Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів
Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів - раздел Экология, Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах Турбулентне Перемішування Водних Мас, Їх Температура, Сонячна Радіація Та Оса...
Турбулентне перемішування водних мас, їх температура, сонячна радіація та осадоутворення відіграють вирішальну роль у формуванні якості води та біологічної продуктивності водних екосистем. В зв’язку із стоковими і вітровими течіями забезпечується насиченість води киснем, прискорюється процес бактеріального розкладу (деструкції) органічної речовини, активуються метаболічні процеси в організмі гідробіонтів, що позитивно впливає на їх продуктивність.
На формування якості води великий вплив мають бактерії, які відповідно реагують на зміни протічності води, насиченості її киснем та забруднення органічними речовинами. Їхня чисельність прямо залежить від екологічних факторів середовища. Так, у поверхневій плівці води, де відбувається мікроконвективне перемішування її самого верхнього шару (перша екологічна ніша), рівень насиченості киснем та поживними речовинами великий, а загальна чисельність бактерій досягає від 0,3 до 4 млрд. кл./см3.
Друга екологічна ніша у водоймах знаходиться на глибині 20–50 см. Тут відбувається масовий розвиток фітопланктону, що обумовлено оптимальним освітленням (фотичний шар води). За рахунок стокових, вітрових та дрейфових течій, які добре перемішують цей шар, інтенсивність функціонування бактеріо-, фіто- та зоопланктону тут висока.
Третя екологічна ніша співпадає з зоною термоклину, де внаслідок більшої щільності води затримуються частинки детриту та відмерлі планктонні організми, які опускаються з верхніх шарів води на дно. В зоні термоклину різко зростає чисельність бактеріального населення.
У придонному шаріводи (четверта екологічна ніша), де водообмін обмежений і наявні анаеробні застійні зони, серед бактеріального населення переважають залізобактерії, тіонові, метаноокиснювальні та воденьокиснювальні бактерії. Безпосередньо у зоні контакту води з дном переважають сульфатредукуючі та бактерії маслянокислого бродіння. В донних відкладах (п’ята екологічна ніша) висока загальна чисельність бактерій, яких налічується до десятків і сотень мільярдів клітин в 1 см3 вологого мулу.
В мезотрофних озерах і водосховищах на деякій глибині від поверхні мулу відбувається утворення метану, редукція сульфатів та маслянокисного збродження. Цей шар мулу характеризується збіднілим бактеріальним населенням та невеликою кількістю інших бентонтів, що пов’язано із зменшенням органічних речовин, біогенних елементів та високим вмістом токсичних для гідробіонтів сполук.
На відміну від стратифікованих озер та водосховищ, де бактеріальне населення більш чітко прив’язане до певних екологічних ніш, у річках вирішальне значення в їх розселені належить гідродинамічним та гідрофізичним чинникам. Так, у гірських річках, де швидкість течії значна (2–6 м/с), а в періоди паводку та повені відзначається висока каламутність, розвиток фіто- і зоопланктону пригнічується, а в товщі води домінує бактеріопланктон, хоча його чисельність відносно невисока. В рівнинних річках планктон більш різноманітний і включає, окрім бактерій, також водорості та безхребетних. В періоди повені і паводку в річки заноситься велика кількість різноманітних грунтових змивів, внаслідок чого вода збагачується алохтонним бактеріопланктоном, чисельність якого може зростати в десятки разів у порівнянні з меженним періодом (рис. 118).
Рис. 118. Зростання чисельності бактеріопланктону в річках під час повені і паводку (за Якушин, 1997)
Гідродинамічні процеси мають важливе значення для життєдіяльності водоростей. Планктонні діатомові водорості з кремнеземним панцирем краще вегетують в умовах активного перемішування води, що сприяє їх перебуванню в завислому стані, перешкоджаючи осіданню на дно. Різні водорості неоднаково ставляться до швидкості течії. Найбільш реофільні діатомові водорості, які добре розвиваються при швидкості течії 0,7 м/с і більше. Для хлорококових лімітуючою є швидкість в межах 0,5–0,8 м/с, а для синьозелених водоростей – збудників “цвітіння” води швидкість 0,2–0,3 м/с вже несприятлива.
Течія – один з основних факторів, який визначає поведінку безхребетних тварин у біотопах. Бентосні безхребетні, які перебувають у слабопротічних придонних шарах води, особливо чутливі до змін динаміки водних мас. Швидкість течії для них є особливо важливим екологічним фактором, оскільки з нею пов’язане поновлення запасів кисню у придонному шарі води. Чим більша швидкість течії, тим швидше і в більшій кількості відбувається приток кисню до бентонтів. Спостереження за водяними тваринами свідчать, що швидкість перемішування води у водоймах і водотоках інколи має для них навіть більше значення, ніж високий рівень насиченості води киснем. Зареєстровані непоодинокі випадки швидкої загибелі безхребетних у добре насичених киснем водоймах під час призупинення течії. Загибель наступала внаслідок отруєння власними метаболітами, які не зносились від бентонтів током води. В той же час, у протічній воді з невисоким рівнем розчиненого кисню безхребетні розвивались нормально.
