ГЛАВНАЯ » ОБЗОРЫ И СТАТЬИ » СТАТЬИ » ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ВОДОРОСЛЕЙ » Влияние добавок элементов минерального питания на длину клеточных цепочек диатомей

Влияние добавок элементов минерального питания на длину клеточных цепочек диатомей

Influence of mineral nutrition elements additives to the length of the diatom cell chains

 

Федоров А.В., Плотников Г.К.

Aleksey V. Fedorov, Gennadij K. Plotnikov

 

Кубанский государственный университет (г.Краснодар),
биологический факультет, кафедра зоологии

 

УДК 574.24

 

Рассматривается влияние нитратов и фосфатов на увеличение биомассы и длины клеточной цепи диатомей. Показано, что на прирост биомассы диатомовых водорослей влияет совместная добавка азота и фосфора. Увеличение числа клеток цепи у Skeletonema costatum происходило при совместной добавке нитратов и фосфатов. Для остальных диатомей влияние сравнимо с ошибкой эксперимента.

Ключевые слова: фитопланктон; диатомовые водоросли; северо-восточная часть Черного моря.

 

Фитопланктон оказывает существенное влияние на формирование климата планеты. Почти половина фиксируемого на Земле углерода  приходится на диатомовые водоросли. Показано, что для фитопланктона Черного моря цветение диатомей происходит в конце зимы – начале весны (Silkin et al., 2013). Однако идентификация цветения мелких диатомей происходит post factum. Оценить интенсивность цветения и продуктивность водорослей в это время с помощью экспресс-методов не представляется возможным. Один из способов быстрой оценки продуктивности фитопланктона основывается на анализе длин цепочек. Возможность применения этого метода была показана Лифанчук А.В. (2013).

Длина клеточной цепи диатомей может варьировать от одной клетки к неограниченному числу клеток (Прошкина-Лавренко, 1955). Однако, факторы, влияющие на количество клеток в цепочке диатомей, остаются малоизученными. Наиболее вероятным фактором формирования длинных цепочек является концентрация элементов минерального питания (Лифанчук, 2013). В качестве примера можно привести данные экспериментов, в которых количество клеток в цепочке Skeletonema costatum повышалась при увеличении концентрации элементов минерального питания и температуры с 6 до 17оС (Takabayashi et al., 2006).

Целью настоящей работы является проверка гипотезы идентификации состояния цветения водорослей и их продукционных свойств с помощью подсчёта количества клеток в цепочках диатомей и анализа полученных данных.

 

Материалы и методы

В период 2013-2016 гг. проводили эксперименты с накопительной культурой фитопланктона, в которых исследовали влияние нитратов и фосфатов на морфологическую структуру фитопланктона. Объектом исследования служила смешанная культура водорослей, полученная на основе природного сообщества фитопланктона. Пробы были собраны с борта МНС «Ашамба». Отбор проб производили с горизонта 0 м на станции над глубиной 50 м (район срединного шельфа). Выращивание проводили в колбах Эрленмейера емкостью 500 мл, где объем культуральной среды составлял 200 мл. В эксперименте использовали аппарат для культивирования (термолюминостат). Интенсивность падающего света поддерживали на уровне 58–61 мкмоль/м2 ФАР, свето-темновой период соответствовал  природному.

Идентификацию видов и подсчет числа клеток проводили ежедневно на световом микроскопе в счетной камере Ножотта объемом 0,05 мл. Биомассу рассчитывали методом «истинного объема» (Киселев, 1969), при этом использовали данные собственных измерений. Определение таксономической принадлежности осуществляли с помощью www.algaebase.org и www.marinespecies.org.

В экспериментах применяли периодический (накопительный) режим культивирования. Опыты ставили с применением метода планирования экспериментов, которые позволяют получать уравнения регрессии, отражающие действие выбранных факторов на изучаемый параметр (Максимов, Федоров, 1969). Добавку элементов минерального питания (нитратов в форме KNO3 и фосфатов в форме Na2HPO4) производили в начале эксперимента по единой схеме, представленной в таблице №1.

Таблица 1. План экспериментов по изучению влияния добавок элементов минерального питания
на продукционные свойства

 

Результаты и обсуждение

В северо-восточной части Черного моря диатомовые водоросли, образующие клеточные цепи, представлены такими видами, как Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pseudodelicatissimа, Skeletonema costatum. В различные сезоны и годы эти диатомеи входили в лидирующий комплекс видов (Паутова и др., 2007; Silkin et al., 2013).

В весенний период диатомовая водоросль Pseudo-nitzchia pseudodelicatissima входит в лидирующий комплекс фитопланктона (Паутова и др., 2007; Silkin et al., 2013).

Для оценки влияния элементов минерального питания на продукционные свойства и морфологическую структуру лидирующих видов фитопланктонного сообщества рассчитывались уравнения регрессии (Табл. 2).

 

Таблица 2. Уравнения регрессии для биомассы (Wst) диатомовых водорослей
в стационарной фазе роста накопительной культуры для различных видов фитопланктона

Уравнение регрессии для биомассы показало, что в конце весны 2013 г. рост P. рseudodelicatissimа был лимитирован одновременно азотом и фосфором (Табл. 2).

Уравнение регрессии для количества клеток в цепи показало, что добавки элементов минерального питания не влияли на P. рseudodelicatissimа (Табл. 3).

 

Таблица 3. Уравнения регрессии для количества клеток в цепочке (Nst) диатомовых водорослей в стационарной фазе роста накопительной культуры природной популяции фитопланктона

Примечание: в скобках указан 90%-доверительный интервал значимости.

