- •Викладач: Бобко а.О.
- •2. Гідрофізичні фактори водних екосистем
- •2.1. Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
- •2.2. Щільність води
- •2.3. Кольоровість води
- •2.4. Температурний та термічний режим водних об’єктів
- •9.7. Льодовий режим
- •9.8. Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
- •9.9. Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів
- •9.10. Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів
- •Глава 10. Сольовий склад вод та адаптація до нього гідробіонтів
- •10.1. Сольовий склад океанічних (морських) вод
- •10.2. Сольовий склад континентальних вод
- •10.3. Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
- •10.4. Пристосування гідробіонтів до сольових факторів середовища
- •10.5. Адаптація гідробіонтів до водно-сольових умов середовища Пойкілоосмотичні гідробіонти
- •Гомойоосмотичні гідробіонти
- •Глава 11. Іонні компоненти та їх екологічна роль
- •11.1. Натрій, калій і цезій в водних екосистемах
- •Роль калію в метаболічних реакціях водяних рослин
- •Особливості обміну натрію і калію в організмі водяних безхребетних
- •Натрій і калій у морських і прісноводних рибах
- •Природний цезій в організмі гідробіонтів
- •11.2. Кальцій у водних екосистемах
- •Вміст кальцію в морських і океанічних водах
- •Кальцій континентальних вод
- •Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організми гідробіонтів
- •11.3. Магній морських і континентальних вод
- •Форми міграції магнію у природних водах
- •Магній в організмі гідробіонтів
- •Метаболічна роль магнію у гідробіонтів
- •11.4. Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
- •Глава 12. Мікроелементи водних екосистем та їх біологічна роль
- •12.1. Залізо
- •Форми розчиненого заліза у водних екосистемах
- •Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
- •12.2. Мідь
- •12.3. Марганець
- •12.4. Цинк
- •12.5. Кобальт
- •12.6. Кадмій, хром, алюміній
- •Глава 13. Кисень гідросфери та його роль у водних екосистемах
- •13.1. Кругообіг кисню в водних екосистемах. Формування кисневого режиму водних екосистем
- •13.2. Роль кисню в розкладі органічних речовин та формуванні якості води
- •13.3. Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів
- •13.4. Особливості використання гідробіонтами кисню з води
- •Глава 14. Діоксид вуглецю в водних екосистемах
- •14.1. Хімічні та біологічні перетворення діоксиду вуглецю у водних екосистемах
- •14.2. Фотосинтез. Фіксація вуглекислоти автотрофними і гетеротрофними організмами
- •14.3. Адаптація риб до змін вмісту со2 у воді
- •Глава 15. Кругообіг та роль азоту у водних екосистемах
- •15.1. Азотфіксація у водних екосистемах
- •15.2. Використання азоту в біосинтетичних процесах водоростей
- •15.3. Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
- •15.4. Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль в кругообігу азота в водних екосистемах
- •Глава 16. Фосфор у водних екосистемах
- •16.1. Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
- •16.2. Вміст фосфору в організмі гідробіонтів і його метаболічна роль
13.2. Роль кисню в розкладі органічних речовин та формуванні якості води
Кисень водних екосистем відіграє виключно важливу роль у процесах розкладу розчинених органічних речовин, відмерлих рослин і тварин, при яких складні органічні речовини перетворюються на прості (СО2, вода, азот), знову включаються в кругообіг речовин у гідросфері. У воді можуть утворюватись сполуки кисню з іншими хімічними елементами. Більшість таких сполук (оксидів) прямо або опосередковано взаємодіє з водою, утворюючи гідрооксиди, які належать до різних класів неорганічних сполук. Частина з них має кислу реакцію, інші – лужну, і є певна група нейтральних сполук.
