Гидроэкология и её место в системе естеств. наук

Гидроэкология и её место в системе естеств. наук

Гидроэкология и её место в системе естественных наук.

Истоки г-ии уходят в далёкое прошлое и связаны с необходимостью добычи пищи на стадии становления и развития человечества, со становлением и формированием экологии и геоэкологии.

Г-ия представляет собой часть географической экологии, но на качественно более высоком уровне. Г-ия – результат дифференцирования общей экологии и геоэкологии, процесса характерного для большинства естественных наук. Многие научные исследования в настоящее время проводятся на стыке гидрологии, биологии, экологии, географии. Поэтому г-ию можно характеризовать как результат интеграции этих наук.

Современная экология ищет пути гармоничного взаимоотношения природы и общества, от характера к-рого зависит не только здоровье людей, но и их экономическое процветание. Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. Поэтому идеи и проблемы экологии всемерно проникают в другие научные дисциплины и внедряются в общественное развитие. Этот процесс называется экологизацией. Поэтому г-ия имеет непосредственный практический аспект.

Исходя из этого г-ия изучает:

1) Общие законы функционирования гидроэкосистем;

2) Живые системы в их взаимодействии с водной средой;

3) Комплексная наука, синтезирующая данные естественных общественных наук о природе;

4) Особые экологические подходы к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и водной среды;

5) Совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и водных объектов;

Другими словами, г-ия – это научная дисциплина, к-рая изучает влияние природных и антропогенных факторов на процессы, происходящие в водоёмах и водотоках.

Основные направления развития гидроэкологии.

Современная гидроэкология вбирает в себя проблемы окр. среды, использует науки о Земле, физику, химию, комп. науки и т.д. развивалась вместе с экологией. В истории её развития можно выделить три этапа: 1 этап. С древних времён – до 60-х гг 19-го в. Первые сообщ. экол. характера связаны с такими центрами древней культуры, как Китай, Египет, Индия, Греция. Уже в работах древнегреческих философов Гераклита (530 – 470 гг. до н.э.), Гиппократа (460 – 356 гг. до н.э.), Аристотеля (384 – 322 гг. до н.э.), содержатся сведения экол. характера. Трактат Гиппократа «О воздухе, воде и местности» - сведения о влиянии условий окр. среды на здоровье человека. Аристотель описал 500 видов животных, особенности поведения и приспособления к усл. окр. среды. Ученик Аристотеля Теофраст Эрезийский – “отец ботаники”, описывал особености роста раст-й в разных усл. среды, зависимость их форм и особенностей их роста от грунта и климата.

Эпоха Возрождения - Первые систематики Д. Цезалпин (1519 – 1603), Д.Рей (1627 – 1705), Ж.Турнефор (1556 – 1708) в своих трудах приводят сведения экол. характера, в частности, зависимость распространения растений от условий их произрастания. Т. Мальтус 1798 г. описал уравнение экспоненциального роста популяции, на основе которого строил демографические концепции.

2 этап. 60–е гг 19-го века – 50–е гг 20-го века. Важный этап в становлении экологии как новой области знания. Работы русских учёных Н.А.Северцова, В.В.Докучаева, В.И.Вернадского. Ч. Дарвин ввёл понятие «борьба за существование». Это обстоятельство следует рассматривать как взаимодействие живых рганизмов с биотич. и абиотич. условиями среды. С введением практически однозначных понятий «экосистема» А.Тенсли и «биогеоценоз» В.Н.Сукачёвым стали интенсивно развиваться экол. исследования надорганизменного уровня.

3 этап. 60–е гг 20-го века – до наших дней. С середины столетия экология оказывается в центре общечеловеч. проблем, наблюдается превращение экологии в комплексную междисциплинарную науку. Продолжаются исследования свойств биосферы, начатые В.И. Вернадским. Стало ясно, что популяция – не просто сумма особей на какой-то территории, а самост. биол. (экол.) система надорганизм. уровня, облад. определ-ми функциями и механизмами авторегуляции, которые поддерживают ее самостоят-ть и функциональную устойчивость. Представители: Ю. Одум, Н.Ф. Реймерс, Н.П. И.А. Наумов, С.С. Шварц.

