Эвтрофикация вод¶
Эвтрофикация вод — повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и других) под действием естественных и антропогенных факторов.
Естественная эволюция небольших по размеру озер в условиях умеренного климата происходит по следующей схеме: олиготрофные → мезотрофные → эвтрофные → дистрофные → болота. Этот процесс в природных условиях длится тысячи лет. Однако антропогенная деятельность приводит к его сокращению до нескольких десятилетий. Поэтому сейчас принято говорить об антропогенной эвтрофикации, которую противопоставляют естественной.
Нерациональное ведение сельского хозяйства и увеличение объема бытовых и промышленных стоков приводит к значительному росту количеств биогенных и органических веществ, поступающих в водоемы. Это ведет к увеличению трофического статуса водоемов, сокращению их биологического разнообразия, и ухудшению качества воды. Дополнительной причиной эвтрофирования является поступление биогенов на территорию водосборов с атмосферным переносом. Процесс эвтрофирования, начавшись в Западной Европе в 1950–1960 годах, пришел к нам с опозданием на 10–15 лет, и в 1970–1980-е годы охватил практически все водоемы Европейской части России.
Исследования показали, что 54 % озер в Азии являются эвтрофными; в Европе — 53 %; в Северной Америке — 48 %; в Южной Америке — 41 %; а в Африке — 28 %.
В процессе эвтрофирования происходят принципиальные изменения в трофической структуре экосистемы, начиная от бактерио-, фито- и зоопланктона и заканчивая рыбами. На обогащение биогенными и органическими веществами водные экосистемы отвечают, прежде всего интенсивным развитием водорослей и цианобактерий, переводящих избыток питательных элементов в биомассу. Их бурное размножение вызывает «цветение» воды. Основными агентами «цветения» в большинстве случаев оказываются цианобактерии.
Избыточное развитие цианобактерий и водорослей имеет глубокие отрицательные последствия для пресноводных экосистем:
- цианобактерии выделяют в воду метаболиты, токсичные для беспозвоночных, рыб, теплокровных животных и человека;
- цветение воды приводит к дефициту кислорода и заилению грунтов водоемов;
- создаются благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей заболеваний, в том числе и холерного вибриона;
- в структуре зоопланктона и рыбного населения происходит замещение крупных и долгоживущих форм на мелкие и раносозревающие. Ценные промысловые рыбы с длинным жизненным циклом заменяются «сорными» рыбами с высоким уровнем воспроизводства и высоким приростом продукции. Смена рыбной части сообщества происходит, как правило, к следующей последовательности: лососевые → сиговые → корюшковые → окуневые → карповые. Глубокие перестройки происходят и в растительных компонентах экосистем. Суммарная продукция и биомасса увеличиваются, трофическая структура упрощается, видовое разнообразие падает.
Особая опасность этих процессов заключается в том, что они, видимо, носят необратимый характер.
Сегодня наметился процесс, обратный эвтрофированию водоемов — их реолиготрофизация. В водоемах России он связан со спадом промышленного производства в 1990-е годы и со снижением употребления удобрений в сельском хозяйстве. Прежде всего этот процесс замечен на малых реках в Европейской части России. Однако в процессе реолиготрофизации структура рыбного населения не возвращается в первоначальное состояние.
Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озера (Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и другие), водохранилища и речные экосистемы.