BIOCENOZA I EKOSYSTEM JAKO PODSTAWOWE POJĘCIE PRZYRODY I BYTOWANIA POPULACJI.

Biocenoza jest to naturalny zespół populacji organizmów żywych danego środowiska (biotopu), należących do różnych gatunków, ale powiązanych ze sobą różnorodnymi czynnikami ekologicznymi i zależnościami pokarmowymi, tworząc całość, która pozostaje w przyrodzie w stanie homeostazy (czyli dynamicznej równowagi). Biocenoza wraz ze środowiskiem fizycznym to ekosystem.

Biocenozy można podzielić na naturalne (sawanna, las, jezioro) i sztuczne (park, ogród).

Biocenozę tworzą:

• fitocenoza - organizmy roślinne

• zoocenoza - organizmy zwierzęce

• drobnoustroje

Ekosystem jest podstawową jednostką funkcjonowania przyrody , utworzoną z biocenozy oraz biotopu. Organizmy tworzące biocenozę żyją w określonym środowisku fizycznym ( klimat , ukształtowanie terenu , wody , gleby i skały ) , czyli - biotopie. Ekosystem stanowi więc całość przyrody dużego lasu , łąki , jeziora czy morza. W ekosystemach można zaobserwować wzajemne związki między organizmami a ich środowiskiem abiotycznym.

Skład gatunkowy i liczebność populacji w konkretnej biocenozie zależy przede wszystkim od takich czynników klimatycznych jak : roczna ilość opadów i ich rozkład , średnie temperatury i nasłonecznienie , czy też ilość tlenu. Dlatego ekosystemy zupełnie inaczej kształtują się w rejonach gorących i wilgotnych niż w zimnych oraz suchych. Wiadomo również, że ukształtowanie terenu n.p.m , nachylenie zboczy oraz struktura i żyzność gleb , w istotny sposób warunkują rozwój ekosystemu. Na glebach lekkich , piaszczystych , które szybko wysychają , rosną inne rośliny niż na glebach gliniastych. Natomiast skład roślin wpływa na rodzaje gatunków kolejnych ogniw łańcuchów pokarmowych czyli na skład jakościowy populacji zwierząt roślinożernych i mięsożernych. Organizmy tworzące biocenozę nie tylko korzystają ze środowiska w którym występują , lecz same je modyfikują. Przykładowo ekosystem lasu spowalnia topnienie śniegu przez co zmniejsza wiosenny spływ powierzchniowy , maleje więc zagrożenie powodziowe i erozja gleb.

Związki biocenozy i jej biotopu można również prześledzić na przykładach związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Na powierzchni wód stojących obserwujemy często zjawisko masowego rozwoju glonów - tzw. „zakwitu wód”. Jego przyczyną jest nadmierny napływ soli , azotu i fosforu stanowiących składniki nawozów syntetycznych.

Taka zmiana prowadzi do przenawożenia czyli eutrofizacji zbiorników wodnych. Jej skutkiem jest nadmierny rozwój glonów , które odcinają dostęp światła do wód głębszych. W wyniku tego giną rośliny wodne , szybko opada ilość tlenu , co w biotopie zniszczyła równowagę biocenotyczną i doprowadziła do poważnego zubożenia całego ekosystemu.

KLASYFIKACJA EKOSYSTEMÓW

Najbardziej generalnym podziałem ekosystemów jest podział na ekosystemy wodne i lądowe. Ekosystemy wodne dzielimy z kolei na słodkowodne ( ekosystemy wód lądowych ) i słonowodne (morskie). Wygląd ekosystemów lądowych jest determinowany głównie przez klimat . I tak , jeśli posuwamy się z północy na południe wraz z klimatem , zmieniają się ekosystemy. W Arktyce , gdzie lato jest bardzo krótkie wieją zimne i silne wiatry , a ziemia rozmarza tylko na powierzchni , las nie może wyrosnąć. Powstaje tam tundra, ekosystem przypominający łąkę górską lub tam gdzie jest więcej wody - torfowisko. Posuwając się dalej na południe spotykamy las szpilkowy , zwany tajgą. Klimat jest tu również surowy , jednak warunki glebowe pozwalają na rozwój drzew szpilkowych , które potrafią przetrwać bardzo niskie temperatury. Dalej na południe pojawia się coraz więcej drzew liściastych ( lasy liściaste ) , których wzrost umożliwia coraz łagodniejszy klimat. Na dużych obszarach wewnątrz kontynentów , gdzie opadów jest niewiele , wegetacja drzew nie jest możliwa. Powstają stepy - ekosystemy trawiaste. W okolicach podzwrotnikowych i równikowych intensywny wzrost roślin jest możliwy przez cały rok .Powstają tam lasy zielone przez cały rok. Tam gdzie klimat jest gorący i suchy , powstają pustynie i półpustynie. Różnorodność ekosystemów nie ogranicza się tylko do typów wyżej wymienionych. Na przykład las liściasty strefy umiarkowanej może wyglądać bardzo różnie w zależności od tego czy jest to las wyżynny , czy występuje na glebach lessowych czy też bielicowych. To samo można powiedzieć o wszystkich innych typach ekosystemów. Charakteryzuje je wielka różnorodność a wszelkie klasyfikacje tylko pomagają się w tej różnorodności orientować.

