hidrobiologie 2007 pdf

7/25/2019 Hidrobiologie 2007 PDF

1/204

PRICOPE FERDINAND

HHIIDDRROOBBIIOOLLOOGGIIEE

Ediia a II-a

ROVIMED PUBLISHERS

Bacu - 2007


2/204

2

Refereni tiinifici: Prof.dr. Tudorancea ClaudiuProf.dr. Battes Klaus Werner

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a Romniei

PRICOPE, FERDINANDHidrobiologie / Pricope Ferdinand ; ed.: Viorel

Medveki. - Ed. a 2-a, rev. - Bacau : Rovimed Publishers,2007

ISBN 978-973-7719-20-1

I. Medveki, Viorel (ed.)

574.5

Tehnoredactare: ova Elena, Olaru Carmen

Coperta: Olaru Carmen,Stoica Ionu


3/204

3

CUPRINS

Introducere 5

1. Caracteristici ale apelor naturale 10

1.1. Ciclul biogeochimic al apei 10

1.2. Structura moleculei de ap 131.3. Proprietile apei 15

1.3.1. Proprieti organoleptice 151.3.2. Proprieti fizice ale apei 161.3.3. Proprieti chimice ale apei 23

1.3.3.1. Anionii din apele naturale 23

1.3.3.2. Cationii din apele naturale 24

1.3.3.3. Elementele biogene 261.3.3.4. Gazele solvite n ap 281.3.3.5. Substanele organice solvite n ap 321.3.3.6. Substanele radioactive din apele naturale 33

1.3.4. Proprieti rezultate din dizolvarea substanelor n ap 331.3.5. Proprieti fizico-chimice ale apei 36

2. Asociaii de organisme acvatice 382.1. Pleustonul 39

2.2. Neustonul 39

2.3. Planctonul 40

2.4. Nectonul 44

2.5. Bentosul 44

3 Mediul dulcicol 49

3.1. Apele subterane 49

3.1.1. Caracteristici i clasificare 493.1.2. Adaptrile organismelor acvatice din subteran 51

3.2. Izvoarele 54

3.3. Apele curgtoare 563..3.1.Caracteristici hidrografice i biologice 563.3.2. Praiele 593.3.3. Rurile 60

3.3.3.1.Caracteristici generale 603.3.3.2. Factorii abiotici din ruri 613.3.3.3. Asociaii de organisme n ruri 643.3.3.4. Zonarea piscicol a apelor curgtoare 66

3.3.4. Fluviile 71

3.4. Apele stttoare 733.4.1. Lacurile 73

3.4.1.1. Structura general a lacurilor 733.4.1.2.Clasificarea lacurilor 74

3.4.1.3. Evoluia lacurilor 77


4/204

4

3.4.1.4. Factorii abiotici din lacuri 77

3.4.1.5. Asociaii de organisme din lacuri 83

3.4.2. Blile 883.4.2.1. Caracteristici generale 89

3.4.2.2. Clasificarea blilor 903.4.2.3. Asociaii de organisme din bli 91

3.4.3. Mlatinile 923.5. Ecosisteme acvatice antropogene 94

3.5.1. Lacurile de baraj i lacurile de acumulare 943.5.1.1. Caracteristici generale 95

3.5.1.2. Factorii abiotici din lacurile de acumulare 96

3.5.1.3. Asociaii de organisme din lacurile de acumulare 983.5.2. Iazurile i heleteiele 103

3.5.2.1. Caracteristici generale 1033.5.2.2. Asociaii de organisme din lacuri i heleteie 104

3.6. Ecosisteme acvatice din Romnia3.6.1. Fluviul Dunrea

105105

3.6.1.1. enalul Dunrii 1083.6.1.1.1. Caracteristici fizico-chimice ale apei 108

3.6.1.1.2. Asociaii de organisme din enal 1093.6.1.2. Lunca inundabil a Dunrii 116

3.6.1.2.1. Caracteristici fizico-chimice ale apei blilor 1173.6.1.2.2. Comuniti de organisme din blile luncii

inundabile 119

3.6.2. Delta Dunrii 1213.6.2.1. Habitate din Delta Dunrii 1233.6.2.2. Asociaii de organisme acvatice din Delta Dunrii 130

4 Mediul marin 139

4.1. Structura general a bazinelor marine i oceanice 1394.2. Structura biologic a bazinelor marine i oceanice 1404.3. Caracteristici fizice ale apelor marine 141

