Тема 3. ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННОЙ КОРМОВОЙ БАЗЫ ВОДОЕМОВ
Тема 3. Оценка
ЕСТЕСТВЕННОЙ КОРМОВОЙ БАЗЫ водоемов
Цель
занятия: изучение кормовых объектов рыб: фито- и
зоопланктона, бентоса; знакомство с методами определения количественного и
качественного состава естественной кормовой базы.
Задание:
1)
изучите методы определения численности и биомассы фитопланктона;
2)
определите численность и биомассу зоопланктона;
3)
изучите методы определения численности и биомассы зообентоса;
4)
ознакомьтесь с приборами и оборудованием для
определения видового состава, численности и биомассы различных групп
гидробионтов;
5)
ответьте на контрольные вопросы.
Рациональное ведение прудового рыбоводного хозяйства
требует постоянного контроля за кормовой базой, которая определяется уровнем
развития водных организмов являющихся пищей для рыб. Естественная пища должна
быть неотъемлемой частью пищевого рациона рыб.
Макрофиты являются
кормом для некоторых видов гидробионтов. Небольшие заросли подводной
растительности выполняют положительную роль в водоеме, так как они являются
местом нереста фитофильных рыб. Плавающая растительность – ряска – является
прекрасным кормом для водоплавающей птицы. Другие виды высшей водной
растительности являются укрытием для гидробионтов.
Встречающиеся
в прудах высшие водные растения обычно подразделяют на три группы:
1) надводные
жесткие (камыш, осока, рогоз, аир, тростник, манник, стрелолист, частуха и
др.);
2) плавающие
или с плавающими листьями (ряска, водопрел, кубышка желтая, кувшинка белая,
лютик многолистный, гречиха земноводная и др.);
3) подводные
мягкие (роголистник, уруть, элодея и др.).
При
гидробиологических исследованиях на прудах проводится определение первичной
продукции, изучение качественного состава и количественной динамики
фитопланктона, зоопланктона и бентоса. Гидробиологические пробы (фитопланктон,
зоопланктон, зообентос) отбирают одновременно через каждые 10 дней (в период
выращивания молоди до 5 г пробы отбирают через каждые 5 дней) в разных точках
пруда на протяжении всего периода выращивания рыбы.
Определение
величины первичной продукции. Интенсивность первичного продуцирования
выражается двумя величинами:
1) валовая
первичная продукция – количество органического вещества, образующегося в
процессе фотосинтеза;
2) чистая
первичная продукция – часть органической продукции, не расходуемой на обмен
самих растений, т. е. чистая продукция равна валовой, за вычетом той ее
части, которая расходуется растениями на дыхание.
Величина
первичной продукции зависит от количества водорослей, их видового состава,
распределения в водоеме, от световых условий, температуры, течений и многих
других факторов. Огромное влияние на величину первичной продукции оказывает
степень обеспеченности растений минеральными веществами.
В
водоеме одновременно происходят два противоположных процесса – образование и
разрушение органического вещества. В темноте процесс фотосинтеза прекращается,
следовательно, прекращается и потребление углекислоты из окружающей среды и
выделение эквивалентного количества кислорода. Процессы же дыхания в темноте
идут с той же скоростью, что и в светлое время. Поэтому, сравнив результаты
жизнедеятельности водных сообществ на свету и в темноте, можно рассчитать
величину первичной продукции, а также величину деструкции в водоемах. О
процессах образования органического вещества и его деструкции можно судить по
нескольким различным показателям, например по скорости потребления кислорода,
выделению углекислого газа, изменению рН и т. д.
Для
определения величины первичной продукции планктона существует несколько методов:
биогенный, по концентрации СО2, по изменению содержания кислорода в
свободной воде водоемов, по содержанию хлорофилла в планктоне, радиоуглеродный и
наиболее распространенный в практике рыбохозяйственных исследований – так
называемый метод склянок в его кислородной модификации.
