4.1 Обчислення чистої продукції повітряно-водних та занурених вищих водних рослин

Формування підсистеми вищої водної рослинності визначається характером ґрунту ложе водойми та параметрами поперечного перерізу, величиною проточності та водообміну водойми, прозорістю води. Для вищих водних рослин величина чистої продукції (Р₃₃ – повітряно-водні, Р₃₃́ – занурені) визначається на основі даних про їх фітомасу (В₃₃, В₃₃́ ) на 1 м² заростей, величину сирої фітомаси (₃₃, ₃₃́ ) та значення річного Р/В коефіцієнта (Р₃₃/В₃₃, Р₃₃́/В₃₃́), що у більшості випадків дорівнює 1,2. Фітомаса повітряно-водних рослин, у залежності від їх густоти і висоти, коливається у межах 1-1010³ г/м², а занурених – 4-510³ г/м².

Вплив деструкції вищих водних рослин на приріст С_БСК оцінюється з урахуванням частки легко доступної для відмирання і розкладання органічної речовини у їхній фітомасі (₃₃, ₃₃́) та тривалості часу деструкції (τ₃₃, τ₃₃́).

З урахуванням викладеного величина чистої продукції вищих водних рослин дорівнює:

Р₃₃ = 1,2В₃₃₃₃₃₃ /₃₃ ,

(4.1)

Р₃₃́ = 1,2В₃₃́₃₃́₃₃́ /τ₃₃́ ,

Значення коефіцієнтів ₃₃ і ₃₃́ встановлені експериментальним шляхом та для повітряно-водних рослин (очерет і т.п.) коефіцієнт дорівнює 0,07, а для занурених (рдесник, водопериця і т.п.) він дорівнює 0,15. Час деструкції (надходження у воду і розкладання) для повітряно-водних рослин (₃₃) у середньому дорівнює 90 діб, а для занурених (τ₃₃́) – 30 діб.

При розрахунках потрібно враховувати, що розкладання повітряно-водних рослин звичайно відбувається пізно восени (листопад) і навесні (квітень – травень), а занурених – улітку або восени, в залежності від їх вегетаційних циклів. У інший час опадання у воду відмерлих вищих водних рослин має невелике значення.

Розмір сирої фітомаси ₃₃ та ₃₃́, відповідно, для повітряно-водяних рослин складає 0,47, а для занурених 0,11.

Завдання № 1 до практичної роботи № 4

Розрахуйте чисту продукцію вищих водних рослин. Варіанти вихідних даних для розрахунку наведено у табл. 4.1.

Таблиця 4.1 – Значення В₃₃ та В₃₃́ за варіантами

№ вар.	1 – 3	4 – 6	7 – 9	10–12	13–15	16–18	19–21	22–24	25–27	28–30
В33, г/м2	1103	2103	3103	4103	5103	6103	7103	8103	9103	10103
В33́, г/м2	4103			4,5103				5103

4.2 Обчислення продукції підсистем планктону, мікробентосу та періфітону в співтовариствах вищих водних рослин

Планктонна складова в співтовариствах вищих водних рослин (А₃₁) визначається аналогічно планктонній підсистемі (А₁), з урахуванням зниження продукційної спроможності фітопланктону за рахунок затінення

А₃₁ = а₃₁В_31в  k_зата₁В_1в , (4.2)

де k_зат – коефіцієнт, що враховує зниження продукційної спроможності фітопланктону в угрупованні вищих водних рослин за рахунок затінення, та який у середньому дорівнює 0,5.

З урахуванням (4.2), маємо:

А₃₁ = 0,5А₁ . (4.3)

Деструкція в планктоні (R₃₁) у заростях вищих водних рослин визначається аналогічно підсистемі планктону (R₁), тобто:

R₃₁ = R₁. (4.4)

Первинна продукція мікрофітобентосу в співтовариствах вищих водних рослин (А₃₂), як і планктону, визначається на основі залежностей, властивих підсистемі мікрофітобентосу (А₂₁), з урахуванням зниження продукційної спроможності за рахунок затінення:

А₃₂ = а₃₂В_32в  k_зата₂₁В_21в . (4.5)

З урахуванням (4.5) та того, що k_зат = 0,5, маємо:

А₃₂ = 0,5А₂₁ . (4.6)

Деструкція в мікробентосних співтовариствах вищих водних рослин (R₃₂) обчислюється аналогічно підсистемі мікробентосу (R₂₁), отже:

R₃₂ = R₂₁. (4.7)

Валова первинна продукція періфітону на вищих водних рослинах (А₃₄) утворюється обростаючими водоростями та обчислюється за рівнянням:

А₃₄ = а₃₄В_34вВ₃₃˝ , (4.8)

де а₃₄ – питома продукційна спроможність епіфітних (періфітоних) водоростей (гО₂ /(гс)); В_34в – біомаса (фітомаса) епіфітних водоростей (мг/г); В₃₃˝ – фітомаса зануреної частини повітряно-водних та занурених вищих водних рослин (г/м²), яка в залежності від густоти заростей та типу вищих водних рослин змінюється від 1000 до 6000 г/м².

