Эвтрофикация водоемов

Летом каждого года воды многих озер задыхаются под массивным зеленым бременем водорослей в результате их цветения. Это происходит эвтрофикация водоемов.

Что такое эвтрофикация водоемов?

Эвтрофикация водоемов  – это естественный процесс, в результате которого происходит истощение кислорода в водоеме. Естественная эвтрофикация – это постепенный процесс, протекающий в течение длительного периода времени – даже столетий. Эвтрофикация водоемов связана с избытком питательных веществ, таких как фосфаты, собирающихся в водоемах, которые способствуют росту большого количества растений и водорослей.

Водоросли умирают и разлагаются, в результате используется большое количество кислорода. Это часто приводит к полному истощению кислорода, что наносит вред водной экосистеме, особенно рыбам и другим водным организмам. Хотя эвтрофикация происходит естественным образом в водоемах, изменения в землепользовании и загрязнение из-за деятельности человека способствуют гораздо более быстрому темпу эвтрофикации, также известной как «культурная эвтрофикация» .

Культурная эвтрофикация водоемов в настоящее время затрагивает миллионы озер и водных путей по всему миру. Обычно это происходит в результате введения ряда питательных веществ в виде удобрений, химикатов или мыла и моющих средств. Постоянное увеличение концентрации питательных веществ в водоеме снижает способность экосистемы к самоочищению и даже может привести к преждевременной гибели водоема.

Причины и последствия культурной эвтрофикации

Эвтрофикация водоемов стала очень серьезной проблемой, особенно в густонаселенных районах, и имеет ряд разрушительных последствий. Наиболее поразительный эффект дают цветения водорослей . Их легко обнаружить невооруженным глазом, так как они окрашивают воду в зеленый цвет и ограничивают попадание солнечного света в воду.

Ограниченное проникновение солнечного света лишает водные растения возможности фотосинтеза, что приводит к их гибели. Меньшее количество фотосинтезирующих растений также означает меньшее содержание кислорода, доступного для других организмов, а недостаток кислорода в воде приводит к массовой гибели рыб, что еще больше загрязняет воду и наносит вред окружающей среде.

Это также изменяет баланс экосистемы, потому что даже если снижение уровня кислорода в воде не наносит им вреда, на донные виды может повлиять уменьшение количества попадающего на них света.

Если эвтрофикация достигает критической точки массового вымирания в воде, микробы, ответственные за разрушение мертвых тел, также нуждающиеся в кислороде для выполнения своей работы,  способствуют дальнейшему истощению кислорода . Ситуация может дойти до того, что для поддержания жизни больше не будет хватать кислорода. Эти области с низким содержанием кислорода затем называются гипоксическими, что приводит к созданию мертвых зон .

Одним из лучших крупномасштабных примеров мертвой зоны является Мексиканский залив. Он превратился в огромную гипоксическую зону, почти лишенную морской жизни из-за стока удобрений и химикатов. В 2002 году этот район достиг рекордного размера в 21 756 квадратных километров. Он оказал огромное и широкое влияние на местную и международную экономику.

Точно так же Балтийское море содержит одну из самых больших мертвых зон на планете, в среднем около 49 000 квадратных километров. Опять же, это вызвано цветением водорослей, вызванным избытком питательных веществ в результате деятельности человека .

Эвтрофикация также может сделать условия окружающей среды более благоприятными для инвазионных видов за счет изменения баланса питательных веществ в водоеме. Хорошим примером является обыкновенный карп, приспособленный к жизни в естественных эвтрофных условиях. Когда уровень кислорода в водоеме снижается, карп все еще может нормально функционировать, даже несмотря на то, что местные виды страдают и сокращаются.

Эвтрофикация негативно влияет на здоровье как людей, так и животных. Цветение некоторых водорослей производит опасные токсины , такие как анатоксин-а , смертельное соединение, быстро поражающее нервную систему.

Цветение зелено-голубых водорослей, цианобактерий, вплоть до конца 19 века связывали с отравлением домашнего скота и диких животных, и, к сожалению, они до сих пор представляют значительный риск для живых организмов.

Кроме того, цианобактерии изменяют вкус воды, что удорожает подготовку воды для питья. Помимо неприятного запаха и вкуса , обилие нежелательных органических соединений еще больше препятствует процессам очистки воды, способствует коррозии труб.

Что такое мертвая зона?

Мертвая зона — это большая область воды, которая содержит очень низкие концентрации кислорода и поэтому не может поддерживать какие-либо формы жизни, живущие там. Мертвые зоны присутствуют вдоль многих береговых линий по всему миру, но также могут образовываться в озерах и реках при правильных условиях.

Мертвые зоны обычно образуются в ситуации, когда слой более теплой пресной воды находится поверх более холодной или плотной соленой воды в прибрежных районах, где кислороду поверхностных вод становится трудно смешиваться с более глубокими слоями соленой воды.

Когда избыточные питательные вещества, такие как азот и фосфор из сельскохозяйственных удобрений , переносятся течением рек и ручьев в пресноводный слой, водоросли, присутствующие в воде, будут размножаться с очень высокой скоростью, что приведет к « цветению водорослей ».

Когда все эти излишки водорослей умирают, они разлагаются после погружения в более плотный слой, израсходовав весь кислород. При малом количестве кислорода, остающемся в нижнем слое воды, никакие организмы не могут там жить, и они либо уходят в более благоприятную среду, либо погибают. Таким образом создается «мертвая зона», в которой никакие организмы больше не могут жить.

Хотя азот и фосфор из стоков сельскохозяйственных удобрений являются основными причинами мертвых зон во всем мире, сточные воды, автомобильные и промышленные выбросы, а также некоторые природные факторы также могут вызывать образование мертвых зон. По сути, все, что необходимо для образования мертвых зон, — это наличие в воде избытка питательных веществ, из которых водоросли могут питаться, размножаться, а затем использовать весь кислород, присутствующий в воде, что приводит к вымиранию водных организмов. жизнь.

Размер конкретной мертвой зоны меняется из года в год в зависимости от ряда факторов, включая засуху, наводнение, солнце, ветер, количество дождя, речной сток, соотношение соленой и пресной воды и температуру. Все эти факторы влияют на количество питательных веществ, переносимых в прибрежные районы и другие водоемы, где происходит цветение водорослей, образуя мертвые зоны.

Что можно сделать для предотвращения эвтрофикации?

В странах, страдающих от эвтрофикации, должны быть введены правила по сокращению источников загрязнения азотом и фосфором. Однако изменение климата и прогнозируемый рост населения сделают контроль над этими источниками в будущем еще более трудным.

Некоторые из мер, которые могут быть применены в настоящее время, включают:

• • • Снижение содержания фосфора в моющих средствах.

• • • Внедрение устойчивых методов ведения сельского хозяйства.

• • • Исключение использования химических веществ в повседневной жизни.

• • • Использование водоочистных сооружений, удаляющих из сточных вод азот и фосфор.

• • • Биоманипуляции в пораженных озерах путем изменения пищевой цепи в пользу цианобактерий, поедающих ракообразных – дафний . Эти крошечные ракообразные помогают предотвратить чрезмерный рост цианобактерий, питаясь ими.

Несмотря на растущую осведомленность людей и непрерывные усилия стран по улучшению качества пресной воды, культурная эвтрофикация становится серьезной причиной загрязнения воды с серьезными последствиями для водной экосистемы.

Предотвращение эвтрофикации требует сотрудничества различных частей нашего общества, включая экспертов и ученых, фермеров, экологические организации, политиков и даже общественность.