Техника
применения метода склянок проста: склянки должны быть из белого стекла и иметь
притертые пробки. Наиболее удобны склянки вместимостью 100–120 мл. Первичную
продукцию необходимо определять на разных горизонтах глубины водоема, так как в
зависимости от глубины интенсивность поступления в воду солнечной радиации
различна. На каждый горизонт устанавливают 2 светлые и 2 затемненные склянки.
Практика показала, что для затемнения склянки лучше завертывать в два слоя
темной ткани. Окраска склянок для их затемнения не рекомендуется.
Для
того чтобы получить данные, характеризующие средние показатели для всей толщи
воды, можно устанавливать склянки на горизонте, который составляет половину
средней глубины прудов (50 см). Однако при чрезвычайно высокой концентрации
водорослей эту глубину необходимо корректировать в сторону уменьшения по
величине прозрачности, измеряемой диском Секки. В этом случае склянки
устанавливают на горизонте нижней границы видимости диска Секки.
Для
отбора проб с определенного горизонта воды используют батометр. Воду отбирают из
разных точек водоема и сливают ее в ведро. Затем водой из этого ведра заполняют
6 склянок: 2 склянки на определение первоначального содержания в воде кислорода,
2 светлые и 2 темные – для последующей
экспозиции в пруду на определение интенсивности фотосинтеза. Одновременно из
этого же объема воды в ведре берут пробу на определение биомассы
фитопланктона.
Для
установки склянок в прудах существуют различные приспособления. Наиболее
надежными являются крестообразные деревянные штативы, на которых склянки
закрепляются в лежачем положении, –так
называемые продукционные плотики. Плот имеет треугольную форму, изготовлен из
органического стекла толщиной 10 мм. Продукционный плот подвешивается на тросе и
выдерживается на одном горизонте. Время пребывания (экспозиции) склянок в
водоеме обычно равно 24 ч. В отдельных случаях (при очень низкой или высокой
интенсивности фотосинтеза) это время может быть увеличено или
уменьшено.
По
истечении срока экспозиции склянки изымаются из водоема и в каждой из них
определяется содержание кислорода. Фиксация кислорода должна быть проведена
сразу же после изъятия склянок непосредственно на водоеме. Содержание кислорода
определяют по методу Винклера в лабораторных условиях.
В
светлой склянке происходит процесс фотосинтеза, т. е. новообразование
органического вещества водорослей, в результате чего выделяется кислород, и
в то же время происходит процесс его разрушения – трата кислорода на
дыхание.
В
темной склянке фотосинтеза не происходит, а наблюдаются лишь процессы
деструкции, т. е. потребление кислорода. В связи с этим общую, или валовую,
первичную продукцию планктона, измеряемую интенсивностью фотосинтеза, находят по
разности содержания кислорода в светлой и темной склянках и обозначают буквой
«Ф».
Деструкция
(Д) определяется по разности содержания кислорода в прудовой воде
(первоначально) и в темной склянке после суточной экспозиции. Таким образом,
деструкция характеризует процессы расходования кислорода на дыхание бактерий,
фито- и зоопланктона.
Чистая
продукция, или истинный фотосинтез, определяется по разности между валовой
первичной продукцией и деструкцией (Ф–Д). Отношение Ф / Д
характеризует уровень процесса продуцирования органического вещества планктона.
В том случае если это отношение превышает единицу, можно говорить о преобладании
процессов образования органического вещества над его разрушением.
При
расчете чистой продукции необходимо иметь в виду, что кроме водорослей кислород
потребляют бактерии, животные и органические вещества, попавшие в склянку при
заполнении их водой из водоема.
Результаты
измерений интенсивности фотосинтеза иногда пересчитывают на количество
синтезированного углерода или на энергетические показатели. Известно, что на 1 г
освобожденного кислорода приходится 0,375 г углерода, или 3,51 кал.
Определение
видового состава, численности и биомассы фитопланктона. Фитопланктон – совокупность
микроскопических водорослей. Водоросли играют большую роль в жизни водоема.
