
- •Лекція 1. Предмет, методи і задачі гідробіології План лекції
- •Основні типи біотопів та їх частка у біосфері
- •Методи і методичні підходи в гідробіології.
- •Основні принципи і поняття гідробіології.
- •План лекції
- •Основні абіотичні фактори та їх екологічне значення.
- •2. Фізико-хімічні властивості води і грунту.
- •Гранулометричні характеристики різних грунтів
- •3. Розчинені та завислі у воді речовини.
- •Розчинені солі.
- •3.2. Розчинені органічні речовини.
- •3.3. Завислі у воді речовини.
- •4. Активна реакція та окисно-відновний потенціал.
- •4.1. Активна реакція води.
- •4.2. Окисно-відновний потенціал.
- •Температура, світло, йонізуюча радіація
- •1. Водний баланс планети Земля.
- •2. Світовий океан та його населення
- •Населення Світового океану
- •Біологічна структура Світового океану
- •3. Континентальні водойми та їх населення
- •Болота.
- •3.4. Штучні водойми.
- •Підземні води та їх населення.
- •Контрольні запитання
- •1. Планктон і нектон.
- •2. Бентос і перифітон.
- •3. Нейстон і плейстон.
- •Контрольні запитання
- •1. Біологічна продукція водойм.
- •2. Продукція органічної речовини автотрофними гідробіонтами.
- •Первинна продукція водойм.
- •3. Гетеротрофне живлення.
- •3.2. Спектри живлення та харчова елективність гідробіонтів.
- •3.3. Вторинна продукція водойм.
- •Контрольні запитання
- •1. Захист від висихання та виживання у висохлому стані.
- •Контрольні запитання
- •Адаптації гідробіонтів до газообміну.
- •Інтенсивність дихання.
- •3. Стійкість гідробіонтів до дефіциту кисню та заморні явища.
- •Контрольні запитання
- •Структура популяцій та внутріпопуляційні відносини.
- •2. Народжуваність.
- •3. Смертність та виживаємість.
- •4. Темп і енергетика росту популяцій.
- •5. Динаміка чисельності та біомаси популяцій.
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література Основна
- •Додаткова
- •Додаткова – спеціальна.
Гранулометричні характеристики різних грунтів
Назва грунту |
Розмір зерна, мм |
Назва грунту |
Розмір зерна, мм |
Глина (пеліт): --дрібна……………… --крупна ……………. Мул (селіт, алеврит): --дрібний …………… --крупний ………….. Пісок: --дрібний …………… --середній ………….. --крупний ………….. |
< 0,001 0,001 - 0,01
0,01 - 0,05 0,05 – 0,10
0,10 – 0,25 0,25 – 0,50 0,50 – 1,00 |
Гравій: --дрібний ………….. --середній …………. --крупний …………. Галька (щебінь): --дрібна ……………. --середня ………….. --крупна …………… Валуни …………….. Брили ……………… |
1,0 - 2,5 2,5 - 5,0 5,0 - 10
10 – 25 25 - 50 50 – 100 100 - 1000 > 1000 |
У тих випадках, коли в грунті присутні декілька різнорозмірних фракцій, він називається змішаним. По відношенню до грунтів розрізняють стен- і евриедафічні форми (edaphon - грунт). Серед стенедафічних форм розрізняють літофілів, що мешкають на камінні; псаммофілів, що мешкають на піску; аргіллофілів, що мешкають на глині та пелофілів, життя яких пов’язане з мулистими грунтами (lithos - камінь, psammos - пісок, pelos - мул, argillos - глина).
Багато донних тварин живляться за рахунок пропускання через свої кишечники грунту з органічними речовинами.
Донні відклади тісно взаємодіють з водою. Безперервно з грунту у воду надходять різні солі, гази, тверді компоненти, а назустріч цьому потоку йде інший, що несе в донні відклади різні мінеральні та органічні речовини з товщі води.
3. Розчинені та завислі у воді речовини.
В природних умовах вода містить різні розчинені гази, мінеральні сполуки та органічні речовини. Крім того, в ній знаходиться значна кількість завислого матеріалу, який складається з мінеральних або органічних частинок.
3.1. Розчинені гази.
Гази, що проникають у воду, зберігають свої властивості, не руйнуються, не змішуються з водою, не утворюють з нею нові хімічні сполуки. Кількість газів, що проникають у воду, залежить від їх природи і порціального тиску, а також від стану води, зокрема від її температури і вмісту розчинених солей. Та кількість газу, яка може розчинитися у воді при даних умовах, називається нормальною. Вона вираховується за формулою:
V = 1000·α·ρ / 760,
де V – кількість газу (мл/л), α – коефіцієнт абсорбції, ρ – тиск газу в атмосфері.
