Классификация водоемов по уровню их трофии
Уровень биологической продуктивности лежит в основе типизации водоемов по уровню трофии. Трофический тип водоема – это интегральная характеристика, определяемая множеством взаимосвязанных физико-химических и биологических процессов. Определение трофического статуса включает использование комплексов признаков, дополняющих друг друга. Уровень биологической продуктивности озер всегда связан с определенными лимнологическими характеристиками того или иного трофического типа, а также с характером водосбора, особенностями гидрографической сети, притоком тепла и другими компонентами, объединенными в единую систему как внутри водоема, так и в системе "водосбор-озеро". Однако возможно определение трофического типа водоема по небольшому числу показателей и даже одному, наиболее информационному, – величине первичной продукции, как мере интенсивности процесса новообразования органического вещества (основы трофической пирамиды).
В истории лимнологии можно выделить несколько этапов в развитии типологического направления:
1-ый этап– 1920–30-е годы. А.Тинеман (Германия) и Э. Науман (Швеция) предложили выделить три типа озер: олиготрофный, эвтрофный и дистрофный. Они показали, что уровень биологической продуктивности (трофии) тесно связан с абиотическими факторами, географическим положением водоема и характером водосбора (субальпийский тип и балтийский тип). Классификацию А. Тинемана определяют как экологическую, так как трофический тип строится на связи биологических показателей с абиотическими факторами (глубина, цветность, прозрачность водоема, наличие гиполимниального (придонного) кислорода, рН, биогены и др.).
|
|
|
Олиготрофный водоем характеризуется незначительным количеством биогенных веществ, имеет высокую прозрачность, низкую цветность, большую глубину. Развитие фитопланктона слабое. Содержание кислорода лишь немного отклоняется от его нормального насыщения. В водоеме преобладают пастбищные трофические цепи, микроорганизмов мало и цепи разложения выражены слабо.
Эвтрофный водоем характеризуется большей минерализацией, повышенным содержанием биогенных веществ, интенсивным развитием фитопланктона, низкой прозрачностью. В верхних слоях часто возникает избыток кислорода, а у дна – его значительный недостаток. Все больше приобретают значение детритные (редуцентные) цепи. Они становятся единственными в условиях дефицита кислорода и обилия мертвого органического вещества.
Дистрофный водоем характеризуется низкой минерализацией, незначительным количеством биогенных веществ, обильным содержанием гумусовых веществ (продуктов биохимического распада остатков отмерших организмов). Водный гумус состоит из труднорастворимых гуминовых кислот и составляет основную массу растворенного органического вещества в водоемах. Низкое развитие фитопланктона. Растворенное органическое вещество составляет 90–98% и лишь 2–10 % представлено в форме живых организмов и детрита.
|
|
|
Мезотрофный тип – промежуточный тип между олиготрофным и эвтрофным.
Существенным недостатком этой типизации является отсутствие данных о гумифицированных озерах, которые в зависимости от содержания водного гумуса можно классифицировать как олигогумозные (светлые), мезогумозные и полигумозные (темные) типы. Еще В. Оле (1934) подметил, что шведские дистрофные озера – олиготрофные, а дистрофные озера в Германии – эвтрофные. Ф. Руттнер (Австрия) (1952) также указывал, что среди гумозных озер встречаются эвтрофные. Ярнефельт Х. (1958) (Финляндия) установил, что дистрофия не новая категория, которую можно сравнить с двумя типами эвтрофным и олиготрофным, а дополнительная. Как эвтрофные, так и олиготрофные озера могут быть дистрофными и не дистрофными. Л.С. Берг (1956) указывал, что дистрофный тип фундаментально отличается от других типов водоемов.
|
|
|
В природе нет таких четких градаций между водоемами и существует много переходных типов. В. Роде (1942) писал, что главная характеристика дистрофного озера – коричневая вода, содержащая ацидный гумус и торфянистые илы. Это – высокоцветные озера. Уровень цветности влияет на величину рН. С повышением цветности увеличивается рН, как показал В. Оле (1934).
Hansen K. (1962) предложил в качестве критерия для типизации вод использовать соотношение углерода и азота в донных отложениях. Из почвоведения известно, что если C:N>10, то почвы содержат кислый гумус. Если в донных отложениях озер C:N>10, то озеро более дистрофное.
