А Б Зотов - Расчет показателей поверхности фитопланктона с помощью компьютерной программы - страница 1

Страницы:
1 

МЕТОДЫ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УДК 681.3:581.526.325

А. Б. З О Т О В*, М. С. Д Я Т Л О В А**, А. В. М А К А Р О В**

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ФИТОПЛАНКТОНА С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ

Представлена компьютерная программа «Альголог», разработанная для расчета струк­турных и морфофункциональньгх показателей фитопланктона. В программе применены модифи­цированные методики вычисления площади поверхности и объема клеток, а также комплекса морфофункциональньгх показателей одноклеточных водорослей фитопланктона. Приведены ввод­ные параметры, расчитываемые показатели, форма отчета, особенности структуры программы.

В ряде работ была выделена важная роль параметров поверхности водорослей при оценке растительных сообществ, показана взаимосвязь между морфоструктурными и функциональными показателями водной растительности [3, 5, 6, 7]. Использование морфофункциональных показателей позволяет исследовать зависимости между струк­турной и функциональной организацией водных растительных сообществ. В связи с этим актуальной задачей становится автоматизированный расчет показателей, основан­ных на параметрах поверхности одноклеточных водорослей.

Компьютерная программа «Альголог» разработана для расчета комплекса стан­дартных и морфофункциональных показателей фитопланктона. Расчет показателей по­верхности требует сведения к минимуму погрешности при вычислении объема и площа­ди поверхности клетки фитопланктона методом «объемной полноты» [1]. По этой при­чине в алгоритме программы применены модифицированные методики расчета объема (V) и площади поверхности (S) клеток. Использовано 57 стандартных формул расчета объема, полной и боковой площади поверхности для 20 геометрических фигур, приме­няющихся при вычислении V и S одноклеточных водорослей. Список фигур включает: круговой конус, усеченный круговой конус, круговой и эллиптический цилиндр, эллип­соид («сжатый» и «вытянутый»), шар, шаровой слой и сегмент, тор, параллелепипед, куб, равностороннюю и равнобедренную треугольную призму, ромбическую призму, ромбическую, квадратную и треугольную пирамиду, усеченную квадратную и треуголь­ную пирамиду.

Разработаны методики вычисления V и S «уплощенных» фигур вращения (эл­липтического конуса и «уплощенного» эллипсоида), форма которых характерна для многих одноклеточных водорослей. Площадь боковой поверхности эллиптического ко­нуса находится как поверхностный интеграл I типа. Для расчета объема и площади по­верхности «уплощенных» эллиптических клеток используется свободная парная комби­нация 4 конфигураций, возникающих в результате сечения эллипсоида вращения по плоскостям симметрии, дополненная боковой поверхностью цилиндра с эллиптическим основанием. Наиболее точное соответствие формы клетки и «приближенной» к ней фи­гуры, достигается путем свободной комбинации максимального количества соответст­вующих геометрических фигур (рис 1).

Вводные параметры, используемые при обработке пробы: объем отобранной и сгущенной пробы, численность и линейные параметры одноразмерных клеток данного вида. Поисковая система позволяет комбинировать результаты по одному из четырех параметров, характеризующих станции (район отбора, номер станции, дата отбора, гори­зонт), или комбинации из нескольких заданных параметров (рис 2).

Рассчитываются следующие стандартные показатели: средний объем (Vx), сум­марная (S) и средняя (Sx) площадь поверхности, численность суммарная (В) и сред­няя (Вх) биомасса (сырая, и углеродная) фитопланктона. Данные показатели рассчиты­ваются на уровне группы одноразмерных клеток, популяции, таксономического отдела, сообщества (пробы), флористической группировки. Вычисляется относительный вклад популяций и таксономических отделов в величину численности и биомассы.

Комплекс морфо-функциональных показателей фитопланктона, включает 6 по­казателей удельной поверхности [удельная поверхность клетки (S/W)^, группы однораз-Экология моря. 2003. Вып. 64


© А. Б. Зотов, М. С. Дятлова, А. В. Макаров, 2003

99
мерных клеток ^/ТГ)гродкл., популяции (S/Wjjj, сообщества (S/W)^ флористической груп­пировки региона (S/W)фг и таксономического отдела (S/W)TO] и 4 показателя индексов поверхности (индекс поверхности популяции ИПП, сообщества ИПС фитопланктона ИПФ, таксономического отдела ИПТ). При расчете морфофункциональных показателей фитопланктона, использовались методики, описанные в [4].

Программа работает с базами данных, созданными в Access. Результаты груп­пируются как для отдельных проб, так и для выбранной совокупности проб. Отчеты представляются в виде стандартизованных электронных таблиц в Exсel, что значительно упрощает их последующий анализ (табл.).


