
- •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
Раадея III. А6иотические факторы водных экасистем
вблизи тепловых электростанций, уровень цезия значительно по вышен. Но основным источником поступления цезия в биосферу
являются не антропогенные, а природные процессы.
Сходством некоторых физико-химических свойств цезия и ка
лия объясняется связь между соотношением CsjK в воде и содер жанием цезия в органах и тканях гидробионтов. Предполагается, что калий является макроносителем цезия, и поэтому их мигра
цию в пресноводных экасистемах следует рассматривать как
родственную.
Высоким содержанием цезия (0,11-0,37 мгjкг сухой массы) характеризуются высшие водные и прибрежные растения. У
пресноводных моллюсков семейства Unionidae оно составляет
0,005-0,065 мгjкг сухой массы, а у Dreissena polymorpha - 0,008-0,087, у пиявок Haemopis sanguisuga - 0,005-0,029, а у
ветвистоусого рачка Daphnia magna - 0,008-0,053 мгjкг сухой
массы.
У морских гидробиантов - планктонных водорослей и членис тоногихконцентрация цезия равна соответственно 0,01-0,10 и
0,067-0,503 мкгjг сухой массы. Приблизительнов этих же преде
лах колеблется содержание цезия и в мягких тканях других бес позвоночных. Есть данные о том, что в гидробионтах, обитающих в водоемах с более высокой общей минерализацией воды, накап ливается цезия меньше, чем в организмах, живущих в слабоми
нерализованных водах.
11.3. Кальций в водных экосистемах
Кальций - один из основных ионов водных экосистем. Он пре
обладает среди катионов слабоминерализованных вод, а при воз растании общей минерализации его доля по сравнению с другими
химическими элементами уменьшается. В природных водах ио ны Са2+ образуют труднорастворимые соединения - карбонаты и
сульфаты, в значительном количестве выпадающие в осадок.
Кальций в химических реакциях выступает как активный вос
становитель, легко взаимодействует с кислородом, образуя в воде
гидроксид кальция Са(ОН)2•
Основным источником поступления кальция в поверхностные
воды является его вымывание из известняков, доломитов, цемен
та, гипса. Пекоторая часть кальция поступает в водоемы вслед ствие выветривания горных пород. В подземные воды он попада ет в процессе грунтовой инфильтрации. Значительное количество
кальция поступает в водоемы со сточными водами и смывается с
сельскохозяйственных угодий, где применяются минеральные Удобрения, содержащие его фосфорные соединения.
9 4-70/ |
257 |
|
Оспавы гидраэкологии
Содержание кальчия в морских и океанических водах
Океанические (морские) воды являются водами хлоридиого
класса, группы натрия. Поэтому содержание кальция в них мень ше, чем в поверхностных водах суши. Основное его количество
поступает в Мировой океан с речным стоком. Ежегодно с речны
ми водами в моря и океаны поступает до 961 млн т карбоната
кальция и 558 млн т растворенного кальция. Его концентрация
неодинакова на разных глубинах. Так, в поверхностном слое Чер
ного моря она достигает 0,250, а на глубине 200 м- 0,287 гjдм3 •
Соответствующие концентрации для Азовского моря составляют
0,155-0,186 и 0,215 гjдм3 • Меньшая концентрация кальция в по
верхностных слоях воды обусловлена использованием его планк
тонными организмами в процессе фотосинтеза, а также фактором
разбавления морской воды атмосферными осадками. Более высо
кая концентрация кальция характерна для центральных участ
ков морских акваторий.
В отличие от океанических вод, обладающих общностью соле
вого состава, морские воды значительно различаются как по
уровню общей минерализации, так и по соотношению отдельных ионов. Это можно проиллюстрировать на примере Азовского,
Черного, Каспийского и Аральского морей. Последние два моря
изолированы от Мирового океана, и их можно рассматривать как большие соленые озера. Характерной особенностью их вод явля ется более высокая концентрация катионов кальция, магния и сульфатных анионов на фоне относительно небольшого содержа
ния натрия. По соотношению основных ионов воды этих морей
можно рассматривать как промежуточные между речными и
морскими. Каспийское море насыщено карбонатами кальция, что
связано со значительным поступлением их со стоком Волги. Воды
Аральского моря также содержат повышенную концентрацию
кальция (до 2,55-3,00 гjдм3 ), поскольку они формируются за
счет материкового стока. В морях Полярного бассейна концентра
ция кальция значительно меньшая.
