В рамках важнейшего инновационного проекта государственного значения «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ» Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН в 2024 г. начал лимнологические исследования на малом бессточном дистрофном водоеме (заповедник «Кивач», Карелия) для целей разработки системы мониторинга запасов углерода и потоков парниковых газов в водных экосистемах (водоемах, водотоках) бореальной зоны Европейского Севера России. В таких озерах дно покрыто зелеными мхами, которые могут вносить значительный вклад в круговорот углерода. С этой целью проведены исследования фотосинтеза и дыхания доминирующего вида мха Warnstrofia fluitans (Hedw.) Loeske из модельного водоема. Методический подход был основан на оценке интенсивности фотосинтеза и дыхания мха кислородным методом Винклера по принципу светлых (фотосинтез) и темных (дыхание) склянок в лабораторном эксперименте. Оценивалось изменение концентрации кислорода в склянках с зелеными побегами W. fluitans по отношению к его исходной концентрации после суточной инкубации. Склянки инкубировались в климатостате при установленных температуре, освещенности и длине светового дня, которые соответствовали условиям на поверхности мохового мата в исследуемом водоеме. Рассчитаны величины удельного фотосинтеза (0,052), дыхания (0,02) и эффективность роста (0,032) фотосинтетически активного (зеленого) мха. На основе этих коэффициентов и сырого веса фотосинтетически активного мха с 1 м2 верхнего слоя мохового мата были рассчитаны летние суточные величины фотосинтеза (211 мг С), чистой продукции (81 мг C) и дыхания (130 мг С) W. fluitans. Ранее кислородный метод Винклера использовался для определения фотосинтеза и дыхания водных бриофитов in situ, что представляет собой весьма сложный и трудоемкий процесс. Результаты настоящего исследования вполне сопоставимы с литературными сведениями о чистой продукции и дыхании мхов в высокоширотных водоемах, полученными другими способами, и показали возможность таких измерений in vitro.

Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике / Под ред. П. А. Лозовик, Н. А. Ефременко. СПб.: Нестор-История, 2017. 272 с.

Бобкова К. С., Тужилкина В. В. Содержание углерода и калорийность органического вещества в лесных экосистемах Севера // Экология. 2001. № 1. С. 69–74.

Бульон В. В. Радиоуглеродный метод определения первичной продукции фитопланктона, его возможности и ограничения в сравнении с кислородным // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб: Гидрометеоиздат, 1993. С. 147‒157.

Гутельмахер Б. Л. Метаболизм планктона как единого целого. Л.: Наука, 1986. 155 с.

Ильяшук Б. П. Сравнительное изучение роста и продукции водных мхов в закисленных озерах Южной Карелии // Экология. 1999. № 6. С 421–425.

Комов В. Т., Лазарева В. И. Причины и последствия антропогенного закисления поверхностных вод северного региона на примере сравнительно-лимнологического исследования экосистем озер Дарвинского заповедника // Структура и функционирование экосистем ацидных озер. СПб.: Наука, 1994. С. 5‒30.

Кузнецов С. И., Дубинина Г. А. Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 1989. 288 с.

Лозовик П. А. Геохимическая классификация поверхностных вод гумидной зоны на основе их кислотно-основного равновесия // Водные ресурсы. 2013. Т. 40, № 6. С. 583‒593. https://doi.org/10.7868/S0321059613060072

Adebayo A., Kiani S., Ruotsalainen A. L., Pirttilä A. M., Lehosmaa K. Growth of floating hook-moss (Warnstorfia fluitans) differs with nutrient and water flow adjustments in greenhouse and cold room conditions // Heliyon. 2023. Vol. 9, No 1. e12821. Open access. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e12821

Bryophyte ecology and climate change / Eds. Z. Tuba, N. G. Slack, L. R. Stark. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. 506 p.

del Giorgio P. A., Cole J. J., Cimbleris A. Respiration rates in bacteria exceed phytoplankton production in unproductive aquatic systems // Nature. 1997. Vol. 385. P. 148–151.

Dilks T. J. K., Proctor M. C. F. Photosynthesis, respiration and water content in bryophytes // New Phytol. 1979. Vol. 82, No 1. P. 97‒114.

Dodds W. K., Cole J. J. Expanding the concept of trophic state in aquatic ecosystems: It’s not just the autotrophs // Aquat. Sci. 2007. Vol. 69. P. 427–439. https://doi.org/10.1007/s00027-007-0922-1

Fowbert J. A. An experimental study of growth inrelation to morphology and shoot water content in maritime Antarctic mosses // New Phytol. 996. Vol. 133, Iss. 2. P. 363‒373. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1996.tb01903.x

Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике / Под ред. П. А. Лозовик, Н. А. Ефременко. СПб.: Нестор-История, 2017. 272 с.

Pakarinen P., Vitt D. H. The major organic components and caloric contents of high arctic bryophytes // Canadian Journal of Botany. 1974. Vol. 52, No 6. P. 1151–1161. https://doi.org/10.1139/b74-149

Pedersen O., Colmer T. D., Sand-Jensen K. Underwater photosynthesis of submerged plants – recent advances and methods // Frontiers in Plant Science. 2013. Vol. 4. Open access. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00140

Priddle L. The production ecology of benthic plants in some antarctic lakes. I. In situ production studies // Journal of Ecology. 1980. Vol. 68, No 1. P. 141‒153. https://doi.org/10.2307/2259248

Riis T., Olesen B., Katborg C. K., Christoffersen K. S. Growth Rate of an Aquatic Bryophyte (Warnstorfia fluitans (Hedw.) Loeske) from a High Arctic Lake: Effect of Nutrient Concentration // Arctic. 2010. Vol. 63, No 1. P. 100–106. http://www.jstor.org/stable/40513373.

Welch H. E., Kalff J. Benthic Photosynthesis and Respiration in Char Lake // J. Fish. Res. Board Can. 1974. Vol. 31, No 5. P. 609‒620. https://doi.org/10.1139/f74-093