- •Глава 1. ГИДРОСФЕРА И ЕЕ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ
- •1.1. Общая характеристика гидросферы
- •Глава 3. Бактерии и вирусы
- •3.1. Бактерии
- •3.2. Вирусы
- •Глава 4. Водоросли (Algae)
- •4.1. Экологические формы водорослей
- •4.4. Зеленые водоросли (Chlorophyta)
- •4.5. Харовые водоросли (Charophyta)
- •4.6. Динофитовые водоросли (Dinophyta)
- •4.7. Криптофитовые водоросли (Cryptophyta)
- •4.8. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta)
- •4.9. Золотистые водоросли (Chrysophyta)
- •4.10. Желтозеленые водоросли (Xanthophyta)
- •4.12. Бурые водоросли (Phaeophyta)
- •Глава 5. Высшие водные растения
- •5.1. Общая характеристика
- •5.2. Экологические группы
- •Глава 6. Водные беспозвоночные животные
- •6.1. Простейшие (Protozoa)
- •6.3. Кишечнополостные (Coelenterata)
- •6.5. Немертины (Nemertini)
- •6.9. Моллюски (Mollusca)
- •6.10. Щупальцевые (Tentaculata)
- •6.12. Иглокожие (Echinodermata)
- •Глава 7. Рыбообразные и рыбы (Pisces)
- •7.2. Рыбообразные
- •7.3. Хрящевые рыбы (Chondrichthyes)
- •7.4. Хрящевые ганоиды (Chondrostei)
- •7.5. Настоящие костистые рыбы (Teleostei)
- •9.3. Плотность воды
- •9.5. Цветность воды
- •Глава 10. Солевой состав вод и адаптация к нему гидробионтов
- •10.6. Адаптация гидробионтов к водно-солевым условиям среды
- •11.3. Кальций в водных экосистемах
- •11.5. Сера природных вод и процессы сульфатредукции
- •12.2. Железо
- •12.3. Медь
- •12.4. Марганец
- •12.5. Цинк
- •12.6. Кобальт
- •14.1. Химические и биологические превращения
- •15.1. Круговорот азота в биосфере
- •Раздел IV. ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
- •Глава 17. Популяции гидробионтов
- •17.1. Общее представление о популяции
- •17.2. Половая и возрастная структура популяций
- •17.6. Регуляция численности популяции
- •17.8. Плотность популяции гидробионтов
- •19.1. Биологическая продукция и поток энергии в водных экосистемах
- •19.3. Методы определения первичной продукции
- •19.4. Методы определения вторичной продукции
- •Раздел V. АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
- •Глава 20. Органическое загрязнение
- •20.3. Самозагрязнение и самоочищение водоемов
- •21.1. Естественная и антропогенная эвтрофикация
- •22.1. Источники токсического загрязнения
- •22.2. Реакция гидробионтов на токсическое воздействие
- •22.3. Токсикометрия
- •Глава 24. Качество воды
- •24.4. Методы оценки качества природных вод
- •Раздел VI. МОРЯ И ВНУТРЕННИЕ ВОДЫ
- •Глава 25. Экосистема Черного моря
- •25.1. Водный баланс и качество воды
- •25.2. Газовый режим
- •Глава 26. Экосистема Азовского моря
- •26.1. Формирование водного баланса
- •26.2. Гидрохимический режим
- •26.3. Флора и фауна
- •Глава 27. Экосистемы причерноморских лиманов
- •27.3. Биологические ресурсы лиманов и их народнохозяйственное значение
- •Глава 29. Бассейн Днепра
- •29.1. Общая характеристика
- •Глава 30. Экология бассейна р. Припять
- •Глава 31. Экология бассейна р. Десны
- •Глава 32. Экология днепровских водохранилищ
- •32.2. Особенности формирования экосистем
- •32.6. Основные сообщества животного населения
- •Глава 33. Экология украинской части бассейна Дуная
- •33.2. Биота Килийской дельты
- •Глава 34. Экология р. Днестр
- •Глава 35. Экология р. Южный Буг
- •35.1. Гидрологический и гидрохимический режим реки
- •35.2. Биота Южного Буга
- •36.2. Гидрохимический режим и формирование качества воды
- •Глава 37. Экология р. Западный Буг
- •Глава 38. Экологические особенности малых рек
- •Глава 39. Экосистемы озер
- •Глава 40. Экологические особенности болот
- •40.1. Общая характеристика
- •Глава 41. Пруды рыбохозяйственного назначения
- •41.1. Общая характеристика
- •41.2. Гидрохимический режим прудов
- •41.4. Прудовое рыбоводство
- •42.1. Общая характеристика
- •42.2. Гидрохимический режим водоемов-охладителей
- •Глава 43. Экосистемы каналов
- •43.1. Общая характеристика каналов Украины
- •Русские и латинские названия гидробионтов
- •Список литературы
Основыzидроэколоzии
чем высокий уровень насыщения воды кислородом. Зарегистри рованы неединичные случаи быстрой гибели беспозвоночных в
достаточно насыщенных кислородом водоемах во время прекраще
ния течения. Гибель наступала вследствие отравления собственны ми метаболитами, которые не относились от бентоптав потоком во
ды. В то же время в проточной воде с невысоким уровнем раство
ренного кислорода беспозвоночные развивались нормально.
