69938

Предмет гидроэкологии

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Гидробиология гидроэкология наука изучающая биологические процессы происходящие в водных экосистемах взаимодействие гидробионтов со средой их роль в функционировании водных экосистем естественного и искусственного происхождения в процессах трансформации вещества и энергии...

Русский

2014-10-13

70 KB

0 чел.

ЛЕКЦИЯ 1

Предмет гидроэкологии

         Гидроэкология  является составной частью экологии (или, как сейчас часто говорят, биоэкологи) – науки, изучающей взаимоотношения организмов со средой своего обитания и между собой.   

Определение гидробиологии,  данное ВАК Беларуси

Гидробиология (гидроэкология) – наука, изучающая биологические процессы, происходящие в водных экосистемах, взаимодействие гидробионтов со средой, их роль в функционировании водных экосистем естественного и искусственного происхождения, в процессах трансформации вещества и энергии, самоочищения и эвтрофикации внутренних вод, морей и океанов, биологию и экологию гидробионтов различных таксонов и их хозяйственное использование.

Основные направления  (по ВАК Беларуси)

  1.  Видовое разнообразие водных экосистем.   Видовое разнообразие и структура сообществ водных организмов – планктона, бентоса, нектона, перифитона и др.
  2.    Микроорганизмы водных экосистем, таксономическая принадлежность, динамика численности и типология. Санитарная гидробиология.
  3.  Экология особей, популяций и сообществ. Взаимосвязь гидробионтов со средой обитания, закономерности функционирования, пространственного и временного распределения водных организмов, исследование сукцессионных процессов в водных экосистемах различного типа.
  4.  Физиология и биоэнергетика гидробионтов. Процессы роста, развития, питания, дыхания, размножения и энергетического баланса водных животных и их связь с факторами среды.
  5.  Продукционные процессы в водных экосистемах. Первичная и вторичная продукция, взвешенное вещество, деструкция органического вещества, эффективность утилизации и поток энергии в популяциях, сообществах и трофических цепях.
  6.  Аквакультура (водоросли, беспозвоночные и позвоночные животные). Разработка принципов и методов ведения, поиск и изучение перспективных объектов для культивирования.

Структура гидроэкологии,  ее связь с другими науками

Гидроэкология, являющаяся неотъемлемой частью экологии, в свою очередь подразделяется на ряд  дисциплин.  Они могут классифицироваться по разным  принципам.

По объектам исследований:

        Планктонология – изучает видовой состав планктонных сообществ,  биологические и экологические свойства планктонных организмов.

 Бентология – изучает видовой состав бентосных сообществ,  биологические и экологические бентосных организмов.

 Водная микробиология – изучает  видовой состав сообществ  водных микроорганизмов, их значение в  функционировании водных экосистем.

 Альгология – наука о водорослях.

 

 Ихтиология – наука о рыбах.

 По  процессам, происходящим в водных экосистемах

 Продукционная гидроэкология – изучает закономерности биологической продуктивности водных экосистем,  трансформации вещества в них как  ее основы.  

 Историческая гидроэкология – изучает закономерности структуры и функционирования водных экосистем прошлых геологических эпох.

 Санитарная гидробиология – изучает   воздействие разных форм загрязнения водоемов на их биоту, разрабатывает методы  биологической  индикации  загрязнения водоемов  и оценки его последствий.

Медицинская гидробиология – изучение водных организмов – возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных, разработка мер борьбы с ними.  

 По уровням организации  биосистем:

Аутэкология  - экология отдельных  водных организмов;

Популяционная экология –  экология популяций  водных организмов;

Синэкология – экология водных экосистем (озер, прудов, морей и т.п.).

По прикладным аспектам науки:

 

Техническая гидробиология – разрабатывает технологические методы биологической очистки загрязненных вод, культивирования водных организмов в промышленных установках.

