О В Курілов - Гідробіологія конспект лекцій - страница 12

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22 

Зустрічаються молюски, ракоподібні, губки. У таких водоймах поширені риби (карась, короп, лин, голець, в'юн та інші).

Води слабко забруднених річок, озер, водосховищ, у яких відбувається інтенсивна мінералізація ОР, характеризуються як олігосапробні. В таких водних об'єктах, завдяки високій концентрації розчиненого кисню, переважають окисні процеси. Із сполук азоту в них містяться нітрати, незначна кількість вугільної кислоти й відсутній H2S.

-3

БСК5 не перевищує 1,6 мг О2-дм~ , що свідчить про дуже низький вміст ОР у воді. Серед олігосапробних організмів, що живуть у чистих або слабко забруднених ОР водах, багато водоростей різних систематичних груп (зокрема, діатомових і золотистих), безхребетних (коловерток, ракоподібних, молюсків, личинок комах), а з риб представлені форель, судак, окунь, та ін. Серед бактерій олігосапробної зони мало сапрофітів (не

-3

більше 3 тис. екз.-см- ) і організмів, що харчуються бактеріями.

Особливо чисті води за системою сапробності називаються катаробними. Такі води перенасичені киснем, в них відсутні СО2 й H2S. Показник БСК5 дуже низький, що свідчить про мінімальний вміст ОР. У таких водах (а це, як правило, холодні гірські річкові води) добре почуває себе форель і інші гідробіонти-оксифіли.

 

15.2 Самозабруднення й самоочищення водойм

 

Під самозабрудненням розуміють погіршення якості води у водному об'єкті, що викликається надмірною продукцією ОР. Найбільш часто це пов'язане з масовим розвитком фітопланктону до рівня «цвітіння» води. Самозабруднення обумовлене накопиченням самої біомаси водоростей і продуктів її деструкції. Розкладання біомаси в таких випадках призводить до потрапляння у воду великої кількості органічних і мінеральних, у тому числі токсичних, речовин, що істотно погіршують якість води по більшості показників. Серед токсичних речовин виявляються поліпептиди, феноли, індол, скатол, H2S і ін. На відміну від алохтонного надходження забруднень, таке явище одержало назву біологічного (вторинного) забруднення, або самозабруднення. Воно може відбуватися й внаслідок десорбції органічних і мінеральних речовин, накопичених у донних відкладах. Такі процеси більш інтенсивно протікають при дефіциті кисню й підкисленні водного середовища, в анаеробних умовах. У нормально функціонуючих водних екосистемах процеси продукування, засвоєння й деструкції автохтонних речовин за участю гідробіонтів протікають збалансовано. Завдяки цьому підтримується певний рівень якості води. Процес розкладання й виведення забруднюючих речовин із колообігу водного середовища внаслідок взаємодії механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних чинників, одержав назву самоочищення вод.

Механічне самоочищення - це процеси перетирання, механічного здрібнювання окремих часток, фільтрації забруднених вод через піщані ґрунти. Фізичні процеси самоочищення включають осідання (седиментацію) забруднюючих речовин під дією сил тяжіння.

Хімічне й фізико-хімічне самоочищення пов'язане з утворенням комплексних сполук, реакціями між окремими речовинами, сорбцією зважених частинок мулом, глиною, піском і іншими донними відкладами, окисненням нестійких речовин розчиненим киснем (не біотичного походження).

Біологічне самоочищення вод включає такі складові: біофільтрацію, мінералізацію ОР, фотосинтетичну аерацію - реаерацію, біоакумуляцію й біодетоксикацію. Біофільтрацію здійснюють організми-фільтратори, головним чином двостулкові молюски й планктонні ракоподібні. Пропускаючи через своє тіло велику кількість води й очищуючи її від зважених частинок, вони використовують органічні й деякі мінеральні речовини як корм, а залишок виводять у воду у вигляді слизових грудок, що осідають на дно. Завдяки цьому відбувається просвітління води й зменшується концентрація в ній забруднюючих речовин.

