Меню

Процесс эвтрофикации в озерах представляет собой

Эвтрофикация — Eutrophication

  • Миксопланктон
  • Микопланктон
  • Бактериопланктон
  • Вириопланктон
  • Микроводоросли
  • Нанофитопланктон
  • Фотосинтетический пикопланктон
  • Пикоэукариот
  • Пикопланктон
  • Морской микропланктон
  • Водоросли
    • диатомовая водоросль
    • кокколитофора
    • динофлагеллята
  • Простейшие
    • радиолярий
    • фораминифер
    • амеба
    • инфузории
  • Студенистый зоопланктон
  • Голопланктон
  • Ихтиопланктон
  • Меропланктон
  • Псевдопланктон
  • Тихопланктон
  • Цветение водорослей
  • Вредное цветение водорослей
  • Красная волна
  • Весеннее цветение
  • Эвтрофикация
  • Альгакультура
  • Гипотеза когтя
  • СЛР
  • Вертикальная миграция Diel
  • f-соотношение
  • Удобрение железом
  • Морское первичное производство
  • Эффект молочного моря
  • Парадокс планктона
  • Планкоядное животное
  • Планктология
  • Тонкие слои
  • НААМС

Эвтрофикация (от греческого eutrophos , «хорошо питающийся») — это лимнологический термин, обозначающий процесс, посредством которого водоем постепенно обогащается минералами и питательными веществами . Водоемы с очень низким содержанием питательных веществ называют олиготрофными, а водоемы с умеренным содержанием питательных веществ — мезотрофными . Эвтрофикацию также называют дистрофией или гипертрофией .

До вмешательства человека это был и остается очень медленным естественным процессом, в котором питательные вещества, особенно соединения фосфора, накапливаются в водоемах. Эти питательные вещества образуются в результате разложения и растворения минералов в горных породах, а также под действием лишайников, мхов и грибов, активно поглощающих питательные вещества из горных пород. Антропогенная эвтрофикация часто является гораздо более быстрым процессом, при котором питательные вещества добавляются в водный объект из любого из широкого спектра источников загрязнения, включая очистку сточных вод, промышленные отходы и методы ведения сельского хозяйства. Видимый эффект эвтрофикации часто заключается в нежелательном цветении водорослей, которое может вызвать существенную экологическую деградацию в водоеме и в ручьях, вытекающих из этого водоема. Этот процесс может привести к кислородному истощению водоема после бактериального разложения водорослей.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Механизм эвтрофикации
    • 1.1 Культурное эвтрофикация
    • 1.2 Озера и реки
    • 1.3 Естественное эвтрофикация
    • 1.4 Прибрежные воды
  • 2 Наземные экосистемы
  • 3 Экологические эффекты
    • 3.1 Снижение биоразнообразия
    • 3.2 Вторжение новых видов
    • 3.3 Токсичность
  • 4 Оценка
  • 5 Цели и элементы управления
  • 6 Профилактика и обращение
    • 6.1 Моллюски в устьях рек: уникальные решения
    • 6.2 Выращивание морских водорослей
    • 6.3 Сведение к минимуму неточечных загрязнений: работа на будущее
      • 6.3.1 Прибрежные буферные зоны
      • 6.3.2 Политика предотвращения
      • 6.3.3 Тестирование и моделирование азота
      • 6.3.4 Органическое сельское хозяйство
    • 6.4 Геоинженерия в озерах
  • 7 Рамки Организации Объединенных Наций
  • 8 См. Также
  • 9 ссылки
  • 10 Внешние ссылки

Механизм эвтрофикации

Эвтрофикация — это процесс увеличения образования биомассы в водоеме, вызванный увеличением концентрации питательных веществ для растений, чаще всего соединений фосфора и нитратов или других соединений азота. Повышение концентрации питательных веществ приводит к увеличению плодовитости растений, как макрофитов, так и планктона. По мере того как все больше растительного материала становится доступным в качестве пищевого ресурса, соответственно увеличивается количество травоядных животных, а также хищных животных, питающихся ими. По мере продолжения процесса биомасса водоема увеличивается, но биологическое разнообразие уменьшается. При более сильном эвтрофикации бактериальное разложение избыточной биомассы приводит к потреблению кислорода, что может создать состояние гипоксии во всем водоеме. Гипоксические зоны обычно встречаются в глубоководных озерах в летний сезон из-за стратификации на холодный бедный кислородом гиполимнион и теплый богатый кислородом эпилимнион . Сильно эвтрофные пресные воды могут стать гипоксичными на всей своей глубине после сильного цветения водорослей или чрезмерного роста макрофитов.

Согласно энциклопедии Ульмана, «основным ограничивающим фактором эвтрофикации является фосфат». Доступность фосфора обычно способствует чрезмерному росту и разложению растений, отдавая предпочтение простым водорослям и планктону по сравнению с другими более сложными растениями, и вызывает серьезное снижение качества воды. Фосфор является необходимым питательным веществом для жизни растений и является ограничивающим фактором для роста растений во многих пресноводных экосистемах. Фосфат плотно прилипает к почве, поэтому переносится в основном эрозией. После переноса в озера извлечение фосфата в воду происходит медленно, отсюда и трудность обращения вспять эффектов эвтрофикации. Однако во многих литературных источниках сообщается, что азот является основным питательным веществом, ограничивающим накопление биомассы водорослей.

Источниками этих избыточных фосфатов являются фосфаты в моющих средствах , промышленных / бытовых стоках и удобрениях. С прекращением использования фосфатсодержащих моющих средств в 1970-х годах промышленные / бытовые стоки и сельское хозяйство стали основными факторами, способствующими эвтрофикации.

Культурная эвтрофикация

Культурная или антропогенная эвтрофикация — это процесс, ускоряющий естественное эвтрофикацию из-за деятельности человека. Благодаря расчистке земель и строительству городов, сток с земли ускоряется, и больше питательных веществ, таких как фосфаты и нитраты , поступают в озера и реки, а затем в прибрежные эстуарии и заливы. Дополнительные питательные вещества также поставляются очистными сооружениями, полями для гольфа, удобрениями, фермами (включая рыбные фермы), а также неочищенными сточными водами во многих странах.

Озера и реки

Когда макрофиты и водоросли умирают, они разлагаются, и питательные вещества, содержащиеся в этом органическом веществе, превращаются микроорганизмами в неорганическую форму. Этот процесс разложения потребляет кислород, что снижает концентрацию растворенного кислорода. Низкий уровень кислорода, в свою очередь, может привести к гибели рыбы и ряду других эффектов, уменьшающих биоразнообразие. Питательные вещества могут концентрироваться в бескислородной зоне и могут снова стать доступными только во время осеннего цикла или в условиях турбулентного потока. Мертвые водоросли и органическая нагрузка, переносимая водными потоками в озеро, оседают на его дне и подвергаются анаэробному перевариванию с выделением парниковых газов, таких как метан и CO 2 . Часть газообразного метана может окисляться анаэробными бактериями, окисляющими метан, такими как Methylococcus capsulatus, которые, в свою очередь, могут служить источником пищи для зоопланктона . Таким образом, может иметь место самоподдерживающийся биологический процесс для создания основного источника пищи для фитопланктона и зоопланктона в зависимости от наличия достаточного количества растворенного кислорода в водоемах.