Функционирование дистрофных гумифицированных водоемов в значительной степени определяется количеством энергии, поступающей извне с аллохтонным органическим веществом. Структура биоценозов здесь упрощена, в трофических связях преобладают детритно–бактериальные цепи питания. По-видимому, типизацию этой группы следует строить на основе специфики круговорота органического вещества и трофических связей, которые складываются в условиях чрезвычайно низкой интенсивности новообразования автотрофного органического вещества. Это новое перспективное направление в лимнологии.
|
|
|
2-ой этап – 1950–60-е годы. Известный лимнолог В. Оле (1955) предложил новую концепцию трофической типизации озер, поддержанную Г. Эльстером, В. Роде и Г.Г. Винбергом. Она основана на оценке интенсивности круговорота органического вещества. При этом функциональным показателем является величина первичной продукции фитопланктона и концентрация хлорофилла в воде. На этой основе появились первые количественные шкалы, дополненные позже величинами биомассы фитопланктона. Подход, предложенный Г.Г. Винбергом еще в 1930-е годы, был назван продукционно – биологическим или балансовым, основанным на соотношении величин продукции (А) и деструкции (R). В это время он не привлек еще должного внимания, но в 1960-е годы занял свое достойное место. В основе балансового подхода лежит общая биоактивность, оценивающая функционирование водоема в целом. Мерой биоактивности служит "удельная продуктивность", т.е. сумма всех биогенных превращений органического вещества (A+R) в единицу времени на единицу площади.
Классификации, построенные на продукционно – биологической основе, дают возможность не только определить трофический статус водоема по шкалам, но и оценить динамику его состояния, что очень актуально в современной экологической ситуации. Служба мониторинга, используя количественные функциональные показатели, имеет возможность следить за незначительными изменениями в экосистемах даже в пределах одного трофического типа. Границы между отдельными типами, определяемыми по предложенным показателям, условны. Ряд авторов предложили более дробную классификацию, выделяя ультраолиготрофные и гиперэвтрофные типы или разделяя каждый тип на 2 группы.
3 этап – современный. Концепция системной экологии, рассматривающей водоем как единое целое, как организованную систему, в которой тесно взаимосвязаны все ее элементы, позволили сделать значительный шаг в развитии типологического направления. Среди большого числа показателей заметное место стали занимать интегральные. Появились новые классификационные шкалы, в том числе нумерические, предложенные Р. Карлсоном (1977). В основу расчетов трофического индекса Р. Карлсона (TSI) положены тесные корреляции между параметрами водной среды – прозрачностью, концентрацией хлорофилла в воде и содержанием общего фосфора (табл. 1).В основу критерия трофности Р. Карлсон выбрал прозрачность воды по белому диску, которая теоретически может меняться от 0.06 до 64 м. Этим крайним значениям присвоены индексы трофического статуса от 0 до 100. Исходя из этого, трофический индекс (trophic state index) выражается следующим образом:
TSI = 60 – 10 log2 SD, где SD – прозрачность
Достоинство нумерических шкал состоит в условности численного выражения от 0 до 100 непрерывного ряда трофических состояний. При многочисленных наблюдениях показатели этих шкал позволяют следить за незначительными изменениями в водных экосистемах.
Японские исследователи (Aizaki et al., 1981) сопоставляли трофический индекс с большим числом параметров: сестон, БПК (биологическое потребление кислорода), числом бактерий, фосфором, органическим углеродом, азотом. В 1980-е годы американскими лимнологами (Gregor, Rast, 1982) предложен комплексный индекс трофического состояния на основе общего фосфора, хлорофилла, прозрачности (КИТС). Российский гидробиолог В.В. Бульон (1987) предложил индекс (ИТС), рассчитывающийся по концентрации хлорофилла (С) воде:
ИТС = 40 – 20 lg C
или скорости фотосинтеза на глубине оптимального фотосинтеза (А):
ИТС = 10.4 – 20 lg A
В целом появилось множество классификационных шкал, основанных на гидрологических, гидрохимических и биологических характеристиках водоемов (табл. 2). В этой сложной системе не был забыт и экологический подход – оценка состояния вод по видам индикаторам (табл. 3, 4 и 5). Среди биологических показателей по-прежнему приоритетными являются количественные оценки, связанные с развитием фитопланктона (первичная продукция).
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 321; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!