Гідробіонти здатні накопичувати в організмі забруднюючі речовини, що містяться у воді. При цьому їхній вміст в організмі (коефіцієнт накопичення - КН) може зростати порівняно із вмістом у воді в тисячі, десятки тисяч і більше разів. Таке явище одержало назву біоакумуляції, або біоконцентрування (bios - життя, accumulation - накопичення). Накопичення забруднюючих речовин у тілі гідробіонтів зростає при проходженні по трофічних ланцюгах - так званий ефект магнифікації. Завдяки біоакумуляції поступово зменшується концентрація у водному середовищі як органічних, так і неорганічних забруднюючих речовин. Деякі з них можуть вертатися у воду після відмирання гідробіонтів, але значна їхня частина руйнується під впливом ферментативних систем або переходить у неактивну форму. Руйнування й біоконцентрування токсичних речовин у водному середовищі під впливом життєдіяльності водних організмів характеризується як біологічна детоксикація. Мінералізація ОР пов'язана з життєдіяльністю гідробіонтів, у першу чергу бактерій. Це дозволяє визначати якість води за бактеріологічними показниками, наприклад по загальній чисельності бактеріопланктону, по кількості бактерій групи кишкової палички (БГКП, колі-титр і колі-індекс) і сапрофітів. При органічних забрудненнях чисельність бактерій у воді зростає. Зокрема, наявність у воді кишкової палички свідчить не тільки про антропогенне фекальне забруднення, але й про підвищений вміст ОР, що виникає внаслідок відмирання гідробіонтів, переважно фітопланктону й вищих водяних рослин.

Фотосинтетична аерація - це насичення води киснем, що виділяється рослинами в процесі фотосинтезу (на відміну від розчиненогокисню, що надходить у воду шляхом інвазії з атмосфери). Кисень, що утворюється, окислює розчинні ОР й підтримує кисневий режим забруднених вод (фотосинтетична реаерація). Цей процес знаходить широке застосування в системах очищення стічних вод у так званих біологічних ставках, де масово розвиваються хлорококові водорості. Реаерація сприяє відновленню газового режиму забруднених вод завдяки надходженню в них кисню біогенного походження.

Розвиток бактерій у водоймах, забруднених ОР, залежить від вмісту органічних сполук автохтонного й алохтонного походження. Воно відбиває надходження забруднень із прилеглих територій і з джерел водопостачання, кількісний і якісний склад ЗОР, ступінь розвитку й фізіологічний стан фітопланктону, фітобентосу, вищих водяних рослин. На вміст бактерій у воді впливають мулові відклади і їх змулення під час вітрового перемішування води. При значному надходженні легкодоступних ОР різко підвищується чисельність сапрофітних бактерій. Зростає чисельність бактеріопланктону й у водоймах, мутність яких зв'язана зі зваженими частками. У теплі літні дні, коли масового розвитку досягають синьо-зелені водорості, спостерігається й спалах чисельності бактеріопланктону. У той же час при весняному масовому розвитку деяких інших водоростей чисельність бактерій може навіть зменшуватися внаслідок пригнічення екзометаболітами водоростей.

Послідовний хід процесів самоочищення у водотоках супроводжується відповідною зміною сапробності - від полісапробної зони до а-мезосапробної, а далі до Р-мезосапробної і олігосапробної. Зони сапробності найбільш чітко виражені в малих річках з уповільненою течією (при наявності одного джерела забруднення). За течією формуються послідовно полі-, а- і Р-мезосапробна зони. При відсутності додаткових джерел забруднення, остання поступово переходить в олігосапробну. Якщо на річці є ще інші джерела забруднення, то знову відновлюється зона високого забруднення (полі- або а-мезосапробна). Знесені течією планктонти, характерні для високої якості води, можуть змішуватися з гідробіонтами-індикаторами більш високого рівня забруднення. Тому, як індикатори забруднення, в таких випадках, варто розглядати прикріплені форми (перифітон), зокрема нитчасті водорості й макрофіти, а також організми зообентосу. Виходячи із цього, сучасна методологія санітарно-гідробіологічних досліджень передбачає поряд з дослідженням планктону, проведення обов'язкового аналізу складу перифітону, а також бентосу. В озерах і водосховищах потік забруднень від стічних труб і інших джерел поширюється концентрично, тому зони сапробності тут формуються за кільцевою схемою, а при штормовому й турбулентному перемішуванні вод границі між зонами сапробності розмиваються. Забруднення можуть розноситися локальними течіями, тому зони високої й низької сапробності чергуються мозаїчно й безсистемно. Отже, для правильного встановленнязон сапробності необхідно вибирати місця відбору проб відповідно до гідрологічних особливостей водного об'єкту.