Водная растительность, потребляя минеральные вещества (азот, фосфор, углерод и
др.), производит органическое вещество, которым питается водная фауна –
зоопланктон, бентос, а также некоторые виды рыб. Отмирающие водоросли служат
пищей для простейших животных и микроорганизмов, которые в большом количестве
развиваются на отмирающих клетках. В процессе питания водоросли выделяют
кислород, улучшая тем самым газовый режим водоемов.
Среди
водорослей есть одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы. В прудах
чаще всего встречаются диатомовые, зеленые, сине-зеленые, эвгленовые,
пирофитовые и другие группы водорослей (рис. 28).
Пирофитовые
водоросли в основном одноклеточные, с двумя жгутиками. Эвгленовые –
одноклеточные, реже колониальные формы, часто с одним-двумя жгутиками. Клетки
голые, иногда в капсуле.
Для
сбора и обработки фитопланктона применяется так называемый осадочный метод.
а –
сине-зеленые; б – зеленые; в – диатомовые; 1 – анабема; 2 – анфанизоменон; 3 – микроцистис; 4 – осцилатория; 5 – вольвокс; 6 – хлорелла; 7 – пидиаструм; 8 – сценедесмус; 9 – пандорина; 10 – космариум; 11 – анкистродесмус; 12 – спирогира; 13 – кладофора; 14 – улотрикс; 15 – хламодомонас; 16 – астерионелла; 17 – диотома; 18 – сибелла; 19 – циклотелла; 20 – синедра
Воду отбирают из разных мест пруда на
глубине 15–20 см и сливают в ведро. После перемешивания берут пробу 0,5 л,
фиксируют 40%-ным раствором формалина (в количестве 50 мл на 1 л воды, что
составляет 2%-ный раствор формалина), закрывают пробкой, этикетируют и ставят в
темное место на 10–14 суток для отстаивания. По осадку в мерном цилиндре можно
ориентировочно вычислить биомассу фитопланктона. Если часть водорослей оказалась
в верхнем слое, их отсчитывают по верхним делениям цилиндра и прибавляют к
осадку. Плотность организмов в осадке принимают равной плотности воды. Таким
образом можно определить массовое развитие водорослей.
Например,
если осадок планктона в цилиндре занимает 0,1 см3 объема, это
значит, что в 0,5 л пробы содержится 0,1 см3, или 0,1 г,
фитопланктона, или в пересчете на 1 л 0,2 г биомассы водорослей, что указывает
на их массовое и нежелательное развитие.
Под
микроскопом определяют доминирующие группы водорослей (в прудовых условиях это в
основном сине-зеленые или зеленые водоросли). Развитие сине-зеленых водорослей в
прудах нежелательно, так как они токсичны и не потребляются
гидробионтами.
Определение
видового состава, численности и биомассы зоопланктона. В прудах зоопланктон
представлен простейшими, коловратками, ракообразными.
Коловратки – мельчайшие из многоклеточных
организмов. Они весьма разнообразны и многочисленны в пресных водоемах (рис.
29).
Рис. 29.
Коловратки:
1 – аспланхна;
2 – филиния; 3 – брахионус; 4 – керателла кохлеарис; 5 – керателла квадрата; 6 – лекана; 7 – брахионус диверзикорнис; 8 – хеартра
Ракообразные принадлежат к числу
важнейших для питания рыб групп водной фауны. Низшие ракообразные представлены в
пресных водах отрядами ветвистоусых Cladocera, веслоногих Copepoda и ракушковых Ostracoda рачков.
Ветвистоусые рачки, или кладоцеры,
представляют одну из важнейших групп пресноводного планктона (рис. 30).
Рис. 30. Ветвистоусые
рачки:
1 –
цериодафния; 2 – моина; 3 – полифермус; 4 – сида; 5 – дафния пулекс; 6 – босмина
корегони
Подавляющая
часть кладоцер – самки, размножающиеся летом в основном партеногенетически.
