Rambler's Top100


logo













 

 

Статья из журнала КОРАЛЛ – Морской Аквариум №15/2010


Фитопланктон в рифовом аквариуме

Ellerbeckia arenaria

Фитопланктон, малоизвестная основа жизни, интересен не только по причине своего положения в пищевой цепочке. В первую очередь диатомовые водоросли (Diatomeae) демонстрируют нам то, что наряду с функциональным многообразием они поддерживают богатство форм природы: диатомеи образуют чрезвычайно красивые панцири. Размещенные здесь фотографии (оригиналы сделаны доктором Ричардом Кроуфордом, обработка изображений произведена автором) показывают некоторые примеры этих панцирей. На снимке изображена Ellerbeckia arenaria.

    Рифовый аквариум со всем своим разнообразием красок и форм жизни представляет захватывающее зрелище, однако его "запуск" и содержание требуют гораздо больших расходов, чем содержание любых других домашних животных. На "построение" одной из самых красивых экосистем нашей планеты в малом, "квартирном" формате тратится бесчисленное количество часов. При этом мы стремимся получить не только эстетически ценный объект, но и вникнуть в процессы, которые происходят в биотопе "коралловый риф" (особенно эта тенденция стала заметна в последние годы). Лишь при наличии всесторонних знаний о биологических, химических и физических связях в данном биотопе мы можем создать в аквариуме сообщество самых разных морских организмов, которые будут сосуществовать друг с другом.
    К важным факторам, безусловно, относятся хорошее качество и достаточная циркуляция воды, хорошее освещение и добавление определенных микроэлементов. Однако это еще не все. Решающую роль в коралловом рифе играет растительный планктон. И хотя в своей естественной концентрации человеческому глазу он не виден, эти маленькие пищевые частички гарантируют стабильность, здоровье и многообразие живых существ в море. Без этого важного источника пищи все богатство морских организмов сокращается в аквариуме до симбиотических кораллов. Но чем же является фитопланктон?

Ellerbeckia arenaria
У диатомовых водорослей силикатные панцири, которые при смене угла зрения выглядят абсолютно по-другому, сравните первую и вторую фотографии – на них один и тот же вид (Ellerbeckia arenaria)

Что такое фитопланктон?

    Если говорить просто, то под фитопланктоном понимаются очень маленькие, плавающие в воде растения, чей размер составляет от одной пятидесятой до одной двухсотой миллиметра. В отличие от бактерий, они в состоянии увеличивать свою биомассу, используя неживые субстанции. Для этого им необходим углекислый газ (СО2) и такие вещества, как аммоний, нитрат и фосфат. Источником энергии для них служит свет, а в качестве "побочного продукта" ими вырабатывается кислород. Растущий фитопланктон не загрязняет воду, а, как раз наоборот, "очищает" океаны. При хороших условиях он растет так быстро, что за день может увеличить свою биомассу в два, а то и в четыре раза. За улавливание и преобразование необходимой световой энергии отвечает фотосинтез. Солнечный свет воспринимается определенным пигментами и переносится к особой паре молекул хлорофилла. При этом энергия используется для того, чтобы выделить электроны из воды. В ходе этого процесса высвобождается кислород, а вслед за этим электроны проходят удивительную цепную реакцию, во время которой часть энергии сохраняется в фосфатных соединениях (аденозинтрифосфат, АТФ). Электроны служат для превращения углекислоты или нитрата в углеводы, аминокислоты, жиры или белки. "КПД" всего процесса равен 38%, а его этапы длятся чуть больше секунды: за одну пикосекунду улавливается свет, за одну микросекунду образуется кислород, в течение одной миллисекунды происходит перемещение электронов и одной секунды хватает, чтобы образовались макромолекулы – аминокислоты, белки, углеводы и жиры. Такая продолжительность для биологических процессов не такая уж и необычная.

Aradinoidiscus sp
"Теплица" диатомовых водорослей хорошо защищает своих хозяев от нежелательного проникновения вирусов. Однако клетка была бы лишена возможности получать питательные вещества, если бы не "дырочки", заметные на всех фотографиях. Они так малы, что туда не может проникнуть ни один вирус, однако достаточны для доступа к минералам. Нанотехнологии в действии! На снимке Aradinoidiscus sp.

Передача электронов

    "Замедление" движения энергии на отрезке от пикосекунды до секунды и преобразование простых веществ в сложные макромолекулы требуют организованных и специфических структур, а также разнообразных энзимов. Параллельно, в ходе данных процессов образуются многие экзотические биосинтетические полупродукты. Упомянутые специфические структуры, компоненты мембран внутри органеллы, называются "тилакоидами". Внутри этих мембран электроны передаются от одного носителя к другому, однако эффективность такой передачи подразумевает определенную подвижность мембраны. Так же как масло затвердевает в холодильнике, подвижность мембран при низких температурах падает. Однако морской фитопланктон живет в природе при относительно низких температурах, начиная с 12°С. Чтобы эффективность передачи электронов при такой температуре оставалась гарантированно высокой, морской фитопланктон использует группу ненасыщенных жирных кислот, больше известных как омега-3-жирные кислоты. Они помогают мембранам транспортировать электроны и при низких температурах, поэтому фитопланктон может жить и размножаться даже на относительно больших глубинах.