 

Вода в биосфере

Вода, как губку, пропитывает все живое и неживое на Земле; 70 % тер. планеты покрыто водами, все живое примерно на 80 % по объему состоит из воды. Вода находится в постоянном движении. Это вечное движение воды (круговорот воды) в прир. обеспечивает обмен в-в между орг-ми и окр. средой и между отдельными компонентами среды, очищение воды от загрязнения при испарении и непрерывное образование пресной воды. Структура распределения водных масс в гидросфере Земли показывает, что более 98 % мировых запасов сост. соленая вода. Осн. запасы пресной воды сосредот. в ледниках и недоступны для исп-я. Объем остальной части пресных вод составляет доли процентов от общих мир. запасов водных масс. Пресная вода неравномерно распределена по пов-ти Земли. 1/6 часть населения испытывает острую нехватку питьевой воды. Россия обладает ¼ частью всех мир. запасов пресных вод, причем 80 % сосредоточено в о. Байкал.

Важнейшей характеристикой явл. активность водообмена. Наибольшей скоростью водообмена обладают воды рек, кот. сменяются каждые 10–11 дней. Именно поэтому, несмотря на малые запасы речных вод (0,0001 % объема всей гидросферы или 1200 км3), они обеспечивают основной объем потребляемой воды, так как обладают значительной способностью к возобновлению и самоочищению.

Запасы воды в чел. организме велики: 30-50 л (у жен. на 10 % меньше, чем у муж.). Для поддержания норм. Жизнедеят-ти в чел. организм ежесуточно должно поступить 2,5 л пресной воды: 1,0-1,5 л – с напитками; 1,2–0,7 л – с пищей; 0,3 л – образуется в ходе обменных процессов из жиров организма. Столько же воды (2,5 л) выводится из организма, в том числе: (55 %– с мочой и др. выделениями; (25 %– с потом; 20 % – с дыханием). В зависимости от климатич. условий, образа жизни, условий труда и состояния здоровья активность водообмена в чел. организме 6–12 суток. Т.е. вода, кот. мы выпили сегодня, выйдет из орг. только через 6–12 суток, совершив тысячи оборотов.

Основным водопотребителем является техносфера, в т.ч. с/х – 65 %, промышленность – 24 %, коммунальное хоз-во –8 %, водохранилища – 3 %.

Именно интенсивное развитие техносферы привело к резкому увеличению водопотребления в мире (с нач. XX в возросло в 7 р). Техносфера, как и все другие системы, потребляет воду, используя ее для своих нужд, и отдает (сбрасывает) воду назад в природные системы с «ненужными» техносфере веществами.

Водные ресурсы Беларуси

Речная сеть Беларуси хорошо развита. Средняя густота составляет 25 км’на 100 км2. На терр. Беларуси 20,8 тыс. рек, их длина — 90,6 тыс. км. Свыше 90% их кол-ва —водотоки, их длина не более 10 км. Реки принадлежат к бассейнам двух морей — Черного и Балтийского. Большинство водотоков относится к малым равнинным рекам. Крупными счит. Запад. Двина, Неман, Запад. Буг, Вилия, Днепр, Сож, Припять. Макс. густота речной сети на севере Беларуси — в бассейне Запад. Двины, в условиях пересеченного рельефа (более 45 км на 100 км2), миним. — на юге в бассейнах Буга и Припяти.

В Беларуси насчитывается 10 800 озер. о. Нарочь (80 км2) -жемчужина Беларуси, Освейское (58 км2), Дрисвяты (45 км2), Червоное (40 км2), Дривяты (38 км2). Большинство озер расположено в северной части— в Белорусском Поозерье. Озера здесь образовались в ледниковый период.

Естественные ресурсы пресных подзем. вод оцениваются в 15,9 км3 в год (43,5 млн м3 в сутки). В Беларуси, на первый взгляд, с питьевой водой дело обстоит не так уж плохо. На каждого жителя (учитывая всю пресную воду) приходится 20 м3 пресной воды в сутки. Однако беда в том, что в большинстве своем эта вода загрязнена.

Давление антропоген. пресса сказалось и на состоянии водных ресурсов Беларуси. Белорусская вода содержит нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, фенолы, органические и биогенные вещества, соли тяжелых металлов. Минерализация воды крупных белорусских рек, таких, как Неман, Днепр, Припять, возросла за последние 15 лет на 20 %. В каждом пятом колодце вода превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) по многим микробиологическим показателям и содержанию ядохимикатов. Повсеместно наблюдается значительное увеличение в воде концентрации минерального азота, фосфора, нитратов, меди, цинка, хрома, формальдегида, нефтепродуктов. Такое положение сложилось при обстоятельствах всем хорошо известных. Это прежде всего отсутствие очистных сооружений на промышленных предприятиях, чрезмерная химизация сельскохозяйственного производства, поступление сточных вод из городов. И хотя статистика показывает, что в последние годы качественный состав вод некоторых рек стал улучшаться (уменьшается содержание соединений азота, нефтепродуктов), оснований для оптимизма пока нет. Такое видимое «улучшение» следует расценивать в первую очередь как следствие повсеместного спада промышленного производства. В то же время в наиболее транспортных водных артериях состояние воды не улучшается.

 

Растворённые в воде газы

Газовый режим водоема влияет на жизнед-ть рыб больше, чем температура. Газы могут оказывать влияние не только на продуктив-ность, но и на отправление всех жизн. функ-ций. Соотношение растворенных в воде газов (газовый ре-жим водоема) оказывает влияние на жизнь гидробионтов, вызывая гибель, снижая резистентность, обусловливая их зараженность возбудителями заразных болезней.

Наиб. важным для рыб явл. кислород, содержание его меняется в завис. от темп-ры (при ее понижении повыш-ся растворимость кислорода и наобо-рот), атмосф. давления (чем выше давл., тем больше раств-ть), интенсивности ветрового перемешивания воды, а также от наличия фито-планктона и высш. вод. раст-й, при недостатке О2 ухудш. зоогигиенич. условия — создаются предпосылки к накопле-нию органич. в-в и размножению сапрофитной микрофлоры, зачастую оказ. отриц. воздействие на рыб, особ. в зимних условиях. Снижение О2 до 2,5—3,0 мг/л вызывает угнетение рыб, затем они начинают беспокоиться и подниматься в верхние слои воды, в результ. движений рыба истощается, подвергается заражению различ. паразитами и гибнет.

Углекислота нах. в воде в свободном (свободная к-та) и связанном (бикарбонатов и средних солей — карбонатов) состоянии. Образуется она при биохим. процессах, происх. в водоемах (разложение орг. в-в, жизнедеятельность вод. животных и раст.), и попадает в воду из атмосф. соединений. Увеличение в воде свободной к-ты отриц. действует на рыб даже при достаточном содержании О2, важно соотношение.

Сероводород обр. за счет круговорота серы, в поверхност-ных водах озер, водохранилищ, лиманов и морей он обр. в проц. размножения орг. в-в. Кроме свободного (газообр.) могут присутствовать гидросульфид-ионы (НS) и сульфид-ионы (S). Соотношения не постоянно и может изм. в зависимости от конц-и водородных ионов (рН) воды.

При конц. 1 мг/л у рыб снижается частота дыхания, и они при этом не способны усваивать кислород, снижается резистентность к возбудителям заразных болезней и неблагопр. усл. среды вследствие пермеамбилитации.

Метан опасен для гидробионтов, особенно зимой. Образуется он в больших кол-вах летом на глубине в анти-санитар. усл-х, г.о. за счет разложения клетчатки. Кол-во до 38,5 см³ на 1 л. Выделяясь со дна водоема, метан активно окисляется и тем самым обедняет кислородом придонные слои воды, где в зимнее время в основном находится рыба, которая неизбежно попадает в бескислородную среду. Она начинает подниматься в верхние слои, где находится в постоянном движении, теряет энергетический запас пит. в-в, подвергается истощению и ослаблению. Если не устранить - энзоотия, массовой гибелью.

Биогенные элемнты

Кальций – эл-т, постоянно присутств. в тканях раст. и жив. Важный компонент минер. обмена жив-х и человека и минер. питания растений. Участвует в работе ионных каналов, осуществ. транспорт в-в через биолог. мембр., в передаче нервного импульса, в процессах свертывания крови и оплодотворения, расщепление резервного полисахарида - гликогена, поддержание должного кислотно-щелоч. равновесия внутри организма и нормальной проницаемости стенок кровеносных сосудов.

Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов. Уч. в проц. дыхания, окисления аминокислот, жиров, углеводов. Поступая в кровь, соединяется c гемоглобином, образуя оксигемоглобин, далее с током крови поступает в капилляры, где легко диссоциирует, выделившийся кислород проникает через стенки капилляров в ткани, где расходуется на окисление различных в-в. Эти реакции приводят в конечном счете к образ-ю воды, СO2 и созданию запаса энергии. Защитные функции организма (фагоцитарные) связаны с наличием кислорода.