4.4. Caracteristici chimice ale apelor marine 145

4.5. Asociaii de organisme marine 1485. Mediul salmastru 154

5.1. Caracteristici generale ale mediului salmastru 1545.2. Marea Neagr 1555.2.1. Caracteristici fizico-geografice i hidrologice 1565.2.2. Proprieti biologice ale Mrii Negre 1595.2.3. Comuniti de organisme din Marea Neagr 161

6 Glosar hidrobiologic 167

Bibliografie selectiv 201


5/204

5

INTRODUCERE

nceputul vieii pe Terra este legat de existena apei. Primele forme devia au aprut, s-au dezvoltat i au evoluat n mediul acvatic. Practic nu existforme de manifestare ale viului care s nu fie condiionate de prezena apei, astfelnct, pe drept cuvnt, se poate spune c apa este izvorul i leagnul vieii.

Apariia i evoluia omului ca specie biologic a fost condiionat de prezena apei. Primele aezri umane au aprut acolo unde apa era din belugoferind omului primitiv o hran bogat i uor de procurat. Mai trziu, apele i-audat omului cldur, lumin i acel minim confort ce nu poate fi conceput fr ap.ntreaga noastr existen este legat de miracolul numit ap.

Dei hidrosfera ocup aproape trei sferturi din suprafaa planetei tiinele

care se ocup cu studiul apei sunt tinere. Zone vaste ale Oceanului Planetar suntpractic necunoscute. tim mai multe despre adncurile planetei i despre spaiulcosmic dect despre zonele abisale ale oceanului sau apele din peteri.

Hidrobiologia sau biologia apelor ca tiin este relativ tnr dei primeleinformaii care fac referire la viaa din ape dateaz de multe mii de ani. Pornind dela ap ca element de baz al Universului, hidrobiologia modern ca disciplinecologic de sintez studiaz viaa din ape sub toate aspectele i la toate nivelelede organizare.

Apa este mediul primar n care a aprut i a evoluat viaa pe Terra. Seconsider ca 75% din ncrengturile i clasele de organisme care populeaz astzi

planeta sunt de origine acvatic i numai 25% i au originea n mediul terestru.Totalitatea apelor circulante de pe Pmnt formeaz hidrosfera, cu o

greutate total de 13.660Gg i un volum de aproximativ 1,5 miliarde km3.Hidrosfera este obiectul de studiu al hidrologiei, ramura a geofizicii, care

studiaz legile dup care se petrec fenomenele n hidrosfera, influena hidrosfereiasupra atmosferei i litosferei, circuitul apei pe Pmnt i formuleaz prognozeasupra fenomenelor ce se petrec n hidrosfera .

Hidrologia are trei mari discipline care cerceteaz principalele componenteale hidrosferei:

- oceanologia, care studiaz hidrologia mrilor i oceanelor;- limnologia, studiaz hidrologia apelor interioare de la suprafaa

uscatului;- freatologia, se ocup cu hidrologia apelor subterane. Hidrobiologia este definit ca tiina care studiaz mediul acvatic

mpreun cu componentele sale biotice i abiotice, precum i toate procesele vieiidin acest mediu. Este o disciplin ecologic de sintez care se ocup cu studiul

populaiilor, biocenozelor, factorilor ce condiioneaz viaa acestora i alproductivitii biologice a ecosistemelor acvatice. Etimologia noiuniihidrobiologie, vine de la cuvintele greceti hydros - ap, bios - via i logos -vorbire, studiu.


6/204

6

Definiia disciplinei hidrobiologia a evoluat n timp. Zernov (1949)definete hidrobiologia ca tiina care studiaz legtura cauzal i relaiile

reciproce dintre organismele acvatice i mediul lor nconjurtor, att viu, ct i cellipsit de viat, iar Jadin (1950) arat c hidrobiologia este o disciplin biologiccomplex, al crui obiect const n studiul unitii dintre organismele acvatice imediul lor. Hidrobiologia studiaz productivitatea biologic a apelor i elaboreazmetodele de dirijare activ a proceselor de producie biologic a apelor.

Dussart (1966) prezenta hidrobiologia ca fiind tiina care studiaz viaafiinelor ce populeaz apele, att ca via individual, ct i ca via colectiv,organizat sau nu. Ea este preocupat nu numai de fiziologia indivizilor, demetabolismul lor i de influena factorilor de mediu asupra acestuia, ci i decomportamentul organismelor, de reproducerea i dezvoltarea lor, de relaiile lorcu indivizii care triesc n colectivitate, fie din aceeai specie, fie din grupe

diferite.Hidrobiologia poate fi definit ca o tiin de sintez ce studiaz viaa ce se

desfoar n ape n toat complexitatea ei, att la nivelul indivizilor ct i alpopulaiilor i biocenozelor. Ea cerceteaz relaiile dintre hidrobioni i relaiileacestora cu mediul abiotic, precum i productivitatea ecosistemelor acvatice.

