20.2. Сапробність водних об'єктів
Ступінь забруднення водних об'єктів органічними речовинами визначає їх сапробність (sapros — гниючий), а розділ гідроекології, що вивчає такі забруднення, називається сапробіологія.
Водяні організми різних систематичних груп виявляють неоднакову чутливість до вмісту у воді органічних речовин і продуктів їх розкладу. Можливість пристосування гідробіонтів до існування у середовищі з різним рівнем органічного забруднення зумовлюється комплексом фізіолого-біохімічних процесів, які постійно протікають у їх організмі. Гідробіонти, які живуть у забруднених органічними речовинами водах і приймають участь у процесах їх розкладу, називаються сапробіонтами, або сапротрофами. Вони є важливим ланцюгом у біологічному кругообігу речовини і енергії. До цієї групи належать бактерії, актиноміцети, гриби, окремі види водоростей, здатні засвоювати органічні речовини. Серед водяних тварин є такі, які живляться розчиненими органіч ними речовинами, гниючими залишками, екскрементами і можуть жити в воді з невисоким вмістом кисню (наприклад, олігохета трубочник звичайний (Tubifex tubifex).
Видова структура угруповань гідробіонтів в залежності від їх чутливості до органічного забруднення водойм чітко виявлена на біоценотичному рівні. Виходячи з цього, у 1908 р. німецькі дослідники К. Кольквітц і Р. Марссон запропонували оцінювати інтенсивність забруднення водойм органічними речовинами за наявністю у водоймах представників окремих систематичних груп гідробіонтів з різним ступенем гетеро-трофності та оксифільності - показових організмів, або біоіндикаторів сапробності. Ними були закладені підвалини санітарно-біологічного аналізу води, або санітарної гідробіології.
За ступенем забруднення вод органічними речовинами їх поділяють на полі-, мезо- і олігосапробні, а гідробіонти, які в них мешкають, називаються полі-, мезо- і олігосапробами. Мешканців особливо чистих вод називають катаробами, або катаробіонтами, а особливо брудних — гіперсапробами. Ці організми є показовими щодо відповідних умов сапробності або біоіндикаторами.
Одним з основних показників при оцінці сапробності водних об'єктів або їх окремих зон (табл. 14) є кількісна характеристика наявності або відсутності у воді вільного кисню. Чим більша ступінь забруднення органічними речовинами, тим більша кількість 02 використовується на окиснення і тим менша його концентрація залишається у воді.
Таблиця 14. Основні показники сапробності водних об'єктів
Показники | Зони | ||||
| полісапробна | ά-мезосапробна | β-мезосапробна | олігосапробна | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Наявність органічної речовини та продуктів її розкладу | Білкові сполуки, поліпептиди, вуглеводи | NH4+, N02-, аміак, амінокислоти, аміди, амідокислоти | NH4+, N02-, N03- аміачні сполуки жирних кислот | N03-; | |
Кисневі умови | Анаеробні | Напіванаеробні | Аеробні | Аеробні | |
Джерела кисню | Дифузія | Дифузія та фотосинтез | Фотосинтез та дифузія | Фотосинтез та дифузія | |
Потреба організмів У кисні | Незначна | Слабка | Велика | Дуже велика | |
•Характер біохімічних процесів | Відновний | Окисно-відновний | Окисний | Окисний | |
Вугільна кислота | Багато | Чимало | Небагато | Мало | |
С ірководень | Багато | Чимало | Мало | Немає | |
Чисельність сапрофітних бактерій | Сотні тисяч — мільйони | Десятки — сотні тисяч | Тисячі — десятки тисяч | Сотні — тисячі | |
Різноманіття видів | Дуже мале | Значне | Велике | Велике | |
Головні групи організмів | Бактерії, безкольорові джгутикові, інфузорії, черви, личинки мух | Бактерії, гриби, синьозелені, зелені джгутикові водорості, інфузорії, черви, коловертки, личинки мух | Синьозелені, діатомові, зелені, золотисті та інші водорості; інфузорії; губки; коловертки; молюски; ракоподібні; риби | Зелені, діатомові, динофітові, хризомонадові та інші водорості; коловертки; моховатки; губки; молюски; ракоподібні; риби | |
Переважання окремих видів | Дуже сильне | Сильне | Значне | Звичайно слабке | |
Продуценти | Немає | Мало | Багато | Багато | |
Консументи | Дуже багато | Багато | Багато | Небагато |
Ступінь сапробності визначається перш за все за видовим складом бактеріо-, фіто- і зоопланктону, бентосу та перифітону.