Планктонные и бентосные беспозвоночные стоячих водоемов
имеют в своей структуре морфафункциональные элементы, поз воляющие им самим создавать ток воды вокруг своего тела (жгу
тики, реснички и сифональные каналы, через которые прокачи
вается вода).
У беспозвоночных, живущих в проточной воде, образований для принудительного создания тока воды нет. Для них более ха
рактерно наличие приспособлений для стабилизации своего поло жения в потоке воды (вытянутая или плоская форма тела, наличие присосок или крючьев, движение навстречу потоку воды и т. п.).
Скорость течения и характер донных грунтов часто играют ос новную роль в приспособлении отдельных групп гидробиантов к разным биотопам. Так, олигохеты и прочие черви отдают пред
почтение илистому дну, а моллюски - твердому песчаному, на
котором они могут прочно закрепляться. От скорости течения за висит численность и биомасса организмов в расчете на единицу объема воды или площади дна. Считается, что продуктивность беспозвоночных наиболее высокая при скорости течения воды
0,3-0,9 мjс.
Глава 10. Солевой состав вод и адаптация к нему гидробионтов
10.1. Классификация природных вод по солевому
составу
Суммарное содержание всех растворенных в воде минераль
ных веществ называют соленостью. Для характеристики прес
ных вод она выражается чаще всего в миллиграммах на дециметр
кубический раствора (мгjдм3), солоноватых и морских - в про
милле (%о); 1 %о соответствует концентрации 1 грамм на деци
метр кубический (гjдм3).
Все природные воды (согласно общепринятой Венецианской
системе, адаптированной к условиям Украины) подразделяются на пресные (соленость до 1,0 %о), солоноватые (1,0-30 %о), соле
ные, или морские, (30-40 %о) и ультрагалинные, или пересолен-
228
Раздел III. Абиотические факторы водных экосисте.м
ные, (более 40 %о). Пресные воды, в свою очередь, подразделяют ся на гипогалин.н.ые (менее 0,5 %о) и олигогалин.н.ыг (0,5-1,0 %о),
а солоноватые - на мезогалин.н.ые (1-18 %о) и полигалин.н.ые
(18-30 %о).
вприродных водах преобладают анионы нсо;' со~-' so~- и сl
икатионы Са2+, Mg2+, Na+ и к+.
Впресных водах концентрация карбонатных ионов наиболь шая по сравнению с содержанием других ионов. Минерализация морских (океанических) вод определяется, в основном, хлоридами
натрия и магния. В пресных водах их содержание составляет не более 5,2, а карбонатов- 60,1%, в воде открытой части океана
соответственно 88,7 и 0,3%.
10.2. Солевой состав океанических и ~rюрских вод
Формирование солевого состава океана в геологической исто рии Земли прошло три стадии: раннюю - в условиях отсутствия биосферы, стадию становления биосферы и стадию современного
океана, совпадающую с началом палеозойской эры. На разных
стадиях минеральный состав океанической воды претерпевал из
менения, что отразилось на эволюции животного царства.
Соли натрия, отличаясь особенно легкой растворимостью, по ступали в океанический раствор непосредственно из извержен ных вулканических пород, определивших наиболее высокую кон центрацию этого элемента в морской воде.
