Озеро - как экосистема

Евтрофні озера відрізняються від оліготрофних озер. Вони багаті поживними речовинами для рослин і, отже, їх продуктивність висока. Вони мають велику кількість фітопланктону (водорості), які часто затуманюють воду. Ці озера також мають велику кількість зоопланктону та дрібної риби, які харчуються зоопланктоном. Багато органічної речовини дрейфує на дно і утворює значну глибину органічних відкладень. Цей осад у свою чергу, дає поживу для великого числа бактерій. Таким чином, однією з особливостей евтрофних озер літнє виснаження кисню з нижніх вод (нижче термокліна - як правило, нижче приблизно 5,5 метрів або 18 футів протягом літніх місяців). Концентрація фосфору в середньому більше 80 мг/м³. озера з великим вмістом в воді поживних речовин, зазвичай не глибокі (10—15 м), добре прогріваються. Колір води від зеленого до бурого, вміст кисню різко знижується до дна, взимку інколи буває замороженим. Дно торфянисте, або покрите органічним мулом. Влітку «квітіння» води за рахунок сильно розвинутого фітопланктону. Мають сприятливі умови для розвитку рослинності та тваринного світу.

Мезотрофне озеро є проміжним у більшості характеристик між оліготрофними і евтрофними. Виробництво планктону є проміжним тому у них є деякі органічні відкладення, накопичуються і деякі втрати кисню в нижніх водах. Кисень не може бути повністю збіднений за винятком області поблизу дна.

Дистрофні (від гр. dys — порушення, втрата і trophé — їжа, живлення) - зазвичай неглибока водойма, бідна на кисень та поживні речовини для організмів. Вода слабомінералізована, відрізняється повищеною кислотністю, малою прозорістю, жовтим або бурим кольором унаслідок великої кількості в ній гумінових речовин. Часто майже відсутній фітопланктон та донні тварини на покритому торфом мулистому дні. Дистрофні озера розповсюджені в сильно заболочених районах. Дистрофічні озера розвивається від нагромадження органічної речовини ззовні озера.

РОЛЬ ФОСФОРУ У ЛІМІТУВАННІ ПЕРВИННОЇ ПРОДУКЦІЇ.

Як відомо, ріст водоростей заснований на споживанні, принаймні, 19 біогенних елементів, однак більша їх частина потрібна водоростям в незначних кількостях. У доповненні до трьох життєво найважливішим елементам (вуглець, кисень і водень) для утворення протоплазми живої клітини в порівняно великій кількості потрібні азот і фосфор. Кисневого та водневого лімітування в природі не спостерігається ніколи. Вуглецеве лімітування відзначається вкрай рідко і так само, як самозатінення, тільки в гіперевтрофних водоймах, оскільки вуглекислий газ атмосфери виступає в якості практично невичерпного джерела вуглецю для екосистеми.

В основу цього доказу були покладені різні методи. По-перше, залежність розвитку фітопланктону від фосфору і азоту була встановлена ​​простими зіставленнями їх концентрацій в озерах. Статистично значущі оцінки зв'язків концентрацій біогенних елементів з хлорофілом-а, як показником розвитку фітопланктону, біомасою та продуктивністю озер отримані для різних регіонів [Мусатов, 2001]. По-друге, фосфорне лімітування фітопланктону підтвердили детальні дослідження метаболічної активності водоростей в озерах [Lean, 1973]. Як було встановлено, міжклітинна ензимна активність водоростей, показником якої служать лужні фосфатази, змінюється відповідно до умов біогенного живлення водоростей.

Ще один фізіологічний  індикатор фосфорного лімітування  в екосистемі був запропонований Ф.Піком і Д.Лін, що оцінювали ступінь фосфорного дефіциту по співвідношенню до швидкості оптимального фотосинтезу і максимальної швидкості споживання фосфору водоростями [Pick, Lean, 1981].

Підсумовуючи результати численних досліджень евтрофікування природних вод, можна прийти до висновку, що в озерах пріоритет віддається фосфору - за сучасними оцінками в більш ніж 80% досліджених озер первинне продукування лімітується цим елементом.

БІОГЕННЕ НАВАНТАЖЕННЯ. ЕВТРОФІКУВАННЯ.

