1. Гидробиология наука о жизни организмов в воде
 Скачать 247.92 Kb.
|
|
80. Влияние факторов среды на процессы самоочищения. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычной бактерии, но и на споровые организмы и вирусы. Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода — БПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода — ХПК. На биологическое самоочищение водоема влияет комплекс факторов: -разбавление загрязняющих вод чистой водой водоема-температура воды-оседание микроорганизмов на дно-pH воды – оптимален слабокислый-попадание химических веществ-взаимоотношения между гидробионтами и метабиотические-жизнедеятельность простейших-бактерицидное действие чистой воды В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Двустворчатые моллюски — постоянные обитатели водоемов - являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод. водоёмы обладают свойством под влиянием естественных факторов постепенно очищаться от попавших в них загрязнений: взвешенных частиц, бактерий, растворенных органических и неорганических веществ. Механизм самоочищения водоемов от органических загрязнений складывается из: 1) сортировки твердых частиц по их удельному весу (оседание их на дно), 2) распределения загрязнения в массе воды водоема, что ведет к более тесному соприкосновению загрязнения с растворенным в воде 02, который является одним из существенных агентов в процессе минерализации органического вещества, 3) биохимических процессов разрушения органических веществ в результате жизнедеятельности бактерий и прочих представителей флоры и фауны водоема, главным образом, их низших форм. 4) химических процессов обмена и окисления продуктов распада органического вещества 81. Орудия лова и количественный учет организмов планктона. Сроки, периодичность сборов, объем материала. Изучение видового состава, распределения и количественного развития планктонных организмов проводится различными методами и разными орудиями лова. Исследование распределения бионтов в водоеме, их численности и биомассы производится по пробам, взятым количественными орудиями лова, а видового состава - по дополнительным пробам качественными орудиями лова. 1.1. В качестве основного орудия следует использовать стандартную количественную сеть Джеди (диаметр верхнего кольца 18 см, нижнего - 24 см) из газа N 49-56 (для сбора ракообразных) или N 64-70 (для лова коловраток). Из качественных орудий применяют качественную сеть Апштейна и сачки, используемые для сбора планктона в зарослях на мелководьях. Для отбора количественных проб желательно применять большеобъемные (5-10 л) планктонобатометры и планктоночерпатели. Эти приборы особенно нужны при лове планктона в придонном горизонте, недоступном для планктонной сети. На водоемах с малыми глубинами (до 6-7 м) лов зоопланктона ведется методом тотальных проб, а в прибрежной зоне - фильтрованием через сеть 50 л воды. 1.2. В глубоководных водоемах при изучении вертикального распределения зоопланктона, суточных миграций отдельных видов в зависимости от воздействия различных факторов (интенсивность солнечной радиации, направление и сила ветра и пр.) необходимо осуществлять фракционный лов. С этой целью используется количественная планктонная сеть с замыкателем. При этом последовательно облавливается эпилимнион (от верхней границы слоя температурного скачка до поверхности), маталимнион (зона температурного скачка) и гиполимнион (от дна до нижней границы слоя температурного скачка). При специальных исследованиях количество горизонтов, где берутся пробы, может быть увеличено. Орудия лова Сбор материала для изучения питания рыб производят активными орудиями лова. Личинок пелагических рыб отлавливают пелагическим тралом или закидным неводом. Видов, обитающих в прибрежье, в зарослях - сачком. Мальков длиной 40—50 мм ловят закидным неводом (до 10 м), с вставкой из мелкоячейной безузловой дели или из капронового сита № 5 - 7, подросших сеголеток - мальковым неводом (25—50 м) с ячеёй в крыльях и кутке 6 - 8 мм и с вставкой в кутке из мелкоячейной безузловой дели – 3 - 4 мм. Двух- и трехлеток крупных видов рыб и так называемую мелочь третьей группы (окунь, бычки, краснопёрки и др.) отлавливают 100-метровым неводом. Взрослых рыб ловят неводом длиной 250—300 м и более. Сроки, периодичность сборов, объем материала Материал по питанию молоди лососевых, сиговых, карповых, окунёвых, терпуговых и других видов рыб следует собирать ежемесячно в течение всего вегетационного периода. Первый сбор личинок весенне-нерестящихся рыб следует осуществлять через две - три недели после нереста. В северных районах это обычно вторая половина мая — начало нюня (в зависимости от теплолюбивости того или иного вида), в южных - конец апреля - начало мая. При специальных исследованиях, целью которых является определение изменений в характере питания личинок, мальков и сеголеток на