Цветање воде

С Википедије, слободне енциклопедије
Цветање алги у реци близу Ченгдуа, Сечуан, Кина.
Цветање воде

Цветање воде је последица еутрофикације воде,[1] када углавном услед људских делатности долази до пренамножености водених биљака, најчешће алги, што има негативне последице по водени живи свет. Еутрофикације воде је процес којим се читаво водено тело, или његови делови, постепено обогаћује минералима и хранљивим материјама. Такође је дефинисано као „повећање продуктивности фитопланктона изазвано хранљивим материјама“.[2]:459 Водена тела са веома ниским нивоом хранљивих материја су олиготрофна, а она са умереним нивоом хранљивих материја су мезотрофна. Напредна еутрофикација се такође може назвати дистрофним и хипертрофичним стањима.[3] Еутрофикација у слатководним екосистемима је скоро увек узрокована вишком фосфора.[4]

Пре уплитања људи, ово је био, и наставља да буде, веома спор природни процес у коме се хранљиве материје, посебно једињења фосфора и органске материје, акумулирају у водним телима.[5] Ови хранљиви састојци потичу од деградације и раствора минерала у стенама и услед дејства лишајева, маховина и гљивица који активно сакупљају хранљиве материје из стена.[6] Антропогена или културна еутрофикација је често много бржи процес у коме се хранљиви састојци додају у водно тело из било ког од широког спектра загађујућих инпута укључујући непречишћену или делимично пречишћену канализацију, индустријску отпадну воду и ђубриво из пољопривредних пракси. Загађење нутријентима, облик загађења воде, примарни је узрок еутрофикације површинских вода, у којима вишак хранљивих материја, обично азота или фосфора, стимулише раст алги и водених биљака.

Видљиви ефекат еутрофикације је често непријатно цветање алги које може изазвати значајну еколошку деградацију у водним телима и повезаним токовима.[7] Овај процес може довести до исцрпљивања кисеоника у водном телу након бактеријске деградације алги.[8]

Механизам и локација еутрофикације[уреди | уреди извор]

Еутрофикација је процес повећања производње биомасе у водном телу узрокован повећањем концентрације биљних нутијената, најчешће фосфата и нитрата.[8] Повећање концентрације хранљивих материја доводи до повећања плодности водених биљака, како макрофита, тако и фитопланктона.[4] Како све више биљног материјала постаје доступно као извор хране, долази до повећања броја бескичмењака и врста риба. Како се процес наставља, биомаса водног тела се повећава, али се биолошка разноврсност смањује.[9] Са већом еутрофикацијом, бактеријска деградација вишка биомасе доводи до потрошње кисеоника, што може створити стање хипоксије барем у доњем седименту и дубљим слојевима воде. Хипоксичне зоне се обично налазе у дубоким језерима током летње сезоне због стратификације у хладни хиполимнион сиромашан кисеоником и топли епилимнион богат кисеоником. Снажно еутрофне слатке воде могу постати хипоксичне у целој својој дубини након јаког цветања алги или пораста макрофита.

Према Улмановој Енциклопедији,[10] „примарни ограничавајући фактор за еутрофикацију је фосфат“. Доступност фосфора генерално подстиче прекомерни раст биљака и пропадање изазивајући озбиљно смањење квалитета воде. Фосфор је неопходна хранљива материја за живот биљака и ограничавајући фактор за раст биљака у већини слатководних екосистема.[11] Фосфат се чврсто држи честица тла, тако да се углавном транспортује ерозијом и отицањем. Једном пребачен у језера, екстракција фосфата у воду је спора, па отуда и тешкоћа преокретања ефеката еутрофикације.[12] У морским екосистемима азот и гвожђе су примарни ограничавајући нутријенти за акумулацију биомасе алги.[13]

Извори вишка фосфата су фосфати у детерџентима, индустријским/кућним отпадним водама и ђубривима. Са постепеним укидањем детерџената који садрже фосфате током 1970-их, индустријски/домаћи отпад и пољопривреда су се појавили као доминантни фактори који доприносе еутрофикацији.[10]

Еутрофикација је препозната као проблем загађења воде у европским и северноамеричким језерима и резервоарима средином 20. века.[14] Револуционарна истраживања спроведена у Експерименталној језерској области (ELA) у Онтарију у Канади 1970-их[15] пружила су доказе да су слатководна тела ограничена на фосфор. ELA користи цео екосистемски приступ и дугорочна истраживања слатке воде у целом језеру са фокусом на културну еутрофикацију.

