2.3.5 Основні фактори водного середовища

Серед абіотичних факторів розрізняють космічні й земні. Космічні фактори – це, насамперед, сонячне випромінювання, до складу якого входить 48% видимого світла, до 7% ультрафіолетового й 45% нфрачервоного випромінювання. Завдяки сонячній радіа ції здійснюється фотосинтез водних рослин – основний процес утворення органічної речовини, а також підвищується температура води – найважливіший екологічний фактор життєдіяльності водних організмів. Крім того, на все живе на Землі, у тому числі й на гідробіонтів, діють різні види космічного випромінювання, зокрема γ-промені та інші радіоактивні фактори, а також магнітне поле Землі, що періодично обурюється під впливом вибухів на Сонці. Природний магнетизм відіграє значну роль у міграціях водних ссавців (китів, кашалотів, дельфінів) і деяких риб (вугрів).

Найважливішу екологічну роль грають сили всесвітнього тяжіння, що обумовлюють в океанах і морях приплдивно-відливні явища і, як наслідок, – непостійні умови життя організмів шельфу й літоралі, що періодично обводнюється й висихає. Чергування дня та ночі й інші періодичні явища, пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, впливають на поведінку, спосіб життя й процеси розмноження водних тварин.

Наслідком пристосування гідробіонтів до періодичних коливань космічних факторів є формування так званих біологічних годинників (або циркадних ритмів), тобто ритмічних коливань життєвих процесів водних тварин відповідно до коливань умов навколишнього середовища (ритмічні коливання зберігаються й у тих випадках, коли гідробіонти живуть за межами свого природного середовища, наприклад в акваріумах).

Біоритми відомі навіть у водоростей (зокрема, у синьозеленої водорості осциляторії). Цей механізм вироблений у ході тривалого еволюційного процесу й закріплений генетично. До чергування дня й ночі пристосувалися багато з «нічних» тварини, що харчуються переважно вночі.

Сезонні зміни температури води пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця й відбиваються на всьому складі гідробіоти: весняний, літній й осінній планктон у водоймах систематично змінюють один одного. Процеси розмноження гідробіонтів прив’язані до теплого періоду, тоді як восени життя пригнічується, а взимку завмирає: значна частина тварин перебуває в стані анабіозу або відкладає стійкі до зовнішніх впливів яйця (спори, цисти), а рослинні організми відмирають. Риби здебільшого не харчуються й зимують у нерухомому стані. Спалахи розмноження гідробіонтів (або «хвилі життя», по В.І. Вернадському) також прив'язані до сезонних змін температури й освітлення. У цілому, все життя у воді повністю підлегле впливу Сонця та пов'язаних з ним ритмів фізичних, хімічних, гідрологічних та інших процесів.

Гідрологічний режим водойм визначає формування специфічних угруповань організмів, пристосованих до умов уповільненої течії (стагнофільні угруповання) або до умов проточності (реофільні угруповання). Відповідно формуються лентичні або лотичні екосистеми, які істотно відрізняються як по складу біоти, так і по особливостях протікання гідробіологічних процесів.

На значних глибинах океанів і морів найважливішим серед фізичних факторів є атмосферний тиск.

До фізико-хімічних факторів відносяться активна реакція середовища (рН), окислювально-відновний потенціал (Eh), лужність, жорсткість, осмотичний тиск.

Хімічні фактори – це вміст кисню, діоксиду вуглецю, інших розчинених газів, мінералізація, сольовий склад, солоність, концентрація органічних речовин, наявність забруднюючих речовин різного хімічного складу.

Для донних організмів важливе значення мають структура донних відкладів, рівень замуленості, вміст органічної речовини в мулах та ін.

Біотичні фактори формуються в результаті впливу водних організмів на середовище або один на одного.

До таких факторів можна віднести зміну умов (кондиціонування) середовища домінуючими видами (эдифікаторами), наприклад зміна вмісту кисню і вуглекислого газу у водоймах, що заросли вищими водними рослинами. Поїдання одних видів іншими (рослин – тваринами, «мирних» тварин – хижими), тобто процеси, які формують трофічні ланцюги (система «хижак – жертва»); паразитування одних організмів на інших; використання одних організмів як місце перебування інших і багато інших зв'язків, які складаються між мешканцями водойм протягом тривалого або короткого часу існування екосистеми.