 

15.3 Евтрофікація, її причини та наслідки для водних екосистем

 

15.3.1 Природна й антропогенна евтрофікація

 

Евтрофікація полягає в збагаченні води біогенними елементами, особливо азотом і фосфором, внаслідок чого зростає первинна продукція ОР завдяки інтенсифікації фотосинтезу водоростей і вищих водяних рослин. Вміст біогенних речовин у водних екосистемах може збільшуватися внаслідок автохтонних процесів (природна евтрофікація) -розкладання ОР, азотфіксації й переходу у воду біогенних елементів, захованих у донних відкладах, і внаслідок надходження біогенних речовин ззовні, з алохтонних джерел (антропогенна евтрофікація) - вимивання з полів, надходження стічних вод тваринницьких комплексів, комунально-побутових і промислових стічних вод, що несуть значну кількість азоту й фосфору. Причиною прискореної евтрофікації може стати зарегулювання річкового стоку, коли велика кількість біогенних елементів вимивається із затоплених ґрунтів. За джерелами надходження біогенів можна виділити три типи антропогенної евтрофікації: урбогенну, що виникає внаслідок скидання неочищених від сполук фосфору й азоту міських стічних вод; агрогенну, причиною якої є вимивання ґрунтовими водами й дощовими змивами мінеральних добрив із сільськогосподарських угідь; зоогенну, -забруднення водойм стоками тваринницьких ферм або багаторазовий водопій і купання великих черід худоби.

У ставкових рибних господарствах при великій щільності посадки риб евтрофікація може бути наслідком накопичення фосфорних і азотних сполук, що виділяються рибами. Крім того, у ставкових господарствах евтрофікацію створюють цілеспрямовано шляхом внесення мінеральних добрив для підвищення кількості планктону - основного корму риб. Основними ознаками евтрофікації водойм є збільшення біомаси фітопланктону або інших автотрофних організмів (фітомікробентос, нитчасті водорості), масовий розвиток водоростей до рівня «цвітіння» води, зменшення концентрації розчиненого кисню на заключному етапі вегетації - при масовому відмиранні водоростей і інших організмів. Залежно від кількості біогенів, що надходять у водну екосистему, може прискорюватися перехід оліготрофних водойм у мезотрофні й евтрофні. Водорості й вищі водяні рослини при надходженні у водне середовище азоту й фосфору здатні накопичувати ці елементи в значній кількості. В цьому складається одна з найважливіших особливостей біології водоростей, що служить основою механізму розвитку евтрофікації. В лентичних екосистемах евтрофікація призводить до масового розвиткуводоростей. Між здатністю водоростей до накопичення біогенних елементів і їхніх потенційних можливостей до масового розвитку існує прямий корелятивний зв'язок. Тому зі зростанням вмісту цих елементів в екосистемі створюються сприятливі умови для масового розвитку фітопланктону, утворення первинної ОР й збагачення водного середовища киснем. Нарощування біомаси фітопланктону деякою мірою позитивно впливає на функціонування водних екосистем: підвищується кормова база для гідробіонтів наступних трофічних рівнів, чисельність і біомаса гетеротрофів. Але із часом, між нарощуванням біомаси фітопланктону, утворенням ОР і кількістю кисню, що витрачається на біологічну деструкцію й хімічне окиснення ОР, виникає дисбаланс. ОР утворюється більше, ніж можуть розкласти мікроорганізми; накопичується ОР, що забруднює водні маси; у той же час стимулюється подальше зростання біомаси фітопланктону, що ще більш поглиблює й прискорює процес евтрофікації.