Поступление калия в океанический раствор было значительно меньшим, поскольку в первичных базальтах, составляющих, в
основном, земную кору, содержание калия по сравнению с натри
ем было невысоким (около 0,1 % против почти 2 %),а скорость его вымывания была в два раза ниже. Поступление калия в океан
увеличилось значительно позже и было связано с образованием в земной коре горных пород, богатых калием.
Магний по распространенности в морской воде занимает среди катионов второе место. Благодаря хорошей растворимости и вы
сокому содержанию в почве он в течение продолжительного гео
логического времени в большом количестве поступал в реки, а с
речной водой- в океан. Но несмотря на большие запасы этого эле
мента в земной коре, его концентрация в воде океанов значитель
но ниже, чем натрия. Это обусловлено рядом причин, среди кото
рых следует выделить образование доломитов, особенно интен
сивное в период докембрия и в раннем протерозое. Содержание
магния в воде снижалось также вследствие его включения в мета
болические процессы, связанные с образованием известковых
скелетов гидробионтов.
229
Основыгидраэкологии
Основным источником поступления кальция в океан на протя жении геологической истории Земли был сток пресноводных рек, содержащий значительное количество соединений кальция. Его концентрация в реках и морях зависит от карбонат-бикарбонатно
го равновесия, режима С02 и температуры. Низкое содержание
СаС03 в водах высоких широт, в акваториях, расположенных близ полюсов Земли, и в глубоких холодных водоемах отрицательно
влияет на жизнедеятельность организмов. Например, глубоковод ные (1000-4000 м) животные (мягкие морские ежи, голотурии и фораминиферы), испытывающие дефицит кальция, резко отстают
вросте, имеют недостаточно развитый известковый покров.
Вповерхностных слоях экваториальных вод, перенасыщен ных гидракарбонатом кальция, наоборот, ни беспозвоночные, ни
позвоночные животные не проявляют признаков кальциевой не достаточности. Эти акватории отличаются наличием больших массивов известковых рифов, а беспозвоночные животные, обита ющие здесь, обладают особенно мощным карбонатным скелетом.
Состав океанической воды сыграл существенную роль в эво
люции животного царства. Первичные организмы накапливали
одни элементы и выводили другие, неорганические ионы начали
принимать участие в специфических биохимических реакциях. В процессе эволюции некоторые неорганические ионы включа
лись в молекулы органических веществ, изменяя их специфичес
кие свойства, структуру и функции. Еще с протеразойской эры морские организмы использовали для построения тканей опорно
го аппарата различные труднорастворимые соединения, содержа
щиеся в океанической воде, такие как карбонат кальция (араго нит), фосфаты кальция и магния, апатиты (гидроксилапатит и
фторапатит), фторид кальция и др. Химический состав скелетов разных морских организмов отражает особенности минерального обмена у водных животных в зависимости от характера вод. Так, у первобытных животных скелет состоял главным образом из Si02• Такая структура скелета сохранилась только у губок. У мол люсков на построение внешнего скелета (раковины) используется преимущественно карбонат кальция, а у некоторых - фосфатные
соединения кальция и магния.
Фосфатно-хитиновые опорные ткани эволюционно сохрани
лисЪ лишь у членистоногих, тогда как фосфатно-кальциевые
скелеты, построенные на основе белкового матрикса, стали опор
ным аппаратом у рыб, морских млекопитающих и наземных жи
вотных.
Кальций и фосфор стали важнейшими пластическими компо
нентами тканевых структур водных и наземных позвоночных
животных. Они принимают участие в регуляции многих биохи
мических процессов.
230
Раэдея III. Абиоти"Ческие факторы водиых экасистем
В современный геологический период общая соленость океа
нических вод составляет от 32,0 до 37,5 %о (средняя- 35,0 %о).
Наибольшие колебания солености в прибрежных зонах зависят от стока речных вод. Изменения солености поверхностного слоя оке
анической воды наблюдаются после выпадения значительного ко
личества атмосферных осадков или в течение суток вследствие разной интенсивности испарения влаги днем и ночью.
