ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ... ПОДО ЛЬДОМ?

Как зимуют водоросли? Ученые давно ставили перед собой этот вопрос, но до сих пор на него нет исчерпывающего ответа. И хотя большое число работ посвящено сезонной динамике развития водорослей, многие из них не включают зимние наблюдения из-за больших трудностей, связанных со взятием проб (очень уж холодно!). Считается, что в настоящее время сезонные изменения фитопланктона, особенно в озерах умеренных широт, это один из наиболее изученных аспектов экологии водорослей. Установлено, что зимой, в условиях низких температур и дефицита света, биомасса и продуктивность фитопланктона снижаются, в большинстве высокоширотных озер максимальный рост водорослей наблюдается непосредственно после таяния льда. Известно также, что некоторые пресноводные планктонные озерные виды на зимний период погружаются на дно, где находятся в состоянии покоя или пониженной жизненности. В качестве покоящихся стадий у морских диатомовых водорослей описаны споры с двумя створками, а также образования, подобные цистам с толстыми оболочками, возникающие внутри клеток. Возможно, они являются покоящимися клетками видов, внутри панцирей которых они найдены; прорастание их неизвестно.

Одной из задач моих ранних научных исследований было выяснение того, как изменяется состав и обилие диатомовых водорослей в фитопланктоне таежных озер по сезонам. Наблюдения проводились на озерах Озельской системы стариц вблизи с.Озел (Корткеросский район) в феврале-октябре 1972-73 гг. Оказалось, что биологическая зима в исследованных озерах наступает с установлением обратной термической стратификации в пределах температур воды 0.3-1.8°С и совпадает с подледным периодом (ноябрь-апрель). В это время диатомеи в планктоне не развивались, несмотря на высокое содержание биогенных элементов и особенно необходимых для них кремния (4мг/дм3), железа (6 мг/дм3) и фосфора (0.06 мг/дм3). Лишь иногда в толще воды обнаруживались единичные колонии Aulacosira italica. В то же время на поверхности ила было выявлено значительное количество диатомовых водорослей. Большая часть их колоний оказалась пустой, однако наряду с ними встречались клетки со сжавшимся зеленым протопластом шаровидной формы или с протопластами, разделившимися на две-восемь частей. Так выглядели клетки диатомовых водорослей в стадии покоя. Створки в таких колониях внешне ничем не отличались от других. Покоящиеся клетки встречались у Aulacosira distans, A.granulata, A.italica, Tabellaria fenestrata, Fragilaria sp., Diploneis sp., Eunotia sp. Кроме них, были найдены живые, подвижные диатомея Pinnularia sp., а также синезеленые - Oscillatoria sp. и эвгленовые - Euglena sp.

Развитие водорослей в планктоне лимитировалось недостатком света и кислорода. В течение всего зимнего периода - вплоть до апреля, озеро было покрыто толстым слоем льда и снега (60-80 см и 40-50 см), а содержание кислорода в воде не превышало 2 мг/дм3. Зимнее "цветение" водорослей не наблюдалось и в пойменных озерах рек Якутии. Водоросли находились в состоянии аноксибиоза, при этом все диатомовые перезимовывали в виде вегетативных клеток. Максимальное количество зимующих водорослей было сосредоточено на больших глубинах, наименьшее - на мелководьях. В то же время известно, что низкие температуры воды не ограничивают развитие планктонных видов. Подтверждением этого являются примеры обилия водорослей в зимнем планктоне при достаточной освещенности. В озерах Южной Карелии непосредственно подо льдом развивались Aulacosira italica и Stephanodiscus astraea. На Онежском озере в разгар зимы работы не проводились, но по данным марта-апреля, когда режим "гидрологической зимы" еще сохраняется, фитопланктон также предельно беден флористически. Диатомовые из родов Aulacosira, Tabellaria, Asterionella были единичны, но, как показал люминесцентный анализ, живые. На дне глубоких станций, в слое наилка, живые диатомеи были найдены в массе. О покоящихся стадиях сведений нет. Отмечено, что при сходе снежного покрова и проникновении света под лед наблюдается всплытие колоний диатомовых и начало их активной вегетации. Максимальное развитие фитопланктона, в том числе диатомовых водорослей, наблюдалось подо льдом и на озерах Большеземельской тундры. Однако оно было выявлено в июне, уже перед вскрытием озер, т.е. в конце "зимнего" периода.

Интересное явление "цветения" диатомей в полусантиметровом слое нижней поверхности льда установлено для северных морей. Водоросли в толще льда образуют криоинтерстициальные сообщества, которым свойственна даже вертикальная зональность. Однако в числе массовых приводятся широко распространенные виды пресных вод. Пережидая зиму, морские водоросли планктона образуют целые залежи в грунте сублиторали.

Исследование сезонной периодичности водорослей остается по-прежнему актуальной задачей, учитывая слабую изученность покоящихся стадий и выхода водорослей из покоя, а также особенности их динамики в разнотипных водоемах.

А.Стенина