В евтрофованих водоймах істотно змінюються фізико-хімічні властивості середовища: підвищується вміст біогенних і органічних речовин, знижується рівень насичення води киснем, у придонних шарах води з'являються анаеробні зони, зростає каламутність і зменшується прозорість води. Накопичення надмірної кількості ОР у донних мулових відкладах супроводжується утворенням метану, водню, H2S, аміаку, які можуть виділятися у вигляді пухирців. При розчиненні у воді ці речовини надають їй неприємний запах і впливають на риб і безхребетних, особливо взимку, при наявності крижаного покриву, що сприяє виникненню браку кисню у воді й масовій загибелі риб.

У високоевтрофних водоймах для більшості водних тварин створюються несприятливі умови існування. Зменшується видове різноманіття промислових видів риб. У місцях концентрування й розкладання синьо-зелених водоростей масово гине риба внаслідок отруєння продуктами розпаду цих водоростей і дефіциту кисню, що викликається їхнім гниттям. Треба, однак, зауважити, що масштаби й швидкість розвитку евтрофікації не завжди визначаються тільки надходженням біогенних елементів. Цей процес залежить ще й від інтенсивності водообміну, глибини водойми, об'єму води й рівня кисневого насичення водних мас. У глибоких водоймах з достатнім водообміном евтрофікація відбувається дуже повільно, тоді як у слабопроточних і неглибоких водоймах вона протікає прискорено. Антропогенна евтрофікація охоплює все більшу кількість водних об'єктів, розташованих на різних континентах Землі. Її наслідком є посилення «цвітіння» води або масовий розвиток нитчастих водоростей в озерах і водосховищах. Для попередження евтрофікації найважливішими заходами є обмеження забруднення водойм біогенними елементами шляхом очищення міських стічних вод, створення водоохоронних зон по берегахрічок, озер і водосховищ. Перспективним напрямком зниження евтрофікації вод і захисту їх від забруднення може бути фітомеліорація, тобто культивування вищої водної рослинності в прибережних зонах для затримки біогенних елементів, що надходять із полів, тваринницьких ферм і населених пунктів.

 

15.3.2 «Цвітіння» води як гідробіологічний процес, зумовлений евтрофікацією

 

Наявність сполук азоту і фосфору у воді стимулює розмноження водоростевих клітин, потенційні можливості яких до поділу надзвичайно високі. Так Microcystis aeruginosa протягом вегетаційного сезону може

20

утворювати від однієї клітини до 10 нащадків. Тому збагачення води біогенними речовинами, особливо азотом і фосфором, викликає масовий розвиток водоростей. У високоевтрофних водоймах видове різноманіття флори збіднене. Переважають, зазвичай, кілька видів водоростей, що утворюють значну біомасу. У морях внаслідок масового розвитку водоростей спостерігаються так звані «червоні припливи». Причиною їхнього виникнення є водорості, що виділяють дуже небезпечні для риб і багатьох безхребетних токсичні речовини. У континентальних водоймах, особливо в малопроточних водосховищах, найбільше значення в розвитку фітопланктону до рівня «цвітіння» води мають синьо-зелені водорості, у першу чергу види родів Microcystis, Aphanizomenon і Anabaena. «Цвітінням» це явище називається тому, що внаслідок масового розвитку планктонних водоростей вода набуває забарвлення (синьо-зелене, зелене, червоне, буро-жовте) залежно від пігментації видів-збудників. Розвиток синьо-зелених водоростей до рівня «цвітіння» лімітується вмістом фосфатів, швидкістю течії й каламутністю води. Цим пояснюється той факт, що в швидкоплинних і каламутних річках «цвітіння» води практично не буває. Екологічний механізм «цвітіння» води складний і обумовлений взаємодією природних і антропогенних факторів. Щодо останнього, то це зарегулювання річкового стоку, наприклад таких рівнинних рік, як Дніпро, Дністер, Волга, Дон. Після заливання великих площ суші, у результаті переходу у воду біогенних речовин і утворення мілководних застійних зон, де вода інтенсивно прогрівається й слабко перемішується, створюються найбільш сприятливі екологічні умови для масового розвитку синьо-зелених водоростей. У водосховищах, зокрема України, найчастіше розвиваються види M. aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena spр., причому перший вид домінує у водоростевих угрупованнях і часто утворює монокультуру з біомасою до 40 кг-м- . В процесі розвитку мікроцистіс проходить кілька стадій - донну, планктонну, нейстонну, стадію сухих кірок і спор. Наявність останніх у циклі розвитку робить цей вид досить стійким до змін умов середовища.

