Что вызывает цветение воды
Цветение воды в водоемах
Многим приходилось наблюдать, как в колодце, пруду, даже в аквариуме, вода зеленела, начинала неприятно пахнуть. Причина изменения свойств жидкости — цветение воды.
Какое явление называют цветением воды
Природное явление, при котором происходит многократное увеличение концентрации сине-зеленых водорослей в водоеме, называется цветением воды. При этом вода чаще всего приобретает зеленый цвет, но может пожелтеть, покраснеть, и даже стать коричневой. Причина ее окрашивания заключается в высокой концентрации пигмента в клетках водорослей. Явление встречается как в пресной, так и в морской воде.
Чаще всего картина наблюдается в стоячих неглубоких водоемах, таких как пруды, озера, заводи рек, бассейны.
Под воздействием солнечных лучей и жаркой погоды усиленно развиваются одноклеточные особи и отдельные водоросли (фитопланктон). Из-за этого вода меняет не только цвет, но и свойства. Таким образом, причиной мутной воды в теплую погоду являются не паводки и наносы, а цветение.
Процесс зацветания водоемов в большинстве случаев начинается в конце июля или в первой декаде августа. Его продолжительность составляет 10-14 дней.
Причины и последствия явления
В связи с тем, что основными причинами цветения воды в водоемах являются водоросли и мусор, в большинстве случаев вода зацветает в водоемах, где нет течения или оно слабое.
Процесс развивается следующим образом:
По строению клетки сине-зеленых водорослей схожи с клетками бактерий, поэтому они получили название цианобактерий.
Благоприятные условия: жаркая погода, отсутствие дождей способствуют моментальному размножению водорослей делением клеток. Их масса удваивается за несколько часов, скопление насчитывает миллионы клеток в миллилитре воды.
Каждый водоем цветет по-особенному. Бывают такие, где даже в самую жару нет зацветания воды, и такие, где вся водная поверхность зеленая.
Процесс цветения водоемов негативно сказывается на их экологическом состоянии и качестве воды:
Меры борьбы
Ученые исследуют природу цветения воды, разрабатывают методику сдерживания роста цианобактерий. Созданы отдельные водоохранные программы, подавляющие зацветание в водоеме, как прямым воздействием, например, альгицидами (средства, уничтожающие водные растения), так и косвенным, нацеленным на устранение факторов зацветания.
Подавляет развитие цианобактерий растительноядная рыба, например, белый толстолобик, амур. Но не всегда заселение толстолобика дает нужный результат.
Специальные организации пытаются бороться с этим губительным явлением:
К сожалению, перечисленные меры борьбы не дают нужного эффекта. Кроме того они очень материально и трудозатратны.
Водоемам и его обитателям нет никакой пользы от зацветания. Ученые пока не знают, как точно сбалансировать водный режим, чтобы урегулировать рост и развитие сине-зеленых водорослей. Они считают, что глобальная причина увеличения ядовитых цианобактерий — прирост населения на планете Земля. Вместе с этим усиленно развиваются промышленность и сельское хозяйство. Отсутствие экологической грамотности у руководителей предприятий и хозяйств усугубляет ситуацию.
Жители городов, деревень обязаны активно помогать в сохранности чистых водоемов, участвовать в их очистке. И в первую очередь — не засорять. Сохранить чистую воду на планете — значит сохранить жизнь.
Причины цветения воды
Многие из нас видели, а кто-то и сталкивался с проблемой цветения воды в колодцах, емкостях, аквариумах. Жидкость обретает выраженный зеленоватый оттенок и неприятный запах. Это часто наблюдается в открытых водоемах и озерах. Встречается даже в бутилированной таре и емкостях с сырой водой. Почему вода зеленеет и опасно ли купаться, использовать в быту и пить такую жидкость?
