Абиотические факторы водной среды

Абиотические  факторы водной среды - это физические и химические свойства воды как среды  обитания живых организмов.

Вода  занимает большую часть биосферы земли (более 71% земной поверхности) и формирует гидросферу, включающую океаны, внутренние моря, пресные воды (горные льды, реки, болота, озера, грунтовые воды).

Физические  свойства:

1. Плотность.

  Плотность как экологический  фактор определяет условия передвижения  организмов, причем некоторые из  них (головоногие моллюски, ракообразные  и т.д.), обитающие на больших  глубинах, могут переносить давление  до 400 - 500 атмосфер. Плотность воды  также обеспечивает возможность  опираться на нее, что особенно  важно для бесскелетных форм (планктон).

2. Температура.

В водной среде колебания температур обычно менее выражены в сравнении  с сушей, поэтому водные организмы  более чувствительны к изменению  этого фактора.

-Изменение t° в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные).

-Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. Например, колебания t° верхних слоев океана -10-15°С, более глубокие слой 3 -4°С.

3. Световой режим.

  Играет важную роль в распределении  водных организмов. Водоросли в  океане обитают в освещаемой  зоне, чаще всего на глубине  до 40 м, если прозрачность воды  велика, то и до 200 м. У Багамских  островов обнаружены водоросли  на глубине 265 м, а туда доходит  всего 5*10-6 солнечной радиации.

С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части  океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет  животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света  организмы используют свет, испускаемый  живыми существами (биолюминесценция).

4. Подвижность - постоянное перемещение  водных масс в пространстве.

5. Прозрачность. От прозрачности зависит фотосинтез зеленых и пурпурных водорослей, фитопланктона, высших растений.

Прозрачность  ависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое - море Уэддела в Антарктиде, видимость 80м (прозрачность дистиллированной воды).

 

 Химические  свойства:

 1.Соленость воды (

Сумма концентраций всех растворенных в воде минеральных веществ.) Наиболее часто соленость воды выражается в граммах на 1 кг, или в промилле (%0). По степени солености все природные воды, согласно Венецианской системе, подразделяют на пресные (до 0,5%0), миксогалинные или солоноватые (0,5 - 30%0), олигогалинные (0,5 - 5%0), мезогалинные (5 - 18%0), полигалинные (18 - 30%0), эугалинные или морские (30 - 40%0), гипергалинные или пересоленные (более 40 %0). К пресным водоемам относятся реки и большинство озер, к эугалинным Мировой океан, к миксогалинным и гипергалинным некоторые озера и отдельные участки Мирового океана.

Основными солями, содержащимися в морской  воде, являются:

1) хлориды (NaCl, MgCl), доля которых равна 88,7% всех растворимых в воде веществ. Они придают воде горько-соленый вкус; 2) сульфаты (МgSО4, СаSО4, Ка2SО4), которых в морской воде содержится 10,8%;

3) карбонаты (СаСО3), доля которых  составляет 0,3% всех растворенных  солей.

Озера бывают не только пресные. Озера, вода которых содержит большое количество минеральные солей (обычно свыше 1 %0), называют минеральными. Минеральные озера подразделяются на солоноватые (до 35 %0) и соленые (свыше 35 %0). По химическому составу минеральные озера подразделяются на карбонатные (содовые), сульфатные (горько-соленые) и хлоридные (соленые).

  Организмы, приспособленные к  обитанию в водах с узким  диапазоном солености, называют  стеногалинными, а приспособленные  к широкому диапазону солености  – эвригалинными..

  Пресноводные виды не могут  обитать в морях, а морские  - в реках. Однако, такие рыбы, как  лосось, сельдь всю жизнь проводят  в море, а для нереста поднимаются  в реки.

Еще одно значение фактора солености  состоит в том, что с повышением солености воды возрастает ее плотность  и вязкость, что, существенно сказывается  на плавучести водных организмов и  условия их движения.

            Жесткость воды.

  Сумма концентраций в воде ионов магния и кальция называется жесткостью.

