Растворенные газы

Количество отдельных газов, присутствующих в воде, зависит от их природы, парциального давления в атмосфере и состояния самой воды, в частности ее температуры и солености. То количество газа, которое может раствориться в воде при данных условиях, называется нормальным.Растворимость газов не зависит от гидростатического давления, т. е. нормальное содержание их одинаково на всех глубинах. Наибольшее значение для водного населения имеют кислород, углекислый газ, сероводород и метан.

Кислород. Обогащение воды кислородом в основном происходит за счет его инвазии (вторжения) из атмосферы и выделения фотосинтезирующими растениями. Убыль газа наблюдается в результате его эвазии (выхода) из воды в атмосферу и потребления на окислительные процессы, в частности на дыхание.

По отношению к кислороду организмы делятся на эври- и стеноксидные формы (эври- и стеноксибионты), способные соответственно жить в пределах широких и узких колебаний рассматриваемого фактора. Из эвриоксидных форм можно назвать рачков Cyclops strenuus, червей Tubifex tubifex, моллюсков Viviparus viviparus и ряд других организмов, способных жить в условиях почти полного отсутствия или высокого содержания кислорода. К стеноксибионтам относятся ресничные черви Planaria alpina, рачки Mysis relicta, Bythotrephes, личинки комаров Lauterbornia и другие животные, не выдерживающие падения концентрации кислорода ниже 3—4 мл/л.

Углекислый газ. Обогащение воды С02 происходит в результате дыхания водных организмов, за счет инвазии из атмосферы и выделения из различных соединений, в первую очередь из солей угольной кислоты. Снижение концентрации С02 в воде в основном идет за счет его потребления фотосинтезирующими организмами и связывания в соли угольной кислоты.

При высоких концентрациях С02 ядовит для животных, и по этой причине они часто отсутствуют во многих родниках с водой, пересыщенной углекислотой. В небольших концентрациях С02 нужен животным для регуляции метаболизма и синтеза различных органических веществ.

Выступая как донатор углеродных атомов для построения органических соединений, углекислота одновременно значительно влияет на регуляцию обменных процессов. Так, с повышением в воде концентрации С02 до 60 мг/л величина рациона пескарей возрастает, линейный рост резко замедляется, а масса тела увеличивается за счет прогрессирующего обводнения тканей. Темп роста молоди севрюги в воде с концентрацией бикарбонатов 510 мг/л увеличивался на 29% по сравнению с контролем, но снижался на 10%, когда их содержание возрастало до 1022 мг/л. Даже 20-минутное купание мальков растительноядных рыб в 1%-ном растворе бикарбонатов сопровождалось ускорением их роста на 10% и повышением жизнестойкости молоди (Романенко, 1980).

Сероводород. В водоемах он образуется почти исключительно биогенным путем за счет деятельности различных бактерий. Для водного населения он вреден как косвенно — через снижение концентрации кислорода, идущего на окисление S2- до S, так и непосредственно. Для многих гидробионтов он смертелен даже в самых малых концентрациях. Обитающие в чистой воде полихеты Nereis zonata, рачки Daphtiia longispina и многие другие организмы не переносят даже следов сероводорода.

Освобождение воды от сероводорода происходит за счет окисления, протекающего как абиогенно, так и биогенно, в результате жизнедеятельности бактерий, главным образом серных. Как показали исследования Ю. И. Сорокина, в поверхностных слоях воды, где много кислорода, окисление сероводорода (до сульфата и тиосульфата) осуществляется абиогенно. У верхней границы сероводородной зоны биологическим путем окисляется около трети S2~, глубже деятельность серных бактерий подавляется. Помимо серных бактерий H2S окисляют фотосинтезирующие пурпурные и некоторые зеленые бактерии, использующие сероводород в качестве донатора водорода.

Метан. Подобно сероводороду, ядовит для большинства гидробионтов. Образуется при микробиальном разложении клетчатки и других органических веществ. Обычно его объем составляет около 30—50% от всех газов, выделяемых донными отложениями в воду. Скорость образования метана зависит главным образом от количества разлагаемого субстрата и температуры.