По сравнению с океаном соленость внутренних морей, в кото
рые впадают полноводные реки, меньшая. В то же время во внут
ренних морях тропических и субтропических областей (Среди
земное и Красное моря), где испарение воды постоянно превыша ет ее поступление, соленость возрастает до 38-42 %о. Несмотря на изменения общей солености, соотношение отдельных химичес
ких элементов в солевом составе морских вод остается практичес
ки постоянным.
Формирование солевого состава Мирового океана зависит от
многих факторов, в том числе от nротекания химических, физи
ческих и биологических процессов. Элементами nриходной части
баланса солей являются вынос ионов с поверхностным и подзем
ным континентальным стоком в океан, извержение вулканов и
выход химических элементов из земных трещин, образующихся на дне морей и океанов.
С атмосферными осадками в океан поступает от 1 до 1,3 млрд т солей вулканического, морского и континентального происхож
дения.
Из всех растворенных в океанической и морской воде солей на
ибольшее количество приходится на хлорид натрия (около 78 %)
и хлорид магния (около 11 %) (табл. 3).
Таблица 3. Доля основных солей (%) в солености некоторых
водных объектов
Водные объекты |
Сульфаты, |
Хлориды, |
Карбонаты, |
Соленость, |
|
% |
% |
% |
г/дм3 |
Океан |
10,80 |
88,80 |
0,40 |
35,00 |
Черноеморе |
9,69 |
80,71 |
1,59 |
19,00 |
Каспийское море |
30,50 |
63,36 |
1,24 |
12,86 |
Аральское море |
38,71 |
58,59 |
0,93 |
11,28 |
По степени обособленности и особенностям гидрологического
режима, связанным с географическим положением и физико-хи мическими факторами среды, моря nодразделяют на nять типов:
1) окраинные с соленостью поверхностных вод, близкой к океа
нической, непосредственно контактирующие с океаническими
(арктические и некоторые другие моря);
231
Основыгидроэкологии
2) окраинные с пониженной соленостью, обусловленной высо
ким речным стоком пресных вод;
3) окраинные с повышенной соленостью воды вследствие при тока в них высокоминерализованных вод (Баренцево море) или преобладания испарения над выпадением атмосферных осадков (Аральское море);
4) внутренние с пониженной соленостью, обусловленной зна
чительным речным стоком (Черное, Азовское, Каспийское моря и др.) или (наряду с этим) превышением количества осадков над ис
парением (Балтийское море); 5) внутренние с повышенной соленостью воды за счет преобла
дания испарения над выпадением осадков при низком уровне
иресноводного речного стока (Средиземное, Карибское, Красное
моря, заливы Мексиканский и Персидский).
Всего к Мировому океану относится 60 морей и множество за ливов и проливов. Близ устьев больших рек, впадающих в моря, общая соленость обычно резко снижается, как, например, в мес тах впадения Дуная и Днепра в Черное море или Дона и Кубани в
Таганрогский залив Азовского моря.
В морях, где испарение воды превышает количество осадков, соленость может возрастать. Например, в Красном море она сос тавляет 40-41 %о, а в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря
достигает 300 %о .
Содержание 11 важнейших неорганических компонентов в океанической воде с общей минерализацией 34,5 %о следующее.
Ингредиенты |
Концентрация, гjдм3 |
Cl (хлор) |
18,9799 |
sо~-(сульфат) |
2,6486 |
НСО3 (гидрокарбонат) |
0,1397 |
вr- (бром) |
0,0646 |
у- (фтористые соединения) |
0,0013 |
Н3В03 (борная кислота) |
0,0260 |
Na+ (натрий) |
10,5561 |
Mg2+ (магний) |
1,2720 |
Са2+ (кальций) |
0,4001 |
к+ (калий) |
0,3800 |
Sr2+ (стронций) |
0,0133 |
Между океаном, атмосферой и сушей происходит постоянный водно-солевой обмен. Речной сток приносит в моря и океаны в те
чение года 2,5·109 т солей. В свою очередь, в процессе испарения
воды с поверхности океана в атмосферу поступают аэрозоли, в ко
торых растворенные соли находятся в дисперсном состоянии.