OBIEG MATERII I PRZPŁYW ENERGII W EKOSYSTEMIE

Kluczowym zagadnieniem funkcjonowania ekosystemów jest dopływ energii napędzającej ekosystem oraz przemiany jednych związków chemicznych w drugie , jakie towarzyszą przepływowi energii. Organizmy żyjące w ekosystemie można podzielić na autotrofy , które mają zdolność wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych. Synteza związków organicznych jest procesem wymagającym energii. W przypadku większości autotrofów źródłem tej energii jest słońce. Do organizmów mających tę zdolność - nazywamy je fotoautotrofami - należy większość roślin , sinice i niektóre fotosyntetyzujące bakterie. Inną grupą która ma podobne zdolności są chemoautotrofy. Różnią się one od fotoautotrofów źródłem energii , której używają do napędzania procesu syntezy związków organicznych. Pochodzi ona z utleniania związków nieorganicznych , na przykład związków siarki.

Należą do nich niektóre bakterie. Organizmy, które nie posiadają zdolności produkcji związków nieorganicznych z organicznych , a zdobywają je zjadając inne organizmy lub ich obumarłe szczątki, nazywamy cheterotrofami. Energia, która umożliwia producentom wytwarzanie związków organicznych„ napędza cały ekosystem. Większa część tej energii docierającej do ekosystemu jest w czasie kolejnych procesów biochemicznych zamieniona na ciepło i rozpraszana w otoczeniu. Do funkcjonowania ekosystemu potrzebny jest więc stały dopływ energii słonecznej i stały wysiłek producentów zamieniających tę energie w energie wiązań chemicznych. Z części nieożywionej ekosystemu stale dopływa materia do ożywionej. Proces ten nie jest jednokierunkowy. Materia organiczna jest rozkładana w procesie oddychania komórkowego na związki nieorganiczne. Istnieje więc stała dwukierunkowa wymiana materii między biotyczną a abiotyczna częścią ekosystemu. Można ją przedstawić w formie zamkniętego cyklu.

POZIOMY TROFICZNE

Organizmy autotroficzne są pierwotnym źródłem materii organicznej w przyrodzie. Oznacza to , że cała biomasa organizmów w każdym ekosystemie jest wynikiem aktywności syntetycznej autotrofów zwanych producentami. Biomasa wyprodukowana przez producentów ekosystemu , określana jest jako produkcja pierwotna ekosystemu. Heterotrofy ze względu na to , że żywią się innymi organizmami nazywamy konsumentami. Pewna część pokarmu zjadanego przez konsumentów nie jest przyswajana , lecz wydalana ,w przypadku zwierząt w postaci kału. Reszta jest albo zużywana jako budulec, albo rozkładana w procesie utleniania. Określamy ją jako materię przyswojoną albo zasymilowaną. Ilość materii zasymilowanej przez konsumentów ekosystemu nazywamy produkcja wtórną. Konsumentów , którzy żywią się wyłącznie producentami nazywamy konsumentami pierwszego rzędu. Są nimi roślinożercy tacy jak krowa czy jeleń. Oczywiście konsumenci pierwszego rzędu sami są zjadani przez inne organizmy. Organizmy te określane są jako konsumenci drugiego rzędu. Można też znaleźć organizmy , które zjadają konsumentów pierwszego rzędu i tak dalej.

KONSUMENCI II

Drapieżniki

Destruenci

KONSUMENCI I

Roślinożercy

Destruenci

PRODUCENCI

Pierwszym poziomem są producenci ,wyżej umieszczeni są konsumenci pierwszego i wyższych rzędów. Aby jednak dokładnie zobrazować przepływ materii, a w konsekwencji energii w ekosystemie, należy uwzględnić sprawność, z jaką asymilowana jest materia przez konsumentów kolejnych poziomów troficznych. Część biomasy spożywanej przez organizmy jest rozkładana na związki nieorganiczne. Z tego powodu zwykle biomasa konsumentów stanowi tylko 10 % biomasy niższego poziomu troficznego. Z tej zależności wynikają ograniczenia ilości biomasy organizmów każdego poziomu troficznego konsumentów. Jeżeli biomasę producentów jakiegoś ekosystemu oznaczymy jako 100 % , to biomasa konsumentów pierwszego rzędu wyniesie w przybliżeniu jedna dziesiątą część biomasy producentów. Podobnie, biomasa każdego z jeszcze wyższych poziomów troficznych będzie wynosić dziesiątą część poprzedniego poziomu.

ŁAŃCUCHY I SIECI POKARMOWE

Piramida troficzna określa ogólne reguły przepływu materii w ekosystemach. Jeśli chcemy dokładnie określić przepływ materii dla konkretnych ekosystemów , musimy ustalić jakie gatunki są producentami, a jakie konsumentami pierwszego i wyższych rzędów. Upraszczając - kto kogo zjada.

rys. Sieć troficzna

SUKCESJA EKOSYSTEMÓW

Każdy ekosystem zmienia swój biotop i tworzy nowe nisze ekologiczne, co sprzyja wkraczaniu innych gatunków. Długotrwały proces przekształcania ekosystemu nosi nazwę - sukcesji ekologicznej. Jeżeli sukcesja zachodzi na terenach, które wcześniej nie były zamieszkałe przez organizmy , nazywamy ją sukcesją pierwotną , na przykład zarastanie wydm nadmorskich. Sukcesja wtórna ma miejsce na obszarach już wcześniej zajmowanych przez pewne ekosystemy, na przykład na porębie albo opuszczonym polu uprawnym.

Obecnie ludzie masowo niszczą ekosystemy naturalne. Zapominają , że niektóre z nich będą się odtwarzać przez setki lat, tak jak wycięte lasy mieszane i liściaste w Europie. Wiele też wskazuje, że sukcesja wtórna może nie odtwarzać pierwotnej struktury przestrzennej i składu gatunkowego biocenoz.

ŚRODOWISKO A ZDROWIE CZŁOWIEKA

Od wielu tysięcy lat, a więc od początku istnienia Ziemi, człowiek czerpał i czerpie wiele ze środowiska przyrodniczego, w którym żyje. Interakcja, czyli sposób oddziaływania na siebie człowieka i środowiska, w którym żyje jest zależna od wielu czynników. Coraz częściej człowiek wykorzystuje środowisko przyrodnicze w sposób niekonwencjonalny, prowadząc do nadmiernej eksploatacji surowców naturalnych, zanieczyszczając środowisko rożnego rodzaju odpadami, niszcząc zielone lasy, wprowadzając wiele szkodliwych substancji do atmosfery, co w konsekwencji prowadzi do ubożenia świata flory i fauny. Na przełomie ostatnich dziesięcioleci człowiek stara się naprawiać wszelkie błędy swojego postępowania względem środowiska, w którym żyje. Wprowadza nowoczesne technologie produkcyjne, prowadzi szeroko pojętą edukację ekologiczną wśród dzieci i młodzieży, zakłada nowe formy ochrony przyrody po to, aby zachować środowisko naturalne w jak najmniej zmienionej postaci.

Prawdopodobnie najważniejszym elementem środowiska jest klimat, gdyż wpływa na rozwój wszystkich istot żyjących na Ziemi. Rośliny do wzrostu potrzebują wody, związków mineralnych i powietrza. Zwierzętom do życia konieczne są: woda, pokarm i tlen. Natomiast wszystkim organizmom do prawidłowego rozwoju niezbędna jest odpowiednia temperatura środowiska. Dlatego najmniejsze nawet zachwianie tej kruchej równowagi odbija się w każdym elemencie ekosystemu, a do zaburzeń tych prowadzi działalność człowieka. Bardzo długo ludzie nie zdawali sobie sprawy ze skali zmian dokonywanych przez nich w przyrodzie. Śmieci i odpady przemysłowe, zanieczyszczone i zatrute wody rzek, jezior i mórz oraz skażone powietrze w wielkich miastach i okręgach przemysłowych to dziś najbardziej widoczne skutki gospodarowania człowieka. Zatrucie środowiska zagraża naszemu zdrowiu, a nawet życiu.

Środowisko przyrodnicze, w którym żyje człowiek, jest jago naturalnym miejscem na Ziemi. Człowiek jako żywy organizm jest częścią przyrody. Jego życie zależy od warunków panujących w środowisku przyrodniczym. Człowiek wywiera równocześnie na niego znaczny wpływ. Przyroda dostarcza człowiekowi miejsca do jego bytowania, miejsca do odpoczynku, pokarmu i pożywienia, wielu surowców naturalnych, z których może korzystać, jak również wielu zasobów przyrody, dzięki którym może istnieć.

W miejscach najbardziej zasobnych zakłada swoje osady, miasta, ponieważ potrafi wykorzystać różnorodność krajobrazu i dostosować ją do swoich potrzeb. Człowiek nauczył się z tego korzystać, lecz nie zawsze w sposób racjonalny i zgodny z naturą istnienia. Dzisiaj człowiek wpływa na środowisko na wiele sposobów. Przeobraża je wedle własnych wyobrażeń często niszcząc to, co w nim unikatowe, niepowtarzalne. Buduje osiedla i fabryki, wydobywa kopaliny, poszukuje złóż ropy i gazu.