    Согласно традиционно принятой в России, хотя и не соответствующей международным стандартам (т.е. системе СИ), системе, жёсткость выражают в миллиграмм-эквивалентах (или миллиэквивалентах) ионов кальция и магния, содержащихся в 1 литре (т. е. 1 дм3, то есть 1 кг) воды.

Жёсткость подразделяют на временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Карбонатная жёсткость обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются, а ионы Ca2+ и Mg2+ выпадают в осадок в виде малорастворимых карбонатов. С течением времени часть выпавших в осадок карбонатов вновь растворяется, особенно в щелочной воде, что приводит к повышению временной жёсткости. Жёсткость, сохраняющаяся после кипячения воды, называется постоянной.

По  степени жесткости, то есть по суммарному содержанию катионов кальция и магния (в миллиэквивалентах), независимо от того, с каким анионом они связаны, природные воды различаются следующим образом: очень мягкие (<1,5); мягкие (1,5-3,0); умеренно жесткие (3,0-6,0); жесткие (6,0-9,0); очень жесткие (> 9,0).

Увеличивается жёсткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а  также в период таяния снега и  льда, так как дождевые и талые  воды обычно содержат мало растворенных солей. Наименьшая минерализация воды в реках наблюдается в периоды  половодья и дождевых паводков, а  наибольшая – в зимний период.

Значение  минеральных ионов в жизни  водных организмов очень многогранно. Одни из них, получивших название биогенов, необходимы растениям для обеспечения процессов биосинтеза.

Другое значение минеральных ионов связано с влиянием на солевой состав гидробионтов (диффузия через их наружные покровы). Одной из основных проблем всех водных обитателей, является регуляция осмотического давления. Осмотическое давление развивается в результате диффузии молекул воды через полупроницаемую мембрану живых клеток. В его основе лежит свойство мембран избирательно пропускать молекулы одних веществ и задерживать молекулы других. При разной концентрации солей по обе стороны мембраны, например, внутри клетки и вне её, диффузия молекул воды в область большей концентрации солей возрастает.

2. Количество растворенного О  и СО .

  В водных местообитаниях количество  кислорода, углекислого газа и  других газов,  сильно варьируется  во времени. Несмотря на лучшую  растворимость кислорода в воде  по сравнению с азотом, даже  в самом благоприятном случае  в воде содержится меньше кислорода,  чем в воздухе, примерно 1 % по  объему. На растворимость влияют  температура воды и количество  растворенных солей: при понижении  температуры растворимость кислорода  растет, при повышении солености  - снижается. Запас кислорода в  воде пополняется благодаря диффузии  из воздуха и фотосинтезу водных  растений. Кислород диффундирует  в воду очень медленно, диффузии  способствует ветер и движение  воды. содержание кислорода меняется в воде в зависимости от времени суток, времени года и местоположения.

 

  Содержание углекислого газа  в воде колеблется в пределах 0,2—0,5 мл/л, или в 700 раз больше, чем в атмосфере. СО2 растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода. Морская вода является главным резервуаром углекислого газа, так как содержит от 40 до 50 см3 газа на литр в свободной или связанной форме, что в 150 раз превышает его концентрацию в атмосфере.

Углекислый  газ, содержащийся в воде, принимает  участие в формировании известковых  скелетных образований беспозвоночных животных и обеспечивает фотосинтез водных растений.

Небольшое количество углекислого газа в воде повышает интенсивность фотосинтеза  и стимулирует процессы развития многих организмов. Высокая же концентрация углекислого газа является лимитирующим фактором для животных, так как  она сопровождается низким содержанием  кислорода. Например, при слишком  высоком содержании свободного углекислого  газа в воде погибают многие рыбы.

 

3. Кислая, нейтральная, щелочная среда. 

 

кислотно-щелочной баланс-это соотношение между присутствием в воде катионов водорода H+ и анионов гидроксила OH-.

Нейтральная вода обладает концентрацией водородных ионов 10-7 граммов на литр и ровно  такой же концентрацией анионов  гидроксила. Содержание катионов водорода называют водородным показателем, или  показателем pH, который отражает степень кислотности воды. pH измеряется в пределах от 1 до 14. В кислой воде этот показатель ниже, чем 7; в щелочной выше, чем 7.