Часть параобразной влаги, насыщенной хлоридами, выпадает на
поверхность океана, а более легкие аэрозоли, обогащенные суль фатами морской воды, переносятся ветровыми потоками на сушу. j
232 |
j |
Раздел III. А6иотические факторы водпых экасистем
При испарении морской воды в атмосферу поступают соли с ка чественно иным химическим составом, что представляет собой суть солевого обмена между океаном, атмосферой и сушей.
Благодаря указанным процессам сульфаты океанического про
исхождения, выпадающие на земную поверхность, опять возвра
щаются в океан с поверхностным стоком. Таким образом осущес
твляется круговорот не только сульфатов, но и других растворен
ных в морской воде солей.
Существенное влияние на вынос морских солей на сушу игра ет разбрызгивание морской воды в прибрежных волноприбойных зонах. Так, с одного километра береговой линии океана на сушу
переносится до 2000 т солей в год, а в расчете на 250 тыс. км бере
говой линии всех континентов этот показатель составляет около
500·106 т.
10.3. Солевой состав коптипептальпых вод
В отличие от морских вод, характеризующихся постоянством
солевого состава, пресные воды разных ландшафтных зон сущест
венно отличаются по составу основных ионов. В соответствии с классификацией О.А. Алекипа [2], природные воды подразделя ются по солевому составу на три класса: гидракарбонатные (С),
сульфатные (S) и хлоридвые (Cl). Каждый класс, в зависимости от преобладающих макрокомпонентов, разделяется на три группы:
кальциевую, магниевую и натриевую, а каждая группа, в свою
очередь, по количественному соотношению ионов,- на четыре ти
па (1, II, III, IV).
Воды тиnа 1 образуются в процессе химического выщелачива
ния вулканических пород или при обменных процессах Са2+ и Mg2+ на Na+. Эти воды чаще всего мало минерализованы.
Воды типа II- смешанные. Их состав может быть связан гене
тически как с осадочными породами, так и с продуктами вывет
ривания вулканических пород. К этому типу относятся воды большинства рек, озер и подземные воды небольшой и умеренной
минерализации.
Тип III включает сильно минерализованные воды и воды, ха рактеризующиеся катионным обменом Na+ на Са2+ или Mg2+. Та
кими свойствами обладают воды океанов, морей, лиманов, релик
товых водоемов.
К водам типа IV, не содержащим НСО;, относятся кислые во
ды. Это воды болот, шахтные, вулканические или воды, сильно
загрязненные промытленными стоками.
Характеристики вод обозначаются следующим образом: класс
- химическим символом соответствующего аниона (С, S, Cl), группасимволом катиона (Са, Na, Mg). Принадлежиость к типу
233
Основы zидроэколоzии
обозначается римской цифрой в нижнем индексе, к группе - сим
волом в верхнем индексе. Например, с~а - гидрокарбонатный класс, группа кальция, тип 11; Cli'Jrg - хлоридный класс, группа
магния, тип 111 и т. д. (табл. 4).
Таблица 4. Классификация качества поверхностных вод суши и эстуариев по критериям ионного состава [2]
КласГидрокарбонатные |
|
Сульфатные |
|
Хлоридвые |
||||
сы |
|
(С) |
|
(S) |
|
|
(Cl) |
|
Груп- |
Са |
Mg Na |
Са |
Mg |
Na |
Са |
Mg |
Na |
IIЫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
I II IIl I II III I II III II III IV II III IV |
I II III |
II III IV II III IV |
I Il III |
Поверхностные воды суши по солевому составу характеризу ются такими показателями, как общая минерализация, соотно
шение ионов и содержание хлоридов и сульфатов.
На большей части Европейского континента воды рек имеют небольшую или среднюю минерализацию и относятся преимуще ственно к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе. Для
степных и полупустынных зон характерна повышенная минера
лизация вод сульфатного класса. В Европе такие реки занимают лишь 3-4 % площади всех речных бассейнов. Еще меньше реч
ных бассейнов, воды которых относятся к хлоридиому классу, натриевой группе. Как правило, эти воды характеризуются высо кой минерализацией.
На территории 'Украины речные воды относятся преимущест венно к карбонатному классу. Основными ионами солевого соста ва воды Днепра и его водохранилищ являются гидрокарбонаты и
Са2+, т. е. вода характеризуется гидрокарбонатным классом, груп пой кальция, вторым типом (С~а).
