21.2. «Цвітіння» води як гідробіологічний процес, зумовлений евтрофікацією
Однією з найважливіших біологічних особливостей водоростей є здатність до накопичення азоту і фосфору при їх надходженні у водне середовище в значній кількості. Наявність цих елементів у воді стимулює розмноження водоростевих клітин, потенційні можливості яких до поділу надзвичайно високі. Так Microcystis aeruginosa протягом вегетативного сезону може утворювати від однієї клітини до 1020 нащадків [109]. Саме тому збагачення води біогенними речовинами, особливо азотом і фосфором, викликає масовий розвиток водоростей. У високоевтрофних водоймах видове різноманіття флори збідніле. Переважають, в основному, кілька видів водоростей, які утворюють велику біомасу.
У морях внаслідок масового розвитку водоростей спостерігаються так звані «червоні припливи». Причиною їх появи є водорості родів золотисті (Prymnesium) і динофітові (Cochlodinium), які виділять дуже небезпечні токсичні речовини для риб та багатьох безхребетних.
У континентальних водоймах, особливо малопроточних водосховищах, найбільше значення у розвитку фітопланктону до рівня «цвітіння» води мають синьозелені водорості, особливо види родів Microcystis, Aphanizomenon і Anabaena. «Цвітінням» воно називається тому, що внаслідок масового розвитку планктонних водоростей вода набуває забарвлення (синьо-зеленого, зеленого, червоного, буро-жовтого) в залежності від переважання пігментації видів-збудників. Розвиток синьозелених водоростей до рівня «цвітіння» лімітується вмістом фосфатів, швидкістю течії та її каламутністю. Саме цим пояснюється те, що у швидкотекучих «цвітіння» води практично не буває.
Екологічний механізм цього явища дуже складний і обумовлений взаємодією природних і антропогенних факторів [102]. До останніх належить зарегулювання річкового стоку, наприклад таких рівнинних річок, як Дніпро, Дністер, Волга, Дон. Після залиття великих площ землі та переходу у воду біогенних речовин, утворення мілководних застійних зон, де вода інтенсивно прогрівається і слабо обмінюється, створюються найбільш сприятливі екологічні умови для масового розвитку синьозелених водоростей. У водосховищах України до їх числа належать види Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flosaquae, Anabaena sp., причому перший вид домінує у водоростевих співугрупованнях і часто утворює монокультуру з біомасою до 40 кг/м3. У процесі розвитку мікроцистис проходить кілька стадій — донну, планктонну, нейстонну, стадію сухих кірок і спор. Наявність спор у циклі розвитку робить цей вид водоростей досить стійким до змін умов середовища.
Розрізняють різні ступені «цвітіння» води в залежності від кількості утвореної біомаси. В межах 0,5—0,9 мг/дм3 — слабке, 1,0—9,9 мг/дм3 -- помірне, 10—99,9 мг/дм3 -- інтенсивне і «гіперцвітіння», коли утворюється біомаси більше 100 мг/дм3.
Під час масового розвитку фітопланктону на поверхні водойм утворюється слизоподібні плівки, при зближенні яких формуються «плями цвітіння». У них може виділятись планктонна, нейстонна та гіпонейстонна зони, що займають різні горизонти водної поверхні, а за забарвленням в межах «плям» вимальовуються зони зеленої, блакитної, бурої та білої плівок, де водорості перебувають на різних етапах деструкції. Поряд з основною колонією мікроцистиса в таких плівках зустрічаються значно менші скупчення інших видів водоростей (наприклад, афанізоменона), а також бактерії різних фізіологічних груп та віруси. Ці мікроорганізми утилізують органічні речовини відмерлих і відмираючих водоростей. Отже, «плями цвітіння» являють собою досить складні утворення (альгобактеріальні), в яких протікають переважно деструкційні процеси розкладу органічної біомаси.
У період максимального нагромадження «плям цвітіння» (липень—серпень) акваторія водосховища в штильову погоду має вигляд мозаїки з «плям» і чистоводь. При штормовій погоді «плями» розбиваються, але при відновленні штилю швидко формуються знов. Вітри і течії переносять їх по всій акваторії. Залежно від напрямків вітру великі маси водоростей можуть зганятися до берегів водосховища. Так, в Кременчуцькому і Каховському водосховищах згони ідуть переважно до південно-західних берегів, а біомаса таких згонів може досягати 500 кг/м3. Тут виникають зони заморів, бо в нагінних масах заплутується велика кількість риби, що гине внаслідок забивання зябер, кисневого дефіциту та отруєння токсинами водоростей. Найбільше водоростей наганяється в затоки і бухти, де вони настільки щільні, що не дають рухатися човнам.