Содержание кальчия в контипентальпых водах
Содержание кальция в поверхностных водах суши очень не
постоянно и может существенным образом колебаться в зависи мости от геологических особенностей водосборной площади и климатических условий. Воды большинства озер, рек, водохра
нилищ относятся к гидракарбонатному классу, группе кальция.
При минерализации речных вод до 1000 мгjдм3 доминирующее
положение среди других катионов занимает кальций. С ее увели
чением выше 1000 мгjдм3 могут преобладать ионы натрия, а
иногда магния. Эта закономерность прослеживается почти на всей территории Украины.
258
Раадел III. Абиотические факторы водных экасистем
По содержанию кальция в воде малые реки относят к пяти зо нам. В реках первой зоны содержание кальция в воде изменяется
в пределах 17-25 мгjдм3 • Это, в частности, реки бассейна Припя
ти и горных районов Карпат (верхние притоки Днестра). Во вто
рую зону включены реки, в которых концентрация кальция в во
де составляет от 30 до 50 мг/дм3 • Это преимущественно реки За
карпатья и правобережные притоки Днепра. Содержание кальция
в реках третьей зоны колеблется в пределах 50-100 мг1дм3 • В эту
зону входят в основном малые реки лесостепи, в частности реки
Правобережья и северной части Левобережья - притоки Десны, Сулы и Пела. Притоки среднего бассейна Днепра также относят ся к этой зоне. Четвертую зону составляют малые реки, содержа
ние кальция в водах которых колеблется от 100 до 200 мгjдм3 •
Они расположены в южной части Левобережья (реки бассейна южной части Южного Буга и нижнего Днепра). К пятой зоне отнесе
ны малые реки с концентрацией кальция в воде выше 200 мг1дм3 •
Это реки Приазовья и Донбасса (Самара, Волчья). В их водах на фоне высокой общей минерализации содержание кальция дости
гает 380 мгjдм3•
По сравнению с малыми реками воды средних и больших рек
соответствующих геохимических зон характеризуются более вы
сокой концентрацией кальция. Так, в Припяти в разные сезоны
года она колеблется от 27 до 100, в Деснеот 37 до 80 мгjдм3 • Хи
мический состав днепровской воды формируется на глинистых, суглинистых и дерново-подзолистых грунтах Смоленско-Москов
ской возвышенности. Это и определяет гидрокарбонатный харак
тер воды верхнего Днепра и относительно небольшую концентра
цию в ней кальция (20-65 мгjдм3). В направлении течения она
увеличивается и уже в средней части Днепра составляет 70-75, а
в нижней- 80 мг/дм3• После зарегулирования Днепра и создания
больших водохранилищ концентрация кальция в них в разные
сезоны года изменяется в пределах 20-75 мгjдм3 •
Для сравнения отметим, что содержание кальция в воде рек, впадающих в Балтийское, Белое и Баренцево моря, меньше, чем в
реках Азово-Черноморского бассейна, и колеблется от 4 (Тулома)
до 40-60 мгjдм3 (Печора, Луга, Западная Двина, Неман). В волж
ских водохранилищах (Рыбинском, Угличском, Горьковском) его
концентрация составляет в среднем 36, а в низовье Волги возрас
тает до 120 мгjдм3 •
На содержание кальция в водоемах независимо от их типа
большое влияние оказывают атмосферные осадки и сезон года. В nериод весеннего наводнения при поступлении больших объемов
снеговых и дождевых вод с низким содержанием кальция его кон
Центрация в водоемах значительно падает, а в меженный период,
Наоборот, возрастает.
259
Основы zидроэн:олоzии
Среди разнообразных форм кальция наибольшее значение для водных экасистем имеют его карбонатные соли. Содержание кар бонатов в природных водах зависит от растворимости карбонат
ных пород и химического выветривания алюмосиликатов под
влиянием растворенного в воде со2.
При высокой интенсивности процессов фотосинтеза в летний
период, когда утилизируется не только растворенный в воде со2, но и связанный другими соединениями, карбонатное равновесие смещается в сторону разложения гидракарбонатов с образовани
ем карбонатов и свободного С02• Последний утилизируется вод
ными растениями в процессе фотосинтеза, а карбонаты вступают в реакции с кальцием и магнием, образуя труднорастворимые со
ли СаС03 и MgC03 , которые выпадают в осадок. Зимой, при ослаб лении фотосинтеза, происходит обратный процесс растворения
карбоната кальция.