Минерализация и содержание отдельных ионов в воде водоемов зависят от сезона года. В пик весеннего наводнения минерализа
ция воды в реках снижается вследствие поступления снеговых
вод. После окончания наводнения содержание солей повышается. Возрастание солености воды становится ощутимым особенно в лет
нюю межень и зимой, когда в питании реки увеличивается доля
грунтовых вод.
Формирование солевого состава зарегулированных рек зави
сит не только от состава воды, поступающей с водосборной площа
ди, но и от характера внутриводоемных процессов. При многолет
нем регулировании стока минерализация воды может повышать
ся лишь до определенного уровня, т. е. до установления солевого
равновесия. Сезонные колебания минерализации и ионного соста
ва воды больших водохранилищ обусловливаются, главным обра-
234
1
Раадел III. Абиотические факторы водных экосистем
зом, притоком речных вод, а при каскадном их расположении
поступлением воды с вышерасположенных водохранилищ и веза
регулированных участков реки.
Внебольших водохранилищах в формировании ионного соста ва воды важную роль играет также смыв растворенных солей с прибрежных склонов, поступление грунтовых вод и атмосферных
осадков, испарение, забор воды для хозяйственно-бытовых нужд.
Возерах солевой состав воды и ее минерализация зависят от их
зонального расположения. Солоноватоводные озера чаще всего
расположены в степных районах юга Украины и Крыма, т. е. в зо
нах с сухим, жарким климатом и высокой интенсивностью испа рения воды. В связи с этим в неироточных или слабопроточных
озерах в результате испарения происходит концентрирование ос
новных ионов и частичное их выпадение в осадок - в солоновато
водных озерах уже при солености 2-10 %о и выше. В осадок пере ходят преимущественно слаборастворимые карбонатные соли кальция в форме СаС03, CaMg(C03) 2 и CaS04·2H20 (гипс). Иногда
образование таких озер связано с выходом на поверхность грунто вых вод с повышенной минерализацией.
В воде соленых озер концентрация солей близка к океаничес кой или превышает ее. При этом если нижняя граница их соле ности лимитируется верхней границей солености солоноватых (30 %о) вод, то верхняя не ограничена ничем. Соленые озера час то рассматриваются как лечебные с высококонцентрированными
рассолами, основными компонентами которых являются Na+, К+,
Са2+, Mg2+, Cl-, so~-, НСО; и Со~-. Для таких озер характерны вы
сококонцентрированные растворы нескольких солей, и поэтому
их класс может быть определен не по одному, а по двум анионам, например хлоридно-сульфатный или сульфатно-хлоридный. В
таком случае в названии класса на первом месте ставится анион,
который преобладает.
Выделяют следующие классы вод соленых озер: карбонатные (содовые), сульфатные и хлоридные. В карбонатных преобладает
Na2C03 , в сульфатных- Na2804 и Mg804 , а в хлоридных- NaCl,
MgCl2 и CaCl2 •
В Украине есть соленые озера, состав вод которых определяет их лечебное использование. Это озера Крыма (Сасык, Сакское),
R:уяльницкий лиман в Одесской области, группа Славянских озер (Репное, Вейсово, Слепное) в бассейне Северекого Донца и некото
рые другие.
235
Осповыгидроэкологии
10.4. Эвригалинлые и стеногалинные гидробионты
Соленость воды является определяющим фактором в приспо соблении водных организмов к условиям среды. В зависимости от содержания солей в воде, гидробионты, обитающие в ней, под
разделяют на морские и пресноводные. При этом в высокомине
рализованной океанической воде и в пресных водах общие виды
беспозвоночных практически отсутствуют. В солоноватых водах,
характерных для эстуарных экосистем, можно встретить предста
вителей как пресноводной, так и морской флоры и фауны. Своеобразной солевой границей, выше которой обитают ти
пичные морские организмы, а ниже - пресноводные, является
соленость 5-8 %о. При nереходе через эту границу изменяется ряд наиболее важных биологических свойств живых систем [112]. Довольно узкий солевой диапазон, в котором обитает лишь небольтое количество беспозвоночных, получил название «nа радокс соленых вод• [108].
Широкий диапазон солености воды по-разному переносят гид робионты, относящиесяк различным систематическим группам.
