7.5. Органическое вещество в озерах

Органическое вещество в озерах имеет аллохтонное и автохтонное происхождение. Последнее свойственно богатым жизнью озерам, особенно подверженным антропогенному эвтрофированию. Основной источник автохтонного органического вещества – фотосинтез высшей водной растительности и водоросли. Наиболее продуктивные озера Африки, например, оз. Виктория, продуцируют за счет фитопланктона до 940 г С/м², а в наименее продуктивных арктических всего 4 г С/м². В других озерах высшая водная растительность может играть основную роль в образовании органического вещества. Значительная часть органического вещества и энергии, накопленных в процессе деятельности растительных организмов, передается на следующие трофические уровни по сложной пищевой цепи, основу которой составляет связь хищник – жертва. Растительные и животные организмы (как живые, так и мертвые) являются остоянным источником органического вещества, поскольку в озере происходит экскреция живых леток, автолиз (посмертный лизис тел) и окислительные бактериальные процессы разложения мертвых клеток. Часть общей первичной продукции планктонных водорослей выделяется в водную среду в форме растворенных органических веществ и может служить источником углерода и энергии для водных организмов. Однако в общем содержании растворенных органических веществ органическое вещество, выделяемое живыми клетками водорослей, незначительно. Исследования на оз. Мичиган показали, что в периоды резкого возрастания концентрации растворенных органических веществ только 2-9 % его содержания пополняется за счет экскреции живых клеток фитопланктона, а максимальные величины (до 58 %) получены в августе – сентябре за счет крупных молекул продуктов распада протеинов. В животном материале преобладают протеины. Так, мышцы животных содержат до 80 % белков, а ткани растений – всего 2 – 15 %. Белковые вещества, протеины и протеиды поступают в воду главным образом в результате автолиза и лизиса клеток отмерших организмов. Белки в дальнейшем расщепляются с образованием пептидов и свободных аминокислот.

Рис. Садковый комплекс в отводящем канале Лукомской ГРЭС (озеро Лукомское)

На формирование состава аллахтонного органического вещества существенное влияние оказывает органические соединения почв, многие из которых хорошо растворяются в воде. Почвенный гумус составляет 85-90 % органического вещества почв. Высокая цветность воды озер в значительной степени определяется присутствием темноокрашенных гуминовых веществ болотного происхождения, наиболее устойчивых к разрушению. При цветности 300^охромово-кобальтовой шкалы их количество в воде составляет 62 мг/л. Схема пополнения органического вещества воды озер приводится на рисунке 7.8 (В.Г. Драбкова, 1981).

Рис. 7.8. Образование растворенного и взвешенного органического вещества в воде озер (по В.Г. Драбковой, 1981). ОВ – органическое вещество, РОВ – растворенное органическое вещество.

Другой и наиболее важный источник поступления растворенных органических веществ – разложение мертвого фитопланктона. В результате разложения водорослевого детрита выделяется в 2 – 6 раз больше растворенного органического вещества, чем в результате экскреции живых клеток. В экспериментальных условиях было показано, что выделенный макрофитами органический углерод составляет 50-65 % от усвоенного в процессе фотосинтеза углерода.

По Д. Хатчинсону (1969), в озерной воде может находиться две категории растворенного органического вещества. Автохтонное органическое вещество содержащее около 24 % сырого протеина с величиной соотношения С : Nпримерно 12 : 1, которое не придает воде ярко выраженную коричневую окраску и образующееся в основном за счет разложения планктона. Аллахтонное органическое вещество с содержанием сырого протеина около 6 % с величиной соотношения С :N= 45-50 : 1, которое придает воде сильную коричневую окраску и поступает с водосбора. К этой категории он относит большую часть органического вещества образуемого высшей водной растительностью.

Общее содержание органического вещества характеризуется величиной окисляемости, а соотношение бихроматной и перманганатной окисляемости дает представление об автохтонной его составляющей. Величина окисляемости увеличивается во время «цветения» и весной за счет приноса аллахтонного органического вещества с водосбора. В чистых глубоких озерах (Нарочь, Болдук, Волосо) перманганатная окисляемость не превышает 5-7 мг О₂/ дм³. в эвтрофных мелководных озерах она увеличивается до 10-12 мг О₂/ дм³, а условиях антропогенного воздействия достигает 20-25 мг О₂/ дм³(оз. Ковальки, Святцо, Забельское). Высокий показатель перманганатной окисляемости характерен и для озер с болотным питанием благодаря поступления гуминовых веществ с водосбора. Визуально содержание органического вещества в воде определяется показателем цветности (выраженной в градусах специальной шкалы). Для глубоких чистых озер она превышает 10-15⁰; повышение цветности характерно для мелководных, богатых жизнью озер (40-50⁰), загрязненных (до 100⁰). В водоемах с болотным питанием цветность может превышать 100⁰ С за счет большого количества гуминовых кислот.

Таблица 15