протяжении вегетационного периода, сборы проб следует проводить ежедекадно или дважды в месяц. Указанная частота сборов диктуется необходимостью установления времени перехода к потреблению кормовых организмов другой размерной группы или к основному типу питания. Для характеристики сезонных изменений в питании рыб сборы проводят в течение всего года: в период открытой воды - ежемесячно (для сеголеток - подекадно), в подледный период - трижды: спустя две-три недели после установления ледового покрова, в середине зимы и ранней весной. Лов рыбы следует осуществлять в местах нагула или в самом начале миграционных путей (для проходных или полупроходных рыб). Для получения репрезентативных данных по каждой возрастной группе и за каждый срок сбора необходимо иметь пробу объемом не менее 12 экземпляров (малая выборка, позволяющая осуществить вариационно-статистическую обработку материала) рыб (желудков). 82. Обработка и определение численности и биомассы планктона. Биомасса зоопланктона определяется умножением числа организмов каждого вида на их индивидуальную массу. Использование стандартных индивидуальных масс животных безотносительно к размерно-возрастному составу популяции приводит к большим погрешностям. Ошибка во много раз возрастает при определении продукции, зависящей от возрастного состава популяции, и всех связанных с ней показателей. Поэтому для получения сопоставимых данных по биомассе зоопланктона необходимо пользоваться единым способом расчета индивидуальной массы животных с учетом их размера (возраста). Поскольку плотность тела животных близка к 1 мг/мм, зависимость массы от длины тела может быть выражена формулой , где - масса (в миллиграммах сырого вещества); - длина (мм); - масса при длине, равной 1 мм; - показатель степени. При изометрическом росте 3, при аллометрическом росте - больше или меньше 3. Объем просчитываемой части пробы зависит от ее плотности. Достоверные результаты получают, если в каждой просчитываемой порции число особей одного вида насчитывает не менее 50. Минимальное количество порций должно быть не меньше трех. Количество животных в пробе определяют как среднеарифметическое из всех просчетов. Для учета крупных или малочисленных организмов вся проба просчитывается под бинокуляром. От определения числа организмов в пробе переходят к определению численности. Данные по численности должны бать представлены как количество организмов в единице объема или в столбе воды, сечение которого соответствует выбранной единице площади. Как правило, при сравнении численности зоопланктона в различных водоемах используются данные по числу экземпляров в единице объема, при сопоставлении результатов определения численности зоопланктона и фитопланктона, количество рыбы и так далее применяются величины средней численности под квадратным метром поверхности. 83. Количественный учет организмов бентоса. Методические сложности количественного учета бентосных организмов с помощью буксируемых орудий лова (донных тралов и драг) привели к тому, что наибольшую популярность в гидробиологических исследованиях приобрели количественные исследования с помощью дночерпателя. В результате возникла парадоксальная ситуация – знания о количественном распределении крупных организмов, относимых к категории мегабент. Организмы зообентоса занимают в водоеме два основных биотопа:грунт (поверхность и толщу) и растительность. Подвижные организмы могут отрываться от поверхности субстрата и плавать в воде, занимая таким образом третий биотоп – водную толщу в пределах придонного слоя воды или водного пространства в зарослях макрофитов. Зообентос внутренних водоемов условно делят на три группы, основываясь на размерах животных: 1) макробентос – более 2 – 3 мм, 2) мезобентос – 0,5 – 2 мм, 3) микробентос – менее 0,5 мм. При такой схеме деления в макробентос попадают крупные организмы, например двустворчатые моллюски, личинки хирономид последних возрастов, половозрелые особи олигохет. Мезобентос объединяет животных, которые с ростом переходят в состав макрофауны, а также размеры которых и во взрослом состоянии не превышают 2 мм. Сбор организмов макро- и мезобентоса осуществляется одними орудиями лова, а обработка проб производится однотипными методами, кроме промывки грунта через сита с разной ячеей. Микробентос включает мелкие организмы, представленные главным образом простейшими, коловратками, турбелляриями и гастротрихами. Полноценный учет этой фауны требует специальной методики сбора и, главное, обработки «живых» (не зафиксированных) проб, так как многие организмы при фиксации деформируются настолько, что затрудняется их определение. 84. Определение численности и биомассы бентосных организмов. Сбор проб проводится главным образом в вегетационный период, т.