Исходя из адаnтивных возможностей относительно выдержива
ния колебаний солености воды, пресноводные и морские организ
мы делят на эвригалинных и стеногалинных.
Эвригалиппые гидробианты Приспособлены к существованию
вусловиях значительных изменений солености воды. К ним отно сятся многие обитатели эстуариев, опресняющихся за счет речно
го стока и атмосферных осадков. Беспозвоночных эстуариев, в за висимости от солености водной среды обитания, подразделяют на
четыре группы. К первой относятся организмы, выдерживающие соленость воды 15 %о и выше (полихеты, нематоды, копеподы). Вторую группу составляют гидробионты, обитающие в диапазоне
колебаний солености от 15 до 8 %о (съедобный береговичок и морской анемон). В третью группу входят некоторые простейшие,
сцифомедуза аурелиа и другие, которые могут жить в морской во
де и проникать на некоторое время в эстуарии. Они способны пе реносить соленость от 8 до 3 %о . Четвертую группу эвригалинных морских организмов составляют гидробионты, которые могут nроникать в воду с пониженной соленостью - от 1 до 3 %о . К ним
относится, в частности, планктонный ветвистоусый рачок эвадне
Нордманна (Evadne nordmanni), встречающийся и в неразбавлен ной морской воде. Имеются также пресноводные виды, способные
жить в воде различной степени соленостиот О,1 до 5 %о (напри мер, личинки москитов).
Кэвригалинным относятся также многие виды рыб, живущие
всолоноватых водах, в частности пресноводный судак, лещ, щу ка, а из морских - виды семейства кефалевых.
236
Раздел. III. А6иотические факторы водных экосистем
~ |
|
|
А |
|
|
1~ |
|||
l |
|
1+-----1-----5--+--+!, ' : |
|
||||||
|
|
'''i (ti |
|
||||||
~-_.__ ~-, |
|
, |
~v-1 |
|
|||||
|
|
|
·~ |
!·~ |
i |
|
|||
|
r - . ·~~.:· '. |
~":·... |
~ |
||||||
|
! |
7 |
|
! |
|
j |
::: 2 |
flv |
::: |
36 |
35 |
30 |
25 |
20 |
15 |
10 |
5 |
1 |
о |
Соленость, %о
Рис. 106. Адаптивные возможности рыб и беспозвоночных к изменениям солености воды [106]:
1 - пресноводные рыбы - обитатели лишь опресненных участков эстуарных экосистем; 2 - раковинные пресноводные моллюски, способные переносить соленость до 5 %о; 3 - мидии, живущие в зоне узкого интервала солености; 4-6 -крабы, устрицы и креветки, приспособленные к значительным колеба ниям солености воды; 7 - морские звезды - обитатели только морских и океа нических (15-35 %о) вод; 8- рыбы открытых океанических акваторий, при
способленные к незначительным колебаниям солености.
Стеногалиняые гидробианты обитают в условиях очень незна чительных изменений солености воды. Отклонение солености от
физиологического оптимума вызывает у них разные функцио
нальные нарушения и даже приводит к их гибели. Ионная адап тация у таких организмов (например, у головоногих моллюсков) может происходить лишь в очень узком диапазоне колебаний со лености. Возможность поддержания осмотической концентрации и качественного состава ионов внутренней среды у этих гидроби онтов обеспечивается лишь приспособленностью к постоянным
условиям окружающей среды (рис. 106).
У многих морских организмов концентрация солей во внут
риклеточной жидкости и тканях изотонична по отношению к концентрации солей, растворенных в воде, поэтому осморегуля торные функции у них несовершенны. Этим объясняется тот
факт, что многие виды морских растений и, особенно, животных
не распространились за пределы Мирового океана и что морскими
обитателями остаются главным образом такие стеногалинные ор-
237
Основыгидраэкологии
ганизмы, как кишечнополостные, иглокожие, погонофоры, губ
ки и оболочники.
К наиболее распространенным в водоемах Украины стенога
линным животным относятся губки. Их насчитывается около 5000 видов, среди которых подавляющее большинство - обитате ли морей, а некоторые виды приспособились к пресным водам. Например, в водоемах бассейна Днепра описано пять пресновод ных видов, а в Черном море -около 50.
