Математик среди биологов: заметки с тегом фитопланктон

Ищу книгу П. Р. Макаревича и Е. И. Дружковой «Сезонные циклические процессы в прибрежных планктонных альгоценозах северных морей»

Антон Лях — Wed, 20 Jan 2021 10:59:30 +0300

Издана Южным научным центром (Ростов-на-Дону) в 2010 году.

«В монографии на основании многолетних исследований с привлечением обширного литературного материала определены особенности структурной организации и функционирования планктонных альгоценозов прибрежных экосистем морей Северной Европы. Предложена модель годового сукцессионного цикла микрофитопланктона. Разработана и представлена в соотвествии с фазами сезонных циклов микроводорослей концептуальная схема годового цикла нанофитопланктона высокобореальной зоны. Проанализирована годовая динамика продукционно-деструкционных параметров».

Если у кого-то есть ПДФ или кто-то может прислать саму книгу, пишите на почту: me@antonlyakh.ru

Список видов морского нанофитопланктона

Антон Лях — Wed, 13 Jan 2021 15:43:04 +0300

Сделал новую работу.

Нанофитопланктон — как темная материя: вроде бы есть, но мало кто видит

3d-microalgae.org/nanophytoplankton

Пользуйтесь на здоровье.

Названия размерных фракций фитопланктона

Антон Лях — Sun, 03 Jan 2021 00:20:08 +0300

Живые диатомовые водоросли рода Rhopalodia из ВК Филиппа Сапожникова

Добавлю четкости нечетким биологическим формулировкам. Сегодня — таблица с названиями фракций фитопланктона. Границы размеров фракций проведены по значениям десятичного логарифма.

Название	Размеры, мкм
Фемтопланктон	0,01-0,1
Пикопланктон	0,1-1,0
Нанопланктон	1-10
Микропланктон	10-100

Источник: Sicko-Goad L., Stoermer E. F. (1984) The need for uniform terminology concerning phytoplankton cell size fractions and examples of picoplankton from the Laurentian Great Lakes.

***

Не знаю:

как называются организмы меньших и больших фракций?
является ли данная размерная классификация общепринятой и действующей?
справедлива ли она для всего планктона?

Кто знает, напишите в комментариях.

Морфологическая адаптация центрической диатомовой Minidiscus comicus к крошечному размеру

Антон Лях — Sat, 02 Jan 2021 23:01:03 +0300

Некоторые биологические публикации достойны краткого пересказа. Вот одна из таких статей. Она рассказывает, как один из видов диатомовых водорослей меняет геометрию панциря, чтобы выжить при крошеных размерах.

***

Jewson D., Kuwata A., Cros L., Fortuno J.-M., Estrada M. (2016) Morphological adaptation to small size in the marine diatom Minidiscus comicus. Scientia Marina. 80 (S1): 89-96.

***

Объект исследования: центрическая диатомовая водоросль Minidiscus comicus.

Minidiscus comicus с римопортулой и фултопортулами. Переделка рис. 1 А, Б из [Jewson et al., 2016]

Minidiscus comicus относится к группе самых маленьких диатомовых. Его диаметр панциря меняется от 1,9 до 6 мкм.

Исходные положения.

Подавляющее большинство диатомовых после многократных делений становится меньше.
Уменьшение размеров приводит к закономерному уменьшению внутреннего объема панциря.
Существует некоторый критический минимальный объем, после которого одноклеточные организмы существовать не могут.
Если считать, что панцирь Minidiscus comicus имеет форму круглого цилиндра (как на рисунке), то при минимальных значениях диаметра (менее 3 мкм), объем панциря станет критическим. Но организмы живут при таких маленьких размерах. Значит они каким-то образом адаптируются.

Задача: выяснить, что происходит с морфологией панциря панциря Minidiscus comicus при уменьшении диаметра панциря.