Интенсивный рост водной растительности, фитопланктона и цветения водорослей нарушает нормальное функционирование экосистемы, вызывая ряд проблем, таких как нехватка кислорода, необходимого для выживания рыб и моллюсков . Эвтрофикация также снижает ценность рек, озер и эстетических удовольствий. Проблемы со здоровьем могут возникнуть, если эвтрофные условия мешают очистке питьевой воды .

Деятельность человека может ускорить поступление питательных веществ в экосистемы . Сточные воды от сельского хозяйства и застройки, загрязнение из канализационных систем и канализационных сетей , распространение осадка сточных вод и другие виды деятельности, связанные с деятельностью человека, увеличивают приток неорганических питательных и органических веществ в экосистемы. Повышенные уровни атмосферных соединений азота могут увеличить доступность азота. Фосфор часто рассматривается как главный виновник эвтрофикации озер, подверженных «точечному» загрязнению из канализационных труб. Концентрация водорослей и трофическое состояние озер хорошо соответствуют уровню фосфора в воде. Исследования, проведенные в районе экспериментальных озер в Онтарио, показали взаимосвязь между добавлением фосфора и скоростью эвтрофикации. Это связано с тем, что рост азотфиксирующих цианобактерий зависит от уровня концентрации фосфора в озерах. Человечество увеличило скорость круговорота фосфора на Земле в четыре раза, в основном за счет производства и применения сельскохозяйственных удобрений. В период с 1950 по 1995 год на поверхность Земли, в основном на пахотных землях , было внесено 600 000 000 тонн фосфора.

Естественное эвтрофикация

Хотя эвтрофикация обычно вызывается деятельностью человека, она также может быть естественным процессом, особенно в озерах. Палеолимнологи теперь признают, что изменение климата, геология и другие внешние воздействия также имеют решающее значение для регулирования естественной продуктивности озер. Несколько озер также демонстрируют обратный процесс ( мейотрофикацию ), становясь менее богатыми питательными веществами со временем, поскольку бедные питательными веществами поступления медленно элюируют более богатую питательными веществами водную массу озера. Этот процесс можно наблюдать в искусственных озерах и водохранилищах, которые имеют тенденцию быть сильно эвтрофными при первом заполнении, но со временем могут стать более олиготрофными. Основное различие между естественным и антропогенным эвтрофикацией заключается в том, что естественный процесс протекает очень медленно и происходит в геологических временных масштабах.

Прибрежные воды

Эвтрофикация — обычное явление в прибрежных водах. В отличие от пресноводных систем, где фосфор часто является ограничивающим питательным веществом, азот чаще является основным ограничивающим питательным веществом морских вод; таким образом, уровни азота имеют большее значение для понимания проблем эвтрофикации в соленой воде. Эстуарии , как граница между пресной и соленой водой, могут быть ограничены как фосфором, так и азотом и обычно проявляют симптомы эвтрофикации. Эвтрофикация в эстуариях часто приводит к гипоксии / аноксии придонной воды, что приводит к гибели рыб и деградации среды обитания. Апвеллинг в прибрежных системах также способствует повышению продуктивности за счет переноса глубоких, богатых питательными веществами воды на поверхность, где питательные вещества могут усваиваться водорослями . Примеры антропогенных источников загрязнения прибрежных вод, богатых азотом, включают в себя промысловое рыбоводство и сбросы аммиака при производстве кокса из угля.

Институт мировых ресурсов выявил 375 гипоксических прибрежных зон в мире, сосредоточенных в прибрежных районах Западной Европы, восточного и южного побережья США и Восточной Азии , особенно в Японии .

Помимо стока с суши, отходов рыбоводства и промышленных выбросов аммиака, фиксированный азот в атмосфере может быть важным источником питательных веществ в открытом океане. Исследование, проведенное в 2008 году, показало, что на это может приходиться около одной трети внешнего (не рециркулируемого) запаса азота в океане и до 3% ежегодной новой морской биологической продукции. Было высказано предположение, что накопление химически активного азота в окружающей среде может оказаться столь же серьезным, как выброс углекислого газа в атмосферу.

Наземные экосистемы

Наземные экосистемы подвержены аналогичному неблагоприятному воздействию эвтрофикации. Повышенное содержание нитратов в почве часто нежелательно для растений. Многие виды наземных растений находятся под угрозой исчезновения в результате эвтрофикации почвы, как, например, большинство видов орхидей в Европе. Луга, леса и болота характеризуются низким содержанием питательных веществ и медленнорастущими видами, адаптированными к этим уровням, поэтому их могут зарастать более быстрорастущие и более конкурентоспособные виды. На лугах высокие травы, которые могут использовать более высокие уровни азота, могут изменить территорию, так что естественные виды могут быть потеряны. Богатые видами болота могут быть заменены видами тростника или вейника . Лес подрост влияет стекания из соседнего оплодотворенной поля может быть превращен в крапивы и ежевики чащу.

Химические формы азота чаще всего вызывают обеспокоенность в связи с эвтрофикацией, потому что растениям предъявляются высокие требования к азоту, поэтому добавление азотных соединений будет стимулировать рост растений. Азот недоступен в почве, потому что N 2 , газообразная форма азота, очень стабильна и недоступна непосредственно для высших растений. Наземные экосистемы полагаются на фиксацию азота микробами для преобразования N 2 в другие формы, такие как нитраты . Однако существует предел использования азота. Экосистемы, получающие больше азота, чем требуется растениям, называются азотонасыщенными. Таким образом, насыщенные наземные экосистемы могут вносить как неорганический, так и органический азот в процесс эвтрофикации пресноводных, прибрежных и морских вод, где азот также обычно является ограничивающим питательным веществом . То же самое и с повышенным уровнем фосфора. Однако, поскольку фосфор обычно гораздо менее растворим, чем азот, он вымывается из почвы гораздо медленнее, чем азот. Следовательно, фосфор гораздо важнее как ограничивающее питательное вещество в водных системах.

