2. Чисельність та біомаса популяцій гідробіонтів. Методи їх встановлення

Кожна видова популяція - це сукупність певної кількості особин, що заселюють той чи інший біотоп або акваторію. Кількість особин одного виду, що припадає на одиницю об’єму водної маси, або поверхні води чи дна, називається чисельністю популяції. Вона виражається кількістю екземплярів на 1 дм³, 1 м³, або 1 м². Величина ця не є постійною, оскільки популяції гідробіонтів розподіляються у водному середовищі вкрай нерівномірно і до того ж дуже динамічні в часі.

Біомаса кожної популяції - це сума індивідуальних мас кожного із співчленів. Вона визначається як добуток чисельності на біомасу представників кожного окремого виду і виражається для планктону - в міліграмах на кубічний дециметр води - скорочено мг/дм³ або перераховується на кубічний метр або грам на кубічний метр, чи на одиницю площі водного дзеркала (г/м²). Біомаса бентосу - як окремих популяцій, так і біоценозу в цілому - розраховується на 1 м² площі дна, а при дослідженні великих водойм - в кг/га.

Біомаса всього співугруповання (фітопланктону, зоопланктону, фітомікробентосу чи зообену) визначається як сума біомас популяцій, що входять о його складу.

Як і чисельність, біомаса популяції є мінливою в часі і просторі величиною. Вона має відносне значення, вказуючи на провідну чи другорядну роль даної популяції в складі співугруповання.

Для визначення чисельності та біомаси гідробіонтів застосовуються методи кількісного обліку.

Методи кількісного обліку гідробіонтів

Методи кількісного обліку різних екологічних груп гідробіонтів (фіто- і зоопланктону, фіто- і зообентосу та інших угруповань) мають специфічні риси і вимагають значної спеціалізації фахівців. У загальних рисах він може бути окреслений як процес, що складається з кількох етапів:

1. відбір проб на водоймах за сіткою встановленій точок (станцій) за допомогою спеціальних знарядь лову (планктонні сітки, батометри, дночерпаки тощо);

2. фіксація та етикетування проб;

3. первинна розбірка проб на місці, транспортування та зберігання проб;

4. камеральне опрацювання проб: визначення видового складу; вибіркове вимірювання представників різних вікових груп одного виду; підрахунок організмів різних видів в пробі (під бінокуляром чи мікроскопом) з застосуванням спеціальних мікроскопічних методик;

5. арифметичні та статистичні розрахунки, що в підсумку дають величину чисельності окремих популяцій та сумарну чисельність організмів на кожній окремій станції та у водному об'єкті в цілому;

6. пряме (шляхом зважування) або розрахункове визначення біомаси окремої особини та сумарної біомаси популяції з наступним перерахунком на одиницю об'єму води (мг/дм³) або площі (г /м²).

Кількість і розміщення станцій на водних об'єктах різного типу розраховуються таким чином, щоб вони якнайповніше репрезентували всю досліджувану екосистему, з її різноманітними біотопами, або певну зону водойм (пелагіаль, дно тощо). На кожній станції відбирається певний об’єм води: звичайно 0,5-1 дм³ при дослідженні фітопланктону, 50-100 дм³ - зоопланктону або проби донних відкладів з певної площі - при дослідженні бентосу. Зібрані проби планктону фіксують 4 %-ним формаліном, 96 %-ним етиловим спиртом або спеціальними фіксаторами (наприклад, розчином Люголя - розчин йоду в йодистому калії - для фітопланктону).

Проби фітобентосу відбирають з певної площі (звичайно 10 см²) за допомогою спеціальних знарядь (здебільшого у вигляді трубок). Перифітон збирають з певної площі субстрату або фітомаси вищої водяної рослинності.

