Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Фактически бактерии перерабатывают создаваемое в процессе фотосинтеза органическое вещество в доступную для фильтраторов форму. Такие фильтраторы, как планктонные рачки (например, дафнии), коловратки фильтруют до 1 мл/экз.в час или до 100 мл/ч/мг сырой массы.
Водные животные образуют собственную трофическую цепь, основанную на утилизации твердой пищи, захватываемой по принципу хищник — жертва.
Чем выше по эволюционной лестнице стоит организм, чем на более поздних стадиях развития он находится, чем больше его размеры, тем полнее его обмен веществ замкнут в пределах внутренней среды, тем меньше удельная интенсивность обмена с внешней средой, тем в большей мере он пользуется "готовой" пищей (другими организмами или мертвым органическим веществом) и соответственно меньше включается в систему обмена растворенными органическими метаболитами.
Наиболее активная роль в трансформации РОВ природных вод среди водных организмов отводится мелким и мельчайшим формам. Наряду с бактериопланктоном в трансформации РОВ участвуют и некоторые виды микроводорослей с так называемым миксотрофным типом питания. Доля других форм водной биоты в деструкции РОВ не превышает 20%.
Высокая суммарная скорость метаболических процессов у мелких
190
форм отражает их активное участие в обмене растворенными метаболитами с внешней средой.
Общая схема круговорота РОВ в водоеме может быть представлена в виде
Поступление извне —> РОВ 5=^ Виота —> Потребляемая
| биота
Детрит
\
Донные отложения
Взвешенное органическое вещество, включая детрит, составляет около 10% от массы РОВ. Общая же масса всех живых организмов примерно на порядок меньше, чем масса взвешенной органики.
§ 6.2. АНТРОПОГЕННОЕ ЭВТРОФИРОВАНИЕ ВОДОЕМОВ
Среди экологических "проблем века" важное место -занимает распространившееся явление "цветения" внутренних водоемов и прибрежных морских вод, вызываемое различными видами водорослей. Происходит это при загрязнении водной среды биогенными элементами.
Вещества, вовлекаемые в биологический круговорот, претерпевают последовательность биохимических превращений и в итоге вновь появляются в водной среде. Возникает аналогия с цепным процессом, в котором биогенные элементы и продукты их метаболизма участвуют в качестве "переносчиков цепи" экологического метаболизма. В отсутствие антропогенных воздействий инициирование цепного процесса осуществляется в результате внутриводоемных процессов.
Началом развития метаболической цепи следует считать поступление в водную среду минеральных форм азота, фосфора либо легкоусвояемых органических веществ. В качестве меры естественного инициирования внутриводоемных метаболических процессов может служить величина первичной продукции — суммарного количества органического вещества, синтезируемого в единицу времени в результате фотосинтетического процесса.
Обрыв метаболической цепи происходит в результате выноса органического вещества и биогенных элементов из водоема, складирования их в донных отложениях, вылова рыбы и т.д.
Схематически метаболический цикл можно представить в виде
Инициирование-> Р Р{-> Обрыв
191
где к\ — константа скорости биохимической трансформации Р в первом звене метаболической цепи; Рь Р*, Рп — промежуточные формы превращений Р; п — длина цепи (трансформация Рп приводит к появлению исходной формы биогенного элемента Р).
В природных условиях реализуется множество взаимно пересекающихся метаболических циклов, так что представленная выше упрощенная модель служит только для качественного рассмотрения внут-риводоемного круговорота биогенных веществ. Очевидно, в стационарных условиях относительные концентрации "переносчиков" метаболической цепи Р* (будь то химические формы биогенных элементов или отдельные звенья трофической цепи) определяются значением эффективной константы скорости процессов их образования и последующих превращений. Абсолютная же концентрация Р* определяется скоростью инициирования и характером обрыва метаболической цепи.
В естественных условиях стационарное состояние (равенство скоростей инициирования и обрыва) может и не достигаться, поскольку скорость инициирования (первичная продукция) зависит от биомассы микроводорослей.
По мере обогащения водной среды биогенами увеличивается скорость оборота метаболической цепи, происходит увеличение суммарной биомассы водных организмов, что приводит к постепенному эвтрофи-рованию водоема. В замкнутых водоемах за счет обрыва метаболической цепи происходит накопление донных отложений, которые служат вторичными источниками биогенных элементов.
Эвтрофирование представляет собой естественный процесс эволюции водоема. С момента "рождения" водоем в естественных условиях проходит несколько стадий в своем развитии: на ранних стадиях — от ультраолиготрофного до олиготрофного, далее становится мезотроф-ным и в конце концов водоем превращается в эвтрофпый и гиперэв-трофный — происходит "старение" и гибель водоема с образованием болота. Срок "жизни" водоемов в естественных условиях 10—100 тыс.лет.
