Курсовая работа: Пресноводные экосистемы 2
В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях — сообщества перекатов, в низовьях и дельте — плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видового состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.
Заболоченные пресноводные участки, обычно собственно болота, — низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами; а верховые — атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками.
Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14—20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет СО2-проблему.
Глава 2.
1.1.1. Географическая изменчивость пресноводных экосистем.
При переходе из региона в регион все экосистемы подвергаются закономерным изменениям особого рода. Они связаны как со сменой климата и рельефа (то есть ландшафта) местности, так и с независимым видообразованием в изолированных друг от друга регионах. Этими изменениями занимается отдельная наука – биогеография, которая тоже делится на ландшафтную (изучающую в основном сообщества разных регионов, связанные с разными природными условиями и ландшафтами) и фаунистическую (изучающую сходство и различия фаун регионов, связанные с их изолированностью и связями в прошлом и настоящем). Подобно биологической систематике, биогеография стремится к созданию наиболее адекватных схем биогеографического районирования, то есть классификации регионов по уровню сходства их биоты, причем отраженной на карте. При этом ландшафтное и фаунистическое районирование дают несколько разные картины. Кроме того, различные схемы районирования создаются для морской, наземной и пресноводной биоты. Наземная и морская биогеографии и расходятся полностью (т.е. каждая создает свою схему районирования Зем-ли, и эти схемы не пересекаются), а пресноводная биогеография в основном (но не полностью) сходна с наземной (то есть склонна выделять в основном те же области, подобласти и провинции).
1.1.2. Биогеографическое районирование пресных вод мира.
В целом пресноводная биогеография – относительно молодая и слаборазвитая область знаний; исходит она от наземной. Наземные зоогеографы уже давно выделили шесть основных биогеографических областей, примерно (но не совсем) соответствующих материкам: Палеарктическая область (Европа и Северная Азия), Ориентальная область (Юго-Восточная Азия), Эфиопская область (Африка), Неарктическая область (Северная Америка), Неотропическая область (Южная и Центральная Америка) и Австралийская область (Австралия с ближайшими островами). Впоследствии состав и очертание этих подобластей многократно корректировались, но в целом они остаются базой для всех наземных и пресноводных фаунистических схем. Система районирования иерархична: Земля делится на области, области – на подобласти (не всегда), подобласти – на провинции. Каждая область имеет в основном специфичную фауну и свой крупный центр видообразования (т.е. эндемики в фауне области преобладают), а также эндемичные роды и семейства; в каждой подобласти также свои многочисленные эндемики (в том числе на уровне рода), каждая провинция отличается наличием или отсутствием хотя бы нескольких видов. Известны три отечественные биогеографические схемы по водным беспозвоночным: А.В. Мартынова, 1928 (по ручейникам), Я.И. Старобогатова, 1970 (по моллюскам) и Б.Ф. Белышева, 1981 (по стрекозам). Интересно, что даже состав и границы областей они все проводят по-разному. Общая (синтетическая и несколько усредненная из разных схем) система биогеографии суши и континентальных вод представляется нам так. На базе бывшего суперматерика Лавразия развито Бореальное (Северное) фаунистическое царство, включающее примерно три крупных центра видообразования в умеренной зоне: Северо-Американский, Европейский и Восточно-Сибирский. Все они довольно родственны и обычно все объединяются в Голарктическую область как три разные подобласти (или делятся на Неарктику в Америке и Палеарктику в Евразии). На базе суперматерика Гондвана сформировалось Меридиональное (Южное) фаунистическое царство, включающее четыре очень богатых центра видообразования в тропической зоне: Неотропический (Ю.Америка), Эфиопский (Африка), Ориентальный (Ю-В Азия) и Австралийский (Австралия). Все они очень разные и считаются разными областями. Между двумя царствами располагается, в основном в субтропическом климате, переходная зона, в которой смешиваются северные и южные виды, но также есть свои центры видообразования: Сонорский (юг Сев.Америки), Средиземноморский (земли вокруг Средиземного моря), Центрально-азиатский (горные области от Ирана до Тибета) и Амурский (Маньчжурия, Корея и Япония). Эти центры обычно считают подобластями, но, по произволу авторов, относят к разным областям – северным, южным или специальной промежуточной Субголарктической области (Белышев и Харитонов, 1981). Например, Старобогатов, относит Амурскую подобласть к Югу (к Ориентальной области, которую называет Сино-Индийской), а все остальные – к Северу (Сонору – вмеесте с Канадой к Неарктике, Средиземноморье и Центральную Азию – к Палеарктике). Для пресных вод характерны также «островные» биогеографические выделы, соответствующие отдельным древним водоемам (обычно гигантским озерам) с эндемичной фауной. Так, Я.И. Старобогатов по фауне моллюсков выделил в мире еще три таких области: Байкальскую, Понто - Каспийскую солоновато - водную, Танганьиканскую, а также несколько подобластей и довольно много провинций. И нет особых причин оспаривать такое выделение. Характерно, что в направлении от Северного полюса разобщенность фауны непрерывно увеличивается: арктические водоемы очень сходны со всех сторон – в Америке, Европе и Сибири; в умеренной зоне различий фауны уже хватает на разные провинции, а потом подобласти, в субтропиках их становится больше, в тропиках же на одной широте выделяются четыре совсем разные области. Отчасти это объясняется тем, что там и видообразование быстрее, и места больше, и сама фауна несравненно богаче, давая обширный материал биогеографу.