 

Космическая гидробиология – разрабатывает методы регенерации водных ресурсов и культивирования водных организмов в замкнутых объемах пространства (космические корабли, орбитальные  станции и т.п.).  

     Рыбохозяйственная  гидроэкология -  изучает запасы и воспроизводство океанических и пресноводных рыб и других водных организмов, разрабатывает  подходы к рациональному использованию их запасов;  методы их искусственного разведения в аквакультуре.

Гидроэкология тесно взаимодействует со многими биологическими и иными науками.

Как часть экологической науки она развивается в особенно тесной взаимосвязи  с разделами, занимающимися экологией наземных организмов. Все достижения  «наземной» экологии быстро усваиваются гидроэкологией и наоборот.

Она также взаимодействует с другими биологическими науками – зоологией, ботаникой, биохимией, биофизикой, физиологией и др.

Гидроэкология также тесно взаимодействуют с рядом небиологических  наук.   Среди них:

Географические науки:

 Океанология – наука об океанах

 Лимнология – наука об озерах.  Сейчас область этой науки все чаще распространяется на все типы континентальных водоемов.

 Реология – наука о реках и других типах  текучих вод

 Болотоведение – наука о болотах

 Гляциология – наука о ледниках.

 Физические науки:       

Гидрология – изучает природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой и протекающие в них процессы (испарение, замерзание и пр.).

 Гидрофизика – изучает физические свойства воды и  физические процессы в воде  и с ее участием.

 Химические науки:

 Гидрохимия – изучает химические взаимодействия веществ, растворенных  в воде, с водой и между собой.

 

 

Истоки гидробиологии восходят к самым ранним эпохам человеческой культуры, когда начали накапливаться сведения об образе жизни водных организмов, в первую очередь тех, которые использовались в пищу или для других целей. Разрозненные экологические сведения о водных организмах нередко встречаются в древней индийской и китайской литературе, в книгах греческих и римских натуралистов, в частности у Аристотеля.

Становление гидробиологии как самостоятельной науки может быть отнесено к середине XIX столетия. До этого биологические ресурсы водоемов, особенно морей, многим казались неисчерпаемыми, забота о воспроизводстве промысловых организмов – излишней, а их экологическое изучение –  не нужным для практики. В середине XIX столетия жизнь заставила людей отказаться от такой успокоительной точки зрения даже применительно к морским водоемам. Китобойный промысел в Северном полушарии  начал резко сокращаться, траулеры стали покидать места, ранее изобиловавшие рыбой, подорванным оказался промысел устриц.

Нужды промышленности водных организмов, особенно рыбной, терпевшей убытки из-за подрыва сырьевой базы, послужили первым мощным стимулом к изучению водных организмов. В 1877 г. В. Гензен начал работы в Кильском заливе по изучению запасов рыб и их кормовых ресурсов с применением специальной планктонной сети для количественного учета организмов, обитающих в толще воды. Через несколько лет гидробиологические исследования начинают проводиться и в пресных водах.

В 1909 г. был сконструирован дночерпателъ – прибор для количественного учета бентосных организмов.

Большое значение для ее дальнейшего развития имело образование Международного совета по изучению морей (1899 г.) и Международной ассоциации теоретической и прикладной лимнологии (1922 г.), существующих до настоящего времени.

Интересы промысла водных организмов были важным, но не единственным стимулом для возникновения гидробиологии. Развитие промышленности и транспорта повлекли за собой загрязнение пресных водоемов, особенно рек, ставшее весьма заметным во второй половине прошлого века и выдвинувшее на первый план проблему чистой воды.

Вместе с тем в 1869 -1870 гг. А. Мюллер и Ф. Кон обратили внимание на огромную роль биологического самоочищения водоемов, осуществляемого различными гидробионтами. Стало ясно, что изучение вопросов загрязнения и очищения водоемов невозможно вести без учета роли гидробионтов, без знания их экологию. В дальнейшем в работах Р. Кольквитца и М. Марссона, и др., выполненных  на рубеже XIX и ХХ столетий, была уточнена роль отдельных организмов в процессах самоочищения водоемов и развит принцип оценки степени загрязнения последних по присутствию в них гидробионтов с различными требованиями к чистоте воды. Эти работы в значительной степени способствовали становлению гидробиологии как самостоятельной науки.