Найбільше значення для водного населення мають кисень, вуглекислий газ, сірководень та метан.
А. К и с е н ь.
Збагачення води киснем відбувається за рахунок його інвазії (вторгнення) з атмосфери та виділення фотосинтезуючими рослинами. Зворотний процес має назву евазія. З підвищенням температури і солоності величина нормального вмісту кисню у воді зменшується. В тих випадках, коли поверхневі і глибинні шари різко відрізняються один від одного за вмістом кисню, говорять про кисневу дихотомію. Рівномірний розподіл кисню по всій водній масі називається гомооксігенією.
Для водного населення (на відміну від наземного) концентрація кисню є визначальним фактором. На суходолі кількість кисню відносно велика – біля 210 мл в 1 л повітря, тобто в 20-30 разів вища за нормальний вміст у воді. Крім того, дифузія кисню у воді відбувається в 320 разів повільніше, ніж у повітрі, а водні течіїї мають набагато менші швидкості, ніж атмосферні. У водному середовищі значна частина тварин мешкає на глибинах, де недостатньо світла для фотосинтетичних рослин і, відповідно, дихати доводиться за рахунок імпортованого кисню. Нарешті, на відміну від температури, солоності і ряду інших факторів забезпечення нормальної життєдіяльності гідробіонтів потребує значної кількості кисню. За виразом акад. В.І.Вернадського (1960), «…боротьба за існування в гідросфері – це боротьба за кисень».
По відношенню до кисню організми поділяють на еври- та стеноксидні форми (еври- та стеноксібіонти). З евриоксидних форм можна навести раків Cyclops strenuus, червів Tubifex tubifex, молюсків Viviparus viviparus тощо. До стенобіонтів відносяться війчасті черви Planaria alpina, раки Mysis relicta і Bythotrephes, личинки мошок тощо. Масова загибель гідробіонтів в умовах дефіциту кисню називається замором.
Б. В у г л е к и с л и й г а з.
Збагачення води вуглекислим газом відбувається в результаті дихання водних організмів, за рахунок інвазії з атмосфери та виділення з різних сполук, у першу чергу з солей вугільної кислоти. Зниження концентрації вуглекислого газу у воді відбувається за рахунок його споживання фото- і хемо-синтезуючими організмами та зв’язування в солі вугільної кислоти.
Невелика частина молекул СО2, реагуючи з водою, утворює слабку вугільну кислоту, яка потім дисоцює:
Н2СО3↔Н+ + НСО¯3; НСО¯3 ↔Н+ + СО²¯3
Із солей вугільної кислоти в природних водах найбільше значення мають карбонати магнію і особливо кальцію.
Вуглекислота, яка міститься в карбонатах, називається зв’язаною на відміну від тої, що розчинена у воді і називається вільною. Вуглекислота, що міститься в гідрокарбонатах (монокарбонатах) і за кількістю рівна тій, що потрібна для їх перетворення в бікарбонати, називається недостаючою.
СО2 у високих концентраціях отруйний для тварин, і тому багато джерел з водою, перенасиченою вуглекислотою, позбавлені життя. Для рослин, що споживають СО2, його високі концентрації нешкідливі. Іноді виникають ситуації, коли вміст вуглекислоти у водоймах знижується до рівня, що лімітує фотосинтез.
В. С і р к о в о д е н ь.
Сірководень (Н2S) утворюється прямо в водоймах виключно біогенним шляхом за рахунок діяльності різних бактерій. Для водного населення він шкідливий як опосередковано – через зниження концентрації кисню, що йде на на окислення S²¯ до S, так і безпосередньо. Дещо витриваліші до нього форми, що мешкають серед гниючого мулу.
В морях сірководень утворюється майже виключно за рахунок відновлення сірки сульфатів гетеротрофними десульфатними бактеріями, що мешкають в анаеробних умовах (хемосинтетики, найчастіше – Micrispira aestuarii). Надмірне насичення води Н2S в придонних шарах морів може сягати десятки і сотні метрів. Так, в Чорному морі від сірководню вільний лише тонкий поверхневий шар в 150-250 м, а вся товща води містить цей газ і тому майже мертва.
Звільнення води від сірководню відбувається за рахунок окислення, яке відбувається як абіогенно, так і біологічним способом (за рахунок сіркобактерій).
Г. М е т а н.
Метан, або болотний газ, утворюється головним чином за рахунок розкладу клітковини відмерлих рослин в грунтах і придонному шарі озер, боліт, ставків, рідше – в морях. У великих кількостях – до 80-90% - він міститься в пухирцях газу, що піднімається з дна багатьох стоячих водойм. Подібно до сірководню, отруйний для більшості гідробіонтів.