Водород. Вода важнейшее соединение водорода в живом организме. Осн. функции:1.Облад. высокой удельной теплоемкостью, обеспечивает поддержание постоянства температуры тела. 2. Поддерживает кислотно-основное равновесие организма. Большинство тканей и органов в основном состоят из воды. Соблюдение общего кислотно-основного баланса в организме не исключает больших различий в значениях рН для разных органов и тканей. Важным соединением водорода явл. пероксид водорода Н2O2 (перекись водорода). Н2O2 аналогично супероксидрадикалу окисляет липидный слой мембран клеток, разрушая его.

Углерод Углерод - биогенный эл-т; его соединения играют особую роль в жизнедеят-ти растит. и животных организмов. Углерод составляет основу всех органических соединений.

Титан повышает эритропоэз, катализирует синтез гемоглобина, иммуногенез, в-а активирующие реакции клеточ. и гуморального иммунитета. Наиб. кол-во обнаруж. в слуховом центре и зрительном бугре, пост. присутствие в женском молоке, в эмбрионе. Отмечается интенсификация анаболических процессов обмена в-в, усиление белкового, липидного и углевод. обмена, в сыворотке крови повышается концентрация аминного азота, общих липидов, и снижается содержание мочевины и холестерина.
Натрий уч-т в минер. обмене всех живых орг-в. В соединении с калием создает электролитич. среду, в которой функционируют мышечные к-ки и нервные окончания, участв. в образовании желудоч. сока, регулирует выделение почками многих продуктов обмена в-в, активирует ряд ферментов слюн. желез и поджелудоч. железы, ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, это задерживает воду в организме.

Экологические зоны озер.

Озера обр-ся вследствие заполнения углублений суши (котловин) водой. Форма котловин зависит от рельефа местности и характера их образования. Обычно они формируются подводной террасой, кот. постепенно понижается от берега в глубь озера. На некоторой глубине образуется более крутой угол понижения (свал). Он занимает большую часть дна озера и наз. котлом. Сформированное дно озера рассматривается как бенталь, в кот. выделяются литоральная и профундальная зоны.

Литораль – это мелководная зона, которая распространяется от берега к свалу, а профундаль охватывает более глубоководную часть озера. Обычно литораль покрыта высшей водной растительностью (ближе к берегу – полуводной, дальше от берега – плавающей, а с приближением к свалу – погруженной).

Между литоральной и профундальной зонами выделяется сублитораль, или переходная зона, охватывающая площадь наиболее глубоководного распространения донной растительности (5 – 7 м).

Во время ветровых колебаний уровня воды прибрежная часть озера может заливаться водой. Участки побережья, омываемые водой при волновом заплеске, и те, которые затапливаются, называются эулиторальной экологической зоной.

Водная толща озер, или пелагиаль, делится по вертикали на эпилимнион, металимнион и гиполимнион.

В глубоких озерах эпилимнион достигает глубины 5 – 8 м. именно в этом слое под влиянием ветра и конвекционных потоков наиболее интенсивно перемешиваются водные массы. Здесь отмечено наибольшее количество солнечной энергии и самая высокая концентрация минеральных и органических веществ, большая насыщенность воды кислородом. Все это создает благоприятные условия для развития бактерий, простейших и беспозвоночных животных.

Для металимниона (8 – 14 м) характерным является резкий перепад температуры воды между эпи- и гиполимнионом, в связи с чем эту зону называют еще термоклинном, или слоем температурного скачка.

Гиполимнион – наиболее глубокие слои воды, где температура летом не поднимается выше 5 – 10*С. На такие глубины проникает мало солнечной радиации, и поэтому здесь практически нет автотрофных организмов. Трансформация веществ и энергии в этой зоне происходит, в основном, за счет отмершего органического вещества (детрита).

Экологические условия в профундали менее благоприятны для развития гидробионтов, чем в литорали.

Экологические зоны рек.

Река – это водный поток относительно больших размеров, постоянный, а иногда, в засушливых зонах, пересыхающий на отдельных участках.

Реки, несущие воды в океаны, моря или озера, называют главными, а впадающие в них – притоками. Совокупность всех рек, сбрасывающих свои воды через главную реку, составляют речную систему.

