Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ



Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ
Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ
Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ
Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ
Способ исследования мелкомасштабной стркутуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ

 


Владельцы патента RU 2549239:

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (RU)

Способ исследования мелкомасштабной структуры и физиологического состояния морских планктоновых группировок относится к отрасли гидробиологии и предназначен для экспрессной оценки хронологической и размерной структуры планктоновых группировок верхнего продуктивного слоя (0-200 м) морей и океанов, а также функционального состояния их популяций по характеристикам полей биолюминесценции и обратного объемного рассеивания звука. Сущность изобретения состоит в том, что путем многократного зондирования фотического слоя двумя приборами ("САЛЬПА" и "ПЛАНКТОН-3"), которые находятся в жеской сцепке на одной раме, обеспечивается исследование мелкомасштабной пространственно-временной изменчивости биолюминесцентных и гидроаккустических характеристик и физиологического состояния морских планктоновых группировок. Благодаря синхронности вертикальных зондирований фотического слоя двумя приборами, которые находятся в жесткой сцепки на одной раме, достигается значительный экономический эффект за счет сокращения времени, которое отводится на дрейфующих станциях для проведения биолюминесцентных и гидроаккустических измерений.

 

Изобретение относится к области гидробиологии и предназначено для экспрессной оценки хорологической и размерной структуры планктонных сообществ верхнего продуктивного слоя (0-200 м) морей и океанов, а также функционального состояния их популяций по характеристикам полей биолюминесценции и обратного объемного рассеяния звука.

Изучение пространственной структурированности пелагических сообществ, в первую очередь планктонных, и оценка их физиологического состояния относятся к числу наиболее актуальных проблем для морской биологии. Интерес к этой проблеме предопределяется не только влиянием планктонных организмов на физико-химические свойства вод (см. Tokarev Yu. Ν. 1996. Plankton as a factor modifying the physical characteristics in the marine invironment. - Mar. Ecol., v. 17. - P. 187 - 196), но и тем, что планктонные обитатели служат важнейшей продукционной характеристикой пелагиали (см. Vinogradov М.Е., A. L. Vereshchaka, Ε. A. Shushkina. 1996. Vertical structure of the zooplankton communities in the oligotrophic areas of the Northern Atlantic, and influence of the hydrothermal vent - Oceanology. - v. 36, -P. 71-79). При этом роль мелкомасштабной (метры-сотни метров; минуты-часы) изменчивости в формировании пространственной структуры полей планктонов оказывается определяющей (см. Mackas D. L. 1984. Spatial autocorrelation of plankton community composition in a continental shelf ecosystem. - Limnol.Oceanogr., 29. - P. 451-470).

К сожалению, традиционные биологические методы (отбор проб с помощью сеток, батометров, тралов и насосов с последующей камеральной обработкой собранного материала), что используются поныне и требуют в больших затратах времени и средств на проведение сколько-нибудь обширной съемки, малоэффективны вследствие характерной для планктонных популяций значительной пространственно-временной изменчивости на малых масштабах за счет миграций, этологического взаимодействий и др.

Еще меньше разработаны ныне способы оценки физиологического состояния планктонных сообществ. Более того, существующие методы физико-химического контроля окружающей среды не могут обеспечить такую оценку даже в перспективе, поскольку, во-первых, научно-технический прогресс ведет к перманентному увеличению количества опасных для биоты химических соединений и, во-вторых, они не учитывают синергических эффектов влияния разных токсикантов на гидробионтов. Только биологические методы могут быть основой экологического мониторинга. При этом среди таких методов приоритетными признаются экспрессные методы оценки функционального состояния планктонных сообществ по кинетическим параметрам их свечения (см. Хоружая Т.Α., Дорожная Н.А., Слуцкая Н.В., Кондрух В.В., Трофимчук M.М., 1989. / Методы наблюдений за состоянием планктонных сообществ. - в кн: Методы биоиндикации и биотестирования природных вод., - Л.: Гидрометеоиздат. -Вып. 2. - С. 11-16, а также - Стом Д.И., Гиль Т.А., Балаян А.Э. 1993. Бактериальная люминесценция и биотестирование. - Иркутск: изд-во Иркутского Госуниверситета. - 120 с).

