10.2. Сольовий склад океанічних і морських вод
Формування сольового складу океану пройшло в геологічній історії Землі три стадії: ранню — в умовах відсутності біосфери, стадію становлення біосфери і стадію сучасного океану, який бере свій початок з палеозойської ери. На різних стадіях мінеральний склад океанічної води проходив певну еволюцію, яка відобразилась і на еволюції тваринного світу.
Найбільш розчинні солі натрію надходили в океанічний розчин безпосередньо з вулканічних порід, які виливалися при виверженні вулканів. Такі породи і визначили найвищу концентрацію цього елемента в морській воді.
Надходження калію в океанічний розчин було значно меншим, оскільки в первинних базальтах, які складали, в основному, земну кору, вміст калію порівняно з натрієм був невисоким (близько 0,1 % калію і майже 2 % натрію), а швидкість його вимивання була в два рази нижчою, ніж натрію. Надходження калію в океан збільшилось значно пізніше і було пов'язане з утворенням у земній корі гірських порід, багатих на калій.
Магній у ряді інших катіонів морської води займає друге місце. Завдяки добрій розчинності і високому вмісту в ґрунтах він протягом тривалого геологічного часу надходив у великій кількості в ріки, а з річковою водою — в океан. Але, незважаючи на великі ресурси цього елемента, концентрація його у воді океанів значно нижча, ніж натрію. Це зумовлюється рядом причин. Серед них слід виділити утворення доломітів, які особливо інтенсивно формувалися в період докембрію та в ранньому протерозої. Зменшенню вмісту магнію у воді сприяло також його включення у метаболічні процеси, пов'язані з утворенням вапнякових скелетів гідробіонтів.
Основним джерелом надходження кальцію в океан протягом геологічної історії був стік прісноводних річок, вода яких характеризувалась великою насиченістю завислих частинок карбонатів, сульфатів і бікарбонатів кальцію. Значний вплив на його концентрацію у ріках і морях справили і продовжують справляти карбонат-бікарбонатна рівновага, режим СО2 і температура. Низьким є вміст СаСО3 у водах високих широт, в акваторіях, близьких до полюсів Землі, і в глибоких холодних водоймах. Недостатній вміст у таких водах карбонату кальцію негативно впливає на життєдіяльність організмів. Наприклад, глибоководні (1 000—4 000 м) тварини (м'які морські їжаки, голотурії і форамініфери) страждають від дефіциту кальцію, різко відстають у рості, мають недостатньо розвинутий вапняний покрив.
У поверхневих шарах екваторіальних вод, де вода перенасичена гідрокарбонатом кальцію, навпаки, ні безхребетні, ні хребетні тварини не виявляють ознак кальцієвої недостатності. Такі акваторії відзначаються наявністю великих масивів вапняних рифів, а безхребетні тварини, що мешкають у таких водах, мають особливо масивні карбонатні скелети.
Склад океанічної води відіграв суттєву роль у розвитку тваринного світу. Первинні клітинні організми накопичували одні елементи і виводили інші, у зв'язку з чим неорганічні іони стали брати участь в осморегуляції та в специфічних біохімічних реакціях. У процесі еволюції деякі неорганічні іони включались в органічні молекули, змінюючи їх специфічні властивості, структуру і функцію. Особливо це позначилося на змінах кісткового скелету водяних тварин. Ще з протерозойської ери морські організми спеціалізувались на використанні у тканинах опорного апарату різних важкорозчинних сполук, що з'являлись у океанічній воді. Як скелетні були використані сполуки карбонату кальцію (арагоніт), фосфати кальцію і магнію, апатити (гідроксилапатит і фторапатит), фторид кальцію та ін. Хімічний склад скелетів різних морських організмів дає уявлення про особливості мінерального обміну у водяних тварин у залежності від характеру вод. Так, у первісних тварин скелет складався переважно з SiO2. Така структура збереглася тільки у губок. У молюсків на побудову зовнішнього скелета (черепашки) використовуються переважно сполуки карбонату кальцію, а у деяких — сполуки кальцію і магнію з фосфатом.
Фосфатно-хітинові опорні тканини еволюційно збереглись лише у членистоногих, тоді як фосфатно-кальцієві скелети, побудовані на основі білкового матриксу, стали опорним апаратом у риб, морських ссавців та наземних тварин.
Включення в тканинні структури фосфатів послужило основою для побудови і розвитку нервово-м'язової організації. Кальцій і фосфор стали найважливішими пластичними компонентами тканинних структур водяних і наземних хребетних тварин. Вони приймають участь у регуляції багатьох біохімічних процесів.
У сучасний геологічний період загальна солоність океанічних вод коливається від 32 до 37,5 %о (середня 35,0 %о). Найбільші коливання солоності спостерігаються у прибережних зонах. Вони залежать від виносу річкових вод. Зміни солоності поверхневого шару океанічної води відбуваються після великих атмосферних опадів або навіть протягом доби внаслідок різної інтенсивності випаровування вологи вдень і вночі.
