Odpowiedź na pytanie nr 10
Produkcyjność zbiorników wodnych
Obecne w środowisku wodnym zespoły organizmów żywych uczestniczą w dwóch podstawowych, a zarazem przeciwstawnych sobie procesach:
wytwarzaniu subst. org. w procesie foto - i chemosyntezy
rozkładzie subst. org. do prostych związków mineralnych
Pierwszy z tych procesów decyduje o tzw. produkcyjności danego zbiornika wodnego, drugi zaś o jego saprobowości. Oba te procesy są ze sobą ściśle powiązane i zachodzą dzięki temu że istnieją pewne trzy grupy organizmów:
producenci - glony i zielone rośliny wyższe wyposażone w aparat fotosyntetyzujący, które przetwarzają proste zwąiązki min. na subst. org. wykorzystując w tym celu energię promieniowania słonecznego.
„ Produkcja pierwotna zbiornika wodnego jest to ilość subst. org. wytworzonej w ciągu jednego sezonu weget. w procesie fotosyntezy, w przeliczeniu na jednostkę wody w zbiorniku”
konsumenci - zwierzęta cudzożywne, które odżywiają się albo substancjami zawartymi w tkankach roślinnych (kons I rzedu), albo innymi zwierzetami ( II rzędu ). W czasie swych procesów metabolicznych konsumenci przetwarzają subst. org zsyntetyzowaną przez komórki producentów na żywe składniki własnych komórek i tkanek ( ogólne zasoby biomasy w procesie tym nie powiększają się )
„ Ta część mat org, żywej lub martwej, która jest przetworzona przez organizmy heterotroficzne na masę ich ciał w określonym okresie czasu i w przeliczeniu na jednostkę objętości wody w zbiorniku naosi nazwę produkcji wtórnej zbiornika wodnego”
destruenci - chemoorganotroficzne bakterie i grzyby wykorzystujące jako pokarm martwe szczątki roślin i zwierząt oraz organiczne produkty ich przemiany materii. Ogólnie destruenci charakteryzują się bardzo wysoką aktywnością fizjologiczną i metaboliczną oraz bardzo wysokim zapotrzebowaniem na energię i tlen. W wyniku ich działalności substancje organiczne ulegają mineralizacji umożliwiając w ten sposób rozwój producentów, który uzależniony jest ściśle od zawartości zw. min. w zbiorniku wodnym. Jednocześnie część bakterii należących do grupy destruentów stanowi pokarm dla drobnych zwierząt wodnych np. dla pierwotniaków.
W okresie wegetacji ( od kwietnia do października ) przeważają procesy produkcji i konsumpcji, natomiast w zimnych porach roku - procesy rozpadu zachodzące pod wpływem destruentów.
Troficzność zbiorników wodnych. Charakterystyka zbiorników wodnych o różnym stopniu troficzności.
Ogólna wartość produkcji pierwotnej, a także produkcji wtórnej każdego zbiornika wodnego zależy od jego żyzności, czyli troficzności. Z kolei troficzność zbiornika wodnego uwarunkowana jest przede wszystkim zasobem soli mineralnych w wodzie.
Wody oligotroficzne - wody o niskiej zawartości soli mineralnych, produkcyjność wyrażona masą zasiedlających takie wody organizmów roślinnych jest bardzo niska co pociąga za sobą słaby rozwój ilościowy konsumentów i destruentów. Wody te charakteryzują się nie tylko niską zawartością związków mineralnych, ale również niskim stężeniem azotanów i fosforanów, oraz związków organicznych. Stopień natlenienia wody jest b. niski , osady denne tworzą stosunkowo cienką warstwę, odznaczają się wysokim stopniem mineralizacji i praktycznie nigdy nie zagniwają . Wody oligotroficzne są głębokie, posiadają wąską strefę przybrzeżną ; sama woda jest przezroczysta ( mikroflora i fitoplankton są dobrze rozwinięte ) - przykłady: jeziora alpejskie, Morskie Oko, Czarny Staw, Wigry.
Wody eutroficzne - przeciwieństwo oligotroficznych - zaw duże ilości soli min w tym azotanów i fosforanów, charakteryzuja się dużą produkcją wtórną i pierwotną. Przy dużej temperaturze , w zbiornikach eutroficznych może dojść do nadmiernego rozwoju sinic i glonów, przybierając postać zakwitów - zjawisko niekorzystne w ujęciach wody pitnej.
Innym niekorzystnym zjawiskiem jest opadanie na dno dużych ilości martwych szczątków roślin i zwierząt, ulegają one powolnemu rozpadowi pod wpływem bakterii saprofitycznych. Prowadzi to do znacznego zużycia tlenu, a nawet do deficytu tlenowego. Osady denne w wodach eutroficznych są więc bardzo grube i bardzo często zagniwają. Zawartość tlenu w takich zbiornikach jest bardzo niska, mikroflora wód jest niezwykle bogata, w górnej warstwie występuje dobrze rozwinięty fitoplankton. Zbiorniki eutr. są z reguły płytkie, posiadają silnie rozwiniętą strefę przybrzeżną ( litoralną ), woda jest mało przejrzysta i jest zazwyczaj żółtozielona i zielona. - przykłady: jezioro Łebskie , Sławińskie
Wody mezotroficzne - są to wody o średniej żyzności, odznaczają się wyższą produkcyjnością niż wody oligotroficzne lecz nie tak wysoką jak eutroficzne. Również zawartość tlenu i stopień mineralizacji osadów dennych przybierają wartości pośrednie pomiędzy wartościami charaktereystycznymi dla wód oligotroficznych i eutroficznych. - przykłady: jeziora mazurskie: Śniardwy, Mamry, Necko, Rajgrodzkie.