Полісапробні води характеризуються наявністю значної кількості білків, поліпептидів, вуглеводів, а також лише слідовими концентраціями кисню та накопиченням у воді діоксиду вуглецю, сірководню і метану. Для таких вод типовим є відновний характер біохімічних процесів. Показник біохімічного споживання кисню БСК5 у таких водах становить близько 40 мг 02/дм3. У них живуть переважно гідробіонти-полісапроби, які витримують високий рівень забруднення, серед них бактерії Thiopolycoccus ruser і Sphaerotilus natans, сіркобактерії роду Beggiatoa, інфузорії Paramecium putrinum, Vorticella putrina, джгутикові Oicomonas mutabilis, олігохети Tubifex tubifex, личинки мух Eristalis tenax. Полісапробні води формуються в річках і замкнених водоймах, в які спускаються господарчо-побутові і стічні води виробництв харчових та інших підприємств, які переробляють органічні речовини. Чисельність видів гідробіонтів, які можуть жити у таких водах, дуже обмежена. Ті ж організми, які пристосовуються до умов полісапробності, розвиваються масово, оскільки вони мають обмежене коло конкурентів. Полісапроби часто утворюють слизові лопаті обростань на твердих предметах. У полісапробних водах може зустрічатись кишкова паличка у досить значній кількості.
У мезосапробних водних об'єктах ступінь забруднення менш виражена, відсутні білки, більше кисню, значно менше діоксиду вуглецю та сірководню. В той же час у воді є слабоокиснені азотисті сполуки, зокрема, аміак, аміно- та амідокислоти. у мезосапробних водах живуть організми, які витримують помірно забруднене органічними речовинами середовище. На відміну від полісапробів, мезосапроби більш вимогливі до наявності вільного кисню у воді і продуктів розкладу білків, а саме амонію і нітритів.
В залежності від рівня забруднення органічними речовинами та присутності представників окремих систематичних груп гідробіонтів мезосапробні води поділяються на ά- і β-мезосапробні.
Води ά- мезосапробної зони характеризуються наявністю аміаку, нітритів, амідо- і амінокислот. Мінералізація органічної речовини у таких водах відбувається за рахунок аеробного окиснення, особливо за участю бактерій. Показник БСК5,. для таких вод становить приблизно 4—12 мг 02/дм3. Серед мезосапробних організмів зустрічається багато бактерій, деякі гриби (Nematosporangium, Leptomitus lacteus), різні види водоростей -синьозелені (деякі види роду Oscillatoria), зелена нитчаста водорость Stigeoclonium tenue, деякі евгленофітові (Euglena viridis); війчасті інфузорії (Stentor coeruleus), коловертки різних видів, ракоподібні (Asellus aquaticus), молюски (Sphaerium corneum), личинки двокрилих (Chironomus plumosus, Psychoda), олігохети та інші бентосні безхребетні. Ці організми витримують досить забруднене середовище із значним дефіцитом кисню. У воді зустрічається кишкова паличка.
У β-мезосапробних водах у значно меншій кількості зустрічається амонійний і нітритний азот, переважають нітрати. Сірководень виявляється лише у слідових концентраціях. Відчувається деякий дефіцит кисню у воді, але він виражений слабо. Органічні речовини мінералізуються внаслідок їх повного окиснення. БСК5 дорівнює в середньому 1,7—4 мг 02/дм3.
Організми-індикатори β-мезосапробних вод представлені різними водоростями: синьозеленими, діатомовими, зеленими та іншими. У β-мезосапробній зоні можуть інтенсивно вегетувати вищі водяні рослини. У значній кількості представлені види найпростіших: корененіжок, джгутикових, війчастих інфузорій, коловерток і червів. Зустрічаються молюски, ракоподібні, губки, моховатки. У таких водоймах поширені риби (карась, короп, лин, голець, в'юн та інші).
Води малозабруднених річок, озер, водосховищ, в яких відбувається інтенсивна мінералізація органічних речовин, характеризуються як олігосапробні. У таких водних об'єктах внаслідок високої концентрації розчиненого кисню переважають окисні процеси. Із сполук азоту містяться нітрати, мало вугільної кислоти і відсутній сірководень. БСК5 не перевищує 1,6 мг 02/дм3, що свідчить про дуже низький вміст органічних речовин у воді. Серед олігосапробних організмів, що мешкають у чистих або слабозабруднених органічними речовинами водах, багато водоростей різних систематичних груп (зокрема, діатомових і золотистих), безхребетних (коловерток (Notholca longispina), ракоподібних (Daphnia longispina, Bythotrephes longimanus), молюсків (Dreissena polymorpha), личинок комах), а з риб представлені форель, судак, окунь, стерлядь, гольян. Серед бактерій олігосапробної зони мало сапрофітів (не більше 3 тис. екз./см3) та організмів, які живляться бактеріями.
Особливо чисті води за системою сапробності називаються катаробними. Такі води перенасичені киснем, у них відсутні діоксид вуглецю і сірководень. Показник БСК5 дуже низький, що свідчить про мінімальний вміст органічних речовин. Серед мешканців таких вод (а це, як правило, найбільш холодні гірські річкові води) добре почуває себе форель та інші гідробіонти-оксифіли.
- 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