в большинстве внутренних водоемов ион нсо; является основ ным компонентом солевого состава вод. Содержание его в речных
водах может колебаться от 50 ДО 500 мгjдм3 • Источником нсо; в
воде являются главным образом карбонатные породыизвестня ки и доломиты, распространенные среди осадочных пород. Раст
воряясь в воде, содержащей С02, они обогащают воду ионами Са2+ и НСО;. Гидракарбонатные воды образуются также вследствие
выветривания алюмосиликатов - наиболее распространенных по родообразующих минералов земной поверхности (полевые шпа ты, цеолиты, нефелины и т. п.).
Решающим фактором формирования карбонатного режима во
доемов, в частности неглубоких рыбоводных прудов, является
концентрация в воде диоксида углерода. Значительное прогрева
ние таких прудов в теплые летние дни, невысокая проточность и
хорошо развитый фитопланктон, а по берегам - высшая водная
растительность создают необходимые условия для интенсивного
фотосинтеза.
Метаболическая роль кальция и пути его поступлеиия
в оргаиизм гидробиоитов
Кальций принимает участие в формировании костного скеле
та, регуляции проницаемости клеточных мембран. Ему принад лежит важная роль в функционировании нервной, мышечной и железистых тканей, синаптической передаче, молекулярном ме ханизме мышечных сокращений, ферментативных реакциях,
связанных с процессами тканевого дыхания и гликолиза.
Около 1,5 млрд т солей кальция, поступающих в моря и океа
ны с речным стоком, усваиваются в процессе жизнедеятельности
гидробионтами. При этом большинство морских и пресноводных
260
Раздел. III. Абиотичес~еие фа~еторы водных э~еосисте.м
организмов могут накапливать и концентрировать кальций в от
дельных органах и тканях.
Основным источником кальция для беспозвоночных является кальций воды, поскольку эти организмы могут его утилизировать непосредственно из водной среды. Установлено, что на протяже
нии 74 дней обыкновенный прудовик (Lymnaea stagnalis) может утилизировать из воды до 80% кальция. Интенсивность исполь
зования кальция зависит как от его содержания в воде, так и от ее
общей минерализации. В мягкой воде эти моллюски получают из
воды лишь 30 % , а с пищей - 70 % кальция, поступающего в ор
ганизм. В обогащенной кальцием воде эти источники играют оди
наковую роль.
Карбонаты кальция практически не усваиваются водными растениями и животными. Некоторые водные растения в процес
се фотосинтеза могут существенным образом влиять на карбонат
но-кальциевое равновесие водоемов, способствуя тем самым вы падению карбоната кальция в осадок. В период интенсивного фо тосинтеза, в солнечные летние дни можно наблюдать, как на листьях злодеи, рдеста блестящего и других водных растений осе дает в виде кристалликов карбонат кальция. Наибольшее количе
ство кальция высшие водные растения утилизируют из воды в пе
риод вегетации. Так, тростник обыкновенный с воздушно-сухой фитамассой 40 тjга утилизирует до 200 кгjга кальция, а в зарос лях злодеи в течение 10 ч световой части суток выпадает в осадок до 2 кг соединений кальция на 100 кг сухой массы. Приведеиные данные свидетельствуют о важной роли высших водных растений
не только в процессах утилизации, но и в круговороте кальция в
гидросфере. Следует, однако, отметить, что, несмотря на большое
значение кальция для нормального развития растений, его чрез
мерное поступление в водоемы может вызвать обедненность фло ры. Так, в водоемах, расположенных вблизи предприятий попе
реработке мрамора, значительное повышение содержания каль
ция в воде сопровождается деградацией фитоценозов.
Особенно важную роль играет кальций в метаболических про цессах беспозвоночных, которые могут его утилизировать непос редственно из воды. Например, у креветок до 90 % кальция, пос тупающего в их организм, поглощается жабрами. Пресноводные моллюски большую часть кальция, используемого на построение
раковин, усваивают непосредственно из воды с помощью специ
альных клеток мантии. Таким способом моллюски могут утили
зировать до 80-90% кальция, и лишь 10-20% его они получают с пищей. У моллюсков, живущих в воде с низким содержанием
кальция, это соотношение резко изменяется в пользу его поступ
ления с пищей. Важное значение для жизнедеятельности беспоз
воночных имеет не только содержание кальция в воде, но и его со отношение с другими катионами, в частности с натрием и калием.
