Экология высших водных растений. Методы борьбы с гиперпродукцией водных растений

Роль растений очистителей в водоемах - страница №1/1

Роль растений очистителей в водоемах.

Основными источниками загрязнения водоемов являются хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки. Хозяйственно-бытовые и сельскохозяйственные стоки содержат большое количество всевозможных органических

веществ, детергентов, пестицидов, минеральных удобрений и продуктов их распада, тогда как промышленные – огромный набор разнообразных химических соединений, большинство которых являются токсичными. Загрязненность многих водоемов РФ превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в среднем по нефтепродуктам на 47-63%, фенолам на 45-68%,легкоокисляемым органическим веществом (БПК5) на 20-23%, аммиачному азоту на 24% и т.д. (Морозов, 2001).

Загрязнения водоемов подразделяют на аллохтонное – вносимое извне, и автохтонное – собственное загрязнение. Автохтонное загрязнение происходит в результате жизнедеятельности водных организмов, в том числе и прибрежно-водной

растительности. После отмирания в среду поступают их метаболиты, биогенные вещества и продукты распада. Аллохтонные загрязнения – это все то, что приносят в водоемы сточные воды, поверхностные стоки, дождевые и воздушные массы.

Особой формой загрязнения является эвтрофирование водоемов, то есть обогащение их биогенными веществами, что приводит к интенсивному развитию водорослей и прибрежных растений. Это чаще всего происходит за счет поступления в водоемы бытовых и сельскохозяйственных стоков. Способность водной растительности к накоплению и использованию этих веществ (прежде всего фосфора и азота) делает их активными участниками процесса самоочищения природных вод.

Загрязнение водоемов приводит к изменению структуры сообществ, их видового и количественного состава. Интенсивные загрязнения сельскохозяйственными и бытовыми стоками приводят к зарастанию и заболачиванию водоемов, а промышленными – к нарушению и полной деградации биоценозов. Водоемы обладают уникальным свойством – способностью к самоочищению. Под самоочищением понимается комплекс воздействия химических, физических и биологических факторов на экосистему водоема, в результате деятельности которых качество воды приходит к первоначальному (или близкому к нему) состоянию. Разумеется, это наблюдается при небольшой степени загрязнения водоемов.

Биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий и тесно связано с физико-химическими процессами. Самоочищение водоемов осуществляется в анаэробных и аэробных условиях. Анаэробно протекают процессы разрушения органических веществ с преимущественным участием бактерий, грибов и простейших. В этом случае в процессе распада органического материала в среде накапливают промежуточные продукты (аммиак, сероводород, низкомолекулярные жирные кислоты и др.), которые при наличии кислорода окисляются далее.

В аэробных условиях разрушение органического субстрата осуществляется в присутствии кислорода до простых соединений, которые в дальнейшем вовлекаются в

биотический круговорот. В этом процессе принимают участие практически все население водоемов. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения.

Прибрежно-водная растительность, выделяя при фотосинтезе кислород, оказывает благотворное влияние на кислородный режим прибрежной зоны водоема. Обитающие на поверхности растений бактерии и водоросли (перифитон) выполняют активную роль в очистке воды. В зарослях прибрежно-водных растений развивается фитофильная фауна, которая также принимает участие в самоочищении воды и донных отложений; организмы бентоса утилизируют органическое вещество илов и обитающих там бактерий. Под влиянием всех этих процессов в воде повышается содержание растворенного кислорода, возрастает ее прозрачность и содержание биогенных веществ, снижается минерализация воды и количество промежуточных продуктов распада органического вещества (Кузнецов, 1970).

В последние годы макрофиты стали успешно использоваться в практике очистки вод от биогенных элементов, фенолов, ароматических углеводородов, микроэлементов, нефти и нефтепродуктов, тяжелых металлов, различных минеральных солей из сточных и природных вод, в обеззараживании животноводческих стоков от разных форм патогенных микроорганизмов.

Роль прибрежно-водных растений в самоочищении водоемов в общем виде можно свести к следующему:

1. 
   Механическая очистительная функция, когда в зарослях растений задерживаются взвешенные и слаборастворимые органические вещества;
2. 
   Минерализация и окислительная функция;
3. 
   Детоксикация органических загрязнителей

Многолетнее травянистое растение длиной от 10 до 150, иногда до 300 см. Обитает целиком в толще воды (гидрофит), над поверхностью воды поднимается лишь соцветие.