Будь-який організм або сукупність організмів завжди існують у системі екологічних зв'язків і сполучення (констеляції) декількох факторів середовища. Наслідком такої взаємодії стає або процвітання, або пригніченість, або смерть як на організменному, так і на популяційному і біоценотичному рівнях, хоча надорганізменні системи більш стійкі до коливань факторів, ніж окремі особини.

В XX столітті найбільше значення для водного середовища мають антропогенні фактори.

Господарська діяльність людини, хижацьке використання рибних запасів, необмежений промисел морських тварин призвели до різкого зниження чисельності корисних водних тварин, до перебудови структури біоценозів, вимиранню найменш захищених видів.

До найважливіших антропогенних факторів, що впливають на весь хід біологічних процесів у біосфері, належать гідротехнічне будівництво (зарегулювання рік греблями, міжбасейнове перекидання стоку та ін.), надмірне водокористування, забруднення водойм стічними водами різних виробництв і комунально-побутових стоків, нафтове забруднення морів й океанів внаслідок аварій танкерів, а прісних вод – внаслідок судноплавства й широкого використання моторних човнів для рекреації й рибальства, біологічне забруднення – перенесення небажаних організмів з одних водойм в інші.

Серед антропогенних факторів, що найбільшою мірою змінюють якість природних вод та знижують біологічну продуктивність водойм, можна відзначити наступні: евтрофікація, що обумовлена підвищенням вмісту у воді біогенних речовин – азоту й фосфору, приводить до надмірного розвитку водоростей, а при їхньому відмиранні – до наступного самозабруднення водойми; органічне забруднення (сапробізація); токсичне забруднення хімічними речовинами різного походження (токсифікація); «теплове» забруднення внаслідок скидання у водні об'єкти підігрітих вод теплових і атомних електростанцій; кислотні дощі, які змінюють активну реакцію води – рН (ацидіфікація). В 50-70-і роки XX століття, внаслідок багаторазового випробування атомної й термоядерної зброї, велике значення для біосфери в цілому і для гідросфери зокрема набуло радіонуклідне забруднення, пов'язане також з аваріями на атомних електростанціях (в Україні – це аварія на Чорнобильській АЕС в 1986 р.). У той же час, на водні організми протягом всієї геологічної історії Землі впливала природна радіоактивність гірських порід, океанічного дна й інших природних джерел.

Абіотичні й антропогенні фактори піддаються кількісній оцінці й виражаються у відповідних міжнародних стандартизованих одиницях виміру (табл. 3.1).

Кожен вид має свою шкалу пристосовності до тих або інших факторів (екологічна валентність). Така шкала термінологічно позначається префіксами: «оліго» – мало, «мезо» – помірковано, «полі» –багато, а також «стено» – постійно або стабільно й «еври» – скрізь.

Питання для самостійного вивчення

1. Важливіші фактори абіотичного середовища водного населення.

2. Середовище та його елементи

3. Вплив факторів зовнішнього середовища на життя гідробіонтів

4. Відношення водних організмів до факторів зовнішнього

середовища. Екологічна валентність

5. Умови існування водних організмів. Адаптації.

ЛЕКЦІЯ 4.

ПЕЛАГІАЛЬ

План

2.4.1 Життєві форми гідробіонтів

2.4.2 Основні зони пелагіалі Світового океану

2.4.3 Внутрішні водойми

2.4.4 Річки й канали

2.4.5 Планктон. Розмірний склад планктону. Плавучість

2.4.6 Нейстон, пелагобентос і плейстон

2.4.7 Рух пелагобіонтів. Планктон. Нектон

2.4.8 Вертикальні та горизонтальні міграції

2.4.9 Конвергенції при активному плаванні

2.4.1 Життєві форми гідробіонтів

Гідросфера, як арена життя, підрозділяється на більш-менш відмежовані одна від одної ділянки – біотопи, або екотопи, що характеризуються специфічними умовами існування. До найбільш великих біотопів водойм належать їхня товща, або пелагіаль (pelagos – відкрите море), дно із прилеглим до нього шаром води, або бенталь (bentos – глибина), і поверхневий шар води, що граничить із атмосферою, або нейсталь (nein – плавати). Населення пелагіалі називається пелагосом, бенталі – бентосом, нейсталі – нейстоном.