Проби зообентосу спершу розбирають на місці, промиваючи від грунту на спеціальних ситах, що відрізняються за розмірами вічок, і розкладають по пробірках або невеликих склянках, також з фіксацією 4 %-ним формаліном. Всі проби етикетують, з вказівкою на етикетці місця, дати і часу взяття проб. Відповідні дані заносять також в польовий журнал, де кожна проба має свій номер. В журналі вказуються основні екологічні чинники в момент взяття проб (температура води і повітря, став погоди, освітленість тощо). Якщо проводився паралельний гідрохімічний аналіз, вказують також вміст кисню, рН та інші показники, що визначаються в польових умовах. Записується обов'язково засіб лову і об'єм профільтрованої води (для планктону), або кількість дночерпакових проб (для бентосу). Для проб бентосу вказується характер грунту (мул, пісок тощо). Відомості щодо інших компонентів екосистем, які досліджуються, отримують за допомогою спеціальних методик, якими користуються відповідні фахівці (мікробіологи, гідроботаніки, інші).

Наступним етапом кількісного обліку є камеральне опрацювання гідробіологічних проб. Воно розпочинається з визначення видової приналежності організмів під бінокуляром (більших за розміром організмів, а найбільших, наприклад, молюсків - візуально). Дрібні гідробіонти, які складають планктон, мікробентос тощо, досліджуються під мікроскопом.

Кількісний облік планктону проводять в спеціальних камерах (камера Нажотта - для фітопланктону, камера Богорова - для зоопланктону), які мають фіксований об’єм. Для цієї мети часом застосовують камери, прийняті в медичних дослідженнях крові (камери Горяєва, Тюрка, Тома-Цейса, Бюркера та ін.). Для обліку фітопланктону і мікрофітобентосу також застосовують і рахункові пластинки, куди з проби спеціальною піпеткою (штемпель-піпетка) відбирають певний об'єм води.

Незвичайні для водного об’єкту види гідробіонтів фотографують з застосуванням мікрофотографії.

Для зоопланктону існують експрес-методи, які дозволяють проводити облік більш оперативно - не в камерах, а в цілій пробі, вилитій в чашку Петрі, яку послідовно переміщують під об'єктивом бінокуляра і підраховують всі організми (метод “полів зору”).

Подальшим етапом роботи є визначення біомаси планктонних організмів.

Якщо проведено детальний видовий аналіз проби і підрахована чисельність видів, то сумарна біомаса розраховується як сума біомас окремих видів. Вона виражається в міліграмах на 1 дм³ води і може бути перерахована на більший об’єм (м³). Для таких розрахунків розроблено і наводяться в літературі спеціальні таблиці, де вказані величини біомаси особин кожного виду, з диференціацією за статтю, віком і розміром. Крім того, запропоновані спеціальні формули залежності біомаси окремих видів зоопланктонних організмів від розмірів (алометричні залежності). Щоб ними користуватися, необхідно розміри тіла безхребетних вимірювати за допомогою окуляр- мікрометра.

Біомаса популяції є сумою біомас всіх стадій її розвитку (наприклад, у веслоногих раків - п'ять так званих наупліусних стадій, статево недозрілі та статево дозрілі самиці; в гіллястовусих молодь, або ювеніси, статево недозрілі самиці, партеногенетичні самиці, ефіпіальні самиці). Щоб розрахувати біомасу популяції, треба чисельність кожної стадії помножити на індивідуальну біомасу. В стандартних таблицях подається “суха” біомаса,яка може відрізнятися від розрахункової, але загалом прийнято вважати, що співвідношення сирої та сухої біомаси становить 10:1, тобто 90 % тіла безхребетних - це вода.

Ємність середовища - це фактично його потенційні ресурсні можливості до відтворення біологічної продукції. Відтворювальними вони називаються тому, що при вилученні з водойм певної кількості організмів популяція має відновлюватися за рахунок розмноження тих особин, що залишилися. Встановлення відтворювальних можливостей популяції є важливим показником для науково обгрунтованого планування промислового лову риб та інших гідробіонтів. Перелови плідників можуть підірвати відтворювальні можливості популяції. Так сталося з такими цінними морськими рибами, як нототенія, івасі та деякими іншими об’єктами промислового лову.