«Гидробиологический мониторинг Основное свойство планеты Земля – обилие воды, которая покрывает более чем 71 % со средней глубиной 3800 м. Более 99 % необъятной гидросферы находятся в океанских глубинах. 1

Вода в биосфере Объем (тыс. км 3 ) %Период обновления Океаны Полярные льды, ледники Грунтовые воды Озера пресноводные Озера соленые Влага в почве и грунте Реки (водотоки) Атмосферная влага (пары) лет лет 300 лет лет лет 280 сут сут. 9 сут. 2

Гидробиология изучает взаимодействие обитателей вод - гидробионтов, их популяции и сообществ – биоценозов друг с другом и с неживой природой. Лимнология (Limnology) изучает структурные и функциональные взаимоотношения организмов - обитателей внутренних вод, испытывающих воздействие изменяющихся физических, химических и биотических условий среды. Пресноводная экология (Freshwater ecology) изучает структурные и функциональные взаимоотношения обитателей пресных вод, испытывающих воздействие изменяющихся физических, химических и биотических условий среды. Направления общей гидробиологии: аутоэкология, изучающей проблемы физиологических аспектов жизнедеятельности гидробионтов на организменном уровне (интенсивность метаболизма, закономерности питания, рост массы тела и т.д.); демэкология, связанной с изучением динамики популяции и явлениями их взаимодействия (конкуренции, доминирования, регулирования численности и т.д.); синэкология или экологии сообществ, исследующей специфику надорганизменных форм жизни – популяции и биоценозов, обладающих определенной структурой, функциями и характером взаимодействия с окружающей средой. 3

Предметом исследований гидробиологии являются экологические процессы в водной среде, т. е. процессы взаимодействия гидробионтов, их популяций и сообществ между собой и с абиотическими компонентами водных экосистем. Цель гидробиологии - понимание экологических процессов, происходящих в водной среде, и управление ими с целью оптимизации управления водными ресурсами. Основной задачей гидробиологии является изучение экологических процессов в гидросфере в интересах ее освоения и оптимизации взаимодействия человеческого общества с водными экосистемами. 4

Гидробиология решает следующие главные теоретические задачи: изучение общих внутренних закономерностей структурно- функциональной организации водных экосистем, которые и определяют круговорот вещества и поток энергии в них; исследование зависимостей круговоротов вещества и потоков энергии от факторов внешней среды, в том числе и антропогенных. Конкретные практические задачи гидробиологии: 1. Повышение биологической продуктивности водоемов для получения из них наибольшего количества биологического сырья. 2. Разработка биологических основ обеспечения людей чистой водой, в том числе оптимизация функционирования экосистем, создаваемых для промышленной очистки питьевых и сточных вод. 3. Экспертная оценка экологических последствий зарегулирования, перераспределения и переброски стока рек, антропогенного изменения гидрологического режима озер и морей. 4. Оценка вновь создаваемых промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий для водных экосистем с целью охраны последних от недопустимых повреждений. 5. Мониторинг состояния водных экосистем. 5

Разделы в гидробиологии: продукционная гидробиология – повышение продуктивности водоемов и получение из них наибольшего количества биологического сырья в результате промысла водных организмов; санитарная гидробиология – аналитический контроль качества воды и поиск мер обеспечения людей чистой водой; техническая и навигационная гидробиология решают различные задачи, связанные с обеспечением качественной водой промышленного или сельскохозяйственного производства, с проблемами использования водоемов в качестве водоемов- охладителей, сооружением и функционированием каналов, оросительных систем, водоснабжения населенных пунктов. 6

В общей гидробиологии можно выделить: бентологию - занимается экологическими процессами, проходящими на дне водоемов и водотоков планктологию - занимается экологическими процессами, проходящими в толще вод. 7 Частная гидробиология изучает направления: трофологическое (пищевые связи, биологическая трансформация веществ), энергетическое (поток энергии, ее биологическая трансформация), этологическое (поведение гидробионтов), токсикологическое (влияние токсикантов на гидробионтов и экосистемные процессы), радиологическое (вопросы, связанные с поступлением в водоемы радионуклидов), палеогидробиологическое (выявление исторических изменений водных экосистем), системное - изучает организацию биосистем в гидросфере, основываясь на принципах системного подхода, т.е. используя общую теорию систем, она изучает самоорганизацию, саморегуляцию и управление биосистемами. и ряд других.