Природна евтрофікація водойм зумовлене поступовим накопиченням у водоймах органічних і біогенних речовин протягом тривалих геологічних періодів часу. Процес евтрофікації озер протікає постійно, навіть в умовах теоретично повної відсутності антропогенного впливу, отже, природна евтрофікація водойм має місце в природі [Даценко, 1998].

Евтрофікація - це збагачення екосистеми поживними речовинами. Протягом тривалого періоду, зазвичай декількох  тисяч років, озера природним  чином змінюють свій стан з оліготрофного (бідного біогенними елементами) до евтрофних (багатого ними) або навіть дістрофного, тобто з високим вмістом у воді не мінеральних, а органічних речовин. Однак у XX ст. відбулася прискорена антропогенна евтрофікація багатьох озер по всьому світу.

Головною причиною цього  стало посилене застосування азотних  добрив і скидання у водойми великих  кількостей містять фосфати побутових стічних вод. Останнє відображає не тільки зростання народонаселення планети, але і сучасну тенденцію до збільшення його міський частки, а також вдосконалення каналізаційних систем.

Нітрати і особливо фосфати  відносяться до живильних речовин, найчастіше визначальним первинну продуктивність водних екосистем. Таким чином, добавка  цих солей стимулює швидке розмноження  планктону. Консументи реагують на зростання кормових ресурсів повільніше, тому збільшується частка автотрофів, що гинуть «природною смертю» і безпосередньо постачають органікою детритні харчові ланцюги. Мінералізація накопичуються залишків редуцентами вимагає кисню. У результаті його концентрація у воді може впасти нижче рівня, необхідного для нормального розвитку багатьох видів колишньої екосистеми. У далеко зайшли ситуаціях риба та інші великі тварини гинуть, їх розкладання підсилює потребу в кисні, і процес йде по наростаючій. Ця проблема може зачіпати не тільки безпосередньо евтрофіковану зону.

Декількох ділянок з дефіцитом  кисню в річкових системах буває  достатньо для блокування міграції прохідних риб, наприклад лососів  і вугрів.

В озерах проблему викликаного  евтрофікацією дефіциту кисню може загострювати сезонна стратифікація, тобто формування шарів води, які не змішуються з різними температурами. У помірному кліматі температурна стратифікація відбувається зазвичай на початку літа, головним чином по двом наступних причин.

1. Сонце нагріває поверхню  води. Тепла вода має більш  низьку щільність, тому вона  не занурюється, а утворює теплий  стаціонарний верхній шар (епілімніон). Нижче цього шару вода може нагріватися тільки за рахунок теплопровідності, а в рідкому середовищі це процес повільний.

2. Річки і струмки, що  впадають в озеро, дрібніше  його. Їх вода прогрівається на  всю глибину. Вона змішується  тільки з епілімніоном, ще більше  підвищуючи його температуру  в порівнянні з глибинним шаром  (гіполімніоном).

Головною причиною антропогенної евтрофікації водних об'єктів служить надмірне надходження біогенних елементів, що створюють потенційну можливість прискореного розвитку продукційних процесів при інших сприятливих умовах.

Концентрація біогенних  елементів у воді представляється  вихідним показником процесу евтрофікації, розвиток же продукційних процесів виступає наслідком, що залежать від ряду абіогенних факторів, в першу чергу гідрологічних  та радіаційно-термічних особливостей водойми. При надлишку біогенних  речовин на певній стадії процесу  може відбутися порушення збалансованості  екосистеми. В першу чергу, це проявляється в порушенні природного балансу  між продукцією і деструкцією  органічної речовини у водоймі і, як наслідок, накопиченні органічної речовини в екосистемі. У водоймі  починається відставання розвитку гетеротрофних організмів, - водних безхребетних і навіть бактерій, що визначається верхньою межею швидкості асиміляції ними поживних речовин [Герінг, 1976]. Відставання деструкції від продукції супроводжується зміною якісного складу органічної речовини - відбувається накопичення важкорозкладаємої органічної речовини внаслідок витіснення відповідних видів бактерій [Багоцький та ін, 1989].