Развитие яиц протекает несколько суток под покровом панциря самки, и выводковую
сумку покидают уже сформировавшиеся рачки. Один или два раза в год появляются
мелкие самцы. Половое размножение обычно происходит в осенние месяцы, и
оплодотворенные яйца остаются на зимовку. Большинство ветвистоусых рачков
отмирает осенью, и в зимнем планктоне они представлены единичными видами в
небольшом количестве.
Скорость
созревания и продолжительность жизни у разных видов кладоцер различны. Так,
длительность жизни Daphnia magna достигает 5–6 мес, а Moina reсtirostris – до 1мес.
Массовое
развитие кладоцер в водоеме наблюдается в летние месяцы и связано не только с
повышением температуры воды, но и с развитием бактериальной флоры водоема.
Главная их пища – фитопланктон и бактерии.
Кладоцеры
являются существенным элементом пищи многих пресноводных рыб в ранний период их
жизни.
Веслоногие
рачки – конеподы – наряду с кладоцерами
составляют значительую часть зоопланктона. Удлиненное тело веслоногих рачков
подразделено на головогрудь и брюшко, оканчивающееся вилкой и хвостовыми
щетинками.
Веслоногие рачки размножаются только половым
путем. Из яиц вылупляются личинки – науплиусы, имеющие три пары конечностей.
Науплиусы имеют небольшие размеры (до 0,3 мм) и служат кормом для молоди
рыб, так же, как и взрослые формы.
В пресных водоемах веслоногие рачки
представлены циклопами и
диаптомусами (рис. 31).
Циклопы – хищники; они охотятся за
простейшими, коловратками, ветвистоусыми рачками, иногда нападают на личинок
рыб. Диаптомусы – фильтраторы, питаются бактериями, низшими водорослями и
др.
В отличие от кладоцер большинство
копепод не отмирает осенью, и в зимнее время зоопланктон состоит исключительно
из них.
Рис. 31 Веслоногие
рачки:
1 – циклоп; 2 – диаптомус; 3 – науплиус
Ракушковые
рачки – остракоды – имеют двустворчатую
раковину. Внутри нее находится тело рачка. Остракоды менее значимы в питании
рыб.
Сбор и обработка проб зоопланктона.
Пробы зоопланктона отбирают мерной
посудой (лучше ковшиком на 1 л с ручкой). Для этого зачерпывают воду с глубины
40–50 см и с поверхности попеременно. Станции, на которых проводят забор воды,
должны быть распределены равномерно по всей площади пруда. Процеживают 100 или
50 л воды (при очень интенсивном развитии организмов зоопланктона) через
планктонную сетку из густого капронового сита № 64–78 (рис. 32). Отфильтрованный
через планктонную сетку осадок с содержащимся в нем зоопланктоном, собранный в
отстойном стакане сетки, с помощью краника сливают в склянки вместимостью
100–200 мл.
Рис. 32.
Планктонные сетки
Для более полного сбора всего планктона сеть
тщательно обмывают с наружной стороны водой или погружают в воду, не переливая
через край. Пробу фиксируют и снабжают этикеткой. Дальнейшую обработку проводят
в лаборатории следующим образом. Для упрощения расчетов пробу доводят до
определенного объема (100 мл), затем ее хорошо перемешивают, берут
штемпель-пипеткой 0,5 мл содержимого и помещают на счетное стекло для просмотра
под микроскопом. Определяют видовой состав, пользуясь определителем. Как
правило, для более точного учета просматривают три пробы, отобранные
штемпель-пипеткой из одной склянки. Количество организмов в 1 м3
воды определяют по формуле
Х = КV ∙ 1000 /
Zn,
где Х – количество организмов данного вида в
1 м3 воды, экз;
К – среднее количество организмов трех
просмотров содержимого штемпель-пипетки, экз.;
V – объем просмотренной пробы, мл;
n – количество литров
профильтрованной воды;
Z – объем штемпель-пипетки, мл;
1000 –
пересчетный коэффициент на 1 м3.
