Глосарій

Евтрофікація (від грецького eutrophia — добре харчування) — збагачення водойм біогенними елементами, що супроводжується підвищенням продуктивності водойми. Евтрофікація може бути наслідком природного старіння водойми, внесення добрив або забруднення стічними водами.
За рівнем евтрофікації водойми поділяються на:
• оліготрофні (слабко евтрофіковані)
• мезотрофні (середньоевтрофіковані)
• евтрофні (сильно евтрофіковані)
Іноді також в окрему категорію виділяють гіперевтрофні (над-сильно евтрофіковані) водойми — такі, де евтрофікація спричинює масове відмирання біоти та різку зміну параметрівекосистеми.
Для евтрофних водойм характерні багаті та різноманітні літоральна та субліторальна рослинність, велика кількість планктону. Розбалансована евтрофікація може призводити до вибухового розвитку одноклітинних водоростей («цвітіння води»), дефіциту кисню та, як наслідок, загибелі вищої рослинності, риб та інших тварин.

Евтрофування, під яким розуміють гіперпродукцію органічної речовини у водному об'єкті під дією зовнішніх (алохтонних) і внутрішньо-водоймних (автохтонних) факторів, є однієї із серйозних екологічних проблем, з яким зіштовхуються майже всі країни. Евтрофуванню піддані практично будь-які водні об'єкти, однак найбільше яскраво воно виявляється у водоймах. Евтрофування водойм є природним процесом, його розвиток оцінюється геологічним масштабом часу. У результаті антропогенного надходження біогенних речовин у водні об'єкти відбулося різке прискорення евтрофування. Підсумком цього процесу, названого антропогенним евтрофуванням, є зменшення тимчасового масштабу евтрофування від тисяч років до десятиліть. Особливо інтенсивно процеси евтрофування протікають на урбанізованих територіях, властивим міським водним об'єктам.

Трофність водного об'єкта відповідає рівню надходження органічної речовини або рівнюі його продукування в одиницю часу і, таким чином, є вираженням спільної дії органічної речовини, яка утворилась при фотосинтезі і надійшла ззовні. За рівнем трофності виділяють два крайніх типи водних об'єктів - оліготрофні і евтрофні.
Основним механізмом природного процесу евтрофікації є замулювання водойм. Антропогенна евтрофікація відбувається внаслідок надходження у воду надлишкової кількості біогенних елементів, як результат господарської діяльності. Високий вміст біогенів стимулює автотрофну гіперпродукцію органічної речовини. Результатом цього процесу є цвітіння води внаслідок надмірного розвитку аль-гофлори. Серед біогенних елементів, що надходять у воду, найбільший вплив на процеси евтрофікація створюють азот і фосфор, оскільки їх вміст і співвідношення регулює швидкість первинного продукування. Інші біогенні елементи, як правило, утримуються у воді в достатніх кількостях і не створюють впливу на процеси евтрофікації. Для озер елементом, що лімітує, найбільше часто є фосфор, а для водотоків - азот.
Віднесення водного об'єкта до визначеного рівня трофності здійснюється за надходженням органічної речовини. Найбільше часто в сучасній практиці як індикатори використовують величини надходження біогенних речовин, концентрації біогенних речовин у водному об'єкті, швидкість виснаження кисню в гіполімніоні, прозорість води, біомасу фітопланктону. Фітопланктон є основним первинним продуцентом у більшості водних екосистем. Тому екологічний стан більшості водойм визначається фітопланктоном і залежить від ряду фізичних, хімічних і біологічних факторів середовища існування.

Фізичні фактори евтрофікації.