Отбор проб зообентоса Дночерпатели для отбора количественных проб Экмана-Берджа Пэтерсона (в 1909 г.) 8 Основные методы в гидробиологии:

Отбор качественных проб зообентоса на мелководьях и в ручьях Сачок-скребок 9

Отбор проб зоопланктона Сеть Джеди (количественные пробы) Сеть Апштейна (качественные пробы) 10

11 Отбор проб фитопланктона Батометр Планктонная сетка

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГИДРОБИОЛОГИИ 1650 г. Б. Варениус выделил четыре типа озер по присутствию или отсутствию притоков и поверхностного стока г. Антуан ван Левенгук описал микроскопическую водоросль спирогиру, некоторые особенности динамики водорослей в озерах, влияние на нее ветра г. де Дулье описал и измерил сейши (стоячие волны, возникающие в замкнутых или частично замкнутых водоемах) г. Соссюр описал тепловую стратификацию озер г. Сэр Джон Лесли изучил формирование физической структуры водного тела некоторых шотландских озер под воздействием поступления света и тепла, ветра, температуры воды г. Де ла Беш описал металимнион (слой температурного скачка, термоклин) в Женевском озере г. Де Кандолль выполнил первое научное описание цветения водорослей в озере г. Й. Мюллер описал планктон. С 1872 г. образуются первые морские биологические станции, а затем возникают и биологические станции для изучения пресноводных водоемов. Создаются устройства для количественного учета гидробионтов. В. Гензен в 1887 г. изобретает орудие лова планктона – специальную коническую сеть из мелкоячеистого шелкового сита («газа»). Й. Петерсен разрабатывает дночерпатель. 12

Становление и задачи санитарной гидробиологии методы биологического анализа: o в Германии физиолог Кольквитц и зоолог Марссон предложили систему сапробности ( ), которая разработана на основе встречаемости (отсутствия) определенных (индикаторных) организмов, характерных для той или иной степени загрязнения вод (преимущественно бытовыми отходами). o в России данном направлении успешно работали гигиенисты и гидробиологи Скориков А.С., Балахонцев Е.Н., Артари А.П. и особенно Никитинский Я.Я. и Долгов Г.И. (1972), которые внесли новое в систему Кольквитца-Марссона. Они выделили содержание санитарной гидробиологии в исследованиях 1) процессов самоочищения; 2) степени и характера загрязнения водоема. 13

В.И. Жадин (1964) определил Санитарную гидробиологию как отрасль гидробиологии, ставящую цель способствовать обеспечению человечества высококачественной водой для сохранения жизни и здоровья, развитию промышленности и повышению продуктивности сельского и рыбного хозяйства. Санитарная гидробиология изучает общие закономерности гидробиологических процессов в загрязненных водоемах. Задачи санитарной гидробиологии: разработка основ охраны вод от загрязнений и теории биологического самоочищения водоемов, применение этих концепций в практических целях. В круг исследования санитарной гидробиологии В.И. Жадин включает: картирование загрязнений (качества воды), разработку экспресс-методов определения качества воды (показательные организмы), токсикологические исследования, экологию и физиологию гидробионтов, и их изменения в загрязненных водах, самоочищение (полевое и лабораторное изучение). 14

В том же ключе А.С. Константинов, А.В. Топачевский и Я.Я. Цееб (1968) включают в санитарную гидробиологию такие вопросы, как: оценка качества воды, установления места и степени загрязнения, процессы самоочищения, «цветение» воды в водохранилищах, каналах и других водоемах. М.М Теличенко (1972) формирует главные задачи санитарной гидробиологии: 1) изучение процессов самоочищения водоемов; 2) стимулирование исследований по выяснению роли гидробионтов и их метаболитов в формировании органолептических качеств воды; 3) усиление внимания к исследованиям по биологической таксации чистой воды с математическим выражением данных этого анализа; 4) всемирное расширение работ по интродукции гидробионтов в водоемы и очистные сооружения с целью интенсификации процессов самоочищения; 5) разработка рентабельных методов утилизации планктонных водорослей с целью борьбы с эвтрофированием водоемов. 15

Г.Г. Винберг в 1973 г. Санитарная гидробиология – это часть гидробиологии, развивающая ее представления и методы применительно к вопросам, связанным с биологическими аспектами процессов формирования чистой воды и возобновления ее запасов. Санитарная же гидробиология разрабатывает систему биологической индикации чистоты вод, изучает закономерности биологического самоочищения и формирования качества воды. 1.Г.Г. Винберг выделяет 5 основных направлений санитарных гидробиологических исследований. 2. Изучение биологического самоочищения вод, его количественная оценка с попытками моделирования и управления. 3. Биологическая индикация качества вод с математической интерпретацией результатов анализа. 4. Определение закономерностей органолептических качеств воды. 5.Усовершенствование, интенсификация и отыскивание рентабельных методов искусственной биологической очистки сточных вод. 6. Разработка новых эффективных приемов и методов для санитарно- гидробиологических исследований. Развиваются исследования по биологической мелиорации водоемов, утилизации планктонных водорослей и подогретых вод. 16