Hidrobiologia cuprinde trei mari capitole, n funcie de categoria de apeluate n studiu:- oceanologia biologic sau biologia marin, care studiaz viaa n mediul

marin i influenele proceselor marine de natura fizic, chimic, geologicasupra hidrobionilor marini;

- limnobiologiasau biologia apelor in teri oaredulci, salmastre sau cu chimism

anormal, de pe continente sau insule;

- freatobiologiasau biologia apelor subterane, care cerceteaz formele de viai condiiile n care se desfoar viaa n mediul hipogeu, adic n apele carecircul prin fisurile i golurile scoarei sau mbib rocile permeabile aleacesteia.

Fiind o disciplin biologic complex, de sintez, hidrobiologia explicfenomenele ce au loc n mediul acvatic pe baza datelor furnizate de disciplinediverse, astfel:

- geografia d date privitoare la rspndirea bazinelor acvatice pe glob iexplic caracterele acestora n funcie de latitudine, relief, climat;

-

geologiaexplic modul de formare a cuvetelor acvatice, evoluia lor n timp,modul de acumulare a apei i a sedimentelor naceste bazine;-

hidrologia ofer date asupra caracteristicilor abiotice ale hidrosferei,micrilor apei, circuitului apei n natur, etc.;

-

chimia explic reaciile chimice din mediul acvatic furniznd majoritateadatelor ce permit nelegerea fenomenelor ce au loc n acest mediu;

- fizicad date asupra fenomenelor mecanice, optice, electrice i termice ce auloc n mediul acvatic;

- matematica furnizeaz modele de analiz pentru aprecierea cantitativ aunor fenomene precum productivitatea biologic i permite o prelucrare


7/204

7

statistic a datelor experimentale n vederea ncadrrii lor ntr-o legitate cuvaloare mai larg;

-

astronomiaexplic aciunea factorilor cosmici asupra Terrei, n general, iasupra vieii din mediul acvatic;- botanica i zoologiaofer date asupra organismelor vegetale i animale din

ecosistemele acvatice, privind structura, filogenia i evoluia asociaiilor deorganisme hidrobionte;

- microbiologia identific microorganismele din mediul acvatic i explicnatura proceselor bacteriene ce au loc n ap i sedimente;

- fiziologia animal i vegetalexplic nevoile funcionale ale organismelor

vegetale i animale ce alctuiesc biocenozele acvatice i arat modalitile decretere a productivitii biologice a bazinelor acvatice;

- ecologia d date asupra raporturilor dintre hidrobioni i dintre acetiamediul abiotic;

-

etologia studiaz i explic comportamentul animalelor acvatice n funciede relaiile acestora cu mediul biotic i abiotic.

Dei hidrobiologia este o disciplin relativ tnr, care a aprut lajumtatea secolului al XIX-lea, date referitoare la mediul i organismele acvaticesunt cunoscute din perioadele cele mai vechi ale civilizaiei umane.

Viaa omului a fost legat de la nceputurile ei de ap i de animalele careo populeaz. Omul preistoric a folosit n hrana sa petele i scoicile fapt atestat dedepozite de scoici gsite n peterile care i serveau ca adpost, de desenele de pe

pereii peterilor i de uneltele din os cu care lucra.n crile sanscrite ale Indiei (anul 5000 .Hr.), pe tbliele asiriene, n

hieroglifele din Egiptul antic, pescuitul este menionat ca o ndeletnicire frecventa omului. n lucrrile lui Aristotel (sec V - IV .Hr.) sunt prezentate numeroasedate despre animale marine i de ap dulce.

n epoca roman, Pliniu cel Btrn scrie lucrarea monumental Historianaturalis n 37 de volume, cuprinznd tot ce se tia la nceputul erei noastredespre viaa din ape, iar n sec II .Hr. Opianus scrie un poem didactic despre petii pescuit numit Helientica.

n perioada Evului mediu, observaiile despre natur progreseaz greu nspecial datorit inchiziiei, dar n timpul Renaterii (sec XIV-XVI), odat cumarile descoperiri geografice, se aduna numeroase cunotine despre viata din

mediul acvatic.Un pas hotrtor n studiul vieii din ape este fcut odat cu descoperireamicroscopului (n ultimii ani ai sec al XVI-lea), ceea ce i-a permis lui Anton vanLoeuwenhock (1632-1723) s observe pentru prima dat la microscop infuzori.