Формирует зимующие почки (турионы), это является одной из её характерных черт. Турионы урути мутовчатой выглядят как длинные желтовато-зелёные палочковидные почки с жёсткими маленькими листочками, плотно прижатыми к стеблю. Весной маленькие, толстые, тёмно-зелёные турионы оживляются и отделяются от стебля. Как только растение укоренится и приступит к росту, на его верхушке формируются крупные зелёные летние листья. Турионные листья у основания растения можно заметить иногда даже в июле . Осенью турионы с некоторым родительским растительным материалом вновь отделяются, укореняются и таким образом захватывают новые территории. Такие фрагменты можно найти вдоль береговой линии поздней осенью.

Стебель, как правило, зелёный.

Отличительной особенностью урути мутовчатой является начилие у неё двух типов листьев. К первому типу относятся подводные листья. Они нитевидные, сложные, состоят из 5-14 листочков. Мутовки расположены на стебле на расстоянии около 1 см друг от друга, содержат 4-5 листочков. Другой тип - надводные листья. Такие листья собраны в прямостоячий пучок, перистые. Их длина, как правило, в 2 и более раз превышает длину цветков и плодов .

Водоросли

Роль в биогеоценозах

Водоросли - главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Кстати, именно по диатомовым водорослям определяется возраст этих пород.

Водоочистка

Бурное развитие нитчатых и планктонных водорослей (цветение воды) может создавать проблемы в работе очистных сооружений систем водоснабжения.

В морской аквариумистике водоросли используют в системах биологической фильтрации. Применяются водорослевые танки («водорослевики») и скрубберы. Выращиваются либо специально посаженные макроводоросли (обычно из родов Хетоморфа и Каулерпа), либо используется естественное водорослевое обрастание. Интенсивное освещение обеспечивает быстрый рост водорослей и активное поглощение ими загрязнителей. Периодически масса разросшихся водорослей удаляется из фильтра .

Сточные воды можно очищать также благодаря таким высшим растениям, как водный гиацинт, пистия, арундо . Во многих тропических странах ведется беспощадная борьба с водным гиацинтом как с опасным сорняком. Всего за несколько недель это растение может разрастись по всему водоему, принести урон рыбному хозяйству, и вывести из строя электростанции. Но ученым США удалось установить, что водный гиацинт способен удалять вредные примеси из воды, предназначенной для промышленных и хозяйственных нужд. Подобные "ботанические" отстойники внедряются в практику. Скошенная зеленая масса водного гиацинта может служить хорошим удобрением или применяться в производстве биогаза .

Растения наших водоемов

Макрофиты

Большую роль в жизнедеятельности гидробионтов играют растения. По морфологическим и структурным особенностям их разделяют на низшие (микрофиты) и высшие (макрофиты).

Низшие растения в отличие от высших не расчленены на стебель и листья (за исключением немногих морских водорослей) и у них нет того сложного анатомического строения, которое характерно для высших.
Систематика делит низшие растения более чем на 10 обособленных отделов, каждый из которых имеет самостоятельное происхождение и свой ход эволюции. К ним относят бактерии и актиномицеты, слизевики, лишайники, грибы и водоросли.

Основная особенность водорослей - способность синтезировать на свету органические вещества из неорганических. Различают 9 самостоятельных отделов (зеленые, сине-зеленые, золотистые, желто-зеленые, диатомовые, пирофитовые, эвгленовые, бурые, красные), отличающихся друг от друга по окраске, а в некоторых случаях и по строению клетки. Большинство зеленых, синезеленых и эвгленовых водорослей - представители пресных вод, красные и бурые - преимущественно морские виды.
Именно к фотосинтезирующим микроскопическим водорослям, свободно парящим в толще воды, мы относим фитопланктон.

Высших водных растений (макрофитов) во флоре РФ насчитывают около 300 видов.
Они занимают самое различное положение в систематике: здесь имеются представители мохообразных и папоротникообразных, стоящих на наиболее низкой ступени развития; всевозможные цветковые, начиная с наиболее простых групп (нимфейные и лютиковые) и кончая высокоорганизованными (колоколь-чиковые и сложноцветковые).

Макрофиты - это среда обитания важнейшей в кормовом отношении фитофильной фауны, субстрат для икрометания многих промысловых рыб, убежище и место нагула их молоди, индикаторы качества вод, удобрения.