Аналогічно підсистемі мікрофітобентосу, питома продукціна спроможність епіфітних водоростей має найбільші значення на оптимальній глибині (а_34о) та пов’язана з фітомасою періфітону (В_34в) експоненціальною залежністю:

а_34о = а_{34о mах}  . (4.9)

Значення параметрів рівняння (4.9) наведено у табл. 4.2.

Таблиця 4.2 – Параметри рівняння (4.9)

№ вар.	Сезон	Тип вищих водних рослин	Діапазон зміни біомаси, В34в, мг/г, фітомаси зануреної частини вищих водних рослин		Параметри експонент
			min	max	а34о max , гО2 /(гс)	34
1 – 10	Літо	Повітряно-водні	0,01	1,00	0,50  10-5	1,20
11 – 15	Весна	Занурені	1,00	8,00	0,35  10-5	0,17
16 – 20	Весна	Повітряно-водні	0,01	0,50	1,00  10-5	1,80
21 – 30	Осінь	Повітряно-водні	0,01	0,50	0,80  10-5	2,75

Як і у мікрофітобентосі, найбільша питома продукційна спроможність епіфітних водоростей (а_34о.max) спостерігається при мінімальній біомасі (В_{34в min}).

Вертикальний розподіл величини питомої продукційної спроможності епіфітних водоростей можна вважати відносно незмінним, що пов’язано зі зменшенням їх біомаси за глибиною (аналогічно підсистемі мікрофітобентосу).

Деструкція органічної речовини в періфітоні на вищих водних рослинах (R₃₄) дорівнює:

R₃₄ = R_34в + R_34г , (4.10)

де R_34в – деструкція за рахунок подиху епіфітних водоростей, R_34г – гетеротрофна деструкція органічної речовини в періфітоні.

Подих епіфітних водоростей (R_34в) дорівнює:

R_34в = r_34вB_34вВ₃₃˝, (4.11)

де r_34в – питомий подих епіфітних водоростей (табл. 4.3).

Таблиця 4.3 – Середні значення питомого подиху епіфітних

водоростей (r_34в) в різні сезони року

№ вар.	Сезон	r34в , гО2 /(гс)
1 – 10	Літо	0,045  10-5
11 – 20	Весна	0,030  10-5
21 – 30	Осінь	0,075  10-5

Гетеротрофна деструкція органічної речовини періфітоном на вищих водних рослинах (R_34г) залежить від концентрації у воді легкодоступної органічної речовини (С_БСК):

R_34г = k_34гС_БСК , (4.12)

де k_34г – коефіцієнт гетеротрофної деструкції, який залежить від концентрації органічної речовини (С_БСК) та фітомаси зануреної частини вищих водних рослин (В₃₃˝).

Зв’язок k_34г з С_БСК та В₃₃˝ виражено експоненціальними залежностями та наведено у вигляді рівнянь:

k_34г = k_{34г mах}, (5.13)

де

k_{34г mах} = В₃₃˝10^-8. (4.14)

Таким чином, з врахуванням (4.11) – (4.14) розрахункове рівняння для визначення деструкції органічної речовини в періфітоні на вищих водних рослинах (R₃₄) буде мати вигляд

R₃₄ = r_34вB_34вВ₃₃˝ + В₃₃˝10^-8С_БСК . (4.15)

Завдання № 2 до практичної роботи № 4

Необхідно розрахувати первинні продукції підсистем планктону, мікробентосу та періфітону в співтовариствах вищих водних рослин. Варіанти вихідних даних для розрахунків наведено у розділі 3 цього посібника та у табл. 4.1 – 4.4.

Таблиця 4.4 – Значення В₃₃˝ за варіантами

№ вар.	1 – 3	4 – 6	7 – 9	10–12	13–15	16–18	19–21	22–24	25–27	28–30
В33˝, г/м2	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	6000

Питання для контролю знань з практичної роботи № 4 наведені в робочій програмі дисципліни [10] та методичних вказівках до СРС [11].