Определение биомассы водорослей

Для оценки роли водорослей в наземных экосистемах важно знать не только их численность, но и биомассу. По сравнению с высшими растениями на долю водорослей приходится незначительная часть биомассы фитоценоза. В среднем она колеблется в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов на 1 га и только в редких случаях достигает нескольких тонн.

Определение биомассы проводят разными методами, основанными на различных принципах (табл. 3)

Таблица 3. Методы определения биомассы почвенных водорослей

Взвешивание поверхностных разрастаний. Метод используется для определения биомассы водорослей, образующих поверхностные разрастания в виде пленок, корочек, легко отделимых от почвы.

На обследуемой территории с учетной площадки установленного размера (1 см², 1 дм² или 1 м²) собирают поверхностные разрастания водорослей, отмывают от частичек почвы, доводят до воздушно-сухого или абсолютно-сухого состояния и взвешивают. На основании полученных средних данных производят пересчет на определенную площадь.

Учитывая, что в корочках водорослей много почвенных частиц, подлинная масса органического вещества определяется по ее убыли после сжигания навески. При температуре 500° сжигают верхний слой "цветущей" почвы и слой почвы того же объема, расположенный под верхним слоем. Разницу между показателями потери веса сухих навесок верхнего и нижнего слоев почвы считают показателем массы водорослей. Учитывают зольность водорослей, определяемую методом сухого озоления.

Описываемый метод успешно применяется для определения массы водорослей в такырной корочке, для учета колоний ностоков, т. е. в тех случаях, когда основным или единственным образователем органического вещества в анализируемых корочках являются водоросли (Панкратова, 1971; Хазиев, Кабиров, 1986).

При прямом взвешивании оказывается невозможным выяснение роли определенных групп водорослей в накоплении биомассы, поэтому проводят дополнительное микроскопирование корочек с подсчетом особей и клеток разных видов.

Объемно-расчетный метод заключается в расчете биомассы водорослей на основе их численности, объемов клеток или особей и плотности.

Каждую встреченную клетку водоросли почвенной суспензии измеряют и рассчитывают объем, приравнивая ее к какой-нибудь геометрической фигуре. Основные геометрические фигуры, которым уподобляют водоросли, формулы вычисления их объема приведены в табл. 4.

Таблица 4. Основные формулы вычисления объема водорослей

На основании данных по объему клеток и их численности рассчитывают вес водорослей в 1 г почвы по формуле:

где P - вес водорослей в 1 г почвы, г; v - объем одной клетки или особи, мкм³; n - числе клеток или особей в 1 г почвы, тыс; q - плотность водорослей, г/см³. Плотность клеток принимают равной единице, поэтому вес клетки численно приравнивают к объему.

Как все расчетные методы, косвенный способ определения биомассы водорослей дает очень приблизительные результаты. Здесь не учитывается вещество слизистых Чехлов и обверток, а также внеклеточные прижизненные выделения

Одна из распространенных ошибок при таких пересчетах - использование каких-либо усредненных показателей объема клеток. "Необходимо определить размеры клеток в каждой данной пробе, используемой для вычисления биомассы водорослей. При большом разнообразии видового состава водорослей можно ограничиться определением размеров клеток доминирующих видов. В табл. 5 приводятся объемы клеток некоторых видов почвенных водорослей, рассчитанные на сырую массу.

Таблица 5. Средние объемы клеток почвенных водорослей (по Штиной, 1972)

В отдельных случаях при исследовании на стационарных участках можно использовать соотношение биомассы к числу клеток (Б/Ч). В этом случае известен видовой состав водорослей и преобладающие по численности группы. Это соотношение имеет смысл использовать для характеристики состояния отдельных популяций водорослей, например, возрастной структуры. Уменьшение отношения Б/Ч свидетельствует о появлении большого числа молодых мелких особей и преобладании процессов размножения над ростом. Увеличение отношения Б/Ч указывает на замедление скорости размножения, возрастание в популяции доли зрелых крупных особей. В некоторых случаях биомассу водорослей вычисляют на основании размеров колоний или длины нитей. Если колония имеет правильную форму, то ее приравнивают к какой-либо геометрической фигуре и рассчитывают объем (как это описано для вычисления объема клетки). На основании величин объемов и числа колоний рассчитывают биомассу водорослей, принимая плотность клеток равной единице.

Биомассу почвенных водорослей выражают в различных единицах в зависимости от способа ее определения. Для получения сопоставимых результатов биомассу водорослей выражают в пересчете на сухое органическое вещество. Пересчеты проводят с использованием различных коэффициентов. Рассчитаны коэффициенты (табл. 6), выражающие соотношение между весом водорослей, определяемым методом прямого взвешивания (сырой и абсолютно-сухой вес), а также соотношение веса водоросли, определяемого объемно-расчетным методом. С помощью этих коэффициентов можно производить пересчеты сырой и расчетной биомассы на абсолютно-сухую.

где Б_ас - абсолютно-сухая биомасса водорослей, определяемая сухим озолением с учетом образования золы; Б_с - биомасса, определяемая взвешиванием сырой массы водорослей; Б_р - биомасса, вычисляемая объемно-расчетным методом; K₁ - отношение сырого веса водорослей к абсолютно-сухому; K₂ - отношение расчетного веса водорослей к абсолютно-сухому.

Таблица 6. Соотношение между показателями веса водорослей, полученными разными методами (Домрачева, 1975)