Зміна характеристик абіотичного середовища

Зміна характеристик абіотичного середовища

Гідрологічний режим.

Динаміка водних мас. Основний компонент внутриводоймищної динаміки — переніс водних мас — формує такі важливі процеси як водообмін між окремими ділянками чи зонами водоймища, розведення стічних вод, заїлення чаші водосховища, переформування берегів, перерозподіл тепла, розчинених та взвішених речовин, живих організмів.

У русі вод водосховищ поєднуються елементи річкового (стокові течії) та озерного (згони і нажени, хвилі) режиму. Режим течій та хвиль ускладнюється будовою улоговин (пересічний рельєф дна, різні зміни глибин, великі мілководдя), значними коливаннями рівнів води, попусками води крізь плотини.

Стокові течії спостерігаються у всіх водосховищах, але й швидкості їхнього значно менші ніж у річках. Інтенсивність, а досить часто і напрямок стокових течій майже повністю визначається режимом роботи ГЕС, що часто зумовлює дуже нерівномірний режим течій у верхніх та особливо нижніх б'єфах гребель. При цьому в нижніх б'єфах швидкості течій можуть вар’ювати від нуля до 1,5−2,5 м/с. У верхніх б'єфах амплітуда добових змін швидкостей може сягати 1,0 м/с.

Течії прибрежної зони відіграють важливу роль у формуванні багатьох показників гідрохімічного та гідробіологічного режимів водоймища. Завдяки ним відбувається основний (до 93%) водообмін між акваторією водосховища та його мілководдям, який забезпечує надходження мікроелементів, біогенів та інших речовин до масивів заростей ї таким чином сприяє реалізації очисних можливостей останніх.

Щодо вітрових хвиль на водосховищах то смердоті являють собою складний процес, який визначається великим числом факторів. Розміри хвиль та інші параметри хвилювання залежать від швидкості та тривалості дії вітру, довжини розгону хвилі, глибини водосховища. Відносно невеликі розміри акваторії і об'ємів сприяють активній реакції хвильового режиму на вітрові умови: хвилювання шводко виникає, розвивається і так саме швидко затухає.

Рівневий режим. Регулювання стоку в корені змінює режим рівня води. Якщо за природніх умів на річці відмічався яскраво виражений весняний підйом, то после створення водосховищ на більшості ділянок річки він понизився, й елементи рівневого режиму водосховищ — річний хід та амплітуда коливання — тепер практично можуть регулюватися.

Рівневий режим у верхніх зонах є дуже нестабільним, оскільки зумовлюється режимом роботи ГЕС. Зміна навантаження носити скачкоподібний характер, й це зумовлює дуже різкі коливання рівня води у верхніх б'єфах. Ці коливання поширюються по водосховищу у вигляді довгих хвиль. Створюючи підвищений фон швидкості течії у певні проміжки години, попуски забезпечують підсилення самоочисних потоків, промивання зон, де за умів стабільного стоку можливе формування застійних явищ.

Слід зазначити, що у багатьох випадках, коли мілководдя захищені від динамічного впливу течії та хвиль, зміну рівня води є єдиним чинником, що зумовлює надходження води в ці зони та відхід її тому в водосховище.

Прозорість води. Зменшення швидкості течії та інтенсифікація процесів седиментацію сприяють значному збільшенню прозорості води, що на свій чергу збільшує глибини проникання променистої енергії сонця. Прозорість води у водосховищах в середньому збільшується у два рази порівняно з річкою, а глибина проникання сонячної енергії збільшується із 1−1,5 м (у річці) до 2,5−6,0 м (у водосховищі). Це спричиняє істотне збільшення потужності кулі утворення первинної біологічної продукції (фотичного кулі) в середньому у 2,2 рази. У результаті зростає біологічно продуктивність, що на свій чергу призводить до інтенсифікації процесів деструкції та накопичення їлів органічного походження.

Гідрохімічний режим.

Мінералізація. Створення водосховищ Веде до перерозподілу водного стоку річки за сезонами року, й, як наслідок, до змін у динаміці мінералізації та концентрації головних іонів.

