2,3. Изменение структуры трофической сети при закислении водоемов.

Водные сообщества: - растения: фитопланктон, макрофиты (высшие водные растения), животные: зоопланктон (макроскопические ракообразные, коловратки); зообентос (на дне – моллюски, пиявки, черви, ракообразные, личинки насекомых); рыбы, паразиты, организмы-деструкторы: бактерии, грибы. 1. Изменение в фитопланктоне: снижение количества видов, уменьшение видового разнообразия, изменение структуры сообществ, соотношение видов и групп, снижение доли сине-зеленых водорослей. 2. Макрофиты: снижение количества видов растений, в небольших водоемах 1 вид – кубышка желтая, замена сосудистых растений мхами (сфагновыми мхами). 3. Зоопланктон: снижение количества видов, исчезают целые группы животных (пилогические рачки-циклопы, мало рачков-дафний), уменьшается общая численность организмов. 4. Зообентос: самые большие изменения, снижается число видов, выпадают моллюски, пиявки, большое количество кольчатых червей исчезает. Увеличивается количество видов личинок насекомых (личинки – стрекоз, жуков, паденки и т.д.), 5. Рыбы: остаются только два вида окунь и щука, часто безрыбные озера; наиболее чувствительные (нет при рН 5.5) рыбы семейства лососевых. 6. Паразиты: проблемы с паразитами, часть исчезает, хозяев. В закисленных водоемах много личинок и жуков

Эффекты снизу вверх – с нижней части троф цепи(деструкторы- продуценты- консументы 1, 2, 3 порядка) Конс 2 порядка: уменьш числ-ти т.к. им нечего есть. Токсическое действие на организмя при уменьш рН.

Эффекты сверху-вниз- рыбы из-за уменьш численности не едят консум 1 порядка, личинки начинают развиваться более активно.

Механизмы воздействия окисления вод озер на биосообщества зависит от исходного состава сообществ, до закисления водоема. В целом все механизмы делятся на две группы: - прямое, непосредственное воздействие(При закислении меняется ионный состав, нарушается кислотно-щелочное равновесие ионной и асматической регуляции с нарушением дыхания и нарушения обмена Ca, сахаров и аминокислот, Биоаккумуляция ксенобиотиков: Hg, Mn, Cu, Ni, Cd. Воздействуют на те организмы, которые долго живут. Накаливают рыбы, личинки, изменение в организме, смерть), косвенное воздействие, опосредовано, связано с изменением скорости продукции – деструкции органики, изменяется поток полезных веществ, изменение состава и структуры сообществ.

4.Ртуть

В кислой среде увеличивается подвижность металлов. Ртуть поступает в атмосферу при сжигании топлива, попадают кислотообразующие соединения. Антропогенные и природные источники ртути: - дегазация Земной коры, - вулкан, – рудные, нефте-газовые, угольные месторождения, - предприятия, которые работают на органическом топливе, каменный уголь, - металлургия: производство ртути и цветных металлов, - предприятия, использующие ртуть в технологических процессах Ртуть может долго находиться в атмосфере, до 1 года. Может распространяться на очень больших расстояниях, носит глобальный характер.

Часть металла окислено озоном, может осаждаться на Земную поверхность, в почве удерживается растительным покровом. 30% процентов ртути попадает в воду. Занимает 1 место по степени опасности, так как высокая способность к биоаккумуляции. Выявить ртуть – выявлять органику или действовать окислителем, связана с органикой.

Накопление в трофической цепи Грунт - Зоопланктон - В высших водных растениях - Бентос -Рыбы –птицы. Бионакопление ртути в Волге велико. Сам темп накопления зависит от количества организмов: фито, зоопланктон, чем больше зоопланктона, тем быстрее рыба накапливает ртуть. Меньше фитопланктона, тем быстрее рыбы накапливают ртуть. в окуне больше всего накапл.