Во второй половине XIX столетия для изучения населения вод стали создаваться специальные учреждения. Одна из первых морских биологических станций была основана в Севастополе в 1871 г. по инициативе А. О. Ковалевского и существует до настоящего времени (Институт биологии южных морей НАН Украины). В 1872 г. открылась морская станция в Неаполе, в 1876 г. — Ныопортская станция на атлантическом побережье США. Несколько позже стали создаваться пресноводные биологические станции: в 1890 г. — на оз. Плен (Германия), в 1891 г. — на оз. Глубокое (Московская обл.), в 1894 г. — на р. Иллинойс (США). В 1900 г. на Волге в Саратове открылась первая в Европе речная биологическая станция.

Первое крупное исследование биологии морей в России было осуществлено научно-промысловой экспедицией по изучению рыболовства и рыных запасов в Каспийском море, проведенной в 1853– 1856 гг. под руководством К. Бэра и Н. Данилевского. В 1899 – 1906 гг. большие исследовательские работы на Баренцевом море выполнила экспедиция под руководством Н. М. Книповича. Примерно в это же время экспедиция, организованная Н. Андрусовым, А. Остроумовым, Ш. Шпиндлером и А. А. Лебединцевым, исследовала Черное море и, в частности, открыла факт насыщения его глубинных слоев сероводородом. Несколько позже С. А. Зернов провел углубленное изучение биоценозов Черного моря. В 1912—1913 гг. огромный гидробиологический материал собрала на Каспийском море экспедиция во главе с Н. М. Книповичем. На дальневосточных морях крупные исследования проводятся В. К. Бражниковым (1899 – 1904), О.Ю. Шмидтом (1900 – 1901) и В. К. Солдатовым (1907 - 1913).

В советское время размах гидробиологических работ резко увеличивается. В 20-х годах К. М. Дерюгиным и его учениками осуществляется обширная программа гидробиологического исследования морей Дальнего Востока. В начале 20-х годов по распоряжению В. И. Ленина под руководством Н. М. Книповича начала работать Азово-Черноморская научно-промысловая экспедиция.

Большую роль в усилении морских биологических исследований сыграла организация в 1921 г. по декрету, подписанному В. И. Лениным, Плавучего морского научного института (Плавморин). Экспедиционный корабль этого института «Персей», начиная с 1923 г., совершил более 100 экспедиций в Баренцевом, Белом, Карском, Гренландском и Норвежском морях, во время которых участники исследований собрали богатейший гидробиологический материал.

В начале 30-х годов создается Всесоюзный институт морского хозяйства и океанографии (ВНИРО),  который в настоящее время располагает обширной сетью филиалов и отделений на всех морях СССР. В 1932 г. начинается изучение глубоководной фауны наших дальневосточных морей (экспедиция, возглавляемая К. М. Дерюгиным), а затем и в Северном Ледовитом океане. С 1949 г. на протяжении 20 лет под руководством Л. А. Зенкевича совершаются рейсы экспе-диционного судна «Витязь», специально оборудованного для исследования морских глубин (рис. 1). Многочисленные исследования и, в частности, десятки тралений на глубинах до 10 км, выполненные с помощью этого судна в водах Тихого океана, значительно расширили представления о жизни гидросферы. В последнее время морские гидробиологические исследования проводятся нашими учеными во всех океанах мира с использованием крупнейших экспедиционных судов, оборудованных всеми средствами для выполнения самых сложных научных программ («Академик Курчатов», «Академик Книпович», «Витязь», «М. Ломоносов» и др.).