Так, в сильнокислой воде с pH 3.0-3.5 рыбы вообще не выживают, а могут существовать только некоторые растения и беспозвоночные. pH более 10.5 также смертелен для всех видов рыб. Наилучшим образом рыбы выживают при значениях водородного показателя в пределах 5.0-9.0. При рН ниже 5 можно наблюдать их массовую гибель, хотя отдельные виды приспосабливаются и к среде, значение рН которой доходит до 3,7. При pH > 5,5 в пресных водоемах также начинает уменьшаться видовое разнообразие живых организмов.

Поскольку величина pH в различных водоемах весьма различна, а живые организмы стремятся занять все доступные им местообитания и в ходе эволюции адаптируются к их условиям, разные виды водных живых организмов имеют разные требования к величине кислотности воды, соответствующие условиям их обитания. В силу этого видовой состав обитателей водоемов зависит от величины pH воды.

 

Трофическая классификация производится не только по величине первичной продукции, но и на основании др. показателей: численности и биомассы фитопланктона, кол-ва биогенных веществ, содержания хлорофилла в воде.

 

Олиготрофный водоем -водоем с бедным органическим и минеральным питанием, имеют высокую прозрачность, низкую цветность, большую глубину. Развитие фитопланктона слабое. Содержание кислорода лишь немного отклоняется от его нормального насыщения. В водоеме преобладают пастбищные трофические цепи, микроорганизмов мало и цепи разложения выражены слабо. О. в. относят обычно озёра и горные реки с холодной, насыщенной кислородом, бедной биогенными элементами, прозрачной водой.

 

Эвтрофные водоемы - неглубокие, хорошо прогреваемые водоемы, отличающиеся большой продуктивностью, часто с обилием водорослей. При большей минерализации и повышенном содержании биогенных веществ происходит интенсивное развитие фитопланктона. Низкая прозрачность. В верхних слоях часто возникает избыток кислорода, а у дна - значительный недостаток. Наблюдается цветение воды.

 

Дистрофный водоем - водоемы с небольшим количеством питательных веществ, бедные растительным планктоном, обычно с водой, окрашенной в желтый или коричневый цвет. На дне таких водоемов накапливается большое количество растительных остатков. Растворенное органическое вещество составляет 90-98% и лишь 2-10 % представлено в форме живых организмов и детрита.

 

Классификация и общая  характеристика особо охраняемых природных  территорий: государственные заповедники, заказники, национальные природные  парки, санитарные и защитные зоны, памятники природы, красная книга. Виды красных книг, принципы их формирования.

 

По российскому законодательству особо охраняемыми природными территориями признаются участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, имеющие особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение которые полностью или частично, постоянно или временно исключены из хозяйственного использования.

 

Классификация и общая характеристика:

Все особо  охраняемые природные территории по признаку заповедности можно классифицировать на три группы.

1. Абсолютное заповедование.

Данный режим присущ природным  заповедникам и памятникам природы. Он исключает хозяйственную деятельность человека на своей территории. Вмешательство человека допускается только в исключительных случаях — для научных исследований, проведения санитарных рубок деревьев, борьбы с пожарами, уничтожения хищников и т. д.

2. Относительное заповедование.

 Данный режим означает сочетание  абсолютного запрета и ограниченной  хозяйственной деятельности по  эксплуатации природных ресурсов. Этому признаку соответствует организация заказников.

3. Смешанный режим.

Данный режим означает сочетание  заповедных зон с зонами, используемыми  для отдыха и туризма. Проявляется  при организации национальных и природных парков.

 

Заповедники

Заповедники относятся к первой категории ООПТ, для которой предусмотрен наиболее полный и строгий режим охраны природы.

Изъятие земельных участков и других природных ресурсов заповедников запрещается, они полностью изымаются из оборота. На территории заповедников запрещается  любая деятельность, противоречащая задачам заповедника и режиму особой охраны его территории. На прилегающих  к территориям заповедников участках земли и водного пространства создаются охранные зоны с ограниченным режимом природопользования.

 

Национальные парки

 

Национальные парки – особая форма организации охраняемых природных территорий, где совмещаются задачи сохранения природных и историко-культурных объектов с организацией активного познавательного отдыха.