![Page 1: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/1.jpg)
Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение
высшего профессионального образования«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт фундаментальной биологии и биотехнологии Кафедра биофизики
ТРОФОМЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗООПЛАНКТОНА И ФИТОПЛАНКТОНА В
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ПРОТОЧНОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ СИСТЕМЕ
Красноярск 2012
Руководитель: к.б.н., с.н.с. А.П. Толомеевинститута биофизики СО РАН
Выполнил:студент ББ11-03М И.М. Бородина
![Page 2: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/2.jpg)
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
Качество воды природных водоемов тесно связано со структурой и плотностью биомассы микроводорослей, важнейшим фактором регуляции которых является зоопланктон. Оценка изменения количества фитопланктона в результате их взаимодействия с хищником необходима для построения эколого - математических моделей, направленных на составление прогноза и управления качеством воды.
![Page 3: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/3.jpg)
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Оценки прямого и метаболитного влияния доминирующего вида зоопланктона озера Шира Arctodiaptomus salinus (Calanoida, Copepoda) на численность и размерный состав микроводорослей.
![Page 4: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/4.jpg)
ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Определить прямое (выедание) и стимулирующее (метаболитное) влияние Arctodiaptomus salinus на численность фитопланктона озера Шира в проточной системе.
4. Разработать блок-схему взаимодействий зоопланктона, фитопланктона и лимитирующего биогенного элемента (фосфора) для дифференциально-проточной системы.
5. Построить математическую модель, описывающую динамику биомассы фитопланктона в дифференциально-проточной системе. Потребление клеток микроводорослей зоопланктоном задается уравнением типа Моно, рост фитопланктона определяется клеточной квотой биогенного элемента (Droop model).
6. С помощью модельных расчетов, проверить гипотезы метаболитного и сигнально-метаболитного влияния Arctodiaptomus salinus на скорость роста фитопланктона озера Шира.
![Page 5: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/5.jpg)
ЗАДАЧИ РАБОТЫ
4. Разработать блок-схему взаимодействий зоопланктона, фитопланктона и лимитирующего биогенного элемента (фосфора) для дифференциально-проточной системы.
5. Построить математическую модель, описывающую динамику биомассы фитопланктона в дифференциально-проточной системе. Потребление клеток микроводорослей зоопланктоном задается уравнением типа Моно, рост фитопланктона определяется клеточной квотой биогенного элемента (Droop model)
6. Выполнить предварительный качественный анализ динамики компонентов модели при влиянии и в отсутствии хищника.
![Page 6: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/7.jpg)
ФОТОГРАФИИ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ НА FLOWCAM
Dictyosphaeriumtetrachotomum
Lyngbya contortaAphonothece
![Page 8: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/8.jpg)
Диаграмма питания зоопланктона микроводорослями по эквивалентному сферическому диаметру.
Размерный спектр клеток фитопланктона, мкм
![Page 9: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/9.jpg)
выделениебиогенов
А) Рост микроводорослей обусловлен высокой скоростью рециркуляции биогенов
Б) Рост микроводорослей обусловлен работой сигнального механизма.
потребление фитопланктона
сигнал
![Page 10: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/10.jpg)
Фитопланктон
Phyto
Phyto
Зоопланктон
Zoo
Питательные веществаNutrient
Клеточная квотаQuota
αVmax * Nutr (ku + Nutr)
µmaxZoo * Phyto(Kzoo + Phyto)
Схема основных блоков модели и преобразования веществ
D*ND*N0
D*Phyto
D*Phyto0
![Page 11: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/12.jpg)
Динамика биомассы фитопланктона в зависимости от минерального питания в
присутствии зоопланктона
![Page 13: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062301/5681408f550346895dac1c4d/html5/thumbnails/13.jpg)
ВЫВОДЫ
1. Разработана блок-схема взаимодействий фитопланктона и зоопланктона, на основе, которой возможно построение математической модели, адекватно описывающей прямое (хищничество) и метаболитное влияние зоопланктона на численность микроводорослей.
2. Построена тестовая математическая модель, позволяющая описать динамику биомассы фитопланктона в лабораторной дифференциально-проточной системе. Модель реализована на языке VBA 2007.
3. Построенные модели динамики биомасс фитопланктона наглядно демонстрируют положительное влияние хищника на численность микроводоослей. Предполагается применение этих моделей для подтверждения одной из гипотез стимуляции роста микроводорослей зоопланктоном. В конечном итоге предполагается применять модели к анализу динамики биомасс фитопланктона, оценке первичной продукции и биопродуктивности водных экосистем.