Вода, как самый распространенный минерал на планете, играет очень важную роль в обеспечении жизнедеятельности всего живого

Являясь универсальным растворителем, она обеспечивает проведение химических реакций и поддержание теплового баланса организмов. Не удивительно, что живые организмы и сами на 70, а то и более процентов состоят из нее. Уникальность оксида водорода также лежит так же в его способности находиться в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном при обычных, а не экстремальных температурах окружающей среды, что не под силу другим химическим соединениям.

Гидросфера на сегодня представляет глобальную систему сообщающихся водных артерий и резервуаров, граничащих с атмосферой и литосферой. Ее образование на Земле стало важным моментом не только для дальнейшего развития жизни, но и, собственно, для самого ее появления. Ведь недаром гидросферу еще называют «колыбелью» жизни. В прошлые геологические эпохи именно она была средой, давшей толчок к дальнейшему развитию органического мира.

На сегодня в состав водной геосферы входит вся вода планеты, находящаяся в любом из трех ее агрегатных состояний, включая воду ледников, вечной мерзлоты и влагу, сосредоточенную в живом веществе биосферы. Общепланетарное значение ее объясняется следующим:

  • ведущей ролью в формировании климата через регуляцию температурного и водного баланса
  • проведением через нее глобальных круговоротов веществ, что, в свою очередь, способствует объединению в единое функциональное целое всех природных геосфер планеты;вода является средой для существования тысяч видов растений и животных
  • огромными продукционными возможностями, поскольку интенсивность фотосинтеза автотрофных жителей гидросферы, в частности фитопланктона, куда выше, чем у наземных зеленых растений.

Основной объем гидросферы занимают Мировой океан, занимающий около 2/3 поверхности нашей планеты, континентальные поверхностные и подземные воды. Среди всех ее составляющих особый интерес представляют пресные воды внутренних водоемов — рек, озер и водохранилищ.

Занимая ничтожную часть гидросферы, благодаря наличию в них исключительно пресной воды, они поддерживают жизнь всех живых существ, а человеку, кроме этого, обеспечивают ведение хозяйственной деятельности, включая орошение, промышленное производство, рыборазведение, судоходство.

Благодаря непрерывному круговороту в биосфере, вода по своему классическому определению, является исчерпаемым возобновимым ресурсом. В результате нерационального использования водных ресурсов, тенденция к которому наметилась еще в прошлом столетии, а сегодня еще больше усилилась, она перешла в категорию условно возобновимых природных богатств, вместе с почвенным покровом и живыми объектами, находящимся здесь по той же самой причине. Это означает, что если давление со стороны человека будет продолжаться и дальше, гидросфера не сможет стабильно «работать» для блага жизни, ставя под угрозу сам факт ее существования.

Среди основных факторов, влияющих на этот процесс, можно выделить следующие:

  • стремительное развитие промышленности;увеличение площади орошаемых земель
  • общее загрязнение биосферы
  • эвтрофикация водоемов
  • нерациональное использование рыбных и других живых ресурсов водных экосистем
  • развитие неоправданного гидротехнического строительства и зарегулирование речного стока
  • урбанизация; увеличение численности народонаселения планеты.

Тотальная индустриализация, появление несметного числа промышленных предприятий, привели к загрязнению природной среды сточными водами, качество очищения которых, к сожалению, оставляет желать лучшего. Кроме этого, промышленность на сегодня выступает одним из главных пользователей воды. Наиболее водоемкими считаются горнодобывающая, металлургическая, целлюлозно-бумажная и нефтехимическая отрасли промышленности, технологические циклы которых построены на постоянном участии в них воды. Сельское хозяйство тоже не отстает в данном вопросе, что подтверждается все растущими площадями орошаемых сельхозугодий.

Уже сегодня антропогенное вмешательство привело к существенной деградации многих пресноводных артерий Земли, выдвинув проблему дефицита качественной пресной воды на первый план. Не только сам человек страдает от этого. Неблагоприятное экологическое состояние многих пресноводных экосистем наносит существенный урон рыбным ресурсам водоемов и ставит под угрозу возможность не только развивать рыбную отрасль, разводя рыбу искусственно, но и просто рыбачить любительски. Неоспоримый факт, что во многих до этого «рыбных» водоемах количество водных обитателей не только сократилось, но кое-где вообще исчезло окончательно.

