Вы находитесь: НАША БОТАНИЧКА — Прикладные вопросы — Учебники и пособия — ПРИРОДА И РЕСУРСЫ ЧУКОТКИ
Глава 14. ЖИЗНЬ В
ПРЕСНЫХ ВОДАХ
101. Особенности
водной среды обитания
Вода в биосфере
играет исключительно важную роль как жизненная среда огромного количества видов
живых существ – животных, растений, микроорганизмов, называемых гидробионтами. Гидробионты,
как и наземные организмы, живут в сообществах и являются компонентами водных
экосистем. Животные и растения населяют как водную толщу (планктонные
организмы), так и дно водоемов (организмы бентоса). Часть же видов
приспособлена к жизни на поверхности воды. У планктонных животных и планктонных
растений имеется ряд приспособлений для удерживания в толще воды в подвешенном,
как бы парящем, состоянии: облегченный скелет, различные придатки тела, которые
уменьшают удельный вес организма, так как почти при том же весе увеличивают его
объем (помните архимедову силу, действующую на погруженные в воду тела?).
В жизни водных
организмов, как морских, так и пресноводных, крайне важную роль играют факторы
среды: свет, содержание в воде кислорода, температура, соленость, прозрачность
воды, которые и определяют экологические условия существования водных организмов.
Кроме того, водные организмы взаимодействуют между собой, и в их сообществе
формируется сложная сеть взаимоотношений, таких, как конкуренция за пищевые
ресурсы (причем как среди мирных, так и среди хищных видов). Большую роль в
водных экосистемах играют отношения типа "хозяин-паразит".
Совокупность условий внешней среды и биологических взаимодействий между видами
определяют видовой состав, численность видов и сложность водных экосистем.
Крайне важным
фактором для существования водной растительности является свет - без него
невозможен синтез органического вещества растениями. Распределение света в
водоеме совсем иное, чем в атмосфере, оно сильно зависит от прозрачности воды. Например,
в морях нижняя граница, на которой могут существовать растения, определяется
глубиной около 200 м. Ниже этой границы растения не могут продуцировать органическое
вещество из-за недостатка света, и водные сообщества ниже этой отметки существуют
за счет органического материала, оседающего из поверхностных слоев. В пресных
водах за счет низкой прозрачности глубина проникновение света вглубь водоема
обычно значительно меньше 200 м.
Важнейшим
фактором для жизни животных в водоемах является растворенный в воде кислород.
Лишь в горных потоках, где происходит мощная аэрация воды, организмы не
страдают от недостатка кислорода. Во всех других типах водоемов содержание кислорода
в воде обычно далеко от насыщения, и животные существуют в условиях недостатка
этого элемента. Поэтому практически у всех видов водных животных в процессе
эволюции выработались различные приспособления для эффективного использования
кислорода при дыхании, что позволяет им существовать даже в условиях его
резкого недостатка. Простейшие водные животные усваивают кислород всей
поверхностью тела. У многоклеточных животных обычно имеются специальные органы дыхания
– трахеи и жабры.
Наиболее остро
недостаток кислорода в наших водоемах ощущается зимой, подо льдом, когда от
асфиксии (недостатка кислорода) гибнут рыбы и другие гидробионты. Особенно
характерно проявление заморов в стоячих водоемах и медленно текущих реках. В
средних и южных широтах заморы могут возникать весной и летом, во время бурного
развития водорослей. Эти летние заморные явления связаны с увеличением
содержания в воде углекислого газа в результате дыхания ночью живых водорослей
и гниения массы отмерших водорослей. Ведь ночью, когда нет света, растения
дышат так же, как животные – они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Для
водоемов северных широт, и Чукотки в частности, летние заморы не характерны,
поскольку массовое развитие водорослей (так называемое цветение воды) приходится
на период белых ночей, когда света хватает и в ночное время, и фотосинтез не прекращается
даже ночью. А фотосинтез, как вы хорошо знаете, это поглощение углекислого газа
и выделение кислорода.
Важность еще
одного фактора среды м температуры – определяется в основном тем, что
подавляющее большинство гидробионтов являются пойкилотермными организмами (то есть
их температура тела, скорость обменных процессов и их рост определяются
температурой окружающей среды – они не способны поддерживать температуру собственного
тела выше, чем температура окружающей среды).
Температурные
условия Чукотки можно считать по-настоящему "суровыми" только в
отношении наземных и почвенных живых организмов, поскольку зимой эти организмы
существуют в условиях крайне низких температур воздуха, значительно ниже
температуры замерзания воды. В неперемерзающих реках и озерах, не говоря уже о
морях, условия жизни гидробионтов мало чем отличаются от условий зимовки
организмов в более южных районах Дальнего Востока. Однако с уменьшением
температуры воды и снижением освещенности подо льдом в зимний период жизнь
наших водоемов замирает: резко замедляются процессы роста организмов, уменьшаются
потребности животных в пище. В зимний период в наших водоемах идут процессы
инкубации икры многих видов лососевых и сиговых рыб.
Температурные
условия ограничивают скорость роста водных организмов – чем ниже температура,
тем больше времени требуется для роста организма. По этой причине одни и те же
виды в средних широтах могут иметь в год несколько поколений, а у нас на Севере
обычно полный жизненный цикл организма длится целый год. По отношению к
температуре в водной экологии выделяют несколько групп организмов.
Водоемы южных
широт населяют термофильные (теплолюбивые) организмы. Оптимум развития этих
животных и растений лежит в пределах от +15°C до +24°C, а иногда и
выше. В сообщества водоемов Севера обычно входят организмы с широкой
экологической валентностью по отношению к прогреваемости воды или холодолюбивые
виды – организмы, способные к росту даже при температуре воды около 0°C.
Это некоторые виды малощетинковых червей, планарий и амфибиотических насекомых.
