Лекція 4 Тема: Абіотичні фактори водних екосистем
Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів.
Іонні компоненти та їх екологічна роль.
Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів
У товщі води постійно знаходиться певна кількість завислих часток мінерального і органічного походження. Під дією сили тяжіння вони поступово опускаються на дно. Процес осадження завислих частинок отримав назву седиментація. У водних екосистемах виділяють фізичну і біогенну седиментацію. Фізична седиментація - це процес осадження мінеральних частинок в стоячій воді. Такі частинки бувають різної величини і різного походження. Це можуть бути частинки піску, глини, мулу, вапняку, солі різних металів. Вони надходять у воду під час розмивання берегів, донних грунтів, змиву з прилеглих територій.
В залежності від їх фізичних характеристик змінюється швидкість осадження, яка визначається для стоячої води за формулою Стокса:
де V - швидкість фізичної седиментації;
ή- коефіцієнт в’язкості;
r - радіус часток кулеподібної форми;
g - гравітаційне прискорення;
Ps і Pw - щільність часток і води.
На швидкість седиментації впливає температура води. З підвищенням її вище 4°С прискорюється осадження мінеральних частинок за рахунок зменшення в’язкості води. У стратифікованих водоймах такі частинки можуть затримуватись на якийсь час у зоні термоклину.
Крім мінеральних часток, у водоймах і водотоках відбувається осадження і органічних частинок, які утворюються у процесі життєдіяльності гідробіонтів. До них належать відмерлі організми, пелітні частинки, зокрема відфільтровані харчові мікрогрудки, фекалії, злущений епітелій, слиз. В залежності від трофності водойм, зоопланктонтами щодоби фільтрується від 5 до 90 % загального об’єму води континентальних водойм зі зниженою швидкістю течії води. В загальному процесі осадонакопичення біологічна седиментація може переважати фізичну. Причому в різні сезони року до біоседиментів входить різна кількість відмерлих планктонтів і бентонтів. У морських (океанічних) екосистемах об’єми біоседиментації ще більші. Протягом року вони досягають 100 г органічного вуглецю на 1 м2.
До організмів-седиментаторів, які утворюють пелітні мікрогрудки, належать морські і прісноводні інфузорії, губки, черви, молюски, личинки комах та деякі інші організми. Існують різні механізми утворення пелітних часток. Так, інфузорії завихрюють воду навколо себе спеціальними рухами війок. У такі завихрювання води втягуються органічні слизові і мінеральні частинки, які після злипання швидше осідають на дно. У коловерток частинки корму осаджуються током води, спрямованим коловертковим апаратом. Губки утворюють пелітні мікрогрудки, пропускаючи воду через спеціальні джгутикові камери.
Процес утворення донного осаду включає автохтонні (внутрішньово- доймні) та алохтонні органічні і мінеральні речовини. У протічних водоймах і водотоках частина таких речовин виноситься з потоком води. Швидкість осадоутворення у водоймах залежить від їх трофності. В оліготрофних водоймах цей процес проходить дуже повільно і може розтягнутись на сотні і тисячі років. В мезотрофних озерах і водосховищах осадоутворення іде швидше за рахунок автохтонної і алохтонної органічної речовини. Починаючи з мезотрофної стадії, водойми більш інтенсивно замулюються за рахунок утворення автохтонної органічної речовини, синтез якої прискорюється включенням у внутрішньоводоймний кругообіг азоту, фосфору та інших біогенних елементів, що переходять з донних відкладів у товщу води. Такі процеси характеризують перехід озерної екосистеми з мезотрофної в евтрофну стадію. Подальше зростання біомаси фітопланктону і вищої водяної рослинності призводить зо значного перевантаження органічною речовиною та розвитку дистрофної стадії, або процесу заболочування озер та водосховищ.
Органічні і мінеральні частинки, які опускаються на дно, проходять складний шлях фізико-хімічних і бактеріальних перетворень та ущільнення. В залежності від розміру, структури мінеральних частинок та органічних компонентів первісного дна, формується донний грунт.
За розміром частинок донні грунти континентальних водойм поділяються на ряд типів (табл.).
Таблиця