Все это вынуждает человечество предпринимать определенные меры, что подтверждается повышенным интересом в последние годы к вопросу экологического состояния пресных водоемов. Рассмотрим же некоторые моменты, обуславливающие его сегодня.

Основные типы загрязнения пресноводных экосистем

 

Глобальной проблемой не только биосферы, но и гидросферы вообще, является загрязнение. По сути, этот процесс означает внесение в среду новых, чужеродных ей веществ или агентов, либо попадание уже известных ей продуктов, но в чрезмерных количествах, от которых она не способна избавиться в ходе природных механизмов самоочищения. Помимо природного загрязнения, существовавшего еще до появления самого человека, главное беспокойство вызывает антропогенное, вызванное человеческой деятельностью.

Существующие ныне типы загрязнений гидросферы можно разделить на четыре группы:

  • физическое, обусловленное изменениями физических параметров водной среды
  • химическое, вызываемое ксенобиотиками химической природы
  • механическое, обусловленное неорганическими примесями, изменяющими органолептические водные характеристики
  • биологическое, сопровождающееся попаданием в водную среду патогенных или чужеродных ей организмов.


Тепловое и радиационное воздействие на водных обитателей

Основными формами проявления физического загрязнения гидросферы являются тепловое и радиоактивное. Так, первое вызвано сбросами теплых или подогретых вод тепловых и атомных электростанций, способных существенно нарушить биологическое равновесие в конкретном водоеме. Даже внезапное увеличение температуры воды на несколько градусов способно ухудшить водо- и газобмен внутри самого водоема, спровоцировав нехватку растворенного в воде кислорода, которым дышит водная фауна. Повышение температуры воды на 8 градусов и более, что обычно и происходит, запускает целый ряд механизмов, существенно ухудшающих состояние водной экосистемы вместе с ее обитателями.

Нарушив сезонные ритмы гидробионтов, резкий подъем температуры нередко вызывает тепловой шок у рыб, сродни тепловому удару у человека. Виды рыб с большей экологической валентностью могут быстрее приспособиться к смене условий среды. В данном случае больше выигрывают теплолюбивые представители ихтиофауны, такие как сазан, золотой карась, пестрый толстолобик, линь. Но, к сожалению, и они могут «не успеть» адаптироваться.

Другим, не менее опасным для живого, физическим загрязнителем является радиация. После техногенной катастрофы, произошедшей в 1986 г. в Чернобыле, данную проблему стали рассматривать более пристально. Помимо природного радиационного фона, существующего с момента появления жизни, человек своей техногенной активностью загрязнил природные экосистемы радионуклидами. Огромная часть из них поступает из атмосферы вместе с осадками как результат испытания ядерного оружия. Еще большая — привнесена вследствие эксплуатации ядерных предприятий и аварий на них. Имея длительный период полураспада, радиоактивные изотопы способны действовать длительно и направленно, а главное — незаметно, как для человека, так и для биоты.

Гидробионты, представляющие собой открытые живые системы, обменивающиеся со средой веществом и энергией, могут с легкостью как адсорбировать поверхностью своего тела, так и получать вместе с пищей находящиеся в воде радиоактивные изотопы. Дальше через ротовую полость, кишечник, жабры и кожный покров происходит их перемещение в другие жизненно важные органы.

Кроме этого, не меньшую опасность представляет способность радиоизотопов мигрировать трофическими цепями, усиливая на каждом новом звене свой радиобиологический эффект. Молодые особи, да и уже взрослые экземпляры в своем большинстве питаются планктоном, способным накапливать в себе радиоизотопы в дозах, в сотни и тысячи раз больших, чем в самой воде. Даже в случае незначительного превышения привычного радиационного фона реки или озера, их обитатели могут получать высокие концентрации радионуклидов, просто употребляя саму по себе загрязненную пищу.

Естественно, на ход данного процесса влияет еще целый ряд факторов. Агрегатное состояние поступающих вместе с радиоизотопами веществ, их концентрация, общее физическое состояние организмов-реципиентов могут как усилить, так и ослабить их действие. Причем учеными уже доказан тот факт, что молодь более подвержена радиационному влиянию, чем зрелые особи, что объясняется наличием в их организмах большого количества делящихся клеток, наиболее уязвимых для данного фактора. Так же определенную долю влияния оказывают экологические особенности гидробионтов. Например, донные представители ихтиофауны в силу своих трофических предпочтений аккумулируют радиоактивные вещества намного быстрее, чем те, которые населяют водную толщу.