Реки текут в долинах, в которых наиболее низкая часть русла формирует ложе реки. Линия, соединяющая самые низкие точки долины, называется тальвег. Углубление ложа, заполненное проточной водой в меженный период (между половодьями), называется коренным руслом, или просто руслом. Та часть дна ложа, которая покрывается водой лишь во время наводнений или паводков, называется пойменным руслом, или поймой. В меженный период пойменное русло пересыхает и находится выше уровня воды; оно называется пойменной террасой. На склонах речной долины можно наблюдать остатки геологических пород речных русел в далеком прошлом. Их называют надпойменными террасами.

Часть суши, совпадающая с верхней частью надпойменной террасы и выровненной водораздельной территорией (плакором), называется бровкой речной долины.

В поперечном сечении реки от одного берега к другому выделяют зоны: прибрежная (рипаль), средняя (медиаль) и участок, характеризующийся наибольшей скоростью течения, - стрежень. Это динамическая ось потока воды, которая может находиться близ середины реки на прямых неразветвленных участках русла или приближаться к одному из берегов соответственно его изгибам.

Морфологические особенности речных систем и режим их водности имеют большое экологическое значение. Они определяют условия существования гидробионтов разных трофических уровней. Для речных систем характерно значительное биоразнообразие растений и животного населения.

Рипаль характеризуется наличием зарослей высших водных растений, в которых живет большое количество водных животных. В открытой зоне реки, где скорость воды высока, видовое разнообразие и численность гидробионтов ниже, поскольку они сносятся потоком воды.

В направлении от истоков к устью река имеет продольную зональность. Поток разделяют на верхнее, среднее и нижнее течения. В местах впадения реки в море значительные площади мелководий формируют дельту или узкие морские заливы – эстуарии.

Сообщества водных экосистем

Экосисте́ма — биол. система, состоящая из сообщества живых орг. (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Сообщества взаимодействующих живых орг-в представляют собой не случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Типы гидробиоценозов различаются главным образом по их положению в пространстве: бентос – организмы, живущие на дне водоемов или в грунте; некоторые из этих организмов свободно ползают по дну (личинки веснянок и ручейников); другие - частично или полностью закапываются в дно (двустворчатые моллюски); третьи временно или постоянно прикрепляются или даже прирастают к субстрату - к водным, растениям и другим находящимся на дне предметам (губки, мшанки, дрейссена); Толща воды населена организмами, составляющими несколько крупных экологических групп. Одной из них являются планктические организмы, в совокупности обозначаемые понятием планктон; это очень мелкие, по большей части микроскопич. организмы, кот. пассивно или слабо активно плавают в воде; у некоторых из них нет органов передвижения (планктические диатомовые водоросли). Более или менее крупные организмы, которые могут активно передвигаться в толще воды нектон - таковы рыбы. Микроорганизмы, обитающие в поверхностной плёнке воды, в совокупности составляют группу нейстон (личинки комаров, ряска). В виде особого сезонного образования выделяется пагон – совокуп. организмов, вмерзающих в лед. Перифитон – гидробионты, поселяющиеся на плотных субстратах и приспособленные к обитанию на границе раздела между субстратом и водой. В состав обрастаний входят представители автотроф. организмов-продуцентов (водоросли); гетеротроф. орг.-консументов (простейшие, коловратки) и орг.-редуцентов (зооглейные, нитчатые, палочковид. бактерии и грибы). Причем основу пленок обрастаний составляют в основном формы микроскопические, для которых характерны высокий уровень метаболизма, короткие жизненные циклы и способность быстро реагировать на изменение внешней среды.

 

Нейстон.

Нейстон – совокупность морских или пресноводных организмов, которые живут у пленки поверхностного натяжения воды. Они могут прикрепляться к этой пленке или передвигаться по ней снизу (гипонейстон) или сверху (эпинейстон).

Гипонейстон. Продолжительное время считалось, что в таком поверхностном слое воды могут концентрироваться только представители пресноводной флоры и фауны. Однако в 5 – сантиметровом поверхностном слое воды нейстон развивается и в морских экосистемах. Этому способствует наибольшая освещенность воды, ее насыщенность кислородом, благоприятный солевой режим и оптимальные температурные условия.

В состав нейстона входит относительно небольшое количество организмов – простейшие, одноклеточные водоросли, бактерии, мелкие легочные моллюски. Все они обитают ниже пленки поверхностного натяжения воды. К нейстону морских водоемов относится также икра и личинки рыб, получившие название ихтионейстон.