Размерный спектр Minidiscus comicus из западной части Средиземного моря. Пунктирная линия соответствует значению диаметра, ниже которого клетки образуют ауксоспоры и восстанавливают первоначальный крупный размер. Переделка рис. 5 из [Jewson et al., 2016]

Результаты

Диаметр панциря Minidiscus comicus действительно уменьшается после многократных делений.
Однако, уменьшение диаметра приводит к изменению формы панциря: круглый цилиндр с плоскими створками → круглый цилиндр с выпуклыми створками → шар.

Адаптация формы панциря Minidiscus comicus к уменьшению диаметра панциря. Размерные отрезки соответствуют 1 мкм. Компиляция рис. 1, 3 и 4 из [Jewson et al., 2016]

Трансформация цилиндрического панциря в шарообразный позволяет избежать двукратного уменьшения объема панциря и сохранить достаточный для жизни внутренний объем панциря при крохотном диаметре.

Вычисленные объемы панциря Minidiscus comicus стремятся к объему шара, когда диаметр стремиться к двум микрометрам. Рис. 5 из [Jewson et al., 2016]

Авторы не выяснили

Какие еще виды диатомовых демонстрируют подобную морфологическую адаптацию.
Каким образом плоские створки становятся выпуклыми.

***

В целом — это прекрасный пример хорошо выполненной работы. Советую использовать в качестве образца.

С Новым годом.

Давайте сделаем базу с данными о сукцессии фитопланктона

Антон Лях — Thu, 17 Sep 2020 23:48:13 +0300

В развитии фитопланктона наблюдается интересная закономерность. Его таксономический состав не постоянен, а меняется на протяжении года. Причем меняется не произвольно, а с некоторой периодической закономерностью. Получается, что в определенные периоды доминирует определенная группа организмов и эта ситуация повторяется из года в год.

Циклическая сукцессия озерного фитопланктона из книги «Лимнология»

Такая смена доминирующих таксонов называется сукцессией. Она наблюдается повсеместно у многих групп организмов.

Сукцессия не обязательно является периодической. Она может быть линейной, но у фитопланктона сукцессия циклична.

Из года в год в одних и тех же местах, одни и те же виды фитопланктона доминируют в одни и те же периоды года

В литературе накоплен большой массив данных о сукцессиях фитопланктона в разных частях планеты: от прудов, озер и рек, до морей, океанов и гиперсоленых водоемов. Однако я не знаю ресурса, где все эти данные были бы сведены воедино. И не видел подобный публикаций.

Данные о сукцессиях фитопланктона не систематизированы

Предлагаю любому заинтересованному исследователю или группе сделать ресурс с информацией о зарегистрированных сукцессиях фитопланктона.

Я помогу сформировать саму базу. От вас потребуется тщательный и кропотливый сбор информации.

Если вам интересен такой проект, пишите на почту: me@antonlyakh.ru

Гипотеза Кеппена: фитопланктон парит из-за нагрева

Антон Лях — Wed, 02 Dec 2015 17:41:12 +0300

Фитопланктон — это микроскопические одноклеточные водоросли, которые встречаются в толще морей, океанов, озер, рек и прудов. Они свободно парят во власти водных потоков.

Фитопланктон Северного моря, преимущественно диатомовые водоросли. Найдено на Пинтересте

В первом томе книги И. А. Киселева «Планктон морей и континентальных водоемов» 1969 года нашел интересную гипотезу Кеппена (Koppen, 1921) о причинах парения фитопланктона (стр. 444):

«Так как фитопланктеры, поскольку они не совсем прозрачны, абсорбируют солнечные лучи больше, чем вода, то они должны нагревать соседние частицы воды и через это заставлять их всплывать»

Окружающий приорганизменный слой теплой воды будет увлекать микроводоросль вверх. Губер-Песталоцци (Huber-Pestalozzi, 1938) продолжает:

«Хотя этот подъем может быть лишь крайне незначительной интенсивности, однако он представляет силу, которая противодействует погружению по крайней мере при совершенно безветренной солнечной погоде»

Гипотезу нагрева плактонных водорослей еще никто экспериментально не проверил и не опроверг.