В процессе эволюции макрофиты приобрели ряд характерных экологических особенностей. Погруженные в воду, они занимают больший объем, чем их общая масса, за счет длинных тонких стеблей и прозрачных листьев (как у рдестов) и расчлененных на мелкие нитевидные дольки (как у водяного лютика).
Воздухоносные полости и большие межклетники, которые у водных растений составляют до 70 % объема, обусловливают сильное развитие губчатой и более слабое - столбчатой тканей.

Разные группы макрофитов имеют свои признаки. Так, например, у надводных растений (жесткая растительность) над поверхностью воды выступают не только стебель и соцветия, но и листья. К этой группе можно отнести наиболее часто встречающиеся в водоемах камыш - Sciprus (рис. 1), тростник - Phragmites (рис. 2), рогоз - Typha (рис. 3), хвощ - Equisetum, частуху - Alisma, стрелолист - Sagittaria (рис. 4), водные злаки и другие.

Многие надводные растения имеют мощные корневища. Благодаря вегетативному размножению и быстрому росту они образуют сплошные заросли, которые мешают проникновению солнечного света в воду, ухудшая условия развития фитопланктонных организмов. Накопление остатков растительности ведет к анаэробным процессам разложения, заки-санию ила и заболачиванию водоема.

К собственно водным или к мягкой водной растительности можно отнести растения с плавающими листьями, которые корнями прикреплены ко дну водоема, но имеют листья и цветы, плавающие на поверхности воды. Это - рдест плавающий - Potamogeton natans с малозаметным соцветием, земноводная гречиха - Polygonum, кубышка - Nuphar (рис. 5 вверху), имеющая крупные желтые цветы, кувшинка - Nymphaea (рис. 5 внизу) с плавающими белыми цветами. Кувшинки и кубышки стали редкостью в наших водоемах и занесены в Красную книгу.

Другая группа мягкой растительности, также имеющая контакт с грунтом,- растения, целиком, кроме цветов, погруженные в воду. Это - рдесты (Potamogeton) - пронзеннолистный (рис. 6), а также блестящий, гребенчатый, курчавый, элодея - Elodea (рис. 7), уруть - Myriop-hyllum (рис. 8), водяная сосенка - Hippuris и другие, различные мхи - Fonti-nalis, Colliergon.

Растения, не прикрепленные корнями ко дну водоема, составляют группу свободноплавающих. К ней относят различные виды ряски - Limned, лягушатник - Hydrocharis и растения, которые плавают в толще воды: роголистник - Ceratophyllum (рис. 9), турча - Hottonia, пузырчатка - Utricularia - известное насекомоядное растение.

Переходным растением между перечисленными группами мягкой растительности является телорез - Stratiotes (рис. 10), имеющий колючие листья, собранные розеткой на стеблях. Значительную часть своей жизни он проводит под водой, но иногда выставляет листья на поверхность.
Подводная растительность в отличие от жесткой не имеет таких мощных корней и зимой в спущенных прудах, как правило, гибнет, оставляя зимующие почки (турионы) или вегетативные побеги, которые весной дают начало новым растениям.

Особенности произрастания различных видов растений определяются типом водоема. В реке количество макрофитов зависит главным образом от скорости течения и прозрачности воды, поэтому в горных и равнинных многоводных реках высшей водной растительности немного, а в мелких речках с медленным течением иногда наблюдаются обильные заросли. Флоре быстротекущих рек, в отличие от водоемов со стоячей водой, не свойственно присутствие таких растений, как осока, хвощ, стрелолист, частуха, телорез. Наоборот, массовое их развитие и расширение зоны прибрежных зарослей от береговой черты к руслу говорит о заболачивании водоема.

Видовое разнообразие, обилие, продолжительность вегетации макрофитов, а также возможные отклонения в их росте и развитии можно использовать как один из биоиндикаторов качества воды. Например, обильное развитие осоки и хвоща указывает на повышенную кислотность, на необходимость известкования водоема.

Интенсивное развитие элодеи и херы, напротив, указывает на то, что вода имеет щелочную реакцию.
Видовой состав и характер роста макрофитов зависят от количества минеральных веществ в воде, от степени ее загрязнения. Существует прямая связь между жесткостью воды и химическим составом высших водных растений.

Способность водных растений концентрировать в себе химические элементы определяется конфигурацией и размером водоема, климатическими факторами. Большое значение имеют вид растения, его физиологические особенности, возраст и стадия развития, а также конкретный растительный орган. К примеру, в листьях тростника фосфора, магния и кальция содержится больше, чем в стеблях, у кубышки же наоборот.