Положительные температуры воды используются этими организмами очень эффективно.
Так, даже в октябре, когда большинство водоемов покрыто льдом, в промоинах на
некоторых ручьях и речках у самой поверхности воды можно наблюдать роения
амфибиотических насекомых, например, комаров-звонцов. Роение некоторых видов насекомых
можно увидеть и после вскрытия водоемов ото льда, когда на земле еще лежит
снег, а в ночные часы обычны заморозки.
Один из наиболее
важных факторов среды для водных организмов – соленость воды. Лишь немногие
виды способны существовать одновременно и в морской, и в пресной воде. Это
проходные рыбы кета, горбуша, нерка и некоторые виды гольцов, а также морские млекопитающие
– белуха и нерпы. В устьях рек Чаунской губы в сильно опресненной морской воде
живут, например, некоторые виды морских равноногих раков.
Огромное значение
для гидробионтов играют грунты дна, причем, не только как среда существования
донных бентосных организмов – субстрат, но и как источник пищи. Для удержания
на грунте и передвижения по нему в реках у бентосных животных имеется ряд приспособлений.
В горных и предгорных реках донные организмы для удержания на поверхности
камней имеют крючки, присоски и т.д. Форма их тела обычно уплощена и позволяет
им противостоять даже очень быстрому течению. С характером грунтов дна в реках
тесно связана жизнь высших водных растений, а также водорослей фитобентоса.
Организмы бентоса
населяют ме только поверхность дна, подводных скал, валунов и глыб в морях,
озерах и реках, они нередко поселяются на поверхности других водных организмов.
Устойчивость донных отложений – важный фактор жизни организмов бентоса. Например,
паводки в реке, передвигая грунт дна, воздействуют на донные организмы и
вызывают их массовый вынос.
Вопросы и задания
1. Какие факторы
воздействуют на водные организмы?
2. Чем отличаются
водные местообитания от сухопутных?
3. Почему в
водоемах подо льдом случаются заморы рыбы?
102. Пищевые
связи водных организмов и трофическая структура водной экосистемы
Основная масса
органических веществ и биогенных элементов поступает в водоемы из экосистем
суши. Пути попадания отмерших животных и растений в воду просты: листовой опад
и разлагающиеся частицы животных и растений с талыми водами весной и с
дождевыми летом смываются в ручьи и реки. В зависимости от того, куда впадают
эти водотоки, органический материал частично выносится в озера или моря.
Процессы разложения этого органического материала не прекращаются и после их
попадания в воду. Организмы водной экосистемы – от мельчайших бактерий и грибов
до крупных водных беспозвоночных (таких, как личинки амфибиотических насекомых,
моллюсков и водяных червей) – используют это органическое вещество для питания
и тем самым способствуют наиболее быстрому круговороту вещества в экосистеме.
Поступающие в
воду органические вещества разлагаются на биогенные элементы, которые далее
используются водными организмами. В условиях низких температур воздуха и воды
на Севере жизнедеятельность бактерий и грибов заторможена, и скорость оборота
вещества здесь значительно ниже, чем в южных регионах. Поэтому на Севере по
сравнению с югом значительно возрастает роль водных животных. Крайне важной
группой организмов для тундровых экосистем являются двукрылые насекомые, в
особенности, личинки комаров. Роль этой группы организмов в круговороте
вещества тундровой зоны крайне велика.
Комары м это
типичные представители амфибиотических насекомых. Это организмы, которые
большую часть жизни проводят в воде и лишь ненадолго вылетают из водоемов для
размножения. Жизнь отдельной особи комара вне водоема продолжается всего
несколько суток. За это время и происходит процесс размножения: у самцов и самок
созревают половые продукты, комары роятся, и самке необходимо несколько суток
для созревания яиц. После откладки яиц в водоем взрослое насекомое погибает. Из
яиц вылупляются личинки, они питаются мертвым органическим веществом придонного
ила, растут, превращаются в куколок и на следующее лето становятся комарами,
чтобы выйти на сушу и оставить потомство.
Одним из
показателей роли организмов в круговороте вещества в водоеме служит кормовой
коэффициент. Он показывает, сколько единиц корма необходимо для прироста
биомассы на единицу веса. Для организмов, которые потребляют в пищу в основном растительное
вещество в виде разлагающихся остатков растений, кормовые коэффициенты очень
высоки и достигают 10–20 и более. У хищных животных, в основе питания которых
велика доля более калорийной животной пищи, он обычно не превышает 3–4 крат.
Таким образом, чтобы создать 1 г биомассы, личинкам комаров необходимо поглотить
10–20 г органического вещества ила, а хищному жуку-плавунцу – только 3–4 г
биомассы своих жертв. |
Рис. 157. Пищевые
взаимоотношения организмов водоема |
По способу
питания водные организмы можно разделить на группы: автотрофные (водоросли и
высшая водная растительность) и гетеротрофные (пищу которых составляет готовое
органическое вещество). Гетеротрофных, в свою очередь, делят на мирных (потребляющих
в пищу растительные организмы и детрит) и хищных (питающихся животной пищей).
Часто у гидробионтов наблюдается смешанный тип питания, когда пищей могут
служить различные корма. Основные пищевые взаимоотношения между организмами водоема
представлены на схеме.
Основные кормовые
ресурсы любого водоема складываются из органического вещества, вынесенного в
водоем с водосборной площади, и органического вещества, продуцируемого
собственной прибрежно-водной, высшей водной растительностью, фитопланктоном и
фитобентосом.
Все водоемы можно
разделить на группы по запасам в них кормовых ресурсов, по обеспеченности
кормом наиболее важного для человека ресурса водоема – рыб. Выделяют эвтрофные
водоемы – с большим запасом органических веществ, высокой скоростью их
разложения и накопления организмами в процессе роста и олиготрофные – в которых
органического вещества мало, скорость роста организмов, скорость увеличения их
численности и биомассы невелики. В эвтрофных водоемах интенсивность
биологического круговорота значительно выше, чем в олиготрофных.
