ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Абиотические факторы и процессы в водных средах из "Научные основы экобиотехнологии" По условиям залегания подземные воды разделяют на верховодку, грунтовые и артезианские. К верховодке относятся воды, залегающие наиболее близко к поверхности земли при временном переувлажнении. Грунтовые воды проникают глубже и скапливаются над водоупорными пластами. Артезианские воды - это подземные воды, залегающие между водонепроницаемыми пластами, находящиеся под напором (рис. 2.2). [c.76] Из водных стоков наиболее загрязнены и наиболее изменчивы по составу поверхностные воды. Этому способствует уплотнение почвенного покрова в результате развития городов, транспортной инфраструктуры, сельскохозяйственной деятельности, сведения лесов, которое снижает отношение инфильтрация/поверхностный сток. Увеличение поверхностного стока приводит к усилению эрозии и загрязненности рек и озер. [c.76] Загрязненность грунтовых и артезианских вод уменьшается в результате отфильтровывания загрязнений при просачивании воды в почву и подстилающие пористые породы, а также протекающих физико-химических, химических и биологических процессов самоочищения в почвенных средах. Поэтому грунтовые воды - одни из важнейших источников пресной воды, в том числе питьевой. В Германии до 70%, а в США до 50% питьевой воды получают из грунтовых вод. [c.76] Верхние 10 см чистой воды поглощают половину всего солнечного излучения видимой области спектра. Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи Солнца с длиной волны более 1500 мкм поглощаются верхним сантиметровым слоем воды. [c.77] В поверхностной пленке концентрируются поверхностно активные вещества, образуя более плотные скопления молекул, чем в массе воды. Здесь же концентрируются взвешенные, коллоидные и растворимые органические и неорганические вещества, происходит насыщение воды кислородом воздуха, наблюдаются градиенты потоков вещества и энергии, происходит их трансформация. Это создает условия для обильного развития в поверхностном слое сапрофитных бактерий и других одноклеточных организмов, а также питающихся ими консументов простейших, микроскопических рачков, личинок моллюсков и червей, мальков рыб и т.п. Среди живых существ, скапливающихся в поверхностном слое, преобладает молодь. Роль поверхностного биотопа особенно велика для биоты океанических и морских сред, толщи которых, как правило, бедны биогенными элементами. [c.77] Пограничной зоной водоемов являются также дно и донные отложения. В донных отложениях создается среда, свойства которой зависят от расстояния до границы раздела вода - донные отложения. Особенно велика роль донных отложений в поверхностных водоемах суши. [c.77] Толщина слоев донных отложений может достигать нескольких метров. Здесь аккумулируется энергия осевшего на дно органического вещества, накапливаются биогенные элементы, ионы и частично Ре , осуществляются абиогенные и биогенные процессы трансформации различных веществ. Накапливая минеральные и органические вещества, тяжелые металлы и другие загрязнения, донные отложения способствуют самоочищению водной среды. В то же время обратные процессы переноса веществ из донных отложений снабжают водные среды биогенными элементами, а при определенных условиях приводят ко вторичному загрязнению водоема, влияют на окислительно-восстановительные процессы внутри водоема. [c.77] В зависимости от толщины донных отложений в них могут формироваться как аэробные, так и анаэробные зоны. Трансформация биогенных и загрязняющих веществ, а также обмен с водной средой совершаются в активном слое ила, толщина которого зависит от свойств донных отложений и составляет от 5 до 20 см. [c.77] Абиотические факторы определяют свойства водной среды и влияют на жизнедеятельность организмов, биопродукционные и деструкционные процессы. [c.78] К абиотическим факторам, влияющим на водные экосистемы, относятся температурный режим, освещенность над зеркалом воды, прозрачность воды, скорость течения и перемешивание воды и другие гидрологические параметры, гидрохимические показатели воды (pH, окислительновосстановительный потенциал, содержание взвешенных и растворенных веществ, абиогенных и биогенных элементов, органического вещества, газовый режим), характер и динамика донных отложений и т.п. [c.78] Температурный режим. Благодаря высокой теплоемкости колебания температуры воды меньше, чем воздуха, что препятствует быстрому охлаждению нижележащих слоев воды во время замерзания водоема. Летом испарение воды с поверхности водоема предотвращает сильное нагревание верхних слоев лучами солнца. Годовые колебания температуры для пресноводных водоемов составляют не более 35 °С. [c.78] Температура водоема подвержена сезонным и суточным колебаниям, а также меняется с глубиной, причем чем меньше скорость течения воды, тем выраженее эта разница. Расхождение температуры по вертикальному профилю водоема называется температурной дихотомией, а расположение воды слоями, имеющими разную температуру, - температурной стратификацией. Стратификация по вертикали обусловлена различной плотностью воды с неодинаковой температурой. Летом, когда верхние слои воды теплее нижних, наблюдается прямая стратификация. Для зимних условий характерна обратная стратиГфикация температур, при которой теплее нижние слои. Наиболее выражена температурная стратификация в стоячих водоемах озерах и водохранилищах глубиной не менее 10-12 м. [c.78] Наиболее значительным температурным колебаниям подвержен верхний слой воды (эпилимнион). Температура нижнего слоя (гиполимниона) более постоянна. В промежуточном слое (металимнионе) наблюдается наибольший градиент температуры воды (термоклин). В замкнутых водоемах умеренной зоны глубиной более 12 м температура большую часть времени года может оставаться постоянной. [c.78] Осенью процесс протекает в обратном порядке. Вследствие остывания воды температура верхнего слоя приближается к температуре нижнего. На-С1упает осенняя гомотермия. При достижении температуры верхних слоев воды ниже 4 °С вновь наступает зимняя температурная стратификация. [c.79] Температурная стратификация может вызывать как благоприятные, так и отрицательные изменения в водной экосистеме. Направленность этих изменений определяется лимитирующим фактором для обитателей водоема (гидробионтов). Если летом активность их роста зависит от уровня освещенности, то действие стратификации благоприятно, так как прогрев верхних слоев воды и отсутствие конвективных потоков затрудняет перемещение первичных продуцентов - водорослей из области солнечного освещения в глубину, способствует их росту и повышению продуктивности водоема. [c.79] Если лимитирующим фактором являются биогенные элементы, прежде всего азот и фосфор, то при стратификации ускоряется их исчерпание в самых верхних слоях при развитии водорослей. Из-за отсутствия конвективных потоков затрудняется перенос с глубинных придонных слоев питательных веществ и биогенных элементов, образовавшихся при разложении осевшей биомассы. В этом случае процесс, обратный температурной стратификации - дестратификация - благоприятно влияет на продуктивность водоема. [c.79] Если рост гидробионтов лимитируется содержанием растворенного кислорода, то температурная стратификация для их развития неблагоприятна при повышении температуры снижается растворимость газов в воде, и в частности кислорода, в то время как интенсивность обмена возрастает. Это снижает активность дыхания водных организмов. [c.79] В водоеме с высоким содержанием загрязнений в донном иле дестратификация может приводить к переносу из придонных слоев веществ, угнетающих развитие водорослей. [c.79] Накопление органического вещества летом в верхних слоях воды в результате стратификации может затруднять работу водопроводных станций и снижать качество питьевой воды в результате появления в природной воде веществ, ухудшающих ее вкус и запах, а также веществ, снижающих эффективность хлорирования или озонирования воды. [c.79] Освещенность над зеркалом воды и ее прозрачность. Освещенность влияет на фотосинтез и образование органического вещества в водоеме. [c.79] Вернуться к основной статье