Na stan zdrowia wpływają zmieniające się warunki środowiskowe. W dzisiejszych czasach dla człowieka jest bardzo ważna higiena układu nerwowego, gdyż jego zaburzenia powodują wszelkie choroby w organizmie ludzkim. Chorobą jest natomiast reakcja organizmu na działanie czynników chorobotwórczych (nieprzyjaznych dla organizmu). Higiena psychiczna to działania zmierzające do ochrony zdrowia psychicznego, także nauka zajmująca się badaniem czynników, które powodują zakłócenia zdrowia psychicznego i popularyzująca zalecenia przeciwdziałające powstawaniu nerwic i innych zaburzeń psychiczno-nerwowych. Psychika człowieka podlega nieustannemu działaniu bardzo wielu bodźców, które często przekraczają jego zdolności adaptacyjne. Powoduje to zaburzenia równowagi psychicznej, które doprowadza do wzmożonych stanów napięcia emocjonalnego i narastanie konfliktów wewnętrznych.

Zanieczyszczenie środowiska naturalnego stwarza duże niebezpieczeństwo dla odporności człowieka. Gdy to działanie zostanie zaburzone np. przez zanieczyszczone środowisko dochodzi do uszkodzenia mechanizmów obrony - zwiększona jest wtedy skłonność do zachorowań. Czynniki zmniejszające odporność organizmu, znajdują się w powietrzu, którym oddychamy, w pokarmach i pożywieniu, które spożywamy, właściwie w środowisku, w którym żyjemy. Jednak to sam człowiek przyczynił się do tak dużego wzrostu substancji szkodliwych w przyrodzie. Wiele chorób w obecnym czasie nosi nazwę chorób środowiskowych lub cywilizacyjnych. Wiele substancji chemicznych (tlenek siarki, tlenek ołowiu, tlenek węgla, amoniak, siarkowodór) i wiele innych, wnika do organizmu człowieka różnymi drogami powodując:

• choroby układu krążenia,

• choroby układy oddechowego,

• choroby skóry,

• alergie i uczulenia,

• choroby narządu słuchu i wzroku.

Emisje pyłów i gazów do atmosfery pochodzą z rożnych źródeł, lecz największe zagrożenie stanowią:

• rozwój motoryzacji,

• rozwój transportu,

• górnictwo i hutnictwo.

Zanieczyszczenia środowiska prowadzą do powstawania chorób człowieka. Najbardziej narażone są dzieci. Ponieważ są osobami, u których następuje powolny wzrost odporność, dlatego też wszelkie zanieczyszczenia środowiska mają na nich szczególnie niebezpieczne działanie. Środowisko przyrodnicze jest systemem wzajemnie powiązanych elementów. Jeśli połączenia te, tzn. przypływ energii i obieg materii, funkcjonują w sposób prawidłowy, to środowisko pozostaje w stanie równowagi. Szczególnym przykładem jest równowaga chemiczna. Rozwój przemysłu, rolnictwa, motoryzacji doprowadził do zachwiania równowagi chemicznej środowiska. Przejawia się to w stałym napływie do środowiska związków chemicznych szkodliwie działających na żyjące w nim organizmy, w tym i na człowieka. Szczególnie niebezpiecznymi truciznami środowiskowymi w Polsce są:

• metale ciężkie- Pb, Cd, As, Ni, Hg, Zn, Cu, Mn i ich związki.

• pyły

• związki siarki

• związki azotu

• pestycydy: DDT, HCH.

Działanie każdej z tych substancji na organizm zależy od rodzaju, trucizny, stopnia toksyczności, dawki, czasu działania, oraz od drogi wprowadzenia jej do organizmu. Wszystkie te substancje, wprowadzone do środowiska, krążą w przyrodzie, żywności, czyli tych elementów, z którymi bezpośrednio związany jest człowiek. Obecnie zanieczyszczeniu uległy już praktycznie wszystkie elementy środowiska, przy czym najwięcej wagi poświęca się zanieczyszczeniom powietrza i wód, dziurze ozonowej oraz kwaśnym deszczom, gdyż mają one bezpośredni wpływ na zdrowie i życie ludzi.

Ochrona środowiska jest stałym elementem rozwoju cywilizacji. W dawnych epokach była to oczywiście ochrona w nieco innym rozumieniu niż dzisiejsze. Oznaczało to wówczas raczej chronienie pewnych elementów środowiska ze względów religijnych lub estetycznych, ale też racjonalne gospodarowanie, zwłaszcza tymi zasobami przyrody, które były najbardziej ograniczone. Wszystkie te powody znakomicie służyły zachowaniu najcenniejszych elementów środowiska. Już w drugim tysiącleciu p.n.e. w Chinach prawo chroniło lasy przed nadmiernym wyrębem i ustalało zasady ich pielęgnowania. Święte drzewa i gaje znane były także w starożytnej Grecji, Indiach, w krajach Fenicjan, Celtów, Słowian. W wielu krajach chroniono także wybrane gatunki zwierząt, ochroną otaczano niektóre góry, skały.

Również w Polsce długa jest historia starań o ochronę najcenniejszych walorów środowiska. Już na czasy Bolesława Chrobrego datuje się akt prawny chroniący bobry. W XV i XVI w. wprowadzono regulacje prawne służące ograniczeniu wylesiania kraju, ochronie niektórych zwierząt, m.in. jeleni, łosi, dzików, tarpanów i turów. Szczególne znaczenie miała próba ocalenia tura, który na terenie Polski miał swe ostatnie ostoje (próba ta, niestety, skończyła się niepowodzeniem - ostatni na świecie tur padł w Puszczy Jaktorowskiej w 1627 r.). W XIX w. efektem starań polskich znawców przyrody Tatr było zatwierdzenie (1868 r.) przez Sejm Krajowy we Lwowie ustawy "względem zakazu łapania, wytępienia i sprzedawania zwierząt alpejskich, właściwych Tatrom, świstaka i dzikich kóz".

W dzisiejszych czasach konieczne stało się nawiązanie współpracy międzynarodowej w dziedzinie ochrony środowiska i powołanie specjalnych organizacji. Ich celem jest koordynacja wysiłków zmierzających do skutecznego przeciwdziałania istniejącym i rosnącym zagrożeniom. Chodzi tu o gromadzenie odpowiednich funduszy, wymianę doświadczeń. Najważniejszymi z nich jest: WHO - Światowa Organizacja Zdrowia, FAO - Światowa Agencja do Spraw Wyżywienia i Rolnictwa, ILO - Międzynarodowa Organizacja Pracy, UNESCO - Organizacja Narodów Zjednoczonych do Spraw Oświaty, Nauki i Kultury, UNICEF - Międzynarodowy Fundusz Pomocy Dzieciom, a wszystkie te organizacje zrzeszone są w ONZ

Od czasów początku Ziemi przyroda utrzymywała planetę w stanie złożonej równowagi. Każda żywa istota, każda roślina, skała czy kropla rosy, każde zwierze miały swoje miejsce i przeznaczenie. Świat przyrody rozkwitał długo przed tym, zanim pierwszy człowiek stanął na planecie Ziemi. Ludzie pierwotni wierzyli, że człowiek stanowi cząstkę życia toczącego się na Ziemi. Ówcześni ludzie wiedzieli o czymś, o czym współczesny człowiek zapomniał: Ziemia, przyroda może istnieć bez człowieka, lecz on sam nie przetrwa ani chwili bez przyrody. Musimy wiedzieć, że środowisko jest dobrem ogólnoludzki. Żyjemy w nim i powinniśmy je chronić, aby zachować tak cenne dla nas zdrowie. Należy zmniejszyć emisję zanieczyszczeń, przez zmianę przestarzałych technologii na nowoczesne, mniej szkodliwe dla środowiska, a także mniej ingerować w stan przyrody naturalnej.

ZANIECZYSZCZENIE I OCHRONA WÓD W POLSCE

Woda - Całkowita ilość wody w przyrodzie jest stała, woda jest w ciągłym obiegu. Na ląd trafia woda z opadów atmosferycznych. Część tej wody wyparowuje, reszta wsiąka w grunt. Woda jest środowiskiem życia oraz składnikiem wszystkich organizmów. Wykorzystywana jest przez człowieka w gospodarstwie, przemyśle, rolnictwie, leśnictwie. Zużycie wody przez ludzi zwiększa się każdego roku. W Polsce w 1993 roku wykorzystano ok. 12 278 mln m³ wody. Stan wód powierzchniowych w Polsce ulega systematycznemu pogorszeniu.

ZAGROŻENIA ZWIĄZANE Z ZANIECZYSZCZENIEM WODY:

Obecnie jeziora i rzeki, niegdyś kipiące życiem, umierają z powodu zakwaszenia. Co więcej naukowcy norwescy, na podstawie badań, doszli do wniosku, że wskutek wzrostu kwasowości zarówno woda z jezior, jak i z gleby rozpuszcza aluminium. Stwarza to poważne niebezpieczeństwo dla zdrowia, zauważono bowiem wyraźny związek pomiędzy wyższą umieralnością, a zwiększeniem zawartości aluminium w wodzie. Nieustający niepokój budzi też możliwość istnienia zależności między aluminium, a chorobą Alzheimera i innymi dolegliwościami podeszłego wieku. Jeżeli ludzkość nie powstrzyma zanieczyszczenia wód, to zniszczy florę i faunę Ziemi, a w konsekwencji również życie.

Woda ulega zanieczyszczeniu poprzez substancje chemiczne, bakterie i inne mikroorganizmy, obecne w wodach naturalnych w zwiększonej ilości.

Substancje chemiczne dzielą się na:

• organiczne

• nieorganiczne (minerały)

Występują one w postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin. Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np.

• wyługowywaniem substancji z gleb i skał,

• rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych (zanieczyszczenia autochtoniczne),

• czynnikami antropogenicznymi (zanieczyszczenia alochtoniczne).

Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód powierzchniowych należą:

• Detergenty - syntetyczne substancje czyszczące, stosowane we wszystkich środkach piorących; nie ulegają biodegradacji; hamują proces samooczyszczania wody,

• Pestycydy - środki ochrony roślin, owadobójcze; powodują pogarszanie się stanu sanitarnego wód podziemnych; działają toksycznie; przyczyniają się do procesu eutrofizacji wody, czyli wzrostu żyzności,

• Fenole - związki aromatyczne; dostają się do wód ze ściekami; woda zanieczyszczona fenolami ma odrażający smak i powoduje oparzenia,

• Węglowodany aromatyczne - są rakotwórcze; dostają się do wody ze ściekami koksowymi,

• Metale ciężkie - mają zdolność kumulowania się w osadach dennych; są toksyczne dla człowieka; powodują uszkodzenia nerek, mózgu itp.

• Radioizotopy - ich źródłem są wybuchy bomb atomowych, wodorowych, reaktory jądrowe; zostają w wodzie na długo; są rakotwórcze,

• Wody podgrzane (zanieczyszczenia termiczne) - są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących,

• Substancje powierzchniowo czynne,

• Węglowodory ropopochodne,

• Chlorowe pochodne bifenylu,

Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na organizmy wodne. Zanieczyszczenia bardzo trwałe w środowisku wodnym i bardzo trudno ulegające chemicznym i biochemicznym procesom rozkładu nazywa się substancjami refrakcyjnymi. Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem ze ściekami. Innymi źródłami zanieczyszczeń wód są:

• transport wodny i lądowy,

• stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych,

• odpady komunalne i przemysłowe.

Rozróżnia się zanieczyszczenia:

• punktowe - dostające się do wód w jednym punkcie (głównie ścieki),

• obszarowe - dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji.

Zmniejszenie zanieczyszczeń wody umożliwiają:

• zmniejszenie ilości produkowanych ścieków,

• utylizacja wody przemysłowej,

• zabezpieczenie składowisk odpadów,

• oczyszczenie (mechaniczne, biologiczne, chemiczne) ścieków komunalnych i przemysłowych.

Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą tzw. wskaźników zanieczyszczenia . Są to stężenia zanieczyszczeń (wyrażone w miligramach substancji w 1 dm³ wody) oraz inne parametry, których wartość jest miarą stężenia określonych rodzajów zanieczyszczeń. Jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest stężenie rozpuszczonego tlenu, które może przyjmować maksymalną wartość 8-9 mg/dm³ - mniejsze stężenie tlenu świadczy o zanieczyszczeniu wód związkami organicznymi, rozkładalnymi biochemicznie; spadek stężenia tlenu poniżej 4 mg/dm³ powoduje obumieranie wielu organizmów wodnych. Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemicznie zapotrzebowanie tlenu (BZT), będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków organicznych, ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) - miara zawartości wszystkich związków organicznych, obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu. Wartości wskaźników zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody.

Oprócz sposobów oceny zanieczyszczenia wód opartych na wskaźnikach fizycznych i chemicznych (otrzymywanych w wyniku analizy fizycznej i chemicznej wód) stosuje się metody badania stanu biologicznego wody. Najczęściej jest stosowany tzw. system saprobowy, wykorzystujący wyniki analizy hydrobiologicznej wód. W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na:

• oligosaprobowe - czyste,

• mezosaprobowe - średnio zanieczyszczone,

• polisaprobowe - silnie zanieczyszczone.

Analiza bakteriologiczna dostarcza informacji o ilości i rodzaju bakterii obecnych w wodzie. Proces usuwania zanieczyszczeń z wody do poziomu umożliwiającego stosowanie jej do określonych celów nosi nazwę uzdatniania wody. Jakość wody określa się na podstawie analizy cech fizyko-chemicznych i biologicznych, takich jak np. temperatura, smak, zapach, współczynnik pH, twardość, mętność, zapotrzebowanie na tlen, miano Coli. Zasady klasyfikacji wód w Polsce w zależności od stopnia ich zanieczyszczenia określa tzw. prawo wodne, wg którego rozróżnia się 3 klasy ochrony wód. Warunkiem zakwalifikowania wody do jednej z nich jest czystość ( zachowanie fizykochemicznych i biologicznych wskaźników w dopuszczalnych granicach).

Klasa I - wody czyste, nadające się do spożycia, wykorzystywane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. W wodach klasy pierwszej występuje ilość tlenu równa nasyceniu. Ilość bakterii wynosi poniżej 10 000 w cm³. Dno zbiornika jest pozbawione fermentujących osadów. Występują tu: larwy widelnic, jętek oraz muchówek, pluskwiaki, być może także larwy chruścików i wypławki czarne oraz niektóre organizmy występujące w wodach niższych klas czystości.

Klasa II - oznacza wodę, którą można wykorzystać do chowu i hodowli zwierząt. Zawartość tlenu osiąga połowę nasycenia. Liczba bakterii wynosi poniżej 100 000 w cm³ wody. Występują tu: zatoczki pospolite, groszówki, przytuliki strumieniowe, larwy jętek, chruścików wolnożyjących i meszek, wypławki białe, odlepki ślimacze, skąposzczety, błotniarki jajowate, kełże zdrojowe.

Klasa III - to woda, którą można wykorzystać w przemyśle oraz uprawach rolniczych. W wodzie tej występują niedobory tlenu. Pojawiają się zakwity. Ilość bakterii przekracza 100 000 w cm³. Występują tu: larwy muchówek, gałeczki rogowe, pijawki, ośliczki pospolite, bakterie ściekowe, larwy ochotek. Wody, które są zanieczyszczone, a wyniki przeprowadzonych analiz nie odpowiadają normom są wodami pozaklasowymi. W Polsce ok. 54% wód powierzchniowych jest nadmiernie zanieczyszczonych.

ROLNICZE ZANIECZYSZCZENIA WODY:

Gnojówka i ścieki komunalne

Ścieki zawierają liczne substancje pochodzenia naturalnego i technicznego o różnym stężeniu. Wpływy na obciążeń na wody stojące i płynące są zdecydowanie różne. Wody stojące: sadzawki, stawy i jeziora, są układami zamkniętymi, w wyniku, czego nie mogą one tak jak w przypadku wód płynących „pozbyć się” obciążeń, które do nich trafiły. Rzeki mają tę przewagę nad wodami stojącymi, że mogą odprowadzić substancje szkodliwe. Doprowadzone do wód ścieki wędrują przez rzeki, potoki do morza. Następstwem tego jest obciążenie mórz. Rozszerza się przy tym zanieczyszczenie związkami organicznymi, a także metalami ciężkimi.

Metale ciężkie częściowo osiadają w strefie brzegowej, a częściowo przedostają się do łańcucha pokarmowego. Kumulują się one w organizmach stanowiących dalsze ogniwa troficzne. Ryby i inne zwierzęta morskie, które spożywa człowiek, zawierają pozostałości środków ochrony roślin, przemysłowych chemikaliów i metali ciężkich. W jeziorach zwiększona dawka odżywczych i organicznych związków pochodzenia ściekowego, przyśpieszają bardzo proces zarastania jezior glonami i ich rozmnażanie. W wyniku ich rozrastania światło nie dochodzi do głębszych warstw jeziora, ponadto zmniejsza się ilość tlenu potrzebnego do życia organizmom w wodzie, w wyniku tego następuje zwolnienie rozkładu obumarłych roślin i zwierząt, co prowadzi do starzenia się jezior. Objętość ścieków rośnie bardzo szybko.

Najpowszechniej odprowadzane ścieki rolnicze to gnojówka. Jest ona bardzo niebezpieczna dla wód stojących i nie powinna być ona wpuszczana do nich. Wpuszczanie gnojowicy do wód może doprowadzić do całkowitego wyniszczenia ryb. Przy rozwiniętej masowej hodowli zwierząt rolnicy niewiedzą, co mają z nią zrobić i jak powinna być ona zużywana. W tym wypadku gnojowica zamiast być nawozem naturalnym staje się bardzo uciążliwym odpadem. Rolnicy nawożą gnojowicą puste pola, kiedy nie ma wegetacji jesienią i zimą, skąd spływają do jezior i rzek. Skutki są katastrofalne. Problemy ze ściekami są zjawiskiem towarzyszącym cywilizacji. Już w średniowieczu liczne zbiorniki wodne zmieniły się w cuchnące "kloaki" przez odprowadzanie do nich różnego rodzaju ścieków. Aby przeciwdziałać powstawaniu w naszych czasach cuchnących zbiorników wodnych buduje się oczyszczalnie ścieków. Ponieważ wody naturalne są w coraz większym stopniu zagrożone ściekami w ostatnim czasie prowadzi się uprzedmiotowione wysiłki, aby ścieki były oczyszczone a nie odprowadzane różnego rodzaju sposobami do wód.