Biologul danez Otto F. Mller (1730-1784) face observaii pe crustaceeinferioare din ruri i lacuri i ntocmete prima clasificare a organismelormicroscopice n lucrarea Animalcula Infusoria Fluviatilia et Marina, iar n 1838germanul H. Ehrenberg publica celebrul tratat despre Animalcule din infuzii caorganisme complete.


8/204

8

n 1835 apare primul Tratat de navigaie marin, scris de M.F.Maury,pe baza datelor culese din peste 200 jurnale de bord scrise de cpitani de vase n

cltoriile lor pe mrile i oceanele lumii. n 1846 acelai autor editeaz primulTratat de Geografie fizic a mrilor i oceanelor considerat actul de natere alOceanografiei ca tiin.

n perioada cuprins ntre sfritul sec al XVIII-lea i nceputul sec alXIX-lea au loc numeroase expediii marine care adun un imens material faptic.Pe baza acestuia i a datelor din domeniul apelor interioare apare ca tiinhidrobiologiacare are drept fundament teoretic teoria evoluionist a lui Darwin.

Intervenia omului asupra mediului acvatic prin pescuit neraional,deversri de ape industriale i menajere, construcii de baraje, a dus la degradarea

progresiv a apelor interioare, la modificarea condiiilor de via a organismeloracvatice i prin aceasta a productivitii bazinelor acvatice, resimit iniial prin

scderea drastic a produciei de pete. n acest context apare un nou domeniu decercetare, limnologia.

nceputurile limnologiei ca tiin sunt marcate de lucrrile lui F. A. Forel(1814-1912) asupra lacurilor din Elveia. Lucrarea sa Le Lman, Monographielimnologique n 3 volume, constituie primul tratat de limnologie, iar studiulintitulat Tratat de limnologie general este prima prezentare modern alimnologiei ca tiin.

Pornind de la apariia ei din necesiti practice, limnologia i impune caprime obiective studiul cauzelor ce a determinat decimarea faunei piscicole igsirea de mijloace eficiente de refacere a acesteia. Rezolvarea acestor obiectiveimpunea ns studiul tuturor organismelor acvatice din bazinul respectiv, nevoilorlor vitale, a condiiilor de mediu n care triesc asociaiile de organisme acvatice.

Dintre asociaiile de organisme cunoscute la sfritul sec al XIX-lea ,planctonul era cel mai bine studiat. Noiunea deplancton a fost introdus n tiinde Hensen (1887) care l definete ca totalitatea organismelor care se menin nstare de plutire liber n straturile superioare ale apelor i constituie hrana primara animalelor acvatice. Legat de studiul planctonului se elaboreaz noiunea de

productivitate biologic a bazinului, artnd rolul ce revine fitoplanctonului naceasta.

La sfritul sec al XIX-lea i nceputul sec XX apar staiuni de cercetarehidrobiologic precum staiunile de la Sevastopol (1871), New Port (SUA-1876),

Pln (Germania-1890), Aneboda (Suedia-1907) i apoi alte staiuni cu caracterlimnic sau marin.Problematica de cercetare a acestor staiuni hidrobiologice este legat de

istoricul bazinelor, proprietile chimice ale apelor, densitatea planctonului,compoziia faunei acvatice. Se ncearc clasificarea general a apelor interioare(A. Thienemann, E. Nauman, J. Lundguist), se studiaz capacitatea de autoepurarea apelor poluate, se stabilesc gradele de poluare folosind organisme indicatoare

(R. Kolkwitz, 1909).


9/204

9

nceputurile vieii tiinifice n domeniul hidrobiologiei sunt legate denfiinarea n 1916 a Societii Internaionale de Limnologie, sub conducerea lui

A. Thienemann i a revistei de specialitate Archiv fr Hydrobiologie.n Romnia, dezvoltarea hidrobiologiei a fost impulsionat de nevoiapractic de organizare i mrire a produciei din pescrii i se datoreaz activitiitiinifice a naturalistului Grigore Antipa(1867-1944), fondatorul Limnologiei iOceanologiei romneti. Cercetrile asupra ihtiofaunei din apele noastre suntconcretizate n lucrarea Fauna ihtiologic a Romniei (1908) apoi n lucrareamonumental Pescriile i pescuitul n Romnia. Scrie numeroase lucrridespre Delta Dunrii, lunca inundabil a Dunrii i lacurile limitrofe. n 1932Grigore Antipa organizeaz Institutul Bioceanografic de la Constana i facenumeroase studii asupra Mrii Negre care apar n anul 1941 n lucrarea Marea

Neagr.