261
Основыzидроэколоzии
В отличие от позвоночных животных, у которых обмен каль ция в опорных тканях более тесно связан с обменом фосфора, для беспозвоночных характерным является образование карбонат ных соединений кальция, используемых для построения панци ря. В то же время фосфор играет важную роль в усвоении кальция организмом. Высокая интенсивность обмена кальция у беспозво ночных определяет их требования к экологическим условиям сре ды. Установлено, что моллюски избегают водоемов, в которых со
держание кальция в воде меньше 2 мг/ дм3, а ракообразные могут
нормально развиваться при несколько меньшей его концентра
ции- 1, 7 мгjдм3 • При антропогенном влиянии на водные экосис
темы, сопровождающимся значительным уменьшением концент
рации кальция (на фоне возрастания в воде содержания других элементов), видовое разнообразие и численность беспозвоночных резко снижаются. В то же время обогащение воды солями каль
ция до оптимального уровня положительно влияет на их разви
тие, в частности у моллюсков увеличивается не только размер ра
ковины, но и удельный вес мягких тканей.
Пресноводные моллюски способны переносить более высокие
концентрации кальция в воде, чем морские. Так, Anodonta cygnea может в течение продолжительного времени обитать в во
де с концентрацией кальция 400-500 мгjдм3• В основе высоких
адаптивных возможностей моллюсков относительно значитель ного возрастания концентрации кальция в воде лежат физиолого
биохимические механизмы, обеспечивающие быстрый переход от
тканевого дыхания к гликолизу. Ионы кальция участвуют в гене рации нервных импульсов в безнатриевой среде. Благодаря этому
механизму достигается высокая эффективность нервной регуля
ции мембранных процессов в организме моллюсков.
Рыбы, как и беспозвоночные, могут утилизировать кальций не
только из пищи, но и непосредственно из воды. У молоди карпа
68-88 % кальция проникает в организм через жабры и лишь
12-36 % -через кожу. У зеркальных карпов, тело которых не
покрыта чешуей, через кожу проникает 31 % кальция, а через
жабры - 69, тогда как у рыб, имеющих чешую, соответственно около 12 и 88%. У форели через железистый аппарат жабр и кож
ные покровы в организм поступает 75% кальция из воды и 25%-
с пищей.
Отмеченные особенности поступления кальция в организм рыб
играют важную роль в регуляции их физиолого-биохимических
процессов. В отличие от наземных животных, у рыб абсорбирован
ный железистыми клетками жабр кальций с током крови сразу же разносится по всему организму. В связи с этим гепатопанкреас как
внутренний фильтр организма не играет в гамеостазе у рыб такой важной роли, как у теплокровных животных. У рыб более развит
262
Раадел, III. А6иотические факторы водных экосистем
механизм тканевого депонирования кальция. При повышении
концентрации растворенного в воде кальция от 100 до 200 мгjдм3
в митохондриях железистых клеток жабр уже на протяжении 24 ч его содержание возрастает от 9,0 до 13,3 мкгjг белка. С увеличени
ем накопления кальция в митохондриях резко повышается содер
жание как общего, так и неорганического фосфора.
11.4. Магний .морских и коптинентальных вод
Среди элементов второй группы периодической системы Мен делеева магний по своим химическим свойствам наиболее близок к кальцию. Он входит в состав более чем 100 минералов, в том
числе брусита Mg(OH)2 с содержанием магния около 41,7%, маг
незита MgC03 (28,8 % }, доломита MgC03 , СаС03 (18,2 %) и т. п.
В водные объекты магний поступает в основном при растворении доломитов, мергелей или при выветривании основных (габбро), ультраосновных (дунит) и других горных пород.
Содержание магния в поверхностных водах суши зависит от характера грунтов водосборной площади. Ниже приведено сред
немноголетнее содержание магния в речных водах разных физи
ко-географических зон Украины.
Физико-географические зоны |
Mg2+, мг1дм3 |
Полесье |
8 |
Лесостепь |
19 |
Степь |
69 |
Предкарпатье |
8 |
Карпаты (горные и вулканические) |
5 |
Закарпатская равнина |
5 |
Крымские горы |
3 |
Украина в целом |
17 |
Высокая растворимость соединений магния способствует его
постоянному поступлению с речным стоком в моря и океаны.
