WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра гидрологии и охраны водных ресурсов Е. А. Зилов ГИДРОБИОЛОГИЯ И ВОДНАЯ ЭКОЛОГИЯ:

Предмет, методы, цели и задачи, история, терминология гидробиологии Методические указания Иркутск 2006 Рецензент К-т биол. наук О. А. Бархатова Составитель Д-р биол. наук Е. А. Зилов Предназначаются для студентов V курса заочной и IV курса очной форм обучения специальностей 012700 «Гидрология» и 013400 «Природопользование». Рассматриваются место гидробиологии в системе естественных наук, ее предмет, цели, составные части, методы исследования.

Приведен краткий обзор истории гидробиологии и основы терминологии. К пособию приложены списки рекомендуемой литературы, примерный перечень экзаменационных вопросов, тематика рефератов, курсовых и дипломных работ.

2 СОДЕРЖАНИЕ Введение....................................................................................................................... 4 1 Гидробиология и водная экология, их место в системе естественных наук...... 5 2 Предмет, цель, задачи, методы исследований гидробиологии............................ 6 3 Основные направления гидробиологии................................................................. 8 4 История развития гидробиологии.......................................................................... 9 5 Основы терминологии........................................................................................... 11 5.1 Водотоки и водоемы............................................................................. 11 5.2 Вертикальное и горизонтальное деление водоемов.......................... 12 5.3 Пруд и озеро, ручей и река................................................................... 13 6 Класификация гидробионтов по биотопам.......................................................... 14 Рекомендуемая литература....................................................................................... Предлагаемые темы рефератов................................................................................ Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу................................. Примерный список возможных тем курсовых работ............................................ Примерный список возможных тем дипломных работ......................................... «Гидробиология – наука о жизни в водоемах, исследующая закономерности существования популяций водных организмов и биотических сообществ (биоценозов) в их неразрывной связи со средой обитания (биотопом) и служащая теоретической основой сохранения и обеспечения воспроизводства биологических ресурсов гидросферы.

Исходя из этого определения, основным объектом гидробиологии как науки следует считать водные экологические системы, т. е. структурноорганизованные системы, в которых биотические и абиотические элементы связаны функционально в единое целое на базе круговорота веществ и трансформации потока энергии. Основным методом современной гидробиологии как науки является системный анализ структуры, функции и связей популяций и биоценозов между собой и с факторами среды обитания. Он строится на количественной основе с целью выявления закономерностей, позволяющих управлять структурой и функционированием элементов гидросферы» (Кожова, 1987, стр. 29).

ВВЕДЕНИЕ Настоящие методические указания являются вводным пособием по курсам «Гидробиология и водная экология» и «Гидробиология» для студентов очной и заочной форм обучения по специальностям «Гидрология» и «Природопользование». Задачи, которые ставил перед собой автор при подготовке данного пособия: вкратце обрисовать предмет гидробиологии, ее связи с другими науками, методы, цели и задачи; ввести студента в историю гидробиологии. Главная задача – познакомить с терминологией, принятой в этой дисциплине, поскольку гидрологи и гидробиологи зачастую одними терминами обозначают разные объекты и явления, а многие термины (особенно биологические) – совсем неизвестны гидрологам.

Кроме того, автор счел уместным приложить к пособию списки возможных тем рефератов, курсовых и дипломных работ, перечни вопросов к семинарам и экзаменам, а также списки рекомендуемой литературы по всему курсу.

1 ГИДРОБИОЛОГИЯ И ВОДНАЯ ЭКОЛОГИЯ, ИХ МЕСТО В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК Биосфера нашей планеты существует в виде живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в газообразной оболочке Земли – атмосфере, твердой – литосфере и жидкой – гидросфере. Наиболее широкой ареной жизни является гидросфера. Если общая площадь поверхности планеты 510·106 км2, то 362·106 км2 (более 70,5%) занимает водное зеркало, с учетом же подземных вод окажется, что водная оболочка покрывает почти всю Землю.

Предложено и предлагается много определений гидробиологии.

Представляется наиболее корректным следующее: «гидробиология – наука биологического цикла, изучающая живую природу водоемов и развивающаяся на экологической основе» (Кожова, 1987, стр. 4). Данное определение охватывает изучение отдельных водных организмов (гидробионтов), их популяций и сообществ, взаимодействий между ними и с неживой природой.

Водная экология (гидроэкология, экология гидросферы) – наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных экосистем.

Гидробиология и водная экология тесно связаны прежде всего с науками о гидросфере – гидрохимией, гидрофизикой, гидрологией.

Гидрохимия – часть геохимии, изучающая химический состав естественных вод и протекающие в них химические реакции. Гидрофизика – часть геофизики, исследующая физические свойства природных вод и протекающие в них физические процессы. Гидрология – часть географии, изучающая природные воды, закономерности круговорота воды в природе.