Планктонні і бентосні безхребетні стоячих водойм мають в своїй структурі такі морфо-функціональні елементи, які дозволяють їм самим створювати течію навколо свого тіла (джгутики, вії та сифональні канали, через які прокачується вода).
У безхребетних, які живуть у протічній воді, утворення для примусового створення течії води відсутні. Для них більш характерним є наявність пристосувань для стабілізації свого положення у потоці води (витягнута або плоска форма тіла, наявність присосок або гачків, рух назустріч потоку води тощо).
Швидкість течії та характер донних грунтів часто відіграють основну роль у приуроченості окремих систематичних груп гідробіонтів до різних біотопів. Так, олігохети та інші представники червів віддають перевагу мулистому дну, а молюски – твердому піщаному, на якому вони можуть міцно закріплюватись. Від швидкості течії залежить чисельність і біомаса організмів в розрахунку на одиницю об’єму води або площі дна. Вважається, що продуктивність безхребетних найвища при швидкості течії води 0,3 –0,9 м/с. У різних видів риб вона коливається в досить широких межах.
Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
Під водною масою розуміють об’єм води, який співпадає з площею і глибиною котловин водних об’єктів або заглибленнями земної поверхні і має однорідні фізико-хімічні характеристики,
Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
Вода – найважливіша середовищеутворююча речовина, вплив якої на життєдіяльність організмів багатосторонній. Саме завдяки особливим властивостям води як універсального розчинника неорганічних і орга
Щільність води
Під щільністю розуміють масу одиничного об’єму води – кг/м3. Вона залежить від температури, наявності розчинних солей, а також від атмосферного тиску та вищерозташованих
Кольоровість води
Колір природних вод залежить від власного кольору розчинених у ній речовин, завислих частинок та мікроорганізмів, що населяють водну товщу. Забарвлення води зумовлено взаємовідносинами між водним с
Температурний та термічний режим водних об’єктів
Температурний режим водних об’єктів – це зміна температури води по акваторії і глибині на протязі певного проміжку часу. Коливання температури води у водних екосистемах можуть бути добові, місячні,
Льодовий режим
Зі зниженням температури до 0°С і нижче на водоймах і водотоках утворюється льодовий покрив. Період замерзання починається з появи кристалічних структур води (лід) спочатку біля берега, де течія не
Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
Світло надходить до земної поверхні у вигляді прямої і розсіяної сонячної радіації, які разом оцінюються як сумарна радіація. На її видиму частину спектру припадає
Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів
У товщі води постійно знаходиться певна кількість завислих часток мінерального і органічного походження. Під дією сили тяжіння вони поступово опускаються на дно. Процес осадження завислих частинок
Сольовий склад океанічних (морських) вод
Для вод відкритих океанів, незалежно від їх положення на Земній кулі, характерним є схожість у кількісному співвідношенні між основними іонами. Це пов'язано з тим, що маса солей в океанах настільки
Сольовий склад континентальних вод
На відміну від морських вод з однотипним сольовим складом, прісні води різних ландшафтних зон за складом головних іонів суттєво відрізняються. Згідно класифікації О.О. Альокіна (1970), природні вод
Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
Солоність води є визначальним чинником у приуроченні водяних організмів до умов середовища. Саме за вмістом солей у воді можна поділити гідробіонти на морських і прісноводних. При цьому у високомін
Пристосування гідробіонтів до сольових факторів середовища
Пристосування гідробіонтів до солоності води пов'язане з регуляцією концентрації іонів у внутрішньоклітинній рідині та її осмотичного тиску.