Общая масса магния в Мировом океане составляет 2077·10 12 т. В 1 л морской воды содержится в среднем 1,317 г магния.
Формы миграции магния в природных водах
в природных водах магний, взаимодействуя с со2, образует
карбонат магниямагнезит (MgC03). Как и карбонат кальция, он легко растворяется в воде, содержащей растворенную углекисло
ту, превращаясь в растворимую кислую соль. Между твердой фа
зой карбоната магния (MgC03 ), угольной кислотой, растворенной
в воде (Н20 + СО2), и гидракарбонатными ионами (НСО;) сущест-
263
Основыzидроэколоzии
вует постоянное химическое взаимодействие, которое осущест вляется по следующей схеме:
MgC03 + Н20 + СО2 ~ Mg (НС03)2 ~ Mg2++ 2НСО; ~ Mg2++
+ 2Н+ + 2СО~-.
Магний, как и кальций, взаимодействует не только с угольной
кислотой. Он может образовывать комплексы с серной кислотой
сульфаты (MgSO4) и с растворенными в воде органическими веще
ствами. В ионно-растворенном состоянии он находится, в основ
ном, в водахсневысокой общей минерализацией. С ее повышени
ем возрастает электростатическое взаимодействие между проти
воположно заряженными ионами, что приводит к образованию
ионных пар, или ассоциаций: [СаНС03]+, [MgHC03 ]+, [MgC03 ] 0 ,
[CaS04] 0 , [MgS04] 0 •
Вприродных водах магний образует комплексные соединения
сорганическими веществами. Комплексные соединения магния в
некоторых озерах Германии составляют более 65 % общего содер
жания растворенных форм. В слабоминерализованных водах зо
ны вечной мерзлоты (тундра) почти 90-100 % ионов Mg2+образу
ют комплексы с гуминовыми и фульвокислотами. Такие комп
лексы играют стабилизирующую роль в водных растворах. Так,
гуминовые кислоты в количестве до 1О мгj дм3 воды предотвраща
ют выпадение в осадок до 75% карбоната магния.
Фосфорорганические соединения, альбумины, стеариновые
кислоты, полифенолы препятствуют выпадению магния в осадок.
Магний взаимодействует с растворенными органическими веще
ствами с молекулярной массой менее 500. Магний и кальций, наряду с общими химическими свойствами, имеют и отличные.
В частности, MgS04 и Mg (НСО3)2 растворяются лучше, чем CaS04 и Са(НСО3)2• Это и определяет более высокое содержание магния в
водах, формирующихся на водосборных площадях с залежами
доломитов, мергелей и других магнийсодержащих минералов.
Природная вода, в которой растворено значительное количест
во гидракарбонатов и сульфатов кальция и магния, отличается по вышенной жесткостью, которую выражают суммарным количест
вом миллиграмм-эквивалентов ионов кальция и магния, находя
щихся в 1 л воды. Один миллиграмм-эквивалент соответствует
содержанию 20,04 мгjдм3 ионов Са2+ или 12, 16 мгjдм3 ионов Mg2+.
В отличие от пресных, морские и океанические воды характе
ризуются высоким содержанием не только натрия, но и магния.
В океанической воде хлориды натрия и магния составляют 88,7 %
количества всех растворенных солей. Из-за высокой концентра
ции магния морская вода имеет горьковатый привкус. Всего в
океанической воде на соединения магния приходится около 11 %
содержания всех солей. В морях его концентрация несколько меньше, в частности в воде Черного моря она составляет около
3,34% общей массы солей.
264
Раздел III. А6иотичесх:ие факторы водных эх:осисте.м
В местах впадения речного стока формируются смешанные
пресные и морские воды, различающиеся по химическому соста
ву. В водах Днестровского лимана, соединяющегося с Черным мо рем, преобладают карбонатные соединения кальция (41 %),а за ними следуют хлорид натрия (28 %) и сульфат магния (25 % ).
