Фактори впливу у водному середовищі та їх дія на гідробіонтів

Певні межі фізичних, хімічних, фізико-хімічних, гідро­логічних, оптичних та інших параметрів водного середовища є необхідними умовами існування водяних організмів, форму­вання і функціонування їх популяцій, угруповань, біоценозів та екосистем у цілому. Вода є не тільки навколишнім середовищем для гідробіонтів, а й одночасно їх внутрішнім середовищем, оскільки тіло гідро­біонтів на 90 % складається з води. Гідробіонти створюють також зовнішнє середовище один для одного, виділяючи і споживаючи кисень і діоксин вуглецю, виділяючи продукти свого обміну (екзо-метаболіти), поїдаючи одне одного (хижаки—жертви) тощо. Кожен організм живе у системі взаємодії з навколишнім середовищем, без якого, на думку відомого еколога XIX ст. Рулює, він не може ні народитися, ні жити, ні вмерти. Усі параметри навколишнього середовища, які так чи інак­ше впливають на життя у водоймах, мають назву фактори, або чинники. їх поділяють на абіотичні, біотичні та антропічні. Абіотичні фактори поділяють на космічні та земні. Космічні фактори — це, насамперед, сонячне випромінювання, до складу якого входять 45 % видимого світла, до 10 % ультра­фіолетового та 45 % інфрачервоного випромінювання. Завдяки сонячній радіації можливий фотосинтез водяних рослин — основний процес утворення органічної речовини. Сонячна радіація зумовлює нагрівання води, тобто впливає на її температуру — найважливіший екологічний фактор життє­діяльності водяних організмів. Крім того, на все живе на Землі, у тому числі і на гідробіонтів, діють різні види космічного випромінювання: гама-промені та інші радіоактивні інгре­дієнти, а також магнітне поле Землі, що періодично збурюється під впливом вибухів на Сонці. Природний магнетизм відіграє значну роль у міграціях водяних ссавців (китів, кашалотів, дельфінів) та деяких мігруючих риб (вугрів). Найважливішу екологічну роль відіграють сили всесвіт­нього тяжіння, які зумовлюють припливно-відпливні явища в океанах і морях, а з ними найтісніше пов'язані мінливі умови життя організмів шельфу та літоралі, яка періодично обводню­ється та висихає. Чергування дня і ночі та інші періодичні яви­ща, пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, впливають на поведінку, спосіб життя та процеси розмноження водяних тварин. Наслідком пристосування гідробіонтів до періодичних ко­ливань космічних факторів є формування так званого «біоло­гічного годинника» (або циркадних ритмів), тобто ритмічних коливань життєвих процесів водяних тварин згідно з коливан­нями умов довкілля (вони зберігаються і в тих випадках, коли гідробіонти живуть поза межами свого природного середовища, наприклад, в акваріумах). Біоритми властиві навіть водоростям (наприклад, вони відомі у синьо-зеленої водорості осциляторів). Цей механізм запрограмований генетично внаслідок тривалого еволюційного процесу. До чергування дня і ночі пристосува­лися багато «нічних» тварин, які живляться переважно вночі. Сезонні зміни пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, а у зв'язку з ним — з коливаннями температури води, і познача­ються на всьому складі гідробіоти: весняний, літній, осінній планктон систематично змінюють один одного у водоймах. Процеси розмноження гідробіонтів приурочені до теплих періо­дів, тоді як восени життя пригнічується, а взимку завмирає, значна частина тварин перебуває в стані анабіозу або відкладає стійкі яйця (спори, цисти), рослинні організми відмирають. Риби здебільшого не живляться і зимують у нерухомому стані. Спалахи розмноження гідробіонтів (або «хвилі життя» за В. І. Вернадським) також приурочені до сезонних змін темпе­ратури та освітлення. Загалом, все життя у воді цілком підля­гає впливу Сонця та пов'язаних з ним ритмів фізичних, хіміч­них, гідрологічних та інших процесів. Із числа земних (абіотичних) факторів найбільше екологічне значення мають фізичні та хімічні властивості самої води — питома вага, в'язкість, поверхневий натяг, каламутність, освітленість, прозорість, колірність. Гідрологічний режим водойм зумовлює формування специфічних угруповань організмів, присто­сованих до умов уповільненого стоку (стагнофільні угрупо­вання) чи до умов проточності (реофільні угруповання). Відповідно формуються органолептичні екосистеми, що суттєво відрізняються як за складом біоти, так і за особли­востями перебігу гідробіологічних процесів. На великих глибинах океанів і морів найважливішим серед фізичних факторів є атмосферний тиск. Фізико-хімічні фактори — це активна реакція середовища (рН), окисно-відновний потенціал (ЕЬ), лужність, жорсткість, осмотичний тиск. Хімічні фактори — це вміст кисню, діоксину вуглецю, інших розчинених газів, мінералізація, сольовий склад, солоність, концентрація органічних речовин, наявність забруднюючих речовин різного хімічного складу. Для донних організмів важливе значення як фактори мають структура донних відкладень, рівень