Порівняно з океаном солоність внутрішніх морів, у які впадають повноводні річки, менша. В той же час у внутрішніх морях посушливих зон, як Середземне або Червоне, де випаровування води постійно перевищує її надходження, солоність зростає до 38—42 %о. Але, незважаючи на такі зміни загальної солоності, співвідношення окремих хімічних елементів в сольовому складі залишається схожим.
Формування сольового складу Світового океану залежить від багатьох чинників, у тому числі від хімічних, фізичних і біологічних процесів. Елементами прибуткової частини балансу солей є винос іонів з поверхневим і підземним континентальним стоком в океан, виверження вулканів та вихід хімічних елементів із земних тріщин, що утворюються на дні морів та океанів.
З атмосферними опадами в океан надходить від 1 до 1,3 млрд т солей вулканічного, морського і континентального походження.
Серед усіх розчинених у океанічній і морській воді солей найбільша кількість припадає на хлорид натрію (близько 78 %) та хлорид магнію (близько 11 %) (табл. 3).
Таблиця 3. Доля основних солей у солоності деяких водних об'єктів
Водний об’єкт | Сульфати, % | Хлориди, % | Карбонати, % | Солоність, г/дм3 |
Океан | 10,8 | 88,8 | 0,40 | 35,0 |
Чорне море | 9,69 | 80,71 | 1,59 | 19,0 |
Каспійське море | 30,5 | 63,36 | 1,24 | 12,86 |
Аральське море | 38,71 | 58,59 | 0,93 | 11,28 |
В залежності від змін солоності води, пов'язаних з географічним положенням та фізико-хімічними факторами середовища, моря можна поділити на такі 5 типів:
1) окраїнні з солоністю поверхневих вод, близькою до океанічної, безпосередньо контактують з океанічними (арктичні, та деякі інші моря);
2) окраїнні з пониженою солоністю, що пов'язане з високим річковим стоком прісних вод;
3) окраїнні з підвищеною солоністю води внаслідок притоку в них високомінералізованих вод (Баренцове море) або переважання випаровування над атмосферними опадами (Аральське море);
4) cередземні з пониженою солоністю, яка зумовлюється значним річковим стоком (Чорне, Азовське, Каспійське та ін.).До цього типу належать моря, в зоні розташування яких опади переважають над випаровуванням або (наряду з цим) прісноводний річковий сток має високий рівень (Балтійське море);
5) cередземні з підвищеною солоністю води, обумовленою переважанням випаровування над опадами при низькому рівні прісноводного річкового стоку (Середземне, Карибське, Червоне моря, затоки Мексиканська, Перська).
Всього до Світового океану належать 60 морів та безліч заток і проток. Поблизу гирл великих річок, що впадають у моря, загальна солоність звичайно різко знижена. Це можна постерігати у місцях впадіння Дунаю та Дніпра у Чорне море або Дону і Кубані у Таганрозьку затоку Азовського моря.
У морях, де випаровування води переважає над опадами, солоність може зростати, наприклад, у Червоному (Красному) морі вона становить 40—41 %о, а в затоці Каспійського моря Кара-Богаз-Голі солоність води досягає 300 %.
Вміст 11 найважливіших неорганічних компонентів в океанічній воді з загальною мінералізацією 34,5 % наведено нижче:
Інгредієнт Концентрація, г/дм3
СІ- (хлор) 18,9799
SO42- (сульфат) 2,6486
НСО3- (гідрокарбонат) 0,1397
Вг- (бром) 0,0646
F- (фтористі сполуки) 0,0013
Н3ВО3 (борна кислота) 0,0260
Na+ (натрій) 10,5561
Mg++ (магній) 1,272
Са++ (кальцій) 0,4001
К+ (калій) 0,380
Sr++ (стронцій) 0,0133
Між океаном, атмосферою і сушею відбувається постійний обмін не тільки водою, а й солями. З річковим стоком у моря і океани виноситься протягом року 2,5*109 т солей. У свою чергу, в процесі випаровування води з поверхні океану в атмосферу надходять водно-повітряні аерозолі, в яких розчинені солі знаходяться у водно-дисперсному стані. Частина пароподібної вологи, насиченої хлоридами, опадає на поверхню океану, а більш легкі аерозолі, збагачені сульфатами морської води, переносяться вітровими потоками на сушу. Випаровування супроводжується не тільки переходом солей морської води в атмосферу, але й якісними змінами їх складу, що являє собою суть сольового обміну між океаном і атмосферою, а через неї — із сушею.
Завдяки цим процесам сульфати океанічного походження, що випадають на землю, знову повертаються в океан з поверхневим стоком. Таким чином здійснюється кругообіг не тільки сульфатів, але й інших розчинених у морській воді солей.
Істотний вплив на винесення морських солей на сушу відіграє розбризкування морської води у прибережних хвилеприбійних зонах. Так, з одного кілометра берегової лінії океану на сушу переноситься до 2000 т солей у рік, а у розрахунку на 250 тис. км берегової лінії усіх континентів це становить близько 500*106 т на рік.
- 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