У формуванні якості води найбільшу роль відіграють процеси, пов’язані з розпадом органічних речовин. Як в океанічних (морських), так і в континентальних водах постійно міститься значна кількість розчинених органічних речовин – білків, амінокислот, гумінових кислот, вуглеводів, вітамінів та інших сполук, які потрапляють у воду після розпаду відмерлих організмів, а також надходять у водойми з водозбірної площі. В океанічних водах загальна кількість розчиненої органічної речовини значно перевищує її кількість, зосереджену в живих організмах. Вважається, що на розчинену органічну речовину в Світовому океані припадає близько 90–98 %, і лише 2–10 % – на органічну речовину живих організмів та детрит. Згідно з розрахунками, загальна кількість розчиненої органічної речовини становить 21012 т С, а середня концентрація вуглецю у воді – 5–6 мг/дм3.
У континентальних водоймах вміст розчиненої органічної речовини також перевищує її кількість у живих організмах. Так, в дніпровських водосховищах після стабілізації їх гідрохімічного режиму концентрація органічної речовини становила: в Київському – 5,2–18,2, в Кременчуцькому – 7,5–19,6, а в Каховському – 7,5–19,2 мг С/дм3. Ці цифри дають лише загальне уявлення про вміст органічної речовини у водосховищах. В залежності від сезону року, інтенсивності розвитку фітопланктону та його відмирання, скидання стічних вод комунально-побутових та промислових підприємств, сільського господарства, вони можуть істотно змінюватись.
У водоймах постійно протікають процеси біохімічного (біологічного) розпаду розчинених у воді органічних речовин, в яких використовується значна кількість кисню. На цьому базуються методи визначення концентрації органічної речовини у воді. В їх основу покладено визначення кількості кисню, що витрачається на окиснення органічної речовини перманганатом калію (перманганатна окиснюваність), або дихроматом калію (дихроматна окиснюваність). Перманганатна окиснюваність відображає, в основному, кількісні показники легко окиснюваних органічних речовин а також, частково, гумусних сполук. Дихроматом окиснюються як легко-, так і важкоокиснювані органічні речовини. Співставлення цих методів дає уявлення про якісний склад органічних речовин у природних водах.
Як свідчать багаторічні спостереження за формуванням якості води дніпровських водосховищ, величина дихроматної окиснюваності в них коливається в діапазоні 14,2–67,1, а перманганатної – в межах 5,0–24,6 мг О2/дм3. У гірських водотоках концентрація органічних речовин дещо менша. Так, у верхній течії Дністра концентрація хімічно стійких органічних речовин не перевищує 6,4–15,4 мг О2/дм3 (дихроматна окиснюваність). У середній течії його граничні коливання більші (7,7–21,6 мг О2/дм3).
Розклад органічних речовин у водних екосистемах постійно відбувається за участю бактерій. Цей процес визначає біологічне (біохімічне) споживання кисню (БСК). Розклад білків у воді і донних відкладах розглядається як процес, пов’язаний з діяльністю бактерій та їх протеолітичних ферментів. При гідролізі білків утворюються більш прості молекули пептидів та амінокислот, які надалі зазнають бактеріального (бактерії амоніфікатори) розпаду шляхом дезамінування або декарбоксилювання. Аміак, що при цьому утворюється, окиснюється бактеріями Nitrosomonas до нітритів, а далі бактеріями Nitrobacter до нітратів (цикл Виноградського). На цьому завершується процес біологічного окиснення органічних речовин.
Визначаючи кількість кисню, спожитого бактеріями на окиснення органічної речовини в одиниці об’єму води протягом певного часу, звичайно за 5 діб, при температурі 20°, можна встановити швидкість розкладу (деструкції) органічних речовин у воді – біохімічне споживання кисню, або БСК5. Вміст органічної речовини у воді оцінюється за показником БСКповн., яке звичайно завершується за 20 діб. Бактеріальна деструкція органічної речовини залежить від концентрації розчиненого кисню. Її перебіг нормальний при його концентрації 8 мг О2 /дм3 і більше. При концентрації 6 мг О2 /дм3 його швидкість знижується на 10 %, при 4 – на 25 %, а при 2 мг О2 /дм3 становить всього 40 % від такої при 8 мг О2 /дм3. Перманганатна і дихроматна окиснюваність та БСК є важливими показниками якості води та екологічного стану водних об'єктів.