Таблица. Общая форма отчета программы «Альголог» Table. Total form of the program «Algolog» report
Вгр.од.кл.

(уг.)

од.кл. = (S/Щкл

%

гр.од.кл в гр.од.кл.п+/- м


+/- м


+/- м


(сыр.)


Вп+/- м

(уг.)

(S/W)x

+/- м

% п. в№ % от об-видов щего № в т. о. видов


+/- м


(Sx)то

+/- м


%


Вто (уг.)

%

Вто (сыр.)

%

(Вх)то +/- м   (Вх)то +/-м


(S/W)x +/- м

% т. о. в          Таксономический отдел № n           ви­дов


гр. од.кл.

Vx пробы

+/- м

S пробы

+/- м

N пробы

+/- м

В пробы, +/- м (сыр.)

В пробы,

+/- м

(уг.)

(S/W)max/

(S/wu,, /

(S/W)c


ИПСДанные, сгруппированные по всем выбранным пробамгр. од. кл. 1

Вид 1,

гр. од. кл. n


Вгр.од.кл.^

(сыр.)

___________ Таксономический отдел №1

од.кл ^x^^.^.   од.кл.^


Вгр. од. кл.

(уг.)

 

од. кл.

— (S/W)ra(Vх)п

+/- м

 

+/- м


+/- м


(сыр.)


Вп+/- м (S/W)x
(уг.)           +/- м


ИПпИПТ

+/- м

(Vx)то         (Sx)то          (N*)TO (Вх)то+/- м  (Вх)то +/- м                               (S/WV

+/- м       +/- м       +/- м        (сыр.)      (уг.)    +/- м

о/                  о/              о/

%                  %             %

№    % от об-видов щего в т. о.  № видов

       Таксономический отдел №n       видов

гр. од.кл.

ИПф

+/- м

(Vx)фг

+/- м

(Nx)фг

+/- м

+/- м

(Вx)фг     (Вx)фг   (S/W)max /

+/- м (сыр.)     +/- м,      (S/W)min /

___________________________________________ (уг.) (S/W)фг__________

Сокращения: кл. - клетка, гр.од.кл. - группа одноразмерных клеток, п. - популяция, с. - сообщест­во, ф.г. - флористическая группировка, т. о. - таксономический отдел, сыр. - сырая, уг. - углерод-

ная.
Для любых рядов данных производится статистическая обработка: рассчитывае­тся среднее квадратичное отклонение (5), ошибка (+/- м) [2].

Программа имеет справочную систему, содержащую полное описание необхо­димых для работы действий (рис. 3).

1.      Киселев И А; Методы исследования фитопланктона // Жизнь пресных вод СССР. - 1956. - 4,

№1. - С. 234.

2.      Лакин Г >Биометрия. - М.: Высшая школа, 1990. - С. 106, 271.

3.      Миничева Г Г Связь морфологических и продукционных показателей у пластинчатой водо­росли Porphyra leucosticta Thur. // Экология моря. - 1991. - вып. 37. - С. 45 - 49.

4.      Миничева Г Л, Зотов А; Б;, Косенко М; Н Методические рекомендации по определению комплекса морфо-функциональных показателей одноклеточных и многоклеточных форм вод­ной растительности. - Одесса - 33 п. л. (в печати).

5.      Никонова С Е; Удельная поверхность культур одноклеточных водорослей, как характеристи­ка их функциональной активности / Эколого-физиологические исследования водорослей и их значение для оценки состояния природных вод. - Ярославль, 1996. - С. 158 - 159.

6.      Хайлов К М; Празукин А; В;, Ковардаков С А; Рыгалов В; Е; Функциональная морфология морских многоклеточных водорослей. - К.: Наук. думка, 1992. - 280 с.

7.      SourniaA; Form and function in marine phytoplankton // Biol. Rev. - 1982. - 57, 3. - P. 347 - 392.

*ОФ Института биологии южных морей НАН Украины, "Одесский Национальный Университет им. И. И. Мечникова,

г. Одесса                                                                                     Получено 01.07.2003

 

a. b. z o t o v, m. s. d y a t l o v a, a. v. m a k a r o v

CALCULATION OF PHYTOPLANKTON SURFACE INDEX USING THE COMPUTER PROGRAM

Summary

The computer program for calculation of structural and morphofunctional phytoplankton indi­ces has been carried out. Modified methods for surface area and cell's volume calculation and also com­plex morphofunctional indices of unicellular phytoplankton algae was applying in the program. Introduc­tory indices, calculation indices, a report form and features of the program structure has been shown.

Страницы:
1 


Похожие статьи

А Б Зотов - Взаимосвязь индексов поверхности фитопланктона с валовой первичной продукцией и валовой концентрацией биогенных элементов

А Б Зотов - Расчет показателей поверхности фитопланктона с помощью компьютерной программы