замуленості, вміст орга­нічної речовини в мулах тощо. Біотичні фактори — це самі водяні організми, що впли­вають один на одного різними шляхами. Серед них — зміна умов (кондиціювання) середовища переважаючими видами (едифікаторами), наприклад, зміни вмісту кисню і вугле­кислого газу у водоймах, зарослих вищими водяними росли­нами; поїдання одних видів іншими (рослин — тваринами, «мирних» тварин хижими — тобто процеси, що формують трофічні ланцюги (система «хижак—жертва»); паразитування одних організмів на інших; використання одних організмів як місця притулку інших та багато інших зв'язків, що скла­даються між мешканцями водойм за тривалий чи короткий час існування екосистеми. Такий комплекс зв'язків власне і становить суть екосистеми як концентрованого осередку життя, бо, як зазначав відомий еколог М. М. Камшилов, зв'язки і відносини — це не зовнішній атрибут життя, а саме життя. Будь-який організм чи об'єднання організмів завжди живе в системі екологічних зв'язків і поєднанні (констеляції) різ­них взаємодіючих факторів. Наслідком такої взаємодії стає або процвітаюче життя, або животіння, або смерть як на організменому, так і на популяційному і біоценотичному рівнях, хоча надорганізмені системи більш стійкі до коливання факторів, ніж окремі особини. У XX ст. найбільшого значення для водного середовища набули антропічні фактори. Господарська діяльність людини, хижацьке використаний рибних запасів, необмежений промисел морських тварин при­звели до різкого зниження чисельності корисних водяних тварин, до перебудови структури біоценозів, вимирання най­менш захищених видів. Найважливіші антропічні фактори, що впливають на весь хід біологічних процесів у біосфері, це — гідротехнічне будів­ництво (зарегулювання річок греблями, між басейнове переки­дання стоку тощо), надмірне водокористування, забруднення водойм стічними водами різних виробництв та комунально-побутовими стоками, нафтове забруднення морів і океанів — внаслідок аварій танкерів, а прісних вод — внаслідок судно­плавства та широкого використання моторних човнів для рекреації та рибальства. Серед антропічних факторів, що найбільше змінюють якість природних вод та знижують біологічну продуктивність водойм, можна відмітити наступні: евтрофікація, що зумов­люється підвищенням вмісту у воді біогенних речовин — азоту і фосфору, призводить до надмірного розвитку водоростей і подальшого самозабруднення водойм при їх відмиранні; органічне забруднення (сапробізація); токсичне забруднення хімічними речовинами різного походження (токсифікація); «теплове» забруднення внаслідок скидання у водні об'єкти підігрітих вод теплових та атомних електростанцій; кислотні дощі, що змінюють реакцію води (рН) (ацидифікація). У 50— 70 рр. XX ст. внаслідок багаторазового випробовування атомної та термоядерної зброї великого значення в біосфері в цілому та в гідросфері зокрема набуло радіонуклідне забруд­нення, яке виникає і при аваріях на атомних електростанціях (в Україні — це аварія на Чорнобильській АЕС, 1986 р.). В той же час на водяні організми протягом усієї геологічної історії Землі впливали природна радіоактивність гірських порід, океанічного дна та інших природних джерел. Абіотичні та антропічні фактори піддаються кількісному вимірюванню і виражаються у відповідних міжнародно стан­дартизованих одиницях виміру (табл. 1).

Кожний вид має свою шкалу відношень до тих чи інших факторів (екологічна валентність). Така шкала термінологічно визначається префіксами: «оліго» — мало, «мезо» — помірно, «полі» — багато, а також «стено» — постійно або стабільно і «еврі» — скрізь.
Фактори за їх кількісним значенням можуть знаходитися для певних видів на рівні мінімуму, оптимуму або максимуму.
Найгірший рівень, що призводить до загибелі організмів, називається песимумом.
Серед факторів виділяють особливо важливі (лімітуючі), наприклад вміст кисню, фосфатів тощо.
Різні фактори можуть взаємодіяти між собою, підсилюючи або послаблюючи негативний вплив на біоту. У першому випадку йдеться про синергічну дію, а в другому — про антагоністичну. Наприклад, отруєння риб посилюється в умовах кисневого дефіциту, а вищі водяні рослини є антагоністами водоростей, оскільки виділяють речовини, що згубно діють на водорості (альгіциди або антибіотики природного походження). До того ж характер взаємодії може бути непрямим, а опосередковуватися через ряд проміжних процесів, або дія може бути двобічною: наприклад, риба білий амур, виїдаючи вищі водяні рослини, загалом підвищує рибопродуктивність ставів, але разом з тим підриває кормову базу коропа, який живиться серед заростей макрофітів, та спричи­няє погіршання газового режиму внаслідок їх видалення.
Багатофакторність водного середовища та взаємодія факто­рів зумовлюють ті труднощі, які виникають при з'ясуванні причин певних аномальних явищ у водних екосистемах та прогнозуванні змін, що можуть виникати під впливом природ­них чи антропічних факторів.