O contribuie nsemnat la dezvoltarea hidrobiologiei marine romneti aadus profesorul I on Borcea (1879-1936) care studiaz mai nti crustaceele dinapele dulci apoi fauna lacurilor naturale i a Mrii Negre. Face studii aprofundateasupra gobiidelor, clupeidelor i mugilidelor din Marea Neagr i cerceteaz

biocenozele din dreptul litoralului romnesc. n 1926 nfiineaz Staiuneazoologic de cercetri marine de la Agigea (Constana).

Emil Racovi(1868-1947) a fcut observaii i a adunat un bogat materialbiologic, de mare valoare tiinific, legat de fauna mrilor sudice i n special demamiferele acvatice. Este fondatorul Biospeologiei ca tiin i aduce numeroasecontribuii la studiul apelor subterane.

La dezvoltarea hidrobiologiei romneti i-au adus contribuia numeroioameni de tiin precum C. S. Antonescu, Sergiu Caruu, Th. Buni, EugenPora, Mihai Bcescu, etc. Cercetrile de hidrobiologie au fost continuate denumeroase instituii precum Staiunea de Cercetri Pngrai -Neam, Staiunea deCercetri Orova, colective de la Institutul Central de Biologie Bucureti. Studiile

privitoare la Delt sunt continuate la Institutul de Cercetare i Proiectare DeltaDunrii din Tulcea, iar cele de hidrobiologie marin la Institutul Romn deCercetri Marine Constana.


10/204

10

1. CARACTERISTICI ALE APELOR NATURALE

Apa este mediul n care au luat natere primele forme de materie vie i auparcurs o perioad nsemnat din evoluia lor. Se consider c 75% dinncrengturile i clasele actuale de organisme i au originea n mediul acvatic.

Universalitatea mediului apos, ca loc al tuturor reaciilor dintre celule imediul intern al organismului, este demonstrat i de faptul c celuleleorganismelor terestre triesc ntr-un mediu intern apos (plasma interstiial) undese desfoar toate reaciile metabolice.

Apa este un element cu o rspndire universal care menine icondiioneaz viaa. Fr ap nu poate exista nici un fel de manifestare a vieii pePmnt.

1.1. Ciclul biogeochimic al apei

Din volumul total al apei pe glob, inclusiv vaporii de ap din atmosfer,estimat 1.460.159.200 km3, oceanului planetar i revine 1.370.323.000 km3 , adic93,8%, iar apelor de pe suprafaa uscatului 89.636.200 km3, adic 6,2%. Din apelede la suprafaa uscatului, apele subterane (inclusiv cele din zo nele de schimbactiv) reprezint 66,7%, apele cantonate n gheurile polare i n gheari 32,2%, iarapele lacurilor, marilor interioare, apele mbibate n sol, apele curgtoare ivaporii din atmosfer dein 1,1% .

Se consider c apa mrilor i oceanelor a provenit din cristalizareamagmei granitice precambriene, iar n prezent n stratul de magm superficial de20 km, volumul de ap este de aproximativ 1,3 miliarde km3, aproape egal cu aoceanului planetar.

n funcie de rspndirea cldurii la suprafaa Pmntului, apa se gsete nstare de ghea (trihidrol) spre poli i la mari nlimi, n stare lichid (dihidrol) in stare gazoas (monohidrol) n atmosfer. De fapt, n natur, apa este un amestecde mono- , di- i trihidroli, cu predominana trihidrolilor la poli i a dihidrolilor ia monohidrolilor spre ecuator, n raport de variaia temperaturii (fig.1.1).

Fig. 1.1. Raportul procentual dintre monohidroli, dihidroli i trihidroli n funcie de temperatur(dup E. Pora i I. Oros, 1974)


11/204

11

Cldura care transform moleculele de ap n diferitele forme de agregarei are originea n cea mai mare parte n radiaia solar, o mic parte are origine

teluric, n cldura rezultat din reaciile exoterme ce au loc n litosfer, n cldurafurnizatde organismele vii sau de activitatea industrial a omului.Datorit variaiilor de temperatur n raport cu latitudinea, apa este

antrenat ntr-o continu circulaie. Sub aciunea energiei furnizat de radiaiasolar (energia medie anual este cuprins ntre 730 mii-1,4 milioane cal/m2) apase evapor formnd n final norii, pe care curenii atmosferici i antreneaz n

pturile superioare ale atmosferei, are loc condensarea vaporilor, adic trecerea ndihidroli sau trihidroli, forme sub care cad pe suprafaa uscatului sau a oceanului

planetar (fig. 1.2.).