Рибу, винесену хвилями на піщані береги, швидко скльовують птахи (чаплі, лелеки, баклани та інші), які налітають масами до місць скупчення загиблої риби. Водорості, що залишаються після нагонів на піщаних узбережжях, висихають, перемішуються з піском і утворюють сухі кірки.
Більша частина «плям цвітіння» розкладається в місцях нагону з утворенням великої кількості продуктів розкладу (фенол, індол, скатол, поліпептиди та альготоксини), здебільшого токсичних. При розкладанні виділяються також пігменти — фікобіліни, фікоціанини, тому вода набуває густо-синього кольору. Такі водні ділянки стають непридатними для життя багатьох гідробіонтів.
Певна частина водоростевих плівок піддається лізису під дією вірусів і бактерій-супутників, а також власних токсинів. Такі явища виникають 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 запахом, і нарешті, тільки невелика частина спродукованої біомаси осідає на дно, де у «муловому розчині» на стику двох біотопів — водної маси і донного мулу — утворює зимуючі колонії водоростей, вкриті шаром слизу. Цикл замикається протягом вересня — жовтня, і тоді місце синьозелених водоростей як домінанти в біоценозах займають інші, більш холодолюбні водорості, зокрема діатомові.
Відмирання водоростевої біомаси зумовлює різке погіршення якості води, що наближається за своїми показниками до рівня води ά- мезосапробної, полісапробної і навіть гіперсапробної зони. Забруднення водойм внаслідок розкладу великих мас водоростей характеризується як біологічне самозабруднення.
Період домінування синьозелених водоростей пов'язаний з пригніченням усіх інших компонентів фітопланктону внаслідок затемнення води, перехоплення біогенних елементів і впливу токсичних виділень на інші планктонні види.
Після Чорнобильської аварії встановлено, що Microcystis aeruginosa є концентратором радіонуклідів з коефіцієнтом накопичення 104, тобто в 10 тис. разів у порівнянні з концентрацією їх у воді.
Зоопланктон при «цвітінні» води пригнічений і дуже збіднений, бо живитися колоніями мікроцистиса зоопланктонти не можуть через їх великий розмір, крім того їх відлякують екзометаболіти. Риби уникають скупчень синьозелених водоростей з тих же причин. З представників аборигенної іхтіофауни Дніпра їх практично не споживає ні один вид, що дає змогу синьозеленим водоростям розмножуватись відповідно до їх величезного біотичного потенціалу.
Отже, «цвітіння» води — це екосистемне явище, пов'язане, перш за все, з перетворенням лотичних екосистем в лентичні і має глибоке коріння в еволюційній історії гідросфери.
Значний вклад у з'ясування біологічної сутності процесу «цвітіння води», його причин і закономірностей зроблено колективом вчених Інституту гідробіології Академії наук України на чолі з академіком О. В. Топачевським.
- Основні одиниці виміру, що застосовуються в гідроекології
- Глава 1. Гідросфера та її екологічна зональність
- Загальна характеристика гідросфери
- Запаси (розподіл) води в гідросфері
- Екологічна зональність Світового океану та морів
- 1.3. Екологічна зональність континентальних водойм
- 1.4. Екологічна зональність річкових систем
- 2.1. Екосистема як структурно-функціональна складова біосфери
- 2.2. Угруповання гідробіонтів окремих екологічних зон водних екосистем
- Глава 3 Бактерії і віруси
- 3.1. Бактерії
- 3.2. Віруси.