Экологические эффекты

Эвтрофикация была признана проблемой загрязнения воды в озерах и водохранилищах Европы и Северной Америки в середине 20 века. С тех пор он получил более широкое распространение. Исследования показали , что 54% озер в Азии являются эвтрофные ; в Европе — 53%; в Северной Америке — 48%; в Южной Америке — 41%; а в Африке — 28%. В Южной Африке исследование CSIR с использованием дистанционного зондирования показало, что более 60% обследованных водохранилищ были эвтрофными. Некоторые южноафриканские ученые полагают, что эта цифра может быть выше, поскольку основным источником являются дисфункциональные очистные сооружения, производящие более 4 миллиардов литров в день неочищенных или, в лучшем случае, частично очищенных сточных вод, которые сбрасываются в реки и водохранилища. Даже при хорошей вторичной очистке большинство конечных стоков от очистных сооружений содержат значительные концентрации азота в виде нитратов, нитритов или аммиака. Удаление этих питательных веществ — дорогостоящий и часто сложный процесс.

Читайте также:  Соленые озера россии для купания

Многие экологические последствия могут возникнуть в результате стимулирования первичного производства , но есть три особенно тревожных экологических воздействия: сокращение биоразнообразия, изменения в составе и преобладании видов и эффекты токсичности.

  • Повышенная биомасса фитопланктона
  • Токсичные или несъедобные виды фитопланктона
  • Увеличение цветения студенистого зоопланктона
  • Увеличение биомассы в бентосных и эпифитныхводорослей
  • Изменения видового состава и биомассымакрофитов
  • Снижение прозрачности воды (повышенная мутность )
  • Проблемы с цветом, запахом и очисткой воды
  • Истощение растворенного кислорода
  • Увеличение случаев гибели рыбы
  • Утрата желаемых видов рыб
  • Сокращение объемов промысловой рыбы и моллюсков
  • Снижение воспринимаемой эстетической ценности водоема

Снижение биоразнообразия

Когда в экосистеме увеличивается количество питательных веществ, первыми извлекают выгоду первичные производители . В водных экосистемах такие виды, как водоросли, испытывают рост популяции (так называемое цветение водорослей ). Цветение водорослей ограничивает доступ солнечного света для донных организмов и вызывает большие колебания количества растворенного кислорода в воде. Кислород требуется всем аэробно дышащим растениям и животным, и он пополняется при дневном свете за счет фотосинтезирующих растений и водорослей. В условиях эвтрофии растворенный кислород значительно увеличивается в течение дня, но значительно снижается после наступления темноты дышащими водорослями и микроорганизмами, которые питаются растущей массой мертвых водорослей. Когда уровень растворенного кислорода снижается до гипоксического уровня, рыба и другие морские животные задыхаются. В результате гибнут такие существа, как рыбы, креветки и особенно неподвижные обитатели дна. В крайних случаях возникают анаэробные условия, способствующие росту бактерий. Зоны, в которых это происходит, называются мертвыми зонами .

Вторжение новых видов

Эвтрофикация может вызвать конкурентное высвобождение, делая изобилие питательным веществом, которое обычно ограничивает . Этот процесс вызывает сдвиги в видовом составе экосистем. Например, увеличение содержания азота может позволить новым конкурентоспособным видам вторгнуться и вытеснить первоначальные обитающие виды. Было показано, что это происходит в солончаках Новой Англии . В Европе и Азии карп часто обитает в естественных эвтрофных или гиперэвтрофных районах и приспособлен к жизни в таких условиях. Эвтрофикация территорий за пределами их естественного ареала частично объясняет успех рыб в колонизации этих территорий после того, как они были завезены.

Токсичность

Цветение некоторых водорослей в результате эвтрофикации, иначе называемое «вредоносным цветением водорослей», токсично для растений и животных. Токсичные соединения могут попасть в пищевую цепочку , что приведет к гибели животных. Цветение пресноводных водорослей может представлять угрозу для домашнего скота. Когда водоросли умирают или съедаются, выделяются нейро- и гепатотоксины , которые могут убивать животных и представлять угрозу для человека. Примером того, как токсины водорослей проникают в организм человека, является отравление моллюсками . Биотоксины, образующиеся во время цветения водорослей, поглощаются моллюсками (мидиями, устрицами), что приводит к тому, что эти человеческие продукты становятся токсичными и отравляют людей. Примеры включают паралитическое , нейротоксическое и диарейное отравление моллюсками. Другие морские животные могут быть переносчиками таких токсинов, как в случае сигуатеры , где обычно хищная рыба накапливает токсин, а затем отравляет людей.

Оценка

В самых крайних случаях эвтрофикация определяется по внешнему виду и запаху.

Когда условия становятся отталкивающими и требуются решительные меры для борьбы с неприятным ростом водорослей, тогда больше не нужно привлекать экспертов или научное оборудование для объяснения того, что произошло.

Однако по мере того, как водные объекты меняют свой химический и биологический статус, определение масштаба и причин проблемы является предварительным условием для определения стратегии восстановления.

Внутри эвтрофных водоемов биогенные вещества находятся в постоянном потоке, и определение концентраций N и P не может служить надежным доказательством текущего состояния эвтрофности. В ранних исследованиях Великих озер общие твердые вещества, кальций, натрий, калий, сульфаты и хлориды предоставили убедительные подтверждающие доказательства эвтрофикации, хотя сами они не были вовлечены. Эти ионы свидетельствовали об общих антропогенных поступлениях и обеспечивали хорошие суррогаты для поступления питательных веществ.

Качественные оценки воды, основанные на очевидных признаках эвтрофикации, таких как изменение видов присутствующих водорослей или их относительной численности, обычно будут слишком поздно, чтобы избежать ущерба, нанесенного эвтрофикацией биотическому разнообразию.

Регулярные количественные оценки ключевых химических и биологических индикаторов могут предоставить статистически достоверные данные для определения самого раннего начала эвтрофикации и мониторинга ее развития. Типичные используемые параметры включают хлорофилл-а, общий азот, общий и растворенный фосфор, биологическую или химическую потребность в кислороде и уровень глубины по Секки .

Цели и элементы управления

В морской среде задача 14.1 цели 14 устойчивого развития заключается в устранении загрязнения морской среды, включая загрязнение питательными веществами, которое приводит к эвтрофикации.

Профилактика и обращение

Эвтрофикация представляет собой проблему не только для экосистем , но и для людей. Снижение эвтрофикации должно стать ключевой задачей при рассмотрении будущей политики, и устойчивое решение для всех, включая фермеров и владельцев ранчо, кажется возможным. Хотя эвтрофикация действительно создает проблемы, люди должны знать, что естественный сток (который вызывает цветение водорослей в дикой природе) является обычным явлением в экосистемах и, таким образом, не должен обращать концентрации питательных веществ выше нормального уровня. Меры по очистке в основном, но не полностью, были успешными. Меры по удалению фосфора в Финляндии начались в середине 1970-х годов и были нацелены на реки и озера, загрязненные промышленными и муниципальными стоками. Эти усилия дали эффективность удаления 90%. Тем не менее, некоторые целевые точечные источники не показали снижения стока, несмотря на усилия по сокращению.