Поэтому ныне разработаны и активно применяются новые методы эспрессной оценки пространственной структуры и функционального состояния планктона по характеристикам биофизических полей, им формированными. Так за последние 10 лет с помощью способа, который заключается в проведении нескольких (5-10) зондирований поля биолюминесценции измерительными комплексами "Ромашка", исследуется пространственное распределение светящихся планктонных популяций Мирового океана (см. Gitelson И.И., L.A. Levin, R. N. Ustushev, О.А. Cherepenov, Yu.V. Chugunov. 1992. Ocean bioluminescence. - S.-Psb.: Gidrometeoizdat. - 284 с), а с помощью современных многочастотных гидроакустических комплексов "MAPS" и "МГИ-5102" - популяций мезо- и макропланктона (см. Pieper R.Ε., D.V. Holliday, G.S. Kleppel. 1990. Quantitative zooplankton distributions from multifrequency acoustics. - J. Plank. Res., v. 12. - P. 433-441, a также Токарев Ю.Н. и Соколов Б.Г. 1995. Соотношение пространственной и временной изменчивости акустических характеристик верхнего продуктивного слоя Норвежского моря в летний период. - Океанология, 35. - С. 192-197).

Тем не менее, широкому распространению новых способов мешает ряд связанных с ними ограничений. В частности, поскольку светящиеся формы составляют от 10 до 30% общей многочисленности планктонного населения пелагиали и, как правило, имеют выраженную суточную ритмику свечения, исследование только полей биолюминесценции не позволяют в соответствующей мере оценить пространственное распределение планктонной группировки и ее производительность. С другой стороны, применение только акустического зондирования пелагиали может приводить к серьезным ошибкам в оценках реального распределения живого вещества из-за рассеяния звука минеральными частями и детритом. Кроме того, небольшое число вертикальных профилирований биофизических полей, проведенное без определенной схемы выполнения исследований, не позволяет оценить мелкомасштабную неоднородность в их распределении -важнейшего элемента их пространственной структурированности.

В основу предложенного изобретения поставленна задача путем одновременного и многоразового зондирования фотического слоя двумя приборами, которые находятся в жестком сцеплении на одной раме, обеспечить исследование мелкомасштабной структуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ.

Поставленная задача достигается тем, что проводятся многоразовые (10-50) синхронные зондирования фотического слоя пелагиали для изучения амплитуд и временных характеристик полей биолюминесценции, а также амплитудных и частотных параметров акустических полей (силы обратного объемного рассеяния, сечения обратного объемного рассеяния) на частотах 200, 500 и 800 кГц с одновременной регистрацией фоновых гидрологических (температура, соленость) характеристик водных масс.

Для реализации способа используются (см. фиг.1) гидробиофизический' комплекс "САЛЬПА" 1 и гидроакустический комплекс "ПЛАНКТОН - 3" 2. При этом оба приборы находятся в жестком сцеплении на одной раме 3. Измерение акустических характеристик на достаточно высоких частотах разрешит выявить мелкомасштабную вертикальную структурированность минеральной суспензии, детрита и разнообразных размерных фракций планктонов. Исследование параметров полей биолюминесценции позволит оценить пространственное распределение и физиологическое состояние планктонного сообщества исследуемых районов, поскольку, во-первых^ ферментативная биолюминесценция присуща только живой материальной субстанции и, во-вторых, амплитудные характеристики свечения определяются (при других равных условиях) физиологическим состоянием-биолюминесцентов любого филогенического уровня (см. Bitukov Ε.P., P.V. Evstigneev, Yu.N. Tokarev. 1993. Luminous DINOFLAGELLATA of the Black Sea under anthropogenic impact//Hydrobiol. J., V. 29. - P. 27-34.).

Предлагаемое изобретение объясняется чертежами. На фиг.1 представленная схема крепления измерительных приборов. На фиг.2 приведенна схема работ новым измерительным комплексом на дрейфовой станции в научной экспедиции. На фиг.З представленны типичные вертикальные профили биофизических полей и планктона в фотическом слое Черного моря. На фиг.4 и 5 приведены мелкомасштабное распределение биофизических полей в районе исследований: фиг. 4 - поля биолюминесцентного потенциала, фиг.5 - поля силы обратного объемного, рассеяния звука.

Примеры реализации способа.

В качестве примера реализации способа приводятся материалы, полученные во время океанографических съемок в Черном море на научно-исследовательских судах "Академик А.Ковалевский" и "Профессор Водяницкий" Национальной академии наук Украины в 1989 - 1996 гг.