5. Показатели эвтрофирования водоемов (абиотические и биотические). Основные характеристики водоемов разного трофического типа. Показатели антропогенного эвтрофирования: Абиотические 1. Послойное распределение кислорода в водоеме. 2. Снижение прозрачности воды. 3. Содержание азота и фосфора. Биотические 1. Соотношение продукции и деструкции.2.. Изменение в структуре биоценозов.3. Устойчивое "цветение" воды. 4. Быстро увеличивающееся зарастание прибрежных мелководий. 5.Засорение берегов остатками водной растительности.7. Появление неприятного запаха в результате гниения. Как отмечают многие специалисты ни один из них не позволяет уверенно отличать антропогенное эвтрофирование от естественного. Единственным критерием по общему признанию - скорость развития эвтрофирования, которая может быть определена путем длительных наблюдений (мониторинг). Основные характеристики водоемов разного трофического типа. Существует несколько определений, характеризующих трофический тип водоемов. Олиготрофные водоемы - фитопланктон не обеспечен минеральным питанием (азотом и фосфором) и добавление этих элементов оказывает благоприятное воздействие на первичную продукцию. Распад автохтонного органического вещества составляет 90-95%. Накопление его в донных отложениях слабо, поэтому содержание кислорода близко к нормальному насыщению. Эвтрофные водоемы-фитопланктон обеспечен минеральным питанием. Увеличиваются продукционные процессы. С увеличением эвтрофирования снижается глубина эвфотной зоны, где идет фотосинтез. Снижается прозрачность. Олиготрофные водоемы: Анаэробных условий в придонных слоях нет. Невысокая обеспеченность биогенными веществами. Низкий уровень продукционных процессов. Низкое содержание органического вещества в донных отложениях, небольшое превышение продукции над деструкцией- небольшое накопление органического вещества. Эвтрофные водоемы: разная картина в зависимости от морфометрических параметров водоемов (глубины). В стратифицированных водоемах в гиполимнионе дефицит кислорода, анаэробные условия. Возникают условия для накопления углекислого газа, восстановленных соединений - сероводорода, аммиака, нередко закисного железа, продуктов анаэробного разложения органического вещества. Дистрофные: Скорость фотосинтеза невысокая из-за высокого содержания аллохтонного органического вещества.

6. Природные и антропогенные факторы эвтрофирования. Увелич запасов минерал и органич вещ-в в водоем происходит как под влиянием прир так и антропог факторов. Прир факторы. Абиотич. 1. Поступление минер и органич веществ из грунтов. Обогащение воды мин. и орг. Вещ-ми в значит.степени зависит от грунтов, формирующих ложе. 2. Поступление минер и органич вещ-в из атмосф. Существенное влияние оказывают выветривание из рудных гор токсич веществ, микроэлем, а также ежегодное испарение в атмосферу. В атмосферу попадают растител остатки, споры, пыльца, растения поставляют летучие продукты метаболизма, минерал-органич выделения листьев, хвои. 3. Поступление в водоем аллохтонных растител остатков. Большое кол-во биоген и органич вещ отдают в воду периодически затопляемые участки леса, луга, а также опад древесной и кустарниковой растительности прибрежной зоны. В основном происходит сток в водоемы. Биотич факторы. Обогащение водоемов органич вещ происходит за счет процессов фотосинтеза и азотфиксации, в рез чего происходит связывание и поступление в водоем атмосф углекислоты и азота. Т.о., процесс прир эвтрофирования обусловлен рядом прир факторов - вымывание из грунтов, поверхн стока, притока аллохтонного вещ за счет попадающих в водоем растител и животных отстатков, берегоразрушения, атмосф осадков, фотосинтеза и азотфиксации, за счет чего происходит обогащение минерал и органич вещ. Антропог факторы. 1. Гидротехнич строительство. Важный рез строительства - повышение уровня грунтовых вод, переформирование берегов и изменение климатич усл. Увелич запасов биоген и органич вещ в вдхр, вызвано значительными поступлениями их из залитых грунтов, разложением растительности, попавшей в зону затопления, замедлением водообмена и течения, снижением степени кислородного насыщения и нарастания степени восстановленности, что ослабляет минерализацию и усиливает поступление веществ из донных отложений. 2. Сток биоген и органич вещ из с/х угодий. Вносимые под с/х культуры удобрения вымываются с поверхностным и внутрипочв стоком, а также за счет сброса коллекторных и дренажных вод в зонах орошаемого земледелия. В максим кол-ве выносится азот, в минимальном - калий и фосфор. 3. Поступление биоген и органич вещ из животноводческих комплексов. 4. Поверхн сток городских территорий. Они несут с собой пыль, листья, мусор, нефтепродукты, химикаты. 3. Сточные воды (канализация, промышл предприятия). Даже в водах, прошедших биологич очистку, содержится такое кол-во нитратов и фосфатов, кот вполне достаточно для роста и развития многих водорослей. Антропог эвтрофирование и его последствия. - это увеличение поступления в воду питател для растений вещ вследствие деят чело в бассейнах водных объектов и вызванное этим повыш продуктивности водорослей и высших водных растений". Антропог эвтрофир водоемов стали рассматривать как самостоятельный процесс, принципиально отличающийся от естествен эвтрофирования водоемов. Естествен эвтрофирование - процесс очень медленный во времени (тысячи, десятки тысяч лет), развивается главным образом вследствие накопления донных отложений и обмеления водоемов. Антропоген эвтрофирование - процесс очень быстрый (годы, десятки лет), отрицательные последствия его для водоемов проявляются зачастую в очень резкой и уродливой форме.