Hemidiscus cuneiformis
Диатомовые водоросли – нежеланные гости, так как обычно они появляются там, где их совсем не ждут (Hemidiscus cuneiformis)

Значение жирных кислот

    Однако омега-3-жирные кислоты важны и в царстве животных, поскольку здесь движение электронов тоже играет большую роль. Функционирование нервов основывается в решающей степени на передаче электронов, что естественным образом, действительно и для центральной нервной системы, мозга высших животных. Поэтому ненасыщенные жирные кислоты столь необходимы для развития высших, разумных форм жизни. В море благодаря фитопланктону, ценных жирных кислот более чем достаточно. Все морские организмы – от асцидии и до китов – прямо или косвенно получают эти важные субстанции путем принятия фитопланктона. И даже нам, людям, для здорового развития нужны ненасыщенные кислоты. Так что нет ничего удивительного в том, что наши аквариумные животные также нуждаются в омега-3-жирных кислотах, и удовлетворить эту потребность мы можем за счет фитопланктона. Впрочем, фитопланктон необходим не только для транспортировки электронов. Многие пигменты, улавливающие свет для фотосинтеза, являются очень сложными молекулами, возникающими из разных промежуточных продуктов. Эти промежуточные продукты тоже используют содержащиеся в фитопланктоне вещества, чтобы позже превратиться в различные метаболиты.

Диатомеи
Диатомеи – настоящие оппортунисты, они демонстрируют взрывообразный рост лишь при соблюдении любителем необходимых условий (свет, силикат, нитрат и фосфат). Оно и понятно, люди тоже строят дома только при предоставлении им условий, "определяемых нормативными документами"

    Улавливание световой энергии – не единственная функция пигментов фитопланктона. В момент образования кислорода фитопланктон контактирует с агрессивными и опасными молекулами, оградить от которых могут как раз пигменты, выступающие в роли великолепных антиоксидантов. Это касается не только фитопланктона, но и высших живых существ, питающихся фитопланктоном, так как эти антиоксиданты защищают их от многих болезней.
    Итак, мы видим, насколько ценными являются морской фитопланктон и его компоненты, а море предлагает невообразимое изобилие ресурсов, представляющих собой не только пищу, но и защиту от заболеваний. Мировой океан является самым большим хранилищем живых существ на нашей планете. И все они питаются субстанциями, которые производит фитопланктон: либо напрямую, путем поедания самого фитопланктона, либо косвенно, путем поедания тех животных, которые питаются фитопланктоном.

Entomoeneis sp.
Диатомеи очень важны для моря, так как они вносят существенный вклад в стабилизацию климата на Земле. Они связывают углекислый газ на поверхности океанов и уносят его на глубину (Entomoeneis sp.)

Кто питается фитопланктоном?

    Фитопланктон это единственная биомасса с высокой питательной ценностью, состоящая из элементарных "кирпичиков". Но кто им питается. И как можно поедать пищу, которую невозможно увидеть? Ответы на эти вопросы мы найдем в своем рифовом аквариуме. Может быть, человек и придумал аквариумные фильтры, да только работают они на основе гениального природного механизма – питания через фильтрацию, являющегося, пожалуй, наиболее распространенной формой приема пищи в морских экосистемах. Большинство организмов в рифовом аквариуме тоже использует этот способ. Это, например, губки, моллюски, фораминиферы и многие другие. Даже такие зооксантелльные беспозвоночные, как жесткие и мягкие кораллы, собирают питательные частицы, и в этом фитопланктон играет важнейшую роль.
    Если животные могут передвигаться (к примеру, морские анемоны), то они находят наиболее выгодное место, где вылавливают из потока воды наибольшее количество пищи. В аквариуме такие сидячие беспозвоночные, как рифообразующие жесткие кораллы, полностью зависят от циркуляции воды. Частички пищи ловятся либо с помощью нематоцист, либо путем выделения слизистой секреции, состоящей из сахара и белков. Секрет появляется на щупальцах, фитопланктон осаживается на них, а затем переправляется в ротовое отверстие.