 

Диатомея Leptocylindrus danicus присутствовала в экспериментальных исследованиях в начале июня 2015 г.

Из уравнений следует, что только при совместной добавке азота и фосфора происходит увеличение биомассы Leptocylindrus danicus и соответственно увеличение доли данного вида в сообществе.

Добавки азота и фосфора не влияли на длину клеточной цепи Leptocylindrus danicus для 95%-доверительного интервала (Табл. 3). Увеличение числа клеток в цепи происходило при совместной добавке элементов минерального питания для 90%-доверительного интервала.

Рассчитанные уравнения регрессии показывают, что интенсивный рост биомассы Skeletonema costatum вызывался только совместной добавкой элементов минерального питания (азота и фосфора) (Табл. 2).

Из уравнений для количества клеток в цепи S. costatum следует, что влияние всех добавок азота и фосфора приводило к увеличению количества клеток в цепочке в начале июня 2016 г. В начале марта 2015 г. увеличение длины цепи также зависело от добавок, но большее влияние оказывал фосфор.

На рис. 1 показаны максимальные длины цепочек Skeletonema costatum без (N1.1) и с cовместной добавкой элементов минерального питания (N4.1). Максимальная длина цепи в варианте с добавками составила 14 клеток, без добавок – 3 клетки.

 

Рис. 1. Максимальное количество клеток в цепи Skeletonema costatum в эксперименте 2 июня 2015 г. без добавок (N1.1) и с совместной добавкой азота и фосфора (N4.1)

 

Таким образом, на прирост биомассы диатомовых водорослей влияет совместная добавка азота и фосфора в накопительную культуру водорослей. Увеличение числа клеток цепи у Skeletonema costatum происходило при совместной добавке нитратов и фосфатов, при этом фосфаты оказали большее влияние на длину клеточной цепи. Для диатомеи Pseudo-nitzchia pseudodelicatissimа влияние сравнимо с ошибкой эксперимента. Для Leptocylindrus danicus совместная добавка элементов минерального питания увеличивает число клеток в цепи при 90%-доверительном интервале.

 

Список литературы

1. Киселев И.А. Планктон морей и континентальных водоемов. – Л.:Наука, 1969. – Т. 1. – 657с.

2. Лифанчук А. В. Морфологическая структура доминирующих видов диатомовых водорослей в северо-восточной части Чёрного моря // Альгология. 2013. Т. 23. № 4. C. 382-395.

3. Максимов В.Н., Федоров В.Д. Применение методов математического планирования эксперимента при отыскании оптимальных условий культивирования организмов. – М.: Изд-во МГУ, 1969. – 128 с.

4. Микаэлян А.С., Силкин В.А., Паутова Л.А. Развитие кокколитофорид в Черном море: межгодовые и многолетние изменения // Океанология. 2011. Т. 51. №1. С. 45-53.

5. Паутова Л.А., Микаэлян А.С., Силкин В.А. Структура планктонных фитоценов шельфовых вод северо-восточной части Черного моря в период массового развития Emiliania huxleyi в 2002-2005 гг. // Океанология. 2007. Т. 47. №3. С. 408-417.

6. Прошкина-Лавренко А.И. Диатомовые водоросли планктона Черного моря. М., 1955. – 224 с.

7. http:// www.algaebase.org (Дата обращения 19.05.2016)

8. http:// www.marinespecies.org (Дата обращения 11.03.2016)

9. Silkin V.A., Pautova L.A., Lifanchuk A.V. Physiological regulatory mechanisms of the marine phytoplankton community structure // Russian Journal of Plant Physiology. 2013. V. 60. №. 4. P. 541–548.

10. Takabayashi Misaki, Lew Kevin, Johnson Amber, Marchi AL, Dugdale Richard, Wilkerson Francas P. The effect of nutrient availability and temperature on chain length of the diatom, Skeletonema costatum // Journal of Plankton Research. V. 28. №9. Р. 831-840. 

Статья поступила в редакцию 09.06.2016

 

Influence of mineral nutrition elements additives to the length of the diatom cell chains

Aleksey V. Fedorov, Gennadij K. Plotnikov

This article discusses the effect of nitrate and phosphate to increase biomass and cell chain length of diatoms. It is shown that simultaneous addition of nitrogen and phosphorus has an affect on increase in the biomass of diatoms. Increased number of cells in chain of the diatom Skeletonema costatum occurred from the joint addition of nitrates and phosphates. For the rest of diatoms influence comparable to error of experiment.

Key words: phytoplankton; diatom algae; north-eastern part of the Black Sea.

 

Об авторе

Фёдоров Алексей Владимирович - Fedorov Aleksey V.

магистрант
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» (ФГБОУ ВО «КубГУ»), Краснодар, Россия (Kuban State University, Krasnodar, Russia), кафедра зоологии

aleksey_fedorov_199001@mail.ru

Плотников Геннадий Константинович – Plotnikov Gennadij K.

доктор биологических наук, профессор
профессор по кафедре зоологии позвоночных и ихтиологии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» (ФГБОУ ВО «КубГУ»), Краснодар, Россия (Kuban State University, Krasnodar, Russia)

gkplotnikov@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149.тел.: +79184810329.

 

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Федоров А.В., Плотников Г.К. Влияние добавок элементов минерального питания на длину клеточных цепочек диатомей // Вопросы современной альгологии. 2016. № 2 (12). URL: http://algology.ru/978

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
Адрес - info@algology.ru

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

К разделу СТАТЬИ

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

13 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ

Новые публикации



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Phaeophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Characeae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147