--PAGE_BREAK--
Солевой режим.Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс – это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские – не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Например, при опреснении поверхностных слоев моря после сильных дождей радиолярии, морские рачки и др. спускаются на глубину до 100 м. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.
Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствует непроницаемые для воды покровы гомойосмотических организмов – млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию – анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз – средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды. Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие солоноватые водоемы.
Температурный режим более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего с высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15°С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26…+27° С, в полярных – около 0° С и ниже.
В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительной степени распространены стенотермные организмы. Наиболее ярким примером являются рыбы-белокровки (около 18 видов), обитающие в холодных водах Антарктиды. Эти рыбы (размеры не более 60 см) уникальны в том, что у них в живом состоянии кровь не красная, как у всех позвоночных, а прозрачная или белая из-за полного отсутствия в ней красных кровяных телец. Кислород переносится не гемоглобином, а кровяной плазмой. Редукция эритроцитов является своеобразной адаптацией, способствующей понижению вязкости крови, что обеспечивает достаточное кровообращение при жизни в ледяных водах Антарктики.
Эвритермные виды встречаются в основном в мелких континентальных водоемах и на латорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания температуры.
Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих в на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают значительно глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине-фиолетовый цвет, сменяясь, наконец, постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливание света с разной длиной волны.
Водоросли в Мировом океане обитают в освещенной зоне. Глубже других проникают красные водоросли. Чаще они обитают на глубинах до 20-40 м, но если прозрачность воды велика, то встречаются до 100-200 м.
Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине-фиолетовому цвету на этих глубинах. Дополнительные по цвету, лучи наиболее полно поглощаются теплом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.
У некоторых видов, обитающих у поверхности водоемов, глаза разделяются на две части с разной способностью к преломлению лучей. Одна половина глаза видит в воздухе, другая – в воде. Такая «четырехглазость» характерна для жуков-вертячек, одного из тропических видов морских собачек (эта рыбка при отливах сидит в углублениях, выставляя часть головы из воды).
Количество света в верхних слоях водоемов сильно меняется в зависимости от широты местности и от времени года. Длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза, в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.
В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции. Светящиеся виды есть почти во всех классах водных животных от простейших до рыб, а также среди бактерий, низших растений и грибов.
Свечение может и не играть особой экологической роли в жизни вида, а быть побочным результатом жизнедеятельности клеток, как, например, у бактерий или низших растений. Экологическую значимость оно получает только у животных, обладающих достаточно развитой нервной системой и органами зрения. Ряд рыб и головоногих моллюсков, неспособных генерировать свет, используют симбиотических бактерий, размножающихся в специальных органах этих животных.
Биолюминесценция имеет в жизни животных в основном сигнальное значение. Например, глубоководные каракатицы, спасаясь от врага, выпускают облако светящегося секрета, тогда как виды, обитающие в освещенных водах, используют для этой цели темную жидкость. У некоторых донных червей – полихет – светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов, причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. У хищных глубоководных рыб из отряда удильщиковидных первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» — железу, заполненную слизью и светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжение бактерий кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движение червя и подманивая добычу.
ГЛАВА II. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА СОСТОЯНИЕ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА
2. 1 Понятие о загрязнении Мирового океана
Водные пространства морей и океанов – конечные вместилища для подавляющего большинства отходов. Многочисленные сточные воды различного происхождения, химикаты, часть мусора и другие отбросы промышленных и сельскохозяйственных производств рано или поздно поступают в моря и океаны. Морские воды загрязняют в результате захоронения различных отходов, удаления нечистот и мусора с кораблей, при исследовании дна морей и океанов и, особенно в результате различных аварий.
В течение последних нескольких десятков лет происходит загрязнение океанов и морей такими вредными для их жизнедеятельности веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы и другие вредные вещества. Загрязнение происходит в результате сброса в реки, а затем и в океан сточных вод различных промышленных предприятий, стока с полей и лесов, обработанных пестицидами, и потерь нефти при ее перевозках танкерами.
