4. Вопросы типизации гидроэкосистем разного типа.
По своей возможности обеспечивать живые организмы питательными веществами водоемы условно подразделяют на несколько типов. За основу типизации водоемов используют такие критерии, как качество воды (прозрачность), интенсивность фотосинтеза (продукция), численность и активность бактериального сообщества. Типизация пресноводных экосистем:
Олиготрофные водоемы. Малопродуктивные водные экосистемы, отличаются низкой концентрацией питательных веществ, большой глубиной, донные отложения состоят из гальки, песка или бедных органическими веществами глинистых веществ. Прозрачность по диску Секки составляет 4–20 м. Продуктивность колеблется от 4 до 40 г / м3 в год. Численность бактерий составляет от 50 тыс. до 500 тыс. клеток/мл.
Мезотрофные водоемы встречаются во всех географических зонах. Количество питательных веществ обеспечивает продуктивность 40–150 г / м 3 в год, а численность бактерий составляет от 0,5 до 2 млн клеток/мл. Преобладают серые глинистые донные отложения или песчаные с большим содержанием детрита. Прозрачность составляет 1–4 м. Часто в придонных слоях регистрируется дефицит кислорода. Полное отсутствие кислорода наблюдается чаще всего локально и в зимний период. Нередко в донных отложениях образуются метан и сероводород, которые оказывают отрицательное влияние на жизнедеятельность отдельных звеньев трофической цепи.
Евтрофные водоемы – богатые органическими веществами водные экосистемы. Чаще всего это неглубокие водоемы с обильным поступлением органических соединений и биогенных элементов с площади водосбора. Донные отложения также насыщены питательными веществами, богаты илистыми осадками и биогенными элементами. Прозрачность составляет 0,3–1 м. Кислород находится главным образом в поверхностном слое воды. Зимой в мелководных озерах и водохранилищах наступает резкий дефицит кислорода. Постоянно происходят процессы образования метана, а при наличии в воде значительных количеств сульфатов образуется сероводород. Продукция фитопланктона составляет 150–600 г / м3 в год. Численность бактерий составляет 2–15 млн клеток/мл.
Превышение всех перечисленных показателей, особенно высокое содержание органических веществ различного происхождения, приводят к гиперевтрофированию водных экосистем.
Дистрофные водоемы представляют собой особый вид олиготрофности с наличием в воде значительного количества окрашенных органических веществ со слабоидущими процессами минерализации. Питают эти водоемы в основном болотные воды, с большим содержанием гуминовых трудноминерализуемых органических соединений. Прозрачность воды составляет 2–4 м. Первичная продукция 10–20 г / м3 в год. Численность бактерий 1,5–2 мл клеток/мл при слабой их активности. Донные отложения часто представлены торфяниками, песками или обедненными затопленными почвами.
5. Роль биогенных веществ в эволюции лимносистем.
Биогенные вещества–вещества, наиболее активно участвующие в жизнедеятельности водных организмов. К ним относятся минеральные соединения азота (NH4+, NO2–, NO3–), фосфора (Н2РO4–, НРO42–, РO43–), кремния (HSiO3–, SiO32–), железа (Fe2+, Fe3+) и соединения некоторых микроэлементов. В природные воды биогены поступают главным образом в результате процессов жизнедеятельности и посмертного распада водных животных и растительных организмов, с речным стоком, атмосферными осадками и с разнообразными видами сточных вод. Концентрация биогенов в природных водах обычно невелика и меняется в течение года соответственно интенсивности питания ими фотосинтезирующих организмов. Большое количество биогенов (особенно соединений N и Р) вносятся с коммунально-хозяйственными, сельскохозяйственными и промышленными сточными водами, вследствие чего их концентрация значительно увеличивается в загрязненных реках и водоемах. Повышенные концентрации биогенных веществ в воде способствуют повышению биологической продуктивности водных объектов, что является причиной эвтрофирования, т.е. скачкообразного увеличения продукционных процессов в результате бурного развития автотрофных организмов, главным образом, фитопланктона. Он вызывает летнее «цветение» воды, накопление автохтонного органического вещества, снижение способности самоочищения. Различают естественное эвтрофирование озер, когда процесс развития лимносистем протекает медленно на протяжении голоцена и озера эволюционируют от олиготрофного водоема к статусу высокоэвтрофного и на заключительном этапе к дистрофному. Однако в процессе интенсивной хозяйственной деятельности озера получают определенный антропогенный пресс. Процесс их эволюции существенно ускоряется. Озера не достигая своего статуса ускоряют свой эволюционный ход. Поэтому они в течение 19-20 столетия переходят в высокоэвтрофные, а порой и в гиперэвтрофные водоемы. Этот процесс лимнологи называют антропогенным эвтрофированием озер. Скорость эвтрофирования озер зависит от климатических условий и местных (локальных) условий, которые в совокупности и определили современный облик озер и их статус. Все озера интенсивно развиваются и завершают свою роль в природных ландшафтах перерождением в болотный массив. Эволюционный ряд эвтрофирования озер в общем виде можно представить в следующей последовательности: олиготрофный, олиготрофный с признаками мезотрофии, мезотрофный, эвтрофный (слабо- , средне- высоко эвтрофный), гиперэвтрофный, дистрофирующий и дистрофный. Совокупность процессов эвтрофирования ведет к резкому ухудшению качества воды, появлению глубокого дефицита кислорода, увеличению общей минерализации за счет ионов SO42 и Cl-. Одним из сравнительных показателей распределения азота и фосфора принимается плотность населения и размещение основных сельскохозугодий. В Европе на гектар пашни приходится в среднем 235 кг удобрений, что дает на каждый квадратный метр общей площади 2,3 г азота и 0,5 г фосфора. В связи с интенсивным использованием озер в качестве центров рекреации следует учитывать поступление биогенных элементов с рекреационными стоками. Нарушения выражаются в частых зимних заморах, сильно щелочной реакции воды в период «цветения», повышенной минерализации и резких ее колебаниях, большом количестве фосфора и азота. Вода в озерах становится мутная, с неприятным запахом и высоким показателем цветности, уменьшение прозрачности воды, отмечается высокая биомасса фитопланктона.