БОТАНІКА З ОСНОВАМИ ГІДРОБОТАНІКИ (ВОДНІ РОСЛИНИ УКРАЇНИ) – Б.Є. Якубенко – 2011

Останнім часом у багатьох континентальних водоймах (з уповільненим стоком), а також у морях та океанах почастішали випадки «цвітіння» води, коли від значного нагромадження водоростей середовище чи субстрат набувають зеленого, червоного, блакитного або жовтого забарвлення, що виникає через масовий розвиток одного чи декількох найпристосованішихдо цих умов видів водоростей.

«Цвітіння» води, що викликається масовим розвитком мікроскопічних рослин, – явище надзвичайно розповсюджене на нашій планеті. У результаті «цвітіння» вода може набувати різноманітного кольору від синьозеленого, яскраво червоного, цеглинно-червоного, до червоно-бурого та коричневого (залежно від забарвлення організмів, що спричинили цвітіння). Воно спостерігається у всіх типах водойм, природних та штучних, морських чи континентальних, гіпер-, ев-, мезо- та олігогалінних, полі-, мезо- та олігосапробних. Цьому сприяє збільшення евтрофування водойм, яке відбувається під впливом природних факторів (за тисячі та десятки тисяч років), так і у значно більшій кількості під впливом антропогенних факторів (за роки, десятки років).

«Цвітіння» води спостерігається як у континентальних водоймах так і у морях та океанах (переважно в прибережних районах). У морях та океанах «цвітіння» води викликане переважно діатомовими (Centrophyceae) та дінофітовими (Dinophyta), а також синьозеленими водоростями.

В арктичних морях відзначено весняно-літнє «цвітіння» води, що спричинене інтенсивним розвитком діатомових із родів Fragilaria Lyngb., Amphiprora Ehr., Achnanthes Bory, Bacterosira Gran., Chaetoceros Ehr. У морях північної півкулі (Балтійське, Чорне, Азовське) «цвітіння» води влітку спричиняють синьозелені, а весною та восени – діатомові водорості. Так, у Балтійському морі влітку відбувається масовий розвиток Aphanizomenon flos-aqae (L.) Ralf ex Born. et Flah., Nodularia spumigena Mert., видів роду Anabaena Bory.

Для морів тропічних та субтропічних широт найхарактерніші так звані червоні припливи, обумовлені інтенсивним розвитком дінофітових водоростей, що часто спостерігається у прибережній частині Південної Америки та Африки, а також біля берегів Індії та Японії. Червоне море свою назву одержало через надмірний розвиток у ньому синьозеленої водорості Oscillatoria erythraea Kütz.

У морях помірних широт описані випадки червоного «цвітіння», обумовлене інтенсивним розвитком діатомових водоростей: Sceletonema costatum (Grev.) Cl., Eutreptiella pascheri, Aulacodius kitttonii Arn. var. africana (Cottan) Rattr., Pyramimonas cruciata. Дуже небезпечне «цвітіння» води, спричинене токсичними видами пірофітних водоростей (види родів Gonyaulax Diesing, Gymnodinium Stein).

У світі відзначено понад 200 видів-збудників «цвітіння» води у морі, із них 20% утворюють токсичні «червоні припливи» (Рябушко, 2003).

Червоне «цвітіння» спостерігається і в континентальних водоймах. Так, у Японії нерідко надмірно розвивається прісноводна золотиста водорість Prymnesium parvum Cart., спричинюючи «цвітіння» в озерах, гірських басейнах та естуаріях Західної Європи й Близького Сходу. Калюжеподібні прісні водойми Середньої Європи нерідко забарвлює у червоний колір Haematococcus pluvialis Flotow, а солоні водойми півдня – у цеглянисто-червоний – Dunaliella salina Teod. із зелених водоростей.

Причиною почервоніння вод біля узбережжя Фукуями (Японія) у 1966 році виявився масовий розвиток дінофлагеляти Entomosigma sp. «Цвітінню» води передували дощі. Вивчаючи вплив солоності (в діапазоні 40%), концентрації фосфатів, нітратів, органічних речовин, мікроелементів та зміни pH середовища, японські вчені отримали максимальний ріст цієї водорості при pH 7,5 та солоності 16%. Ріст клітин значно посилюється внаслідок додавання у середовище мікроелементів, слабких хелатів, вітаміну В12 чи його аналогів.