Натријум трифосфат, некада компонента многих детерџената, био је главни допринос еутрофикацији.
1. Вишак хранљивих материја се наноси на тло. 2. Неки хранљиви састојци се испирају у земљиште и касније се одводе у површинске воде. 3. Неки хранљиви састојци отичу преко земље у водено тело. 4. Вишак хранљивих материја изазива цветање алги. 5. Цветање алги смањује продирање светлости. 6. Биљке испод цветања алги умиру, јер не могу добити сунчеву светлост за обављање фотосинтезе. 7. На крају, цветање алги угине и тоне на дно језера. Бактеријске заједнице почињу да разлажу остатке, користећи кисеоник за дисање. 8. Разлагање доводи до исцрпљивања кисеоника у води. Веће животне форме, као што су рибе, умиру.
Еутрофикација у каналу

Природна еутрофикација[уреди | уреди извор]

Иако је еутрофикација обично узрокована људским активностима, она такође може бити природни процес, посебно у језерима. Палеолимнолози сада препознају да су климатске промене, геологија и други спољни утицаји такође критични у регулисању природне продуктивности језера. Неколико језера такође демонстрира обрнути процес (мејотрофикацију), постајући све мање богата хранљивим материјама с временом како унос сиромашних хранљивих материја полако елуира водену масу језера богату хранљивим материјама.[16][17] Овај процес се може видети у вештачким језерима и резервоарима који имају тенденцију да буду високо еутрофни при првом пуњењу, али временом могу постати олиготрофнији. Главна разлика између природне и антропогене еутрофикације је у томе што је природни процес веома спор и одвија се на геолошким временским скалама.[18]

Културна еутрофикација[уреди | уреди извор]

Културна еутрофикација је узрокована прекомерним садржајем хранљивих материја у води што доводи до прекомерног раста алги које могу блокирати размену светлости и ваздуха. Алге се на крају разграђују од стране бактерија што изазива аноксичне услове и „мртве зоне“.

Културна или антропогена еутрофикација је процес који убрзава природну еутрофикацију због људске активности.[19] Рашчишћавањем земљишта и изградњом градова, убрзава се површинског отицања и више хранљивих материја као што су фосфати и нитрати се испоручују у језера и реке, а затим и у обалска ушћа и увале. Културна еутрофикација настаје када вишак хранљивих материја из људских активности заврши у водним телима стварајући загађење нутријентима и убрзавајући природни процес еутрофикације.[19] Проблем је постао очигледнији након увођења хемијских ђубрива у пољопривреду (зелена револуција средином 1900-их).[20] Фосфор и азот су две главне хранљиве материје које изазивају културну еутрофикацију, јер обогаћују воду, омогућавајући неким воденим биљкама, посебно алгама да брзо расту. Алге су склоне цветању у великој густини и када одумру, њихова деградација од стране бактерија уклања кисеоник, стварајући аноксичне услове. Ово аноксично окружење убија аеробне организме (нпр. рибе и бескичмењаке) у водном телу. Ово такође утиче на копнене животиње, ограничавајући њихов приступ захваћеној води (нпр. као изворима за пиће). Селекција врста алги и водених биљака које могу да напредују у условима богатим хранљивим материјама може изазвати структурне и функционалне поремећаје у читавим воденим екосистемима и њиховим мрежама исхране, што резултира губитком станишта и биодиверзитета врста.[21]

Постоји неколико извора прекомерних хранљивих материја из људске активности, укључујући отицање са ђубрених поља, травњака и голф терена, непречишћена канализација и отпадне воде и унутрашње сагоревање горива.[4] Културна еутрофикација може се десити у слатководним и сланим водама, при чему су плитке воде најосетљивије. У обалским линијама и плитким језерима, седименти се често ресуспендују ветром и таласима, што може довести до ослобађања хранљивих материја у воду изнад, повећавајући еутрофикацију.[22] Погоршање квалитета воде узроковано културном еутрофикацијом може стога негативно утицати на употребу људи, укључујући снабдевање пићем за потрошњу, индустријску употребу и рекреацију.[23]

Настајање еутрофикације[уреди | уреди извор]