Итогом длительного радиоактивного воздействия на гидробионтов может стать возникновение необратимых физико-химических и функциональных преобразований в их организмах. Установлено, что широко известный радионуклид стронций-90 вызывает морфологические изменения в тканях рыб, цезий-137 воздействует на генетический аппарат клетки, приводя к самым разнообразным мутациям, нередко летальным по отношению к живому.

Другим не менее страшным последствием влияния радиации на рыб является ее способность угнетать репродуктивную функцию, которая отвечает за воспроизводство новых особей в популяции. Воздействуя на половые железы, радиация способна как снизить общую плодовитость гидробионтов, так и привести к появлению нежизнеспособного либо уродливого потомства, что, в свою очередь, подрывает биотический потенциал определенного биологического вида.

 

Опасность химического воздействия

Кроме физических факторов существенно влияют на благополучие водных экосистем еще и химические поллютанты. Подобное загрязнение поверхностных вод происходит обычно в результате попадания в них разнообразных химических соединений, используемых в сельскохозяйственной и промышленной деятельности. Как наиболее опасные для гидросферы вещества можно выделить следующие:

соединения поверхностно-активных веществ, больше известных как СПАВ, широко применяемые в современных моющих и чистящих средствах;нефтепродукты, попадающие в водные объекты, как в ходе нефтедобычи, так и при ее транспортировке;тяжелые металлы, выделяемые в водную среду вместе с недоочищенными сточными водами;пестициды и минеральные удобрения, смываемые дождевой водой или же талыми водами в водные резервуары с полей, огородов.
Наивысшей токсичностью среди обозначенных выше компонентов обладают соединения тяжелых металлов, попадающие в водные объекты с металлургических комплексов. Чего уж говорить, если в реки ежегодно попадает до 5 тыс. тонн ртути, высокотоксичного элемента с огромной аккумуляционной способностью. Подобно радиоизотопам, она так же мигрирует от организма к организму, увеличивая в каждом следующем свою концентрацию. На вопрос, можно ли употреблять рыбу или другие водные организмы в случае такого заражения ответить несложно. Такие дары природы могут стать не только причиной острого отравления, но и спровоцировать куда более серьезные недуги.

Не меньше опасений связано с нефтью и ее производными. Перевозка нефти водным транспортом, аварии на нефтедобывающих установках, сточные воды нефтеперерабатывающей промышленности ежегодно наносят громаднейший урон гидроэкосистемам. Страдают не только обитатели самой воды, для которых тонкая нефтяная пленка на поверхности становится мощным барьером для осуществления газообмена, но и все живые существа, обитающие рядом с водоемами. Это, к примеру, водоплавающие или околоводные птицы, живущие вблизи воды. К сожалению, даже там, где рыбное население приспособилось к нефтяному загрязнению, такую рыбу вряд ли кто сможет употребить в пищу из-за ее неприятного запаха и вкуса.

Интенсивная химизация сельского хозяйства и безграмотное его ведение человеком так же играют не последнюю роль в деградации пресных водоемов. Смываемые вместе с поверхностным стоком химические соединения и их метаболиты способны включаться в круговороты веществ, протекающие внутри самого водоема. Особую опасность на сегодня представляют хлор- и фосфорорганические пестициды, проявляющие наиболее агрессивные свойства ко всему живому.

Не оставляет равнодушным печальная для сего мира история применения порошкообразного пестицида — дуста, или ДДТ, разработанного для борьбы с насекомыми-переносчиками эпидемий и вредителями растительных культур. Повсеместное его использование проблемы решить не смогло. Длительное же его применение ожидаемых результатов также не дало, а наоборот, позволило открыть новые, опасные уже для самого человека свойства инсектицида. Легко включаясь в пищевые цепи, данное вещество на каждом следующем звене увеличивает свою концентрацию почти в десять раз.