Asterionello formosa
Чрезмерный рост диатомовых водорослей способен омрачить радость любого аквариумиста (Asterionello formosa)

Активные фильтраторы

    Активно фильтрующие организмы не нуждаются в сильном течении. С помощью мельчайших подвижных ресничек (цилий) они сами создают необходимое течение, пропуская через себя громадный объем воды. Коловратки, черви, двустворчатые моллюски и оболочники (например, асцидии) зависят от активной фильтрации. Прием пищи происходит за счет комбинации действий: выделения секрета (поимка частичек) и работы цилий (создание движения воды и перемещение пищи).
    Губки тоже относятся к категории активных фильтраторов, так как своими цилиями они производят циркуляцию воды, которая проникает через многочисленные поры на всей поверхности тела. После завершения фильтрации твердых частиц эта вода собирается в специальных камерах и выходит через большие выводящие отверстия (оскулюмы). Этот процесс легко наблюдается в аквариуме: нужно развести небольшое количество пекарских дрожжей в воде, набрать получившийся раствор в шприц и выпрыснуть вблизи выводящих отверстий губки при выключенных помпах течения. На фоне мутной от дрожжей воды будет заметна тонкая струйка, выходящая из губки.

Tballasiosira tealata
Диатомеи являются идеальным кормом для двустворчатых моллюсков. Успех в размножении устриц и других ракушек будет сопутствовать только тому, кто будет кормить своих животных диатомеями (Tballasiosira tealata)

Величина частиц

    Успешная фильтрация зависит от величины частиц. Любое живое существо реагирует только на определенный их размер. В целом, фильтраторы принимают только колонии примитивных бактерий и одноклеточный фитопланктон. Крупный зоопланктон и другие крупные частицы в расчет не берутся, поскольку они просто не смогут пройти через поры, например, губки и будут наслаиваться на поверхности тела животного. Другие аквариумные питомцы, даже если они не зависят от фитопланктона, также получают от него пользу. Они питаются коловратками (ротиферы), копеподами и мелкими ракообразными, чья пищевая ценность повышается за счет поедания фитопланктона. В принципе, можно разводить коловраток и с использованием альтернативного корма, скажем, дрожжей, только в этом случае их пищевая ценность для высших животных резко снижается.

Диатомеи рода Thallasiostra
Диатомеи рода Thallasiostra считаются отличным кормом

Зооксантелльные животные тоже нуждаются в планктоне

    Несмотря на свое значение естественного источника пищи, одноклеточный планктон добавляется в рифовый аквариум очень редко. Возможно, причина в переоценке продуктов симбиотических водорослей, возникающих в процессе фотосинтеза. Нет никакого сомнения, что зооксантеллы покрывают потребность кораллов более чем на 90%, однако оставшиеся 10% содержат вещества, которые этими растительными симбионтами не вырабатываются. Не будем забывать, что и у зооксантелльных кораллов имеются полипы, великолепно вылавливающие планктон из воды. Вряд ли бы эти полипы появились, если бы они не выполняли какую-то важную функцию. К примеру, по ночам можно увидеть, как у многих зооксантелльных кораллов полипы широко раскрываются – как раз для ловли планктона.

Stephanopyxis sp.
Некоторые рода очень сильно напоминают именинный торт (Stephanopyxis sp.)...

Виды фитопланктона

    В принципе, любой аквариумист может самостоятельно разводить фитопланктон, к примеру, в бутылке с небольшой стартовой культурой и соответствующими питательными веществами. Если поставить эту культуру на солнечное место предположим, на подоконник, то через несколько дней вода станет зеленоватой – значит, фитопланктон размножился. Вполне возможно, что вам удастся неоднократно повторить этот процесс, но скорее всего, культура перестанет расти. Или еще хуже, будет расти что-то, о чем вы и вовсе не подозреваете.

Paralia siberica
... а некоторые были размолоты "жерновами" эволюции. Это Paralia siberica, до того пока не вымерла, выглядела как Колизей. Ориентировочно вид жил в палеоцене или эоцене

    Для успешного и целенаправленного размножения фитопланктона или микроорганизмов следует держать культуры в стерильных условиях, однако обычно для такого хлопотного предприятия не хватает времени. К счастью, в настоящее время некоторым фирмам удалось размножить высококачественный морской фитопланктон в биореакторах и организовать его продажу для аквариумистов. Оптимальной является смесь из разных видов фитопланктона, так как только в этом случае можно гарантировать широкий набор организмов различного размера и полный спектр пищевых компонентов: витаминов, антиоксидантов, важных аминокислот и ненасыщенных жирных кислот. Конечно, нужно признать, что фитопланктон не является панацеей, и его использование не решит всех проблем в рифовом аквариуме. И тем не менее, он помогает стабилизировать домашний риф и способствует росту и развитию бесчисленных организмов, внося свой вклад в поддержание разнообразия форм жизни.

 

    Автор статьи д-р Бернд Кроон, автор фотографий д-р Ричард Кроуфорд.
    Официальный сайт журнала КОРАЛЛ – Морской Аквариум
    Купить журнал можно в интернет-магазине "Живая Вода"


Наверх   На Главную страницу

Rambler's Top100      Рейтинг@Mail.ru     

Аквариум. Современная Аквариумистика.
Правообладатель: Живая Вода®   Любые способы полного или частичного копирования и публикации данного текста и иллюстраций без письменного разрешения администрации интернет-ресурса vitawater.ru запрещены.

   © Живая Вода, 2001-2016 гг.   @webmaster

Реклама