Zarówno zbiorniki oligotroficzne, eutroficzne jak i mezotroficzne należą do grupy zabiorników harmonijnych, odznaczających się mniej więcej równomiernym występowaniem poszczególnych czynników środowiskowych, decydujących o rozwoju organimów wodnych.
Oprócz zbiorników harmonijnych występuje także duża liczba wód wykształconych jednostronnie, czyli nieharmonijnie ( tj przynajmniej jeden z czynników środowiskowych występuje w tych wodach w nadmiarze ) Należą do nich:
wody dystroficzne - występują tu duże ilości obniżających pH związków humusowych
wody alkalitroficzne - o wysokiej zasadowości, zawierają nadmiar soli wapniowych
wody acidotroficzne, bezwapniowe, charakteryzują się wyraźnie kwaśnym odczynem, lecz nie zawierają dużej ilości związków humusowych
wody argilotroficzne - składniki gliniaste w swoisty sposób modyfikują obieg materii
wody siderotroficzne - zawierają nadmiar związków żelaza
Najlepiej przebadano jeziora dystroficzne, a to ich cechy:
niska zawartość soli mineralnych, w szczególności soli wapnia co wpływa na zakwaszanie tych wód
żółta lub brunatna barwa pchodząca od związków humusowych
slabo rozwinięty fitoplankton
Wody te występują głównie w Finlandii
Związki humusowe - różnorodne związki wielkocząsteczkowe występujące w wpróchnicy, torfie oraz węglu brunatnym. Powstają w glebie w wyniku złożonej polimeryzacji zachodzącej z jednej strony między fenolami i hydroksybenzichinonami a z drugiej strony - z różnymi aminokwasami lub peptydami. Substancje humusowe dzielimy na rozpuszczalne w wodzie kwasy fulwonowe i nierozpuszczalne w wodzie kwasy huminowe.
Eutrofizacja wód powierzchniowych
Eutrofizacja jest to proces polegający na wzbogacaniu wód na drodze naturalnej lub sztucznej w mineralne składniki pokarmowe, co prowadzi do masowego rozwoju sinic glonów i roślin wodnych, a co za tym idzie nadmiernej produkcji substancji organicznych. Innymi słowy eutrofizacja jest to proces polegający na wzroście żyzności zbiorników wodnych, przkształcaniu ich z oligotroficznych przez mezotroficzne w w eutroficzne.
Jeśli proces ten zachodzi w młej skali jest on korzystny, nasilenie się go jest jednak bardzo niekorzystne. W zbiornikach zachodzą poważne zmiany zarówno w sładzie flory i fauny wodnej, jak też zmiany właściwości fizykochemicznych wody, prowadzące do całkowitej degradacji wód.
Najbardziej niebezpiecznym efektem końcowym eutrofizacji jest deficyt tlenowy. W ostatnich 200 latach proces ten uległ znacznemu przyspieszeniu spowodowanemu zrzutem do zbiorników wodnych wszelkiego rodzaju ścieków, miejskich, przemysłowych i rolniczych. Początkowo eutrofizacja była procesem naturalnym, obecnie jest sztucznym związanym z rozwojem cywilizacji.
Przyczyny eutrofizacji:
O szybkości i natężeniu procesu eutrofizacji decyduje stężenie różnego rodzaju związków mianowicie: proces eutrofizacj będzie przebiegał tym szybciej , im wyższe będzie stężenie węglanów, azotanów, fosforanów czy soli sodowych i potasowych w wodzie. Źródła związków azotu i fosforu w wodach powierzchniowych: - ścieki komunalne, wody odpadowe z przemysłu, spływy z gospodarstw wiejskich, lugowanie i erozja gleb.
Bezpośredni związek ze wzrostem eutrofizacji ma intensyfikacja produkcji rolnej. 25 - 35% nawozów azotowych używanych w rolnictwie przechodzi do wód powierzchniowych.
Działalność ferm hodowlanych, które odprowadzały w latach 70 - tych wraz z tzw. gnojowicą ( odchody zwierzęce ) duże ilości azotu, fosforu i potasu
Z przytoczonych rozważań mogło by się wydawać żę jedyną przyczyną eutrofizacj wód jest wzrost zawartości związków azotu, fosforu w środowisku. Wśród innych czynników mających wpływ na przyśpieszenie tego procesu należy wymienić:
odprowadzanie do wód powierzchniowych nadmiernych ilości zanieczyszczeń organicznych
obecność w wodach powierzchniowych nadmiernych ilości subst stałych, w postaci zawiesiny
odprowadzanie do zbiorników wodnych gorących wód opadowych z elektrociepłowni
Przeciwdziałanie eutrofizacji wód powierzchniowych:
Do działań mających na celu zahamowanie niekorzystanego procesu eutrofizacji wód należy:
eliminacja mineralnych składników pokarmowych gleby z odpływu z oczyszczalni
zahamowanie ługowania gleb
stosowanie wokół zbiorników wodnych tzw, rowów opaskowych, zabezpieczających przed spływem wód z pól
zwalczanie masowego rozwoju sinic i glonów, likwidacja zakwitów porzez CuSO4
wypompowanie osadów dennych ze zbiornków wodnych