Розрізняють різні ступені «цвітіння» води залежно від кількості

біомаси, що утворюється: у межах 0,5-0,9 мг-дм- - слабке «цвітіння», 1,0-

з з 9,9 мг-дм - помірне, 10-99,9 мг-дм - інтенсивне й «гшерцвтння», коли

біомаса перевищує 100 мг-дм-з. Під час масового розвитку фітопланктону на поверхні водойм утворюються слизоподібні плівки, при злитті яких формуються «плями цвітіння». В них можна виділити планктонну, нейстонну й гіпонейстонну зони, що займають різні шари водної поверхні, а по забарвленню в межах «плям» мають місце зони зеленої, блакитної, бурої й білої плівок, де водорості перебувають на різних етапах деструкції. Разом з основною колонією мікроцистісу в таких плівках зустрічаються значно менші скупчення інших видів водоростей (наприклад, афанізоменону), а також бактерії різних фізіологічних груп і віруси. Ці мікроорганізми утилізують ОР відмерлих і водоростей, що відмирають. Таким чином, «плями цвітіння» являють собою досить складні утворення (альго-бактеріальні), у яких протікають переважно деструкційні процеси розкладання біомаси. У період максимального накопичення «плям цвітіння» (липень-серпень) акваторія водосховища в штилеву погоду має вигляд мозаїки з «плям» і чистої води. У штормову погоду «плями» розбиваються, але з відновленням штилю швидко формуються знову. Вітри й течії розносять їх по всій акваторії. Залежно від напрямків вітру великі маси водоростей можуть скупчуватися біля берегів водойми. Тут виникають зони заморів, тому що в таких масах присутня велика кількість риби, що гине внаслідок засмічення зябер, кисневого дефіциту й отруєння токсинами водоростей. Найбільше водоростей наганяється в затоки й бухти, де маси настільки щільні, що навіть перешкоджають руху човнів. Рибу, винесену хвилями на береги, швидко скльовують птахи (чаплі, лелеки, баклани та інші), що прилітають масово до місць скупчення загиблої риби. Водорості, що залишаються після нагонів на узбережжях, висихають, перемішуються з піском і утворюють сухі кірки блакитного кольору. Більша частина «плям цвітіння» розкладається в місцях нагону з утворенням великої кількості продуктів розпаду (фенол, індол, скатол, поліпептиди й альготоксини), в основному токсичних. При розкладанні виділяються також пігменти - фікобіліни, фікоцианіни, тому вода здобуває густо-синій колір. Такі водні ділянки стають непридатними для життя багатьох гідробіонтів. Певна частина водоростевих плівок піддається лізису під впливом вірусів і супутніх бактерій, а також власних токсинів. Таке явище відбувається досить часто, і на місці «плями», що розпалася, залишається тільки тонка поверхнева плівка. При цьому також виділяються токсини. Деяка частина біомаси залишається в товщі води у вигляді бурих скупчень, що нагадують фекальні маси, з відповідним смородом, і, нарешті, тільки невелика частина продукованої біомаси осідає на дно, де в «муловому розчині» на стику двох біотопів - водної маси й донного мулу (пелоконтуру) - утворює зимуючі колонії водоростей, вкритішаром слизу. Цикл завершується протягом вересня-жовтня, і тоді місце синьо-зелених водоростей у біоценозах займають інші, більш холодолюбні водорості, зокрема діатомові. Відмирання водоростевої біомаси обумовлює різке погіршення якості води, показники якої наближаються до рівня а-мезосапробної, полісапробної і навіть гіперсапробної зони. Забруднення водойм внаслідок розкладання великих мас водоростей характеризується як біологічне самозабруднення. Період домінування синьо-зелених водоростей пов'язаний із пригніченням всіх інших компонентів фітопланктону внаслідок затемнення, перехоплення біогенних елементів і впливу токсичних виділень на інші планктонні види. Після Чорнобильської аварії встановлено, що M. aeruginosa є концентратором радіонуклідів з коефіцієнтом накопичення 104, тобто в 10 тисяч разів у порівнянні з концентрацією їх у воді.