Еутрофикација (еутрофизација) започиње тако што са њива и других агроекосистема доспевају ђубрива (обично спирана кишом) у воду. Та ђубрива су богата фосфатима и нитратима, који су иначе ограничавајући фактор бујања живота у води. Уз вишак ових соли, биљке, посебно алге, често почињу да бујају. Тада се повећава и број угинулих алги, које тада раслажу сапрофити при чему троши кисеоник. Тако опада концентрација кисеоника у води и самим тим долази до гушења и масовног помора водених организама који кисеоник троше у процесу дисања. У условима смањене концентрације кисеоника или чак, анаеробним условима (када кисеоника нема уопште) и само разлагање неће бити потпуно, па се стварају продукти разлагања који води дају лош укус, непријатан мирис и уопште лошији квалитет. Таква вода не може да се користи за пиће и може узроковати угинуће стоке ако се користи као појило.[24]

Узроци[уреди | уреди извор]

Осим ђубрива који потичу са агроекосистема, еутрофикацију узрокују и отпадне воде из прехрамбене индустрије или канализационе воде из градова, као и све отпадне воде богате минералним и органским супстанцама.[24]

Последице[уреди | уреди извор]

Осим промене у квалитету воде, мења се и састав врста, те врсте које су прилагођене животу у чистој води замењују оне којима одговарају новонастали услови. По угинућу неких врста алги у воду доспевају такозвани ендотоксини који су по хемијском саставу алкалоиди, циклични полипептиди или комплекснија хемијска једињења која се међусобно разликују у погледу физиолошке активности. С обзиром на дугорочност последица, еутрофикација је један од најзначајнијих негативних трендова у вези са водама.[24]

Алге[уреди | уреди извор]

Боја ове реке потиче од модрозелених алги

За овакав, бујан раст алги у нашим водама погодује температура од око 30 °C, што одговара летњем периоду. За цветање копнене воде карактеристичне су модрозелене алге, као на пример Anabaena flos-aquae и Microcystis flos-aquae. У мањој мери, на токсичност копнених вода утичу и неке врсте зелених алги, на морску воду утичу представници ватрених, а бракичну- златних алги.[25]

Извори[уреди | уреди извор]

