Приведенные примеры показывают, какую важную роль животные-фильтраторы играют в процессах самоочищения вод и насколько эти процессы ослаблены в результате исчезновения фильтраторов вследствие загрязнения водоемов и водотоков.
Количественная оценка участия популяций отдельных видов в процессах самоочищения может быть сделана только на основании изучения биотического баланса популяций в конкретных условиях среды.
На одном из участков р. Преголи (выше г. Калининграда) в августе исследовалась популяция двустворчатых моллюсков Dreissena polymorpha. Вода в реке на этом участке характеризовалась следующими показателями: скорость течения составила около 0,15 м/с, прозрачность — 0,75 м, температура— 16,3 °С, насыщение воды кислородом — 68,1%, бихроматная окисляемость воды — 41,8 мг О/л, сестона — 2,16 мг О/л. На глубине около 1,5 м численность дрейссен достигала 1750 экз/м2, биомасса— 1170 г/м2, средняя масса моллюсков в популяции составляла 0,668 г, удельная продукция — 0,0014 сут-1, калорийность—1 кДж/г сырой массы вместе с раковиной. Продукция популяции составляла 1,64 г/м2 или 6,862 кДж/(м2-сут), траты энергии моллюсками на обменные процессы — около 35,2 кДж/м2 , поток энергии в популяции—42,06 кДж/(м2-сут). В течение суток на площади 1 м2 популяция способна отфильтровать до 1,96 м3 воды, содержание сестона в которой составляет 31,30 кДж/л, т. е. моллюски за сутки могут удалить из воды количество взвешенных органических веществ, эквивалентное количеству энергии 61,5 кДж. Основываясь на вполне реальных предпосылках и допуская, что моллюски фильтруют воды в течение 20 ч, получаем, что за сутки они удаляют из фильтруемой воды количество сестона, эквивалентное 50,1 кДж. На этом участке реки средняя скорость течения составляла 0,54 км/ч. Таким образом, за 1 ч 51 мин (время прохождения воды 1 км) моллюски потребят количество взвешенных веществ, эквивалентное 3,94 кДж, а количество энергии затраченное ими на обменные процессы составит 2,71 кДж. Траты на обменные процессы популяцией моллюсков эквивалентны минерализации ими 0,116 г беззольной органики. В незагрязняемых озерах разной продуктивности траты энергии на обменные процессы для двустворчатых моллюсков составляют в среднем около 5%, для водных личинок насекомых — от 4 до 16%, для зоопланктона — от 16 до 38 % энергии, заключенной в первичной продукции этих водоемов [1]. На основании данных об энергетическом балансе популяций отдельных видов нетрудно изучить биотический баланс сообществ гидробионтов, а значит, и оценить их роль в процессах самоочищения вод. Рассмотрим например сообщество водных организмов р. Ижоры.
На р. Ижоре исследования проводились в течение нескольких лет на четырех станциях — Иж1, Иж2, ИжЗ, Иж4,— подверженных загрязнению разной степени (Иж1 — наиболее чистая, Иж2— наиболее загрязненная, ИжЗ, Иж4 — станции, на которых наблюдаются процессы самоочищения). Каждая из станций характеризовалась своим специфичным набором видов планктонных и донных животных. Среди донных животных на этих станциях были выделены конкретные сообщества, различавшиеся по своим структурным и функциональным характеристикам (табл. 33).
Таблица 33
НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СООБЩЕСТВ ДОННЫХ ЖИВОТНЫХ Р. ИЖОРЫ (ИЗ [5])
Сообщество | Станция | Число видов | В г/м* | РЬ | С1 | |
Baetis rhodani Tubifex tubifex — Limnodrilus hoffmeisteri T. tubifex—Nais simplex T. tubifex — L. helveticus L. hoffmeisteri — T. tubifex | Иж1 Иж2 ИжЗ, левый берег ИжЗ, правый берег Иж4 | 51 24 30 50 29 | 53 484,2 69 38,6 16,5 | 5,61 54,02 3,77 2,34 1,26 | 0,84 28,74 1,80 0,50 0,50 | 0,46 165,60 10,96 4,98 3,60 |
Примечание. Rь | Рь, С, в кДж/(м2 • | сут). |
С помощью данных о составляющих энергетического баланса была оценена роль сообщества зообентоса в процессах самоочищения. В качестве показателей участия животных в этих процессах использовались отношение Cf к количеству сестона и количество органических веществ, минерализуемых зообентосом в процессах обмена.