Название: Гідробіологія: конспект лекцій. Частина ІІ - Курілов О.В.

Жанр: Біологія

Рейтинг:

Просмотров: 2090

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |



15 ЗАБРУДНЕННЯ ВОДОЙМ ТА РОЛЬ ГІДРОБІОНТІВ У ЇХ ОЧИЩЕННІ

 

15.1 Органічне забруднення

 

Одним з найважливіших компонентів водного середовища, що визначає її екологічну якість, є наявність у воді органічних забруднень. У процесі  життєдіяльності  гідробіонти  виділяють  у  воду  білки, амінокислоти, вуглеводи, сечовину, пурини, фосфати, амонійні сполуки і т.д.   Фактично,   у   водному  середовищі   містяться   всі   ті   ОР,   з   яких побудоване тіло рослин і тварин. Крім того, ОР надходять у водні об'єкти з атмосферними опадами, з поверхневим стоком, що формується на великих площах суши, з боліт, торфовищ, зрошуваних земель, промислових і комунальнопобутових підприємств. Всі ці стоки привносять значну кількість різноманітних по своїй структурі й хімічному складу ОР. По походженню вони поділяються на алохтонні, що потрапляють із площі водозбору, і автохтонні, що утворюються в самій водній екосистемі. Найбільшу масу органіки створюють фітопланктон й макрофіти в процесі фотосинтезу.  Значну  частину  автохтонної  ОР  становить  детрит,  або мертва ОР, що утворюється в результаті розкладання органічних залишків рослинного й тваринного походження. У ньому міститься також 4–5 % бактерій. До розчиненої автохтонної ОР відносяться також продукти життєдіяльності водних організмів, зокрема амінокислоти, органічні кислоти, сечовина й інші.

З водозбірної площі можуть надходити речовини, що вимиваються з лісового перегною, торфовищ, заболочених місць, чорноземних ґрунтів і т.п. – гумінові й фульвокислоти, складні вуглеводи, вільні амінокислоти, аміни, білки. ОР природних вод – це складні високомолекулярні сполуки типу білків, полісахаридів, ненасичених жирних кислот, амінів та інших,

що перебувають у розчиненому, зваженому або дисперсному стані. Більшість із них є субстратом для масового розвитку бактеріального населення водних екосистем. Гумінові й фульвокислоти надають воді специфічне забарвлення. Фульвокислоти відносяться до високомолекулярних сполук ароматичного ряду, вони розчинні у воді й легко вимиваються ґрунтовими водами. Гумінові кислоти погано розчиняються у воді, характеризуються більш високим у порівнянні з фульвокислотами вмістом вуглецю й азоту. Води з високим вмістом цих кислот мають буре або чорне забарвлення.

У водах морів і океанів основну масу ОР складають розчинені й колоїдні форми, які можуть проникати через фільтри з діаметром пор 0,45–

1 мкм. ОР континентальних вод у розчиненому стані мають розмір часток до 0,001 мкм, у колоїдному – 0,001–0,1 мкм, а частки величиною до 150–

200 мкм є компонентом ЗОР.

Для Світового океану загальна кількість усього ОР (живих і мертвих складових) оцінюється в 2–4∙1012 т вуглецю; 75% доводиться на легкозасвоювані  форми  й  25%  –  на  важко  розчинні  сполуки  (водний гумус). У морських екосистемах найбільша кількість ОР (30–40%) синтезується фітопланктоном.

Найважливішим внутрішньоводоймовим процесом утворення ОР, з яким пов'язане й самозабруднення водойм, є фотосинтез фітопланктону, фітобентосу й вищої водної рослинності. Вважається, що в межах усього Світового океану внесок водоростей в утворення ОР в 10 разів більший, ніж   всіх   інших   груп   організмів,   не   враховуючі   бактерій.   Останнім належить  винятково  важлива  роль  не  тільки  в  розкладанні,  але  й  в утворенні ОР. В процесі функціонування водних екосистем значна частина розчиненої й зваженої ОР алохтонного й автохтонного походження виноситься зі стоком води й розкладається в процесі деструкції (мінералізації). ОР у водному середовищі постійно розкладається на більш прості органічні низькомолекулярні сполуки, які, у свою чергу, внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів і в процесі хімічного окиснення розкладаються до води, вуглецю, фосфору й азоту. Синтезоване автотрофами ОР майже повністю руйнується гетеротрофами в реакціях біохімічного окиснення. Лише незначна частина його переходить із одного стану   в   інший   внаслідок   хімічних   реакцій.   Автоліз   й   розкладання відмерлих гідробіонтів призводить до надходження у воду високоактивних сполук – ферментів, вітамінів і навіть цілих блоків біологічних структур, що містять у своєму складі ферментні системи.