Обычно эвтрофные
водоемы обладают высокой рыбопродуктивностью. На Чукотке это большинство
термокарстовых озер, в которых вода летом хорошо прогревается, а с площади
водосбора в них поступает большое количество органического вещества и биогенных
элементов. К олиготрофным же водоемам относится подавляющее большинство глубоких
озер, расположенных на большой высоте над уровнем моря. Вода в таких озерах
прогревается слабо, водосборный бассейн у них небольшой, следовательно, и
органического вещества со стоком поступает мало. Обычно такие озера бедны и
собственным органическим веществом, произведенным водными растениями на месте,
поскольку растительность в них, а также фитопланктон и фитобентос развиты
слабо.
Связь между
количеством рыбы в озере и его общей продуктивностью или трофностью не всегда
прямая. Часто продуктивные водоемы бывают и вовсе безрыбными из-за плохого
качества воды или по каким-то другим причинам, например, нередко в связи с человеческой
деятельностью. Безрыбными могут быть продуктивные озера, которые изолированы от
других водоемов, и икринки рыб в них по тем или иным причинам не были занесены
ни птицами, ни человеком. Многообразие пищевых связей между животными организмами
в водоемах и многочисленность факторов среды, влияющих на гидробионтов, определяют
сложность водных экологических систем, их устойчивость и способность их к самовосстановлению
после нарушения равновесия.
Вопросы и задания
1. Расскажите как
поступает органическое вещество в водоемы.
2. Почему комары
являются амфибиотическими животными?
3. Что такое
пищевой коэффициент?
4. Назовите
примеры эвтрофных и олиготрофных водоемов (озер, рек и ручьев) в вашей
местности.
5. Какие
рыбопродуктивные водоемы в вашей местности вы знаете?
103. Сезонность
биологических процессов в водоемах
Биологическая
весна в водоемах начинается со вскрытия их ото льда, когда происходит резкая
вспышка численности и биомассы планктонных водорослей. Эта вспышка
ограничивается в основном только содержанием биогенных элементов в воде, так
как света и тепла в это время вполне хватает. Условия хорошей освещенности водоемов
Чукотки, как и других водоемов Севера, определяются длинным "полярным
днем". Сокращение светового дня, естественно, приводит к снижению скорости
размножения и роста планктонных водорослей.
Большое значение
в жизни пресных вод, кроме водорослей, играют и высшие водные и полуводные
растения, которые обильно растут по берегам водоемов и на прибрежных отмелях.
Это – вахта трехлистная, несколько видов рдеста, ежеголовка малая, осока водная,
хвощ топяной, многие виды гипновых мхов и другие высокопродуктивные растения.
Эти растения активно используют биогенные элементы, поступающие в водоем с
суши; за лето они накапливают значительную фитомассу, которая, отмирая,
поступает в водоем и накапливается на дне. Зимуют прибрежные и водные высшие
растения в виде корневищ и подводных побегов.
Водоросли
поедаются планктонными животными – мелкими ракообразными, коловратками –
вспышка численности которых происходит вслед за бурным развитием водорослей.
Обилие развивающихся растений в водоемах зависит от запаса в воде растворенных
азота, фосфора и ряда микроэлементов, крайне необходимых для роста организмов.
Остатки погибших планктонных животных и растений оседают на дно водоема и
служат пищей для донных животных. Сами донные животные служат пищей для рыб и водоплавающих
птиц.
Высшие водные и
прибрежные растения также поедаются водными беспозвоночными животными и рыбами.
Они служат для них местами укрытия, многие беспозвоночные животные откладывают
в зарослях таких растений свои яйца, рыбы – икру. Внимательно приглядитесь в
жаркий летний полдень к зарослям подводных растений и вы увидите там бурную и
странную жизнь, которая мало напоминает привычный для нас мир. |
Рис. 158.
Термокарстовое озеро в тундре (Фото А.Я. Кондратьева) |
По мере
расходования биогенных элементов в водоеме интенсивность роста водорослевого
планктона снижается, а к зиме практически полностью прекращается. Однако,
круговорот вещества в водоеме продолжается и в зимний период, в том числе и
подо льдом. Он, конечно, менее интенсивен, чем летом, но к весне биогенные элементы
за счет разложения органического вещества снова накапливаются, и весной
начинается новый цикл активной жизни фитопланктона. Период, когда в водоеме
развивается очень много планктонных организмов, называется цветением воды, так
как мириады живых существ, плавающих в ее толще, окрашивают воду то в
светло-зеленый, то в голубовато-зеленый, а то и в красноватый цвета – в
соответствии со своей собственной окраской.
Высшие водные и
прибрежные растения к концу лета образуют и разбрасывают плоды, а мхи и хвощи –
споры. Семена и споры высших водных растений способны длительное время плавать
в воде – они имеют приспособления, которые предохраняют их от быстрого гниения.
Эти семена и споры разносятся водными потоками и прорастают в новых местах. Так
расселяются водные виды растений – быстро и на значительные расстояния. Семена
и споры в воде – хороший корм для многих водных животных, в том числе и для некоторых
видов рыб.
Вопросы и задания
1. Соберите летом
коллекцию (гербарий) высших водных и прибрежных растений, встречающихся в вашей
местности. Попытайтесь определить их видовую принадлежность.
2. Рассмотрите
под микроскопом капельку воды из ближайшего водоема во время массового развития
планктона.
3. Почему в наших
водоемах жизнь развивается циклически?