Пример 1. На чертежах приведены материалы, которые иллюстрируют способы крепления между собой двух измерительных комплексов (фиг.1) и один из вариантов работы ими с борта любого, оснащенного кабель-тросовой лебедкой, судна (фиг.2). Как следует из представленного иллюстративного материала, предлагаемое жесткое сцепление двух погружаемых устройств (измерительных комплексов "САЛЬПА" и "ПЛАНКТОН-3") позволяет существенным образом удешевить исследование за счет значительного уменьшения времени забортных работ на дрейфовых станциях путем синхронизации измерений, а также использование одной лебедки, одного кабеля (или кабеля-троса), одного персонального компьютера и унифицированного пакета программ.

Пример 2. На фиг. 3 представлены вертикальные профили интенсивности биолюминесценции, силы обратного объемного рассеяния звука (СООРЗ) и биомасса планктона в дневное (а) и ночное (б) время, полученные при помощи аппаратурных комплексов "САЛЬПА" и "МГИ-5102" в фотическом слое центра западной халистазы Черного моря. Как следует из представленных графиков, оба биофизических поля хорошо дополняют друг друга, что позволяет судить о вертикальном распределении планктона в этом районе. Однако малое количество зондирований и разнесений измерительных комплексов для изучения биолюминесценции и СООРЗ в пространстве (50 м) не разрешает судить о реальном распределении планктонов в этом районе (в).

Пример 3. На фиг. 4 приведено мелкомасштабное пространственное распределение интенсивности поля биолюминесценции, а на фиг. 5 - СООРЗ в дневное (а) и ночное (б) время, полученное по данным многоразовых зондирований. На представленных цветных иллюстрациях, которые демонстрируют высокую разрешительную способность предлагаемого метода, четко видно разного рода неоднородности исследуемых полей, с пространственными масштабами от нескольких метров по вертикали, до десятков метров в горизонтальном направлении. Эти измерения позволили выявить реальную картину мелкомасштабной структуры планктонного сообщества исследуемого района и оценить физиологическое состояние светящихся планктонных популяций, его населяющих. Преимуществами способа являются:

- синхронность вертикальных зондирований фотического слоя двумя приборами ("САЛЬПА" и "ПЛАНКТОН-3"), находящихся в жестком сцеплении на одной раме и связанный с этим значительный экономический эффект за счет существенного уменьшения времени, которое отводится на дрейфовых станциях для проведения биолюминесцентных и гидроакустических измерений;

- возможность оценки мелкомасштабной пространственно-временной изменчивости планктонных сообществ исследуемых районов;

- экспрессность исследований;

- объективность полученных результатов (измерение всех характеристик проводятся прицезионными, калиброванными и паспортизованными аппаратурными комплексами);

- возможность автоматизации процесса сбора, обработки и представления данных.

Способ исследования мелкомасштабной структуры и физиологического состояния морских планктонных сообществ, включающий измерение параметров биолюминисцентного и акустического полей, отличающийся тем, что измерения полей осуществляют на мелкомасштабном уровне путем многоразового вертикального зондирования фотического слоя одновременно двумя устройствами, которые находятся в жесткой сцепке на одной раме.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения молоди (спата) мидий Mytilus galloprovincialis для выращивания в Черном море, который включает стимулирование нереста, обеспечение кормом на всех стадиях развития и сбор молодняка (спата) на коллекторы.

Способ получения гидролизата из моллюсков относится к отрасли биотехнологии и предназначается для получения белково-углеводного гидролизата из моллюсков, который может быть использован в качестве сырья для фармакологических и косметических препаратов, а также для получения пищевых примесей лечебно-профилактического действия.

Способ подготовки кормов для выращивания гигантской устрицы Crassostrea gigas в Черном море в условиях питомника включает культивирование микроводорослёй в накопительном и проточном режимах с применением модифицированной среды Конвея, причем на стадии велигера используют микроводоросли, которые культивируют в течение 17-ти дней в накопительном режиме, для стадии великонхи применяют 10-дневные микроводоросли, которые культивируют в проточном режиме и для стадии педивелигера микроводоросли проходят 24-дневное культивирование в накопительном режиме. .
Способ интенсивного выращивания мальков камбалы калкан относится к морскому рыбоводству и может использоваться на рыбоводческих фермах для получения в искусственных условиях правильно метаморфизированной молоди черноморской камбалы калкан для зарыбления прибрежных акваторий или дальнейшего товарного производства.

Способ изучения пополнения поселений мидии, митилястера и анадары в прибрежной зоне Черного моря относится к научным исследованиям в области экологии. Способ состоит в том, что в фиксированной точке исследуемой акватории в сезон оседания личинок (для мидий - на протяжении всего года, для митилястера и анадары - летом и осенью) ежемесячно экспонируется носитель с экспериментальными субстратами.