- Глава 4. Водорості (Algae)
- 4.1. Екологічні форми водоростей
- 4.2. Синьозелені водорості (Cyanophyta)
- 4.3. Діатомові водорості (Bacillariophyta)
- 4.4. Зелені водорості (Chlorophyta)
- 4.5. Харові водорості (Charophyta)
- 4.6. Динофітові водорості (Dinophyta)
- 4.7. Криптофітові водорості (Cryptophyta)
- 4.8. Евгленофітові водорості (Euglenophyta)
- 4.9. Золотисті водорості (Chrysophyta)
- 4.10. Жовтозелені водорості (Xanthophyta)
- 4.11. Червоні водорості, або багрянки (Rhodophyta)
- 4.12. Бурі водорості (Phaeophyta)
- 4.13. Рафідофітові водорості (Raphydophyta)
- Глава 5. Вищі водяні рослини
- 5.1. Загальна характеристика
- 5.2. Екологічні угруповання
- Глава 6. Водяні безхребетні тварини
- 6.1. Найпростіші (Protozoa)
- 6.2. Губки (Porifera)
- 6.3. Кишковопорожнинні (Coelenterata)
- Плоскі черви (Plathelminthes). Турбелярії (Turbellaria )
- 6.6. Круглі черви, або первиннопорожнинні (Nemathelminthes). Нематоди (Nеmatoda) і коловертки (Rotatoria)
- 6.8. Водяні членистоногі (Arthropoda)
- 6.9. Молюски (Mollusca)
- 6.10. Щупальцеві, або червоподібні, організми (Tentaculata, або Vermoidea)
- 6.11. Щетинкощелепні, або морські стрілки (Chaetognatha)
- 6.12. Голкошкірі (Echinodermata)
- Глава 7. Рибоподібні та риби (Pisces)
- 7.1. Екологічні особливості формування іхтіофауни
- 7.2. Рибоподібні
- 7.3. Хрящові риби (Chondrichthyes)
- 7.4. Хрящові ганоїди (Chondrostei)
- 7.5. Справжні кісткові риби (Teleostei)
- Глава 8. Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
- 8.1. Водні маси як компонент гідрологічної структури водойм і водотоків
- 8.2. Типізація водних об'єктів та їх гідрологічна характеристика
- 8.3. Роль течій у формуванні структури біоценозів та функціонуванні водних екосистем
- Глава 9. Гідрофізичні фактори у водних екосистемах
- 9.1. Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
- 9.2. Термостабільні властивості води
- 9.3. Щільність води
- 9.4. В'язкість води і поверхневий натяг
- 9.5. Забарвлення води
- 9.6. Температурний та термічний режим водних об'єктів
- 9.7. Льодовий режим
- 9.8. Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
- 9.9. Седиментація, осадоутворення та формування донних ґрунтів
- 9.10. Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідро біонтів
- Глава 10. Сольовий склад вод та адаптація до нього гідробіонтів
- 10.1. Класифікація природних вод за сольовим складом
- 10.2. Сольовий склад океанічних і морських вод
- 10.3. Сольовий склад континентальних вод
- Класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями іонного складу [34]
- 10.4. Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
- 10.5. Осмотичні фактори середовища та осморегуляція у гідробіонтів
- 10.6. Адаптація гідробіонтів до водно-сольових умов середовища
- Глава 11 Іонні компоненти та їх екологічна роль
- 11.1. Неорганічні елементи океанічних, морських і прісних вод
- 11.2. Натрій, калій і цезій у водних екосистемах
- 11.3. Кальцій у водних екосистемах
- Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організм гідробіонтів
- 11.4. Магній у морських і континентальних водах
- 11.5. Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
- Глава 12. Мікроелементи водних екосистем та їх біологічна роль
- 12.1. Гідробіонти як біоконцентратори мікроелементів
- Вміст заліза у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (г на 1 кг сухої маси) водойм Дністра і
- Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
- Вміст міді у воді (мкг/дм3) і одних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.4. Марганець
- 12.5. Цинк
- Вміст цинку у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.6. Кобальт
- 12.7. Кадмій, хром, алюміній
- Вміст хрому у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [73, 74]
- Глава 13 Кисень гідросфери та його роль у водних екосистемах
- 13.1. Кругообіг. Формування кисневого режиму
- 13.2. Розкладання органічних речовин та формування якості води
- 13.3. Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів.
- 13.4. Особливості використання гідробіонтами кисню з води
- Глава 14. Діоксид вуглецю у водних екосистемах
- 14.1. Хімічні та біологічні перетворення
- Відносна об'ємна розчинність газів у воді (долі одиниць) при парційному тиску 1 атм
- Молярна частина, %, окремих форм вугільної кислоти у воді залежно від її рН
- 14.2. Фіксація автотрофними і гетеротрофними організмами. Фотосинтез.