Моллюски в устьях: уникальные решения

Одним из предлагаемых решений для остановки и обращения вспять эвтрофикации в устьях рек является восстановление популяций моллюсков, таких как устрицы и мидии . Устричные рифы удаляют азот из водной толщи и отфильтровывают взвешенные твердые частицы, что снижает вероятность или степень вредоносного цветения водорослей или бескислородных условий. Считается, что фильтрующая активность влияет на качество воды за счет контроля плотности фитопланктона и связывания питательных веществ, которые могут быть удалены из системы во время добычи моллюсков, захоронены в отложениях или потеряны в результате денитрификации . Фундаментальная работа по улучшению качества морской воды за счет выращивания моллюсков была проведена Odd Lindahl et al. С использованием мидий в Швеции. В Соединенных Штатах проекты восстановления моллюсков проводились на восточном, западном побережье и побережьях Персидского залива. См. Загрязнение питательными веществами для более подробного объяснения восстановления питательных веществ с помощью моллюсков.

Выращивание морских водорослей

Аквакультура морских водорослей дает возможность смягчить последствия изменения климата и адаптироваться к ним. Водоросли, такие как водоросли, также поглощают фосфор и азот и, таким образом, полезны для удаления избыточных питательных веществ из загрязненных частей моря. Некоторые культивируемые водоросли обладают очень высокой продуктивностью и могут поглощать большие количества N, P, CO2, производя большое количество O2, что оказывает прекрасное влияние на снижение эвтрофикации. Считается, что крупномасштабное выращивание морских водорослей должно стать хорошим решением проблемы эвтрофикации в прибрежных водах.

Сведение к минимуму неточечных загрязнений: работа на будущее

Неточечное загрязнение — самый сложный источник питательных веществ. Однако в литературе предполагается, что, когда эти источники находятся под контролем, эвтрофикация снижается. Следующие шаги рекомендуются для минимизации количества загрязнения, которое может попасть в водные экосистемы из неоднозначных источников.

Прибрежные буферные зоны

Исследования показывают, что улавливание неточечных загрязнений между источником и водой является эффективным средством предотвращения. Прибрежные буферные зоны представляют собой границу раздела между проточным водным пространством и сушей и были созданы около водных путей в попытке отфильтровать загрязняющие вещества; отложения и питательные вещества откладываются здесь, а не в воде. Создание буферных зон возле ферм и дорог — еще один возможный способ предотвратить слишком большое перемещение питательных веществ. Тем не менее, исследования показали, что последствия загрязнения атмосферы азотом могут распространяться далеко за пределы буферной зоны. Это говорит о том, что наиболее эффективные средства профилактики исходят из первоисточника.

Политика предотвращения

Законы, регулирующие сброс и очистку сточных вод , привели к резкому сокращению количества питательных веществ в окружающих экосистемах, но в целом принято считать, что необходимо ввести политику, регулирующую использование удобрений и отходов животноводства в сельском хозяйстве . В Японии количество азота, производимого животноводством, достаточно для удовлетворения потребностей сельского хозяйства в удобрениях. Таким образом, вполне разумно приказать животноводам собирать с поля отходы животноводства, которые, если их оставить в застойном состоянии, вымываются в грунтовые воды.

Политику предотвращения и сокращения эвтрофикации можно разделить на четыре сектора: технологии, участие общественности, экономические инструменты и сотрудничество. Термин технология используется в широком смысле, имея в виду более широкое использование существующих методов, а не присвоение новых технологий. Как упоминалось ранее, неточечные источники загрязнения являются основными причинами эвтрофикации, и их последствия можно легко минимизировать с помощью общепринятой сельскохозяйственной практики. Уменьшение количества загрязняющих веществ, попадающих в водораздел, может быть достигнуто за счет защиты его лесного покрова, уменьшая количество эрозии, проникающей в водораздел. Кроме того, за счет эффективного контролируемого использования земель с использованием устойчивых методов ведения сельского хозяйства для сведения к минимуму деградации земель можно уменьшить количество почвенного стока и азотных удобрений, попадающих в водораздел. Технология удаления отходов представляет собой еще один фактор предотвращения эвтрофикации. Поскольку основной причиной неточечной загрузки биогенных веществ в водные объекты являются неочищенные бытовые сточные воды, необходимо обеспечить очистные сооружения в сильно урбанизированных районах, особенно в слаборазвитых странах, в которых очистка бытовых сточных вод является недостаточной. Технология безопасного и эффективного повторного использования сточных вод, как из бытовых, так и из промышленных источников, должна стать первоочередной задачей политики в отношении эвтрофикации.

Роль общественности — главный фактор эффективного предотвращения эвтрофикации. Для того, чтобы политика имела какой-либо эффект, общественность должна осознавать свой вклад в проблему и способы уменьшения ее воздействия. Программы, созданные для содействия участию в переработке и удалении отходов, а также обучение по вопросам рационального использования воды необходимы для защиты качества воды в городских районах и прилегающих водных объектах.

Экономические инструменты, «которые включают, среди прочего, права собственности, водные рынки, фискальные и финансовые инструменты, системы сборов и системы ответственности, постепенно становятся существенным компонентом набора инструментов управления, используемых для принятия решений по борьбе с загрязнением и распределению водных ресурсов». Стимулы для тех, кто практикует чистые, возобновляемые технологии управления водными ресурсами, являются эффективным средством поощрения предотвращения загрязнения. Интернализируя затраты, связанные с негативным воздействием на окружающую среду, правительства могут поощрять более чистое управление водными ресурсами.

Поскольку водоем может оказывать воздействие на людей, выходящих далеко за пределы водораздела, необходимо сотрудничество между различными организациями для предотвращения проникновения загрязняющих веществ, которые могут привести к эвтрофикации. За предотвращение эвтрофикации водных объектов несут ответственность самые разные агентства — от правительств штатов до органов управления водными ресурсами и неправительственных организаций, вплоть до местного населения. В Соединенных Штатах наиболее известной межгосударственной инициативой по предотвращению эвтрофикации является Чесапикский залив .

Азотные испытания и моделирование

Тестирование почвенного азота (N-тестирование) — это метод, который помогает фермерам оптимизировать количество удобрений, вносимых в посевы. Проведя испытания полей этим методом, фермеры увидели снижение затрат на внесение удобрений, уменьшение потерь азота в окружающие источники или и то, и другое. Путем тестирования почвы и моделирования необходимого минимального количества удобрений фермеры получают экономические выгоды при одновременном сокращении загрязнения.

Органическое земледелие

Было проведено исследование, которое показало, что поля, удобренные органическими удобрениями, «значительно снижают вредное вымывание нитратов» по ​​сравнению с полями, удобренными обычным способом. Однако более недавнее исследование показало, что воздействие эвтрофикации в некоторых случаях выше от органического производства, чем от традиционного.

Геоинженерия в озерах

Геоинженерия — это манипулирование биогеохимическими процессами, обычно циклом фосфора , для достижения желаемой экологической реакции в экосистеме . В геоинженерных технологиях обычно используются материалы, способные химически инактивировать фосфор, доступный для организмов (например, фосфат) в водной толще, а также блокировать высвобождение фосфата из отложений (внутренняя нагрузка). Фосфат является одним из основных факторов, способствующих росту водорослей, в основном цианобактерий, поэтому после снижения уровня фосфата водоросли не могут разрастаться. Таким образом, геоинженерные материалы используются для ускорения восстановления эвтрофных водоемов и управления цветением водорослей. В литературе описано несколько сорбентов фосфатов из солей металлов (например, квасцов , сульфата алюминия ), минералов, природных глин и местных почв, промышленных отходов, модифицированных глин (например, бентонита, модифицированного лантаном ) и других. Сорбент фосфата обычно наносится на поверхность водоема, и он опускается на дно озера, снижая уровень фосфатов, такие сорбенты применялись во всем мире для борьбы с эвтрофикацией и цветением водорослей.

Читайте также:  Очистка берега озера провели

Рамки Организации Объединенных Наций

Организации Объединенных Наций рамки для целей устойчивого развития , признает повреждающее воздействие эвтрофикации , на морских условиях и установил сроки для создания индекса прибрежной эвтрофикации и Плавающий пластикового мусора Плотность (ICEP). Цель устойчивого развития 14 конкретно имеет цель , чтобы предотвратить и значительно уменьшить загрязнение всех видов , включая загрязнение питательных веществ (эвтрофикацию) к 2025 году.

Источник

Эвтрофикация — это что такое? Причины, признаки и последствия процесса

Эвтрофикация – это насыщение водоема биологически активными элементами, не свойственными его экосистеме. К сожалению, наступили времена, когда экологам приходится бить тревогу и призывать к очистке воды ради сохранения всех живущих в этом мире видов.

Люди и планета

Человек – единственное живое существо на Земле, которое не смогло наладить с ней гармоничные отношения. Если внимательно изучить возникновение и развитие каждого вида, то можно проследить, как они либо адаптировались к условиям планеты, либо исчезали с ее лица, и только человек решил, что сущее создано исключительно для него, и эксплуатировал его в своих целях. Как люди распорядились с осознанием своего превосходства над другими живыми существами, видит сегодняшнее поколение. Цветущие водоемы, мертвые моря, наступающие пустыни – это лишь малая толика того, что натворило человечество за время своего существования.

Самый большой урон природе был нанесен в XX веке, и вызван он развитием таких отраслей, как:

  • Химическая промышленность, которая заняла ведущее место в пищевой, текстильной, машиностроительной, фармацевтической, сельскохозяйственной и многих других индустриях.
  • Мелиорация, при которой неправильное распределение водных ресурсов, строительство дамб и других сооружений привело к нарушениям привычной экосистемы водоемов. Зачастую итогом этого становится последующая эвтрофикация (это обогащение или отравление воды не свойственными для ее состава элементами). Так было с Аральским морем, когда в 60-е годы прошлого столетия из-за крайне высокого водозабора из Амударьи и Сырдарьи, питающих его, оно обмелело на 13 метров. Как сегодня выглядит Аральское море, знают все экологи мира.
  • Электрификация страны, проводимая в 30-е годы XX века, так же стала причиной последующей эвтрофикации водоемов, так как привела к строительству искусственных водохранилищ. Отрезанные дамбой от основного речного потока, они перекрывали движение воды и естественные места нереста рыб, что нарушало экосистему рек, и последующее зарыбление мало что смогло изменить.

Человек так и не стал «дружить» с планетой, так как только незначительная часть людей осознает масштабы мировой катастрофы и входит в партии и организации, занимающиеся защитой окружающей среды.

Водное пространство планеты

В понятие гидросферы входят воды как Мирового океана, так и водоемов, расположенных на суше. Среди последних не только болота, озера и реки, но и ледники гор, Антарктиды, Гренландии и грунтовые воды.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах (94%) в жидком или твердом состоянии. Остальные 6% приходятся на водоемы суши. О том, что вся гидросфера планеты является единым целым, которое нельзя нарушать, говорит общность ее вод:

  • Через атмосферные пары и круговорот воды в природе они могут сообщаться друг с другом.
  • Поверхность Мирового океана практически одинаковая по своему уровню.
  • Состав воды морей и океанов на Земле практически идентичен и на 35% состоит из солей, придающих ему горьковато-соленый привкус.

Так как все на планете в той или иной степени содержит в своем составе жидкость, то ее значение в экосистеме самое важное: нет воды – нет жизни. Об этом свидетельствуют пустыни, некоторые из которых ранее были дном океана.

Было бы странно надеяться, что «поворот рек вспять», который пытались осуществить в СССР ради индустриализации страны, или выбросы химических отходов в других странах не повлекут за собой последствия, проявившиеся в виде природных катаклизмов в разных регионах мира. Причины эвтрофикации Мирового океана сегодня – это как раз результат того, что натворило человечество в XX веке.

Важно: подобные игры «в богов», когда люди ради своей прибыли нарушают экосистему планеты, касаются не только ее гидросферы. Вырубка лесов на Амазонке привела к образованию озоновых дыр в атмосфере и изменению климата на всей Земле.

К сожалению, человечество так и не поняло, что вся экологическая система планеты – это единый организм, состоящий из миллионов элементов, каждый из которых важен для общего выживания. Попытки приостановить эвтрофикацию водоемов сегодня – это жалкие потуги вернуть их в первоначальное состояние наподобие того, что было создано самой природой.

Абиотические составляющие воды

Она является не только средой обитания для миллионов живых организмов, но и аккумулятором солнечной энергии, благодаря своим свойствам:

  • Ее плотность в 800 раз превышает показатели воздуха, а вязкость – в 55 раз.
  • У воды высочайший уровень теплоемкости, что оказывает влияние на формирование климата на Земле.
  • Водные массы за счет своего передвижения в пространстве (круговорот в природе) поддерживают свойственный им химический и физический состав.
  • К абиотическим факторам также относятся температурные изменения (уровень прогревания) в зависимости от глубины водоемов.
  • От степени насыщения воды кислородом зависит выживаемость дышащих организмов в ней.
  • Кислотность — также важный показатель, так как обитатели водоемов, привыкшие и выживающие в одном ее уровне, погибают, если его показатель меняется в ту или иную сторону.
  • Прозрачность водной поверхности определяет глубину ее светового режима.

Важно: последний фактор оказывает влияние на развитие, фотосинтез и распространение зеленых микроорганизмов, фитопланктона, органических полезных веществ и уровня их накоплений.

Процесс эвтрофикации водоемов запускается в том случае, если какой-то или сразу несколько абиотических факторов нарушены. Допустим, причина гибели живых организмов в нем связана с замутнением воды, вызванным увеличением в ней количества минеральных и органических веществ, доставляемых в нее промышленными стоками. Чтобы изменить это, следует ликвидировать причину, вызвавшую замутнение (перекрыть сток), после чего проводится очистка воды с последующим ее насыщением веществами и организмами, свойственными ее экосистеме.

Эвтрофикация – это верная смерть всей живности не только в воде, но и в окружающей местности. Так как береговые животные и растения напрямую зависят от чистоты окружающего водного пространства, которое является не только их домом, но и зоной питания и размножения, то с его уничтожением исчезает ареал их обитания.

Взаимная деятельность живых организмов в воде

За миллионы лет жизни на этой планете между ее обитателями возникли тесные взаимосвязи, нарушив которые можно уничтожить не просто какой-то один вид животных, а целую экосистему. Подобные колебания в ту или иную сторону всегда вызывают ответную реакцию у природы. Взять, к примеру, остров Святой Елены, леса которого были почти полностью уничтожены завезенными сюда в начале XVI века козами. Вместе с ними вымерли животные и птицы – эндемики этого места. Эту же картину можно наблюдать на некоторых островах Океании.

Увидеть такие явные изменения в воде не всегда удается вовремя, ведь причины ускоренной эвтрофикации водоемов не всегда очевидны. Например, смыв при половодье верхних слоев почвы, удобренной органикой, не кажется опасным до тех пор, пока озеро или река не зацветут, а рыба не всплывет брюхом кверху.

Потребность в очистке появляется при нарушении биотических факторов, свойственных данной местности. Под этими явлениями подразумеваются взаимоотношения живых организмов, обитающих в водоеме, которые делятся на косвенные и прямые. К первым относятся факторы, от которых их жизнедеятельность не зависит напрямую. Например, водоросли не являются пищей для каких-то организмов, но их наличие в водоеме влияет на насыщение воды кислородом, который им необходим.

Прямая зависимость – это когда связь между ними настолько тесная, что достаточно одному звену пищевой цепочки исчезнуть, чтобы уничтожению подверглись сразу несколько связанных с ним видов. Например, разлив нефти в океане вызывает гибель планктона, исчезновение которого приводит к голодной смерти множества организмов, пищей которых он является.

Подобные природные катастрофы и становятся причиной эвтрофикации данного участка воды. Чтобы восстановить былой баланс, требуется создание благоприятной среды для роста и размножения планктона на месте его гибели – это крайне долгий и дорогой процесс, которого можно было бы избежать, используй люди в качестве топлива силу ветра, солнца или приливов, а не природные ископаемые.

Структура Мирового океана

Как земная суша, так и водоемы делятся на природные зоны, каждой из которых свойственна отдельная экосистема. Известно, что обитатели морей, рек и озер живут на разной глубине, образуя «сообщества», в которые входят как простейшие микроорганизмы, так и растения, рыбы и животные.

Каждому ярусу свойственен свой температурный режим, уровень насыщения воды кислородом и светом, и его жители не покидают своей территории, являясь неотъемлемой частью присущей ему среды. Так обитатели глубин не выживают, поднимаясь к поверхности воды, то же происходит с теми, кто покидает свою зону и опускается на дно.

В том случае, если происходит нарушение какой-либо составляющей подобного яруса, повреждения получают все его обитатели. Например, даже незначительное повышение температуры океанской воды на длительное время приводит к обесцвечиванию и гибели коралловых рифов, вместе с которыми умирают их жители. Освободившееся пространство занимают водоросли, что приводит к полной замене существующей экосистемы, которая, как правило, восстановлению не подлежит. Это касается не только кораллов, но и обитателей пресных водоемов, которые вымирают из-за бурного цветения водорослей.

Ученые считают, что эвтрофикация – это самый быстрый способ нарушения экосистемы, но далеко не единственный. Существует несколько видов загрязнения воды, после некоторых из которых она не подлежит последующему восстановлению, ведь мало «накормить» водоемы необходимыми микроорганизмами и биоактивными элементами. Требуются усилия по восстановлению условий их обитания с учетом всех биотических и абиотических факторов, что сделать крайне трудно.

Виды биологических загрязнений

Если для естественной очистки атмосферы требуется 8-10 дней, то для Мирового океана потребуется 2500 лет, загрязненные грунтовые воды смогут стать чище через 1400 лет, для озера этот срок составляет не менее 17-20 лет, а для рек – до 20 дней. Вот почему так важно не допускать эвтрофикации воды.

Если на планете сократится объем Мирового океана, то человека ждет такое же постепенное вымирание, как и морских обитателей. Климат Земли изменится навсегда, что приведет к наступлению пустыни, и, как показывают своим читателям авторы в жанре апокалипсиса, вода будет стоить дороже человеческой жизни.

Причин эвтрофикации водоемов несколько:

  • биологическое загрязнение;
  • химическое изменение состава воды;
  • физическое загрязнение.

Большинство биогенных веществ попадают в водоемы через промышленные стоки и городские канализации, а в грунтовые воды — с дождем и элементами разложения в местах свалок продуктовых отходов. Особенный урон наносится фермерскими хозяйствами. Например, один только животноводческий комплекс по откорму скота с поголовьем до 10 000 единиц дает в год такое же количество биогенных отходов, как город со стотысячным населением.

Читайте также:  Юрий яковлев девочки с васильевского озера

Не меньший вред наносят смываемые дождями с полей органические и минеральные удобрения. Все это приводит к ускоренному обогащению воды биоактивными элементами, и первые признаки эвтрофикации проявляются в виде роста сине-зеленых водорослей и их быстрого размножения. Спустя время весь водоем заполняется их цветением, что вызывает сжигание кислорода и полное уничтожение всего живого в нем.

Подобная антропогенная эвтрофикация вызвана не заражением ядовитыми отходами, а увеличением на первый взгляд безопасных биогенных веществ в составе воды, что приводит местность к состоянию экологической катастрофы со всеми вытекающими последствиями: уничтожением флоры и фауны, увеличением таких заболеваний среди людей, как холера, гепатит и кишечные инфекции.

Виды химических загрязнений

Наибольшую опасность вызывает заражение воды свинцом, ртутью или солями других тяжелых металлов, что приводит к эвтрофикации озер и рек, на берегах которых стоят промышленные предприятия. Нефть и производные из нее наносят не меньший вред. Загрязнение морей и океанов ими за год исчисляется 10 миллионами тонн, и на сегодняшний день общая площадь покрытия составляет 1/5 водной поверхности Земли.

Важно: 10 м 2 нефтяной пленки на поверхности воды вызывает смерть не только живущих в зоне поражения организмов, но и животных, и птиц, обитающих в ее пределах.

Еще один источник, вызывающий эвтрофикацию, — это нитраты и фосфаты, 1 мг/л которых уничтожает планктон, а 5 мг/л приводит к замору рыбы.

Так как поражение водоемов химическими веществами вызывает угнетение всех естественных биологических процессов в них, то подобные ситуации также называются экологическими катастрофами, приводящими к гибели окружающей среды.

Виды физических загрязнений воды

Еще один способ воздействия на воду – это физическое изменение ее свойств. Особенно сильно влияет на ее состав охота в пределах водоемов. Ученые подсчитали, что миллион охотников, сделавших всего по одному выстрелу, выпускают в воду более 30 тонн свинца, последствием чего становится ее эвтрофикация.

Не меньший вред наносит нагревание поверхности водоемов сбрасываемой в них отработанной ТЭЦ теплой воды. При этом насыщение ее кислородом постепенно спадает, а взамен увеличивается количество болезнетворных микроорганизмов, что приводит к полному уничтожению жизни в зоне заражения.

Последствия эвтрофикации водоемов при этом самые плачевные. Как правило, их восстановление требует немало усилий и финансовых вложений, так как в него входит не только очистка воды и воспроизведение в ней былой экосистемы, но и приведение в порядок всей прилегающей к ней территории. Только в высокоразвитых странах для этого предусмотрены специальные юридические нормы и деньги в бюджете.

Что делать?

На сегодняшний день существует множество способов, как убить все живое в Мировом океане, но есть всего две возможности, как все исправить:

  1. Уничтожение плантаций водорослей, что в свою очередь, понизит показатель растворенного кислорода в воде.
  2. Устранение причин, вызывающих эвтрофикацию.

Для осуществления этих мер требуется принятие соответствующих законов, разработка долгосрочных программ и финансовые вложения. Если не сделать этого сегодня, то последующие поколения людей будут жить в мире, описанном многими писателями-фантастами.

Трагедия мирового масштаба

Осознание величины экологической катастрофы и ее последствий – вот первостепенная задача правительств всех стран на планете. Вернуть природе ее первозданность намного сложнее, чем уничтожить, поэтому люди, являющиеся неотъемлемой частью единой экосистемы Земли, должны принять всю ответственность за происходящее в мире на себя, лишь после этого возможны перемены к лучшему.

Источник

ЭВТРОФИКА́ЦИЯ ВОДОЁМОВ

ЭВТРОФИКА́ЦИЯ ВОДОЁМОВ (эв­тро­фи­ро­ва­ние во­до­ёмов), по­вы­ше­ние уров­ня пер­вич­ной про­дук­ции вод бла­го­да­ря уве­ли­че­нию в них кон­цен­тра­ции био­ген­ных эле­мен­тов, гл. обр. азо­та и фос­фо­ра. Ин­тен­сив­ное раз­ви­тие рас­те­ний при­во­дит к на­ко­п­ле­нию ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, ко­то­рое, вслед­ст­вие не­пол­но­го раз­ло­же­ния, на­ка­п­ли­ва­ет­ся в во­до­ёме. Пе­ре­ход во­до­ёмов от оли­го­троф­но­го со­стоя­ния че­рез ме­зо­троф­ное к эв­троф­но­му свя­зан с на­ко­п­ле­ни­ем в них дон­ных от­ло­же­ний и умень­ше­ни­ем вод­ной тол­щи, в ко­то­рой при преж­ней ско­ро­сти по­сту­п­ле­ния био­ген­ных эле­мен­тов воз­рас­та­ет их кон­цен­тра­ция. Раз­ли­ча­ют ес­тест­вен­ную и ан­тро­по­ген­ную Э. в. Ес­те­ст­вен­ная Э. в. длит­ся ты­ся­че­ле­тия­ми, ан­тро­по­ген­ная на­сту­па­ет го­раз­до бы­ст­рее, осо­бен­но в во­до­ёмах с за­мед­лен­ным сто­ком – озё­рах, во­до­хра­ни­ли­щах, пру­дах и внутр. мо­рях (обыч­но в при­бреж­ной зо­не). По­сту­п­ле­ние био­ген­ных эле­мен­тов, осо­бен­но в кон­ти­нен­таль­ные во­до­ёмы, про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те смы­ва­ния с по­лей удоб­ре­ний, а так­же с пром. и ком­му­наль­ными сто­ка­ми. Био­ген­ные эле­мен­ты по­сту­па­ют и с ат­мо­сфер­ны­ми осад­ка­ми, из почв (в ре­зуль­та­те их эро­зии, рас­паш­ки, све­де­ния ле­сов) и т. д. Осн. эв­тро­фи­рую­щим эле­мен­том для мор. во­до­ёмов слу­жит азот, для пре­сно­вод­ных – фос­фор (ино­гда азот). По­вы­ше­ние до оп­ре­де­лён­но­го уров­ня пер­вич­ной про­дук­ции при Э. в. соз­да­ёт ос­но­ву для раз­ви­тия бо­лее бо­га­той кор­мо­вой ба­зы рыб и др. гид­ро­био­нтов, спо­соб­ст­ву­ет уве­ли­че­нию их чис­лен­но­сти; за­тем, од­на­ко, ка­че­ст­во во­ды мо­жет ухуд­шить­ся: воз­ни­ка­ет её «цве­те­ние», за­рас­та­ет при­бреж­ная зо­на, умень­ша­ют­ся про­зрач­ность и со­дер­жа­ние ки­сло­ро­да. Вы­со­кая сте­пень эв­тро­фи­ка­ции при­во­дит к за­мо­рам рыб и др. оби­та­те­лей во­до­ёмов. Э. в. об­ра­ти­ма; наи­бо­лее ра­ди­каль­ные ме­ры борь­бы с ней – пре­гра­ж­де­ние дос­ту­па био­ген­ных эле­мен­тов в во­до­ём, очи­ст­ка сто­ков, аг­ро­тех­нич. и ле­со­хо­зяйств. ме­ро­прия­тия, умень­шаю­щие вы­нос био­ген­ных эле­мен­тов с пло­ща­ди во­до­сбо­ра. Для уве­ли­че­ния со­дер­жа­ния рас­тво­рён­но­го ки­сло­ро­да во­до­ёмы аэри­ру­ют ис­кусств. пу­тём или уда­ля­ют бед­ные ки­сло­ро­дом глу­бин­ные во­ды.

Источник



Процесс эвтрофикации в озерах представляет собой

До недавнего времени загрязнение воды было относительно локальной проблемой промышленно развитых стран. В настоящее время наиболее распространенным явлением стала эвтрофикация, т. е. обогащение внутренних водоемов азотом и фосфором. Источниками этих элементов служат смываемые с сельскохозяйственных земель удобрения и канализационные стоки. Это явление сейчас принимает глобальные масштабы и затрагивает не только пресноводные, но и морские экосистемы.

Канализационные стоки из прибрежных населенных пунктов сбрасываются в море иногда без всякой очистки, создавая непосредственную угрозу здоровью купающихся людей и морским обитателям. Поверхностные стоки из городских и индустриальных зон, а также со свалок часто загрязнены тяжелыми металлами и углеводородами. Биологическое концентрирование тяжелых металлов в морских пищевых цепях может давать их летальные для человека дозы, как это случилось при промышленном сбросе ртути в прибрежные воды около Миниматы в Японии. Высокое содержание ртути в рыбе повлекло смерть множества людей и других рыбоядных животных. Сублетальные дозы тяжелых мета!-лов, пестицидов и нефтепродуктов могут снижать сопротивление организма болезням.

В последнее десятилетие в целях борьбы с загрязнением и деградацией экосистемы Северного моря приняты меры по сокращению и в конечном итоге прекращению захоронения и сжигания токсичных отходов в прибрежной зоне стран, окружающих этот бассейн.

Еще одна серьезная проблема — сильная эрозия почвы. Сносимые поверхностным током частицы ведут к заилению внутренних и прибрежных вод, что иногда повышает их рыбные замасы. Однако налицо и отрицательные последствия. Например, сведение лесов стимулировало эрозию почв в Австралии, а это повысило мутность воды в ее прибрежных водах, что повлекло за собой отмирание полипов Большого Барьерного рифа.

Большое значение имеют также тепловое и нефтяное загрязнения воды.

Общие характеристики олиготрофных и эвтрофных озер загрязнение воды

Эвтрофикация

Эвтрофикация — это обогащение экосистемы питательными веществами. В течение длительного периода, обычно нескольких тысяч лет, озера естественным образом изменяют свое состояние с олиготрофного (бедного биогенными элементами) до эвтрофного (богатого ими) или даже дистрофного, т. е. с высоким содержанием в воде не минеральных, а органических веществ. Однако в XX в. произошла ускоренная антропогенная эвтрофикация многих озер, внутренних морей (в частности, Балтийского, Средиземного, Черного) и рек по всему миру.

Главной причиной этого стало усиленное применение азотных удобрений и сброс в водоемы больших количеств содержащих фосфаты бытовых сточных вод. Последнее отражает не только рост народонаселения планеты, но и современную тенденцию к увеличению его городской доли, а также совершенствование канализационных систем.

Эвтрофикация создает острые экономические и экологические проблемы. Чистая вода необходима для многих промышленных процессов, людей и домашнего скота, коммерческого и спортивного рыболовства, функционирования курортных зон и навигации.

загрязнение водыТипичные кривые «кислородного истощения»: влияние сброса в реку органики на концентрацию растворенного кислорода в воде. (Из С. F. Mason (1981) Biology of fresh water pollution, Longman.)

Нитраты и особенно фосфаты относятся к питательным веществам, чаще всего определяющим первичную продуктивность водных экосистем. Таким образом, добавка этих солей стимулирует быстрое размножение планктона. Консументы реагируют на рост кормовых ресурсов медленнее, поэтому увеличивается доля авто-трофов, гибнущих «естественной смертью» и непосредственно снабжающих органикой де-тритныс пищевые цепи. Минерализация накапливающихся остатков редуцентами требует кислорода. В результате его концентрация в воде может упасть ниже уровня, необходимого для нормального развития многих видов прежней экосистемы. В далеко зашедших ситуациях рыба и другие крупные животные гибнут, их разложение усиливает потребность в кислороде, и процесс идет по нарастающей. Эта проблема может затрагивать не только непосредственно эвтрофированную зону.

Нескольких участков с дефицитом кислорода в речных системах бывает достаточно для блокирования миграции проходных рыб, например лососей и угрей.

загрязнение водыТепловая стратификация озера в средних широтах (прудыЛинсяи, Коннектикут, США). Летом теплый, богатый кислородом циркулирующий слой воды (эпилимнион) отделяется от прохладного, бедного кислородом придонного слоя (гиполимниона) широкой зоной быстрого изменения температуры — термоклином. В этой зоне градиент оксигенации воды аналогичен приведенному для водоема в целом. (С изменениями из: Е. P. Odum (1971) Fundamentals of ecology, Saunders.)

Дезоксигенация проточных водоемов, вызванная органическими остатками, — процесс медленный, и максимальный дефицит кислорода обычно наблюдается на некотором расстоянии от места поступления питательных веществ. Так, например, в Темзе в 1967 г. осенью при низком уровне воды зона кислородного истощения простиралась на 40 км ниже Лондонского моста, а весной, когда вода стояла высоко, — всего на 12 км. В последние 30 лет проведена большая работа по очистке этой реки. Такого сильного дефицита кислорода в Темзе больше не наблюдается, и рыбу можно ловить на всем ее протяжении.

В озерах проблему вызванного эвтрофикацией дефицита кислорода может обострять сезонная стратификация, т. е. формирование несмешивающихся слоев воды с разными температурами. В умеренном климате температурная стратификация происходит обычно в начале лета, главным образом по двум следующим причинам.
1. Солнце нагревает поверхность воды. Теплая вода имеет более низкую плотность, поэтому она не погружается, а образует теплый стационарный верхний слой (эпилим-нион). Ниже этого слоя вода может нагреваться только за счет теплопроводности, а в жидкой среде это процесс медленный.
2. Реки и ручьи, впадающие в озеро, мельче его. Их вода прогревается на всю глубину. Она смешивается только с эпилимнионом, еще больше повышая его температуру по сравнению с глубинным слоем (гиполимнионом)

Для озерной экосистемы все это имеет важные последствия, в частности затрудняет снабжение гиполимниона кислородом.

Вода озера снабжается кислородом тремя основными путями:
1) за счет фотосинтеза, требующего света, т. е. наиболее интенсивно идущего у поверхности;
2) путем диффузии из атмосферы;
3) с проточной водой впадающих рек и ручьев.

Как видно, эти источники обогащают кислородом прежде всего эпилимнион. Оксигенация глубинных слоев зависит от диффузии сверху и перемешивания воды во время сильного волнения. Последнее более характерно для зимнего сезона. Таким образом, при установлении летней стратификации жизнь в глубине озера зависит главным образом от образовавшегося к весне запаса кислорода в ги полимн ионе.

В здоровой озерной экосистеме большая часть первичной биомассы поедается фитофагами; на долю детритофагов и редуцентов приходится сравнительно мало пищи. Эвтрофикация повышает продуктивность фитопланктона в эпилимнионе, и масса мертвых остатков оседает на дно водоема, поскольку консументы «не справляются» с возросшим количеством корма. Это стимулирует развитие в гиполимнионе редуцентов, истощающих и так небольшой запас кислорода. Если бы кислорода в гиполимнионе было много, то никаких проблем не возник&то бы . Однако к концу лета там возможно развитие аноксических (бескислородных) условий, вызывающих катастрофическую гибель (замор) рыбы и других животных.

Источник

Adblock
detector