10.5. Осмотич.еские факторы среды
и осморегуляция у гидробионтов
Приспособление гидробиантов к солености воды связано с ре гуляцией концентрации ионов во внутриклеточной жидкости и ее
осмотического давления.
Концентрация неорганических ионов в водной среде может из меняться в очень широком диапазоне (от нуля до величин, в сот ни раз превышающих их внутриклеточный уровень у гидробион тов). Это приводит к тому, что ионный градиент между организ мом и средой, в которой он находится, может быть высоким.
Осмотический градиент между организмом и средой постоянно
создает угрозу дегидратации морских и гипергидратации пресно
водных организмов. Чем больше разница между осмотической концентрацией в водной среде и в организме, тем более жесткому влиянию необходимо противостоять гидробионтам. При этом
проблема адаптации состоит в регуляции не только количествен
ного, но и качественного различия в ионном составе клеток орга
низма и окружающей среды. То есть клетки должны препятство вать выравниванию концентраций большого количества ионов между внутри- и внеклеточной жидкостью, обеспечивая избира
тельность их поступления и отдачи.
Поддержание осмотического давления цитоплазмы в условиях разной солености водной среды осуществляется двумя механиз
мами: изменением концентрации в цитоплазме органических ос
мотически активных веществ и изменением содержания в ней не
органических ионов.
К осмотически активным веществам относятся аминокислоты,
мочевина, метиламины и другие соединения, синтезирующиеся в
организме.
Установлено, что при повышении солености воды у беспозво
ночных может возрастать ферментативная активность глутамат
дегидрогеназыфермента, который инициирует синтез глутами
новой и других аминокислот. На значение органических веществ в поддержании осмотического давления у гидробиантов указывают
238
i&
Раздел Ill. Абиотич.еские факторы водных экосистем
следующие данные. У мидий при повышении солености до 35 %о
содержание азотистых соединений в цитоплазме клеток возраста
ет в 5-6 раз, анеорганических электролитов- в 1,1-1,2 раза. Кле
точное осмотическое давление при этом увеличивается на 75 % .
Компенсаторное возрастание внутриклеточного давления, проис
ходящее в основном за счет органических веществ, можно рас
сматривать как важный фактор в приспособлении гидробиантов к
гипергалинной среде. Как известно, неорганические ионы суще ственным образом влияют на ферментативную активность и
структурную организацию цитоплазматических макромолекул.
Если бы выравнивание осмотической концентрации внутренней
среды гидробионтов, живущих в гипергалинных условиях, про исходило только за счет ионов, это могло бы привести к резким изменениям метаболизма. Что же касается аминокислот и других органических веществ, то они не взаимодействуют с субстратами и коферментами и не влияют на ход физиолого-биохимических реакций.
Вто же времянеорганические ионы (особенно натрий и калий) играют чрезвычайно важную роль в транспорте ионов и воды
между внеклеточной и внутриклеточной средой.
Взависимости от особенностей осморегуляции гидробианты делятся нагомойосмотических и пойкилосмотических.
Пойн:илосмотичесн:ие организмы не способны поддерживать
более или менее постоянное осмотическое давление при измене
нии солености водной среды. К пойкилосмотическим относятся
низшие беспозвоночные, двустворчатые моллюски, многие виды
кольчатых червей, иглокожие. Таких морских беспозвоночных еще называют осмоконформерами. По характеру приспособления
к солености воды к пойкилосмотическим организмам относятся
практически все водоросли. В отношении растений часто приме
няют другое определение - пойкилогидрические организмы, что подчеркивает степень обводнения их цитоплазмы.
К гомойосмотичесн:им относятся водные животные, способные активно регулировать осмотическое давление жидкостей тела и
поддерживать относительное постоянство физиологических пара
метров внутренней среды независимо от изменений минерализа ции воды. Такие животные JJМеют название осморегулирующие.
К ним относятся пресноводные и морские рыбы, морские млеко
питающие, некоторые ракообразные.
К разной солености воды и простейшие, и более сложно орга
низованные многоклеточные организмы приспосабливаются по
разному. Целью адаптивных реакций гидробиантов разных уров ней филогенетического развития является обеспечение ионного и
осмотического гомеостаза.
239