  1. ^ „eutrophia”, American Heritage Dictionary of the English Language (Fifth изд.), Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company, 2016, Приступљено 10. 3. 2018 
  2. ^ Chapin, F. Stuart, III (2011). „Glossary”. Principles of terrestrial ecosystem ecology. P. A. Matson, Peter Morrison Vitousek, Melissa C. Chapin (2nd изд.). New York: Springer. ISBN 978-1-4419-9504-9. OCLC 755081405. 
  3. ^ Wetzel, Robert (1975). Limnology. Philadelphia-London-Toronto: W.B. Saunders. стр. 743. ISBN 0-7216-9240-0. 
  4. ^ а б в Schindler, David W., Vallentyne, John R. (2008). The Algal Bowl: Overfertilization of the World's Freshwaters and Estuaries, University of Alberta Press, ISBN 0-88864-484-1.
  5. ^ Addy, Kelly (1996). „Phosphorus and Lake Aging” (PDF). Natural Resources Facts - University of Rhode Island. Приступљено 16. 6. 2021. 
  6. ^ Clair N. Sawyer (мај 1966). „Basic Concepts of Eutrophication”. Journal (Water Pollution Control Federation). Wiley. 38 (5): 737—744. JSTOR 25035549. 
  7. ^ Chislock, M.F.; Doster, E.; Zitomer, R.A.; Wilson, A.E. (2013). „Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems”. Nature Education Knowledge. 4 (4): 10. Приступљено 10. 3. 2018. 
  8. ^ а б Schindler, David and Vallentyne, John R. (2004) Over fertilization of the World's Freshwaters and Estuaries, University of Alberta Press, p. 1, ISBN 0-88864-484-1
  9. ^ Smith, V. H.; Tilman, G. D.; Nekola, J. C. (1999). „Eutrophication: Impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine, and terrestrial ecosystems”. Environmental Pollution (Barking, Essex : 1987). 100 (1–3): 179—196. PMID 15093117. doi:10.1016/S0269-7491(99)00091-3. 
  10. ^ а б Werner, Wilfried (2002) "Fertilizers, 6. Environmental Aspects". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Biology, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.n10_n05
  11. ^ Schindler, David W.; Hecky, R.E.; Findlay, D.L.; Stainton, M.P.; Parker, B.R.; Paterson, M.J.; Beaty, K.G.; Lyng, M.; Kasian, S. E. M. (август 2008). „Eutrophication of lakes cannot be controlled by reducing nitrogen input: Results of a 37-year whole-ecosystem experiment”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (32): 11254—11258. PMC 2491484Слободан приступ. PMID 18667696. doi:10.1073/pnas.0805108105Слободан приступ. 
  12. ^ Khan, M. Nasir and Mohammad, F. (2014 ) "Eutrophication of Lakes" in A. A. Ansari, S. S. Gill (eds.), Eutrophication: Challenges and Solutions; Volume II of Eutrophication: Causes, Consequences and Control, Springer Science+Business Media Dordrecht. doi:10.1007/978-94-007-7814-6_1. ISBN 978-94-007-7814-6.
  13. ^ Bristow, L.; Mohr, W. (2017). „Nutrients that limit growth in the ocean”. Current Biology. 27 (11): R431—R510. PMID 28586682. S2CID 21052483. doi:10.1016/j.cub.2017.03.030. hdl:21.11116/0000-0001-C1AA-5Слободан приступ. 
  14. ^ Rodhe, W. (1969) "Crystallization of eutrophication concepts in North Europe". In: Eutrophication, Causes, Consequences, Correctives. National Academy of Sciences, Washington D.C., ISBN 9780309017008, pp. 50–64.
  15. ^ Schindler, David (1974). „Eutrophication and Recovery in Experimental Lakes: Implications for Lake Management”. Science. 184 (4139) (4139): 897—899. Bibcode:1974Sci...184..897S. PMID 17782381. S2CID 25620329. doi:10.1126/science.184.4139.897. 
  16. ^ Walker, I. R. (2006) "Chironomid overview", pp. 360–366 in S.A. EIias (ed.) Encyclopedia of Quaternary Science, Vol. 1, Elsevier,
  17. ^ Whiteside, M. C. (1983). „The mythical concept of eutrophication”. Hydrobiologia. 103: 107—150. S2CID 19039247. doi:10.1007/BF00028437. 
  18. ^ Callisto, Marcos; Molozzi, Joseline and Barbosa, José Lucena Etham (2014) "Eutrophication of Lakes" in A. A. Ansari, S. S. Gill (eds.), Eutrophication: Causes, Consequences and Control, Springer Science+Business Media Dordrecht. doi:10.1007/978-94-007-7814-6_5. ISBN 978-94-007-7814-6.
  19. ^ а б Cultural eutrophication (2010) Encyclopedia Britannica. Retrieved April 26, 2010, from Encyclopedia Britannica Online:
  20. ^ Smil, Vaclav (новембар 2000). „Phosphorus in the Environment: Natural Flows and Human Interferences”. Annual Review of Energy and the Environment. 25 (1): 53—88. ISSN 1056-3466. doi:10.1146/annurev.energy.25.1.53Слободан приступ. 
  21. ^ Rabalais, NN (март 2002). „Nitrogen in aquatic ecosystems”. AMBIO: A Journal of the Human Environment. 31 (2): 102—112. PMID 12077998. S2CID 19172194. doi:10.1579/0044-7447-31.2.102. 
  22. ^ Qin, Boqiang; Yang, Liuyan; Chen, Feizhou; Zhu, Guangwei; Zhang, Lu; Chen, Yiyu (2006-10-01). „Mechanism and control of lake eutrophication”. Chinese Science Bulletin (на језику: енглески). 51 (19): 2401—2412. Bibcode:2006ChSBu..51.2401Q. ISSN 1861-9541. S2CID 198137333. doi:10.1007/s11434-006-2096-y. 
  23. ^ Khan, M. Nasir; Mohammad, Firoz (2014), Ansari, Abid A.; Gill, Sarvajeet Singh, ур., „Eutrophication: Challenges and Solutions”, Eutrophication: Causes, Consequences and Control: Volume 2 (на језику: енглески), Springer Netherlands, стр. 1—15, ISBN 978-94-007-7814-6, doi:10.1007/978-94-007-7814-6_1 
  24. ^ а б в Лаушевић, Р. 2000. И реке убијају, зар не? Друштво еколога Србије & Завод за заштиту природе Србије: Београд.
  25. ^ Blaženčić, J. 2000. Sistematika algi. Beograd: NNK International. ISBN 86-23-23002-7

Спољашње везе[уреди | уреди извор]