При високому рівні насичення води киснем розкладання ОР завершується утворенням СО2 й води, а в анаеробних умовах – ще й утворенням водню і метану. У донних ґрунтах вміст кисню буває недостатнім, тому деструкція ОР протікає з утворенням метану, водню, H2S  й  аміаку.  Основна  роль  у  розкладанні  ОР  у  водних  екосистемах

належить гетеротрофним мікроорганізмам. У загальній деструкції ОР, утвореної фітопланктоном, на їхню частку доводиться до 45–50% в евтрофних водоймах і до 85% – в оліготрофних. Вони асимілюють до 50–

70% енергії ОР, з якої більш ніж 25% використовується на біосинтез мікробних клітин. В евтрофних озерах бактерії засвоюють від 30 до 50%

загальної кількості ОР. Особливо інтенсивно вони утилізують органічну речовину,  що  утворюється  в  процесі  фотосинтезу.  Бактерії використовують до 26% ОР макрофітів.

Ступінь  забруднення  водних  об'єктів  ОР  визначає  їх  сапробність

(sapros – гниючий), а розділ гідроекології, що вивчає такі забруднення, називається сапробіологією. Різні водні організми проявляють неоднакову чутливість до вмісту у воді ОР і продуктів їхнього розпаду. Можливість пристосування гідробіонтів до існування в середовищі з різним рівнем органічного забруднення визначається комплексом фізіологобіохімічних процесів, що протікають у їхньому організмі. Гідробіонти, що живуть у забруднених ОР водах і приймають участь в процесах їхнього розкладання, називаються   сапробіонтами,   або   сапротрофами.   Вони   є   важливою ланкою в біологічному колообігі речовини й енергії. До цієї групи організмів  відносяться   бактерії,   актиноміцети,   гриби,   мікроводорості, здатні засвоювати ОР. Серед водних тварин є організми, що харчуються розчиненими ОР, залишками, що гниють, екскрементами й здатні жити у воді з невисоким вмістом кисню.

Видова структура угруповань гідробіонтів залежно від їхньої чутливості   до   органічного   забруднення   водойм   чітко   виражена   на

біоценотичному рівні. Виходячи із цього, в 1908 р. німецькі дослідники К. Кольквітц і Р. Марссон запропонували оцінювати інтенсивність забруднення вод ОР по наявності у водоймах представників окремих таксономічних   груп   гідробіонтів   різного   ступеню   гетеротрофності   й

оксифільності  –  показових  організмів,  або  біоіндикаторів  сапробності. Ними були закладені основи санітарнобіологічного аналізу води, або санітарної гідробіології.

По  рівню  забрудненості  органікою  води  підрозділяють  на  полі, мезо і олігосапробні, а гідробіонти, що живуть у них, називаються полі, мезо і олігосапробами. Мешканців особливо чистих вод називають катаробами, або катаробіонтами, а особливо брудних – гіперсапробами. Ці організми є показовими щодо відповідних умов сапробності, або біоіндикаторами.  Одним  з  основних  показників  при  оцінці  сапробності

водних об'єктів або їхніх окремих зон є кількісна характеристика наявності або відсутності у воді вільного кисню. Чим більше ступінь забруднення ОР, тим більша кількість О2  використовується на окиснення, і тим менше його залишається у воді. Ступінь сапробності визначається, насамперед, по видовому складу бактеріо, фіто і зоопланктону, бентосу й перифітону.