Пример.
В объеме содержимого штемпель-пипетки в 0,5 мл среднее из трех подсчетов
количество дафний лонгиспина равно 150 экз.; объем просмотренной пробы – 100 мл;
количество профильтрованной воды – 100 л. Тогда количество организмов в
1 м3 составит:
Х = 150 ∙ 100 ∙ 1000 /
0,5 ∙ 100 = 300 000 экз.
Биомассу
определяют отдельно по видам организмов, группам организмов (ветвистоусые
ракообразные, веслоногие ракообразные, коловратки и др.). Общую биомассу
зоопланктона в 1м3 воды пруда определяют как сумму биомасс отдельных
видов. Для расчета биомассы организмов зоопланктона пользуются таблицами средних
масс организмов, установленных Ф. Д. Мордухай-Болтовским и другими авторами
(табл. 7).
Экспресс-метод
обработки проб зоопланктона. Полученный после фиксации осадок
зоопланктона переливают из склянки в мерный цилиндр и замеряют его объем по
шкале цилиндра. Чтобы определить, сколько планктона содержится в 1
м3, полученный объем осадка умножают на 10, если процеживали 100 л
воды, или на 20, если процеживали 50 л. Осадок зоопланктона процеживают через
кусочек сита № 70–80, затем подсушивают на фильтровальной бумаге до исчезновения
мокрых пятен, переносят вместе с кусочком влажного сита в чашку Петри и
взвешивают. Массу чашки Петри вместе с кусочком влажного сита определяют
заранее. По разности масс получают массу зоопланктона. Зная объем
профильтрованной через планктонную сеть воды и массу осадка, можно определить
биомассу зоопланктона в 1 м3.
Таблица 7. Средние массы организмов
зоопланктона
|
Вид |
Масса,
мг |
|
Ветвистоусые ракообразные
(Cladocera) | |
|
Daphnia
longispina
Muller |
0,06 |
|
Daphnia
pulex De
Geer. |
0,2 |
|
Daphnia
magna
Straus. |
1,54 |
|
Ceriodaphnia
pulchella
Sars. |
0,019–0,026 |
|
Moina
rectirostris
Leydig. |
0,113 |
|
Bosmina
longirostris
Muller |
0,0078 |
|
Chydorus
sphaericus
Muller |
0,0125 |
|
Leptodora
kindti
Focke |
0,3 |
|
Молодь ветвистоусых |
0,001 |
|
Веслоногие ракообразные
(Copepoda) | |
|
Сyclops
sp. |
0,008–0,129 |
|
Diaptomus
sp. |
0,007–0,110 |
|
Nauplii |
0,0008 |
|
Copepoditi |
0,004 |
|
Коловратки (Rotatoria) | |
|
Asplanchna priodonta
Gosse |
0,005–0,020 |
|
Filinia
sp. |
0,00020–0,00058 |
|
Polyarthra
trigla
Ehrbg |
0,00025–0,00095 |
|
Brachionus
angularis
Gosse |
0,00031–0,00044 |
|
Brachionus bakeri
Muller |
0,00007 |
|
Brachionus calyciflorus
Pall. |
0,0040–0,0065 |
|
Keratella
cochlearis
Gosse |
0,00020–0,00033 |
|
Keratella quadrata Mull |
0,00034–0,00081 |
|
Notholca
sp. |
0,0025 |
|
Мелкие коловратки |
0,0004 |
Прочие
организмы | |
|
Ostracoda |
0,018 |
|
Larvae сhironomidae |
0,03 |
|
Oligocheta |
0,025 |
Сбор и обработка проб зообентоса. К бентосу (рис. 33) относятся организмы, обитающие на дне и относящиеся к разным систематическим группам – членистоногие, моллюски, черви, мшанки и др.
Рис. 33. Организмы бентоса: 1 – хирономиды; 2 – олигохеты; 3 – личинки стрекоз; 4 – по-денки; 5 – веснянки
Рис. 34.