- 14.3. Адаптація риб до змін вмісту діоксиду вуглецю у воді
- 15.1. Кругообіг азоту в біосфері
- 15.2. Азотфіксація у водних екосистемах
- 15.3. Засвоєння азоту в біосинтетичних процесах водоростей
- 15.4. Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
- 15.5. Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль у кругообігу азоту у водних екосистемах
- 16.1. Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
- 16.2. Вміст фосфору в організмах гідробіонтів і його метаболічна роль
- 17.1. Загальне уявлення про популяцію
- 17.2. Статево-вікова структура популяцій
- 17.3. Внутрішньопопуляційна різноякісність
- 17.4. Внутрішньопопуляційні взаємини гідробіонтів
- 17.5. Чисельність та біомаса популяцій гідробіонтів. Методи їх встановлення
- 17.6. Регуляція чисельності популяції
- 17.7. Функціональні та інформаційні зв'язки в популяціях гідробіонтів
- 17.8. Щільність популяції гідробіонтів
- Глава 18. Гідробіоценози як біологічні системи гідросфери
- 18.1. Загальна характеристика гідробіоценозів
- 18.2. Видова різноманітність гідробіоценозів
- 18.3. Гідробіоценози перехідних екологічних зон (екотопів)
- 18.4. Структура гідробіоценозів
- 18.6. Роль вищих хребетних тварин у біологічних процесах водних екосистем
- 19.1. Біологічна продукція та потік енергії у водних екосистемах
- 19.2. Деякі положення продукційної гідроекології
- 19.3. Методи визначення первинної продукції
- 19.4. Методи визначення вторинної продукції
- 19.5. Розрахунки потенційної і промислової рибопродуктивності
- Глава 20 Органічне забруднення
- 20.1. Органічні речовини та їх кругообіг у водних екосистемах
- 20.2. Сапробність водних об'єктів
- 20.3. Самозабруднення та самоочищення водойм
- Глава 21. Евтрофікація, її причини і наслідки для водних екосистем
- 21.1. Природна і антропогенна евтрофікація
- 21.2. «Цвітіння» води як гідробіологічний процес, зумовлений евтрофікацією
- Глава 22. Токсичне забруднення та його наслідки для водних екосистем
- 22.1. Джерела токсичного забруднення
- 22.2. Реакція гідробіонтів на токсичні впливи
- 22.3. Гідротоксикометрія
- 22.4. Фактори, що впливають на токсичність хімічних речовин для гідробіонтів
- 22.5. Методи оцінки і контролю токсичності водного середовища для гідробіонтів
- 22.6. Фізіолого-біохімічні механізми дії токсикантів на водяні організми
- Реакція гідробіоти на токсичну дію хімічних речовин у природних умовах
- 22.8. Біологічна індикація та моніторинг токсичних забруднень водних екосистем
- 22.9. Біологічна детоксикація та буферність водних екосистем
- 22.10. Нормування рівня токсичного забруднення
- Глава 23. Радіонуклідне забруднення водних екосистем та його вплив на гідробіонтів.
- 23.1. Природна радіоактивність водних об'єктів
- 23.2. Радіаційне опромінення гідробіонтів природними джерелами іонізуючої радіації
- 23.3. Забруднення водних об'єктів штучними радіонуклідами
- 23.4. Забруднення водних об'єктів у Чорнобильській радіонуклідній аномалії
- 23.5. Форми радіонуклідів у природних водах
- 23.6. Розподіл та міграція радіонуклідів у водних екосистемах
- 23.7. Накопичення радіонуклідів у організмах гідробіонтів
- 23.8. Вплив радіонуклідного забруднення на гідробіонтів
- Глава 24. Якість води
- 24.1. Екологічні та водогосподарські підходи до визначення якості води
- 24.2. Фактори, що впливають на сольовий склад вод як життєвого середовища гідробіонтів
- 24.3. Вплив внутрішньоводоймних процесів на якість води
- 24.4. Методи оцінки якості природних вод
- Класи та категорії якості поверхневих вод суші та естуаріїв України за екологічною класифікацією [21]
- 24.5. Картографування екологічного стану поверхневих вод
- 25.1. Загальна гідрографічна характеристика
- Структура річкової мережі України [20]
- 25.2. Геоморфологічні та ландшафтні особливості території України, що визначають формування річкової мережі
- Глава 26. Екологія дніпровських водосховищ
- 26.1. Морфометпрична та гідрологічна характеристика зарегульованої частини Дніпра
- Характеристика водосховищ Дніпровського каскаду [90]
- 26.2. Особливості формування екосистем
- 26.3. Основні угруповання водоростей та їх роль в екосистемах
- 26.4. Бактеріальне населення
- 26.5. Угруповання вищих водяних рослин в екосистемах
- 26.6. Основні угруповання тваринного населення
- 26.7. Забруднення, водосховищ і його вплив на формування якості води та рибопродуктивність Дніпра.