Макрофиты - излюбленная пища большинства гидробионтов. Большое место они занимают в питании личинок поденок Epheremella ignita. Так, все содержимое кишечника этих личинок состоит из тканей осок, рдеста блестящего, роголистника, водяного мха. Водную растительность потребляют более 40 видов ручейников. У погруженных растений они поедают подводные части, у растений с плавающими листьями - подводные части и нижнюю поверхность листьев. По этой причине рисовый ручейник сильно вредит посевам риса. Одна из мер борьбы с ним - зарыбление рисовых чеков. Среди ручейников есть чистые фитофаги, питающиеся листьями лютика водяного, роголистника, рдеста, элодеи, мхов. Появление личинок в большом количестве может оказывать сильное влияние на заросли кормовых растений. Макрофиты служат им не только источником питания, но и строительным материалом для домиков.
Среди низших ракообразных крайне ограниченное число видов питается живыми водными растениями. К ним относится всеядный щитень и три вида остракод (ракушковые ракообразные). Щитень поедает молодые растения риса, кроме того, своими быстрыми движениями вызывает отделение всходов риса от почвы и всплывание их на поверхность воды.

Главные кормовые растения европейских речных раков - рдесты и роголистник. Основу пищи весьма распространенного в Европе гаммаруса составляют ряска, роголистник, хара, элодея, уруть, мхи.
Для личинок хирономид потребление высшей водной растительности в качестве объекта питания может носить обязательный или второстепенный характер. Наиболее разнообразный ассортимент кормовых растений имеет Chiron6mus candidus. Личинки тесно облепляют черешки и стебли рдестов блестящего и пронзеннолистного, листья телореза и манника, внедряясь при этом не только в мякоть, но и в листовые жилки. Личинки так называемого «рисового комарика» покрывают нижнюю сторону стелющихся по воде листьев риса, оставляя нетронутой верхнюю. В молодых же погруженных листьях они выгрызают всю ткань листа между жилками, размочаливая его. Водные растения являются для личинок не только источником корма, но и убежищем.

Гусеницы бабочек Lepidoptera, как правило, не живут в воде, но также питаются за счет макрофитов. Одни гусеницы поедают подводную часть стебля рогоза широколистного и пробуривают в нем широкие ходы, другие питаются только свежими побегами тростника. Большинство видов Lepidoptera главным образом питаются жесткими растениями: тростником, камышом, рогозом, а также рдестами, ряской, кувшинками. Воздействие гусениц на растения является совокупным результатом как пищевой, так и строительной деятельности, последняя во многих случаях оказывает даже более мощное воздействие на макрофиты.
Большая роль принадлежит макрофитам и в питании рыб.
С. Юдин

Методы борьбы с массовым зарастанием водоемов высшей водной растительностью подразделяются на механические, химические и биологические, часто применяемые в различных сочетаниях. Механическое удаление растений может производиться резаками, косами, а также косилками различных конструкций. Для срезания укореняющихся растений предложены специальные приборы, а для плавающих видов - насосные устройства. Механическая уборка растений может быть эффективна. Так, при засорении водопропускных устройств электростанций и заводов в районе Верхнего Рейна пришлось проводить круглосуточную очистку, и только на одной электростанции за день было извлечено свыше 1000 м3 фитомассы высших растений.

Наибольший эффект в борьбе с зарастанием водоемов тростником и рогозом дает весенний двухразовый выкос, когда молодые растения могут быть использованы в качестве зеленого удобрения и на корм животным. В конце лета и осенью стебли деревенеют и производительность работы механических косилок снижается.

Химические методы борьбы с высшими водными растениями применяются достаточно широко.

В качестве гербицидов используются вещества самой разнообразной химической природы: дихлобенил, далапон, глифозат, монурон, днурои, симазин, атразин, гидроксиламин, дикват, паракват, ксилен, акролеин и многие другие. Применение этих вещести в различных концентрациях и сочетаниях достигает поставленной цели - уничтожение водных растений. Однако применением химических методов борьбы имеет весьма пагубные послед-: ствия, часто проявляющиеся постепенно. Прежде всего гер-г бициды, токсичные по своей природе, оказывают влияние на все население водоема либо непосредственно, либо через пищевые цепи. Часть применяемых соединений разлагается бактериями достаточно быстро, однако их первоначальное действие сохраняется.

В настоящее время использование водоемов становится все более многоплановым, что в конечном итоге должно привести к резкому снижению химических средств борьбы с водными организмами (гербициды, ихтиоциды, малакоциды и т. д.) или полному отказу от них.

