Роль кислорода и концентрации водородных ионов в жизни водных организмов

Кислород для водной среды — важнейший экологический фактор. Он поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее его содержание в верхних слоях воды в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде обратно пропорционально температуре. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается.

При застойном режиме в небольших водоемах вода также резко обедняется кислородом. Дефицит его может возникнуть и зимой подо льдом. При концентрации кислорода ниже 0,3— 3,5 мл/л жизнь аэробов в воде невозможна. Содержание кислорода в воде оказывается лимитирующим фактором.

Среди водных обитателей значительно количество видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия, — так называемые эвриоксибионты. К ним относятся пресноводные олигохеты, брюхоногие моллюски. Очень слабое насыщение воды кислородом из рыб могут выдерживать сазан, линь, караси.

Однако целый ряд видов является стеноксибионтными, т. е, могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом, например, радужная форель, кумжа, гольян и др. Многие виды живых организмов способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние, так называемый аноксибиоз, и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется как через поверхность тела, так и через специализированные органы — жабры, легкие, трахеи. Нередко покровы тела могут служить дополнительным органом дыхания.

У отдельных видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания, например, двоякодышащие рыбы, сифонофоры, дискофанты, многие легочные моллюски, ракообразные и др. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как энергетически более выгодный, и поэтому нуждаются в контактах с воздушной средой. К ним относятся ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и т. д.

Концентрация водородных ионов (pH) нередко сказывается на распределении водных организмов. Пресноводные бассейны с pH 3,7 – 4,7 считаются кислыми, 6,95 – 7,3 нейтральными, с pH более 7,8 – щелочными. В пресных водоемах pH испытывает значительные колебания, нередко в течение суток. Морская вода более щелочная, и pH ее меньше изменяется, чем пресной. С глубиной pH уменьшается.

Из растений при pH меньше 7,5 растут полушник, ежеголовник. В щелочной среде (pH = 7,7 – 8,8) распространены многие виды рдестов, элодея, при pH = 8,4 – 9 сильного развития достигает. Кислые воды торфяников способствуют развитию сфагновых мхов.

Большинство пресноводных рыб выдерживает рН от 5 до 9 (рис. 3.28). Если рН меньше 5, наблюдается массовая гибель рыб, а выше 10 — погибают все рыбы и другие животные.

В озерах с кислой средой часто встречаются личинки двукрылых из рода, а в кислых водах болот распространены раковинные корненожки, отсутствуют пластинчатожаберные моллюски из рода беззубок, редко встречаются другие моллюски.