- Глава 27. Екологія української частини басейну Дунаю
- 27.1. Загальна гідролого-гідрохімічна характеристика екосистеми Кілійської дельти
- Вміст деяких важких металів у воді Кілійської дельти Дунаю, мкг/дм3 [74]
- 27.2. Біота Кілійської дельти
- 27.3. Басейни приток Дунаю, що стікають з Українських Карпат
- Глава 28. Екологія Дністра
- Гідрографічна характеристика, водність якість води
- 28.2. Угруповання гідробіонтів різних екологічних зон Дністра
- 28.3. Вплив зарегулювання на екологічний стан Дністра
- 29.1. Гідрологічний та гідрохімічний режим річки
- 29.2. Біота Південного Бугу
- 29.3. Вплив енергокомплексів на водні екосистеми
- Глава 30. Екологія Сіверського Дінця
- 30.1. Гідрографічна мережа та водний стік ріки
- 30.2. Гідрохімічний режим та формування якості води
- 30.3. Біота Сіверського Дінця
- Глава 31. Екологія Західного Бугу
- Глава 32. Екологічні особливості малихрічок
- 32.1. Формування водного стоку та якості води малих річок
- 32.2. Вплив сільськогосподарського освоєння земель на екосистеми малих річок.
- 32.3. Вплив промислових підприємств та міських конгломератів на стан малих річок
- 33.1. Загальна характеристика озер України
- 33.2. Екосистема Шацьких озер
- Глава 34. Екологічні особливості боліт
- 34.1. Загальна характеристика
- 34.2. Гідробіонти болотних екосистем
- Глава 35. Стави рибогосподарського призначення
- 35.1. Загальна характеристика
- 35.2. Гідрохімічний режим ставів
- 35.3. Гідробіологічний режим ставів рибогосподарського призначення
- 35.4. Ставкове рибництво
- Глава 36. Екосистеми водойм-охолоджувачів енергетичних об'єктів
- 36.1. Загальна характеристика
- Водойми-охолоджувачі теплових і атомних електростанцій України [23]
- 36.2. Гідрохімічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.3. Гідробіологічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.4. «Теплове забруднення» (термофікація) водного середовища
- 36.5. Рибогосподарське використання водойм-охолоджувачів
- Глава 37. Екосистеми каналів
- 37.1. Загальна характеристика каналів України
- Основні магістральні канали України та їх призначення
- 37.2. Особливості гідрологічного режиму каналів та їх вплив на формування гідро біоценозів
- 37.3. Гідробіоценози каналів
- 37.4. Формування якості води в каналах
- Глава 38. Екосистеми причорноморських лиманів
- 38.1. Екосистеми відкритих лиманів
- Характеристика відкритих причорноморських лиманів
- 38.2. Екосистеми закритих лиманів
- Характеристика закритих лиманів Дунай-Дністровського межиріччя
- Показники зовнішнього водообміну закритих лиманів [88]
- 38.3. Біологічні ресурси лиманів та їх народногосподарське значення
- Глава 39. Екосистема Чорного моря
- 39.1. Водний баланс і якість води
- 39.2. Газовий режим
- 39.3. Рослинний і тваринний світ
- 39.4. Іхтіофауна і рибний промисел
- 39.5 Проблеми екологічного оздоровлення Чорного моря
- Глава 40. Екосистема Азовського моря
- 40.1. Формування водного балансу
- Середній багаторічний водний баланс Азовського моря (1923—1976 pp.)
- Зміни річкового стоку в Азовське море під впливом господарської діяльності при середніх кліматичних умовах [38]
- 40.2. Гідрохімічний режим
- Щорічний баланс азоту і фосфору в Азовському морі, тис. Т [38]
- 40.3. Флора і фауна
- 40.4. Іхтіофауна Азовського моря
- 40.5. Вплив антропогенного навантаження на екосистему Азовського моря
- Глава 41. Законодавче регулювання водоохоронної діяльності