Магпий в оргапиз.ме гидробиоптов
Содержание магния в организме гидробиантов зависит от того,
в какой водеморской или пресной они обитают. Так, в гемолим фе морских моллюсков мидий (Mytilus), устриц (Ostrea), морских
улиток (Strombus) его концентрация составляет 55-58 ммоль/дм3,
а у пресноводной беззубки (Anodonta) и живородки (Viviparus) -
лишь 0,19 и 0,31-0,37 ммоль/дм3 • У морских ракообразныхлан
густов (Palinurus) и креветок (Palaemon) концентрация магния в
гемолимфе равна соответственно 16,6 и 12,6 ммольjдм3 • Значи тельно выше она у краба (Carcinus)- 23,6 ммоль/дм3 • У пресновод
ных ракообразных, обитающих в водоемах с концентрацией маг
ния 0,21 ммоль/дм3 , его содержание следующее: в гемолимфе аме
риканского речного рака (Cambarus)- 4,3, у щитней рода Triops- 0,9 ммоль/дм3 •
Сравнение концентрации магния в гемолимфе морских и прес новодных моллюсков и ракообразных свидетельствует о том, что
у морских организмов она выше и колеблется значительно мень
ше, чем у пресноводных форм. Это указывает на более стабиль
ный ионный состав морской (океанической) воды по сравнению с
пресными водами.
У низших позвоночных животных концентрация магния в
плазме крови значительно меньшая, чем в биологических жид
костях беспозвоночных. Так, в крови морского черта (Lophius piscatorius) она составляет не более 6,0, а у получешуйинка Гильбер
та (Hemilepidotus gilberti)- 2,5 ммоль/дм3 • У миксип (Myxine) со
держание магния в крови значительно выше и колеблется в
пределах 28-29 ммольjдм3 • В крови личинок миног (Petromyzon)
оно не превышает 1,6, а у взрослых достигает 1,9 ммольjдм3 •
Обмен магния у морских рыб имеет много общих черт с обме ном кальция. Заглатывая соленую морскую воду, рыбы должны выводить избыток солей, чтобы предотвратить нарушения водно солевого баланса в организме. В их кишечном тракте интенсивно всасываются натрий и хлор, которые выводятся из организма nочками при формировании концентрированной мочи. Значи
тельное количество ионов Mg2+, как и Са2+ и so~-, поступившее в
RИmечник с морской водой, всасывается очень медленно, в связи
с чем большая часть этих ионов выводится из организма с экскре ментами. Та же часть, которая всосалась, выводится через почки.
265
Осиовыzидроэколоzии
В результате секреторного процесса концентрация ионов Mg2+ и so~- в моче морских рыб может в десятки раз превышать их кон
центрацию в крови. У миног, мигрирующих в разбавленную мор скую воду близ устьев рек, сульфаты магния выводятся из орга низма как через почки, так и через кишечник. В почках морских рыб двухвалентные ионы из крови в мочу переходят путем секре ции. Благодаря такому механизму при повышении их концентра
ции в плазме крови экскреция тиосульфата и сульфата магния с
мочой достигает максимального уровня.
У пресноводных рыб магний выводится из организма также путем секреции через почки. В отличие от морских рыб, у кото
рых моча гипертонична, у пресноводных она резко гипотонична.
На основании анализа особенностей регуляции концентрации не
органических ионов в организме водных животных разных эко
логических групп можно сделать вывод, что уровень магния в
крови у водных позвоночных невысокий, а соотношение (Na+ +к+)
/ (Са2+ + Mg2+) выше, чем в биологических жидкостях беспозво
ночных. Морские позвоночные животные могут регулировать со держание ионов в своем организме. При этом концентрация маг ния в теле морских костистых рыб значительно выше, чем у прес
новодных.
Метаболическая роль магкия у гидробиоптов
Магний относится к ионам с очень широким спектром дейст вия. Он играет исключительно важную роль в активации фермен тативных реакций, протекающих у автотрофных и гетеротроф
ных организмов. У водорослей и высших водных растений он вхо
дит в состав молекулы хлорофилла и принимает участие в начальных стадиях биосинтеза порфиринового ядра (протопорфи
рин IX). Структурная формула хлорофилла имеет следующий вид:
~сооСН3
МgN40НЗОСЗ2'-...,_
сооС20Н32.
При повышении концентрации магния в строме хлоропласта активируется рибулезо-бисфосфат-карбоксилаза и возрастает ее
сродство с со2. о значении магния для нормального протекания
фотосинтеза свидетельствует тот факт, что при его дефиците в во
де наблюдается бледность и пожелтение листьев у водных расте
ний. У водных животных магний играет ключевую роль в биоэнер гетическом обеспечении мембранного транспорта ионов и внут риклеточном обмене аминокислот.
266