Одним из доступных методов определения первичной продукции в водных экосистемах является «метод светлых и темных склянок». Он был предложен российским гидробиологом Георгием Георгиевич Винбергом.
Суть метода состоит в следующем. Воду из водоема пропускают через тонкий фильтр, чтобы удалить из нее зоопланктон. При этом более мелкий фитопланктон через этот фильтр проходит. Затем в этой воде определяют исходное содержание кислорода (контроль). После чего воду заливают в одинаковые флаконы из светлого или темного стекла (не пропускающего солнечные лучи), которые опускают в водоем на сутки. Далее во флаконах определяют количество кислорода. Огрубленно можно считать, что в светлых склянках происходят как фотосинтез, так и дыхание, тогда как в темных — только дыхание фитопланктона.
Чтобы перейти от выделения кислорода к продукции в форме органического углерода [С], производят пересчёт по уравнению фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
Найдем соотношение масс всех участников этой химической реакции.
Масса 6СО2 = (12+16×2)×6 = 44×6 = 264 г
Масса глюкозы С6Н12О6 = 12×6 + 1×12 + 6×16 = 180 г. Из этой массы 12×6 = 72 г приходится на углерод [С] – искомую величину.
Масса 6О2 = 16×2×6 = 192 г
Таким образом, масса зафиксированного органического углерода меньше, чем масса выделившегося кислорода в 72 : 192 = 0,375 раза ≈ 0,4 раза.
При решении примите, что на 1 г выделившегося кислорода приходится 0,4 г фиксированного углерода.
Пусть исходная концентрация О2 – 12,03 мг/л, в темной склянке после экспозиции в течение суток О2 – 11,78 мг/л, а в светлой О2 – 16,08 мг/л.
Рассчитайте дыхание (О2, мг/л), валовую и чистую продукцию органического вещества в пробе по углероду (С, мг/л), используя при переходе от кислорода к углероду коэффициент 0,4. Внесите полученные значения в поле ответов в виде чисел с точностью до второго знака после запятой.
Найти:
А. Дыхание:(О2, мг/л). / Б. Валовая продукция: (С, мг/л). /В. Чистая продукция: (С, мг/л).
Чистая продукция = валовая продукция – дыхание
Валовая продукция по кислороду = кислород в светлой склянке - кислород в темной склянке
16,08 (О2 мг/л) – 11,78 (О2 мг/л) = 4,3 (О2 мг/л)
Чтобы рассчитать по углероду надо 4,3 (О2 мг/л) умножить на 0,4, так как на 1 г выделившегося кислорода приходится 0,4 г фиксированного углерода
4,3 × 0,4 = 1,72(С мг/л)
Дыхание = исходная концентрация О2 - концентрация О2 в темн склянке
12,03 (О2 мг/л) – 11,78 (О2 мг/л) = 0,25 (О2 мг/л)
Чистая продукция = валовая продукция по О2 - дыхание
4,3(О2 мг/л) – 0,25(О2 мг/л) = 4,05 (О2 мг/л)
Чтобы рассчитать по углеродунеобходимо умножить полученное значение на 0,4, так как на 1 г выделившегося кислорода приходится 0,4 г фиксированного углерода.::
4,05 × 0,4 =3,65 (С мг/л)
ответ Дыхание:0,25 (О2 мг/л)
Валовая продукция:1,72(С мг/л)
Чистая продукция: 3,65 (С мг/л)