10.1. Химические элементы, аккумулируемые водными растениями

Орган растения

Растение

Химический элемент

Тростник Листья N, К, CI, Si, Ca, Mg, Mn

обыкновенный

Рогоз узко- » N, Ca, C1, К, Р, Mg, Mn,

листный Na

Камыш озер- Стебли N, К, CI, P, Na, Mg, Mn

ный

Сусак зонтич- Листья К, N, CI, Ca, P, Na, Mg,

ный Mn

Частуха подо- » N, К, Ca, CI, P, Na, Mg,

рожниковая Mn

Рдест пронзен- Стебли К, Ca, CI, N, P, Mg, Si,

нолистный Mn

Основное условие устойчивого фото­синтеза бентосных растений — проник­новение сквозь толщу воды достаточно­го количества света, что находится в прямой зависимости от второй жизнен­ной формы растений водоема — фито -

204

Рис. 10.4. Основные виды водной растительности:

а — растения, укореняющиеся на дне: 1 — рогоз; 2 — ситник; 3 — стрелолист;* 4 — кувшинка; 5, 5— рдесты; 7— харо-вые; б— свободно плавающие водоросли: <?, 9— нитчатые зеленые; 10... 1J— зеленые; 14...17— диатомеи; 18...20— си-незеленые (Небел, 1993)

Рис. 10.5. Процесс эвтрофирования и его экологические последствия (Небел, 1993)

планктона (от греч. phyto — растение и planktos — блуждающий), который представлен множеством видов водо­рослей (отдельные клетки, их скопле­ния, или «нити», которые держатся либо на поверхности воды, либо вблизи от нее). При высокой численности фи­топланктона вода становится мутной, а ее цвет темно-зеленым (цветение воды), в результате поглощается практически весь солнечный свет и бентосные расте­ния могут развиваться только на мел­ководье, когда часть их выступает над поверхностью воды. При этом глубоко­водные части водоемов лишаются по­ступления растворенного кислорода (рис. 10.5 и 10.6).

Особенностью фитопланктона явля­ется поглощение биогенов из воды. Кислород, выделяемый им в процессе фотосинтеза, перенасыщает верхний слой воды и улетучивается с ее поверх­ности в атмосферу.

Озера, подверженные эвтрофирова-нию, иногда называют мертвыми, но с биологической точки зрения это непра-

вильно, поскольку общая биопродук­тивность фитопланктона может зна­чительно превышать аналогичный По­казатель ЬентосноЙ растительности. Планктоном иногда Питаютсй крупные популяции некоторых рыб, избегаю­щих глубоких, обедненных кислородом слоев воды. Следующим процессом на­рушения равновесия в водоеме являет­ся отмирание фитопланктона, ведущее к накоплению на глубине огромного количества детрита. Как наиболее лег-комйнералйзуемйя часть органическо­го вещества, он служит источником пи­тания и энергии для микроорганизмов. Питающиеся детритом редуценты, в основном бактерии, как и другие оби­татели водоема, потребляют в процессе дыхания кислород, сокращая таким об­разом до критического его содержание в воде, что проявляется как замор оби­тающих на глубине рыб й других пред­ставителей животного мира водоема. Бактбрии же в таких условиях Ёыжива-ют, продолжая разложения детрита на биогенные составляющие за счёт анаэ-

Время или расстояние вниз по течению реки '•" Рис. 10.6. Процесс самоочищения рек (Миллер, 1993)

207

робкого., брожения. Конвекционные потоки возвращают биогены к поверх­ности, что обеспечивает постоянный внутренний источник питания фито­планктона. Ослабление процесса нара­стающего эвтрофирования происходит при резком сокращении поступления биогенов извне и снижении температу­ры до уровня, не достигающего опти­мального для преобладающих видов водорослей. Так, установлено, что при средней температуре воды ниже 11 °С ее цветение маловероятно. Поэтому неудивительно, что в водохранилищах Дона и Днепра происходит интенсив­ное эвтрофирование: здесь цветет око­ло 90 % акватории; в Волжском каскаде этот процесс также сопровождается интенсивным цветением, охватывая свыше 70% акватории Волги, а в си­бирских водохранилищах, которые также подвержены процессам эвтрофи­рования, цветение сдерживается более низкими температурами воды.

Оценка распространения биогенных веществ в водном объекте может быть проведена на основе определения удельной (по объему) биогенной на­грузки (Н) на водоем по следующей формуле:

H=i^,Kr/M³,

Н=-Ы^,кг/м³,

где 1V_ni—суммарное поступление биогенных ве­ществ от в источников; V— объем воды в водо­еме^³.

По удельным показателям биоген­ной нагрузки составляют территориаль­ную характеристику степени опасности антропогенного поступления биоген­ных веществ в водные объекты. Основ­ную сложность при этом представляет оценка суммарного поступления био­генных веществ (LW_nt). Для определе­ния этого показателя предложено мно­жество подходов, разработаны различ­ные модели, описывающие поведение биогенных веществ в пределах водосбо­ров с количественной оценкой их по­ступления от различных источников. Задача несколько упрощается, если каждый фактор — участник биогенной нагрузки на площади данного водосбо­ра рассматривать отдельно. Если в каче­стве такого фактора выбрать воздейт

ствие сельскохозяйственного производ­ства, то удельную, биогенную нагрузку (Н_с __х) можно определить по формуле

m n

c.-x = ^jL-T^>^Kr/^K^

где 22 Wy — суммарный вынос /-го биогенного ве­щества с отдельных сельскохозяйственных уго­дий у* с учетом потерь удобрений; X —длина со­предельного участка реки, к которому примыкает данное угодье.

Анализ удельных показателей био­генной нагрузки позволяет установить особенности сельскохозяйственного производства в бассейне и биогенного загрязнения как всего водотока, так и отдельных его частей!

Косвенным показателем интенсив­ности выноса биогенных веществ в во­доемы является удельная сельскохозяй­ственная Нагрузка (q_ya), определяемая как отношение площади сельскохозяй-ственньгх утодий к длине сопряженного участка водного объекте:

д_уд = s га/км длины водотока,

где S— фактическая площадь угодья, га; L — дли­на участка водоприемника, км.

Для определения биогенной нагрузки на водные объекты зарубежными и оте­чественными исследователями предло­жены различные методы расчета, в том числе и на основе оценки выноса био­генных веществ с аграрных те^иторий.