7.Последствия антропогенного эвтрофирования-изменение химических характеристик водоемов, изменения круговорота органических и биогенных веществ.. Антропогенное эвтрофирование приводит к изменению химических характеристик водоемов. Перераспределение веществ из наземных экосистем в водные сводится к 3-м основным процессам: механическому перемещению; трансформации форм химических элементов и накоплению в водоемах. По функциональной значимости названных процессов в перераспределении органического вещества водные объекты подразделяются на 2 типа: 1. Незарегулированные водотоки (реки), где доминирует миграционная функция. Здесь значим процесс трансформации веществ, но продукция и накопление органического вещества незначительна. 2. Водоемы замедленного водообмена (озера), где преобладают процессы накопления и трансформации, включая продукционно - деструкционные; миграционное перемещение играет меньшую роль, имея значимость в локальном масштабе. Особенности изменения химических характеристик водоемов замедленного водообмена в процессе антропогенного (эвтрофирования) перераспределения органического вещества можно в общем виде сформулировать следующим образом: 1. Увеличение содержания биогенных элементов в воде и донных отложениях. 2. Увеличение органического вещества. 3. Накопление сероводорода и метана. 4. При зарегулировании стока происходит увеличение фосфора органического. Изменения круговорота органических и биогенных веществ. Увеличение биогенной нагрузки и перестройка потоков фосфора и азота влекут за собой существенные нарушения в функционировании экосистем, что нарушает круговорот органического вещества в биосфере. Основной причиной изменений круговоротов считают рост населения планеты и изменение технологий в с/х и промышленности. Естественные и антропогенные потоки тесно переплелись, изменилось функционирование природных экосистем. Происходят нарушения круговорота C, N, P. Сутью антропогенных изменений круговорота С и биогенных веществ в биосфере является нарушение обменных процессов - активное подключение к биологическим процессам неживого вещества литосферы. Можно выделить несколько основных аспектов антропогенного вмешательства в круговорот. 1. В круговорот, протекающий в биосфере, включается вещество литосферы. 2. Производится постепенная искусственная замена естественных экосистем антропогенными (замена лесных и степных агроэкосистемами). 3. Нарушается замкнутость круговоротов - биологический круговорот переводится в транзитную схему движения: литосфера - хозяйственная деятельность- гидросфера. 4. Нарушаются естественные геохимические барьеры, контролирующие миграцию элементов. Выделено 6 этапов воздействия человека на круговорот вещества: 1. До 17 века - медленное развитие земледелия и животноводства. 2. 18-19 в. - активизация сведения лесов и их замещение аграрными экосистемами, рост городского населения. 3. Нач. 20-ого века. Быстрая урбанизация, расширение использования запасов литосферы наряду с топливом и рудами. 4. Конец 40-х - 60-е годы - бурное развитие хозяйств.деятельности, демографический взрыв, дальнейшая урбанизация, химизация с/х и быта, постепенное ухудшение качества природных вод, воздуха, почв. 5. Сер. 60-х-сер. 80-х годов - значительный рост всех антропогенных потоков, ухудшение экологической ситуации на планетарном уровне. 6. Сер.- конец 80-х годов - критические ситуации с качеством воды и воздуха в отдельных регионах: начало инструментальных регистраций глобальных изменений.

8. Сапробность – насыщенность разлагающимися органическими веществами (ск.разлагается орг.вещ-ва). Сапробность-это сумма всех метаболических процессов, которые сопровождаются потерей потенциальной энергии.Основное измерение сапробности за счет сообществ. Ступени сапробности соотносятся с кислородным режимом, скоростью разложения и факторами среды. Иначе сапробность – степень загрязнения органическими веществами и продуктами их распада. Распад органического вещества носит ступенчатый характер. В связи с этим водоемы или их зоны в зависимости от степени загрязнения органическими веществами подразделяют на олигосапробные, мезосапробные и полисапробные. Олигосапробная зона – отсутствие сероводорода, диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных органических веществ практически нет. Характерно высокое видовое разнообразие водорослей, но численность и биомасса незначительны. Мезосапробная зона – отсутствие неразложившихся белков, сероводорода и диоксида углерода немного, кислород присутствует в заметных количествах. Эта зона подразделяется на  и  -мезосапробные подзоны. В первой встречаются аммиак, амино – амидокислоты, есть кислород. Минерализация органического вещества в основном идет за счет аэробного окисления, в частности бактериального. Следующая мезосапробная подзона характеризуется присутствием аммиака и продуктов его окисления – азотной и азотистой кислот. Сероводород встречается в незначительных количествах. Кислорода много. Минерализация идет за счет полного окисления органического вещества. Видовое разнообразие водорослей значительное.

Полисапробная зона – вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков и углеводов в аэробных условиях. Полное отсутствие свободного кислорода, наличие в воде неразложившихся белков, значительного количества сероводорода и диоксида углерода. Число видов водорослей сравнительно невелико, но они встречаются в массовом количестве.

Биологический анализ качества вод – оценка качества вод по растительным и животным организмам. Водоросли, благодаря стенотопности многих видов, высокой чувствительности к условиям окружающей среды могут быть хорошими индикаторами органического загрязнения. Качество и степень загрязнения воды по составу гидробионтов может оцениваться двумя способами: по индикаторным организмам, по результатам сравнения структуры сообщества на участках с различной степенью загрязнения и с контролем. Разработаны списки видов – индикаторов различного уровня сапробности.