Эпинейстон. На поверхности пленки в пресных водоемах можно наблюдать быстро бегающих клопов-водомерок. Здесь же живут личинки комаров, жуки-ветрячки и другие мелкие беспозвоночные. Пленка под ногами бегающих насекомых прогибается, но рвется, чему способствует несмачиваемость их тела, позволяющая использовать вертикальную составляющую силы поверхностного натяжения воды.

Планктон

Это совокупность орг-в, обитающих в толще морской воды и неспособных противостоять переносу течением (многие бактерии, диатомовые водоросли (фитопланктон), простейшие, нек. кишечнополостные, моллюски, ракообразные, оболочники, яйца и личинки рыб, личинки многих беспозв. животных (зоопланктон). Планктон непосредственно или через промежуточные звенья пищевых цепей служит пищей всем остальным животным, обитающим в водоемах. В зависимости от образа жизни планктон подразделяется на голопланктон — весь жизненный цикл проводит в форме планктона

меропланктон — существующие в виде планктона лишь часть жизни(морские черви, рыбы). Планктон представляет собой массу растений и животных, большинство из которых имеют микроскопические размеры. Многие из них способны к самостоятельному активному передвижению, однако недостаточно хорошо плавают для того, чтобы противостоять течениям. Планктонные организмы встречаются на любой глубине, но наиболее богаты ими приповерхностные, хорошо освещенные слои воды, где они образуют плавучие «кормовые угодья» для более крупных животных. Растительные фотосинтезирующие планктонные организмы нуждаются в солнечном свете и населяют поверхностные воды, в основном до глубины 50—100 м. Бактерии и зоопланктон населяют всю толщу вод до максимальных глубин. Морской фитопланктон состоит в основном из диатомовых водорослей, перидиней и кокколитофорид; в пресных водах — из диатомовых, синезелёных и нек. групп зелёных водорослей. В пресноводном зоопланктоне наиболее многочисленны веслоногие и ветвистоусые рачки и коловратки; в морском доминируют ракообразные, многочисленны простейшие, кишечнополостные, крылоногие моллюски, оболочники, яйца рыб, личинки разных беспозвоночных, в том числе многих донных. Видовое разнообразие планктона наибольшее в тропических водах океана.

В зависимости от его размера: мегапланктон (0,2-2 м) — медузы, макропланктон (0,02- 0,20 м) — мизиды, креветки, медузы, мезопланктон (0,0002- 0,02 м) — веслоногие и ветвистоусые рачки, микропланктон (20- 200 мкм) —водорослей, простейшие, коловратки, нанопланктон (2-20 мкм)— однокл. водоросли, нек. круп. бактерии, пикопланктон (0,2-2 мкм) — бактерии, однокл. водоросли.

фемтопланктон (<0,2 мкм) — океанические вирусы.

Зоопланктон им. огром. экол. и хоз. значение (потребляет орг. в-во, ответственен за самоочищение, составляет основу питания, служит индикатором для оценки качества воды.

Перифитон

 

Перифитон - животные и растения, прикрепленные к стеблям высших растений и поднимающиеся над дном.

Перифитон изучают путем сбора и осмотра подводных предметов (камни, корни, сваи), на кот. он прикреплен. Состав и распределение перифитона особенно важны при изучении текучих водоемов. Это объясняется тем, что прикрепленные организмы, находясь все время на одном и том же месте, быстро реагируют на все изменения, происходящие в омывающей их воде. Многие показательные прикрепленные организмы образуют настолько характерные обрастания, налеты и скопления, что их можно распознавать, даже не прибегая к микроскопу. К таким характерным обрастаниям относятся скопления нитчатых бактерий, образующиеся при сбросе в водоемы неочищенных сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий.

Перифитон состоит из прикрепленных организмов (водорослей, грибов, мшанок, личинок насекомых) Последние имеют большое значение в питании ряда животных, как моллюсков, мальков рыб и взрослых рыб.

Перифитон - организмы, прикрепленные к листьям и стеблям водных растений или другим выступам над дном водоема.

Пробы перифитона отбирают при помощи ножа или скребка. Нижний край металлической рамы скребка заточен и им можно соскабливать животных и растения с подводных предметов.

Встречаемость водорослей в перифитоне изученных родников подвержена динамике.