е. с весны (после схода льда) до глубокой осени. При круглогодичных исследованиях пробы собираются, кроме того, в зимний период (январь - март). При детальных исследованиях целесообразен интервал взятия проб 10 суток, в глубоких участках водоема со стабильно низкими температурами, а также ранней весной и поздней осенью пробы можно брать реже (раз в месяц). В прибрежье быстро прогреваемых водоемов (местообитание видов личинок хирономид с коротким жизненным циклом) интервал взятия проб летом желательно сократить до недели. Если изучаются изменения состава и количественного развития. Методы сбора.Изучение состава, распределения и количественного развития донных организмов проводится различными методами и разными орудиями лова. Исследование распределения гидробионтов в водоеме, их численности и биомассы производится количественными орудиями лова. При изучении макрозообентоса в качестве основного орудия лова следует использовать дночерпатель Экмана-Берджа или Петерсена площадью захвата 0,025 м2 . При взятии проб на плотных песчаных и галечниковых грунтах необходимо пользоваться штанговыми дночерпателями Заболоцкого или Мордухай-Болтовского. Площадь захвата этих приборов ^ составляет 0,01 м2. На каждой станции берется по две дночерпательных пробы, а при работесо мштанговыми дночерпателями по четыре. На малых водоемах, наряду со стандартными дночерпателями, с успехом может использоваться малая модель дночерпателя Петерсена площадью захвата 0,01 м2. на каждой станции этим дночерпателем надо брать по четыре пробы. Методы обработки. Промытый остаток пробы следует разбирать в полевых условиях, так как на разборку материала в фиксированном состоянии тратится немного больше времени, чем на его разборку в живом виде. Разборка производится под бинокуляром в чашках Петри или, в крайнем случае, в белой эмалированной кювете. Животных отбирают тонким хирургическим пинцетом и помещают в склянку с 4%-ным раствором формалина. Поскольку формалин разрушает створки раковин моллюсков и хитиновый панцирь ракообразных, этих животных помещают в отдельную склянку с 70%-ным спиртом. Все организмы, обнаруженные в пробе, разбираются по систематическим группам (олигохеты, моллюски, ракообразные, личинки хирономид и.т.д.), в каждой группе просчитывается общее число животных. После этого полученные данные суммируются и тем самым определяется численность всех организмов в пробе. Затем производится пересчет на один квадратный метр площади дна Методы расчета продукции. Для расчета продукции видов зообентоса нужно знать среднюю массу тела особей отдельных возрастных групп, поэтому необходимо производить измерение длины или веса особей массовых видов в каждой пробе, пользуясь живым или свежефиксированным материалом. Когда известна длина тела животного данного вида, его массу можно рассчитать по уравнению, связывающему эти величины. Для подавляющего большинства животных самого разного систематического положения связь массы тела / W / с его длиной / L / может быть передана в виде степенной функции длины тела д W = ql b , / I / Где b - константа, равная 3, если рост идет с сохранением формы тела. Примеры уравнений связи w и L приведены в табл.1. Важно помнить, что q - расчетная величина. Когда действительные размеры, по которым устанавливалось уравнение, значительно больше L = I / мм /, становится особенно ясно, что рассчитанное значение q сильно зависит от небольших изменений наклона, т.е. от величины углового коэффициента Ъ. Наиболее надежно пользоваться уравнениями зависимости w от L в том интервале значений, которые служили для получения уравнения. Гидробиология - наука о жизни организмов в воде.1.1 Предмет, методы и задачи гидробиологии.1.1 История возникновения и развития гидробиологии.1.2 Задачи гидробиологических исследований на рыбохозяйственных водоемах и методы их реализации. Перспективные направления развития гидробиологии в Беларуси. Вода как среда жизни. Абиотические факторы среды обитания и их экологическое значение.1.4 и ниже вопросы можно объединить Физико-химические свойства воды и грунта. Химический состав и строение молекул воды.1.5 Термические и оптические свойства воды.1.5 Экологическое значение плотности и давления вод для гидробионтов. Химический режим природных вод.1.6 Растворенные и взвешенные в воде вещества. Активная реакция и окислительно-восстановительный потенциал. Световые условия в воде, восприятие света гидробионтами. Влияние на гидробионтов солнечной и ионизирующей радиации, звука, электричества, магнетизма. Общие сведения о водоемах. Понятие биотопа. Биотопы водоемов. Мировой океан. Экологические зоны и биологические ресурсы Мирового океана. Условия жизни гидробионтов в Мировом океане. Население Мирового океана. Континентальные воды, реки, озера, искусственные водоемы. Население континентальных водоемов и условия жизни в них. Адаптация организмов к условиям в пелагиали и бентали водоемов. Планктон и нектон. 