3. 5. 3. Эвтрофирование водоемов.

Водные экосистемы обладают способностью к самоочищению и установлению биологического равновесия. Оно достигается в результате совокупного действия физических, химических и биологических факторов. Водные организмы сообща через сбалансированные трофические взаимодействия осуществляют многоступенчатую минерализацию органического вещества в толще воды и дне. Процесс самоочищения обеспечивает постепенное восстановление свойственной водоему структуры и биоразнообразия спустя некоторое время после попадания загрязняющего агента.

Однако способность водоемов к самоочищению не безгранична. Внесение больших объемов загрязнителя, или небольших, но продолжительных по времени, нарушают процессы самоочищения.

Под эвтрофированием понимают чрезмерное обогащение вод биогенными элементами, особенно фосфором и азотом или веществами, их содержащими. На примере эвтрофирования водоемов и его последствий прослеживаются такие важнейшие экологические закономерности как цепные природные реакции, действие лимитирующих факторов, сукцессии в водной среде и другие системные положения.

В результате обогащения водоемов биогенными элементами происходит интенсивное размножение и увеличение численности водорослей и высшей водной растительности. Структура фитопланктона быстро перестраивается, усиливается доминирование ограниченного числа видов, как правило, колониальных сине-зеленых водорослей (цианобактерий), слабо используемых в пастбищных пищевых цепях. Происходит бурный рост водорослей («цветение воды»), их накопление, а затем отмирание. Это создает условия для увеличения численности организмов-редуцентов (бактерий и водных грибов), питающихся мертвой органикой и разлагающих ее до минеральных веществ. В ходе процессов разложения интенсивно поглощается кислород, растворенный в воде. В результате наблюдается резкий дефицит кислорода (особенно в ночное время) и замена аэробных процессов на анаэробные, протекающие в бескислородной среде. Продукты анаэробных процессов - сероводород, метан и другие ядовитые вещества - поступают в воду и ухудшают качество воды. В сильно эвтрофированных водоемах нередко наблюдаются ночные заморы рыбы. Такие водоемы не используются для отдыха и питьевого назначения, так как забираемая из них вода требует специальной дорогостоящей предварительной очистки. Таким образом, обогащение вод биогенными элементами вызывает вторичное загрязнение с отрицательным экологическим и санитарно-гигиеническим эффектом.

Отрицательные последствия эвтрофирования вод усиливаются при тепловом загрязнении из-за меньшей растворимости кислорода в подогретой воде и более интенсивно идущих процессов разложения мертвого органического вещества водорослевой массы.

Антропогенное эвтрофирование имеет глобальный характер, так как ему подвержены практически все внутренние водоемы и некоторые моря. Источниками биогенных элементов являются смываемые с сельхозугодий во время половодья и после сильных дождей минеральные удобрения, сбрасываемые моющие средства, компоненты которых - поверхностно-активные вещества (ПАВ) - содержат фосфор, стоки животноводческих ферм и т. п. Исследования показали,что главной причиной эвтрофирования является фосфор - основной лимитирующий биогенный элемент водных экосистем. Роль азота -подчиненная, так как многие виды синезеленых водорослей, обеспечивающих массовое цветение в эвтрофированных водоемах, способны к фиксации молекулярного азота атмосферы.

Не следует, однако, полагать, что эвтрофирование водоемов вызывается только под влиянием деятельности человека. Водоемам свойственна природная эвтрофикация, медленно протекающая и зависящая от химизма и минерального состава пород и грунтов, окружающих водоемы, его морфо-метрических характеристик. Водоемы с большими запасами воды и расположенные среди кристаллических пород мало подвержены эвтрофированию. Они в течение тысячелетий могут оставаться в олиготрофном состоянии, а следовательно, с чистой и прозрачной водой. Примером такого водоема может служить оз. Байкал. Небольшие водоемы, питающиеся с водосборов, хорошо обеспеченных подвижными формами фосфора и азота, подвержены интенсивной эвтрофикации. Они быстро переходят из состояния молодости (олиготрофные) к зрелости (мезотрофные) и старости (эвтрофные) при последующем превращении в болота, а затем в сушу с торфянистыми субстратами.