Із прісноводних водойм, що «цвітуть», в першу чергу слід відзначити великі рівнинні ріки та побудовані на них водосховища, а також ставки різноманітного призначення (біологічні, технічні, риборозплідні, найрізноманітніші відстійники), озера, водойми-охолоджувачі.

У прісних водоймах влітку «цвітіння» води найчастіше спричиняють синьозелені та дінофітові водорості, весною та восени – діатомові. Рідше «цвітіння» води зумовлюють зелені та жовто-зелені водорості. Із синьозелених водоростей, що є причиною «цвітіння» у Дніпровських водосховищах, трапляються Microcystis aeruginosa Kütz. em. Elenk., M. wesenbergii Koarek, Woronichinia naegeliana (Ung.) Elenk., Anabaena flos- aquae Breb., A. lemmermannii P. Richt., A. circinalis (Kütz.) Hansg., A. spiroides Klebs., A. affinis Lemm., A. scheremetievi Elenk., Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs ex Born. et Flah. (Кондратьева, 1972).

У період «цвітіння» прісноводних водойм біомаса водоростей досягає 1,5—2,0 кг/м 3 , а у місцях їх накопичення – 5-7 кг/м 3 . У штильову погоду водорості збираються в поверхневих шарах води у так званих плямах «цвітіння», де їхня біомаса досягає 40-50 кг/м 3 (в перерахунку на суху речовину, представлену сестоном). Для порівняння можна вказати, що у арктичних морях у випадку «цвітіння» води біомаса фітопланктону досягає 14 г/м 3 , у Каспійському морі 1-3, а у Азовському 270 г/м 3 .

Вважають, що помірна вегетація синьозелених водоростей, до 250 г/м 3 (у сирій масі), не позначається негативно на екосистемі водойм та навіть впливає на неї позитивно. При значному збільшенні біомаси водоростей (до 500 г/м 3 та вище), починають проявлятися наслідки біологічного забруднення – погіршується якість води, зокрема, змінюється її колір, pH, в’язкість, знижується прозорість, змінюється спектральний склад проникаючиої у водну товщу сонячної радіації в результаті розсіювання та поглинання водоростями світлових променів. У воді проявляються токсичні сполуки (продукти життєдіяльності водоростей та супроводжуючі їх бактерії) та більша кількість органічних речовин, що слугує поживним середовищем для бактерій, у тому числі й патогенних. Вода набуває неприємного затхлого запаху (наприклад, при великому розвиткові Anabaena lemmermannii P. Richt.), виникає дефіцит розчиненого кисню, який використовується на дихання водоростей та розкладення відмерлої органічної маси. Інтенсивність «цвітіння» буває настільки великою, що виникають навіть певні проблеми для судноплавства. Берег стає непридатним для відпочинку внаслідок нагону водоростей, що розкладаючись, поширюють неприємний сірко-водневий запах. Нестача кисню призводить до літніх задух риб та інших гідробіонтів, а також гальмує процеси самоочищення та мінералізації органічної речовини. Все це сприяє накопиченню у воді все більшої кількості різноманітних шкідливих речовин, багато з яких небезпечні для людини (токсини, канцерогенні сполуки, алергени).

Під час бродіння та розкладання водоростей у воді накопичується ацетон, масляна та оцтова кислоти, бутиловий спирт, феноли, аміни типу трупних отрут та ін. У штиль море набуває непривабливого естетичного вигляду. Воно нібито схоже на темно-зелені луки, а восени, коли починається активна вегетація діатомей, – болота із темно-коричневою водою та відповідним запахом (Жизнь растений, 1978).

Звичайно, найбільше зло це погіршення якості води. В «плямах цвітіння» вміст амонійного азоту зростає до 3,5 мг/л, фосфору – до 0,55 мг/л, органічного азоту – до 125 мг/л, що в кілька разів більше, ніж у чистій річковій воді. Через велику кількість сумішей у воді, що «цвіте» її фільтрування під час очистки ускладнене, а підвищена концентрація солей призводить до утворення накипів та осаду у системі технічного водопостачання.

