Лекция 1. Гидробиология как наука.

1. Гидробиология и ее место в системе естественных наук.

2. Предмет, цель, задачи, методы исследования гидробиологии.

1. Гидробиология и ее 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.

Гидросфера вместе с ее населением играет в жизни человека огромную роль, которая ежегодно непрерывно возрастает. Водоемы интенсивно используют для питьевого и технического водоснабжения, как рыбохозяйственные угодья и зоны рекреации, для целей энергетики, навигации и т.д.

По мере освоения гидросферы все большее значение приобретает ее биологическое изучение в интересах оптимизации природопользования и охраны среды. Такое изучение составляет предмет экологической науки гидробиологии.

Гидробиология – наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных экосистем.

Под водными организмами, или гидробионтами, подразумеваются все живущие в воде существа: животные, растения и бактерии.

Гидробиология изучает водные экосистемы как совокупность трех взаимодействующих компонентов: водной среды, водных организмов и деятельности человека.

Гидробиология тесно связана, прежде всего, с науками о гидросфере – гидрохимией, гидрофизикой, гидрологией. Близка гидробиология и к таким географическим дисциплинам, изучающими морские и континентальные водоемы как океанология и лимнология. Гидробиология связана и с рядом биологических дисциплин – зоологией, ботаникой, микробиологией.

1. Предмет, цель, задачи, методы исследования 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, а также воздействие человека на эти процессы.

Цель гидробиологии может быть определена как понимание экологических процессов, происходящих в водной среде. Управление этими процессами с целью оптимизации использования водных ресурсов может считаться целью водной экологии.

Основной задачей гидробиологии является изучение экологических процессов в гидросфере.

Главная теоретическая задача гидробиологии – изучение общих внутренних закономерностей структурно-функциональной организации водных экосистем, которые и определяют круговорот вещества и поток энергии в них.

К практическим задачам гидробиологии относятся:

1. Повышение биологической продуктивности водоемов для получения из их наиболь-шего количества биологического сырья.

2. Разработка биологических основ обеспечения людей чистой водой, в том числе – оп-тимизация 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 предпри-ятий 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, их биомассы и продукции. Учет численности и биомассы особей, позволяет уточнить представление об их экологии, структуре популяции и динамики их состояния.

Для количественного учета используют различные орудия и приборы как специфически гидробиологические – планктонные сети, дночерпатели, драги, планктоночерпатели, батометры различных конструкций. С их помощью облавливают определенные участки воды, грунта и других субстратов, устанавливается видовой состав, численность и биомасса организмов, найденных в пробах, с последующим пересчетом на единицу площади или объема. В последнее время часто используются погружные и дистанционные биофизические приборы, позволяющие оценивать многие параметры состояния гидросферы и ее населения в целом.

2. Основные направления гидробиологии.

Общая гидробиология изучает биогидросферу в экологическом аспекте.

Специфику экологии водоемов разного типа рассматривает частная гидробиология. В прикладном аспекте выделяют гидробиологию:

продукционную изучающую биологические основы продуктивности водоемов (например, повышения вылова рыбы, урожая морепродуктов и т.п.).

санитарную, занимающуюся решением проблем чистой воды, самоочищения водоемов.

медицинскую, исследующую 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.

токсикологическую, изучающую возможность вреда продуктов техногенеза для водных объектов, в частности, влияние токсикантов на гидробионтов и экосистемные процессы.

радиологическую, решающую вопросы, связанные с поступлением в водоемы радионуклидов, влиянием их на гидробионтов, накоплением их в трофических цепях.

техническую, изучающую 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.

В связи с разработкой некоторых общих проблем в гидробиологии обособились отдельные направления, из которых главные:

- системная гидробиология;

- трофологическая гидробиология;

- энергетическая гидробиология;

- этологическая гидробиология;

- палеогидробиология;

- бентология;

- планктология.

Системная гидробиология – занимается общими проблемами организации биосистем в гидросфере, их поведением, самоорганизацией и самоуправлением, моделированием водных биосистем, прогнозом 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 бенто-логию 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 гидробиологию морей, озер, прудов, болот, луж, временных и пересыхающих водоемов и др. То же происходит и для водотоков: гидробиология рек различных типов, ручьев. Кроме того, существует гидробиология подземных и пещерных вод, гидробиологии полярных и тропических водоемов, водоемов умеренного пояса и субтропических.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что изучает гидробиология?

2. С какими дисциплинами непосредственно связана гидробиология?

3. Что является предметом, целью и задачами гидробиологии?

4. Какими основными методами оперирует гидробиология?

5. Какие основные направления выделяются внутри гидробиологии?