У результаті акумуляції у водосховищах паводкових вод та змішування їхні із более мінералізованою водою, що потрапляє сюди у наступні сезони, відбувається зменшення (особливо у приплотинних ділянках водосховища) річної амплітуди коливань мінералізації та концентрації головних іонів. Якщо до зарегулювання стоку мінералізація вод протягом року могла змінюватись майже на чотири рази, то после зарегулювання вона змінюється лише в 1,4−1,5 разу. Розчинені гази. Формування газового режиму водосховищ відбувається под впливом багатьох факторів, основними із які є періодична дія вітрового перемішування й циркуляції водних мас, фізико-хімічні й біологічні процеси, що відбуваються у водосховищах, взаємодія води з затопленими грунтами, життєдіяльність водних організмів.

Найбільш важливими є розчинений кисень та діоксид вуглецю.

Кисень потрапляє у води із атмосфери та при продукуванні його фітопланктонними організмами та вищою водною рослинністю. О2 витрачається на процеси дихання, окислення органічної речовини при розкладі організмів, а також шляхом евазії тому в атмосферу.

У теплий період (особливо у першій половині літа) основним чинником є фотосинтетична діяльність рослинних організмів. У другій половині літа починають переважати окисно-відновні процеси, котрі зменшують вміст кисню у воді. Розчинений О2 може витрачатись й на окислення амонійного азоту до NO2 та NO3, солей закислого заліза, процеси окислення метану та сірководню (за участю відповідних бактерій).

Взимку основну роль відіграє температурний режим та наявність ледоставу.

Поверхневий кулю води постійно збагачується киснем, як від у придонних кулях спостерігається його дефіцит за рахунок постійних витрат його на окисні процеси, і у донних кулях приплотинних ділянок вміст О2 падає до 30−40, а іноді і до 1−3%.

У місцях великого скупчення фітопланктону (утворення на поверхні води блакитної плівки) максимальна концентрація кисню зсунута на глибину 1−3 метри зі зменшенням до придонного шару.

Значна вертикальна стратифікація вмісту О2 таСО2 спостерігається у Перші рокта існування водосховища. По-перше, з затопленням земель починаються бурхливі процеси розкладу рослинного й грунтового покриву, що призводить до великих витрат кисню у придонних кулях й, відповідно, до зменшення його вмісту. По-друге, у воду потрапляє досить велика кількість органічної речовини, що Веде до інтенсивного розвитку фітопланктону й посилення процесів фотосинтезу у поверхневих кулях води. Відмираючи, фітопланктон осідає на дно і розкладається. Таким чином у поверхневих кулях кількість розчиненого кисню може сягати приблизно 25 мг/л (290% насичення), у тому годину як у придонних кулях його конйентрація падає майже нанівець, й весь придонний кулю стає заморним.

З віком водосховищ стратифікація теж стає помітною, оскільки з’являється чинник поглинання кисню донними ілами, об'єми які з року в рік збільшуються і котрі потребують все понад і понад кисню на хімічне і біохімічне окиснення утворених відновлених продуктів розкладу.

У верхніх ділянках водосховищ, що знаходяться в зоні змінного підпору гідрологічний режим найбільш подібний до річкового й швидкість течії не падає нижче 0,2−0,1 м/с. Тому тут у літній період спостерігається найбільш благоприємний кисневий режим. Стратифікація не відмічається, дефіциту кисню немає, оскільки фітопланктон розвивається слабко, і середня його біомаса приблизно 0,05−15 г/м куб.

У середніх та приплотинних ділянках водосховища швидкості течії незначні (0,01−0,1 м/с) чи ж течії відсутні зовсім. Тому біомаса фітопланктону в періоди інтенсивного зацвітання сягає тут 40−60 г/м куб. та вище, між тім як при кількості біомаси більше, ніж 15 г/м куб. уже виникає загроза біологічного забруднення й появи токсикантів. Внаслідок такого скупчення водоростей тут спостерігається особливо яскраво виражена киснева стратифікація.

Ранньою весною й восени через вітрове перемішування та невелику роль процесів фотосинтезу стратифікація О2 та СО2 спостерігається рідко, а пізно восени вона відсутня повністю, й перед льодоставом усі шари приблизно однаково насичені киснем, кількість якого за годину може сягати 9−12,5 мг/л.

Джерелом СО2 у водосховищах є процеси окислення органічних речовин, різні види розкладу та дихання. Зменшення двуокису вуглецю відбувається при фотосинтезі та виділенні СО2 у повітря.

Концентрація двуокису вуглецю залежить від сезону, біологічних та біохімічних процесів. Максимальна концентрація спостерігається у період ледоставу (50−70 мг/л). Влітку у придонних кулях води за рахунок процесів розкладу відбувається накопичення СО2 до 5−10, а іноді і до 20−45 мг/л.

Органічні речовини. До органічних речовин, що найчастіше зустрічаються у водосховищах, належасть органічний вуглець, органічні азот та фосфор, білки, пептиди та амінокислоти.

Вміст органічного вуглецю (через ті, що у водосховищі одночасно йдуть два протилежно направлені процеси — синтез органічних речовин та їхні деструкція) на різних ділянках помітно відрізняється. Підвищена концентрація органічного вуглецю може бути пов’язана як з надходженням гуміфіційованих вод із річок, що впадають у водосховище, так й із великою біопродуктивнітю.

Максимум вмісту органічного вуглецю спостерігається у весняно-літній період, при максимальній фотосинтетичній активності фітопланктону. Колі ж процеси деструкції починають переважати над процесами фотосинтезу, кількість Сорг зменшується.

У каскаді в нижніх водосховищах може спостерігатися аномальна динаміка концентрації вуглецю: максимум його вмісту припадає на зимовищ період з подальшим зменшенням із весни до осені. Це пояснюється, вочевидь, накопиченням протягом вегетаційного періоду органічних речовин та їхнього надходженням з водосховищ, розташованих вище по каскаду.

Вертикальна стратифікація вмісту органічного вуглецю спостерігається, зазвичай, у глибоководних та застійних зонах. У весняно-літній період збільшується відносна концентрація летких органічних сполук, що пов’язано з фотосинтетичними та деструктивними процесами. У період масового розвитку фітопланктону частка летких органічних сполук може сягати 50% й понад загального вмісту органічних речовин.

Загальний та неорганічний азот є основним джерелом біогенного азоту у водних екосистемах. Це — амонійний азот та інші відновлені мінеральні його форми, органічні азотвмісні сполуки різних класів. Більшість органічних азотвмісних сполук легко піддаються деструкції та мінералізації, утворюючи основний фонд азоту, який витрачається под годину фотосинтезу.

Істнує певна закономірність у сезонній динаміці вмісту азоту: влітку його концентрація зростає, восени зменшується. Високі концентрації органічного азоту спостерігаються у багатоводні рокта, коли затоплення частини берегової зони водосховищ супроводжується надходженням вони великої кількості біоелементів.

Різниця між вмістом мінеральних та органічних форм азоту досягає свого максимуму взимку, коли більша частина утворених азотвмісних речовин уже мінералізувалася.

Щодо органічного фосфору, то його концентрація найменша взимку, весною збільшується і до літа знову падає. Для співвідношення між мінеральними та органічними формами фосфору не відмічається такої закономірності, як для азотвмісних сполук, оскільки концентрація мінерального та органічного фосфору у воді залежить не лише від продукційно-деструкційних процесів, а і від фізико-хімічних умів на межі донні відклади-вода, котрі визначають напрямок та інтенсивність сорбційно-десорбційних процесів.

Мінімальний вміст розчинних білків спостерігається навесні, максимальний — у осінньозимовищ період. Сезонна динаміка визначається протіканням двох протилежно направлених процесів: надходження білків при лізісі клітин гідробіонтів, кількість які пропорційна біопродуктивності водосховища, та деструкції білків, котра відбувається завдяки мікроорганізмам. І тієї й інший процес залежить від гідрохімічного режиму, пори року, трофності водоймища.

При масовому «цвітінні» водоростей та їхні відмиранні концентрація білків може підвищуватись до 2 мг/л й вище; рано навесні, коли фотосинтіз ще не дуже інтенсивний концентрація не первищує 0,2−0,1 мг/л. Максимальна концентрація амінокислот спостерігається у вегетаційний період.

Сумарний вміст білків, амінокислот пептидів у донних відкладах зазвичай у два рази перевищує їхнього вміст у воді.

Ще однією органічною компонентою у водосховищах є феноли, основним природнім джерелом які є продукти розкладу фітопланктону, вищої водної та наземної рослинності. Особливо велика кількість фенолів утворюється при біохімічному розкладі лігнінів, котрі входять у склад вищих водних та наземних рослин. Максимальний вміст фенолів спостерігається у місцях скупчення водоростей в період їхні вегетації, особливо у плямах «цвітіння». Влітку порівняно із весною вміст фенолів у воді може збільшуватись у 8,5 рази.