Биоразнообразие экосистем внутренних водоемов

На суше находится менее 1 процента водных ресурсов Земли, не считая вечных льдов ледяного покрова Антарктиды. Более половины этого объема образуют грунтовые воды (находящиеся в почвенном слое или под ним); около 0.02 процента образуют озера и внутренние моря, несколько меньший объем образует водяной пар в атмосфере, а на долю рек и ручьев приходится лишь 0.001 процента этого объема.

Внутренние водные места обитания отличаются значительно большим разнообразием с точки зрения физических и химических характеристик, чем места обитания в морской среде, и включают такие системы, как озера, реки, пруды, ручьи, родники, пещерные воды, воду в кормушках для скота, воду в дуплах деревьев и пазухах листьев и т.д. Водоемы могут быть непересыхающими или пересыхающими, проточными или непроточными (стоячими). К числу других континентальных водных мест обитания относятся различные мелководные системы с буйной растительностью, такие как топи, марши и прибрежные лагуны, которые традиционно объединяются в группу водно-болотных угодий (sensu stricto). Под воздействием человека значительная часть внутренних водных экосистем претерпела существенные изменения, и многие внутренние водоемы являются полностью или в значительной степени искусственными по происхождению.

Многие внутренние водные экосистемы, обычно включаемые в категорию водно-болотных угодий, в действительности являются "гибридами" наземных и водных систем, то есть районами, которые иногда покрыты водой, а иногда являются сухими. Сюда относятся прежде всего поймы больших рек, затопление которых обычно происходит ежегодно и является предсказуемым. Такие районы могут быть очень большими по площади, и в них возникают чрезвычайно специфические и динамичные экосистемы. К числу "гибридных" экосистем относятся также временные водоемы и берега мелководных озер, и их размер может существенно колебаться в зависимости от изменения климатических условий.

Внутренние водные экосистемы характеризуются: высокой степенью разнообразия, большим числом эндемичных видов, большим числом находящихся в опасности видов, содержат дикую живую природу, необходимы для мигрирующих видов. Многие внутренние водные экосистемы имели и продолжают сохранять огромное значение для человечества.

Основные виды угроз внутренним водным экосистемам: изменение речных систем, забор воды в целях регулирования паводков или для ведения сельского хозяйства, интродукцию инвазивных чужеродных видов, загрязнение окружающей среды, чрезмерный промысел рыбы и последствия изменения климата. Воздействие этих факторов ощущается во всем мире, но их последствия будут различны в разных водосборных бассейнах, и очень часто их воздействие недооценивается.

Экосистемы малых речек

В малых речках развивается сложный комплекс водной и водно-болотной растительности и не менее разнообразной фауны. Организмы, живущие тут, приобрели адаптационные свойства. Планктонные организмы (из растений – водоросли, из животных – инфузории, коловратки, иглоусые и веслоногие рачки) имеют удельный вес приблизительно равный удельному весу воды. Бентосные животные (живущие на дне водоемов) имеют больший удельный вес и обладают приспособлениями для обитания на дне (способность прикрепляться к опущенным в воду предметам, закапываться в грунт, рыть норы в глинистом грунте, обитать под камнями или в водорослевых зарослях).

Пресные воды были заселены организмами позднее, чем Мировой океан. Развиваясь в пресноводных условиях, которые, в отличие от моря, характеризируются изменчивостью (пресные озера мелеют и высыхают, речки изменяют русло и мелеют; болота пульсируют), пресноводные виды оказались более приспособленными к неблагоприятным условиям, чем морские, и выработали лучшие механизмы выживания, переселения из одного водоема в другой и др. Чем продолжительнее история существования того или иного пресноводного вида, тем лучше он приспособлен к колебаниям внешних неблагоприятных факторов среды.

Первичным биологическим субстратом для формирования гидробиоценоза в речке, особенно малой, являются растительные сообщества. Особенно большую роль для гидробиоценоза играют высшие водные растения.

Высшие водные растения являются первичными продуцентами органических веществ и кислорода, принимают участие в самоочищении воды, используют барьерную функцию на пути поступления органических и минеральных загрязнений с водозаборной площади в речку, а главное – являются субстратом для речного биоценоза в целом.

Высшие водные растения сосредоточены по берегам речек, затокам, мелководью. При незначительных течении и глубине ими может зарасти все русло. Высшую донную растительность делят на воздушно-водную, погруженную и плавающую.

Воздушно-водные растения корнями прикреплены к грунту или к донным отложениям. Часть их находится в воде, а часть – над водой. Молодые побеги могут находится целиком в воде, а береговые заросли – в воздушном пространстве.

Погруженные растения могут быть прикрепленными к дну или свободно плавающими.

Зеленые водоросли оплетают корни и пеньки, высшие водные растения, нередко выстилают дно возле берега и мелководьяегыми к дну или свободно плавающимиотложени.

Поскольку в малых речках Украины встречаются организмы, происходящие как от морской, так и от наземной фауны, различают первичноводных и вторичноводных представителей животного мира. Первые часто не имеют даже дальних родственников среди морской или сухопутной фауны и не могут существовать в морских или в наземных условиях. Например, некоторые карповые рыбы. К вторичноводным принадлежат водные насекомые, пиявки, паукоподобные и др.

По характеру современных связей организмов с морем их разделяют на туводные (постоянно живущие в пресных водах), полупроходные, проходные и морские. К полупроходным (лиманным) относятся сазан, лещ, рыбец, сом, судак, тарань - водятся в черноморских соленоватых лиманах, а на нерест поднимаются с лиманов в речки. К проходным – осетровые, селедки, черноморский лосось и др. Они характеризуются миграциями: с моря, где они постоянно обитают, идут на нерест в пресные воды. Исключение – угорь, обитающий в пресных водах, но мигрирующий нерестится в море.