Fig. 1.2. Ciclul biogeochimic al apei n natur (dup F. Harrois - Monin, 1977)

Anual de la suprafaa planetei se evapor i ajung n atmosfer

aproximativ 465 mii km3

de ap, din care 400 miikm3

se evapor de la niveluloceanului planetar (86%), iar 65 mii km3 de la nivelul continentelor (14%). Ocantitate egal de ap revine pe Terra sub form de precipitaii, din care oceanul

planetar primete 100 mii km3(22%), iar uscatul 365 mii (78%).Din apa ajuns la suprafaa uscatului o parte se evapor, o alt parte se

scurge pe pante i n locuri mai joase formnd torente, praie, ruri fluvii i ajungdin nou n mare, iar alt parte se infiltreaz n sol, ajung n pnzele freatice deunde ies la suprafa sub form de izvoare.

Procentul de ap care se infiltreaz n sol se scurge la suprafaa uscatuluisau se evapor, depinde de latitudinea geografic, de panta de scurgere de natura


12/204

12

rocilor. n condiiile Romniei cca. 20% din precipitaii se infiltreaz n sol, 10%se evapor i 70% se scurg pe pante (fig. 1.3.).

Fig. 1.3. Repartiia aproximativ a precipitaiilor la contactul cu solul

Regimul precipitaiilor la suprafaa planetei este inegal i variaz n funciede regiunea geografic, de altitudine, de direcia vntului, de natura vegetaieiterestre, etc. Cauzele micrii apei n natur sunt pe de o parte energia solar i pede alt parte energia gravitaional.

Durata circuitului apei n natur este foarte diferit, mai mic pentru apelede suprafa curgtoare sau stttoare mai mare pentru apele freatice i foartemare pentru apele din calotele glaciare.

nveliurile externe ale Terrei conin cantiti enorme de ap, diferit nfuncie de natura lor. Astfel, litosfera primar, oceanele i mrile sunt cele maimari depozite de ap, n timp ce atmosfera, suprafaa continentelor i freaticul lor

au cantiti mai reduse. Cu toate c apa continental este n cantitate mai mic, eaare cea mai mare putere de circulaie, revenind rapid n circuit, fa de apa dinlitosfer sau din oceanul planetar la care viteza de circulaie este redus.

Tab. 1.1. Coninutul n ap al diferitelor nveliuri ale globului

Litosfera primar 250.000 GgRoci sedimentare 1.812 Gg

Oceane i mri 13.220 GgGhea polar 45 GgAp continental i freatic 41,7 Gg

Apa de circulaie 288 GgVapori de ap 0,13 GgTotal 265.406,83 Gg

Totalitatea apei circulante de pe Terra formeaz hidrosfera a crei valoaretotal este de 13.660 Gg (1 Gg = 1020g =100.000 km3). Repartizat, teoretic, nmod egal pe suprafaa terestr, pentru fiecare cm2ar reveni n medie aproximativ300 kg de ap din care 258 kg de ap oceanic i marin, 41,8 kg de ap dulce,0,78 kg de ghea i 0,003 kg de vapori de ap (Pora, 1974).


13/204

13

1.2. Structura moleculei de ap

nelegerea fenomenelor hidrobiologice presupune cunoatereaproprietilor specifice ale apei, legate de structura deosebit a moleculei de ap,de proprietile fizice i chimice ale apei. Toate aceste particulariti influeneazn mod determinant viaa organismelor hidrobionte.

Filozofii greci considerau apa alturi de foc, aer i pmnt ca element debaz al universului, dar un element simplu. Aceast concepie a dinuit pnspre sfritul sec al XVIII-lea, cnd Lavoisier (1783) reuete sinteza cantitativ aapei, descompunerea ei n elementele componente i stabilete formula ei chimica:H2O (H-O-H). Treptat au fost determinate proprietile structurale, fizice, chimicei electrice ale moleculei de ap.