Кефаль питается в основном детритом, обрастаниями (перифитоном) и др. и слабо конкурирует в питании с другими видами рыб, поэтому играет важную роль в поликультуре прудов и других рыбохозяйственных водоемов.

Одновременно с этим отмечают наличие макрофитов, фауны зарослей (лов сачком) и перифитона на водных растениях.

19.

21. Бентос

Бентос - экол. сообщество обитателей дна водоемов (бактерии, растения, бесп.жив., моллюс., ракообр.) Обитают на поверхности дна или погружаются в донный грунт. Орг-мы бентоса наз. бентонтами. Фитобентос конт. вод-ов (диатом..синезел.,зел.,харовые и др. вод-ли). Фитобентос морск. шельф. зон (красн.,бурые и др. макровод-ли и высш. вод. раст-я. Знач. роль у высш. вод. рас-й (рогоз, камыш), в их зарослях растут бактерии, вод-ли, беспозв. Бактериобентос - бактерии, обит. в донных отложениях. Их роль превращение орган. и минер. в-в. С их участием протекают процессы образ-я метана, редкции сульфатов и маслянокис. брожение. Ор-мы зообентоса: Инфауна-обитатели толщи донных отложений (многощет. черви, двуств. моллюс. некот. иглокож. и др.) Онфауна - живут на поверхности грунта(м.щ. черви, моллюс., иглок. и др.) Эпифауна-живут на повер-ти тверд. субстрата(камни, стебли раст-й) - губки, актинии, коралл. полипы и др.) Некробентос - водные жив. Плавают в придонном слое воды и периодически поднимаются(придон. рыбы,креветки и др.). Микробентос(0,5 мм)- мелкие формы обит. в поровой воде между частицами песка и ила (инфузории,жгутиковые). Мезобентос(1,5-2 мм)- постоянные обитатели (веслоногие, ракуш. ракообразные…) и временные (личинки стрекоз, поденок, жуков). Мейобентос(0,5-10 мм)-жители самого верхнего слоя донного грунта. Макробентос-жив-ые, размер кот. превышает 5 мм.

Биогенная нагрузка

Современная биогенная нагрузка складывается из прир. и антропогенной. К числу биогенных относят те хим. элементы, кот. являются главными в составе тканей жив. орг-ов - углерод, водород, азот и фосфор, кремний

Антропогенное эвтрофирование. Источники поступления агентов эвтрофирования:

* Естественное вымывание пит. в-в из почвы и выветривание пород. * Сбросы частично очищенных или неочищ. бытовых сточных вод, содержащих орг. соединения азота и фосфора, нитраты и фосфаты. * Смыв неорг. удобрений, содержащих нитраты и фосфаты. * Смыв с ферм навоза, содержащего орг. соединения азота и фосфора, нитраты, фосфаты, и аммиак. * Смывы с нарушенных территорий (шахты, отвалы, стройки, неправильное использование земель). * Сбросы детергентов, содержащих фосфаты. * Поступление нитратов из атмосферы. * Загрязнение нефтепрод-ми * Загрязнение полициклич. ароматич. соединениями. Загрязнение вод металлами - соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути. Осн. источники – прямое загрязнение и сток с суши. Планктонные орг. (фильтраторы) концентр-ют металлы, которые ввиду своей неразложимости сохр-ся в живых тканях неогранич. время, способствуют гибели планктонтов, а с отмершим планктоном оседают в донных отложениях. - Наибольшую опасность для окр. ср. представляют ксенобиотики – антропогенно синтезированные в-ва чуждые биосфере, в т.ч. высокомолекулярные орг. в-ва, такие, как хлорированные углеводороды. - Пестициды поступают в водоемы с дождевыми и талыми водами, после авиа- и наземной обработки с/х угодий, лесов и водоемов пестицидами, с дренажно-коллекторными водами, образующимися при выращивании хлопка и риса, со сточными водами предприятий, производящими эти в-ва. - Cинтетические поверхностно-активные в-ва – одни из самых распростр-х хим. загрязнителей водоемов, кот поступают с бытовыми, промышл. и с/х стоками. - Проблема повышения кислотности вод Закисление окружающей среды накоплением сильных кислот, или в-в, образующих сильные кислоты, оказывает сильнейшее воздействие на химический режим и биоту Закисленные воды претерпевают хим. и биол. изменения, меняется видовая структура биоценозов, снижается биоразнообразие и т.п. Высокая концентрация Н+ ведет к высвобождению из почв металлов, с последующим их транспортом в озера и болота. Высокая концентрация Н+ в водотоках также ведет к высвобождению металлов, в том числе токсичных, из речных осадков. Главными источниками кислотных осадков являются двуокись серы (SO₂) и окиси азота (NO_x), образующиеся при сжигании угля, нефти, бензина, плавка руд, содержащих серу