Каждому району Украины присущ определенный состав биоценозов. Особенно интересным является Полесье, имеющее низинный рельеф, большое количество болот, заболоченных и переувлажненных земель, густую речную сеть. Полесские речки сильно зарастают высшей водной растительностью. Донные биоценозы малых речек Полесья развиваются на песках с разной степенью заиленности, в илах и торфянистых грунтах обитают разнообразные детритофаги. Комплекс рыб представлен лимнофилами типа щуки, голавля, пловы, золотого карася, вьюна, окуня.

Речки Лесостепи зарастают меньше. Как и на Полесье, среди донных биотопов преобладают пески, заиленые пески и ил, встречаются зоны оголенной глины. Разнообразно представлено рыбное население. Это – щука, плотва, елец обычный и днепровский, голавль, красноперка, линь, верховодка, лещ, чехонь, вьюн, окунь, судак, бычок-песочник.

Есть несколько групп степных речек - группа северного Причерноморья, текущие по Причерноморской низине. Другая группа – те, что впадают в Азовское море. Речки тут имеют значительный уклон и быстрое течение. Среди донных осадков преобладают каменистые, галечные и песчано-галечные биотопы. В своей равнинной части степные речки сильно заилены. В степной части мельчайшие из них часто пересыхают. Воды этих речек сильно минерализованы и отличаются резкими колебаниями газового режима. Несмотря на маловодность, фауна речек Приазовья чрезвычайно богата.

Крымские речки делятся на три группы: речки и ручейки Южного берега Крыма; западных отрогов Крымских гор, впадающие в Черное море; северных отрогов, которые частично протекают по горному, предгорному, а затем и по степному Крыму. Гидрофауна речек Крыма обеднена пресноводными видами.

Температура воды в речках (в среднем за месяц) выше температуры воздуха на 1-3°. Продолжительность ледостава – 2-3,5 месяца, в холодные зимы – до 4. Горные речки, як правило, не замерзают.

Речки Украины содержат большое количество взвешенных и растворенных веществ, большинство которых поступает с водозаборов, часто – вследствие эрозии грунта. Кроме этого встречаются остатки размыва берегов и дна и вещества биологического происхождения – организмы планктона, бентоса, продукты их жизнедеятельности и распада. Взвешенные частицы сильно влияют не только на дно, где они откладываются, но и на всю массу водопотока: поглощают свет, уменьшают прозрачность воды и скорость передачи тепла, поглощая значительную часть кислорода, способствуют накоплению свободной углекислоты.

Важным абиотическим фактором развития живых организмов в речках является их гидрохимический режим. Степень минерализации речек Украины колеблется в пределах 100-3000 мг/л, меньше всего в Карпатах и на Полесье, больше всего – в Донбассе та степном Юге.

Речные воды являются средой для разнообразнейших организмов – животных и растений. Основные экологические сообщества организмов в водоемах - планктон, нектон и бентос. В первый входят водоросли, образующие фитопланктон, и мелкие бесхребетные, то есть зоопланктон, в котором преимущественно развиваются коловратки, веслоногие и иглоусые рачки. В толщине речных вод обитает еще одна группа организмов, объединяемая под названием нектон – к ним относятся организмы, способные противодействовать течению, прежде всего рыбы. Бентос – группа организмов, обитающих на дне – как растительные (фитобентос), так и животные формы (зообентос).

Бентосные организмы по характеру занимаемых ими биотопов и по особенностям течения делятся на такие группы ценозов: псаммофильные, развивающиеся на песках, псаммопелофильные – на заиленых песках, пелофильные – на илах, аргилореофильные – на глине, литореофильные – на камнях и фитофильные – среди водной растительности.

Индикаторные гидробионты

Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме.

Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.

Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.

Планктон - совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.

Фитопланктон - совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.

Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений.

Таким образом, видовой состав живых организмов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования.

В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены.

При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.

Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.

Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема.

Зоопланктон также достаточно показателен как индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и нитратного) вод. Кроме этого, среди зоопланктона встречаются и представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения.

Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов.

Зообентос - совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.

Значение макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.

Проведение биологических исследований имеет свои особенности в стоячих и текущих водоемах.

Для изучения рек и ручьев большое значение имеют перифитонные организмы (т.е. обрастатели), те, которые дают картину общего состояния воды за достаточно длительный промежуток времени, предшествующий исследованию. Быстрые колебания степени загрязнения воды плохо уловимы с помощью перифитона и для их наблюдения лучше подходят гидрохимические и бактериологические методы.

Также случайные загрязнения местного характера легче всего могут повлиять на характер населения дна (т.е. организмов бентоса) в таких водоемах.

Это обстоятельство заставляет при исследовании рек обращать внимание на быстрые места их течения - перекаты, плотины и т. д. Если мы хотим получить представление об общем состоянии реки, то станции необходимо выбирать именно здесь. Если же нас интересуют разовые или местные загрязнения необходимо исследовать обитателей дна в местах со слабым течением - в заводях, бочагах и т.п. После впадения в реку тех или иных загрязненных стоков последние сносятся течением вниз по реке и откладываются в более глубоких местах реки с замедленным течением.

Биологическое исследование стоячих водоемов, как правило, интерпретируется более легко. Здесь, прежде всего, необходимо проведение комплексных исследований с тем, чтобы иметь более полное представление о состоянии водоема. Чем крупнее исследуемый водоем, тем большее количество разнообразных станций надо выбирать по его периметру.

Почти любое использование воды влияет на ее качество. Использованная вода обычно возвращается в реки или отстойники для восстановления. Это может оказать нежелательное влияние на жизнь, если использованная вода будет сильно отличаться от естественной.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: