Produkcyjność zbiorników wodnych Obecne w środowisku wodnym zespoły organizmów żywych uczestniczą w dwóch podstawowych, a zarazem przeciwstawnych sobie procesach: wytwarzaniu subst. org. w procesie foto – i chemosyntezy , rozkładzie subst. org. do prostych związków mineralnych Pierwszy z tych procesów decyduje o tzw. produkcyjności danego zbiornika wodnego, drugi zaś o jego saprobowości. Oba te procesy są ze sobą ściśle powiązane i zachodzą dzięki temu że istnieją pewne trzy grupy organizmów: producenci – glony i zielone rośliny wyższe wyposażone w aparat fotosyntetyzujący, które przetwarzają proste związki min. na subst. org. wykorzystując w tym celu energię promieniowania słonecznego. Produkcja pierwotna zbiornika wodnego jest to ilość subst. org. wytworzonej w ciągu jednego sezonu weget. w procesie fotosyntezy, w przeliczeniu na jednostkę wody w zbiorniku” konsumenci – zwierzęta cudzożywne, które odżywiają się albo substancjami zawartymi w tkankach roślinnych (kons I rzędu), albo innymi zwierzętami ( II rzędu ). W czasie swych procesów metabolicznych konsumenci przetwarzają subst. org zsyntetyzowaną przez komórki producentów na żywe składniki własnych komórek i tkanek ( ogólne zasoby biomasy w procesie tym nie powiększają się ) Ta część mat org, żywej lub martwej, która jest przetworzona przez organizmy heterotroficzne na masę ich ciał w określonym okresie czasu i w przeliczeniu na jednostkę objętości wody w zbiorniku nosi nazwę produkcji wtórnej zbiornika wodnego” destruenci - chemoorganotroficzne bakterie i grzyby wykorzystujące jako pokarm martwe szczątki roślin i zwierząt oraz organiczne produkty ich przemiany materii. Ogólnie destruenci charakteryzują się bardzo wysoką aktywnością fizjologiczną i metaboliczną oraz bardzo wysokim zapotrzebowaniem na energię i tlen. W wyniku ich działalności substancje organiczne ulegają mineralizacji umożliwiając w ten sposób rozwój producentów, który uzależniony jest ściśle od zawartości zw. min. w zbiorniku wodnym. Jednocześnie część bakterii należących do grupy destruentów stanowi pokarm dla drobnych zwierząt wodnych np. dla pierwotniaków. W okresie wegetacji ( od kwietnia do października ) przeważają procesy produkcji i konsumpcji, natomiast w zimnych porach roku – procesy rozpadu zachodzące pod wpływem destruentów Troficzność zbiorników wodnych. Charakterystyka zbiorników wodnych o różnym stopniu troficzności. Ogólna wartość produkcji pierwotnej, a także produkcji wtórnej każdego zbiornika wodnego zależy od jego żyzności, czyli troficzności. Z kolei troficzność zbiornika wodnego uwarunkowana jest przede wszystkim zasobem soli mineralnych w wodzie. Wody oligotroficzne – wody o niskiej zawartości soli mineralnych, produkcyjność wyrażona masą zasiedlających takie wody organizmów roślinnych jest bardzo niska co pociąga za sobą słaby rozwój ilościowy konsumentów i destruentów. Wody te charakteryzują się nie tylko niską zawartością związków mineralnych, ale również niskim stężeniem azotanów i fosforanów, oraz związków organicznych. Stopień natlenienia wody jest b. niski , osady denne tworzą stosunkowo cienką warstwę, odznaczają się wysokim stopniem mineralizacji i praktycznie nigdy nie zagniwają . Wody oligotroficzne są głębokie, posiadają wąską strefę przybrzeżną ; sama woda jest przezroczysta ( mikroflora i fitoplankton są dobrze rozwinięte ) – przykłady: jeziora alpejskie, Morskie Oko, Czarny Staw, Wigry. Wody eutroficzne – przeciwieństwo oligotroficznych – zaw duże ilości soli min w tym azotanów i fosforanów, charakteryzują się dużą produkcją wtórną i pierwotną. Przy dużej temperaturze , w zbiornikach eutroficznych może dojść do nadmiernego rozwoju sinic i glonów, przybierając postać zakwitów – zjawisko niekorzystne w ujęciach wody pitnej.Innym niekorzystnym zjawiskiem jest opadanie na dno dużych ilości martwych szczątków roślin i zwierząt, ulegają one powolnemu rozpadowi pod wpływem bakterii saprofitycznych. Prowadzi to do znacznego zużycia tlenu, a nawet do deficytu tlenowego. Osady denne w wodach eutroficznych są więc bardzo grube i bardzo często zagniwają. Zawartość tlenu w takich zbiornikach jest bardzo niska, mikroflora wód jest niezwykle bogata, w górnej warstwie występuje dobrze rozwinięty fitoplankton. Zbiorniki eutr. są z reguły płytkie, posiadają silnie rozwiniętą strefę przybrzeżną ( litoralną ), woda jest mało przejrzysta i jest zazwyczaj żółtozielona i zielona. – przykłady: jezioro Łebskie , Sławińskie Wody mezotroficzne – są to wody o średniej żyzności, odznaczają się wyższą produkcyjnością niż wody oligotroficzne lecz nie tak wysoką jak eutroficzne. Również zawartość tlenu i stopień mineralizacji osadów dennych przybierają wartości pośrednie pomiędzy wartościami charakterystycznymi dla wód oligotroficznych i eutroficznych. – przykłady: jeziora mazurskie: Śniardwy, Mamry, Niecko, Rajgrodzkie.Zarówno zbiorniki oligotroficzne, eutroficzne jak i mezotroficzne należą do grupy zbiorników harmonijnych, odznaczających się mniej więcej równomiernym występowaniem poszczególnych czynników środowiskowych, decydujących o rozwoju organizmów wodnych. Oprócz zbiorników harmonijnych występuje także duża liczba wód wykształconych jednostronnie, czyli nieharmonijnie ( tj przynajmniej jeden z czynników środowiskowych występuje w tych wodach w nadmiarze ) Należą do nich: wody dystroficzne – występują tu duże ilości obniżających pH związków humusowych wody alkalitroficzne – o wysokiej zasadowości, zawierają nadmiar soli wapniowych wody acidotroficzne, bezwapniowe, charakteryzują się wyraźnie kwaśnym odczynem, lecz nie zawierają dużej ilości związków humusowych wody argilotroficzne – składniki gliniaste w swoisty sposób modyfikują obieg materii wody siderotroficzne – zawierają nadmiar związków żelaza Najlepiej przebadano jeziora dystroficzne, a to ich cechy: niska zawartość soli mineralnych, w szczególności soli wapnia co wpływa na zakwaszanie tych wód , żółta lub brunatna barwa pochodząca od związków humusowych , słabo rozwinięty fitoplankton Wody te występują głównie w Finlandii Związki humusowe – różnorodne związki wielkocząsteczkowe występujące w próchnicy, torfie oraz węglu brunatnym. Powstają w glebie w wyniku złożonej polimeryzacji zachodzącej z jednej strony między fenolami i hydroksybenzichinonami a z drugiej strony – z różnymi aminokwasami lub peptydami. Substancje humusowe dzielimy na rozpuszczalne w wodzie kwasy fulwonowe i nierozpuszczalne w wodzie kwasy huminowe.
Eutrofizacja wód powierzchniowych Eutrofizacja jest to proces polegający na wzbogacaniu wód na drodze naturalnej lub sztucznej w mineralne składniki pokarmowe, co prowadzi do masowego rozwoju sinic glonów i roślin wodnych, a co za tym idzie nadmiernej produkcji substancji organicznych. Innymi słowy eutrofizacja jest to proces polegający na wzroście żyzności zbiorników wodnych, przekształcaniu ich z oligotroficznych przez mezotroficzne w eutroficzne. Jeśli proces ten zachodzi w małej skali jest on korzystny, nasilenie się go jest jednak bardzo niekorzystne. W zbiornikach zachodzą poważne zmiany zarówno w składzie flory i fauny wodnej, jak też zmiany właściwości fizykochemicznych wody, prowadzące do całkowitej degradacji wód. Najbardziej niebezpiecznym efektem końcowym eutrofizacji jest deficyt tlenowy. W ostatnich 200 latach proces ten uległ znacznemu przyspieszeniu spowodowanemu zrzutem do zbiorników wodnych wszelkiego rodzaju ścieków, miejskich, przemysłowych i rolniczych. Początkowo eutrofizacja była procesem naturalnym, obecnie jest sztucznym związanym z rozwojem cywilizacji. Przyczyny eutrofizacji: O szybkości i natężeniu procesu eutrofizacji decyduje stężenie różnego rodzaju związków mianowicie: proces eutrofizacji będzie przebiegał tym szybciej , im wyższe będzie stężenie węglanów, azotanów, fosforanów czy soli sodowych i potasowych w wodzie. Źródła związków azotu i fosforu w wodach powierzchniowych: - ścieki komunalne, wody odpadowe z przemysłu, spływy z gospodarstw wiejskich, ługowanie i erozja gleb. Bezpośredni związek ze wzrostem eutrofizacji ma intensyfikacja produkcji rolnej. 25 – 35% nawozów azotowych używanych w rolnictwie przechodzi do wód powierzchniowych. Działalność ferm hodowlanych, które odprowadzały w latach 70 – tych wraz z tzw. gnojowicą ( odchody zwierzęce ) duże ilości azotu, fosforu i potasu Z przytoczonych rozważań mogło by się wydawać że jedyną przyczyną eutrofizacji wód jest wzrost zawartości związków azotu, fosforu w środowisku. Wśród innych czynników mających wpływ na przyśpieszenie tego procesu należy wymienić: odprowadzanie do wód powierzchniowych nadmiernych ilości zanieczyszczeń organicznych , obecność w wodach powierzchniowych nadmiernych ilości subst stałych, w postaci zawiesiny odprowadzanie do zbiorników wodnych gorących wód opadowych z elektrociepłowni Przeciwdziałanie eutrofizacji wód powierzchniowych: Do działań mających na celu zahamowanie niekorzystnego procesu eutrofizacji wód należy: eliminacja mineralnych składników pokarmowych gleby z odpływu z oczyszczalni , zahamowanie ługowania gleb , stosowanie wokół zbiorników wodnych tzw, rowów opaskowych, zabezpieczających przed spływem wód z pól , zwalczanie masowego rozwoju sinic i glonów, likwidacja zakwitów poprzez CuSO4 , wypompowanie osadów dennych ze zbiorników wodnych