Близка гидробиология и к таким географическим дисциплинам, как океанология и лимнология.

Океанология – наука о Мировом океане (т. е. совокупности океанов и морей земного шара) и процессах, протекающих в нем.

Лимнология (или озероведение) изучает воды замедленного стока поверхности суши. Кроме того, в гидрологии суши можно выделить еще науку о водотоках (потамология), ледниках (гляциология).

Лимноэкология – часть гидроэкологии, изучающая структуру и функционирование экологических систем поверхностных пресных вод суши (озер, водохранилищ, рек).

Гидробиология связана и с рядом биологических дисциплин (зоологией, ботаникой, микробиологией).

Естественно, являясь дисциплинами биологическими и географическими, гидробиология и водная экология тем не менее, в первую очередь, теснейшим образом связаны с экологией, частями которой они являются. Следует отметить, что именно водная экология является одной из самых успешно развивающихся частей экологии.

2 ПРЕДМЕТ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОБИОЛОГИИ Предметом исследований гидробиологии являются экологические процессы в водной среде, т. е. процессы взаимодействия гидробионтов, их популяций и сообществ между собой и с абиотическими компонентами водных экосистем.

Цель гидробиологии может быть определена как понимание экологических процессов, происходящих в водной среде, и управление ими с целью оптимизации управления водными ресурсами.

Основной задачей гидробиологии является изучение экологических процессов в гидросфере в интересах ее освоения и оптимизации взаимодействия человеческого общества с водными экосистемами.

Гидробиология решает следующие главные теоретические задачи:

• изучение общих внутренних закономерностей структурнофункциональной организации водных экосистем, которые и определяют круговорот вещества и поток энергии в них;

• исследование зависимостей круговоротов вещества и потоков энергии от факторов внешней среды, в том числе и антропогенных.

Конкретные практические задачи гидробиологии:

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 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 как целого, и количественный учет протекающих в ней потоков энергии, вещества и информации. Следовательно, гидробиология всегда оперирует величинами численности организмов, биомассы – массы организмов, и их продукции - прироста органического вещества (в единице объема воды, под единицей площади водоема, на единице площади его дна).

Для количественного учета используют различные приборы как специфически гидробиологические – дночерпатели, драги, планктонные сети, планктоночерпатели, батометры различных конструкций, так и многие приборы заимствованные из арсеналов гидрохимии, гидрофизики, гидрологии.

В последнее время часто используются погружные и дистанционные биофизические приборы.

Тем не менее, одним из главных методов гидробиологии остается эколого-географический метод, т.е., наблюдения в природе.

3 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ГИДРОБИОЛОГИИ Общая гидробиология изучает экологические процессы в водоемах и водотоках. В ней выделяются:

• системная гидробиология;

• трофологическая гидробиология;

• энергетическая гидробиология;

• этологическая гидробиология;

• палеогидробиология;

• бентология;

• планктология.

Системная гидробиология – приложение общей теории систем и ее методов в водной экологии. Она занимается общими проблемами организации биосистем в гидросфере, их поведением, самоорганизацией и самоуправлением, моделированием водных биосистем, прогнозу их состояния при различных внешних воздействиях.

По изучаемым процессам различаются трофологическая гидробиология – пищевые связи, биологическая трансформация веществ, энергетическая гидробиология – поток энергии, ее биологическая трансформация, этологическая гидробиология – поведение гидробионтов, палеогидробиология – исторические изменения водных экосистем.

По локализации изучаемых процессов в общей гидробиологии можно выделить бентологию и планктологию. Первая занимается экологическими процессами, проходящими на дне водоемов и водотоков, вторая – в толще вод.

Частная гидробиология изучает специфику экологии водных объектов разного типа. Выделяют гидробиологии морей, озер, прудов, болот, луж, временных и пересыхающих водоемов и др. То же происходит и для водотоков:

гидробиологии рек различных типов, ручьев. Кроме того, существует гидробиология подземных и пещерных вод, гидробиологии полярных и тропических водоемов, субтропических водоемов и озер умеренного пояса.





Прикладная гидробиология, как это следует из самого её названия, занимается прикладными приложениями результатов общей или теоретической гидробиологии. В нее входят:

• Продукционная гидробиология, изучающая биологические основы продуктивности водоемов (например, повышения вылова рыбы, урожая морепродуктов и т.п.).

• Санитарная гидробиология, занимающаяся решением проблем чистой воды, самоочищения водоемов.

• Медицинская гидробиология, исследующая происхождение и распространение болезней, связанных с водой (в первую очередь – инфекционных). Ее подразделом является гидропаразитология, разрабатывающая методы борьбы с паразитическими животными, обитающими в водоемах, в том числе личиночными стадиями паразитов.