Основная причина
Вспомните урок биологии в школе, когда вы изучали пробы озерной воды под микроскопом. Вы, скорей всего, замечали скопления голубовато-зеленых клеток. Это водоросли, которые получили название сине-зеленых из-за содержания в них цианобактерий. Под действием солнечных лучей и ультрафиолета они вырабатывают зеленый пигмент — хлорофилл. Соответственно, чем больше света поступает в воду, тем активнее размножаются бактерии и тем быстрее водоем зеленеет.
Именно поэтому основной причиной цветения воды является бактерии, а не водоросли. Впрочем, повышенное число сине-зеленой растительности в озерах также повышает риск заражения.
Цветение водоемов
Как правило, открытые водоемы зацветают весной, когда температура воды прогревается до +17-19 градусов Цельсия. Сине-зеленые водоросли пробуждаются от спячки и начинают активно размножаться, покрывая за короткий срок всю поверхность воды зеленоватой пленкой. Для человека это явление не опасно, тогда как для обитателей водоемов — настоящая эпидемия. Во-первых, пленка снижает концентрацию кислорода в воде, что приводит к гибели рыб. Гниющие останки рыб идут в корм водорослей, за счет чего они размножаются ещё быстрее.
В природе этот процесс имеет саморегуляцию. Некоторые живые существа — санитары прудов и озер — питаются именно сине-зелеными водорослями. Таким образом, вода очищается от избытка цианобактерий. Кроме того, хлорофилл перестает выделяться при снижении температуры в озере или во время дождей.
Как устранить проблему?
Первым делом следует оценить состояние воды в водоеме. Можно взять пробы для анализа в лаборатории или попытаться самостоятельно определить степень заражения. Если процесс размножения водорослей не быстрый и само цветение началось 1-2 недели назад, не стоит беспокоиться. Природа сама отрегулирует ситуацию наилучшим способом. Если опасаетесь за рыб, можно усилить продувку водоема с помощью аэротруб или фонтана.
Когда процесс зеленения идет быстро и уже достаточно долго, необходимо точно определить причину. Лучше всего воспользоваться услугами специализированных организаций. Важно как можно быстрее выявить причину и устранить её, чтобы не навредить обитателям пруда.
Одним из способов борьбы с цветением является обустройство теневых участков на поверхности водоема. Можно высадить по берегу деревья или запустить в пруд природных антагонистов сине-зеленых водорослей, а именно кувшинок. Также для борьбы с заражением в водоем запускают некоторые виды рыб, которые питаются цианистыми водорослями. К химическим методам относят использование специальных препаратов — альгицидов.
Зеленеет вода в кулере, что делать?
С водоемами на открытой местности разобрались, но почему вода зеленеет в отгороженном от всех лучей и воздействий кулере? Заражение воды происходит на этапе её использования потребителем, так как в глубоких артезианских скважинах цианистые бактерии не обитают. Однако артезианская вода содержит фосфор, который является питательной базой для водорослей. При открытии бутыли внутрь может проникать воздух со спорами бактерий, которые начинают размножаться при попадании на бутыль солнечного света. Достаточно 2-3 недель, чтобы вода окрасилась в зеленоватый оттенок.
Заражение воды может происходить через различные элементы кулера — краны, насосы, горлышко и т.д. Пить зеленую воду опасно и неприятно. Как избавиться от проблемы?
Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15
* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО
Записки астраханского натуралиста. Почему цветет Волга?
Каждое лето, да порой и весной, астраханцы видят, что Волга цветет, ее вода становится неприятного зеленоватого цвета, и пахнет от нее не самым приятным образом – причем даже водопроводная вода сохраняет этот запах, да и неприятный привкус. А в ериках и речушках в теплое время часто случаются заморные явления, когда дохлая рыба покрывает их берега. Почему же все это происходит – об этом я решил спросить гидробиолога Астраханского государственного биосферного заповедника Марию Бирюкову. Микрофотографии различных водорослей и планктона предоставили коллеги Марии из Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Москва).
Мария, чем вообще занимается гидробиология? Только коротко и понятно для людей без биологического образования.
— Гидробиология – это наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных экосистем. Звучит сложно, но зато емко. Гидробиология изучает отдельные водные организмы, их скопления (популяции и сообщества), их взаимодействия друг с другом и неживой природой, чтобы применять полученные знания в интересах освоения гидросферы и оптимизации взаимодействия человеческого общества с водными экосистемами.
Практические задачи которые решает гидробиология:
1. Повышение биологической продуктивности водоемов для получения из них наибольшего количества биологического сырья.
2. Разработка биологических основ обеспечения людей чистой водой, в том числе оптимизация функционирования экосистем, создаваемых для промышленной очистки питьевых и сточных вод.
3. Экспертная оценка экологических последствий зарегулирования, перераспределения и переброски стока рек, антропогенного изменения гидрологического режима рек (малых и крупных), озер и морей.
4. Оценка вновь создаваемых промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий для водных экосистем с целью охраны последних от недопустимых повреждений.
5. Мониторинг состояния водных экосистем.
Главным методом гидробиологии, как и остальных экологических дисциплин, является системный подход, т. е. рассмотрение экосистемы целиком.
Внутренняя часть плавучей цианобактериальной плёнки
В последнее десятилетие довольно остро встала такая проблема, как цветение воды в Волге, в водохранилищах Волжского каскада. В самые жаркие периоды даже у водопроводной воды часто меняется вкус, поэтому этот вопрос интересует если не всех, то многих. Почему это вообще происходит?
Когда водоросли «цветут», растет их количество, увеличивается их биологическая масса и чем больше низших водорослей в воде, тем больше накапливается продуктов их жизнедеятельности. Отсюда в водопроводной воде запах специфический и вкус не приятный. На мой взгляд, про водопроводную воду и ее качество нужно говорить отдельно, так как это затрагивает тему очистных сооружений и эффективность их эксплуатации.
Низшие растения рода педиаструм
Это относительно новый процесс для р. Волга или это было и раньше? В чем причина того, что цветение воды теперь отмечают не только в южных регионах, но и намного севернее?
— Процесс «цветения» воды был, есть и будет всегда. Ничего страшного в этом нет, если это не приобретает тяжелую форму. Если вернуться на 50 или 100 лет назад, то действительно такого массового развития и «цветения» фитопланктона в верхней и центральной частях бассейна реки Волга не было. В первую очередь это связано с развитием сельскохозяйственного и промышленного секторов, которые выбрасывают удобрения, отходы своего производства в реки, а так же недостаточной работой очистных сооружений. То, что мы видим сейчас – это результат их деятельности, хотя и климатический фактор вносит сюда свою лепту.
Может, это дилетански прозвучит, но неужели никто не ест эти сине-зеленые водоросли, да и фитопланктон в целом? Как бороться с этим явлением?
— Управа на фитопланктон есть. Низшими водорослями питаются достаточно большое количество животных организмов. Фитопланктоном питается весь зоопланктон, за исключением хищных форм водных беспозвоночных, а так же некоторые представители ихтиофауны, например, белый амур, толстолобик и частично веслонос (хотя большую часть рациона его составляет зоопланктон и личинки насекомых). Молодь рыб тоже потребляют фитопланктон. Некоторые виды цианобактерий человек потребляет в пищу в виде суспензий и порошков, из которых делают БАДы. Например, Носток и Спирулина. Есть хищные водные растения, которые питаются фитопланктоном, к примеру Пузырчатка обыкновенная (о которой мы уже писали). В ее ловчих аппаратах я обнаружила множество эвгленовых водорослей и одиночные клетки диатомовых и зеленых водорослей, некоторых цианобактерий.
Методики борьбы с фитопланктоном были разработаны и предложены достаточно давно, постоянно возникают новые способы, появляются новые установки для очистных сооружений. Стоят подобные системы дорого, в основе их работы всегда есть и остаются в первую очередь механические способы удаления, затем уже химические. С химическими реагентами надо быть осторожными, чтобы не нарушить нормы ПДК по СанПину, поэтому им на смену приходят ультрозвуковые и лазерные системы очистки или доочистки.
В СССР эта тема изучалась очень хорошо. Проводились массовые и комплексные эксперименты, сине-зеленые водоросли летали в космос. Ученые пытались выделить полезные компоненты из токсикантов цианобактерий. Сейчас довольно активно фитопланктон применяется в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности в Китае, Корее, Японии, США, странах Европы. Из красных и бурых водорослей получают агар-агар, который выступает растительным заменителем желатина.
В России же большую часть разработок предшественников положили на полки пылиться. Не многие нынешние заинтересованные лица хотят понимать проблематику фитопланктона, вникать в причины и искать пути решения. Хотя решений масса, этому нужно уделить время и внимание.
Фрагмент нити низшего растения рода Spyrogyra
Сине-зеленые водоросли, если я не ошибаюсь, уменьшают количество кислорода в воде и приводят к заморам, гибели рыбы – это так?
— Не только сине-зеленые водоросли, но и зеленые, и диатомовые, и пирофитовые или сразу комплекс из водорослей. Под замором следует понимать резкое уменьшение растворенного кислорода в воде и увеличения доли растворенных неорганических и органических соединений. Днем все эти водоросли в процессе фотосинтеза выделяют кислород, а ночью, наоборот, его поглощают и выделяют СО2. Помимо фотосинтеза растворенный кислород в воде расходуется на биологическое потребление кислорода и на химическое потребление кислорода. Резкие скачки уровня кислорода в воде вызывают «шоковое» состояние у ихтиофауны (и не только у нее). Так же водоросли выделяют токсиканты в виде продуктов своей жизнедеятельности, которые тоже оказывают на рыбу негативное влияние.
Колония зеленой водоросли рода Micractinium
Как вообще меняется состав воды, содержание фитопланктона, сине-зеленых водорослей в р. Волга?
Если рассматривать состав и соотношение фитопланктона в воде в течение всего года, то он так же не постоянен. Зимой и ранней весной преобладают диатомовые водоросли и холодолюбивые формы зеленых и сине-зеленых водорослей. Весной, с прогреванием воды, начинается рост бактериофауны и микроскопических грибов, за ними подтягиваются сине-зеленые водоросли, диатомовые достигают массового развития, но с увеличением температуры воды им на смену приходят зеленые водоросли. К концу мая, началу июня и весь июль, август и пол сентября в наших водоемах массово развиваются зеленые и сине-зеленые водоросли. Каждый из этих отделов в водоеме занимают свою нишу, иногда конкурируя между собою. В течение самого теплого сезона также активно развиваются эвгленовые водоросли, нитчатые сине-зеленые водоросли, нитчатые колонии зеленых водорослей. В стоячих водоемах, среди них могут попадаться золотистые, желтые и другие водоросли. Диатомовые водоросли сменяются на теплолюбивые формы. Они, как правило, тяжелые, держатся в придонных слоях воды, с ними соседствуют пирофитовые водоросли. С конца сентября и до первого льда, снижается количество зеленых и сине-зеленых водорослей. Они отмирают и массово оседают на дно, где начинается активный процесс их разрушения и потребления животным и бактериальным комплексом.
Обрастание колонией диатомовых водорослей рода Cymbella
Было очень интересно узнать о фитопланктоне. Я думаю, что это наш не последний разговор, и главный вывод, который я для себя сделал: цветение воды — это не какое-то природное бедствие, его можно и предотвратить, и сгладить последствия. Я помню времена, когда городские каналы напоминали зеленые стоячие болота, в которых, наверное, не было ни одной рыбы. Сейчас в них почаще меняют воду и они стали прозрачными и чистыми, над ними летают чайки и другие птицы, в них водится рыба. Главное — заниматься этой проблемой, инвестировать в нее время и деньги, изучать те последствия, к которым привело создание Волжского каскада.
— Вы правы. Рациональное использование водных ресурсов требует внимания, понимания и изучения. Если уж подчинять водные экосистемы на благо человечества — это значит нести полную ответственность за то, что используешь, оценивать риски потерь, масштабы последствий и отдавать отчет о том, что чистое потребительское отношение к водным ресурсам без сохранения таковых приведет рано или поздно к плачевным результатам. Собственно, мы уже это наблюдаем. Задача всего общества, не только нашего региона, научиться беречь, сохранять и приумножать то, что имеем. Каждый житель может это сделать уже сейчас, взяв на себя ответственность за свои действия по отношению к водоемам нашего уникального региона. И начать стоит с мусора, его ни в коем случае нельзя бросать в реки и оставлять на берегах. А для крупномасштабных мероприятий у нас есть государственные программы.
Цветение воды
Цвете́ние во́ды в водоёмах – природное явление, вызываемое массовым размножением фитопланктона – свободно парящих в воде микроводорослей. Этот термин объединяет виды, входящие в 13 групп водорослей. Весной и осенью в водоёмах преобладают холоднолюбивые диатомовые водоросли, имеющие большие клетки с кремневым панцирем. Следует заметить, что при отмирании панцирь диатомовых опускается на дно и может сохраняться долгое время. На этом основан так называемый диатомовый анализ – метод реконструкции условий, которые были в данном водоёме многие годы назад (сотни и тысячи лет). Это позволяет оценить изменения экологических условий в водном объекте.
Большинство водорослей насыщает воду кислородом в процессе фотосинтеза, нейтрализует многие химические соединения, поглощает нитраты и углекислый газ при разложении органики, контролирует развитие бактерий. Многие одноклеточные виды служат пищей для мальков рыбы, рачков, коловраток и т.д.
Длительное время доминирующее развитие одного или нескольких видов фитопланктона в водоёмах в отдельные периоды интересовало лишь узкий круг специалистов-гидробиологов. Однако с середины ХХ в. цветение воды природных водоёмов стало принимать характер серьезной глобальной экологической проблемы. В летний период негативные последствия массового развития группы сине-зелёных водорослей стали принимать угрожающие масштабы. По особенностям строения клетки эта группа водорослей близки к бактериям, поэтому их иначе называют цианобактериями. Среди тысяч описанных видов цианобактерий имеются формы одноклеточные, колониальные и нитчатые. Высокая приспособляемость сине-зелёных водорослей к условиям окружающей среды обусловила их широкое распространение в природе. В неблагоприятных условиях сине-зелёные водоросли формируют покоящиеся клетки – споры, или акинеты. Осенью при снижении температуры эти споры опускаются на дно, перезимовывают, сохраняя жизнеспособность популяции, а весной прорастают и вплывают на поверхность воды к свету.
При возникновении благоприятных условий клетки сине-зелёных водорослей размножаются с огромной скоростью простым делением. Удвоение их массы происходит в считанные часы и концентрация в воде достигает миллионов клеток в миллилитре. Цветение воды классифицируют по биомассе водорослей: слабое – до 1 мг/л, умеренное – 1–10 мг/л, интенсивное – 10–50 мг/л, гиперцветение – более 50 мг/л. В водоёмах средней полосы России среди сине-зелёных доминируют виды родов Microcystis, Anabaena и Aphanizomenon. Мониторинг цветения осуществляется путём анализа видового состава с измерением биомассы водорослей. Широко применяется оценка биомассы через измерение концентрации хлорофилла. Этот пигмент синтезируется в клетках фитопланткона и обеспечивает оптимальное функционально-активное состояние растительной клетки. Процессы образования и разрушения хлорофилла связаны с общим метаболизмом растительного организма. Поэтому по хлорофиллу оценивают степень развития водорослей, их биомассу и первичную продукцию, судят об уровне трофии и нагрузке биогенными элементами водоёма в целом. Спектрометические методы определения хлорофилла позволяют проводить мониторинг этого пигмента из космоса, отслеживая крупные пятна цветения внутренних водоёмов и морей.
В интенсивно цветущих водоёмах концентрация этого пигмента может достигать 300 мкг/л.
Во время массового развития сине-зелёных водорослей наблюдаются характерные «пятна цветения» (в англоязычной литературе для их обозначения используется термин «bloom») вызванные ветровым переносом лёгких, концентрирующихся у поверхности клеток водорослей. Наиболее высоких концентраций водоросли достигают в заливах, где в результате нагона образуются плотные слои сине-зелёного цвета.
При оседании водорослей на дно происходит окисление органического вещества. В летний и зимний периоды при стратификации водной толщи не происходит обогащения кислородом нижних слоёв воды верхними, возникает аноксия, т.е. бескислородный режим. Химическое состояние в придонных слоях и донных осадках сдвигается от окислительных к восстановительным условиям, благоприятствующим выделению из донных осадков токсикантов, например тяжёлых металлов.
Резкий скачок потребления кислорода разлагающейся органической массой в это время приводит к возникновению кислородных дефицитов и рыбных заморов. Цветение воды наносит существенный ущерб рыбному хозяйству и создаёт серьезные проблемы для муниципального водоснабжения. Известны случаи забивания фильтров водопроводных станций сгустками цианобактерий. Наконец, существенным отрицательным следствием развития сине-зелёных следует считать явление биокоррозии – обрастания трубопроводов, оборудования электростанций, плотин биопленками цианобактерий. Таким образом, проблема цветения водоёмов сине-зелёными водорослями должна волновать не только гидробиологов и гидроэкологов, но и государственные органы, ответственные за охрану здоровья и защиту окружающей среды.
Причиной возрастающих масштабов цветения водоёмов сине-зелёными водорослями считается избыточная нагрузка на водоёмы биогенных веществ, прежде всего фосфора. Это явление, называемое антропогенным эвтрофированием, приобрело глобальный характер и в настоящее время является предметом активных исследований. При этом массовое развитие сине-зелёных водорослей наблюдается не только в водоёмах замедленного водообмена, но и в реках. Обычно массовое развитие цианобактерий связывают с высокими концентрациями минерального фосфора в воде водоёма, низким отношением содержания в воде азота к фосфору, низкой концентрацией в воде дафний, способных потреблять некоторые виды сине-зелёных, благоприятным температурным режимом для теплолюбивых видов фитопланктона. Важное значение для быстрого развития цианобактерий и образования пятен цветения имеет сравнительно слабый пресс более высоких трофических уровней, поскольку крупные колонии сине-зелёных водорослей непригодны в качестве пищи для зоопланктона, предпочитающего другие группы. К сожалению, если физиология и экология цианобактерий в значительной мере изучена, то полного понимания механизмов цветения пока наукой не достигнуто. В настоящее время не существует не только универсальных, но даже и для отдельных водоёмов теоретически обоснованных методик прогнозирования развития фитопланктона. Причина этого – чрезвычайная сложность и многофакторность этого явления; при этом определяющие цветение факторы действуют одновременно и с разной интенсивностью.
Серьёзные негативные последствия цветения обусловили активную разработку их научного исследования и поиск мер, направленных на сдерживание развития токсичных цианобактерий. Помимо специальных водоохранных программ по снижению внешней нагрузки на водоёмы биогенных веществ разрабатываются мероприятия для подавления цветения в самом водоёме. Эти мероприятия включают как прямые методы подавления цветения, например применение альгицидов, так и косвенные, направленные на усиление лимитирующих факторов цветения и понижения способности экосистемы к фотосинтезу. Определённую роль может играть культивирование и ежегодное скашивание конкурентов фитопланктона – макрофитов. Среди попыток направленного воздействия на экосистемы особое место занимают биологические методы, называемые биоманипуляцией. Известным биологическим способом подавления массового развития цианобактерий является вселение в водоём растительноядной рыбы – белого толстолобика, хотя этот метод далеко не всегда оказывается успешным. В любом случае для реализации методов биоманипуляции необходимы широкие полевые испытания биохимических методов и разработка научных способов внесения биологических субстанций в водоёмы. Очевидно, что перспектива борьбы с цианобактериальным цветением водоёмов связана с применением комплексных экотехнологий, сочетающих различные методы подавления цветения.