Параллельно морским биологическим исследованиям в нашей стране развивалось и гидробиологическое изучение пресных вод. В 1867 г. Московское общество любителей естествознания организовало обследование озер Московской губернии, примерно в это же время В. И. Дыбовским изучается фауна оз. Байкал, К. Ф. Кесслером — ихтиофауна Волги, Невы, Ладожского и Онежского озер. Большой вклад в развитие лимнологии внесли исследования, развернувшиеся в конце прошлого века на Глубокоозерной станции. В начале нашего века происходит дальнейшая интенсификация гидробиологических исследований пресных вод: крупные работы проводятся В. П. Зыковым и А. Л. Бенингом на Волжской биологической станции, А. С. Окориковым и Е. Е. Болохонцевым — на Ладожском озере, Д. О. Свиренко — на организованной в 1909 г. Днепровской станции в Киеве, А. А. Лебединцевым и И. Н. Арнольди – на Никольском рыбоводном заводе (оз. Пестово). Я. Я. Никитинским, Г. И. Долговым и С. Н. Строгановым в конце прошлого и начале настоящего века закладываются основы отечественной санитарной гидробиологии, Н. В. Воронковым и В. М. Рыловым — основы планктонологии.

С первых лет установления Советской власти активизируются гидробиологические исследования на пресных водах. В 1918 г. открываются Окская и Пермская (на Каме) речные станции, вслед за ними — Болшевская, Костромская, Бородинская, Звенигородская, Днепропетровская, Косинская и ряд других. Работы по гидрофизиологии, выполненные на Звенигородской станции под руководством С. Н. Скадовского, блестящий цикл исследований баланса органического вещества в Косинских озерах, трофологические исследования Н. С. Гаевской и ее учеников, деятельность организованного С. А. Зерновым в 1924 г. гидробиологического отдела Зоологического института АН СССР, Окской станции и других научных учреждений выдвинули отечественную пресноводную гидробиологию на одно из первых мест в мире.

На первых этапах своего развития гидробиология не могла сколько-нибудь полно заниматься изучением экологии водного населения, так как последнее было еще крайне слабо исследовано в отношении систематики и фаунистики, скудные сведения имелись по морфологии и физиологии водных организмов. Помимо этого, проведение гидробиологических исследований осложнялось ограниченностью необходимых для экологического анализа гидрологических знаний. Поэтому вначале гидробиологи параллельно экологии изучали систематику, морфологию и физиологию гидробионтов с одновременным проведением гидрохимических, гидрологических и других небиологических исследований. Такое положение вызвало у некоторых специалистов неправильное представление о гидробиологии как комплексной науке, исследующей не только жизнь в водоемах, но и сами водоемы.

