Образование и трансформация органического вещества в водных экосистемах

Формы органического вещества: живое, детрит, взвешенное, растворенное. Количественное соотношение между ними в водной толще и грунтах, пути взаимных переходов. Автохтонное и аллохтонное органическое вещество, соотношение между ними в разных экосистемах. Концентрация и химический состав растворённого органического вещества в пелагиали морей и пресных водоёмов.

Валовая и чистая первичная продукция. Ассимиляционное число. Зависимость параметров фотосинтеза и первичной продукции от температуры, интенсивности света и концентрации биогенных элементов. Биогенные элементы, лимитирующие первичную продукцию в морских и пресноводных экосистемах, колимитирование. Трофическая типология водоёмов.

Закономерности изменения первичной продукции с глубиной в зависимости от термохалинной структуры водного столба. Фотический слой. Компенсационная глубина. Суточная интегральная первичная продукция и её сезонная динамика в тропических, умеренных и полярных водах.

Пространственно-временная изменчивость концентрации биогенных элементов в макро- и мезомасштабах. «Новая» и «регенерированная» первичная продукция. Трофический статус вод (водоёмов): олиго-, мезо-, эвтрофные воды. Экспортируемая продукция. «Биологический насос». «Карбонатная» и «кремниевая» области Мирового океана.

Пространственное распределение фитопланктона и первичной продукции в мезомасштабе. Мезомасштабные гидрофизические процессы (течения, круговороты, фронтальные зоны, трансфронтальный перенос, струи, апвеллинги, ветровое воздействие, приливные циклы, распреснённые линзы) и их влияние на первичную продукцию. «Уникальность» гидрологического режима конкретного водоёма и специфичность основных механизмов формирования мезомасштабной пространственной неоднородности фитопланктона и первичной продукции.

Пространственное распределение фитопланктона и первичной продукции в макромасштабе. Макромасштабные гидрофизические процессы (основные течения и круговороты, зоны конвергенции, фронтальные зоны, апвеллинги) и их влияние на первичную продукцию. Сопоставление годовой первичной продукции, квантовой эффективности фотосинтеза и скорости оборота биомассы водных фотоавтотрофов с аналогичными параметрами наземной растительности.

Первичная продукция в пресноводных экосистемах. Основные лимитирующие ресурсы. Пространственно-временная динамика первичной продукции в озерах: зависимость от типа и размера водоёма, уровня трофности, географической широты. Первичная продукция водотоков. Экологическая зональность, концепция речного континуума, основные контролирующие факторы. Эвтрофирование пресноводных экосистем.

Топические группировки первичных продуцентов (криофлора, фитопланктон, микрофитобентос, макрофитобентос, симбионты беспозвоночных животных, эпибионты) и их относительный вклад в первичную продукцию в отдельных экосистемах.

Трансформация органического вещества, созданного в процессе фотосинтеза («судьба» первичной продукции). Выедание: классическая пищевая цепь и микробная петля. Вертикальный поток органического углерода – источник пищи для бентосных сообществ.

Вторичная продукция. Продукция популяций, отдельных трофических уровней и сообществ. Продукция планктонных бактерий (валовая и чистая). Связь первичной и бактериальной продукции. Продукция бактерий в воде и донных осадках. Эффективность роста бактерий. Морские и озёрные пелагические микробные пищевые сети, их основные участники. Продукция микро- и мезозоопланктона, сопоставление оценок. Рециклинг биогенных элементов за счет бактериальной деструкции и экскреции зоопланктона. Продукция бентосных сообществ. Пирамиды биомассы и продукции в водных экосистемах. Отличие от наземных экосистем.

Продуктивность экосистем. Высокопродуктивные и низко продуктивные зоны в Мировом океане. Соотношение масштабов чистой первичной продукции и деструкции в экосистемах, трофический статус экосистем, пространственно-временная изменчивость. Бюджет углерода в водных экосистемах: аккумуляция или эмиссия углерода. Влияние климатического и антропогенного факторов на экосистемный бюджет углерода.

Баланс между фотосинтезом и дыханием в планетарном масштабе. Нарушение баланса в результате индустриальной революции. Роль водных фотоавтотрофов в изолировании антропогенного углекислого газа. Прогноз изменения масштабов первичной продукции в результате глобального потепления климата и повышения концентрации углекислого газа в атмосфере.

Промежуточная и конечная продукция. Биологические ресурсы водоёмов, их освоение и воспроизводство. Рыбопродуктивность Мирового океана. Пути повышения эффективности использования биологических ресурсов. Биологические основы аквакультуры. Рациональное использование водных ресурсов. Использование гидробионтов в промышленных и медицинских целях. Повышение эффективности воспроизводства промысловых гидробионтов.

Биогеохимические циклы в водных экосистемах. Цикл углерода, ассимиляционная и диссимиляционная ветви. Цикл азота, источники поступления и резервуары азота, основные процессы круговорота. Лимитирование первичной продукции Мирового океана растворенным неорганическим азотом в геологическом масштабе времени. Цикл фосфора, основные формы и резервуары фосфора, основные процессы круговорота фосфора. Цикл железа, роль водных фотоавтотрофов. Взаимосвязь круговоротов углерода, азота, фосфора и железа в водных экосистемах.

Дата добавления: 2015-07-25