Стекая вместе с водами с полей и включаясь в природный кругооборот данное вещество в конечном итоге приводит к токсическому заражению как рыб, так и высших теплокровных животных, не исключая и человека. Учеными установлено, что даже при ничтожно малых концентрациях данного вещества в донных отложениях водоема, в организмах рыб она увеличится до 10000 (!) раз. Так же не вызывает сомнения факт влияния данного ксенобиотика на репродуктивный потенциал популяций практически всех живых существ, пребывающих под его длительным воздействием. Показательным в этом отношении является обнаружение в достаточно высоких концентрациях этого опасного вещества в печени и мясе тюленей, моржей, белых медведей, то есть животных, привычно живущих за тысячи километров от мест ведения сельского хозяйства и возможного применения инсектицида.

Но бывает и так, что чрезмерное поступление в водоем загрязнителей запускает иные механизмы, не связанные с отравлением его среды и обитателей. Попавшие в пресноводную экосистему органические соединения способны существенным образом повысить ее продукционные возможности. При внешне благоприятных возможностях этого процесса наоборот ее деградация еще больше усиливается, обуславливая начало эвтрофикационных процессов, о которых речь пойдет далее.

Эвтрофикация водоема и ее сущность

Термин «эвтрофикация» пришел к нам из греческого языка, и означает «обильное питание». Такая трактовка его неслучайна, ведь означает он процесс чрезмерного поступления в воду различных биогенных веществ, что, в свою очередь, обуславливает развитие анаэробной микрофлоры и «цветение» воды. Благодаря бурному развитию, как правило, сине-зелёных водорослей можно внешне заподозрить эвтрофированный водоем. В нем существенно понижается уровень кислорода, что ухудшает условия нормальной жизнедеятельности водных организмов. Очень часто это можно наблюдать на примере малых рек, в конечном итоге зарастающих высшей водной растительностью или и вовсе высыхающих.

Среди основных причин данного процесса можно выделить следующие:

  • сброс неочищенных сточных бытовых вод
  • содержащих соединения азота и фосфора
  • поверхностный сток в реки как самих нитратных и фосфатных удобрений, так и их продуктов распада
  • стекание загрязненных навозом вод с животноводческих комплексов
  • поступление органических веществ из атмосферы вместе с кислотными осадками.


Данный процесс еще больше усиливается благодаря несоблюдению установленных для каждого типа водоема водоохранных зон, призванных играть роль буфера между антропогенными объектами и водной средой. Неоправданная обработка почвы, в особенности на площадях, находящихся под уклоном, сельскохозяйственное освоение прибрежных участков способствуют еще более интенсивному вымыванию органических соединений из почвы и уничтожению водотока как среды для существования жизни.

Механическое и биологическое загрязнение водоемов

Несколько другими факторами, приводящими к деградации водных объектов, являются биологическое и механическое загрязнение. Первое из них проявляется в поступлении вирусов и патогенной микрофлоры, например, со сточных канализационных систем, скотоводческих ферм, в результате аварий на очистных резервуарах. В результате этого, как поверхностные, так и подземные водные источники могут получить заражение опасными для жизни человека и животных биологическими агентами.

Механическое загрязнение вызывают бытовые и строительные отходы, мусор, которые не способны растворяться в воде, а если это и происходит, то в течение длительного времени. Битые стекла, полиэтиленовые пакеты давно уже не новость для наших рек. Главная причина этого — низкий уровень экологической культуры подавляющего большинства граждан и их безразличие к состоянию природной среды.

К сожалению, все это лишь малая часть экологических проблем пресноводных экосистем. В действительности, их намного больше, и для каждого водоема они определенны особенностями его хозяйственной эксплуатации, природно-климатическими факторами и вниманием со стороны человека. Возвысив себя технологическими и научными открытиями над живыми существами, человек рискует потерять богатства намного ценнее, чем полученные техногенные блага.

Отравляя водоемы, мы делаем воду непригодной для питья и приготовления пищи. Ведь уже сегодня более миллиарда населения планеты страдает от нехватки чистой питьевой воды. Считают, что через десять лет этот показатель увеличится втрое. Человек, как и братья его меньшие, стал заложником собственных неразумных действий. Пока не произошло глобальной катастрофы, каждому стоит задуматься, что он делает для сохранения гидросферы. Ведь сохранив воду, мы сохраним жизнь.