Зоопланктон під час «цвітіння» води пригнічений і склад його дуже збіднений, тому що харчуватися колоніями мікроцистісу зоопланктонти не можуть через їхній великий розмір, крім того, їх відлякують екзометаболіти. Риби уникають скупчень синьо-зелених водоростей з тих самих причин. Отже, «цвітіння» води - це екосистемне явище, пов'язане, насамперед, з перетворенням лотичних екосистем у лентичні. Воно має глибокі коріння в еволюційній історії гідросфери.

 

15.4 Токсичне забруднення і його наслідки для водних екосистем

 

15.4.1 Джерела токсичного забруднення

 

Одним з найбільш негативних проявів антропогенного впливу на водні екосистеми й гідросферу в цілому є хімічне забруднення, що може приводити до отруєння водного середовища і її живого населення. З хімічних речовин, що потрапляють у водойми зі стічними водами (токсикогенним стоком) і атмосферними опадами, більша частина виявляється токсичною для гідробіонтів. Речовини, що мають таку дію, називають токсикантами, а сам процес надходження отруйних речовин у водні об'єкти - токсифікацією. Токсичні речовини бувають природного походження й синтезовані людиною. Останні називаються ксенобіотиками. Отруєна токсикантами вода із середовища життєзабезпечення перетворюється в середовище токсичне, тобто агресивну, ворожу для нормального існування гідробіонтів. У такому середовищі біологічні процеси протікають по іншим закономірностям. Істотно змінюються процеси формування й динаміка популяцій і структура гідробіоценозів. Перелік ксенобіотиків, що потрапляють у наземні й водні екосистеми, з кожним роком зростає. Деякі з них впливають на спадковість водних тварин, провокують виникнення пухлин (у риб) і народження виродливих особин. Стічні води промислових підприємств, як правило,містять цілий комплекс токсикантів різної хімічної природи.

Вплив токсикантів на водні екосистеми має комплексний характер, а роль окремих компонентів не завжди можна виділити й оцінити. Сільськогосподарський стік з полів містить, головним чином, залишки пестицидів, мінеральні й органічні добрива. Протягом останніх десятиліть забруднення водних екосистем залишками пестицидів було однією з найгостріших проблем. Токсиканти надходили у водойми із сільськогосподарським стоком, після масових авіазапилень полів, зі стічними водами підприємств, що переробляють цукровий буряк і підприємств, що виробляють інсектициди. Хімічні підприємства різних країн продовжують випускати велику кількість нових хімічних засобів захисту рослин. У 50-80 роки XX століття у різних країнах широко застосовувалися біоциди для боротьби з так званими шкідливими, або «бур'янистими», гідробіонтами: личинками кровосисних комах (інсектициди), кліщами (акарициди), водними макрофітами (гербіциди), водоростями - збудниками «цвітіння» води (альгіциди), молюсками (молюскоциди та лімациди), «бур'янистими» рибами (іхтіоциди). Однак, дослідження впливу біоцидів на гідробіонтів і водні екосистеми в цілому показали, що вони мають велику кількість небажаних побічних ефектів і істотно порушують екологічну рівновагу у водоймах, у зв'язку із чим їхнє застосування останнім часом обмежується або повністю забороняється. Крім забруднення антропогенного походження токсичність водного середовища може бути обумовлена життєдіяльністю самих гідробіонтів (природна токсичність). Вивченням впливу токсичного забруднення на гідробіонтів, їхніх угруповань і екосистему в цілому займається водна токсикологія. Вона вивчає міграцію, акумуляцію й трансформацію токсичних речовин у водних екосистемах і їхній вплив на життєдіяльність гідробіонтів на всіх рівнях організації.