Коли екосистема озера досягає високоевтрофного і гіпертрофного стану, починається домінування великих колоніальних форм синьо-зелених водоростей і великих дінофітових водоростей, не придатних для їжі зоопланктону, при цьому роль останнього в трофічному круговороті помітно знижується. Радикальні зміни в структурі зоопланктону і іхтіоценозі виражаються в заміні довгоциклових і великих форм на короткоциклові і дрібні.

Загальним наслідком зниження ефективності утилізації первинної  продукції органічної речовини подальшими ланками трофічного ланцюга стає зміна пасовищного циклу трофічного ланцюга на детритні, домінуючий в гіпертрофних водоймах. У таких водоймах роль алохтонне (принесеного з водозбору) речовини у загальному балансі органічної речовини в порівнянні з автохтонним, створюваним екосистемою в процесі фотосинтезу, стає вкрай малою. Переважання детриту в екосистемі, з окисленням якого не можуть впоратися бактерії, різко збільшує потік розклалися органічної речовини в донні відкладення, в результаті чого останні стають чи не ключовою ланкою в подальшому розвитку евтрофікації [Мартинова, 1984, Сапожников, 1979].

Можливість використання структурно-функціональних характеристик  зоопланктону для індикації евтрофікації озерних екосистем була показана І.Н.Андронніковой [Андронікова, 1996]. Найбільш надійними і інформативними показниками процесу евтрофікації, на думку автора, є:

- Зменшення числа домінуючих  видів і зниження індексу видового  різноманіття,

- Зміна процентного співвідношення  таксономічних груп у бік збільшення  частки коловерток і кладоцер і зменшення частки копепод,

- Зміна розмірної структури  співтовариства в бік переважання  дрібних форм і, як наслідок, зменшення середньої ваги особини,

- Збільшення внутригодовой амплітуди коливань біомаси,

- Зниження частки хижаків  в загальній біомасі зоопланктону,

- Збільшення частки витрат  на обмін від біомаси зоопланктону, зменшення співвідношення біомас  зоопланктону і фітопланктону  за вегетаційний період.

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ.

Озеро - компонент гідросфери, що представляє собою водойма, що виникла природно, заповнена в  межах озерної чаші (озерного ложа) водою і не має безпосереднього  з'єднання з морем (океаном). 

Форма, розміри і рельєф дна озерних улоговин істотно  змінюються при накопиченні донних відкладень. Температурний режим  озер залежить від їх географічного  положення та особливостей вертикальної циркуляції вод. Як відомо, ріст водоростей заснований на споживанні, принаймні, 19 біогенних елементів, однак більша їх частина потрібна водоростям в  незначних кількостях. У доповненні до трьох життєво найважливішим  елементам (вуглець, кисень і водень) для утворення протоплазми живої  клітини в порівняно великій  кількості потрібні азот і фосфор. Кисневого та водневого лімітування  в природі не спостерігається  ніколи.

Підсумовуючи результати численних досліджень евтрофікування природних вод, можна прийти до висновку, що в озерах пріоритет віддається фосфору - за сучасними оцінками в більш ніж 80% досліджених озер первинне продукування лімітується цим елементом.

Природна евтрофікація водойм зумовлене поступовим накопиченням у водоймах органічних і біогенних  речовин протягом тривалих геологічних  періодів часу. Процес евтрофікації озер протікає постійно, навіть в умовах теоретично повної відсутності антропогенного впливу, отже, природна евтрофікація водойм має місце в природі 

Головною причиною антропогенної  евтрофікації водних об'єктів служить  надмірне надходження біогенних  елементів, що створюють потенційну можливість прискореного розвитку продукційних процесів при інших сприятливих  умовах.

 Загальним наслідком  зниження ефективності утилізації  первинної продукції органічної  речовини подальшими ланками  трофічного ланцюга стає зміна  пасовищного циклу трофічного  ланцюга на детритні, домінуючий  в гіпертрофних водоймах.

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.

1. Одум Ю. Основы экологии. В 2-х т. - М., 1986. 741 с.
2. Рамад Ф, Основы прикладной экологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 543 с.
3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.
4. Соколова Л.П. Экология: Учебник для средних специальных учебных заведений. – М.: Приор-издат, 2004. – 256 с.
5. Горелов А. А. Экология. Учебное пособие. -М.: Центр, 1998. - 240 с.
6. Радкевич в. А. Экология. - Минск: Высшая школа, 1997. - 159 с.
7. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.