104. Отличия
наземных и водных экосистем
Своеобразие жизни
в водной среде проявляется прежде всего в том, что водные животные находятся в
более жестких условиях в отношении потребления кислорода, а водные растения
часто ощущают недостаток света, необходимого для фотосинтеза. Если на суше животное
и растительное население, как правило, обитает совместно (вперемешку), то в
воде огромное количество видов животных зачастую существует в зонах, где
растения отсутствуют. Это донные животные тех участков водоемов, куда не
проникает солнечный свет, необходимый для процессов фотосинтетической деятельности
растений.
Физические
особенности водной среды определяют своеобразие способов передвижения водных
организмов. Наличие в воде растворенного и взвешенного органического вещества
способствует наличию видов животных, у которых нет необходимости активно передвигаться
в водной толще. Некоторым донным животным ручьев и рек достаточно лишь
удерживаться на поверхности грунта и иметь приспособление для улавливания
пищевых частиц из водной толщи, а пища сама приплывет к ним по течению. Такой
оседлый образ жизни характерен для большинства видов донных животных –
обитателей горных рек и ручьев. Например, личинкам мошек и сетепрядущим личинкам
ручейников, как и некоторым видам комаров-звонцов, нет необходимости часто и
много передвигаться по поверхности камней в поисках пищи. Морфологические
приспособления для улавливания пищевых частиц из потока делают ненужными
активное передвижение по дну.
Планктонные
животные водоемов также питаются кормом из толщи воды, и необходимости в
активных перемещениях в поисках пищи у них нет. "Паря" в водной толще
во взвешенном состоянии, эти организмы улавливают и концентрируют взвешенные в
водном потоке частицы пищи с помощью специально устроенного аппарата из щетинок
и жгутиков.
Как видно из
приведенных примеров, отличия в способах питания водных организмов от наземных
организмов весьма существенны. Некоторые водные животные, обитающие в толще
мягкого грунта дна, по способу питания – грунтоеды, и в этом отношении сходны с
почвенными животными. Это, например, малощетинковые черви олигохеты и личинки
некоторых комаров-звонцов. Они и по форме схожи с почвенными животными – имеют
червеобразную форму тела. Питаются они органическим материалом, скопившимся в
толще илистого грунта дна.
Значительное
число видов водных организмов по способу питания являются хищниками. Это
крупные личинки амфибиотических насекомых: ручейников, поденок, веснянок и
стрекоз, водяные жуки. Есть хищные животные и среди организмов зоопланктона. Например,
крупные особи циклопов поедают других планктонных животных – дафний,
коловраток. Однако большинство видов гидробионтов потребляют смешанную пищу:
детрит, водорослевый и животный планктон. Как правило, характер пищи водных
животных меняется с возрастом. Даже хищные крупные рыбы на ранних возрастных
стадиях могут питаться преимущественно планктоном, затем, по мере роста,
переходят на питание донными животными, и лишь достигнув достаточно крупных
размеров, становятся хищниками, питаясь более мелкими видами или молодью рыб.
Пищевые
взаимоотношения между гидробионтами в водоемах – крайне важный, но не
единственный вид биотических взаимодействий. Водные растения являются не только
пищей для животных. Обычно в скоплениях растительности формируются своеобразные
сообщества животных, которые по видовому составу отличаются от сообществ илистых,
каменистых и песчанистых грунтов. Такие сообщества характерны для зарослей
таких водных растений, как рдест, водяной лютик и прибрежная высшая водная растительность.
Некоторые виды животных, например, комаров-звонцов, живут внутри растений, в
проедаемых ими же лабиринтах. Такие животные называются минерами.
Важный вид связей
в сообществах гидробионтов – взаимоотношения типа "паразит-хозяин".
Паразитирующие организмы могут регулировать численность популяций хозяев так
же, как и хищные. Взаимоотношения "паразит-хозяин" могут быть очень
сложными и даже выходить за рамки водной экосистемы. У многих видов в процессе
роста и превращений на разных стадиях паразит может менять своего хозяина.
Паразитировать на других видах животных могут представители всех классов
животных. Особенно важное значение для водных экосистем имеют такие группы, как
паразитические виды циклопов, водяных клещей и червей. Например, для экосистемы
озера Эльгыгытгын, одного из наиболее хорошо изученных в биологическом
отношении водоема Чукотки, характерно присутствие шести видов паразитических
червей: цестод, нематод и скребней.
Вопросы и задания
1. Какие отличия
в способах питания водных и наземных беспозвоночных животных вы знаете?
2. Как питаются
планктонные организмы?
3. Что такое
организмы минеры?
105. Отличия
морских и пресноводных, речных и озерных экосистем
Основные принципы
строения экосистем моря и пресноводных водоемов сходны. Как тем, так и другим
присущи фито- и зоопланктон, фито- и зообентос. Однако, как уже указывалось, барьер
солености для большинства видов гидробионтов оказывается неприступным.
Например, сносимые реками в море водные организмы погибают в морской воде, а
большинство морских организмов не выдерживают опреснения воды в приустьевых
участках рек. По этой причине видовой состав гидробионтов на границе смешивания
морской и пресной воды оказывается обедненным. Обеднение видового состава при
этом не влечет за собой снижения продуктивности этих участков – обычно
приустьевые участки рек являются излюбленными местами нагула - то есть
интенсивного питания для многих видов рыб. Так, в приустьевых участках нагуливается
после ската из реки молодь дальневосточных лососей. Интересно отметить, что
некоторые виды паразитов, присущих проходным рыбам (например, кете и горбуше в
морской период жизни) погибают при их миграции в реки. Некоторые виды морских организмов
(например, некоторые камбалы и равноногие ракообразные) могут жить и активно
питаться в приустьевых участках.
Морские и
пресноводные экосистемы резко отличаются не только по видовому составу животных
и растений, но и по представленности крупных систематических групп – семейств,
отрядов и даже типов. Так, в пресных водах отсутствуют бурые и красные
водоросли, тип иглокожих животных, множество видов моллюсков, в том числе все головоногие.