 

15.4.2 Реакція гідробіонтів на токсичний вплив

 

Гідробіонти реагують на токсиканти по-різному, залежно від видової приналежності, віку, статі, функціонального стану, чисельності популяції, вмісту кисню у воді й багатьох інших факторів. Реакція (відгук) гідробіонтів на вплив токсичних агентів - інтоксикація, або токсичний ефект, виявляється на генному, хромосомному, клітинному, тканинному, організменному і надорганізменному рівнях. Під токсичним ефектом розуміють патологічні зміни у функціонуванні організму під впливом токсикантів. Він залежить від хімічної природи отруйної речовини, його вмісту в навколишньому середовищі, особливостей метаболізму гідробіонтів конкретного виду, абіотичних факторів водного середовища (температури, вмісту у воді кисню, рН, dH, rH та ін.), а також від тривалості дії токсиканту.

Водна токсикологія зосереджує увагу на ефектах популяційного й біоценотичного рівня. Токсичні ефекти, які викликаються на нижчих рівнях організації живої матерії, звичайно нівелюються на більш високих, і тому не завжди виявляються у наявних реакціях гідробіонтів, хоча вони можуть грати дуже істотну роль у процесах спадкування генетичних ознак і відтворення потомства в більш віддалений період. У водяних рослин (мікро- і макрофітів) найбільш показовою реакцією на токсичний вплив є зниження інтенсивності або повне припинення фотосинтезу. Речовини, що впливають таким чином, називаються інгібіторами фотосинтезу. Це, зокрема, важкі метали (особливо мідь і цинк), пестициди та інші хлорорганічні сполуки. Під їх впливом у водяних рослин можливі два типи реакцій: а) пригнічення фотосинтезу й зростання інтенсивності дихання як прояв деструкційних процесів; б) повне пригнічення як фотосинтезу так і дихання, внаслідок чого рослина гине. При цьому у водоймах виникає кисневий дефіцит і гинуть тварини. Вищі водяні рослини проходять різні стадії відмирання: спочатку змінюється забарвлення листя - із зеленого на жовте, буре або коричневе, потім листя в'яне, втрачає тургор, і їхня маса поступово розкладається. Одноклітинні водорості піддаються лізису, а продукти їхнього розкладання розчиняються у воді. У тварин (безхребетні, риби, вищі водні хребетні) гостре отруєння найчастіше закінчується смертю організму, тоді як при хронічному отруєнні виникають різного роду порушення життєдіяльності. Токсикози (або «хімічна хвороба») вивчені досить повно лише в теплокровних тварин, у меншому ступені - у риб і майже зовсім не досліджені в безхребетних. Важливою ознакою хронічного отруєння безхребетних є зниження плідності ряду поколінь, що визначається при проведенні спеціальних тривалих (хронічних) експериментів із застосуванням досить складних методів. Велике значення в процесі інтоксикації гідробіонтів має концентрація токсикантів. Високі концентрації викликають гостру інтоксикацію, що призводить до загибелі гідробіонтів за короткий час: години, хвилини й навіть секунди. Загибелі тварин, як правило, передують судома, гальмування або короткочасне прискорення руху у воді, зміна положення тіла (у риб - рух «на боці», положення животом догори), асфіксія, вистрибування з води. Іноді у тварин змінюється забарвлення тіла. У гіллястовусих ракоподібних, для яких характерно партеногенетичне розмноження, можуть спостерігатися абортування (викид) яєць і ембріонів, обертові рухи тіла навколо своєї осі. Невисокі концентрації токсикантів на перших етапах впливу можуть впливати на гідробіонтів: у водоростей і вищих водяних рослин підсилюється фотосинтез, у безхребетних збільшується