Полісапробні води характеризуються наявністю значної кількості білків, поліпептидів, вуглеводів, а також мізерними концентраціями кисню й накопиченням у воді СО2, H2S й СН4. Для таких вод типовим є відновлювальний характер біохімічних процесів. Показник біохімічного споживання кисню БСК5 у таких водах становить близько 40 мг О2∙дм3. У них живуть переважно гідробіонтиполісапроби, що витримують високий рівень забруднення, серед них – бактерії, сіркобактерії, інфузорії, джгутикові, олігохети, личинки мух. Полісапробні води формуються в річках і закритих водоймах, в які надходять господарськопобутові стоки й стічні води харчових і інших виробничих підприємств, що переробляють ОР. Кількість видів гідробіонтів, які можуть жити в таких водах, є дуже невеликою. Ті ж організми, які пристосовуються до умов полісапробності, розвиваються масово, оскільки вони мають обмежене коло конкурентів. Полісапроби   часто   утворюють   слизові   лопатеподібні   обростання   на твердих  предметах.  В  полісапробних  водах  у  досить  значній  кількості може зустрічатися кишкова паличка.

У мезосапробних водних об'єктах ступінь забруднення слабкіше виражена: відсутні білки, більше кисню, значно менше СО2  й H2S. У той же час у воді містяться недоокиснені азотисті сполуки, зокрема аміак, аміно і амідокислоти. У мезосапробних водах живуть організми, що витримують помірно забруднене середовище. На відміну від полісапробів, мезосапроби більш вимогливі до наявності у воді вільного кисню й продуктів розпаду білків, а саме – амонію й нітритів. Залежно від рівня забруднення ОР й присутності представників окремих таксономічних груп гідробіонтів мезосапробні води поділяють на α і βмезосапробні. Води α мезосапробної зони характеризуються наявністю аміаку, нітритів, амідо й амінокислот. Мінералізація ОР в таких водах відбувається за рахунок аеробного окиснення, в основному бактеріями. Показник БСК5  для таких

вод становить приблизно 4–12 мг О2∙дм3. Серед мезосапробних організмів

зустрічається багато бактерій, деякі гриби, різні види водоростей – синьозелені, зелені, деякі евгленові, інфузорії, коловертки різних видів, ракоподібні, молюски, личинки двокрилих, олігохети й інші бентосні безхребетні. Ці організми витримують досить забруднене середовище зі значним дефіцитом кисню. У воді зустрічається кишкова паличка. В  βмезосапробних водах в значно меншій кількості міститься амонійний і нітритний азот, переважають нітрати. H2S виявляється лише в мізерних концентраціях. Помітний деякий дефіцит кисню у воді, але він виражений слабко. ОР мінералізуються шляхом повного окиснення. БСК5 дорівнює, в середньому, 1,7–4 мг О2∙дм3. Організми – індикатори βмезосапробних вод представлені  різними  водоростями:  синьозеленими,  діатомовими, зеленими й іншими. В βмезосапробній зоні можуть інтенсивно вегетувати вищі водяні рослини. У значній кількості представлені види найпростіших:

корененіжок,     джгутикових,     інфузорій,     коловерток     і     хробаків.

Зустрічаються молюски, ракоподібні, губки. У таких водоймах поширені риби (карась, короп, лин, голець, в'юн та інші).

Води слабко забруднених річок, озер, водосховищ, у яких відбувається інтенсивна мінералізація ОР, характеризуються як олігосапробні.  В  таких  водних  об'єктах,  завдяки  високій  концентрації

розчиненого кисню, переважають окисні процеси. Із сполук азоту в них містяться нітрати, незначна кількість вугільної кислоти й відсутній H2S. БСК5 не перевищує 1,6 мг О2∙дм3, що свідчить про дуже низький вміст ОР у воді. Серед олігосапробних організмів, що живуть у чистих або слабко забруднених ОР водах, багато водоростей різних систематичних груп (зокрема,     діатомових     і     золотистих),     безхребетних     (коловерток,

ракоподібних, молюсків, личинок комах), а з риб представлені форель, судак, окунь, та ін. Серед бактерій олігосапробної зони мало сапрофітів (не більше 3 тис. екз.∙см3) і організмів, що харчуються бактеріями.

Особливо чисті води за системою сапробності називаються катаробними. Такі води перенасичені киснем, в них відсутні СО2 й H2S. Показник БСК5 дуже низький, що свідчить про мінімальний вміст ОР. У таких водах (а це, як правило, холодні гірські річкові води) добре почуває себе форель і інші гідробіонтиоксифіли.

 


Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |

Оцените книгу: 1 2 3 4 5

Добавление комментария: