Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
В рамках "цепной" модели круговорота биогенных веществ посмотрим, к чему приведет антропогенное загрязнение водоема биогенным элементом Р ("переносчиком" цепи). Очевидно, если скорость поступления Р меньше естественной скорости инициирования за счет первичной продукции, дополнительное инициирование лишь несколько ускорит процесс "старения" водоема, что выразится в повышении его биопродуктивности. При наращивании нагрузки по биогенам наряду с увеличением биопродуктивности водоема возрастет скорость накопления донных отложений, изменятся стационарные концентрации "переносчиков" метаболической цепи, участвующих во внутриводоемном 192 круговороте веществ, может измениться и характер обрыва цепи. Если скорость антропогенного инициирования превысит первичную продукцию, произойдет разбалансировка экохимических связей между отдельными компонентами экосистемы. Под влиянием притока биогенов извне на смену динамически равновесному приходит стационарное, точнее квазистационарное, состояние экосистемы. Концентрация переносчиков метаболической цепи зависит уже не столько от внутриводо-емных процессов, сколько от внешних факторов антропогенной нагрузки. Происходит автоускоренное эвтрофирование водоема, которое может сопровождаться вспышками "цветения" водорослей, возникновением дефицита растворенного кислорода (участник метаболических процессов). В условиях антропогенного эвтрофирования деградация экосистемы водоема имеет прогрессирующий характер, происходит всего за несколько десятков лет.
Другой аспект антропогенного воздействия на водоем — загрязнение водной среды токсичными веществами. Очевидно, при этом за счет выбывания одного или нескольких трофических звеньев укорачивается метаболическая цепь, что приводит к снижению биопродуктивности водоема как целого.
Схема 5. Круговорот биогенных элементов в водных эю»шстемах
Первичная продукция
Антропогенное загрязнение биогенными веществами
Трофическая цепь
Биота низших трофических уровней
Биота высших трофических уровней
Водонераство-римые продукты отмирания
Донные отложения
Изымаемая биомасса (улов)
Наиболее интенсивно обмениваются с внешней средой микроорганизмы низших трофических уровней. При этом скорость выделения ими биогенных веществ, как и скорость потребления биогенов, пропорциональна биомассе микроорганизмов. Соответственно в стационарных условиях содержание биогенных веществ в водной среде слабо зависит от биомассы микроорганизмов, в основном от их видового состава. С ростом биомассы происходит ускорение круговорота Р без значительного изменения стационарной концентрации. Другими словами, в водной экосистеме формируется гомеостаз по биогенным веществам, 7-235 193 реализуется своего рода фазовое равновесие в системе биогенные вещества — водные микроорганизмы (по типу фазового равновесия растг-воренное вещество — твердая фаза).
Основными источниками загрязнения водоемов биогенными веществами служат смыв азотных и фосфорных удобрений с полей, строительство водохранилищ без надлежащей очистки ложа, сброс сточных вод, в том числе и прошедших биологическую очистку.
Помимо загрязнений водной среды биогенными веществами факторами антропогенного автрофирования водоемов служат сокращение водообмена, строительство плотин, образование застойных зон, тепловое загрязнение воды. В процессе автрофирования водоема в застойной среде ухудшается санитарно-эпидемическая ситуация: размножаются паразитирующие виды организмов, патогенная микрофлора, вирусы, наблюдаются вспышки заболеваний гидробионтов, водоплавающих птиц, животных и населения через воду, подверженную биологическому самозагрязнению, передаются возбудители многих инфекционных заболеваний.
Ежегодно в мире около 500 млн .человек страдают от инфекций, распространяемых через воду. Это холера, гепатит, гастроэнтериты, сальмонеллезы и др. Нередки случаи водных токсикозов, цирроза печени, аллергических заболеваний, амебоидных менингитов, дизентерии и т.д. Возбудителей заболеваний разносят и зараженные вирусами водоплавающие птицы. Особенно большую опасность представляет явление "цветения" воды, вызываемое сине-зелеными и другими токсичными видами водорослей.
Сине-зеленые водоросли играют особую роль в экосистемах современных водоемов. Они занимают промежуточное положение между бактериями и растениями, так что их часто называют цианобактерия-ми. Сине-зеленые водоросли, появившись на Земле более 3 млрд .лет назад, были первыми фотосинтезирующими организмами, образовавшими аэробную атмосферу Земли.
Сочетание фотосинтеза со способностью к усвоению экзогенных органических веществ (из внешней среды) — так называемое миксот-рофное питание — обеспечивает высокую приспособляемость этих организмов к существованию в разных экологических условиях. Распространены сине-зеленые водоросли буквально всюду: в поверхностных водах и в донных отложениях, в горячих источниках (до 80° С) и на поверхности снега, на поверхности и в толще почвы, включая поверхность сухих пустынных почв, в виде автономных клеток и в симбиозе.