В последнее время все большее внимание исследователей привлекают биологические методы подавления высокой численности нежелательных видов.

Целью биологической борьбы является не полное истребление вида, а лишь сдерживание его плотности на таком уровне, который исключил бы ущерб, причиняемый другим, более полезным видам и хозяйственной деятельности человека.

В то же время это значительно более сложная задача, чем прочие методы. При благоприятных условиях высшие водные растения захватывают обширные территории. Типичным примером может служить распространение в Европе элодеи канадской, проникновение южноамериканских видов аллигаторовой травы (Alternanihera philoxeroides (Mart.) Griseb.) в южные штаты США и, наконец, быстрое распространение водяного гиацинта (Eichhornia crassipes Solms.) по тропической зоне земного шара (Южная Америка, Африка, Юго- Восточная Азия), Для борьбы 1С этими видами приметили интродукцию иасекомых (жуки, тцмивсы, "бабочки); в районах, где биологические овраги этих растений успешно прижились, количество зарослей снизилось. Положительные данные были получены при биологическом ограничении развития сальвишш в Ботсване с помощью насекомых (прямокрылые, долгоносики), и многокоренника в Индии с помощью прудовика и жука-слоника. В США запатентован метод борьбы с водяным гиацинтом с помощью патогенного грибка Cercospora rodmanii в сочетании с различными химическими веществами или с насекомыми. Одним из наиболее эффективных биологических методов борьбы с нежелательными видами растений может стать и интродукция вида-конкурента, однако работ в этой области пока мало.

В странах Западной Европы и в РОССИИ проводят работы по использованию растительноядных рыб в борьбе с интенсивным зарастанием водоемов. Основная цель при этом отводится белому амуру (Ctenopharyngodon idella Val.). Практика применения этого вида в биологической мелиорации каналов, гидромелиоративных систем, водохранилищ дала высокую эффективность. В аридной зоне в Куртлинское водохранилище (Туркменская СССР) в 1970 г. было выпущено 2 млн. экз. молоди белого амура, уничтоживших к 1972 г. практически всю высшую водную растительность. Это явление привело к значительным сдвигам в экосистеме и практически свело на нет положительную роль высших водных растений. Прежде всего резко увеличилась первичная продукция фитопланктона и фитобентоса, изменился их состав. Уничтожение растений ухудшило качество воды, появился дефицит растворенного кислорода. Избирательное питание белого амура привело к увеличению зарослей водяного лютика (Batrachium rionii (Lagg.) в водоемах Каракумского канала.

Смена растительности при избирательном питании животных представляет типичный пример зоогенной сукцессии.

При выедании злаков на заболоченных мелководьях они также замещаются водяным лютиком (p. Ranunculus), виды этого рода ядовиты и обычно не поедаются животными. В рыбоводных хозяйствах, потребив всю фитомассу водных растений, белый амур начинает переходить на вынужденное питание и становится конкурентом других ценных пород рыб. Белый амур - весьма прожорливый вид: так, при питании мягкой водной растительностью (лягушатник, роголистник, элодея, ряска) суточные рационы и процентах от веса тела рыб составляют 102-145, т. е. нес пищи, потребленной за сутки превышает вес тела рыбы. Жесткая растительность потребляется менее охотно, и в среднем кормовой коэффициент близок к 30. По данным Гаевской (1966), кишечник белого амура бывает очень туго набит растительной массой и переваривается преимущественно внешний слой пищевой колонки, подвергающийся действию/пищевых ферментов. В опытных водоемах Подмосковья отмечено, что значительная часть поглощенной белым ймуром растительной массы выбрасывалась в слабо переваренном или непереваренном виде; количество фекалий, выделяемых популяцией амура за сезон, достигало 700-1000 кг/га.

Такая переработка фито массы высших водных растений ускоряет процесс ее разложения, ухудшает качество воды и в конечном итоге способствует увеличению евтрофикации водоемов.

Оптимизация водных экосистем путем использования белого амура затрудняется тем, что система растение - белый амур не само регулируется.

Из изложенного выше следует, что выбор плотности, возраста, сроков посадки растительноядных рыб необходимо производить с учетом ряда факторов (климат, качественный и количественный состав фитоценозов, кодовая продукция, хозяйственное назначение водоема). При выращивании белого амура в водоемах с мелиоративными целями применимы завышенные плотности посадки при возможно более ранних сроках зарыбления. Так, для мелиорации оросительных рисовых систем юга РСФСР может быть рекомендована плотность посадки годовиков амура порядка 20-30 кг/га при развитии мягкой погруженной растительности и до 50- 100 кг/га - при преобладании прибрежно-водных растений (вес рыб не менее 50-100 г). Норма зарыбления рыб хозяйственных водоемов не должна превышать 50-100 шт./га годовиков амура в южных и 300-500 шт./га - в северных районах страны с расчетом на нагул рыбы на излишке высших водных растений.

В заключение следует сказать, что выбор метода ограничения массового развития высших водных растений зависит от конкретных условий и не может быть однозначным.

Необходимо накопление знаний для всесторонней оценки как положительной, так и отрицательной роли водных растений в каждом отдельном водоеме, каждой конкретной экосистеме. Это позволит выбрать оптимальную степень зарастания данного водоема, даст возможность его многостороннего использования, сохранит его естественные свойства как природного тела. Наилучшим решением задачи является изъятие излишней фито массы из водоема при регулярном физико-химическом и биологическом контроле и использование ее в народном хозяйстве.

Cтраница 1

Высшая водная растительность (роголистник, кладофера, стрелолист, ряска, камыш и др.) придает воде болотный, рыбный запахи, запахи свежей и разложившейся зелени, мокрой соломы и др. Причиной появления у воды землистого запаха являются в основном актиномицеты.  

Высшая водная растительность препятствует нагонному перемещению воды под воздействием сильных ветров и способствует перераспределению потока жидкости, тем самым увеличивая полезный объем пруда. Поэтому наблюдается стремление развивать различные виды этой растительности и в первую очередь в головной части пруда. Встречаются также пруды с размещением макрофитов в районе выпуска воды из пруда. Чаще всего макрофиты представлены в виде озерного камыша, тростника, узко - и широколистного рогоза, элодеи.  

Уничтожение высшей водной растительности и борьба с цветением воды в водохранилищах-охладителях химическим способом допускается только с разрешения органов Госсанинспекции и Минрыбхоза СССР.  

Уничтожение высшей водной растительности и борьба с цветением воды в водохранилищах-охладителях химическим способом допускается только с разрешения органов Госсаникспек-ции и Минрыбхоза РФ.  

В прудах высшая водная растительность представлена многими видами: водяной сосенкой, рдестами, водяной гречихой, роголистником, урутью, элодеей, пузырчаткой и др. В небольших размерах заросли этой растительности приносят пользу. При сильном развитии она является вредной, так как поглощает питательные соли азота и фосфора, мешает доступу рыбы к донным пищевым организмам.  

При появлении высшей водной растительности в зоне транзитного потока и в водоворотных зонах водохранилищ-охладителей она должна быть уничтожена биологическим либо механическим методом.  

Для уничтожения высшей водной растительности можно успешно использовать растительноядные и другие теплолюбивые породы рыб - белый амур, белый и пестрый толстолобик и др. При этом рыбу предварительно выращивают в питомнике до 30 - 50 г, затем высаживают в пруд из расчета выедания растительности в два - три сезона при плотности посадки 50 - 100 рыб на 1 га зеркала воды (опыт ГРЭС-3 Мосэнерго, Верхне-Тагиль - ского водохранилища и др.) - Кроме уничтожения растительности, в водохранилище получают ценную рыбопродукцию.  

Белый амур питается высшей водной растительностью, а так как запасы макрофитов в интенсивно эксплуатируемых водоемах невелики, то ему в поликультуре чаще отводится роль эффективного биологического мелиоратора. В водоемах комплексного назначения, сильно зарастающих водной растительностью, значение белого амура в поликультуре возрастает.  

Имеются предположения, что высшая водная растительность способствует развитию процессов минерализации органического вещества.  

К четвертой группе относятся представители высшей водной растительности и нитчатых водорослей, например Conferva. Во время интенсивного фотосинтеза они используют углекислоту бикарбонатов, железа, кальция и марганца. При этом сильно подщелачивается окружающая среда и из раствора выделяются марганец и железо в виде гидратов окиси.  

Важную роль в жизни водоема играет высшая водная растительность, так как она обогащает воду кислородом, в ее зарослях обитают многие личинки насекомых и ею питаются некоторые рыбы. Высшие водные растения подразделяют на ряд групп. Растения, жизнь которых проходит в толще водной массы, называют мягкой растительностью.  

В воде, прошедшей через заросли высшей водной растительности, значительно снижается количество взвешенных веществ вследствие прилипания их к слизистым поверхностям растений. Макрофиты выделяют в воду вещества типа фитонцидов, под воздействием которых погибают микробы группы кишечной палочки и патогенные микробы. В присутствии высшей водной растительности наблюдается также торможение процесса цветения воды.  

Так же как и в случае высшей водной растительности, интенсивность развития фитопланктона определяется морфологией.  

Особое значение для питания фитопланктона и высшей водной растительности имеют биогенные элементы - азот, фосфор, кремний, железо и др. На животные организмы существенно влияет содержание в воде микроэлементов - кобальта, никеля, марганца, меди, цинка, стронция и др. Недостаток или их избыток приводит к патологии в развитии, отравлениям и нередко гибели. Источником поступления микроэлементов в рыбу является вода, растительность, естественный и искусственный корма.  

Водные растения включаются ботаниками в особую экологическую группу гигрофитов.

Одни растения этой группы живут только в воде (гидрофиты), другие на суше, но в местах с высокой или избыточной влажностью почвы. Все гигрофиты имеют общие черты в строении и образе жизни. Жизненные процессы в организмах водных растений складываются под воздействием тех же факторов, что и на суше.

В 1 л воды содержится в растворенном состоянии 20 - 25 см3 воздуха, на долю кислорода приходится не более 6 - 8 см3. При содержании в водоеме 0,5 - 0,3 см3 кислорода на 1 л воды жизнь в нем прекращается: гибнет не только ихтиофауна и высшая растительность, но и микрофлора.
Кислород поглощается водой из воздуха на границах соприкосновения сред, особенно интенсивно при перемешивании, волнении, приливно- отливных течениях, а также выделяется растениями в процессе фотосинтеза.
Растворенная в воде углекислота образуется в процессе дыхания водных животных, в результате гниения органических остатков, а также поглощается из воздуха.
Холодные и пресные водоемы богаче газами, чем теплые и соленые. Газы нужны водным растениям не только для дыхания и фотосинтеза; они увеличивают всплываемость, поддерживают органы растения в вертикальном положении.

Поступающая от солнца лучистая энергия в сильной степени отражается от поверхности воды. Очень много тепла расходуется на испарение: чем суше воздух, тем больше испарение. Весной вода прогревается намного позже суши, задерживая развитие водных растений.
Даже в одном и том же водоеме каждому виду растений присущи свои температурные отклонения. Например, дикий водяной рис (Zizania aquatica) прорастает при 6 - 7°С, а водяной орех (Trapa natans) при 12 - 14°С, хотя они и растут в непосредственной близости друг от друга.
Водные растения сравнительно поздно зацветают, и вегетативное размножение преобладает у них над семенным. Кроме того, большинство водных растений - многолетники, что, видимо, тоже объясняется недостатком тепла в течение вегетационного периода.

Освещенность воды очень быстро убывает с глубиной: чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше света поступает в толщу воды. Глубина 3 м является пределом для произрастания высшей водной растительности. Водоросли в пресных водах глубже 30 м не наблюдались.

В СНГ наибольшей прозрачностью обладают воды оз. Байкал, а наименьшей - воды Амударьи и других среднеазиатских водоемов, несущих огромное количество взмученных веществ.
С глубиной спектральный состав света изменяется: оранжево-красные лучи поглощаются поверхностными слоями, глубже проникают синие и зеленые лучи. Погруженные в воду листья находятся в особых условиях фотосинтеза: при ослабленном освещении и поступлении СО2 из воды. В этих условиях выгоднее иметь листья очень тонкие и сильно рассеченные на узкие дольки.
Хлорофиллоносные клетки в них получают наибольшее количество света (в толстых листьях внутренние клетки испытывали бы недостаток света). В тонких и толстых листьях внутрь клеток проникает различное количество воды с СО2 и Са(НСО3). Рассеченность листьев на тонкие нитевидные доли характерна для по- груженных листьев роголистника, пери- столистника, пузырчатки и др.
Широкие, но очень тонкие подводные листья имеют кувшинки и кубышки. Наиболее тонкие листья у элодеи (всего два слоя клеток) и водных мхов (один слой).

Вода во много раз плотнее воздуха и сама поддерживает обитающие в ней растения. Это приводит к недоразвитию или исчезновению их опорных тканей, поэтому стебли и листья многих водных растений мягкие, гибкие и легко перемещаются течением.
Проточность воды, наличие в ней турбулентных движений, волнений и конвекционных токов способствуют снабжению растений питательными веществами, теплом и воздухом.
Резкие температурные отклонения в воде могут создаваться вследствие ливней (особенно в условиях тропиков и субтропиков). Водоемы очень различны по тепловому режиму, по глубоководности, застойности и текучести воды, по ветровому воздействию и многим другим показателям.
Даже внутри одного и того же водоема экологические характеристики водных растений весьма неодинаковы. С повышением температуры воды растворимость в ней газов значительно уменьшается, следовательно, уменьшается содержание кислорода и углекислоты, что отрицательно может сказаться на развитии растений.

Растения обладают многими приспособлениями, предохраняющими их от недостатка кислорода и способствующими улучшению газообмена. Соприкасающиеся с водой органы водных растений могут поглощать воду с растворенным в ней кислородом всей своей поверхностью благодаря особому строению оболочек клеток покровных тканей.
Улучшению газообмена способствует также сильная расчлененность подводных листьев, что увеличивает поверхность соприкосновения их с водой и вызывает развитие во всех органах крупных межклетников и воздушных полостей.
Очень большое значение для растений имеет химический состав воды. В водоемах, где содержится много хлоридов, сульфатов, углекислого натрия, пресноводные растения не живут.
Большинство водных растений не выносит загрязнения водоемов. Даже различные по форме коряги, нередко используемые для декоративного оформления аквариумов, приносят растениям вред.

Благодаря способности водных растений поглощать воду с растворенными в ней веществами всей поверхностью у некоторых из них слабо развивается корневая система, а также водопроводящие ткани.
В некоторых случаях она исчезает совсем или служит лишь для прикрепления растения к грунту, но практически не доставляет ему питательных веществ.
Например, у рясковых (Lemnaсеае) корень выполняет роль органа равновесия. Это подтверждается и отсутствием на нем корневых волосков. Развивающиеся корневища служат кладовыми питательных веществ и органами вегетативного размножения.

Развитие на одном и том же растении листьев, плавающих на поверхности воды и возвышающихся над нею,- явление обычное у водных растений.
Плавающие листья на внешней стороне, сообщающейся с воздухом, несут устьица. Чем больше устьиц, тем сильнее развиты межклетные полости.
Межклетные полости обеспечивают омывание водой, содержащей газы и соли, внутренних клеток, увеличивают плавучесть. Кроме того, у органов, сообщающихся с воздушной средой, эти полости через устьица выполняют роль вентилирующей системы для подводных побегов и корней.
Наиболее сильно выражена приспособленность к водной среде у растений, полностью погруженных в воду. Растения, хотя бы частично соприкасающиеся с воздушной средой, обнаруживают черты, свойственные сухопутным растениям.
Например, стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia) в глубоких водах развивает листья трех видов: подводные, плавающие и воздушные.
Если стрелолист растет в болоте, на нем развиваются только воздушные стреловидные листья, в стебле увеличиваются сосудистые каналы и лист приобретает обычное строение, как у наземного растения.

Для всех водных растений, как и для сухопутных, характерны два основных периода: период роста и период покоя.

Период роста. В странах с холодным, умеренным и субтропическим климатом период роста растений падает в основном на весенние и летние месяцы, а в странах с тропическим климатом он наступает после тропических ливней.
В период роста растения интенсивно развиваются, дают новые побеги, листья, цветки и плоды накапливают питательные вещества. В это время им требуется много света, тепла и питательных веществ.

Период покоя. Может быть предварительным или полным. При предварительном надкорневая часть растения сохраняется, идет процесс фотосинтеза, дыхание протекает нормально.
При полном покое растение теряет надкорневую часть, фотосинтеза не происходит, а дыхание протекает слабо. В странах с холодным, умеренным и субтропическим климатом период покоя у растений наступает в осенние и зимние месяцы, а в странах с тропическим климатом в сухой период года или после цветения и плодоношения.
Зимой глубокие водоемы не промерзают, и температура воды в глубине остается более или менее постоянной, поэтому на зиму растения рек и озер погружаются в толщу воды или опускаются на дно водоема. Одни из них просто целиком погружаются, чтобы весной снова всплыть на поверхность (рясковые), другие зимуют в виде корневищ, стелющихся по дну, или погружаются в грунт (кувшинковые, рдесты и др.), у третьих к осени образуются особые зимующие побеги или почки, которые ко времени замерзания водоема погружаются на дно, а весной снова всплывают и дают начало новым растениям.
Способность растений переходить в состояние покоя выработалась в процессе эволюции.

Главная » Дачный дом » Экология высших водных растений. Методы борьбы с гиперпродукцией водных растений