Дночерпатель ковшовый
В
большинстве водоемов основное население донной фауны из членистоногих составляют
многочисленные и разнообразные личинки насекомых. Большинство водных насекомых в
крылатой стадии живут в воздушной среде, и с водой связаны только яйца, личинки,
иногда куколки. К ним относятся стрекозы, поденки, веснянки, вислокрылки,
ручейники, двукрылые (комары, мошки, звонцы-тендипедиды). Среди насекомых есть
также такие виды, которые всю жизнь, и в личиночном и во взрослом состоянии,
проводят в воде – некоторые жуки, водяные клопы, клещи и др. Моллюски в прудах
представлены двумя классами (брюхоногие и двустворчатые), многие из них служат
пищей для рыб. Некоторые из моллюсков являются промежуточными хозяевами
сосальщиков – паразитов человека и животных. Из брюхоногих моллюсков часто
встречаются прудовики, катушки, живородки, битинии, из двустворчатых наиболее
распространены беззубки и перловицы.
Моллюски
составляют по массе значительную часть среди донных организмов водоемов.
Наибольшее разнообразие брюхоногих моллюсков наблюдается в зарослях, а
двустворчатых ракушек – на песчаных отмелях.
Малощетинковым
червям – олигохетам –
принадлежит весьма заметное место в фауне пресных водоемов.
Олигохеты – тонкие длинные черви, покрытые щетинками.
Питаются они детритом. Олигохеты служат пищей для многих животных пресных вод:
пиявок, бокоплавов, хищных личинок тендипедид, а также рыб. Из олигохет в прудах
чаще всего встречается трубочник. Пробы зообентоса отбирают в те же сроки, что и
пробы зоопланктона, при этом учитывают характер грунтов, зарослей, глубины
пруда. Для отбора проб удобнее пользоваться дночерпателем (рис. 34), площадь
захвата которого указана в характеристиках. Перед отбором пробы лопасти
дночерпателя поднимаются вверх и при помощи тросиков надеваются на рычаги
спускового аппарата. Дночерпатель опускается на дно водоема на тонком
металлическом тросе в открытом виде, после чего по тросу опускается посыльный
груз, который ударяет по втулке спускового аппарата, и дночерпатель закрывается,
вырезая монолит грунта или ила с определенной площади.
Взятые
дночерпателем пробы грунта переносят в мешок-промывалку, сшитый из капронового
сита № 24–27. Пробы отмывают в воде пруда для избавления от мелких частиц.
Оставшийся комочек грунта помещают в кювет и пинцетом выбирают из него
гидробионтов, помещая их в склянку с формалином. Пробы этикетируют, затем в
лабораторных условиях тщательно изучают с помощью лупы и микроскопа.
Фиксированные организмы обсушивают на фильтровальной бумаге, разбивают по
группам, подсчитывают и взвешивают на весах (лучше торсионных). Раковины живых
моллюсков раскрывают для удаления находящейся внутри жидкости. Предварительную
обработку можно провести непосредственно в момент отбора организмов из промытого
грунта, распределяя их по группам (личинки хирономид и других насекомых,
олигохеты, моллюски и др.).
Определяют
массу каждого вида организмов в пробе, биомассу организмов, приходящихся на один
дночерпатель, затем рассчитывают биомассу отдельных групп организмов и суммарную
биомассу на 1 м2. Результаты обработки проб сводят в
таблицу.
Контрольные
вопросы
1.
Назовите методы определения величины первичной продукции в
водоемах.
2. Как
определить видовой состав и биомассу фитопланктона?
3. Какое
оборудование используется для отбора проб на определение численности и биомассы
зоопланктона и зообентоса?
4. Какие
организмы зоопланктона и зообентоса вы знаете и каково их значение в
прудах?
5. Какова
методика определения видового состава и биомассы бентоса?
6. В чем
заключается сущность осадочного метода определения биомассы
фитопланктона?
7. В чем
заключается сущность метода склянок определения величины первичной продукции
водоемов?