ВОДНАЯ СРЕДА

  Прежде чем рассматривать физиологические проблемы, свойственные той или иной среде, полезно ознакомиться с ее наиболее важными физическими и химическими свойствами.
Больше двух третей (71%) поверхности Земли покрыто водой, главным образом океаном; общее количество пресной воды в озерах и реках составляет меньше 1% от площади и 0,01% от объема морокой воды (Sverdrup et al., 1942; Hutchinson, 1957, 1967).

На суше жизнь сосредоточена в тонкой пленке на поверхности земли и непосредственно под ней и над ней; в воде же организмы живут не только на дне, но и во всей толще водных масс до океан- ких глубин более 10 000 м.
Всякая вода содержит растворенные вещества — соли, газы, небольшие количества органических соединений, разные примеси; первостепенное физиологическое значение имеет температура воды. В этой главе речь пойдет главным образом о растворенных солях; значение растворенных газов было рассмотрено в гл. 1, влияние температуры — в гл. 7 и 8. Краткий обзор свойств растворов, осмотического давления и связанных с ними вопросов сделан в Приложении Д.
Морская вода содержит 3,5% солей (т. е. в 1 л морской воды содержится 35 ,г солей)[1]. Ионы представлены главным образом натрием и хлором; в значительных количествах присутствуют также магний, сульфат и кальций (табл. 9.1). Общая концентрация солей несколько варьирует в зависимости от географического положения. Например, в Средиземном море содержание солей доходит почти до 4%, так как сильное испарение не компенсируется достаточным притоком пресной воды из рек. В других местах, особенно в прибрежных районах, содержание солей несколько ниже, чем в открытом океане, но относительные количества растворенных ионов остаются почти постоянными и очень близки к соотношениям, указанным в табл. 9.1.
В пресной воде в отличие от морской содержание растворенных веществ сильно варьирует. Очень небольшие количества солей есть даже в дождевой воде, но ее состав сильно изменяется по мере того, как вода течет по поверхности земли и проникает в почву. Источником солей в дождевой воде служит море; брызги из океана испаряются и частицы соли уносятся токами воздуха, иногда далеко в ,глубь суши, и там ,с дождем падают на землю. Если вода течет по твердой, нерастворимой породе, например по граниту, в нее почти ничего не переходит, и такую воду называют мягкой. Если же вода просачивается в пористый известняк, она растворяет сравнительно много солей кальция, и

Таблица 9.1
Состав морской воды. Кроме перечисленных ионов, морская вода содержит небольшие количества практически всех элементов, встречающихся на Земле.
(Potts, Parry, 1964)

Ион \	Количество кой	на I л морс- воды	Количество на I	кг воды1)
	ммоль	г	ммоль	г
Натрий	470,2	10,813	475,4	10,933
Магний	53,57	1,303	54,17	1,317
Кальций	10,23	0,410	10,34	0,414
Калий	9,96	0,389	10,07	0,394
Хлор	548,3	19,440	554,4	19,658
Сульфат	28,25	2,713	28,56	2,744
Бикарбонат	2,34	0,143	2,37	0,145
gt;) В термодинамике концентрации вычисляются на 1 кг				воды и
обозначаются как моляльность раствора, знке растворов даны в Приложении Д.			Краткие сведения	по фи-

тогда ее называют жесткой. Общее содержание солей в пресной воде колеблется от величин менее 0,1 ммоль/л до более чем 10 ммоль/л, а относительные количества разных ионов могут варьировать в очень широких пределах. Это имеет физиологическое значение, особенно в тех (случаях, когда главными ионами являются магний и сульфат. Состав разных типов мягкой и жесткой воды приведен в табл. 9.2.
Таблица 9.2

Типичный состав мягкой, жесткой и материковой соленой воды в миллимолях на 1 кг воды; последовательность ионов та же, что и в табл. 9.1. (Пересчитано по данным Livingstone, 1963)

Ион	Мягкая озерная вода!)	Речная вода2)	Жесткая речная водаЗ)	. Соленая вода*)	Вода Мертвого МОря5)
Натрий	0,17	0,39	6,13	640	840
Магний	0,15	0,21	0,66	6	2302
Кальций	0,22	0,52	5,01	32	583
Калий	—	0,04	0,11	16	152
Хлор	0,03	0,23	13,44	630	6662
Сульфат	0,09	0,21	1,40	54	8,4
Бикарбонат	0,43	1,11	1,39	3	Следы

Природная дождевая вода имеет .слегка кислую реакцию.