Процес «цвітіння» спричинюють понад 130 видів водоростей, які належать до 110 родів та 8 відділів (синьозелених, зелених, евгленових, дінофітових, діатомових, золотистих, рафідофітових та жовтозелених) водоростей.

Представники синьозелених водоростей (Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon) є основними формами, які трапляються масово у прісних водоймах переважно стоячого типу та наґрунтових скупченнях; а також є аерофільними формами, що зумовлюють «цвітіння» будівельних матеріалів, споруд, пам’ятників та кори дерев. Дінофітові (Ceratium, Alexandrium) та діатомові водорості (Dinophysis, Chaetoceras) є збудниками «цвітіння» води у морях, океанах та опріснених ділянках лиманів чи осолоненій придельтовій частині річок. Поряд з тим, серед діатомових водоростей відомі ще й аерофільні форми (Diatoma, Nitzschia).

Зелені водорості (Scenedesmus, Coelastrum, Chlamomydomonas) звичні представники прісних водойм і нерідко активно вегетують у ставках (рибних та сільських), ефемерних водоймах (калюжах) – Topaczevskiella, а також є домінантами серед аерофітних обростань (Chlorella, Ulothrix) різноманітних споруд та кори дерев (будівлі, паркани, стовбури дерев, промислові матеріали) чи ґрунтових скупчень. Евгленові водорості (Euglena, Trachelomonas) виявлені в масовій кількості у надмірно забруднених водоймах ставкового типу й калюжах, у комунальних стічних водах багатих на органічні сполуки та в азотовмісних промислових стічних водах. Жовтозелені водорості (Pedinomonadopsis, Monodus) виявлені серед обростань стін будівель.

Боротьба із «цвітінням» має бути спрямована передовсім на ліквідацію вже існуючих негативних наслідків «цвітіння», подолання антропогенного евтрофування водойм. Для профілактики евтрофування штучних водойм рекомендовано чітко виконувати комплекс водоохоронних заходів, який включає прибирання території майбутнього ложа водосховища, надійне захоронення торф’яників, створення навколо водойм водоохоронної зони, тобто насадження наземної та водної рослинності. Вважають, що із водних рослин найкращі для цієї мети рогіз та очерет, які поглинають із води величезну кількість хімічних елементів та детоксикують різноманітні отруйні сполуки. Рогіз, Водночас, пригнічує розвиток синьозелених водоростей (Рябушко, 2003).

Заходи профілактики евтрофування різноманітних водойм передбачають також обмеження території водозбору водойми, розвитку тваринницьких комплексів, зміна технології сільськогосподарських робіт (використання гранульованих добрив, збільшення глибини їх загортання, дотримання термінів внесення їх у ґрунт) та здійснення заходів щодо захисту ґрунту від ерозії.

Заслуговують на увагу такі водоохоронні заходи, як припинення скидання стічних вод чи відведення їх за межі водних об’єктів; будівництво буферних водойм та передводосховищ, що не допускають стічні води в основну водойму; покращення очистки стічних вод, зв’язування та осадження фосфору у водоймах; використання штучної аерації водойм за допомогою повітря чи кисню; скидання з озер чи водосховищ збагаченого поживними речовинами природного шару води; використання альгіцидів для припинення розвитку водоростей, та, нарешті, видалення із водойм збиткової органічної речовини. Ця біомаса є цінною природною органічною речовиною, що може знайти найрізноманітніше використання у народному господарстві.

Рис. 9. Деякі види водоростей – збудники »цвітіння» води: 1-4 – Мікроцистіс синювато-зелений, 5-8 – М. Везенберга, 9-10 – Вороніхінія Негелі, 11-13 – Афанізоменон цвітіння води, 14-15 – Анабена цвітіння води, 16-17 – Пророцентрум серцеподібний, 18-20 – Скелетонемаиребриста, 21-22 – Псеудонітцшія найніжніша, 23-24 – Цератауліна морська.

Відзначена позитивна роль рослиноїдних риб (наприклад білого товстолобика) в очищенні водойм, що «цвітуть». Водночас товстолобик не отруюється токсинами та не накопичує їх у своєму тілі, якщо «цвітіння» води не переважає певних меж; потрапляючи ж у масові скупчення синьозелених водоростей, особливо, тих, що знаходяться на стадії розкладу, білий товстолобик, також як і інші риби, гине. У деяких країнах для деевтрофікації водосховищ із успіхом використовують теплолюбну тиляпію. В озері Чад (Африка) тиляпії виїдають синьозелені водорості, надаючи їм перевагу серед зелених та діатомових.