Nawozy azotowe

Rolnicy stosują nawozy mineralne a w szczególności azotowe, które mają im pomóc w uzyskaniu lepszych plonów. Powierzchnie uprawne mogą być wtedy lepiej zagospodarowane. Rolnicy jednak często "zapominają", iż zbyt duża ilość nawozów może też powodować szkody.

Nawozy przedostają się do gleby i w ten sposób zanieczyszczają zarówno glebę jak i wody, gdzie przedostają się wraz z deszczem. Przeprowadzając systematyczne badania w czasie późnej zimy, wczesnej wiosny, a zatem w okresie topnienia śniegu, po silnych deszczach w lecie i jesieni, gdy duża ilość wody "wędruje" do powierzchniowych warstw gleby, wynika, że przechodzenie azotanów do wód gruntowych i powierzchniowych zwiększa się z roku na rok coraz bardziej. Zanieczyszczenie środowiska wodnego nawozem azotowym można nie tylko spowodować przez nieracjonalne ich stosowanie, ale również przez niewłaściwe składowanie nawozów oraz czyszczenie zagrody rolniczej. Nawozy mineralne w postaci płynnej i stałej powinny być przechowywane w oryginalnych opakowaniach lub w przystosowanych do tego celu zbiornikach, w magazynach lub pod zadaszeniem. Dopuszcza się przechowywanie tych nawozów w pryzmach uformowanych na utwardzonym i nieprzepuszczalnym podłożu. Załadunek i rozładunek nawozów stałych i przetaczanie nawozów płynnych muszą się odbywać w sposób wykluczający ich dostanie się na powierzchnię gleby. Przy nadmiernym obciążeniu wód nawozami azotowymi stacje wodociągowe tylko mają jedno wyjście: sprowadzić wodę mniej skażoną z odległych terenów. Wiele krajów zamierza zmniejszyć stosowanie nawozów, a w szczególności nawozów azotowych. Praktyka jednak dowodzi, że przez długi okres wytyczne te pozostaną jeszcze w świecie marzeń.

Pestycydy

Pestycydy to chemiczne środki ochrony roślin stosowane w rolnictwie. Pestycydy zwłaszcza polichlorowęglowodorowe, są szkodliwe ze względu na długi czas rozpadu i zdolności kumulowania się w środowisku oraz łatwość wchodzenia w szeregi troficzne. Do zbiorników wodnych dostają się w wyniku spłukiwania z opylonych lub opryskanych uprzednio roślin, wymywania z gleby oraz spływania ze ścieków zakładów produkujących te związki. Pestycydy powodują pogorszenie stanu sanitarnego wód podziemnych, działają toksycznie, naruszają procesy samooczyszczania się wód. W dużym stopniu przyczyniają się do eutrofizacji wód. Zanieczyszczenia pestycydami są trudne do usunięcia w procesie uzdatniania wody przeznaczonej do picia.

Ochrona wód w Polsce:

Na potrzeby ochrony środowiska opracowuje się czyste, małoodpadowe i energooszczędne technologie. Prowadzi się również badania i stosuje się nowe metody, które mają na celu zatrzymanie emisji lub neutralizację zanieczyszczeń, np. kompleksowe oczyszczanie ścieków.

Ochrona wód to przede wszystkim usuwanie ze ścieków zawartych w nich zanieczyszczeń w celu zminimalizowania ich szkodliwego oddziaływania. Proces ten przeprowadzany jest w oczyszczalniach ścieków. Ochrona wód ma znaczenie szczególne, ponieważ od dostępu do niej zależy życie wszystkich organizmów. Woda stanowi nie tylko środowisko życia organizmów, ale i środowisko, w którym zachodzą procesy fizjologiczne. Jedną z form zahamowania zanieczyszczeń wód powierzchniowych jest oczyszczanie wszelkich odprowadzanych do środowiska wodnego ścieków. Do ważnych czynników ochrony wód należy oszczędne gospodarowanie wodą.

Wobec wzrastającego zapotrzebowania na wodę, przy jednoczesnym wyczerpywaniu zapasów wód podziemnych, instytucje odpowiedzialne za gospodarkę wodną zostały zmuszone do opracowania sposobów ochrony jej zasobów. Jednym z nich jest modyfikacja naturalnego obiegu wody. Naturalna cyrkulacja przebiega od oceanu do atmosfery, z atmosfery do rzek i z rzek z powrotem do morza. Hydrolodzy doszli do wniosku, że można ten obieg spowolnić, budując sztuczne zapory wodne, tworząc tym samym ogromne rezerwuary wody w powstałych powyżej nich zbiornikach. Sztuczne zbiorniki wodne, zwane też jeziorami retencyjnymi stanowią też jeden z istotnych elementów zabezpieczenia przeciwpowodziowego. W przypadku zwiększenia opadów, potrafią one zatrzymać w sobie nadmiar wody, zabezpieczając niżej położone tereny przed zalaniem.

1

---