Эвтрофикация

Эвтрофикация (от греческого eutrophia – хорошее питание) – обогащение водоемов биогенными элементами, сопровождающееся повышением производительности водоема. Эвтрофикация может быть следствием естественного старения водоема, внесения удобрений или загрязнения сточными водами. По уровню эвтрофикации водоема делятся на олиготрофные (слабо евтрофиковани), мезотрофни (середньоевтрофиковани) и эвтрофных (сильно евтрофиковани). Иногда также в отдельную категорию выделяют гиперевтрофни (над-сильно евтрофиковани) водоемы – такие, где эвтрофикация вызывает массовое отмирание биоты и резкое изменение параметров экосистемы.
Для эвтрофных водоемов характерны богатые и разнообразные литоральной и сублиторальной растительность, обилие планктона. Разбалансирована эвтрофикация может приводить к взрывному развитию одноклеточных водорослей («цветение воды»), дефициту кислорода и, как следствие, гибели высшей растительности, рыб и других животных.
Механизм воздействия гипер-эвтрофикации на экосистемы водоемов является следующим:
Воды искусственно евтрофикованои экспериментальной водоемы (внизу справа), разделенные перегородкой от вод водоемы в природно-сбалансированном состоянии (вверху слева) 1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь планктонных водорослей, а также водорослей – обрастальникив) и увеличение численности зоопланктона, питающийся фитопланктоном. Как следствие прозрачность воды резко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, что приводит к гибели донных растений от недостатка света. После гибели донных растений происходит гибель организмов, чей жизненный цикл был с ними связан.
2. Водоросли и бактерии, сильно размножились в верхних горизонтах водоема, имеют гораздо большую суммарную поверхность тела и биомассу, чем нормальный растительный комплекс при постоянном уровне эвтрофикации водоема. При этом в ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, а процесс дыхания продолжается, что требует затрат кислорода. В результате в предрассветной часа, особенно в теплые дни, кислород в верхних горизонтах воды оказывается почти исчерпанным, и наблюдается гибель организмов, обитающих в приповерхностных водах, от недостатка кислорода (так называемый «летний замор»).
3. Большое количество отмерших организмов из верхних слоев водоема опускаются на дно, где проходит их разложения. Но, как указано в п. 1, донная растительность гибнет на ранних стадиях эвтрофикации, и производство кислорода здесь почти не происходит. Если же учесть, что биопродуктивность благодаря эвтрофикации увеличивается (см. п. 2), между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно уходит, и все это приводит к гибели бентосных организмов, даже не связанных с придонной растительностью. Аналогичное явление, наблюдаемое во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, известное как «зимние заморы».
4. В донном грунте, лишенном кислорода, проходит ферментация разложение отмерших организмов с образованием таких сильных ядов как фенолы и сероводород, вызывающие отравление организмов во всех эшелонах водоемы, шо вызывает ше более массированное отмирания, как следствие – дополнительное увеличение потребления кислорода при разложении органики, и т. д.
Евтрофикацийний возгорание в северной части Каспийского моря, спутниковый снимок Как следствие массированной и несбалансированной эвтрофикации большая частно флоры и фауны водоема может быть уничтожена, а экосистема водоема – резко и катастрофически изменена.
Надо заметить, что жизнь на Земле с момента его появления сопровождалось проявлениями эвтрофикации, то есть это явление не характерно исключительно для современной геологической эпохи. Именно грандиозным по масштабам евтрофикацийним явлениям мы обязаны наличием залежей угля, нефти, природного газа и других полезных ископаемых биогенного происхождения (вплоть до некоторых видов железных руд).
К биогенных элементов, что именно и вызывают эвтрофикацию, относятся прежде азот, фосфор и кремний в различных соединениях. Наибольшее значение имеют фосфор и азот, являются обязательными элементами тканей любого живого организма.
Концентрация биогенных элементов и их режим зависят от интенсивности биологических и биохимических процессов в водоеме и от количества биогенов, попадающих в водоем со сточными водами и поверхностным стоком на площади водосбору. Концентрации азота и фосфора характеризуют трофность («кормнисть») водоемы. Режим биогенных элементов рассматривают как исходный показатель потенциальной эвтрофикации.
Считается, что чрезмерная эвтрофикация водоемов начинается при содержании в воде азота в концентрации 0.2-0.3 мг / л, фосфора – 0.01-0.02 мг / л.
При переходе от олиготрофных водоемов к мезотрофни и эвтрофных существенно растет доля аммонийного азота в его общей численности.