Apa sau oxidul de hidrogen are greutatea moleculara 18, fiind format din

16 g de oxigen si 2 g de hidrogen. Elementele de constituie ale apei sunt oxigenulcare prezint 3 izotopi stabili: 16O,17O, 18O i 3 izotopi radioactivi cu o viascurt: 14O, 15O i 19O i hidrogenul, cu 2 izotopi stabili 1H (hidrogen) i 2H(deuteriu) i un izotop radioactiv cu o perioad de njumtire de 12,2 ani: 3H(tritiu). n apele naturale raportul dintre izotopii stabili ai oxigenului esteurmtorul: la 10 mii pari O16revin 20 pari O18i 4 pari O17.

n molecula de ap, atomul de oxigen este dispus n vrful unui triunghiisoscel, iar atomii de hidrogen la baza acestuia. Prin msurtori cu raze X s -adeterminat ca distana dintre atomul de oxigen i cel de hidrogen este de 0,99 A0,iar unghiul dintre atomii de hidrogen de 104

o27(figura 1.4).

Fig. 1.4. Configuraia spaial a moleculei de ap

Datorit aranjrii spaiale, molecula de ap este polarizat n aa fel nct

sarcinile electrice negative ale oxigenului se dispun ntr-o direcie, iar celeelectrice pozitive ale hidrogenului, n direcie opus. O astfel de molecul

polarizat poart numele de dipol, are un cmp electric, astfel ca ntr-un agregatmolecular de ap, polii cu sarcini electrice contrarii se apropie i alctuiesc odispoziie structural caracteristic.

Dipolii apei se asociaz pe baza unor legturi labile de tipul punilor dehidrogen constituind forme de agregare cu proprieti distincte.

Gruprile polare ale moleculei de ap se numesc hidroli i se pot asociaastfel:

- monohidrol (H2O);


14/204

14

-

dihidrol (H2O)2;

- trihidrol (H2O)3;

-

polihidrol (H2O)n.n agregatele moleculare hidrolii se pot dispune liniar sau sub form de

agregat organizat. Distana dintre moleculele de ap agregate este de 1.77 A o(figura 1.5).

Fig. 1.5. Asocierea spaial a moleculelor de ap.

Datorit existenei izotopilor oxigenului i hidrogenului exist posibilitatea

formrii a 18 tipuri de molecule de ap, diferite prin proprietile lor. n naturexist doar 9 astfel de varieti de ap, cele mai importante fiind apa grea, apasupragrea i apa uoar.

Apa grea(2H216

O sau D2O)a fost preparat n laborator pentru primadat de Urey, Lewis i Mac. Donald (1933) prin electroliza i distilare repetat.Are masa molecular 20, densitatea este de 1,107 g/cm3la 40C, nghea la 3,80Ci fierbe la 101,40C.

Se ntlnete n oceanul planetar la mari adncimi, intr n alctuireamediului intern a animalelor abisale, ncetinind viteza reaciilor metabolice.

Apa supragrea(3H216O sau T2O) - se gsete n cantiti reduse n apa

de ploaie deoarece tritiul se formeaz n straturile superioare ale atmosferei n

urma bombardrii atomilor de 14H de ctre radiaiile cosmice i transformarea luin 4He i 3H. Tritiul arde n oxigen i formeaz T2O. Apa supragrea nghea la80C i fierbe la 1040C.

Tritiul, izotop radioactiv cu perioada de njumtire de 12,4 ani, estefolosit ca element trasor n studiul metabolismului i n urmrirea circulaiei apeisubterane, etc.

Apa uoarsau apa srcit n deuteriu a fost obinut n laborator prindistilarea apei naturale n vid. n apele naturale concentraia deuteriului este de150 ppm iar n apa de precipitaii este cuprins ntre 120 -160 ppm. Denumirea


15/204

15

generic de ap uoar cuprinde apele n care concentraia deuteriului este sub145 ppm.

Teste de laborator privind efectele apei uoare asupra organismeloranimale au artat c apa srcit n deuteriu inhib creterile tumorale nxenotransplanturi, crete reactivitatea vascular, stimuleaz reaciile de aprareimunitar a organismului, are o aciune radioprotectoare crescnd rezistena ladoze subletale i letale de radiaii gamma (Hulic i colab., 1997).

La petii inui n ap srcit n deuteriu se constat o cretere aproceselor degradative la nivelul branhiilor i ficatului (Wanda Buzgariu, 1997).Folosirea unei soluii format din ap srcit n deuteriu i ap distilat n

proporie de 1/1, ca soluie de fecundare sau ca mediu de diluie pentru soluiifecundante cu substane energizante, n procesul de reproducere artificial a

pstrvului curcubeu, a dus la mrirea semnificativ a supravieuirii icrelor n

timpul dezvoltrii embrionare (Pricope, 1998).

