- •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
13.3. Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів
Підтримання життєдіяльності гідробіонтів тісно пов’язане з енергетичними процесами, які грунтуються на окиснювано-відновних реакціях, що протікають за участю кисню. Розщеплення молекул білків, жирів і вуглеводів при аеробних процесах значно ефективніше, ніж при їх перетворенні без участі кисню.
При гліколізі (анаеробний процес) чистий вихід АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти) становить 2 молекули на 1 моль глюкози, тоді як повне згорання глюкози за участю кисню до СО2 і води дає 36 моль АТФ на 1 моль глюкози. Аеробне дихання є не тільки більш ефективним з точки зору енергозабезпечення, але й таким, яке менше зашлаковує організм. В той же час наявність гліколітичного шляху енергозабезпечення є виключно важливим еколого-фізіологічним фактором, за допомогою якого гідробіонти можуть тривалий час перебувати в середовищі з низьким рівнем розчиненого кисню.
На відміну від повітря, у водному середовищі концентрація розчиненого кисню має дуже широкий діапазон коливань, і гідробіонти періодично відчувають його гострий дефіцит. У таких випадках і відбувається часткове або повне переключення з аеробного дихання на анаеробне, при якому скорочується споживання кисню і зростає виділення вуглекислоти.
Пригнічення дихання при зниженні концентрації розчиненого кисню у воді до 6 мг О2/дм3 відзначено у гамарид вже через 9 годин на 77,3 %, у хірономід після 10–21 годин на 43,5–58,1 %, а у дрейсени – протягом 123 годин на 59,6–63,5 %. У таких умовах у вказаних безхребетних значно підвищується рівень гліколітичних процесів, різко зростає виділення вуглекислоти. Повернення таких організмів до аеробного дихання після нормалізації кисневого режиму води відбувається не відразу. Так, у водяних віслюків через 24 години споживання кисню залишалось зниженим. У післяанаеробний період анаеробні процеси у гамарид, хірономід, дрейсени продовжувались ще тривалий час, що підтверджувалось більш високим рівнем виділення вуглекислоти (до 0,13–0,70 мг/дм3 за годину).
Пригнічення аеробних і активацію анаеробних процесів викликає не тільки дефіцит кисню, а й присутність у воді токсичних речовин, які блокують ферментативні системи дихання. Причиною виникнення гіпоксичного стану водяних організмів можуть бути і інші чинники. Наприклад, при підвищенні м’язового навантаження, особливо в пусковий період швидкого (стартового) плавання риб, може виникати тканинна гіпоксія. В таких випадках анаеробні шляхи продукування хімічної енергії в тканинах риб набувають першочергового значення, незважаючи на їх невелику, в порівнянні з аеробним окисненням, енергетичну ефективність. Найлегше засвоюються водяними тваринами вуглеводи, які можуть використовуватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах. В той же час найбільшою метаболічною енергією характеризуються не вуглеводи (4,1 ккал/г), а ліпіди (9,3 ккал/г). Саме цим пояснюється, що при переході риб на тривале крейсерське плавання основну роль у забезпеченні їх енергією відіграють саме ліпіди. У розрахунку на 1 моль субстрату при окисненні жирних кислот утилізується у 3 рази більше біологічно корисної енергії, ніж при розщепленні вуглеводів. У зв’язку з тим, що розпад жирних кислот іде метаболічним шляхом -окиснення і дає як кінцевий продукт ацетил-КоА, який потім надходить у цикл Кребса для повного згорання до СО2 і води, то тривала робота м’язів риб та інших водяних тварин обов’язково потребує постійного надходження кисню, тобто аеробних умов.