По мере развития смежных с нею наук «исчезновения необходимости заниматься решением не свойственных ей задач гидробиология постепенно становится чисто экологической дисциплиной, все более центрирующей свое внимание на вопросах аутоэкологического, демэкологического и синэкологического изучения водного населения, причем 1в настоящее время на первый план все больше выдвигается исследование функциональных особенностей и структуры надорганизменных систем в интересах разработки проблем биологического продуцирования и охраны водоемов от загрязнения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30752. Разборно-переставная опалубка. Область применения, конструкция 15.58 KB
  Технологический процесс устройства опалубки состоит в следующем. Щиты опалубки или собранные из них крупные опалубочные элементы устанавливают вручную или краном и закрепляют в проектном положении. Масса элемента этой опалубки до 70 кг. Щиты опалубки изготовляют из досок толщиной 19.
30753. Объёмно-переставная опалубка. Конструкция, область применения 17.24 KB
  Секции при соединении образуют туннели опалубки на квартиру или на всю ширину здания. Секции опалубки могут иметь переменную ширину в зависимости от принятого шага стен и различную длину. П и Гобразные секции опалубки устанавливают на перекрытии ранее забетонированного этажа выверяют и закрепляют между собой в продольном и поперечном направлениях. Общие конструктивные признаки опалубки: наличие системы механических домкратов для выверки и установки в проектное положение; катучие опоры для перемещения секций опалубки при монтаже и...
30754. Скользящая опалубка. Технология бетонирования стен в скользящей опалубке 14.52 KB
  При бетонировании следят за вертикальностью домкратного стержня и за бетонной поверхностью Применение скользящей опалубки особенно эффективно при строительстве высотных зданий и сооружений с минимальным количеством оконных и дверных проемов конструктивных швов и закладных элементов. К ним относятся силосы для хранилища материалов дымовые трубы и градирни ядра жесткости высотных зданий резервуары для воды радиотелевизионные башни. Другая потенциальная область использования скользящей опалубки строительство зданий атомных реакторов...
30755. Состав арматурных работ на строительной площадке. Классификация арматуры. Арматурные изделия. Устройство защитного слоя арматуры 17.79 KB
  Классификация арматуры. Устройство защитного слоя арматуры. При монтаже сборных железобетонных конструкций выполняются сварка выпусков арматуры и закладных деталей натяжение проволоки и канатов преднапряженных конструкциях а также создание каркаса или внешнего армирования при усилении конструкции реконструируемых зданий и сооружений. В состав арматурных работ на строительной площадке входят: разгрузка приемка и складирование поступающих арматурных изделий и товарной арматуры; изготовление нестандартных арматурных изделий; укрупнительная...
30756. Сущность зимнего бетонирования. Модуль поверхности конструкций, его влияние на выбор метода бетонирования. Понятие критической прочности 17.93 KB
  Продолжительность твердения и конечные свойства бетона в значительной степени зависят от температурного режима и состава бетона в том числе от вида цемента. Для твердения бетона наиболее благоприятной температурой является 1528гр. Кроме того вода образует вокруг крупного заполнителя обволакивающую ледяную пленку которая при оттаивании нарушает сцепление монолитность бетона. При раннем замораживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой увеличивается пористость что влечёт за собой снижение прочности...
30757. Классификация методов зимнего бетонирования. Выбор метода зимнего бетонирования 16.24 KB
  Беспрогревные – основаны на сохранении начального тепла введённого в бетонную смесь при изготовлении тепла выделяющегося в результате гидратации цемента экзотермия а также тепла введённого в бетонную смесь до укладки в опалубку: термос предварительный электроразогрев бетонной смеси использование хим. Термос – основан на использовании тепла введённого в бетон до укладки его в опалубочную форму – в момент приготовления на РБУ растворобетонный узел и тепла выделяемого цементом в процессе твердения бетона. Mn 3 – термос до 15...
30758. Сущность метода термоса. График температурного режима 15.31 KB
  Термос – основан на использовании тепла введённого в бетон до укладки его в опалубочную форму – в момент приготовления на РБУ растворобетонный узел и тепла выделяемого цементом в процессе твердения бетона. модуль поверхности^2 tв Температура бетоной смеси поступающей на объёкт и температура после укладки рассчитываются согласно эмпирическим зависимостям.
30759. Сущность метода предварительного электроразогрева бетонной смеси. График 15 KB
  Сущность метода предварительного электроразогрева бетонной смеси. Предварительный электроразогрев – основан на кратковременном электроразогреве бетонной смеси от 05градусов до 7090 градусов в специальных установках бункер кузов опалубка от сети 380 В. Назначаем температуру приготовления бетонной смеси. Если прочность ниже требуемой – повышаем температуру разогрева бетонной смеси.
30760. Прогревные методы зимнего бетонирования. Режимы электропрогрева. Область применения 18.23 KB
  Подведение электрической энергии к бетону: Пластинчатые электроды 2фазы Полосовые электроды 2 фазы сквозной прогрев 3 фазы – периферийный прогрев Стержневые электроды 3 фазы в виде плоских групп3 фазы – одиночные стержневые Струнные 2 фазы – по периметру.