Концентрація неорганічних іонів у водному серед
Пойкілоосмотичні гідробіонти
У процесі еволюції сформувались різні механізми сольової адаптації. За концентрацією осмотично активних речовин у біологічних рідинах внутрішнього середовища та цитоплазмі клітин пойкілоосм
Гомойоосмотичні гідробіонти
У прісноводних організмів концентрація біологічних рідин гіпертонічна по відношенню до водного середовища. Тому підтримання осмотичного тиску внутрішнього середовища є багатофункціональним процесом
Натрій, калій і цезій в водних екосистемах
Натрій, калій і цезій належать до групи лужних металів, які легко віддають один електрон, перетворюючись у позитивно заряджені іони. Саме завдяки цій властивості вони зустрічаються в природі виключ
Роль калію в метаболічних реакціях водяних рослин
Для водяних рослин характерним є досить високий вміст калію і значно менший – натрію в їхніх тканинних структурах. Калій у більшості рослин становить 0,9–1,2 % їх біомаси. Найбільша його кількість
Натрій і калій у морських і прісноводних рибах
Організм морських риб гіпоосмотичний по відношенню до морської води. Щоб підтримувати водний баланс, морські риби змушені постійно поглинати морську воду, з якою надходить в організм не тільки натр
Природний цезій в організмі гідробіонтів
Цезій належить до калієвої групи лужно-земельних металів. Він має один стабільний ізотоп і 21 радіоактивний. Після випробувань ядерної зброї та аварій на атомних електростанціях у гідросфері збільш
Кальцій у водних екосистемах
Кальцій – один з найголовніших іонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабомінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його співвідношення з іншими хімічними елемента
Вміст кальцію в морських і океанічних водах
Океанічні (морські) води є водами хлоридного класу, групи натрію. Тому вміст Са2+ в них менший в порівнянні з поверхневими водами суші. Основна кількість кальцію надходи
Кальцій континентальних вод
Вміст кальцію в поверхневих водах суші дуже мінливий і може істотно відрізнятися в залежності від геологічних умов водозбірної площі та кліматичних умов. Води більшості озер, річок, водосховищ нале
Магній морських і континентальних вод
Серед елементів другої групи періодичної системи магній за своїми хімічними властивостями найближчий до кальцію. Він входить до складу більш ніж 100 мінералів, у тому числі бруситу Mg(OH)2
Форми міграції магнію у природних водах
У природних водах магній утворює сполуку з карбонатом – магнезит (MgCO3). Як і карбонат кальцію, він легко розчиняється у воді, яка містить розчинену вуглекислоту, внаслідок перетворення
Магній в організмі гідробіонтів
Вміст магнію в організмі гідробіонтів залежить від того, в якій воді – морській чи прісній вони мешкають. Так, у гемолімфі морських молюсків мідій (Mytіlus), устриць (Ostrea), морськи
Метаболічна роль магнію у гідробіонтів
Магній належить до іонів з дуже широким спектром дії. Він відіграє виключно важливу роль в активації ферментативних реакцій, які відбуваються у автотрофних і гетеротрофних організмів. У водоростей
Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
Сірка зустрічається в природі як в самородному вигляді, так і в різних сполуках та газоподібному стані, у вигляді сірководню та оксиду сірки. Легкорозчинні сульфати сірки знаходяться у великій кіль
Форми розчиненого заліза у водних екосистемах
В океанічній воді, при загальній її солоності 34,5–35,0 ‰, концентрація заліза може коливатись у межах 0,005–0,14 мкг/дм3. На глибині 50 м міститься в середньому до 20 мг/м3 з
Марганець
Марганець належить до металів із змінною валентністю (Mn2+, Mn4+, Mn7+), що визначає його участь у окиснювано-від
Кобальт
Кобальт належить до елементів, які утворюють сполуки практично з усіма галогенами (CoF2, CoF3, CoCl2, CoBr2, CoІ2). Всі галогеніди двовалентно
Кадмій, хром, алюміній
Серед мікроелементів, які при певних концентраціях у воді виявляють високу токсичність, є особливо небезпечні забрудники водного середовища, які в мікродозах негативно впливають на функціональний с
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 (СО
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, жир
Особливості використання гідробіонтами кисню з води
У процесі еволюції у гідробіонтів різних трофічних рівнів сформувались механізми адаптації до більш низького рівня кисню у воді в порівнянні з атмосферним повітрям. Як відзначає В.І. Вернадський, “
Адаптація риб до змін вмісту СО2 у воді
Спостереження за поведінкою риб різних видів і вікових груп свідчать, що поряд з позитивним впливом розчиненого у воді СО2 на їх організм, мають місце прояви негативних реакцій. Такі різ
Азотфіксація у водних екосистемах
Азотфіксація – це засвоєння молекулярного азоту повітря за допомогою мікроорганізмів-азотфіксаторів. Основну масу азоту на Землі (4,6×1017 т) становить молекулярни
Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
Між сполуками азоту, які надходять у водойми іззовні (алохтонними) і тими, які утворюються в них за рахунок відмирання гідробіонтів (автохтонними), існує певна якісна різниця. Органічна біомаса наз
Вміст фосфору в організмі гідробіонтів і його метаболічна роль
Про вміст фосфору в організмі гідробіонтів свідчать такі дані. В сухій масі морського планктону міститься близько 0,42 % фосфору; в організмі бактерій він становить 3 %, бурих водоростей – 2,8 % і
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов