9.10. Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідро біонтів

Турбулентне перемішування водних мас, їх температура, сонячна радіація та осадоутворення відіграють вирішальну роль у формуванні якості волди та біологічної продуктивності водних екосистем. У зв’язку із стоковими і вітровими течіями забезпечується насиченість води киснем, прискорюється процес бактеріального розкладу (деструкції) органічних речовин, активізуються метаболічні процеси в організмі гідробіонтів, що позитивно впливає на їх продуктивність.

На формування якості води великий вплив мають бактерії, які реагують на зміни проточності води, насиченості її киснем та забруднення органічними речовинами. Їх чисельність залежить від екологічних факторів середовища. Так, у поверхневій плівці води, де відбувається мікроконвективне перемішування її самого верхнього шару (перша екологічна ніша), рівень насиченості киснем та поживними речовинами великий, а загальна чисельністьбактерій досягає від 0,3 до 4 млрд. клітин на 1 см³.

Друга екологічна ніша у водоймах знаходиться на глибині 20-50 см. Тут відбувається масовий розвиток фітопланктону, що обумовлено оптимальним освітленням (фотичний шар води). Завдяки стоковим, вітровим та дрейфовим течіям, які добре перемішують цей шар, інтенсивність функціонування бактеріє-, фіто- та зоопланктону тут висока.

Третя екологічна ніша збігається з зоною термоклину, де внаслідок більшої щільності води затримуються частинки детриту та відмерлі планктонні організми, які опускаються з верхніх шарів води на дно. У зоні термоклину різко зростає чисельність бактеріального населення.

У придонному шарі води (четверта екологічна ніша), де водообмін обмежений і наявні анаеробні застійні зони, серед бактеріального населення переважають залізобактерії, тіонові, метаноокиснювані та воденьокиснювані бактерії. Безпосе­редньо у зоні контакту води з дном переважають сульфатреду-куючі та бактерії маслянокислого бродіння. У донних відкладеннях (п'ята екологічна ніша) висока загальна чисельність бактерій, яких налічується до десятків і навіть сотень мільярдів клітин у 1 см³ вологого мулу.

У мезотрофних озерах і водосховищах на деякій глибині від поверхні мулу відбувається утворення метану, редукція сульфатів та маслянокисле бродіння. Цей шар мулу характе­ризується збіднілим бактеріальним населенням та невеликою кількістю інших бентонтів, що пов'язане із зменшенням концентрації органічних речовин, біогенних елементів та високим вмістом токсичних для гідробіонтів сполук.

На відміну від стратифікованих озер та водосховищ, де бакте­ріальне населення більш чітко прив'язане до певних екологічних ніш, у річках вирішальне значення в розселені планктону належить гідродинамічним та гідрофізичним чинникам. Так, у гірських річках, де швидкість течії значна (2—6 м/с), а в періоди паводку та повені спостерігається висока каламутність, розвиток фіто- і зоопланктону пригнічується, а в товщі води домінує бактеріопланктон, хоча його чисельність відносно невисока. У рівнинних річках планктон різноманітніший і включає, крім бактерій, також водорості та безхребетних. У періоди повені і паводку в річки заноситься велика кількість різноманітних ґрунтових змивів, внаслідок чого вода збагачується алохтонним бактеріопланктоном, чисельність якого може зростати в десятки разів у порівнянні з меженним періодом (рис. 105).

Гідродинамічні процеси мають важливе значення для життєдіяльності водоростей. Планктонні діатомові водорості з кремнеземним панциром краще розвиваються в умовах активного перемішування води, що перешкоджає осіданню їх на дно і сприяє перебуванню в завислому стані. На різні водорості неоднаково впливає швидкість течії. Найбільш реофільні діатомові водорості, які добре розвиваються при швидкості течії 0,7 м/с і більше. Для хлорококових лімітуючою є швидкість у межах 0,5—0,8 м/с, а для синьозелених водоростей — збудників «цвітіння» води швидкість 0,2—0,3 м/с вже несприятлива.

Течія — один з основних факторів, який визначає поведінку безхребетних тварин у біотопах. Бентосні безхребетні, які перебувають у слабопроточних придонних шарах води, надзвичайно чутливі до змін динаміки водних мас. Швидкість течії для них є особливо важливим екологічним фактором, оскільки з нею пов'язане поновлення запасів кисню у придонному шарі води. Чим більша швидкість течії, тим швидше і в більшій кількості відбувається приток кисню до бентонтів. Спостереження за водяними тваринами свідчать, що швидкість перемішування води у водоймах і врдотоках інколи має для них навіть більше значення, ніж високий рівень насиченості води киснем. Зареєстровані непоодинокі випадки швидкої загибелі безхребетних у добре насичених киснем водоймах під час призупинення течії. Загибель наступала внаслідок отруєння власними метаболітами, які не зносились від бентонтів потоком води. В той же час у проточній воді з невисоким рівнем розчиненого кисню безхребетні розвивались нормально.

Планктонні і бентосні безхребетні стоячих водойм мають у своїй структурі такі морфо-функціональні елементи, які дають змогу їм самим створювати течію навколо свого тіла (джгутики, вії та сифональні канали, через які прокачується вода).

У безхребетних, що живуть у проточній воді, утворень для примусового створення течії води немає. Для них більш характерним є наявність пристосувань для стабілізації свого положення у потоці води (витягнута або плоска форма тіла, наявність присосків або гачків, рух назустріч потоку води тощо).

Швидкість течії та характер донних ґрунтів часто відіграють основну роль у пристосуванні окремих груп гідробіонтів до різних біотопів. Так, олігохети та інші представники червів віддають перевагу мулистому дну, а молюски — твердому піщаному, на якому вони можуть міцно закріплюватись. Від швидкості течії залежить чисельність і біомаса організмів у розрахунку на одиницю об'єму води або площі дна. Вважається, що продуктивність безхребетних найвища при швидкості течії води 0,3 —0,9 м/с. У різних видів риб вона коливається в досить широких межах.