Способ выращивания гетерозисных личинок гигантской устрицы Crassostrea gigas (Th) при культивировании в питомнике относится к марикультуре и предназначен для промышленного культивирования гигантской устрицы на Черном море в условиях питомника. В питомнике Института биологии южных морей НАН Украины (Севастополь) в 2006 г.

Способ получения питательной основы микробиологических сред относится к биотехнологии. Способ предназначен для получения основы для приготовления микробиологических питательных сред из сырья морского генеза и может быть использован в медицинской и технической микробиологии, в научно-исследовательской и практической работе для выделения и культивирования микроорганизмов. В способе получают щелочной гидролизат из моллюсков и соединяют с кислотным гидролизатом из рыбного сырья в соотношении 1:3-3:1, чтобы количество аминного азота была в пределах 600-900 мг %.

Устройство состоит из абсорбционного аммиачного холодильного агрегата, включающего, в частности, термосифон и испаритель. Устройство оснащено параболическим зеркалом, концентрирующим солнечные лучи на термосифоне холодильного агрегата.

Изобретение относится к рыбоводству и может быть использовано для учета биомассы и количества личинок. Устройство включает подвижную камеру, снабженную сеткой, резервуар для накопления гидробионтов и счетчик.

Способ диагностики и профилактики проктэкозиса черноморских мидий в условиях марикультуры. Изобретение относится к биотехнологии и предназначено для диагностики и профилактики паразитарного заболевания черноморской мидии Mytilus galloprovincialis на мидийных фермах.

Изобретение относится к рыбоводству и рыбозащите и может быть использовано для предотвращения попадания рыб в гидротехнические сооружения, для организации движения рыб к входам в рыбопропускные сооружения, для перемещения рыб из одного рыбоводного водоема или участка водоема в другой. В водоеме создают зону с градиентным изменением содержания растворенного в воде кислорода путем внесения в указанную зону веществ, снижающих его содержание в воде. Изобретение обеспечивает движение рыб в сторону участков водоема с благоприятным для них кислородным режимом или останавливает их движение в направлении участка водоема с низким содержанием кислорода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к рыбной промышленности и может быть использовано для перевозки крабов в живом виде. Перед транспортировкой краба вводят в состояние анабиоза и в таком состоянии транспортируют в герметизированном изотермическом контейнере, поддерживая температурный режим, исключающий выход краба из состояния анабиоза. Крабов размещают в контейнере с прижатыми к их корпусу лапами по меньшей мере в два слоя. Нижний слой укладывают на подкладку из пористого эластичного материала, увлажненного морской водой, после чего каждого краба закрывают сверху и обжимают покрытием из аналогичного материала, отделяя друг от друга. В качестве источника холода используют малоразмерные аккумуляторы холода, которые засыпают в объем контейнера, не занятый крабами и покрытием. После заполнения контейнера его стыки герметизируют. Контейнеры, предпочтительно не по одному, герметично упаковывают в гибкий термоизолирующий материал термофол, после чего транспортируют потребителю. Изобретение обеспечивает транспортировку компактно упакованных живых крабов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к рыбоводству. Способ предусматривает отлов из естественных водоемов бентосных ракообразных с последующим культивированием в аквариальном комплексе. В весенне-летний период при температуре воды в выростных прудах 15-25°C осуществляют вселение ракообразных в прибрежную зону в количестве 1-1,5 тыс. шт./га. Одновременно в прудах размещают обтянутые делью с размером ячеи 1 мм садки, размер которых 1,0×0,7 м, с плотностью посадки ракообразных 100 экз./садок. Изобретение обеспечивает уменьшение концентрации нитчатых водорослей и увеличение кормовой базы для молоди рыб. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к растениеводству и животноводству. Предложенный вертикальный конвейер дроссельных растилен пищевых, пастбищных и фармацевтических растений, осетров, креветок и спирулины содержит станину с вертикальными возвратно-поступательного движения конвейером пищевых и пастбищных растений и конвейером бассейнов осетров, креветок, спирулины и аквакультур и транспортеры с аэропонными растильнями. Дроссельные растильни выполнены в идее шарнирно навешенных вертикальных лопастей на транспортеры конвейера пищевых и пастбищных растений с возможностью реализации технологии «хайпоника» и поочередной подачи стеблей и корней на кормление животным, а овощей - покупателям. Бассейны осетров, креветок и спирулины шарнирно прикреплены к транспортерам вертикального конвейера бассейнов. Станина оснащена телескопическими ковшовыми садками-манипуляторами ряски, спирулины, осетров, креветок и аквакультур, оборудованными поворотными и линейными приводами, с возможностью подачи ряски и спирулины на дроссельные растильни из любого бассейна для кормления животных и для подачи аквакормов для кормления осетров, креветок, а осетров, креветок, спирулины - покупателям. Роботизированное исполнение и конверторное снабжение энергией, удобрениями, водой и воздухом выполнено с возможностью быстрой реакции на изменения требований рынка. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и продуктивности конвейера. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Способ включает обработку икры сканирующим облучением лазера с одновременной обработкой постоянным магнитом с индукцией 40-60 мТл. Для облучения используют лазер, работающий в импульсном инфракрасном режиме с мощностью излучения 10-50 Вт и частотой излучения 2-250 Гц. Изобретение обеспечивает эффективную обработку икры разнообразных видов рыб.

