6, Левин и др., 1992) чрезвычайно сложно. Поэтому, для диагностики фитопланктона все чаше используются комплексныеоперативные системы, основанные на контактных флуоресцентных методах.
Для наиболее пол ной реализации потенциальных возможностей этих методов на кафедре физиологии и микробиологии Красноярского госуниверситета была разработана специальная флуоресцентная система диагностики фитопланктона [ФСДФ), которая включает аппаратуру, методы и алгоритмы расчетоз рахтичных параметров (Гольд и др., 1986; Метод, рекомендации ..., 1 989!.
целью работы было рассмотрение двух направлений использования ФСДФ іри изучении планктонных водорослей:
-диагностика состояния фитопланктона внутренних водоемов по основным флуоресцентным показателям;
- получение новой информации в области экологической физиологии
планктонных водорослей.
По первому направлению были поставлены следующие задачи:
- оценить эффективность использования флуоресцентных показателей для
выделения фаз развития фитопланктона;
-определить возможности перехода от отдельных флуоресцентных измерений к продукционным величинам, характеризующим состояние водоема в целом. По второму направлению:
- рассмотреть новый подход при оценке первичной продукции водорослей по
энергетической эффективности хлорофилла "а" (САЧ:1ФАР);
определить зависимость введенных авторами эколшо-физиологических показателей (АЧ:1„ или САЧ:2ФАР) оттаксономической структуры фитонланкто-на;
установить таксономическую специфичность в суточной вертикальной динамике планктонных водорослей и дать ее физиологическое обоснование.
Важной стороной работы является дальнейшее совершенствование ФСДФ. В связи с этим, была поставлена задача изучения возможности замены гербицидов (диурон, симазин), используемых в качестве ингибиторов электронно-транспо-ргной цепи, на ультразвуковое излучение.
На защиту выносятся следующие основные положения.
На основе использовании флуоресцентного метода исследования фитопланктона, доказана таксономическая специфичность удельной энергетической эффективности хлорофилла "а", что не удавалось установить применяя традиционные методы.
Дли определения продуктивности фитопланктона предложены расчетные методы, где в качестве исходных данных используются результаты флуоресцентного метода. В отличие от известных, они позволяют учитывать гетерогенность таксономического состава, физиологического состояния и характера вертикального распределении в столбе воды планктонных водорослей.
На основе изучения флуоресцентных показателей установили специфику вертикальных перемещений диатомовых и синезеленых водорослей и их физиологической активности.
С помощью комплекса флуоресцентных характеристик (флуоресценция хлорофилла "а", флуоресценция фона, вариабельная флуоресценция) выделены различные фазы (периоды) развития фитопланктона. Каждой фазе соответствует определенный характер вертикального распределения и количественный уровень флуоресцентных показателей.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе анализа данных доказана таксономическая специфичность удельной энергетической эффективности хлорофилла "а". Рекомендовано в дальнейшем использовать этот показатель при дифференцированной оценке первичной продукции смешанного планктонного сообщества. Предложены расчетные методы определения продуктивности фитопланктона, где з качестве исходных данных используются результаты флуоресцентного метода, /становлена специфика в вертикальных суточных перемещениях у диатомовых и ;инезеленых водорослей.
практическая ЗНАЧИМОСТЬ. Предлагаемая работа является составной іастью исследований, направленных на дальнейшее совершенствование и .юдернизацию флуоресцентной системы диагностики фитопланктона, которую т практике используют ряд научно-исследовательских институтов и высших 'чебных заведений. Полученные материалы по флуоресцентной диагностике тланктонных водорослей Кантатского водохранилища и озера Шира были іспользованьї для построения имитационной системы прогноза и выработки ікологических оценок сценариев по улучшению качества воды сотрудниками інститути Биофизики СО РАН.
Работа выполнена на кафедре физиологии и микробиологии Красноярского осуниверситета в'рамках госбюджетной программы.
апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзном овешан и и по вопросам методики изучения первичной продукции фитопланктона Борок, 1989), Международной конференции "Фундаментальные и прикладные :роблемы охраны окружающей среды" (Томск, 1995), семинаре кафедры шзиологии и микробиологии Красноярского госупиверситета (1996), собрание красноярского отделения ГБО при РАН (1996). Тезисы докладов были редставлены на конференции с международным участием "Региональная
экология" (Новокузнецк, 1994), 2-й Международной научно-практической конференции "Экология и охрана окружающей среды" (Пермь, 1995) к региональной конференции "Экологическое состояние и природоохранные проблемы Красноярского края" (19951.
выигранные ГРАНТЫ. Исследования по теме диссертации были поддержаны грантом по фундаментальным исследованиям в облаете биологии Госкомитета Российской Федерации по высшему образованию (Санкт-Петербург, 1996), грантом "Фундаментальные проблемы охраны окружающей среды и экологии человека" (Томск, 1996), грантами Красноярского краевого фонда науки по фундаментальным исследованиям N* 1F0166 (1993) и 4F0225 (1995), а также стипендией для молодых ученых того же фонда.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
структура И ОБЪЕМ работы. Диссертация состоит из введении, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержитЭ иллюстраций и 27 таблиц. Списоклитературы включает 174 источника.