За исключением гидр, все кишечнополостные животные и полихеты – обитатели
морских и океанических вод. Коренные отличия наблюдаются и в составе
ихтиофауны. Так, практически все карповые рыбы – обитатели вод суши, а
тресковые, за исключением налима – морских. Обычно видовой состав организмов в
морях значительно богаче, чем в пресных водах того же широтного пояса.
Среди 63 классов
животных 52 представлены в морских водах, причем исключительно морским является
31 класс, и только 19 населяют пресные воды (причем только два из них живут исключительно
в пресной воде).
Однако морские и
пресноводные экосистемы тесно связаны. Из наземных и озерных экосистем через
экосистемы рек в море выносится огромное количество органического вещества и
биогенных элементов. В свою очередь, значительное количество биогенных элементов
экосистемы суши и пресных вод получают из морей.
Взаимодействие экосистем
рек и моря осуществляется с помощью некоторых видов животных – проходных рыб
(кета, горбуша, нерка, некоторые виды гольцов), птиц и морских млекопитающих.
Огромное значение для экосистем дальневосточных рек имеют дальневосточные лососи:
заходя во внутренние водоемы на нерест, они несут в себе огромное количество
органического материала. Погибшими после нереста лососями питаются многие виды
наземных животных и птиц. В воде тела погибших рыб разлагаются и включаются в
круговорот вещества речной экосистемы.
Нерестовый ход
лососей привлекает к себе не только наземных млекопитающих (рыба является,
например, значительной частью пищевого рациона бурого медведя на Чукотке), но и
морских. По таким крупным рекам, как Анадырь, белухи и нерпы преследуют косяки
рыб на значительные расстояния вверх по течению. Нерпы встречаются во время
нерестового хода кеты не только в среднем течении р. Анадырь, но высоко
поднимаются и по некоторым притокам (например, по р. Белая).
Сообщества
организмов разных типов пресных водоемов – рек, водохранилищ, озер и прудов –
имеют существенные отличия друг от друга по многим признакам: составу
населения, пищевой структуре, численности и биомассе. Прежде всего, эти отличия
связаны с наличием или отсутствием в водоеме движения воды – течения, а также с
различиями в скорости течения воды в реках и ручьях. Кроме того, очень сильно
влияет на видовой состав гидробионтов (водных организмов) разная насыщенность
воды кислородом. Речные организмы обычно более требовательны к содержанию
кислорода в воде, чем организмы, обитающие в озерах.
В горных и
предгорных реках планктонные животные и растения или полностью отсутствуют, или
в них присутствует планктон, но не свой, а тот, который выносится из озер с
водосборной площади, из которых вытекают эти реки или ручьи. Второй случай
более характерен для крупных рек со сравнительно небольшими скоростями течения.
Планктонные организмы, попадая из озер в такие реки, оказываются в
неблагоприятных для жизни условиях: они не могут противостоять потоку воды,
поскольку у них нет приспособлений для активного плавания, и поэтому постоянно
сносятся транзитом вниз по течению.
Отсутствие
планктона в горных и полугорных реках не свидетельствует об отсутствии жизни в
водной толще. Практически все виды донных животных способны совершать активные
миграции в потоке воды. Такое явление называется дрифтом донных беспозвоночных.
Дрифт способствует быстрому заселению организмами наиболее благоприятных для их
жизни участков дна. Дрифт бентосных (донных) беспозвоночных очень важен для
питания многих других групп животных, особенно, для рыб. Так, если в горных и
предгорных реках бентосные организмы слабо выедаются рыбами из-за
труднодоступности, то, попадая в толщу воды, они становятся их излюбленным
объектом питания.
Фитобентос широко
представлен на каменистых грунтах рек и озер и в гораздо меньшей степени на
илистых и песчанистых грунтах дна, а заросли высшей водной растительности
обычны для озер и рек со слабым течением и мягкими грунтами дна. В зарослях
водных растений, как высших, так и водорослей, встречаются многие виды животных,
которые составляют так называемые сообщества фитолюбов.
Донные организмы
потока, как правило, имеют различные приспособления для удержания на
поверхности каменистых грунтов дна.
Вопросы и задания
1. Какие виды
животных являются исключительными обитателями пресных вод?
2. Какие виды
животных являются обитателями исключительно морских вод?
3. В каких водах,
морских или пресных, выше разнообразие растений?
4. В каких водах,
морских или пресных, выше разнообразие животных?
5. Чем отличаются
водные живые организмы рек и озер?
6. Почему
планктонные организмы редки в горных реках?
7. Какие водные
животные - фитолюбы встречаются в ближайшем озере или реке в вашей местности?
Пронаблюдайте летом их жизнь, сделайте зарисовки и записи в полевом дневнике.
106. Рыбы
водоемов Чукотки
Рыбные ресурсы –
одно из важнейших богатств внутренних водоемов Чукотки. Трудно переоценить
значение рыбы в жизни человека на Севере: и сегодня, и много тысяч лет назад
жители Чукотки использовали рыбу не только для собственного питания, но и как корм
для собак. В настоящее время использование рыбных ресурсов осуществляется с
применением научных методов природопользования. Вылов промысловых видов рыб во
внутренних водоемах ведется под строгим контролем. Меры, проводимые органами
рыбоохраны, способствуют рациональному использованию рыбных запасов, в частности,
они не допускают перелова промысловых видов рыб.
Одна из
возможностей рационального использования рыбных богатств – это строительство
так называемых рыборазводных заводов, на которых в искусственных условиях
пополняются молодью естественные популяции, подорванные интенсивным промыслом прошлых
лет. Благодаря рыборазводным заводам нормы вылова рыбы в реках и море могут
быть существенно увеличены по сравнению с теми, что были, когда популяция
пополнялась только естественным путем. Таким образом, главная цель
рыборазводного завода на реке - способствовать воспроизводству рыбы. Это не
простая задача, решение ее требует хорошего знания биологии, генетики и
экологии рыб, а также строительства специальных сооружений.