Проте, до цього часу в Україні та й в інших країнах, зокрема Азово- Чорноморського басейну, немає служб, що контролюють шкідливе «цвітіння» води.

Биологическая библиотека – материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Цвітіння води: причини та наслідки

Цвітіння води – це природний процес, причиною якого є активне розмноження мікроскопічних водоростей (переважно синьо-зелених). Внаслідок втручання людини це явище стало більш частим і викликає низку проблем:

• забруднення питної води токсинами, продуктами гниття;
• загибель риби, водних ссавців у річках, морях та рибних господарствах;
• економічні збитки через зниження привабливості туристичних регіонів.

До боротьби із шкідливим цвітінням води залучені не лише природоохоронні організації. Зокрема, NASA постійно здійснює моніторинг цвітіння вод із космосу за допомогою спектрального аналізу. Ця місія називається Coastal Ocean (HICO) і спочатку планувалась як однорічне дослідження, проте NASA подовжило її на 3 роки, і її потужності досі використовуються для моніторингу стану вод [1].

Цвітіння води озера Ері, 2019 рік

Ця система моніторингу показала, як екосистема озера Ері постраждала від цвітіння води, що принесло значні економічні збитки для регіону і охопило одразу 2 країни – США та Канаду. Коли було вжито заходів, ситуація значно покращилася.

Проте в Україні, через відсутність контролю над факторами, які спричиняють цвітіння водойм, ми спостерігаємо цвітіння Дніпра, його приток, а також прибережної акваторії Чорного моря кілька разів на рік.

Про цю проблему пишуть у ЗМІ, її активно освітлюють екологічні та природоохоронні організації, такі як Всеукраїнська екологічна ліга. Вони наголошують на необхідності профілактики та правильної боротьби з цвітінням водойм в Україні [2].

На фото нижче – цвітіння Чорного моря, зафіксоване в червні 2019 року. Подібне масове явище вперше спостерігалося у 2010 році й охоплювало 80% прибережних вод. З того часу воно відбувається щороку і в 2020 році тривало рекордні 2 місяці [3].

Цвітіння Чорного моря у 2019 році поблизу Одеси [4]

Які водорості викликають цвітіння?

Шкідливе цвітіння вод найчастіше спричиняють три типи водоростей:

• ціанобактерії;
• динофлагеляти;
• діатомові водорості.

Ціанобактерії, або синьо-зелені водорості, активно розмножуються у прісноводних озерах, річках або лиманах. Вони виділяють небезпечні для людей і тварин токсини, які при високій концентрації можуть не виводитися водоочисними спорудами. Окрім цього, водорості блокують доступ кисню та сонячних променів у товщу води, що спричиняє масову загибель мешканців водойм.

Діатомові водорості та динофлагеляти зазвичай викликають “червоні припливи” на узбережжі океану, морів або заток. Вони виробляють токсини, що здатні накопичуватися в молюсках і спричиняти отруєння людей, птахів та тварин, які їх споживають.

Чому цвітіння води стало таким масовим саме в останнє десятиліття?

У природі масове цвітіння фітопланктону є рідкісним явищем, проте внаслідок глобалізації економіки воно почало поширюватися навіть на нетипові для нього регіони.

Наприклад, у 2016 році в Атлантичному океані було зафіксовано синьо-зелене цвітіння.

Синьо-зелене цвітіння акваторії на півночі Атлантичного океану [5]

Основними причинами цвітіння вод по всьому світу є:

• висока концентрація поживних речовин у воді. До них належать сполуки азоту і фосфору. Ці речовини потрапляють у водойми із стоковими водами з полів, де використовувались мінеральні добрива, а також із каналізаційними водами, що отримують фосфати з пральних порошків та інших мийних засобів. Цим процесам також сприяють вирубка лісів та ерозія ґрунтів;
• стабільна висока температура. Коли весною вода прогрівається до 20°C і сонячного світла стає достатньо для фотосинтезу, маса водоростей піднімається до поверхні і починає активно розмножуватись;
• стабільні умови. Посуха, видобуток води для зрошення, споживання та запасання, регулювання річок водосховищами й дамбами – все це сприяє послабленню потоків води у річкових системах. Вода рухається повільніше або стає стоячою, що стимулює ріст водоростей [5].

