Дзензерська Оксана

аспірант кафедри екології та біомоніторингу

Костишин Степан

д.б.н., професор кафедри екології та біомоніторингу

Руденко Світлана

д.б.н., професор, в.о. завідувача

кафедри екології та біомоніторингу

Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича

 м. Чернівці

РІЧКОВА СТЕХІОМЕТРІЯ КАРБОНУ, НІТРОГЕНУ ТА ФОСФОРУ В СВІТЛІ СПІВВІДНОШЕННЯ РЕДФІЛДА

Минуло 82 роки з виходу в світ першої публікації А. Редфілда [1], присвяченої стехіометрії Карбону, Нітрогену та Фосфору у морській воді та планктоні. І хоча результати цієї та наступної праці [2] вченого неодноразово піддавались критиці, вони започаткували окремий напрям в екології водних та прибережних систем. Вчений встановив, що молярне співвідношення Карбон: Нітроген: Фосфор у морській воді та планктоні становить 106: 16: 1.

В останні роки СNP-стехіометрія водних екосистем переживає стан відродження, що зумовлено посиленням евтрофікаційних процесів і глобальними змінами клімату. Проте більшість досліджень даного напряму присвячені стехіометрії Карбону, Нітрогену та Фосфору у нектоні, планктоні та прибережній рослинності озер, морів та океанів. Лише окремі публікації торкаються СNP-стехіометрії річкових екосистем. Надолужити цю прогалину намагались автори даної публікації. Мета наших досліджень – з’ясувати стехіометричні співвідношення Карбону, Нітрогену та Фосфору у воді річкових екосистем.  

Дослідження проводили з 20 червня по 20 липня 2014 року на 15 станціях моніторингу річок Прут, Сірет і Дністер Чернівецької області. Воду відбирали батометром поблизу лісових заплав. Гідрохімічний аналіз здійснювали за методиками, описаними в праці [3].

У табл. 1 подано молярні концентрації С, N та P у воді річок Чернівецької області. Побудувавши на основі даних сумарного молярного вмісту неорганічного Карбону (Карбон СО₂^-, НСО₃^-) та Нітрогену (Нітрогену NH₄⁺, NO₂^-_, NO₃^-), а також неорганічного Фосфору (Фосфор PO₄^-) рівняння лінійної регресії (рис. 1 А, Б) отримали таке співвідношення – 26­­­9 С: 16 N: 1Р.

Таблиця 1

Молярна концентрація С, N та P у воді річок Чернівецької області, µmol

  А                                                           Б

Рис. 1. Графіки лінійної регресійної залежності між молярними концентраціями: А – сумарного Карбону та Фосфору PO₄^-  ; Б – сумарного Нітрогену та Фосфору PO₄^-

А                                                         Б

Рис. 2. Графіки лінійної регресійної залежності між молярними концентраціями: А – Карбону СО₂^- та Фосфору PO₄^-  ; Б – Нітрогену NO₃^-  та Фосфору PO₄^-

Оскільки А. Редфільд застосовував для стехіометричного аналізу лише Нітроген NO₃^- та Карбон СО₂^-_, ми вирішили визначити також пропорцію молярних концентрацій досліджуваних елементів тільки в складі цих сполук. Відповідні рівняння лінійної регресії (рис. 2 А, Б) дозволили вивести дещо відмінну від попереднього варіанту пропорцію – 24 С: 14 N: 1Р.

Порівнюючи одержані нами дані з даними Редфілда, можна зробити висновок, що пропорція Нітрогену до Фосфору у річкових екосистемах наближається до морських. При цьому нітратні та амонійні форми Нітрогену суттєво не впливають на співвідношення Нітроген : Фосфор, оскільки найбільший внесок у пропорцію вносить нітратний Нітроген.

Зовсім інша картина спостерігається за Карбоном. У річковій воді, на відміну від морської, молярна частка  Карбону СО₂^- у 4 рази менша порівняно з морською. Крім того, показано домінуючий внесок у CNP співвідношення гідрокарбонатного Карбону.

Література

1. Redfield A.C. On the proportions of organic derivatives in sea water and their relation to the composition of plankton / A.C. Redfield // Liverpool University Press. – 1934. – Р. 176-192.
2. Redfield A.C The biological control of chemical factors in the environment / A.C.  Redfield // American Scientist. – V. 46. – 1958. – P. 205-221.
3. CNP-моніторинг річкових екосистем (на прикладі Чернівецької області): навчальний посібник / [С.С. Костишин, Л.Ю.  Головченко, О.М. Дзензерська, О.Я. Буждиган]; заг. ред. С.С. Руденко. – Чернівці: «Місто», 2015. – 152 с.