В экологическом
отношении рыбы являются важнейшим компонентом водной экосистемы. Как и на всех
других гидробионтов, на рыб воздействуют многие благоприятные и неблагоприятные
факторы внешней среды. Рыбы вступают в биологические взаимоотношения практически
со всеми другими членами водного населения – они нуждаются в пище и сами
являются пищей для ряда видов водных животных (другие рыбы, нерпы, белухи) и
сухопутных (некоторые виды птиц, медведи). Именно поэтому технологии
рыборазведения являются сложными биотехнологиями.
Население рыб
водных экосистем Севера, и Чукотки в частности, по количеству видов уступает
водоемам средних и южных широт. Однако, благодаря большому разнообразию условий
среды и типов внутренних водоемов, количество видов рыб здесь все же достаточно
высоко. Основная масса рыб внутренних водоемов представлена видами из пяти
отрядов: лососевидных, карпообразных, окунеобразных, щукообразных и
трескообразных. Особенно большого видового разнообразия достигает первый из
этих отрядов. Лососевые и сиговые рыбы (представители отряда лососевидных)
освоили все важнейшие экологические ниши внутренних водоемов. Они населяют
практически все реки и озера Чукотки. Преобладание лососевых и сиговых рыб над
карповыми можно считать важнейшей чертой водоемов Чукотки. Из всех видов сиговых
рыб, известных для севера Евразии, здесь отсутствует лишь тугун.
Видовой состав
рыб Чукотки целесообразно рассмотреть на примере бассейнов двух наиболее
крупных рек региона: Колымы с ее притоками Омолон, Большой и Малый Анюи
(бассейн Северного Ледовитого океана); и Анадыря (бассейн Берингова моря). В
этих реках особенно велико разнообразие экологических условий, и как следствие,
видовой состав рыб здесь более богат.
Основные виды рыб
Колымского бассейна - сибирский осетр, который в настоящее время по причине
интенсивного промысла и загрязнения реки стал редкостью, нельма, ленок, хариус,
чир, сиг, пелядь, сиг-валек, восточносибирский елец (чаще называемый чебаком), карась,
щука, окунь и ерш. Проходные виды, такие, как кета, в Колыме крайне
немногочисленны. Как и для Анадыря, для Колымы характерен чукучан - один из
видов карповых рыб, являющийся эндемиком водоемов Северо-Востока Азии (в других
регионах мира этот вид не встречается). Из тресковых рыб пресные воды населяет только
один вид - налим, который в бассейне р. Анадырь представлен особым американским
подвидом (рис. 160). Это и не удивительно, так как во времена существования Берингийского
моста суши, соединявшего Чукотку и Аляску, русло р. Анадырь продолжалось дальше
современного устья на юго-восток. В средней части Берингии реки Анадырь и Юкон
сливались и единым руслом впадали в Берингово море. Вот тогда в плейстоцене и
происходил обмен видами между реками Чукотки и Аляски.
В реках Чукотки,
впадающих в моря Северного Ледовитого океана, можно встретить таких сиговых
рыб, как ряпушка, омуль и муксун.
Рис. 159.
Тихоокеанские лососи, встречающиеся на Чукотке: а – горбуша; б – кета; в –
кижуч; г – нерка; д – чавыча
|
Рис. 160.
Проходные рыбы Чукотки: а – минога тихоокеанская; б – колюшка трехиглая; в –
нельма; г – мальма (голец арктический); д – голец обыкновенный |
Рис. 161.
Некоторые рыбы пресных водоемов Чукотки: а – хариус; б – валек; в – сиг-пыжьян;
г – щука; д – налим
|
При рассмотрении
состава рыб во внутренних водоемах целесообразно отметить и проходных рыб,
которые нагуливаются в морях, а в пресные воды заходят для нереста. Эти виды с
пресными водами связаны в первые периоды жизни их молоди. К таким рыбам относятся
все дальневосточные лососи, некоторые виды гольцов. Из дальневосточных лососей
нерестятся и проводят начальные стадии развития в реках Чукотки (в основном,
беринговоморского бассейна) кета, горбуша, чавыча и нерка. Если молодь первых
этих двух видов скатывается в море на следующий после нереста год, то нерка
может оставаться для нагула в озерах два года.
В опресненных
участках морей обычны азиатская корюшка, некоторые виды камбал и бычков. Часть
своей жизни в наших реках проводит минога. Из непромысловых видов рыб в
пресноводных водоемах Чукотки обитают гольян, трехиглая и девятииглая колюшки, бычок-подкаменщик,
слизистый подкаменщик и три вида далии.
К эндемикам
Чукотки (то есть к видам, обитающим только в водоемах Чукотки) можно отнести таких
рыб, как даллия, относящаяся к отряду щукообразных, и некоторые виды гольцов
(например, два вида палии – малоротая и длинноперая – встречаются лишь в озере Эльгыгытгын).
По способу
питания среди рыб есть хищники, например, все виды дальневосточных
лососей во взрослом состоянии, нельма, ленок, некоторые гольцы. Щука может
потреблять в пищу даже мелких водоплавающих птиц. Есть и "мирные"
виды, которые потребляют в пищу или донных, или планктонных беспозвоночных
животных, как, например, разные виды сигов. Чаще же по способу питания рыбы относятся
к смешанному типу. Так, например, хариус питается и донными животными, и
воздушными насекомыми, и молодью разных видов рыб. В желудках пойманных хищных
рыб часто встречаются мышевидные грызуны.
Вопросы и задания
1. Какие виды рыб
обитают в реках и озерах Чукотки?
2. Каких
проходных рыб вы знаете?