рухливість, може навіть зростати плідність, риби проявляють ознаки збудження. Але такі явища тимчасові й швидко змінюються патологічними ознаками. Розвиток інтоксикації, як правило, проходить три стадії: стимуляція, депресія й загибель. Концентрація токсиканта і час його впливу на організм пов'язаніміж собою простою залежністю (рівняння Хабера): Т = Ct, де Т -токсичність, С - концентрація, t - час впливу токсиканта. Як випливає із цього рівняння, низькі концентрації за тривалий час, в остаточному підсумку, впливають так само, як і високі за короткий час. Риби й безхребетні тварини можуть тривалий час накопичувати отруту у своїх органах і тканинах. У риб токсичні речовини здебільшого акумулюються в печінці, селезінці, жировій тканині, взагалі в ліпідах, у яких вони добре розчинні (зокрема, хлорорганічні пестициди - ДДТ, гексахлоран). У молюсків токсиканти накопичуються в мантійній порожнині, у нозі (у двостулкових молюсків) і гепатопанкреасі. Деякі токсиканти акумулюються в м'язах. Внаслідок накопичення токсикантів у риб розвивається кумулятивний токсикоз. При різких перепадах температури води, дефіциті кисню, у переднерестовий період і під час нересту акумульована отрута може переходити в кров і викликати гостре отруєння. Наприклад, осетрові риби, що здійснюють далекі нерестові міграції й проходять через забруднені токсичними речовинами акваторії, гинуть майже відразу після початку нересту. Хижі риби (судак, щука, жерех, окунь) можуть тривалий час накопичувати хлорорганічні пестициди, але гинуть у статевозрілому віці під час нересту, коли накопичена отрута потрапляє в кров і головний мозок. Риби й великі безхребетні, ослаблені внаслідок кумулятивного токсикозу, частіше стають жертвами хижаків, ушкоджуються патогенними мікроорганізмами, а також менше здатні протидіяти екто- і ендопаразитам. У риб виникають токсикопаразитози, тобто змішані захворювання, у яких токсиканти й паразити послабляють хазяїна й викликають його загибель. При масових токсикопаразитозах рибне господарство зазнає значних збитків. Кумулятивний токсикоз може виникати не тільки внаслідок прямого поглинання токсикантів з води. Однією зі специфічних особливостей водних екосистем є передача токсикантів по трофічних ланцюгах: від водоростей і найпростіших, що засвоюють хімічні речовини з навколишнього середовища осмотично, до гідробіонтів-альгофагів, від них - до мирних риб, що харчується планктоном, і далі до хижаків, що поїдають мирних риб, а також рибоїдних птахів та ссавців. Саме хижаки, що завершують трофічні ланцюги водних екосистем, найбільш уразливі, оскільки вони виступають кінцевими концентраторами забруднюючих речовин. У проміжних ланках трофічних ланцюгів також відбувається накопичення токсикантів. Негативним проявом їх накопичення є порушення відтворення безхребетних і риб, що веде до поступової деградації гідрофауни, зниженню видового різноманіття й зменшенню біологічної продуктивності водойм. Такі зміни характерні не тільки для планктонних організмів, але й для мешканців дна, де токсиканти накопичуються разом із ЗОР. З мулу токсиканти попадають в організм донних безхребетних, а через них - до бентосоїдних риб. Ступінь кумуляції токсичних речовин бентосними організмами може бутизначно вище, ніж планктонними, внаслідок чого бентосоїдні риби (лящ, сазан, сом, лин) із забруднених водойм являють загрозу для здоров'я людини.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22 


Похожие статьи

О В Курілов - Гідробіологія конспект лекцій

О В Курілов - Гідробіологія