Глобальное потепление

Темп. поднимается, лед начинает таять, уровень океана за последние 150 лет поднялся в 2 раза. В 2005 году 315 куб.км льда из Гренландии и Антарктики растаяли в море – это глобальное потепление. Проблема дала о себе знать в 1996-1997гг. – в 1996г. произошло 600 различных природных катаклизмов, погибло 11 тыс.чел. Потепление началось в конце 19в, особенно усилилось в 20-30гг. 20в. В 40-х г. оно закончилось и началось медленное похолодание, которое в 60-х г.прекратилось и сменилось новым потеплением. Причины не известны. За последние 100 лет среднегод. темп. поднялась на до 1,5-2,5С. Но есть территории, где погода меняется в сторону похолодания- превращение течения Гольфстрим из теплого в холодное. Идёт нарушение экол. равновесия на Земле.

Осн. причинами стали естественные и антропоген. факторы. Естественное - естественные климатич. циклы (периоды потепления и похолодания). На них влияют: солнечная энергия, воздушные и морские течения, уровень космич. пыли, вертикальные подвижки земной коры, внезапные спуски крупных частей антарктич. ледникового покрова в океан, изменение оси и угла вращения Земли вокруг солнца. Предполагают, что важным фактором явл. увеличение концентрации СО2 в атмосфере. Его повышение могло быть связано с извержением вулканич. пород. Осн. источником образования - сжигание ископаемого топлива (камен. уголь, нефть), его производных (бензин, керосин, мазут, метан, природный газ, поступает в атм. от промышл. предприятий (металлургич., хим., ТЭС), бытовых объектов (котельная, жилые дома, сжигание мусора), от транспорта (сухопутный, морской, воздушный). Считается, что повыш. содержание СО2 создаёт парниковый эффект. Углек. газ не препятствует поступлению солн. радиации на Землю, но не пропускает длинноволновое излучение, которое идёт от Земли, что приводит к повыш. темпер. нижнего слоя воздуха, а следовательно, потеплению климата Земли. Доп.источником угл. газа явл. уменьшение растит.покрова Земли.

Снижение СО2 в атмосфере может быть достигнуто при:

1.ум. использования в промышл. природного топлива,замене его др.видами энергии (ядерная, солнечная, энергия ветра, приливов и отливов, геотермальных источников);2.создании менее энергоёмких процессов; 3.созд. безотход. производств.

20в. вошёл в историю как век небывалого технич. прогресса, бурного развития науки, энергетики и с/х.

Глобальное потепление стало междунар. Проблемой. Ею занимаются ООН, ЮНЕСКО, ВОЗ, Всемирная Метеорологич. организация, Всемирная служба погоды, Международный Союз охраны природы и природных ресурсов, Всемирная Хартия природы, Green Peace.

Очистка сточных вод

Очистка сточных вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах. Обычно осуществляется в КОС установках.

Механический этап. Производится предварит. очистка поступающих на очист. сооружения сточных вод с целью подготовки их к биол. очистке (задержание нераств. примесей). Сооружения: решётки и сита, песколовки, первич. отстойники, мембран.элементы, септики. Для задержания круп. загрязнений орг. и минерал. происх-я - решётки, для выделения грубодисперсных примесей — сита. Макс. ширина прозоров решётки 16 мм. Отбросы либо дробят и направляют для переработки либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышл. отходов. Затем стоки проходят через песколовки, где происх. осаждение мелких частиц (песок, шлак, бой стекла) под действием силы тяжести, и жироловки, в кот. происх. удаление с поверх-ности воды гидрофобных в-в путём флотации. Песок складируется или используется в дорожных работах. Мембранная технология применяется в комплексе с традиц. способами, для более глубокой очистки стоков и возврат их в производственный цикл. Далее воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных в-в. В резул. мех. очистки удаляется до 60-70 % минер. Загрязне-ний, а биол. потребление кислорода снижается на 30 %. Мех. стадия очистки важна для создания равномер. д