2.2 Приспособление планктонных организмов к условиям обитания.2.3 Плавучесть, снижение остаточного веса, движение, миграция гидробионтов.2.3 Бентос и перифитон. Приспособление к условиям обитания, движение, миграции.2.4 Подземные и интерстициальные воды, особенности существования в них гидробионтов. Видовое разнообразие гидробионтов, населяющих водоемы Республики Беларусь, и их практическое использование. Нейстон и плейстон. Приспособление к условиям обитания, движение, миграции.2.5 Дыхание гидробионтов и особенности строения их дыхательных органов. Адаптация гидробионтов к газообмену.3.1 Интенсивность дыхания. Зависимость интенсивности газообмена от биологических особенностей организмов и условий среды.3.2- 3.4 Газообмен как показатель обмена веществ и энергии в водоемах. Устойчивость гидробионтов к дефициту кислорода и заморные явления. Водный и солевой обмен у гидробионтов. Защита гидробионтов от высыхания и существование в высохшем состоянии. Защита гидробионтов от осмотического обезвоживания и обводнения. Выбор осмотически оптимальной среды. Осморегуляция и осмоизоляция. Существование гидробионтов в условиях различной солености. Солевой обмен у гидробионтов. Пассивный и активный солевой обмены. Кормовые ресурсы, кормовая база и кормность водоемов. 4.4 Трофическая классификация водоемов: дистрофные, олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные. Классификация гидробионтов в зависимости от характера питания.4.3 Автотрофы и гетеротрофы.4.3 Способы добывания пищи. Фильтрация, седиментация, детритофагия, пастьба, охота.4.4 Спектры питания и пищевая элективность гидробионтов. Количественный анализ элективности питания. Интенсивность питания гидробионтов и эффективность использования пищи. Особенности питания гидробионтов. Трофические группировки и трофические зоны в бентали водоемов. Классификация природных водоемов Беларуси. Роль и функция популяций в гидросфере. Структура популяций и внутрипопуляционные отношения.5.1-5.2 5.4 Численность и плотность популяций, возрастная и половая структуры, внутрипопуляционные отношения.5.2 Рождаемость, плодовитость, смертность, выживаемость гидробионтов.5.3 … Динамика численности и биомассы популяций гидробионтов: суточная, сезонная, годовая. Скорость роста популяций, энергобаланс. 5.5 Гидробиоценозы, их функциональная роль в гидросфере. Структура гидробиоценозов: видовая, хорологическая, размерная, трофическая. Межвидовые отношения в гидробиоценозах. Нейтрализм и конкуренция. Хищничество и паразитизм. Протокооперация и мутуализм. Комменсализм и аменсализм. Стимуляция и ингибирование. Сукцессии гидробиоценозов и их формы. Биоценозы Мирового океана и континентальных водоемов. Биоценозы подземных вод. Круговорот материи и энергопоток в гидросфере. Аккумуляция материи в гидросфере. Понятия продуктивности и продукции водоемов.6.1 Биомасса гидробионтов и способы ее выражения. Основные факторы, определяющие биологическую продуктивность. Фотосинтез, хемосинтез. Методы определения интенсивности фото- и хемосинтеза. Первичная продукция водоемов. Способы выражения и оценки величины первичной продукции. Факторы, определяющие величину первичной продукции. Вторичная продукция водоемов. Рост, скорость развития и плодовитость в зависимости от условий существования. Методы расчета продукции водных животных в озерах и прудах по величине их потребления. Величина вторичной продукции в различных водоемах. Использование кормовой базы. Определение рыбопродуктивности водоемов по кормовой базе. Методы повышения промысловой продуктивности водоемов Республики Беларусь. Физико-географическая характеристика речных систем на территории Республики Беларусь. Гидробиологический режим, флора и фауна рек. Продуктивность речных экосистем. Озера Беларуси, их физико-географическая характеристика. Гидробиологический режим, флора и фауна озер. Гидробиологические особенности водохранилищ. Качественный и количественный состав флоры и фауны водохранилищ Беларуси. Методы повышения биологической продуктивности водохранилищ. Физико-географическая характеристика прудов и особенности гидробиологического режима. Флора и фауна прудовых экосистем. Способы повышения продуктивности прудов в условиях Республики Беларусь. Оценка трофического статуса водоемов. Критерии достижения водоемами эвтрофного статуса. Особенности эвтрофирования естественных водоемов и водохранилищ. Минерализация органических веществ гидробионтами. Роль водной микрофлоры участвующей в процессе самоочищения водоемов. Аккумуляция водной флорой и фауной загрязняющих веществ и радионуклидов. Транзит гидробионтами загрязнителей и радионуклидов из воды в грунт. Влияние факторов среды на процессы самоочищения водоемов. Орудия лова и количественный учет организмов планктона. Сроки, периодичность сборов, объем материала. Обработка и определение численности и биомассы планктона. Количественный учет организмов бентоса. Определение численности и биомассы бентосных организмов. |