• Токсикологическая гидробиология или водная токсикология, изучающая возможность вреда продуктов техногенеза для водных объектов, в частности, влияние токсикантов на гидробионтов и экосистемные процессы.

• Радиологическая гидробиология, решающая вопросы, связанные с поступлением в водоемы радионуклидов, влиянием их на гидробионтов, накоплением их в трофических цепях.

• Техническая гидробиология, изучающая биологические явления, представляющие опасность для техники, контактирующей с водой (биокоррозия, обрастания и т.п.). Частным случаем ее можно считать навигационную гидробиологию, которая исследует водные биологические процессы, препятствующие судоходству.

4 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРОБИОЛОГИИ Еще до возникновения гидробиологии как науки началось накопление фактов, составляющих ее научный багаж. Можно отметить следующие заметные события этого процесса:

• 1650 г. Б. Варениус выделил четыре типа озер по присутствию или отсутствию притоков и поверхностного стока.

• 1674 г. Антуан ван Левенгук описал микроскопическую водоросль спирогиру, некоторые особенности динамики водорослей в озерах, влияние на нее ветра.

• 1730 г. де Дулье описал и измерил сейши.

• 1780 г. Соссюр описал тепловую стратификацию озер1.

• 1810г. Сэр Джон Лесли изучил формирование физической структуры водного тела некоторых шотландских озер под воздействием поступления света и тепла, ветра, температуры воды.

• 1819 г. Де ла Беш описал металимнион (термоклин)2 в Женевском озере.

• 1826 г. Де Кандолль выполнил первое научное описание цветения водорослей в озере.

• 1845 г. Й. Мюллер описал планктон.

Начиная с середины XIX в. гидробиология начинает оформляться в самостоятельную науку. Ничто не происходит само по себе и, естественно, науки о жизни вод потребовали какие-то практические потребности человечества. Первая из них – забота о хлебе насущном. Иллюзия неиссякаемости рога изобилия – промысла продуктов океана рассеялась:

произошло снижение промысла устриц и мидий, уловы рыбы уменьшились, китобойный промысел стал сокращаться. Возникла необходимость реально оценивать запасы объектов промысла, особенности их воспроизводства и возможность искусственного разведения. Вторая – опасность жажды. Угроза загрязнения источников питьевой воды – пресных водоемов благодаря развитию промышленности, сельского хозяйства, транспорта, росту населения стала реальной. Стало нужно понять механизмы самоочищения природных вод.

Тепловая или температурная стратификация основана на аномальном свойстве воды – наличии максимума плотности при 4°С. Благодаря этому и вода с температурой как выше так и ниже этой, занимает вышележащие слоиводного тела, а вода с температурой максимальной плотности – нижние.

Металимнион, термоклин или слой температурного скачка отделяет слои воды с температурой максимальной плотности от вышележащих.

Начинаются планомерные работы, которые с полным правом уже можно назвать гидробиологическими. Московское общество любителей естествознания в 1867 г. организует изучение подмосковных озер. В 1872 г.

образуются первые морские биологические станции: в Севастополе, основанная А. О. Ковалевским (ныне – Институт биологии Южных морей АН Украины), и в Неаполе, основанная А. Дорном. Морская биологическая станция на Атлантическом побережье США основывается А. Агассизом в 1876 г. в Ньюпорте. Возникают и биологические станции для изучения пресноводных водоемов. В 1880 г. в Богемии (Чехия) А. Фриген создал станцию на Почерницком пруду; в 1890 г. – в Германии на оз. Плён (ныне Макс-Планк Институт Лимнологии); в 1891 г. в России на оз. Глубокое, затем в 1896 г. на оз. Бологовском. Наступает очередь водотоков: в 1894 г. – на р. Иллинойс в США, в 1900 г. – на р. Волге в Саратове. Создаются устройства для количественного учета гидробионтов. В. Гензен в 1887 г. изобретает орудие лова планктона – специальную коническую сеть из мелкоячеистого шелкового сита («газа»). Й. Петерсен разрабатывает дночерпатель.

Наука рождается окончательно, когда издаются первые обобщающие монографии и учебники. Такими для гидробиологии и лимнологии стали книги Ф. А. Фореля: «La Leman: monographie limnologique», 1892 и «Handbuch der Seenkunde: allgemeine Limnologie», 1901.

5 ОСНОВЫ ТЕРМИНОЛОГИИ 5.1 ВОДОТОКИ И ВОДОЕМЫ Текучие воды (ручьи и реки) называют лотическими, а «стоячие воды», т.е. водоемы замедленного водообмена – лентическими. Иногда эти термины применяют и для характеристик участков рек с разной скоростью течения.

Главные отличия водотоков и водоемов:

• Течение в реках относительно быстрое и направленное, тогда как в озерах медленное и ненаправленное.

• Уровень воды в реках, как правило, больше изменчив, чем в озерах.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.