1.1.3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ РЕК И ОЗЕР И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМ
Загрязнение пресных вод стало столь значительным, что вызывает тревогу во многих странах. Причины загрязнения рек и озер — интенсивное развитие промышленного производства и рост населения, в результате чего значительно увеличился объем промышленных и бытовых сточных вод. Например, в реке Москве концентрации взвешенных веществ, нефтепродуктов, сульфатов, фенолов, азота аммонийного, солей тяжелых металлов превышают ПДК от 2 до 20 раз.
Очень опасны нефтяные продукты. Они попадают в реки со стоками нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих, автомобильных и железнодорожных предприятий, с транспортных и нефтеналивных судов. На водной поверхности такие вещества образуют пленку, препятствующую проникновению кислорода в воду. Кислородное голодание приводит к гибели разных видов рыб. По этой причине уловы во многих внутренних водоемах сильно снижаются. Нефтяное загрязнение неблагоприятно отражается и на других обитателях рек и озер.
На фауну водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного "количества кислорода, что вызывает гибель икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства.
На состоянии рыб и их корма — беспозвоночных неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры в воду выделяются различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, что обусловливает гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.
Атомные электростанции загрязняют реки радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируются в мельчайших планктонных организмах и рыбе, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут. Концентрация радиоактивного фосфора в организме пресноводных рыб в 20—30 тыс. раз, а водоплавающих птиц в 50 раз выше, чем в водоеме.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 Ки на Гл и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны или специальные резервуары.
В связи с ростом населения, расширением старых и возникновением новых городов значительно увеличилось поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником заражения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту, а также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступившие со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физико-химический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Неумеренно и неумело применяемые в сельском хозяйстве пестициды при попадании в реки и каналы также ухудшают качество воды в них.
Различают минеральное и органическое загрязнение сточных вод. В первом случае сточные воды содержат соли, кислоты, щелочи, глину, песок и другие минеральные вещества. В промышленных стоках их более 40 %. Нередко выбрасывают ценное сырье (поваренная соль, глицерин, уксусная кислота, хлориды, удобрения и др.), которое также становится загрязнителем пресных вод.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, становятся причиной органического загрязнения водоемов.
В сточных водах обычно около 60 % веществ органического происхождения. К этой же категории относится биологическое загрязнение (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) коммунально-бытовых, медико-санитарных вод и отходов кожевенных и шерстомойных предприятий.
Реки в значительной степени загрязнены в результате сброса недостаточно очищенных сельскохозяйственных, ливневых и коммунально-бытовых сточных вод. Ухудшилось и качественное содержание стоков, особенно вследствие увеличения доли сбросов химических производств. Наиболее токсичные стоки направляют в пруды-накопители. Однако часть их с отдельных предприятии, где не имеется очистных сооружений, попадает в реки. Даже в высокоразвитых странах очистка воды оставляет желать лучшего. Так, в Германии очищают только 64 % бытовых стоков, в Швеции 10 % стоков остаются неочищенными, а 15 % подвергаются лишь механической очистке.
Раньше, когда объем сточных вод был незначителен, на большинстве предприятий очистные сооружения не строили, а ограничивались разбавлением этих стоков речной водой. Следует иметь в виду, что для разбавления 1 м3 сточных вод необходимо 20—30 м3 природной чистой воды. В современных условиях огромный объем сточных вод не может быть разбавлен в достаточной степени. Применяемые методы очистки позволяют снизить уровень загрязнения лишь на 80 %, а в более совершенных сооружениях — до 95 %. В то же время стоимость очистных сооружений часто достигает 10—20 % стоимости строительства предприятий. Лишь переход на замкнутый цикл водоснабжения служит радикальным средством решения данной проблемы.
В сильной степени загрязняют водоемы предприятия, размещенные в сельской местности. Здесь необходимы меры по очистке сточных вод сыроваренных, маслодельных, пивоваренных, кожевенных, винных, консервных заводов, молокозаводов, мясокомбинатов, рыбозаводов, льнозаводов, депо, различных мастерских, гаражей, машинных дворов, складов топлива и смазочных материалов, удобрений и пестицидов, городских и поселковых канализаций, включая бани и прачечные.
Нельзя размещать у рек и водоемов молочно-товарные и свиноводческие комплексы, которые сильно загрязняют отходами водные источники. Скот при пастьбе уничтожает кустарники и дерновый покров, снижающие интенсивность береговой эрозии (абразии). На животноводческих