Это обусловлено тем, что в ней растворяемся атмосферная двуокись углерода, и pH в таких случаях достигает .приблизительно 5,6. Впрочем, на северо-'востоке США pH дождевой воды часто бывает ниже — всего лишь 4. Это объясняют тем, что сернистый газ и закись азота, выделяющиеся при сгорании ископаемого топлива, образуют сильные кислоты, которые снижают pH осаАков (Galloway et al., 1976).
Высокая кислотность дождя встречается не только в США. На большие области Скандинавии, лежащие с .подветренной стороны от промышленных районов Центральной Европы, проливается кислая дождевая вода, которая создает серьезные проблемы для жизни животных, а в некоторых местах сильно вредит популяциям рыб. Это вредное влияние особенно заметно в Норвегии, где численность лососей в южных частях страны быстро падает, хотя в более отдаленных районах такого снижения не наблюдается. Точно так же во многих озерах южной Норвегии пропала кумжа, и число таких озер быстро увеличивается.
Почему Норвегия особенно страдает от кислой реакции дождевой воды, в то время как в других областях, расположенных ближе к промышленным районам, этого не отмечается? Дело здесь в том, что во многих частях южной Норвегии подстилающая .порода состоит из гранита, очень устойчивого против выветривания. В результате вода в реках и озерах чрезвычайно мягкая и практически не содержит минеральных веществ, которые нейтрализовали бы кислоты.
Степень кислотно'сти, которую .может выносить та или иная рыба, связана не только с pH — очень важно также содержание растворенных солей. Кислота, вероятно, подавляет активное поглощение натрия, поскольку в экспериментах .показано, что этот процесс тормозится высокой кислотностью воды (Maetz et al., 1976). Это согласуется с данными о том, что рыба исчезает сначала из озер с чрезвычайно низким содержанием растворенных солей и что она гибнет особенно сильно весной, во время снеготаяния, когда с потоками талой воды в практически незабу- ференную воду внезапно устремляется волна кислоты (Leivestad, Muniz, 1976).
В некоторых местах вода внутренних водоемов содержит очень много солей. Большое Соленое озеро в штате Юта насыщено хлористым натрием, который кристаллизуется на его берегах. Мертвое море в Израиле тоже насыщено, но .здесь преобладают ионы магния и хлора, а сернокислый кальций кристаллизуется. В Большом Соленом озере не может жить никакая рыба, но некоторые животные здесь процветают, например рачок Arte- mia. Насыщенный солевой раствор Мертвого моря имеет иной состав. В нем нет ни высших животных, ни растений, выживают только микроорганизмы. Вода некоторых источников содержит необычайно много солей, но такие местообитания хотя и представляют интерес, однако по сравнению с большими массами морской и пресной воды имеют мало значения.
Солоноватые воды встречаются в прибрежных районах, где морская вода смешивается е пресной. В устье крупной реки пресная вода разбавляет океанскую воду на большом расстоянии, а при сильных приливах соленая вода заходит далеко в реку. В этой области — в речном эстуарии — степень ,солено'сти быстро меняется с приливным циклом —часто от почти пресной до .почти неразбавленной морокой воды. В больших замкнутых пространствах, как, например, в Балтийском море, дело обстоит иначе. Соленость Балтики у западных берегов Швеции составляет около 3% и постепенно уменьшается до 0,5% и ниже в самой северной части. В этой обширной области географический градиент солености относительно устойчив и существует почти незаметный переход от солоноватой воды к дресной.
Трудно точно сказать, рде морская вода становился солоноватой и где, на другом конце шкалы, очень разбавленную солоноватую воду практически можно уже считать пресной. Согласно общепринятому определению, солоноватой называют воду с соленостью от 3,0 до 0,05%. Солоноватая вода имеет большое биологическое значение. Она создает барьер для распространения многих морских животных, с одной стороны, и .пресноводных — с другой, а также образует интересный переход между морской и пресноводной средами обитания. Но в географическом смысле значение солоноватой воды невелико, так как она покрывает меньше 1% земной поверхности.

Еще по теме ВОДНАЯ СРЕДА:

1. 2. 2. 1. Водная среда
2. Водная эрозия.
3. СРЕДА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
4. ПОЧВА КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ
5. ФАКТОРЫ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ СРЕДЫ Вода как среда обитания животных
6. 17.1. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
7. Г л а в а 4. СРЕДА ОБИТАНИЯ
8. ВОЗДУШНАЯ СРЕДА
9. 6. 4. 2. Среда биосферы
10. 12.1. Среда обитания растений: природная и антропогенная
11. ГЛАВА I РАСТЕНИЕ И СРЕДА