Используемая литература

Дмитриев В.В. Диагностика и моделирование водных экосистем. СПб., Изд. СПбГУ, 215 с.1995.

Практическая работа № 4 Оценка самоочищения водной экосистемы по фильтpационной активности зоопланктона

Cпособ оценки самоочищения водной экосистемы основан на расчете времени осветления воды зоопланктерами-фильтраторами. Для этого необходимо выполнить расчет скорости фильтрации воды зоопланктоном в оптимальных условиях питания по формуле:

fZопт = az * exp(b(t-topt))

(1)

В (1):

t - температура воды,

t_opt - оптимальная температура, принимается 20°С;

а_z и b - эмпирические параметры. Значение параметра b принять равным 0.1; параметр а_z - максимально возможная скорость фильтрации воды зоопланктоном в оптимальных условиях питания (отсутствие голодания, или засорения фильтрационного аппарата при избытке пищи) является функцией индивидуального веса организмов.

Реальные условия питания часто отличаются от оптимальных. Кроме того, необходимо учитывать снижение скорости фильтрации воды зоопланктоном, связанное с голоданием (мало корма) или засорением фильтрационного аппарата (много корма). В связи с этим расчет скорости фильтрации как функции температуры воды и концентрации пищи проводится в несколько этапов.

На первом этапе по формуле (1) рассчитывается f_Z^опт, на втором этапе рассчитывается суммарная пища зоопланктона (S):

S=c_FF+c_BB+c_DD,

где

S - cуммарная пища, c_F ,c_B ,c_D - коэффициенты трофического взаимодействия зоопланктона с компонентами пищи;

F,B,D - биомассы фито-, бактериопланктона и концентрация детрита в воде.

На третьем этапе рассчитывается f_z как функция температуры воды и суммарной пищи:

При S>Sc+d		fZ = fZопт/(1+a(S-Sc));
При Sc-d <S<Sc+d		fZ = fZопт +(afZопт/4d(1+ad))*(S-Sc+d)2 *(a(S-Sc)-(1+2ad));
При St<S<Sc-d		fZ = fZопт;
При So<S<St		fZ = fZопт(S-So)/(St-So) *(2 -(S-So)/(St-So));
При S<S0		fZ = 0.

Здесь а=1/S_c; d=(S_c-S_t)/100 - расчетные параметры; S_o, S_t, S_c -критические(пороговые) концентрации пищи.

Затем рассчитывается произведение f_z на биомассу зоопланктона Z. Это произведение называется фильтрационной активностью (ФА) зоопланктона.

Время осветления воды зоопланктоном (Т) есть величина обратная ФА.

В зависимости от трофности водоема оцениваемые параметры могут иметь разные значения (см. таблицы 1 и 2).

Таблица 1

Возможные пределы изменения скорости фильтрации воды зоопланктоном в водоемах разной биологической продуктивности

Показатель	Олиготрофия	Мезотрофия	Эвтрофия
Скорость фильтрации (л/мг сыр.веса сут.)	0.60-0.25	0.25-0.15	0.15-0.025
Биомасса зоопланктона (мг сыр.веса/л)	0.2-1.0	1.0-2.0	2.0-6.0

Таблица 2

Соотношение средних летних и зимних биомасс зоопланктона в водоемах (мг/л)

Показатель	Олиготрофия	Мезотрофия	Эвтрофия
Биомасса летнего Z	0.03-2.20	0.47-4.11	1.15-7.9
Биомасса зимнего Z	0.01-0.50	0.014-0.86	0.004-1.0

1. Выполнить расчет Т для следующих условий: c_F=1, c_B=1, c_D=0.5; F=2, B=0.5, D=1 мг/л; t=15 с; S_o=0, S_t=1 ,S_c=15 мг/л; Z=1 мг/л; a_z=0.3 л/мг сыр. веса сут;

2. Для условий какого водоема выполняется расчет? Найдите левую и правую границы времени осветления воды для водоема данного типа летом и зимой, используя в расчетах данные, приведенные в таблицах.

3. Сравните летнюю и зимнюю величины Т в водоемах разного уровня трофии при условии, что величины c_F=1,c_B=1 ,c_D=0.5; биомасса зоопланктона изменяется, как это указано в табл.2; критические значения пищи и параметры функций -см п.1; температура воды для лета=20, а для зимы=5 С°.; летние F=5, B=1.5, D=5 мг/л; зимние F=0.1, B=0.1, D=0.5 мг/л.