Эвтрофикация, повышение кислотности.
Олиготрофное озеро
Природные глубокие, например субальпийские, озера бедны питательными веществами (олиготрофные) и производя «ало органических веществ субстанций. Их типичные признаки:
- видимость др глубины 10 м;
- цвет воды — от голубого до зеленого;
- незначительные донны отложения;
- отсутствие ила;
- равномерное насыщение воды кислородом;
- планктон, зеленые водоросли и донная фауна бедны видами и количеством индивидов и адаптированы к малым колебаниям концентрации кислорода (стеноксибионты);
- немногочисленные макрофты растут в узкой прибрежной полосе.
Рост растений определяется атомарным составом биомассы (соотношение атомных масс - С : Н : О : N : Р = 106 : 180 : 44 : 16 : 1).
Незначительное количество одного из элементов ограничивает рост. Содержание фосфора — основной фактор, лимитирующий рост.
Случайный недостаток азота компенсируется N-фиксирующими синезелеными водорослями. Малое, обычно связанное в органике, количество фосфора обычно попадает в озеро из притоков. Свободные ионы Fe3+ обычно путствующие в насыщенной кислородом воде, связывает оседающий на дно фосфат в труднорастворимый FePO4, удаляя его из цикла обмена веществ озера. Доля прироста биомассы остается малой.
Эвтрофикация, повышение кислотности
Эвтрофное озеро
В богатом питательными веществами (эвтрофном) озере гиполимнион (слой воды с температурой, как правило, не выше + 4 °С) обедняется кислородом в летнее время в результате деятельности микробов, требующей затрат кислорода при разрушении оседающего детрита. Эпилимнион благодаря деятельности автотрофов в процессе обмена веществ, напротив, часто перенасыщен кислородом.
Растворимые соли Fe2+, например Ре3(РО4)2, могут диффундировать из анаэробного осадка в водную толщу и усиливать доставку питательных веществ к эпилимниону при наличии полного перемешивания: резкая эвтрофикация в осеннее время. Для эвтрофных озер характерна широкая береговая зона с густой растительностью; вода галопрозрачная, коричневато-зеленого цвета. Дно покрыто толстым слоем полуперегнившего органического планктонного детрита (гиттия), в котором живет бедная видами, но многочисленная донная фауна, выдерживающая значительные колебания содержания кислорода (от стагнации до полно» перемешивания) — эвриоксибионты. Некоторые виды водорослей в oпpeдeлённые поры года активно размножаются и кратковременно доминируют.
Они окрашивают воду, например выделяя масляные капельки, в характерные радужные цвета ("цветение воды"). Макс, продуктивности озера достигают при увеличении количества питательных веществ благодаря свету, проникающему еще на большую глубину при переходе or олиготрофного в эвтрофное состояние (мезотрофяя).
С ростом массы фитопланктона прозрачность воды уменьшается. Он может оптимально размножаться только в верхних слоях эпилнмниона, поэтому суммарная продуктивность при чрезмерной звтрофикацкв надает. Число видов (продуценты, консументы) уменьшается, озеро "опрокидывается" (гипертрофия). Насыщение вод полезными для растений продуктами (эвтрофикация), поступающими из бытовых стоков (средства для стирки) и стоков с поверхности земли (удобрения), стимулирует рост растений. Увеличивающийся слой ила из отмерших частей растений постепенно приводит к обмелению и, даже в природных условиях, к зарастанию озера.
Повышение кислотности водоемов.
Загрязнение водоемов, обусловленное поступлением в них кислот, постоянно нарастает, что мощно показать на основе анализа остатков Осадка диатомовых водорослей. Отдельные виды диатомовых водорослей живут в узком диапазоне кислотности воды. Их стойкие силикатные оболочки в донных отложениях отражают всю историю изменения кислотности озера на протяжении десятилетий. До вмешательства человека в природу (исследования ледников) среднее значение рН в водоемах составляло около 5; в настоящее время оно намного меньше (рН 4,7).
Причина этого — "кислотный дождь". Попадая непосредственно в озерную воду, он наносит меньший вред, чем проявляясь косвенно в береговых стоках. Как и почвы, озера относительно стабильны в отношении рН, благодаря ограничивающему действию гуминных веществ и наличию карбонатов/бикарбонатов.
Попадание кислот уменьшает ограничивающее действие растворенных в воде веществ:
СО32- + Н+ ⇔ НСО3- + Н+ ⇔ Н2СО3.
На первой стадии реакции из извести (CaCO3) высвобождается Са2+, которого не хватает бентосным организмам в верхнем слое осадка. В почвах ионы Н+ замещают катионы металлов, например А13+, которые вымываются и накапливаются в водоемах. Они действуют как яд на клетки и усиливают обусловленное кислотами обеднение видового состава во всех экосистемных группах водоема. Уже при рН 5,7 фитопланктон чувствительно реагирует со снижением количества и численности видов, прежде всего, диатомовых водорослей. У зоопланктона видовой спектр смещается в сторону водяных блошек (дафний). А в общем при нарастании кислотности водоема это приводит к смещению спектра первичных продуцентов от планктонных к бентосным видам с сокращением количества видов. Индикаторы кислотности — торфяные мхи (сфатум). В результате ионообменной способности они извлекают Са2+ и Мg2+ из окружающей среды, заменяя их ионами Н+ (усиление кислотности почв, обеднение почвенной фауны).