Освітленість. Проникнення світла в товщу води визначається рядом факторів (рис. 1). Падаюче світло поглинається самою водою і розчиненими в ній забарвленими речовинами, розсіюється зваженими речовинами, що є у воді. Глибина, на якій освітленість складає 5% від освітленості на поверхні, називається евфотним горизонтом. Вище евфотного горизонту розташовується евфотна зона. Зміна первинної продукції з глибиною залежить від зміни освітленості. У літні місяці можливий зсув максимуму продуктивності в глибину. Це пояснюється надлишковою освітленістю на поверхні, що приводить до гноблення фітопланктону, унаслідок чого найкращі умови для його існування створюються в більш глибоких шарах.

Рис. 1. Залежність валової первинної продукції від освітлення

Температура впливає на фізичні і біологічні процеси евтрофікації. Вона визначає ступінь насичення води киснем, температурний профіль впливає на інтенсивність вертикальної турбулентності й у такий спосіб впливає на перенос біогенів із придонних областей у епілімніон. Температура також впливає на величину первинної продукції (рис. 2). Значення оптимальної температури змінюється в залежності від виду організмів, але в більшості випадків лежить у діапазоні 20-25° С.

Рис. 2. Залежність валової первинної продукції від температури

Швидкість потоку. Величина швидкості впливає на життєдіяльність гідробіонтів. При значеннях швидкостей, рівних так званій лімітуючій швидкості, починається процес пригнічення гідробіонтів, а збільшення швидкості до значень більше критичних приводить до загибелі гідробіонтів (Рис. 3.).

Рис. 3. Залежність валової первинної продукції від швидкості потоку

Хімічні фактори евтрофікації.

Розчинений кисень (РК). Низька концентрація РК у воді приводить до розвитку анаеробних процесів. У цьому випадку основним джерелом продукування стають анаеробні процеси ферментації, що приводять до виділення у воду метану і сірководню. Концентрація РК змінюється як із глибиною, так і протягом добового циклу. У денний час у трофогенному шарі відбувається збільшення концентрації РК. Однак у темний час доби фотосинтетична діяльність відсутня і відбувається тільки споживання кисню. Амплітуда добових коливань РК пропорційна біомасі первинних продуцентів. У евтрофованих водоймах це може привести до формування в темний час доби анаеробних умов.
Біогенні елементи. Гідробіонтам потрібно безліч біогенних речовин у визначеній пропорції. При недостачі кожного з них швидкість росту популяції сповільнюється. У цілому, швидкість росту популяції залежить від наявності лімітуючого елемента (рис. 4). Як правило, до числа лімітуючих елементів, у водних екосистемах відносяться фосфор, азот і, значно рідше, вуглець. При підвищеному надходженні біогенів швидкість первинного продукування може досягти максимальної величини, що приводить до евтрофікації.

Рис. 4. Залежність швидкості росту популяції від вмісту біогену

Біологічні фактори евтрофування.

Більшість організмів можуть існувати у визначеному діапазоні фізичних і біохімічних впливів, що називається діапазоном толерантності. У процесі адаптації біологічні види можуть розширювати свій діапазон толерантності. Оскільки згодом умови середовища існування в екосистемі змінюються, перевагу одержують види, що володіють більшою здатністю пристосовуватися до нових умов. Результатом цього є сукцесія співтовариств.

З розвитком евтрофікації домінуючими стають екстремальні умови за концентрації РК, освітленості, приступності біогенних речовин. У цих умовах перевагу одержують синьо-зелені водорості (cіanobacterіa), що мають найбільшу здатність до адаптації завдяки:
- своїм відносно великим розмірам, через що вони не можуть споживатися зоопланктоном;
- здатності фіксувати розчинений у воді азот, протидіючи, таким чином, умовам його лімітування;
- здатності обходитися меншим вмістом у воді двоокису вуглецю в порівнянні з іншими водоростями;
- інтенсивному розвитку при більш нижчому, ніж для інших водоростей, співвідношенні азоту до фосфору;
- виділенню у воду продуктів, що припиняють ріст інших водоростей;
- здатності регулювати свою плавучість, протидіючи несприятливому впливу фізичних факторів.

Українська