3. Летом
пронаблюдайте за жизнью рыб в ближайшем водоеме.
107.
Рыбохозяйственная гидробиология
Если
использование рыбных запасов началось на Чукотке с приходом человека, то
улучшение рыбохозяйственных качеств водоемов начинается лишь в последние
десятилетия. Обеспечением нужд рыбного хозяйства научно разработанными методами
рационального использования водоемов занимается специальный раздел науки
-рыбохозяйственная гидробиология.
Рациональное
хозяйствование на водоемах начинается с выработки мер по рациональному промыслу
промысловых видов рыб в естественных водоемах. При этом важнейшей задачей
является определение оптимальных норм вылова рыб, недопускающих перелова и тем
самым подрыва запасов того или иного вида рыб. Оптимальная норма вылова
определяется исходя из продуктивности водоема. Вылавливать можно лишь столько
рыбы по весу, сколько ее может вырасти за год. В случае превышения этого
предела начинается перелов. Целесообразно вылавливать лишь рыб старших
возрастных групп, когда темп их роста замедляется и эффективность использования
пищи снижается, не допуская вылова мелких неполовозрелых особей. Обычно эта
мера достигается использованием орудий лова с крупной ячеей.
Качественно новый
уровень в рациональном использовании водоемов начался с момента возникновения
рыбоводства. Рыбоводство – комплекс мероприятий по рациональному использованию
естественных и искусственных водоемов с целью повышения их рыбопродуктивности.
Рыбоводство в искусственных водоемах прудах и водохранилищах в настоящее время
на Северо-Востоке Азии не нашло широкого применения – здесь далеко не полностью
освоены рыбные ресурсы естественных водоемов, а низкие температуры воды не
способствуют разведению видов рыб, выращиваемых в средних и низких широтах – в
основном карпа. В природных условиях Чукотки целесообразнее развивать технологии
рационального хозяйствования в естественных водоемах – реках и озерах.
Рассмотрим
важнейшие мероприятия по улучшению рыбохозяйственных качеств озера.
Первый этап этой
работы – детальное исследование гидрологического, гидрохимического и
гидробиологического режимов водоема и его рыбного населения. На этом этапе
выявляются продуктивность водоема и состояние запасов промысловых видов, определяются
важнейшие факторы среды, которые могут влиять на условия роста и размножения
промысловых видов рыб.
Второй этап –
исходя из полученных данных, определяется оптимальная структура запасов
промысловых видов рыб, необходимые мероприятия по улучшению рыбохозяйственных
качеств водоемов. Если в прудовом рыбоводстве человек может легко изменить
важные для рыбы условия жизни, вплоть до полного осушения пруда и очистки его
от ила или высшей водной растительности, то улучшить состояние озера
значительно труднее.
Часто бывает
необходимым освободить озеро от непромысловых, так называемых сорных видов рыб,
например, колюшек или гольянов. Эти сорные рыбы конкурируют с промысловыми
видами в питании зообентосом и тем самым снижают кормность водоема. В этом
случае часто бывает необходимым вселить в озеро хищный вид, например, щуку, и
тем самым избавиться от нежелательной рыбы. Химические вещества для борьбы с
сорными рыбами применяются крайне редко, поскольку могут приводить к
нежелательным последствиям.
В некоторых
случаях желательно провести мелиорацию нерестилищ, т.е. улучшить условия
естественного нереста промыслового вида. Для этих целей нерестовые участки
очищаются или в водоем вносят искусственные нерестовые субстраты. Проведение
мелиоративных мероприятий в естественных водоемах позволят на 30–40% повысить естественную
рыбопродуктивность. Дальнейшее увеличение рыбопродукивности может достигаться
за счет кормления рыбы. В искусственных водоемах средней полосы
рыбопродуктивность при кормлении рыб возрастает в 5–10 раз.
Обычные виды рыб
для зарыбления естественных водоемов средних и южных широт - карась, карп, лещ,
судак, щука. В водоемах Чукотки целесообразно в качестве объекта рыборазведения
использовать местные виды рыб – чира, пелядь, сига и щуку.
Посадочный
материал для зарыбления водоемов обычно получают на рыборазводных заводах и в
питомниках. Рыборазводные заводы на Дальнем Востоке существуют уже несколько
десятков лет. Основная цель таких заводов – обеспечить расширенное
воспроизводство дальневосточных лососей. Строительство таких заводов было
начато на юге – в бассейне Амура, на Сахалине и Камчатке. В Магаданской области
построено три завода на реках Тауйской губы – Оле, Армани и Тауе. В настоящее
время планируется строительство таких заводов и на Чукотке.
Строительство
рыборазводных заводов позволяет до минимума снизить смертность рыб на начальных
стадиях развития. Если в естественных условиях на стадии инкубации икры
происходит значительная смертность по причине недостатка кислорода, перемерзания
нерестилищ, выедания инкубирующейся икры хищниками, то при инкубации икры в
аппаратах на заводе эта гибель снижается до минимума. Кроме того, молодь с
рыборазводного завода более жизнестойка, поскольку подращивается до размеров,
необходимых для нормального ската в море.
Цикл работы
рыборазводного завода складывается из следующих стадий:
1. Заготовка
половозрелых рыб и получение их половых продуктов.
2. Оплодотворение
икры и закладка ее в инкубационные аппараты.
3. Инкубация
икры.
4. Подращивание
молоди.
5. Выпуск молоди
в места нагула.
На первой стадии
заготавливают икру и молоки половозрелых рыб, идущих на нерест. Обычно это
делается в местах нереста рыбы, когда половые продукты самцов и самок уже
готовы к оплодотворению.