Таблиця 3.1 – Основні одиниці виміру факторів середовища

Фактори	Одиниці виміру	Позначення одиниць
Абіотичні фактори
Космічні Інтенсивність сонячної радіації Освітленість Сила тяжіння Земні Гідромеханічні Поверхневий натяг В'язкість Гідрологічні Швидкість течії Висота хвиль Фізичні Питома вага води Магнітне поле землі Електропровідність Атмосферний тиск Температура Теплопровідність Прозорість води Фізико-хімічні Активна реакція середовища (рН) Окисно-відновний потенціал Жорсткість Осмотичний тиск Хімічні Вміст кисню, діоксиду вуглецю й інших розчинених газів (азот, метан, сірководень) Мінералізація загальна Солоність Вміст мікроелементів	Кілоджоуль на сантиметр квадратний площі за хвилину Люкс Ньютон Ньютон на метр Паскаль∙секунда Метр за секунду Метри Грам на сантиметр кубічний Ампер на метр Сименс Паскаль Градуси (за Цельсієм) Ват на (метр∙Кельвін) Сантиметр (по білому диску) Одиниці рН Eh, мілівольт Моль на дециметр кубічний Паскаль Міліграм на дециметр кубічний Сантиметр кубічний на дециметр кубічний Відсоток насичення Грам на дециметр кубічний Промілле Мікрограм на дециметр кубічний	кДж/см2∙хв лк Н Н/м Па∙с м/с м г/см3 А/м См Па °С Вт/(м∙К) см рН мВ моль/дм3 Па мг/дм3 см3/дм3 % нас. г/дм3 ‰ мкг/дм3
Антропогенні фактори
Рівень органічного забруднення (окиснення) Біологічне споживання кисню (БПК) Концентрація забруднювальних речовин	Міліграм атомарного кисню на дециметр кубічний Мікрограм атомарного кисню на дециметр кубічний Міліграм молекулярного кисню на дециметр кубічний Міліграм на дециметр кубічний Мікрограм на дециметр кубічний	мг О/дм3 мкг О/дм3 мг О2/дм3 мг/дм3 мкг/дм3

До пелагобентосу відносять форми, здатні поперемінно вести як пелагічний, так і бентосний спосіб життя. Населення, що виявляється на різних предметах і живих тілах, які перебувають у товщі води, одержало назву перифітона (peri – навколо, phyton – рослина).

Серед населення пелагіалі розрізняють представників планктону і нектону (planktos – ширяючий, nektos – плаваючий).

До планктону належать форми або не здатні до активних рухів, або рухливі, але не здатні протистояти токовищам води, якими переносяться з місця на місце (водорості, найпростіші, коловертки, рачки й інші дрібні тварини). Пелагічні організми, частина тіла яких перебуває у воді, а частина над її поверхнею (деякі сифонофори, ряска й ін.), одержали назву плейстона (plein – плавати на кораблі).

До нектонних форм належать великі тварини, рухова активність яких достатня для подолання водних течій (риби, кальмари, ссавці). Представників бентосу, планктону, нектону, нейстону, плейстону й перифітону відповідно називають бентонтами, планктонтами, нектонтами, нейстонтами, плейстонтами й перифітонтами. Сукупність зважених у воді органо-мінеральних частинок (детрит) і планктонних організмів називають сестоном (sestos – просіяний).

Поряд з гологідробіонтами – видами, адаптованими до життя тільки у водному середовищі, гідробіологія вивчає також ті форми, які можуть існувати як у воді, так і на суші. Деякі з таких форм (водний овтець, земноводна гречка, стрілолист та ін.) однаково добре живуть в обох середовищах, інші (жаби, тритони, деякі раки й риби) переважно адаптовані до життя у воді, але можуть значний час перебувати на суші.

Всі перераховані форми, адаптовані до життя як у воді, так і в повітряному середовищі, називають амфібіонтними або мерогідробіонтами. Серед них в особливу групу виділяють напівводні організми, частина тіла яких перебуває у воді, а частина – на повітрі (очерет, осока та ін.).

До мерогідробіонтів належать і водні стадії гетеротопних, або повітряно-водних організмів, частина життєвого циклу яких здійснюється в повітряному, а частина – у водному середовищі (наприклад, багато комах, що ведуть в імагінальній стадії повітряний спосіб життя, а в личиночній – водний).