Для України найбільш масовим є синьо-зелене цвітіння води, яке крім зміни кольору води створює ще й неприємний запах. Поширення цвітіння водойм у нашій країні має антропогенну природу:

• уповільнення течії води у річках, перетворення їх на каскади водосховищ;
• збільшення антропогенного навантаження: надлишок стічних вод, що надходять із міст, промислових та аграрних підприємств, містять сполуки нітрогену, фосфору, заліза, кремнію та органічні речовини;
• застосування у сільськогосподарському виробництві мінеральних (фосфатних і азотних) та органічних добрив;
• домашнє використання певнихмийних засобів (пральні порошки, засоби для миття посуду, порошки для чищення), що сприяє забрудненню фосфором.

За достатньо високої температури води усі ці види забруднення вод стають джерелом живлення для синьо-зелених водоростей, які швидко розмножуються, перетворюючись на екологічну катастрофу [2].

В останні 10 років активне господарювання та відсутність регулювання забруднення стокових вод суттєво вплинули на стан українських водойм. Згідно даних Національного університету біоресурсів і природокористування України, саме в останнє десятиліття у водойми потрапила велика кількість сполук азоту та фосфору, які є каталізаторами цвітіння води. Викидання каналізаційних стоків, аварії на очисних станціях також роблять внесок у збагачення водойм поживними речовинами. Нарешті, активне використання води заводами та фермерськими господарствами призводить до обміління річок, що створює оптимальні умови для росту водоростей.

Чим небезпечне цвітіння водойм?

Як уже зазначалося, цвітіння водойм викликає масову загибель риби, водних ссавців, а також рослинності на дні. Деякі види водоростей виділяють токсини в процесі росту, інші розкладаються з утворенням отруйних речовин, і така вода стає непридатною для споживання та купання.

Дослідження американських вчених в 2018 показало зв’язок між погіршенням здоров’я новонароджених і дітей дошкільного віку та цвітінням прісної води [6]. У результаті виявили, що внаслідок заходів очищення водозабірних водойм було заощаджено значні кошти, які витрачались на госпіталізацію та лікування дітей (у середньому $768500 на кожну локальну громаду).

Значних збитків від цвітіння води зазнають туристичні регіони: заборона купатися та непривабливий вигляд туристичних місць знижують місцеві доходи.

Цвітіння водойм рибних господарств також має несприятливі наслідки для людей, навіть якщо риба не гине: продукція таких господарств може бути токсичною (особливо це стосується молюсків і раків). Масове вимирання риби може призвести до банкрутства малого та середнього бізнесу [7].

Чи можна зупинити цвітіння водойм?

На сьогодні вже існують різноманітні види засобів, які стримують ріст мікроскопічних водоростей, вбивають їх і осаджують шкідливі продукти їхньої життєдіяльності. До них належать:

• органічні та неорганічні альгіциди;
• мікробіологічні препарати, які конкурують зі шкідливими водоростями за поживні речовини, але є безпечними для екосистеми;
• спеціальні порошки, які осаджують синьо-зелені водорості, механічно видаляючи їхню біомасу з водойм [8, 9].

Проте, використання цих засобів на таких великих територіях, як Дніпро, його притоки або узбережжя Чорного моря, потребує державного регулювання: дотацій на очищення водойм, більш жорсткого регулювання використання водних ресурсів, якості фільтрації стокових та каналізаційних вод [10].

Укргідроенерго на своїй офіційній сторінці також наголошує на необхідності регуляції складу мийних засобів (у більшості країн ЄС уже введено обмеження щодо використання фосфатів у їхньому складі) та на потребі заходів щодо оздоровлення водних екосистем [11].

Чи може пересічна людина боротися з цвітінням води?

Основним побутовим забруднювачем каналізаційних вод є пральні порошки, мийні засоби на основі фосфатів і фосфонатів. Тому кожен може внести свою лепту, відмовившись від їх використання. Існує велика кількість екологічних засобів побутової хімії: безфосфатних пральних порошків, гелів для прання, засобів для миття посуду тощо, які можна легко придбати на нашому сайті.