Газообразные токсические вещества, такие, как окись углерода, двуокись серы, попадают в морскую воду через атмосферу. По подсчетам Калифорнийского технологического института, в Мировой океан вместе с дождем ежегодно поступает 50 тыс. т. свинца, попадающего в воздух вместе с выхлопными газами автомобилей.
Степень загрязнения вод в океане все возрастает. Нередко способность воды к самоочищению оказывается недостаточной, чтобы справиться с постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Поля загрязнения формируются в основном в прибрежных водах крупных промышленных центров и устьев река также в районах интенсивного судоходства и нефтедобычи. Под влиянием течений загрязнения перемешиванием распространяются очень быстро и оказывают вредные воздействия на зоны океанов, наиболее богатые животными и растительностью, наносят серьезный ущерб экономике и состоянию морских экосистем.
НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. К числу наиболее вредных химических загрязнений, как указано в принятой в конце 1972 г. Международной конвенции по предотвращению загрязнений морей сбросами отходов, относятся нефть и нефтепродукты. Количество поступающей за год в Мировой океан нефти, по различным источникам, оценивается в 5-10 млн. т.
Нефть и нефтепродукты оказывают вредное воздействие на многие живые организмы и пагубно влияют на все звенья биологической цепи. Далеко в море и на пляже можно видеть небольшие шарики смолоподобного вещества, огромные блестящие пятна и бурую пену. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т. нефти, и, по крайней мере, половина из них попадает из источников на суше (нефтеперерабатывающие заводы, нефтезаправочные станции). Большое количество нефти поступает в океан в результате естественного просачивания со дна океана, но сколько именно определить сложно.
В период между 1973-1984 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и энергетики отмечено до 12 000 случаев загрязнения вод нефтью. Большинство зафиксированных разлитий было незначительно и не требовало проведения специальной очистки поверхности океана. Общее количество разлитой нефти колеблется от 8,2 млн. галлонов в 1977 г. до 21,5 млн. галлонов в 1985 г. В период 1970-1982 гг. в мире зарегистрировано 169 крупных аварий танкеров.
Можно назвать несколько путей поступления нефти и нефтепродуктов:
¨ сбросы в море промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23%);
¨ сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке бункеров наливных судов (17%);
¨ сброс промышленных отходов и сточных вод (10%);
¨ ливневые стоки (5%);
¨ катастрофы судов и буровых установок в море (6%)
¨ бурение на шельфах (1%);
¨ атмосферные выпадения (10%);
¨ вынос речным стоком во всем многообразии форм (28 %)
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, — все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.
Примером первой крупнейшей аварии нефтеналивного судна может служить катастрофа в 1967 г. танкера «Торри Каньон», в танках которого содержалось 117 тыс. т. сырой кувейтской нефти. Недалеко от мыса Корнуэлл танкер налетел на риф, и в результате пробоин и повреждений в море вылилось около 100 тыс. т. нефти. Под воздействием ветра мощные нефтяные слики достигли побережья Корнуэлла, пересекли Ла-манш и подошли к побережью Бретани (Франция). Морским, прибрежным и пляжным экосистемам был причинен огромный ущерб. С тех пор разливы нефти при авариях судов и морских буровых установок происходит довольно часто. В целом за 1962-1979гг.в результате Аварий в морскую среду поступило около 2 млн. нефти, причем с 1964по 1971 г. 66 тыс. т ежегодно, с 1971 по 1976 г. — по 116 тыс. т, с 1976 по 1979 г. — по 177 тыс. т.
За последние 30 лет в Мировом океане пробурено около 2000 скважин, из них только в Северном море, начиная с 1964 г., пробурено 1000 и оборудовано 350 промышленных скважин. Из-за незначительных утечек на буровых ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти, но аварийные ситуации также нередки.
Большие массы нефти с суши поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнения нефтью из этого источника превышает 2 млн. т. нефти в год. Со стоками промышленности и нефтеперерабатывающих заводов в море ежегодно попадает до 0,5 млн. т. нефти.