Изобретение относится к области исследований экологического состояния водоемов. Способ включает определение среднемесячной температуры воды, уровня выпавших осадков и уровня влажности воздуха. Показатель риска размножения сине-зеленых водорослей в водоеме вычисляют по математической зависимости: -0,896+0,709×A-1,195×В+0,175×С. При этом А - средняя температура воды водоема (в градусах по шкале Цельсия), В - уровень выпавших осадков (мм), С - влажность воздуха (%). При значении K от 0 до 3 риск размножения сине-зеленых водорослей в водоеме оценивают как «низкий», при значении K от 3 до 7 риск размножения сине-зеленых водорослей в водоеме оценивают как «средний», при значении K выше 7 риск размножения сине-зеленых водорослей в водоеме оценивают как «высокий». Изобретение обеспечивает оперативную оценку риска размножения сине-зеленых водорослей в водоеме. 2 пр.
Изобретение относится к рыбоводству и может быть использовано для транспортировки и хранения живых личинок, молоди и взрослых особей рыб. Способ предусматривает сохранение живой рыбы в емкости с водой, содержащей щелочной фосфатный буфер в количестве 7 или 7,5 г на 6 л воды и водный раствор 6% перекиси водорода. Воду в емкости непрерывно фильтруют и санируют. Водный раствор перекиси водорода вводят многократно в разовой дозе 0,2 мл/кг рыбы, введение осуществляют в профильтрованную заборную воду каждый раз не позже 40 секунд после момента появления высокой беспорядочной двигательной активности рыб. Двигательную активность рыб оценивают непрерывно с помощью датчиков движения и видеокамер слежения. Фильтрацию воды осуществляют с помощью фильтра с дебитом не менее 0,00025 л/мин. Изобретение позволяет повысить эффективность и безопасность транспортировки и хранения живой рыбы. 2 пр.

Изобретение относится к индустриальному рыбоводству и может быть использовано для получения жизнестойкой молоди рыб. Способ предусматривает обработку икры осетровых рыб водным раствором комплексного препарата Гамавит. Обработку проводят после промывки оплодотворенной икры в течение 3 минут при концентрации препарата 0,5-1,0 мг/л. Изобретение обеспечивает увеличение выклева личинок и повышение жизнеспособности мальков. 4 табл., 7 пр.

Изобретение относится к рыбоводству и может быть использовано при выращивании молоди осетровых на предприятиях по разведению и воспроизводству. Способ предусматривает обработку оплодотворенной икры препаратом "Споротермин" в количестве 4 г на 100 мл воды на 1 кг оплодотворенной икры с экспозицией не менее 15 минут. В течение всего периода выращивания сеголетков рыб им скармливают полнорационный комбикорм, в который вводят "Споротермин" в количестве от 0,2% до 0,4% от массы комбикорма. Изобретение позволяет повысить выход личинок при инкубации и выживаемость молоди. 3 табл.

Установка включает опорный каркас, напорную емкость, инкубационные сосуды для икры, емкость для отвода личинок с сетчатым вкладышем и систему труб водоподачи и водоотведения. В напорной емкости смонтировано переливное отверстие, соединенное трубой с емкостью для отвода личинок, при этом труба оборудована терморегулирующим элементом, обеспечивающим требуемую по условиям инкубации температуру циркулирующей воды. Емкость для отвода личинок имеет отсек с обеспечивающим частичную рециркуляцию воды насосом, подающим воду в напорную емкость через закрепленную над ней градирню с распределительной кюветой и фильтром. Изобретение обеспечивает оптимизацию процесса инкубации икры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх