на главную>>>

Рыбы и рыболовство>>>

1 2 3 4 5 6 7 8  на главную>>>

Почему в Байкале вода пресная?

• Байкал как водоем заполнялся поверхностными водами. Реки не успевают насытиться солями, так как кристаллические породы их лож труднорастворимы, поэтому они несут в Байкал воду слабой минерализации, которая соответствует стандартам на самую высококачествен­ную питьевую воду. Благодаря тому что водный баланс в Байкале нулевой, т. е. приходная и расходная части одинако­вы, минерализация воды в озере постоянная. Лишь в послед­ние десятилетия из-за антропогенных влияний она получила тенденцию к повышению.

Как классифицируется вода в Байкале?

• Вода в Байкале относится к слабоминерализованным мягким водам гидрокарбонатного класса, группы кальция первого типа (по классификации О. А. Алекина). В среднем на долю гидрокарбонатов кальция и магния приходится 84%, хлоридов и сульфатов—7 и щелочных металлов—9% эквивалент ионов. Вода озера принадлежит   к   гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной (НСОз~—Са²⁴'—804^) гидрохимической фации, хотя вода большинства притоков (170 из 250 обследованных) относит­ся к гидрофации гидрокарбонатно-кальциево-кремниевой (НСОз~—Са^—SiO-t). Изменение фации притоков в озере свидетельствует о специфике процессов формирования бай­кальских вод. Поступающие в озеро воды претерпевают при метаморфизации глубокие изменения в своем химическом составе, приводя к изменению гидрохимической фации. Од­ним из процессов, ведущих к этому, является процесс биогенного извлечения кремния диатомовыми водорослями.

 Почему химический состав воды в Байкале сравнительно однороден?

• Потому что вся водная толща интенсивно перемешивается как ветровыми течениями, так и постоянной циркуляцией, турбулентной диффузией при изме­нении t° и др.

Как изменяется химический состав воды в Байкале по сезонам?

• Изменение химического состава воды происходит главным образом в содержании соединений фосфора, кремния и азота. Изменения содержания кремния в верхних слоях воды зависят от развития диатомовых водорос­лей. Максимальные его концентрации отмечаются зимой, в период депрессии в развитии водорослей, минимальные— весной, в период весеннего цветения. Минеральные и органи­ческие соединения азота и фосфора имеют два максимума концентрации (зимой—в январе—феврале и летом—в июле), а также два минимума (весной—в мае—июне и летом—в августе). Эти колебания целиком зависят от сезонного разви­тия фитопланктона.

 Как изменяется состав воды Байкала по акватории?

• Средний химический состав вод в разных частях байкальской котловины почти одинаков.

Больше изменений на тех участках, которые примыкают к крупным притокам, а также на тех, где интенсивно развиваются водоросли. В этих районах может значительно изме­няться количество растворенного кремния, вплоть до полной его утилизации, а также солей фосфора (фосфатов) и азота (нитратов). Вода притоков несколько отличается от байкаль­ской. Однако в зависимости от объема стока происходит постепенное изменение химического состава воды притоков и превращение ее в воду байкальскую.

 Как изменяется состав воды Байкала с глубиной?

• Содержание минеральных соеди­нений, биогенных элементов увеличивается, органических, напротив, снижается (табл. 3).

Сколько химических элементов содержится в воде Байкала?

• Точного подсчета пока не прове­дено. С помощью нейтронно-активационного метода иденти­фицировано более 40 элементов. Однако это далеко не все. Вероятно, в байкальской воде присутствуют почти все эле­менты Периодической системы Д. И. Менделеева, только многие из них в очень малых количествах.

Каких химических элементов больше всего в воде Байкала?

• Кальция, углерода, кислорода, магния, натрия, калия, кремния, серы, хлора, азота, железа, фосфора.

Можно ли приготовить искусственно байкальскую воду?

• До настоящего времени никто пока подобных экспериментов не проводил. По химическому набору элементов, может быть, и можно сделать раствор, похожий на байкальскую воду. Что же касается ее молеку­лярной структуры и изотопного состава, то, вероятно, невоз­можно.

Сколько содержится микроэлементов в воде Байкала?

• Сотые и тысячные доли милли­грамма в 1 л. Роль микроэлементов в воде Байкала изучена недостаточно, хотя многие из них необходимы для нормаль­ной жизнедеятельности водных организмов. Микроэлементы, например, влияют на обмен в растительных организмах, на синтез и действие витаминов, входят в состав ферментов, а также в состав элементов крови позвоночных и т. д.

 Какое наименьшее количество растворенных твердых веществ в воде Байкала можно измерить обычными стандартными лабораторными методами?

• Современные   нейтронно-активационные приборы позволяют измерять чрезвычайно малые количества элементов, содержащихся в воде в растворенном виде,—миллиардные доли процента. В Байкале были проведе­ны такие исследования для оценки содержания в воде микроэлементов. Точность измерений позволила уловить их содержание в количестве 10"¹⁰—1(Г¹². В зарубежных лабора­ториях с помощью анодной пленочной вольтометрии с исполь­зованием тонкопленочных ртутно-графитовых электродов профессор Дайтон Керрит из Массачусетсского технологиче­ского института измерил методом прямого анализа проб морской воды миллиардные доли процента содержания в воде таких металлов, как цинк, медь, свинец и кадмий.

Изменяется ли химический состав воды в Байкале при замерзании?

• С понижением температуры во­ды растворимость многих веществ снижается. При замерза­нии воды в морях и соленых озерах происходит ее опресне­ние — высаливание льда. То же происходит и при замерзании воды в Байкале. Но так как минерализация байкальской воды очень мала, то изменение ее химического состава незначи­тельно. Более заметно изменение минерализации воды при замерзании в мелководных заливах. Может быть, интенсив­ное подледное развитие фитопланктона связано с обогащени­ем биогенными элементами верхних слоев воды при замерза­нии озера.

Сколько солей уносит Ангара за год из Байкала?

• В течение года в Ангару при среднем стоке около 60 км³ воды и минерализации 96,7 мг/л уносится 5,6 млн т минеральных и 0,15 млн т органических веществ.

Сколько солей откладывается в донных отложениях?

• В донные отложения Байкала в течение года поступает 1,72 млн т минеральных, в том числе 29 тыс. т железа, и 0,45 млн т органических веществ и др.

Увеличивается ли содержание солей в Байкале?

• Соленость (минерализация) воды в Байкале возрастает из-за возросшего количества солей, приносимых притоками. В Байкале ежегодно остается только из основных ионов 545 тыс. т гидрокарбонатов (НСОз~), 118 тыс. т сульфатов (S04²"), 22,7 тыс. т хлора (С1~), 10 тыс. т азота (Ы0з~), 2,37 тыс. т фосфатов (Р04³"), 118 тыс. т кальция (Са²⁴^, 60 тыс. т магния (Mg²⁴'); 30 тыс. т натрия и калия (Na^'+K'^), 460 тыс. т органических веществ, 28,9 тыс. т железа (Ре—общ.), 495 тыс. т кремния (Si02). Общее   количество  ионов,  остающихся  в  Байкале, 1 890 тыс. т, что составляет около 24% от общего количества солей, поступающих в озеро.

Каков диапазон изменения химического состава воды Байкала?

• По основному ионному составу вода открытых частей Байкала довольно стабильна и почти не претерпевает изменений. По отдельным же компонентам, как, например, биогенные элементы, изменения довольно значи­тельны. Так, в период интенсивного развития водорослей из воды в поверхностных слоях, где они обитают, могут почти полностью исчезать (до аналитического нуля) минеральные соединения кремния, фосфора, азота, уменьшается содержа­ние углекислоты, железа и ряда микроэлементов. Однако содержание этих веществ после прекращения развития фито­планктона и усиленного ветрового перемешивания ежегодно восстанавливается. Соединений солей азота и фосфора, а также железа и марганца в Байкале почти всегда достаточно, и в следующем году круговорот этот повторяется снова. Изменение же минерализации, вызванное антропогенным вли­янием, однозначно—она возрастает.

Как пополняется в Байкале запас питательных веществ?

• Для поддержания жизни водных организмов необходимо постоянное снабжение их питатель­ными веществами. Основным источником их пополнения в Байкале являются притоки озера. Значительную долю состав­ляют вещества, поступающие в повторное использование за счет их регенерации из отмерших организмов, а также за счет выноса их к поверхности с глубинными водами при ветровом перемешивании воды. Заметную часть питательных веществ приносят промышленные и бытовые стоки.

Почему в воде Байкала мало силикатов?

• Ежегодно реки, впадающие в Байкал, приносят более 600 тыс. т кремния, а содержание его в воде очень мало и не возрастает. Кремнекислоту потребляет для построения панциря (наружного скелета) самая многочис­ленная по видовому составу и самая большая по биомассе группа диатомовых водорослей, а также губки и некоторые моллюски. Кроме того, с водами Ангары выносится свыше 100 тыс. т кремния, и около 500 тыс. т в год увлекается в донные отложения озера в виде панцирей отмирающих диато­мовых водорослей, спикул губок и створок некоторых моллю­сков.

Какие газы растворены в воде Байкала?

• Практически все те газы, кото­рые существуют в атмосфере, а также газы подземного происхождения, выделяющиеся со дна озера. Но пропорции газов значительно отличаются, потому что неодинакова их растворимость в воде и не все они участвуют в биологическом и биогеохимическом круговороте. Так, в воде озера больше всего растворено азота, в значительном количестве содер­жится кислород, углекислый газ. Аргон, гелий, неон, крип­тон присутствуют в весьма малых концентрациях.

Каков состав растворенных газов в воде на разных глубинах?

• В водной толще Байкала из газов в растворенном состоянии содержатся кислород, дву­окись углерода, азот, а также аргон, гелий, неон, криптон и др. Количество газов зависит от температуры и давления, при которых они растворяются (за исключением кислорода, коли­чество которого зависит от жизнедеятельности потребля­ющих его организмов, а также количества органического вещества, на окисление которого расходуется кислород). В какой форме инертные газы связаны с молекулой воды, пока нет достоверных сведений.

Каким образом кислород попадает в водную толщу?

 В зоне проникновения света, не­обходимого для жизнедеятельности водорослей, вода насыща­ется кислородом, выделяемым растениями в процессе фото­синтеза. В самом поверхностном слое воды кислород частич­но поступает из воздуха. На большие глубины кислород попадает при перемешивании воды ветром, при турбулентных и циркуляционных течениях и т. д.

Сколько кислорода выделяют в воду Байкала водоросли в процессе фотосинтеза?

В процессе фотосинтеза водо­росли на каждый грамм углерода в синтезированном органи­ческом веществе выделяют в воду в 2,5—2,8 раза больше кислорода. За год в озере под 1 м² синтезируется до 127 г органического углерода, следовательно, при этом выделяется до 320—330 г кислорода; для всего Байкала это составит около 10—10,2 млн т.

Какое количество кислорода может быть растворено в воде Байкала?

• Основньм источником кислоро­да, обогащающим воды Байкала, является фитопланктон. На его долю приходится до 99,5% всего поступающего в воды Байкала кислорода. Роль донных макрофитов и, вероятно, микрофитов в общем кислородном балансе составляет около 0,5% от его количества. С повышением температуры воды количество растворенного кислорода уменьшается

При повышении минерализации воды растворимость газа падает: например, при 0° С растворимость кислорода в 1 л воды с минерализацией менее 1 г/л (пресная вода) составляет 49мл, а при минерализации 30 г/л (морская вода)—только 15 мл, т. е. снижается более чем в 3 раза. Биологи утвержда­ют, что при повышении температуры воды на 10° С потребле­ние кислорода рыбами удваивается и обилие рыбы и других водных животных может привести к снижению кислорода в воде. Особенно это заметно в малых водоемах. Таким образом, максимальное содержание кислорода в открытой воде Байкала может достигать 14 мг/л.

В зимний и особенно весенний период, когда Байкал еще покрыт льдом и происходит так называемое подледное цвете­ние воды, т. е. интенсивное развитие фитопланктона, который в процессе фотосинтеза выделяет кислород, его содержание

повышается до 16—18 мг/л. В Забайкалье, в Ивано-Арахлейских озерах, в отдельные годы в малоснежные зимы, когда лед не покрыт снегом, в период подледного цветения фитопланктона и фитобентоса, содержание его повышается до 20—22 мг/л. Из воды в свежей проруби кислород иногда выделяется в атмосферу в виде пузырьков.

На что расходуется растворенный в воде кислород?

• Основными потребителями кис­лорода являются фито- и зоопланктон, аэробные бактерии, зообентос, рыбы и другие водные организмы. Значительное количество кислорода расходуется на окисление органических веществ как в водной толще, так и в донных отложениях. Насыщенность воды кислородом во всей толще способствует развитию жизни на всех глубинах.

Есть ли кислород в придонных слоях воды?

• Есть, его содержание составля­ет от 70 до 80% нормального для данных условий насыщения. Так, если в поверхностных слоях воды (в ее деятельном слое) озера содержится кислорода в среднем 11,7—11,9 мг/л, то на глубине 1400м—9,9—10,6 мг/л, а на максимальной глубине (около 1600 м)—9,5 мг/л. В слое, непосредственно прилежа­щем к донным отложениям, содержание кислорода заметно снижается. Толщина этого слоя воды, обедненного кислоро­дом, до 1 м.

Какие особенности газового режима и химизма связаны с гомотермиеи в Байкале?

• В период гомотермии в Байкале происходит выравнивание химического состава воды, обога­щение глубинных ее слоев кислородом, а поверхностных— биогенными элементами за счет поступления к поверхности обогащенных ими глубинных вод при ветровом перемешива­нии. Такой механизм поступления кислорода в глубины озера обеспечивает существование животных в Байкале даже на самых больших глубинах. В водоемах, где такой механизм отсутствует (оз. Танганьика, Черное море), в глубинных слоях со 150—200 м сероводородная зона.

Что служит источником углекислого газа в воде?

• Углекислый газ в воде, необхо­димый для фотосинтеза растений, образуется при дыхании водных животных, окислении органических веществ, при сдвиге карбонатного равновесия, а также поступает непосред­ственно из атмосферы.

Как растворяется в воде угарным газ?

• Исследования содержания угар­ного газа в воде Байкала не проводились. По наблюдениям в морях выявлено, что этот газ выделяется некоторыми морс­кими растениями и животными. Эверест Дуглас из Скрипсов-екого океанографического института установил, что окись углерода растворяется в морской воде хуже, чем кислород, но лучше, чем водород или азот. На основании этого можно считать, что содержание угарного газа довольно значительно в тех местах, где его много поступает в воду. А это обычно бывает в поверхностных слоях, куда направлен выхлоп газов судов с двигателями внутреннего сгорания.

Почему на дне Байкала редко встречаются кости рыб и млекопитающих?

• Вода в Байкале обладает высо­кой растворяющей способностью, которая с глубиной возра­стает.    Поэтому  все  твердые   остатки  животных— млекопитающих, рыб, моллюсков и др.—долго на дне не сохраняются. Для инженерных бетонных конструкций приме­няются специальные марки бетона.

Почему на волнах образуется пена?

• Пена состоит из пузырьков воз­духа, разделенных пленкой воды. В пресной воде пузырьки, сближаясь друг с другом, сливаются, а в соленой воде отталкиваются. Большая их часть в морях и океанах образу­ется при ветре, но они могут возникать и при дожде и даже снеге. Пузырьки, образующиеся вблизи берега, очень мелкие, обычно менее 0,5 мм в диаметре. Поднимаясь на поверхность, они лопаются и выбрасывают в воздух брызги на высоту, в тысячу раз превосходящую их диаметр. Полагают, что этим объясняется наличие частиц соли в атмосфере морских и океанских побережий. Образованию пены на волнах в значи­тельной степени способствует постоянно присутствующая на поверхности тончайшая пленка из органических веществ (белков и углеводородов).

Почему у два глубоких водоемов скапливается сероводород?

• Скопление сероводорода наблю­дается в тех глубоких водоемах, где вертикальное перемеши­вание воды отсутствует или незначительно. Поэтому кисло-род в глубинные придонные слои не поступает совсем или его слишком мало. В таких условиях развиваются анаэробные (бескислородные) процессы, при которых серобактерии про­дуцируют сероводород за счет восстановления содержащихся в воде сульфатов. Такое явление происходит в Черном море, в оз. Танганьика и других водоемах. При избыточном поступ­лении органических веществ, даже при наличии слабого перемешивания и, следовательно, поступлении некоторого, но недостаточного количества кислорода на дне водоемов может накапливаться сероводород постоянно или периодически, как это происходит, например, в Балтийском море, в некоторых озерах Польской Народной Республики (Мазурские озера), в некоторых из Великих озер Северной Америки.

Какое воздействие на водные организмы оказывает сероводород?

• Сероводород  смертелен   для большинства водных организмов. Появление большого коли­чества сероводорода в чистой воде вредно еще и потому, что для его окисления потребляется кислород и тем самым создается его дефицит для дыхания организмов. Между тем серобактерии очень живучи. Если однажды они поселяются в донных отложениях водоема, где много органических ве­ществ, то свою способность интенсивно развиваться сохраня­ют даже при перемешивании воды и обогащении ее кислоро­дом. Признаки сероводорода появились в Байкале, в районе, где сбрасываются промстоки Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, на дне накапливаются органические вещества от этого предприятия.

Какая реакция воды в Байкале (кислая или щелочная)?

• Вода в Байкале имеет слабоще­лочную реакцию из-за наличия в ней щелочных элементов (натрия, кальция, магния и калия) и низкого содержания свободной углекислоты. Концентрация водородных ионов (рН) находится в пределах 7—8,5 ед. С глубиной рН снижает­ся. Понижается концентрация водородных ионов и зимой в подледный период.

Как изменяется реакция воды в Байкале по сезонам?

• Реакция воды в Байкале в лет-Яее время несколько изменяется в сторону щелочности и рН возрастает до 8—8,5. В зимнее время происходит сдвиг в сторону нейтральной реакции и рН становится близким к 7.

Каковы величины Eh донных отложении Байкала?

• В поверхностных слоях донных отложений Байкала до глубины 5—20 см идут окислительные процессы, и Eh здесь колеблется от +50 до +300 мВ. Глубже идут восстановительные процессы, и значения Eh имеют отрицательный знак. Их величины колеблются от —50 до -230 мВ. Абсолютная величина показателя Eh может свиде­тельствовать об интенсивности окислительных или восстано­вительных процессов. В окислительном слое гидроокислы железа типа Ре(ОН)з и гидрогетит, в восстановительном— сульфаты железа (гидротроилит, пирротин, пирит, марказит), а также его силикаты (лептохлориты).

Какова величина рН дойных отложений Байкала?

• В донных отложениях величина рН зависит от того, какие процессы в них протекают:

окислительные, восстановительные или нейтральные. В окис­лительной зоне меньше водородных ионов, и его величина ближе к нейтральной (рНэ'7) или слабокислой (рН<7). В вос­становительной—больше гадрооксильных ионов, и среда сла­бощелочная рН>7. В песчаных донных отложениях, где отсутствуют органические вещества или их поступление ничтожно, величина рН обычно близка к тем его значениям, которые имеет вода Байкала, т. е. к нейтральной или слабо­щелочной (рН=7,2—7,5).

Сколько взвешенных веществ в Байкале?

• В среднем около 1,5 мг/л, а во всем озере—34,5 млн т. Но распределение взвешенных ве­ществ крайне неравномерно как по акватории, так и по сезонам. Больше всего их в приустьевых участках крупных рек, меньше всего—в открытых районах Байкала. С глубиной их количество также снижается, особенно ниже зоны сезон­ного перемешивания воды.

Что понимается под соленостью воды?

• Содержание всех растворенных веществ, а не только солей. Термин «соленость» применяется обычно к морской воде, минеральным источникам, а иногда и соленым высокоминерализованным водам озер.

Для характеристики количества растворенных веществ в пресных водах широко используется термин «минерализа­ция», и он, вероятно, предпочтительнее.

Как измеряют содержание солей в воде Байкала?

• Обычно анализами отобранных Проб воды. В последнее время относительные изменения минерализации оценивают по изменению электропроводности воды.

Какова электропроводность воды в Байкале?

• Электропроводность воды Байкала, измеряемая микросименсами на сантиметр (единица, равная ОМу"'), зависит от температуры воды.o:p>

 Каково содержание йода в Байкале?

• Иод относится к микроэлемен­там, потребности организмов в нем невелики, но он, хотя и в малых количествах, совершенно необходим для нормальной жизнедеятельности любого животного организма. В воде Байкала дефицит йода. Для компенсации недостающего коли­чества йода его добавляют к пищевой поваренной соли. Соль в Сибири йодируют.

Как изменяется химический состав воды притоков Байкала?

• В течение года изменение по основному ионному составу от максимальных до минималь­ных величин не превышает для разных притоков 1,5—2,5-кратной величины. Однако химический состав воды притоков меняется более значительно. В некоторых притоках вода в течение сезона может изменить свою принадлежность к той или иной классификационной категории: например, реки, принадлежащие к гидрокарбонатно-кремниево-кальпиевой гидрофации, в период повышения минерализации зимой или в межень  могут  перейти   к гидрокарбонатно-кальциево-кремниевой гидрофации и т. п. За период открытой воды в Байкале в среднем поступает 88% годового количества ионов и 84% двуокиси кремния. Зимний сток составляет соответ­ственно 12 и 16% от годовой величины.

Содержание главных ионов в озере близко к среднему их содержанию в водах питающих его притоков. Сумма ионов в воде Байкала 96,7 мг/л, а средний химический состав воды притоков Байкала—128,2 мг/л. В содержании соединений биогенных элементов, органического вещества и растворен­ных газов различий значительно больше.

Сколько солей приносят притоки Байкала за год?

• Основные притоки Байкала в те­чение года приносят 6013 тыс. т в год По основным ионам эти же 18 наиболее крупных притоков распределяются следующим образом (в тыс. т/год): карбонаты и гидрокарбо­наты (СОз^+НО^—ЗЗЗР; сульфаты (SO 4^2-)— 277; хлор (С1 )—42,2; нитраты (N03~)—19,2; фосфаты (Pt^³")—!^;

кальций (Са^)—859; магний (Mg^)—165; натрий+калий (Na'^+K"^)—204; органическое вещество—412; железо об­щее (Ре общ.)—27,7; кремнекислота (Si02)—466.

Какое количество растворенных твердых веществ ежегодно приносят притоки Байкала?

• В течение года все его притоки приносят 7 809 тыс. т растворенных веществ. Кроме того, около 1 200 тыс. т различных веществ в год поступает в Байкал с атмосферными осадками и воздушным переносом.

По последним данным, суммарный ионный сток рек, впадающих в Байкал, составляет за год 6 569 тыс. т, сток органического вещества—292 тыс. т в пересчете на органи­ческий углерод.

Как классифицируют притоки Байкала?

• По гидрохимическому режиму они подразделяются на пять типов.

Сибирский—характеризуется резким снижением мине­рализации воды при весеннем паводке и в течение всего теплого времени года (Сарма, Шагнанда, Утулик).

Казахстанский—у рек этого типа годовой минимум минерализации наблюдается весной, она Повышается в период летней межени, понижается во время летне-осенних паводков и вновь плавно повышается в последующее осенне-зимнее время (Селенга, Турка).

Восточноевропейский.—в этих реках минерализация сохраняется высокой и относительно стабильной и лишь кратковременно снижается в период весенних паводков (Кре­стовка, Харгино). .                                  ;

Байкальский—для него характерно резкое снижение минерализации весной, в период паводка, с последующим постепенным возрастанием в течение всего летне-осеннего периода (Голоустная, Снежная, Большая Половинная, Тыя, Томпуда, Баргузин).

Конденсационный—у этих рек значительное плавное снижение минерализации с начала весны до сентября, а затем ее постепенное повышение до весны (Рель).

Малые притоки Байкала могут менять свой гидрохимиче­ский тип в зависимости от водного режима.

Увеличивается ли содержание солей в притоках Байкала?

• Современные исследования по­казывают, что ряд гидрохимических компонентов поступает в Байкал в значительно больших количествах, чем расходуется при выносе из озера. В Байкале ежегодно остается 32% сульфатов, 47% хлоридов, 30% магния, свыше 70% органиче­ских веществ и кремния, а также почти все железо, поступа­ющее в озеро с водами притоков. Новейшие данные по балансу минеральных и органических форм азота и фосфора в Байкале показали, что в течение года в озеро поступает 36,1 тыс. т азота и 5,5 тыс. т фосфора; выносится с водами Ангары 17,9 тыс. т азота и 2,3 тыс. т фосфора; остается в озере 18,2 тыс. т азота и 2,2 тыс. т фосфора. В целом за год в Байкале накапливается до 1 890 тыс. т минеральных и органических веществ. Поэтому можно сказать, что соле­ность притоков (лучше—минерализация) возрастает. Оценка избыточного количества поступающих в озеро компонентов показывает, что их концентрация в воде озера довольно быстро сравнялась бы с концентрацией их в питающих водах. Следовательно, нарушение баланса компонентов ионного со­става воды Байкала не могло явиться результатом длительно­го их накопления в геологических масштабах времени. При анализе видно, что избыточное количество ионов поступает в озеро из бассейнов Селенги и Баргузина. Заметим, что самая активная хозяйственная деятельность сосредоточена именно в бассейнах этих рек (вырубка лесов, развитие земледелия и скотоводства, горнорудной промышленности и пр.). А отсюда можно сделать вывод, что сформировавшийся за длительный период существования гидрохимический облик озера оказался нарушенным и нарушение вызвано усилением хозяйственной деятельности в бассейне Байкала.

Есть ли минеральные и органические вещества в дождевой воде?

• В среднем в атмосферных осадках, выпадающих на Байкале, содержится 9,1 мг/л ионов различных солей и около 1 мг/л органических веществ:  гидрокарбонатные ионы (НСОз-)—5,8 мг/л; сульфатные (S04² )—0,9 мг/л; ионы хлора (СГ)—0,3 мг/л; кальция (Си¹*)—\,9 ml л; магния (Mg^)—0,1 мг/л; натрия+калия (Na^K^—O,! мг/л.

Сколько твердых и растворенных веществ поступает в Байкал из атмосферы?

• Из атмосферы с осадками, вы­падающими над Байкалом, ежегодно поступает в озеро около 120 тыс. т различных веществ, в том числе: гидрокарбонат­ных ионов (НСОз-)—53; сульфатных (S04²")—9; ионов хлора (С1~)—0,9; нитратного азота (МОз")—5,5; фосфатного фосфора (Р0^~)—0,40; кальция (Ca^—lS.O; магния (Mg )—1,0; натрия+калия (Na'^+K"¹")—4,0; органических веществ—24,0; окислов кремния (SiO;)—4,0, сумма ионов— 92,0; остальные около 28 тыс. т—пылеватые минеральные частицы. Доля веществ, приносимых с атмосферными осадка­ми, в сравнении с веществами, поступающими с водами притоков, до недавнего времени составляла 1,5%. За послед­ние годы она заметно возросла и составляет 2,5%.

Что такое закон относительной пропорциональности (закон Диттмара)?

• Проанализировав 77 проб морс­кой воды, собранных во время кругосветного плавания «Челленджера», В. Диттмар вывел закономерность о постоян­стве соотношения между основными компонентами растворен­ных в воде веществ. Такое постоянство позволяет для определения солености морской воды измерять лишь одну основную компоненту раствора, а остальные рассчитывать. Этот закон был открыт в 1884 г. Пресная вода является таким же природным раствором, как и морская, поэтому правило Диттмара должно выполняться по ионному составу и в сформировавшихся водах крупных озер. Но этот вопрос еще требует изучения. На Байкале эти работы проводятся, и их решение во многом облегчит труд гидрохимиков, обеспе­чит более быстрое получение результатов исследований.

Гидробиология

Фауна

Сколько видов животных и растений известно в Байкале в настоящее время?

• Растительный и животный мир Байкала необычайно богат. В настоящее время в Байкале известно 1550 видов и разновидностей животных и 1085 видов растительных организмов. Из водорослей наиболее многочис­ленны диатомовые—509 видов, тетраспоровые и хлорококко-вые—99, синезеленые—90, конъюгаты—48, улотриксовые— 45, золотистые—28, вольвоксовые—13 видов и многие другие.

Из животных самые многочисленные гаммариды—255 видов, брюхоногие моллюски—83, олигохеты—более 100, планарии—более 40, ракушковые рачки (остракоды)—более 100, гарпактициды—56, простейшие—более 300, хирономи-ды—более 100 видов и др.

Открывают ли новые виды организмов в Байкале?

• Пополнение видового состава организмов Байкала идет непрерывно за счет открытия новых видов. Если к моменту организации постоянной исследова­тельской станции Академии наук было известно около 760 видов животных и растений, то к 1960 г.—около 1800, а к настоящему времени—уже более 2600. Особенно большое пополнение идет за счет открытия новых видов из мало изученных групп прямокишечных, турбеллярий, малощетин-ковых червей и ракушковых рачков (остракод), хирономид (только из этих групп животных выявлено за последние 10—15 лет более 200 новых видов, и они еще остаются недостаточно полно изученными). Совсем недавно была от­крыта неизвестная ранее довольно большая группа микроскопических ультрананнопланктонных водорослей. Есть основа­ние полагать, что и в других группах еще будут новые открытия.

Чем характеризуются организмы, обитающие в Байкале?

• Глубоким эндемизмом: в откры­той части озера фауна на 60% эндемична. Полностью энде-мичны в Байкале 11 семейств и подсемейств, 96 родов, объединяющих около 1000 видов.

К какой зоогеографической территории относится Байкал?

• Первая общая зоогеографиче-ская оценка фауны Байкала дана Л. С. Бергом (1922, 1948). Байкалу он придал значение подобласти Голарктики. Эта точка зрения была принята В. Ч. Дорогостайским (1923). Я. И. Старобогатов на основе анализа мировой фауны моллю­сков разработал свою биогеографическую схему районирова­ния континентальных водоемов. Он выделил Байкал в само­стоятельную байкальскую зоогеографйческую область. Фауну Прибайкалья Б. И. Дыбовский ставил между фауной Запад­ной и Восточной Сибири, т. е. выделял в самостоятельную зоогеографйческую единицу, но не называл ее. В настоящее время большинством ученых разделяется точка зрения Берга.

Чем объясняется отсутствие

многих изначальных форм животных в Байкале, послуживших корнями современной богатой эндемичной фауны?

• Русский ученый Н. Андрусов считал, что богатая байкальская эндемичная фауна произош­ла от немногих первоначальных видов в течение длительного времени. «Эта дифференциация могла совершиться в течение долгого времени, может быть, за время значительной части третичного периода... При этом могли даже погибнуть многие основные виды, бывшие когда-то общими Байкалу и водам окружающих стран».                                   

 Каковы взгляды Г. Ю. Верещагина, М. М. Кожова на характер современной фауны Байкала и ее происхождение?

• По мнению этих ученых, бай­кальская фауна является древней, состоящей из морских и пресноводных форм, а Байкал представляет собой хранилище этой остаточной фауны, лишь частично преобразовавшейся за долгую жизнь в озере. Г. Ю. Верещагин писал, что «современный животный и растительный мир Байкала является сильно обедненным остатком животного и растительного мира, обитающего в водоемах, предшествовавших Байкалу за все время их преемственного существования». Аналогичное мнение высказывал также и М. М. Кожов: «Уже к середине третичного периода байкальская фауна была в основном не только сформирована, но и обособлена, то есть ограничена районом Байкала или водоемов, непосредственно или преем­ственно с ним связанных».

Каковы отличительные черты байкальской фауны с современных позиции?

• Байкальская фауна—это силь­ная, процветающая фауна. В озере преобладает не реликто­вая, а неоэндемичная фауна и флора. Современная фауна не только процветает, но и способна расселяться в другие водоемы и там эволюционировать (Баунтовские озера, озеро Хубсугул и др.). К реликтам можно отнести лишь небольшое число видов животных: например, губки, некоторые планарии, олигохеты, некоторые простейшие и др.

Какую группу байкальских животных описал Б. И. Дыбовскнй?

• Б. И. Дыбовский был биологом широкого профиля. Но больше всего его заинтересовала многочисленная по видовому разнообразию группа— гаммариды. В период своих изысканий Б. И. Дыбовский нашел и описал в Байкале 191 вид гаммарид. Из них 185 оказались новыми для науки. Все разнообразие гаммарид Дыбовский сводил к трем основным формам, заселившим Байкал в отдаленном прошлом. Эти формы он считал родоначальными для современной фауны гаммарид.

Какие организмы самые древние в Байкале?

• Губки, представленные эндемичным семейством любомирскиид (Lubonurskiidae), тремя эндемичными родами и шестью видами. Эти простейшие много­клеточные животные организмы найдены в ископаемом виде в осадочных породах (глинах) третичного возраста. За всю свою длительную историю они почти не претерпели никаких изменений. Некоторые ископаемые формы принадлежат не только к тем же родам, но даже к тем же видам, которые обитают и в настоящее время в Байкале.

 Есть ли среди байкальских форм животные океанические?

• Б. И. Дыбовский после исследо­вания оз. Ханка и бухт Май-Зи, Разбойник, Сыдыен, Абрек и Чон-Хан сравнил обитавший в них животный мир рыб и ракообразных с байкальским и нашел, что в нем океаничес­ких форм не оказалось.

Кем впервые было обращено внимание на отсутствие за пределами Байкала (или крайне слабое распространение) организмов, живущих в озере?

• Б. И. Дыбовский изучал реки и озера бассейна Байкала, чтобы проследить границы распро­странения байкальских животных. Исследования показали, что условия жизни почти во всех изученных реках не имеют существенных отличий от самого озера, однако байкальские организмы в них не живут. Исключением является только Ангара. Он писал: «Казалось бы, нет причин считать невоз­можным заселение рек байкальскими видами, а между тем ни в одной из быстрых рек мы не нашли ни ракообразных, ни червей. Только некоторые виды рыб, как, например, хариус, ленок, таймень, редко окунь и налим, поднимаются вверх по течению». Некоторые виды эврибионтных прибрежных гам­марид встречаются в Енисее.

В чем причина отсутствия озерных форм в реках?

• Б. И. Дыбовский писал: «Такие отрицательные факты, собранные насчет кочевых способно­стей байкальских ракообразных и моллюсков, ставят Ангару в особом свете: она дает доказательства, что не стремитель­ное течение воды является причиною отсутствия озерных форм в реках, а другие, по сие время еще не объяснимые причины ставят преграды распространению животных по рекам системы Байкала». Этот вопрос окончательного реше­ния не имеет до настоящего времени. Однако список видов, расселившихся по Ангаре, значительно расширился.

Сколько байкальских видов животных встречено в Ангаре?

• В водах Ангары Б. И. Дыбовским собрано 42 вида ракообразных (из 255 обитающих в Байкале). За пределами Байкала встречаются преимуществен­но такие виды, которые в озере. живут в литоральной (мелководной) зоне.

Кто подразделил животный мир Байкала на два самостоятельных комплекса?

• Б. И. Дыбовский после обсто­ятельных исследований пришел к выводу, что животный мир Байкала подразделяется на два самостоятельных комплекса фаун: байкальский, в состав которого входят эндемичные формы; и сибирский, состоящий из форм, обитающих в прибайкальских водоемах.

Откуда в Байкал проникли животные, давшие начало современному разнообразию населяющих озеро организмов?

• Небольшое количество форм, давших начало современным животным, проникло в Байкал в весьма отдаленном прошлом из пресноводных и солоновато-водных водоемов Северной и Центральной Азии, из Сармат­ского бассейна и более древних водоемов. Палеонтологические исследования последнего времени дают ученым основание считать, что корни байкальской фауны моллюсков и некото­рых других организмов возникли первоначально в верхнеме­ловых внутренних бассейнах Монголии, а заселение Байкала или водоемов-предшественников началось в середине третич­ного времени.

Что такое гигантизм?

• Гигантизм выражается в не­обычно больших размерах особей определенных видов (или даже одного вида). Это, по-видимому, биологическая реакция организмов на изменение условий среды. Гигантизм может быть наследственным и ненаследственньм и проявляться у особей как обоих полов, так и одного пола, например только у самок. Гигантизм в Байкале наблюдается у некоторых водорослей (у диатомовых), турбеллярий, гаммарид, планарий и др. Причиной его ученые называют различные факторы абиотической среды—низкую температуру, длительность безледного периода, особенности питания и развития организ­мов, наличие воды аномальной плотности и др. или совокуп­ность этих факторов. Реже в качестве причины гигантизма выдвигаются биотические факторы, хотя роль последних может быть значительной, если не решающей. Одни и те же виды диатомовых водорослей, например, развиваясь подо льдом, достигают значительно больших размеров, чем в безледный период, когда наблюдается массовое развитие у зеленых и синезеленых водорослей. Вместе с тем такое свойство организмов проявляется в Байкале не только у эндемиков, но и у видов обычной палеарктической фауны. У глубоководных животных гигантизм выражен обычно сильнее и чаще, чем у мелководных организмов.

Что такое нанизм?

• Карликовость (нанизм) объясня­ется также различными причинами, в частности низкими температурами воды и недостатком пищи. Это тем более интересно для исследователей, что гигантизм и нанизм прояв­ляются в одних и тех же условиях. Что же в таком случае является их причиной? Не биоценотические ли взаимоотноше­ния, к чему склоняются некоторые ученые? Исследователь А. Я. Базикалова считает, что эти явления представляют собой адаптацию к различным факторам среды, и в первую очередь к количеству и характеру пищи, влиянию хищников. Однако вопрос далек от ясности и требует дальнейших исследований. Заметим, что, если удастся выяснить причины и научиться управлять этим свойством, можно будет значи­тельно повысить выход полезной человеку продукции.

Зависят ли размеры организмов от температуры воды?

• В холодных водах рост и созре­вание водных организмов медленнее, чем в теплых, зато они имеют обычно более крупные размеры. Видовое разнообра­зие организмов в водоемах с холодной водой меньше. Байкал составляет исключение: количество живущих в нем организ­мов гораздо больше, чем в тропическом озере Танганьика, в Центральной Африке. О влиянии температуры воды на рост и развитие водных животных свидетельствует такой, например, факт: сибирский осетр, переселенный из Лены в подмосков­ные водоемы, на 7—8-м году достигал того размера тела и половой зрелости, какого в Лене он достигает лишь на 16—17-м году.

Что такое биолюминесценция?

• Способность водных организмов излучать свет. Ею обладают как животные, так и раститель­ные организмы. Биолюминесценция, по-видимому, служит разным целям: у одних организмов—для приманки добычи, у других—для отпугивания хищников, у третьих—для привле­чения особей противоположного пола. В Байкале проводился специальный поиск на разных глубинах светящихся организ­мов, но обнаружить их не удалось. Вероятно, светящиеся организмы живут только в морях и океанах. Однако недавно, при изучении прозрачности воды на больших глубинах, в Байкале обнаружено свечение, природа которого пока неясна.

Существуют ли в Байкале температурные барьеры для водных организмов?

• Байкальские организмы приспо­соблены к жизни в очень узком температурном интервале. Эндемичные виды рыб голомянок, например, обитают в воде с температурой от 3,5 до 6—10° С. При ее повышении выше 10° С эти организмы сначала испытывают угнетение, а при 12—15° С гибнут. Вместе с тем голомянки, да и эпишура практически невосприимчивы к изменению давления. Эти рыбы могут свободно совершать вертикальные миграции от самых больших глубин и до поверхности, а эпишура— опускаться на глубину до 500 м и подниматься к самой поверхности. Такие же вертикальные миграции совершает бокоплав макрогектопус—основной корм пелагических рыб. А температурные перепады он переносит примерно в тех же границах—3,5—10° С.

Неэндемичные организмы тоже имеют температурные барьеры. Щука, например, по наблюдениям Е. А. Корякова в ручье Хакусы, куда выбрасывает свои горячие воды (с температурой 44° С) подземный источник, в погоне за соро­гой, гольяном проскакивала в горячую воду и тут же теряла подвижность, впадала в сонное состояние. Течение ручья выносило ее вверх брюхом в прохладную озерную воду. Здесь через 4—5 мин она оживала и начинала новую погоню за кормовыми рыбами. Но сорога и гольян горячую воду переносили, вероятно, лучше, так как с ними ничего подобно­го не случалось.

На всех ли глубинах в Байкале есть жизнь?

• От самой поверхности до макси­мальных глубин и даже в толще донных осадков, в самых глубоких впадинах живут разнообразные водные организмы, в том числе рыбы.

Как глубоководные организмы ориентируются на больших глубинах, где вечная тьма?

• У некоторых байкальских глубо­ководных организмов возникли специальные органы. У дон­ных гаммарид, например, глазной пигмент обесцвечен и глаза ничего не видят, они по существу атрофировались, а сред­ством ориентации и поиска пищи служат антенны (разные авторы называют их по-разному). Антенны в 2—3 раза длиннее тела животных. Они, вероятно, полностью выполня­ют свое назначение, так как организмы, обладающие такими органами, развиваются нормально, а эндемичные виды про­цветают.

Зачем нужны глаза животным, обитающим на больших глубинах, где света нет?

• Некоторые глубоководные ры­бы, перемещаясь по вертикали в поисках пищи, заходят, вероятно, в освещенную зону, или в их биологии один из периодов связан с освещенной зоной. Другие рыбы все время пребывают в темноте и могут видеть лишь свечение организ­мов, а иные недавно переселились на большие глубины (бычки, например), и их глаза еще не претерпели морфологи­ческих изменений.

Чем отличаются глаза

глубоководных организмов от глаз животных в освещенной зоне?

• У животных, постоянно живу­щих на больших глубинах, глаза часто лишены зрительных пигментов. Почему? Однозначный ответ на этот вопрос дать трудно. Можно предположить, что органы зрения, которые длительное время не функционируют, либо постепенно атро­фируются, либо меняется их функция. На большие глубины (больше 1000 м) свет практически не проникает или доходит в таких мизерных дозах, что глаза его не воспринимают. Поэтому глаза, как не нужный в этих условиях орган, перестают функционировать. Но взамен утраченного развива­ются другие органы, способные в какой-то мере его компен­сировать и обеспечить выживание вида в новых условиях. Тот факт, что глаза у глубоководных гаммарид в Байкале еще сохранились, хотя и потеряли пигмент, говорит о том, что эти животные в новые условия обитания попали сравнительно недавно.

Как влияет глубинное давление на водные организмы?

• Внешнее и внутреннее давление у водных организмов уравновешенно, и они в большей части состоят из жидких или водонасыщенных тканей. Жидкость практически не сжимается, к тому же следует иметь в виду, что процент ее содержания в теле водных организмов с глубиной несколько увеличивается. Исключение составляют легочные водные животные—тюлени, а в морях—киты, дельфины, моржи и др. Эти животные, вероятно, приспособи­лись и выдерживают кратковременное сжатие легких и тела при нырянии за пищей, порой даже на значительную глубину.

Какое влияние оказывают растворенные в воде газы на жизнедеятельность и поведение организмов при погружении и всплытии?

• Инертные газы не усваиваются организмами. Количество растворенного азота, например, остается практически постоянным. Вместе с тем акваланги­стам известно, что использование для дыхания обыкновенно­го воздуха при погружении на большую глубину приводит к отравлению организма азотом (азотное опьянение), которое небезопасно для здоровья и даже для жизни человека. Это свидетельствует о том, что не все инертные газы пассивны и не играют в газообмене никакой роли.

На глубоководных аппаратах «Пайсис» обнаружено зави­сание или впадание в обездвиженное состояние голомянок при погружении их на глубину или всплытии с больших глубин. Не связано ли и это с изменением насыщения их крови растворенными в воде газами? Вопрос этот требует специаль­ных исследований.

Как изменяется цвет организмов с глубиной?

• Рыбы, живущие вблизи поверх­ности, снабжены естественным камуфляжем: спина у них обычно темного цвета с голубым или зеленым оттенком, поэтому на фоне дна или больших глубин они мало заметны. Нижняя часть тела серебристая или светлая, что делает их почти незаметными на фоне поверхности воды при взгляде снизу. На тех глубинах, куда проникает видимый свет, рыбы либо серебристого цвета, либо окрашены в бледные оттенки коричневого или серого цвета. На больших глубинах морские организмы имеют обычно темную окраску. Байкальские животные имеют разнообразную окраску до глубин 600— 700 м, глубже они чаще беловато-серых, белых и темно-серых тонов.

см. Продолжение >>>

1 2 3 4 5 6 7 8  на главную>>>