Нефть и нефтепродукты оказывают вредное воздействие на многие живые организмы и пагубно влияют на все звенья биологической цепи. Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов могут нарушать обмен энергией, теплом, влагой и газами между океаном и атмосферой. В конечном итоге наличие нефтяной пленки на поверхности океана может повлиять не только на физико-химические и гидробиологические условия в океане, но и на баланс кислорода в атмосфере.
Нефтяное загрязнение наносит жестокий удар по биологическому равновесию моря. Пятно не пропускает солнечные лучи, замедляет обновление кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон – основной продукт питания морских обитателей. В верхних пяти – десяти сантиметрах водной толщи развивается богатейшее сообщество самых разнообразных организмов – нейстон. Здесь находится «питомник» молоди очень многих видов рыб и беспозвоночных животных, которые во взрослом состоянии населяют водную толщу и дно морей и океанов. Здесь же на поверхности накапливаются и вещества-загрязнители, в том числе и нефть и нефтепродукты.
Растворимые компоненты нефти очень ядовиты. Их присутствие приводит к гибели морских обитателей и, прежде всего рыб, чем наносится серьезный ущерб экономике многих стран. Растворимые компоненты нефти нередко становятся причиной гибели морских птиц, отрицательно влияют на вкусовые качества мяса морских животных. Если оплодотворенную икру рыбы поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнет, а многие из уцелевших оказываются уродами, тело которых резко изогнуто, а порой даже закручено спиралью.
Нефть отрицательно влияет на физиологические процессы, вызывает патологические изменения в тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной системы. Нефть – своего рода наркотик для морских обитателей. Замечено, что некоторые рыбы, «хлебнув» однажды нефти, уже не стремятся покинуть отравленную зону
Нефтяное загрязнение – грозный фактор, влияющий на жизнь всего Мирового океана. Особенно опасно загрязнение высокоширотных вод, где из-за низкой температуры нефтепродукты практически не разлагаются и как бы консервируются льдами, поэтому нефтяное загрязнение может нанести серьезный ущерб окружающей среде Арктики и Антарктики.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ.Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельности данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды, и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Органические загрязнители
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются БЫТОВЫМИ ОТХОДАМИ. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности.
В зонах наибольшей концентрации ртути отмечается уменьшение количества мельчайших зеленых водорослей, синтезирующих органические вещества и выделяющих кислород. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. В результате в рыбах, морских млекопитающих, птицах тяжелые металлы могут накапливаться в опасных концентрациях.
К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 — 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 — 8,5.
Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 20 млн.т./год.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью. И теперь трагедия Минаматы еще раз напоминает людям, к чему может привести бездумное, хищническое отношение человека к окружающей природной среде.
ПЕСТИЦИДЫ составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:
1. Инсектициды— для борьбы с вредными насекомыми
2. Фунгициды и бактерициды— для борьбы с бактериальными болезнями растений
3. Гербициды— против сорных растений.
Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями.
Мировое производство пестицидов достигает 200 тыс. т. в год. Относительная химическая устойчивость, а также характер распространения способствовали их поступлению в моря и океаны в больших объемах. Постоянное накопление в воде хлорорганических вещества представляет серьезную угрозу жизни людей. Установлено, что существует определенное соотношение между уровнем загрязнения воды хлорорганическими веществами и их концентрациями в жировых тканях рыб и морских млекопитающих.
Пестициды обнаружены в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западного побережья Англии, Исландии Португалии, Испании. ДДТ и гексахлоран обнаружены в значительных количествах в печени и жире тюленей и антарктических пингвинов, хотя препараты ДДТ в условиях Антарктиды и не применяются. Пары ДДТ и других Хлорорганических веществ могут концентрироваться на частицах воздуха или соединятся с капельными частицами аэрозоли и в таком состоянии переносится на большие расстояния. Другим возможным источником появления этих веществ в Антарктиде может быть загрязнение океана в результате интенсивного применения их в США и Канаде. Вместе с океанической водой ядохимикаты достигают Антарктиды.
продолжение
--PAGE_BREAK--