Оплодотворенную
икру транспортируют на завод в инкубационный цех, где закладывают в специальные
инкубационные аппараты. Аппарат для инкубации икры лососевых видов рыб
представляет собой емкость, обычно в виде лотка, в котором циркулирует обогащенная
кислородом вода. В период инкубации рыбоводы контролируют содержание кислорода
и температуру воды, убирают погибшие икринки. При переходе на внешнее активное
питание личинки помещаются в выростные бассейны, где они содержатся до выпуска
с завода. Целесообразно выпускать подрощенную молодь не у рыборазводного
завода, особенно если он расположен далеко от устья реки, а вывезти ее в устье,
для того, чтобы исключить гибель рыб от хищников в речной период жизни.
Вопросы и
задания:
1. Что такое
рыборазводные заводы и как они работают?
2. Из каких
этапов состоит цикл работы рыборазводного завода?
108. Охрана
внутренних водоемов от загрязнения
Вопросами
загрязнения водоемов, разрушения водных экосистем под действием загрязняющих
веществ, определением предельно допустимых концентраций загрязнителя и
разработкой мероприятий по восстановлению экосистем загрязненных водоемов
занимается наука, которая называется санитарной гидробиологией.
В настоящее время
основные виды загрязнения поверхностных вод – органические, токсические и
термальные. Эти виды загрязнения характерны при сбросе в водоемы сточных вод
городов и поселков, в результате попадания в воду удобрений и пестицидов.
Загрязнение
органическими веществами обычно приводит к эвтрофикации водоемов. Эвтрофикация
характерна для многих водоемов южных и средних широт России, особенно для густо
населенных территорий. Биологическая сущность процесса эвтрофикации состоит в
том, что объемы загрязнения превышают самоочистительную способность водной
экосистемы. Гидробионты не способны перерабатывать весь поступающий в водоем
органический материал или биогенные элементы.
В водоеме при
этом начинается нежелательное "цветение" воды, массовое развитие
сине-зеленых водорослей, которое неблагоприятно сказывается на естественном
гидробиологическом режиме. На окисление органических веществ идет много растворенного
в воде кислорода, необходимого для существования водных животных. Качество
воды, естественно, снижается.
При этом
требовательные к наличию кислорода виды замещаются на виды, способные жить при
дифиците кислорода. Личинки амфибиотических насекомых в бентосе вытесняются
малощетинковыми червями. Меняется и состав водорослей. Сине-зеленые водоросли в
период цветения выделяют в воду токсичные вещества, которые могут приводить
даже к гибели рыб.
Проблемы,
связанные с загрязнением водоемов промышленными стоками, возникли в связи с
развитием на Чукотке горнодобывающих предприятий. Интенсивная разработка золота
и олова привела к крупномасштабному загрязнению рек бассейнов Большого и Малого
Анюев, Чаунской губы. Следствием загрязнения рек стало резкое снижение в них
запасов промысловых рыб.
Специфика
загрязнения внутренних водоемов промышленными стоками горнодобывающих
предприятий проявляется в том, что вода загрязняется не органическими или
токсичными веществами, а грунтом, образующимся при промывке породы и при
нарушении естественных ландшафтов в процессе горных разработок. В ручьях и реках
в местах разработки в сотни и даже тысячи раз увеличивается концентрация
взвешенных неорганических частиц, которые и разрушают водные экосистемы.
Разрушение происходит одновременно несколькими путями.
1. Взвешенные в
водной толще частицы грунта резко снижают прозрачность воды, что неблагоприятно
сказывается на процессах фотосинтеза планктонных и донных водорослей.
2. Взвешенные
вещества ухудшают условия питания планктонных и донных животных, которые
питаются органическим материалом, содержащимся в толще воды.
3. Взвешенные
вещества затрудняют поиски пищи рыбами и засоряют их жабры, ухудшая условия
дыхания.
4. Взвешенные и
влекомые по дну минеральные частицы механически воздействуют на донные
организмы, вызывая их усиленную миграцию вниз по течению путем дрифта.
5. Влекомые по
дну наносы механически воздействуют на кладки икры рыб, нарушая процесс
инкубации.
Подобное
длительное загрязнение водоемов может полностью разрушить водную экосистему. По
своим основным проявлениям загрязнение водоемов влекомыми и взвешенными
неорганическими частицами имеет природный аналог – к таким же для экосистем последствиям
приводят крупные дождевые паводки. Однако, если паводок кратковременный
процесс, то загрязнение вод промышленными стоками может происходить длительный
период.
Основные меры
борьбы с этим видом загрязнения – предотвращение попадания в водоем сточных вод
горнодобывающих предприятий. Сточные воды собираются в специальные водоемы –
отстойники, где взвешенные вещества оседают на дно, и вода очищается. Для того,
чтобы предотвратить попадание в водоем загрязненных вод, смываемых с нарушенных
при разработке месторождений площадей дождевыми водами, предусматривается
строительство сети руслоотводных и водосборных каналов. По этим каналам вода обтекает
нарушенный ландшафт в месте горных работ и тем самым попадает в водоемы
незагрязненной.
Оценка
загрязненности водоемов по гидробиологическим показателям имеет преимущество
перед ругими методами, например, химическими или бактериологическими, поскольку
проводится на основе конкретных изменений в экосистеме под воздействием
загрязнителя.
Вопросы и задания
1. Какие виды
антропогенного загрязнения на Чукотке вы знаете?
2. Почему
загрязнение водоемов отрицательно сказывается на жизни водных организмов?
3. Попытайтесь
определить насколько сильно загрязнены водоемы в вашем поселке или городе.
Рекомендуемая
литература
Никольский Г.В.
Экология рыб. 3-е изд. М.: Высшая школа, 1974.
Лебедев В.Д. и
др. Рыбы СССР. М.: Мысль, 1969.
Скопец М.Б.
Спортивное рыболовство на Северо-Востоке СССР. Магадан: кн. изд-во, 1990.
Правдин И.Ф.
Руководство по изучению рыб. М.: Пищевая промышленность, 1966.