1.3. Proprietile apei

1.3.1. Proprieti organoleptice

Mirosul apei este dat de substanele organice i anorganice care ajung pediverse ci n apele naturale sau de proliferarea n acele ape a unor specii de algecare prin activitatea lor metabolic elimin n ap diferite substane organiceanaloage uleiurilor eterice.

Astfel, alga Synura uvela n densiti de numai 5-10 colonii la litru

imprim apei miros de castravei, diatomeele din genul Asterionella la densitimici dau mirosuri aromatice, iar la densiti mari miros de pete. Cianoficeele dingenulAnabaena dau miros de iarb proaspt cosit nsoit de unul de mucegai.

Determinarea mirosului apei poate fi fcut prin metode calitative,comparnd mirosul cu unul cunoscut sau prin metode cantitative, n funcie deintensitatea mirosului, apa fiind clasificat n 6 gradaii ncepnd de la gradul 0(inodora), pn la gradul 5 (miros foarte puternic).

Gustulparticular al apelor naturale este determinat de prezena pesteanumite limite, n coninutul acestora, a unor substane organice i minerale sau

proliferrii anumitor specii de alge, astfel:- concentraiile crescute de fier dau gust metalic;-

concentraiile crescute de calciu dau gust slciu;- magneziul n concentraii mari d gust amar;- clorurile n concentraii mari dau gust srat;- amestecul de clor i fenol d apei gustmedicamentos;- proliferarea actinomicetelor n ap d gust de pmnt.Aprecierea gustului apei se face prin metode calitative, prin care se

compar gustul apei cu un gust cunoscut, sau metode cantitative, dup intensitateaunui gust particular (tabelul 1.2).


16/204

16

Tabelul 1.2. Aprecierea cantitativ a mirosului i gustului apei.

Mirosul i gustul Intensitatea GradulFr miros i gust inodor 0Perceptibil (de un expert) foarte slab 1

Perceptibil (de un consumator obinuit) slab 2Net perceptibil perceptibil 3

Suficient de puternic pentru a face apa

neplcutpronunat 4

Puternic nct nu se poate consuma foarte puternic 5

n general, aprecierea de gust plcut al apei potabile ine de obinuina

celui care face aprecierea i mai puin de calitile reale ale apei.

1.3.2. Proprietile fizice ale apei

Greutatea specific este egal cu fora cu care sunt mpinse n suscorpurile din ap. Datorit acestei caracteristici hidrobionii economisesc ocantitate important de energie n susinerea corpului lor. Greutatea specificvariaz direct proporional cu salinitatea apei i invers proporional cu temperaturaacesteia.

Densitatea apei este raportul dintre volum i greutate. Ea variaz nfuncie de temperatur, salinitate, presiune, concentraia de substane n suspensie.

Modificarea particular a densitii apei n funcie de temperatur este o altanomalie a proprietilor ei termodinamice. Prin ridicarea temperaturii apei de la00C la 40C structura ei se modific, moleculele ei se apropie nct la 40C atingedensitatea maxim, egal cu 1. Prin nclzirea apei n continuare moleculele sedispun din ce n ce mai lax, densitatea i greutatea specific scad.

Vscozitateasau frecarea intern este rezistena pe care o opune un fluidunui corp care se mic n el. Vscozitatea este proporional cu seciuneatransversal a corpului, cu viteza cu care se mic i invers proporional cutemperatura. Unitatea de msur a vscozitii este poazul (pz) cu submultiplii sicentipoazul (1 cpz = 1/100 pz) i milipoazul (1 mpz = 1/1000 pz).

Temperatura apei ( C) 0 3 10 15 20 25 30Vscozitatea (mpz) 18,9 16,2 14,0 12,3 10,8 9,6 8,6

Mrimea vscozitii apei influeneaz profund viaa organismeloracvatice. Cum la 0

0C vscozitatea este aproapede 2 ori mai mare dect la 250C,nseamnca un organism planctonic la 250C cade de dou ori mai repede dect la00C. Fora de frecare n ap este de aproape 100 de ori mai mare dect n aer prinurmare vieuitoarele acvatice au de nvins fore mult mai mari dect cele aeriene.

Tensiunea superficialeste fora care acioneaz la suprafaa de separaiea unui lichid n mediu gazos. Dac n interiorul lichidului moleculele sunt atrase


17/204

17

n toate direciile formnd un sistem echilibrat de fore, la suprafaa sa moleculelesunt unite prin forele tensiunii superficiale formnd o pelicul ce nu poate fi

rupt dect prin aplicarea unei fore mai mari. Tensiunea superficial se msoarn dine/cm2, valoarea ei fiind influenat de temperatura, coninut de sruri, etc.Apa pur are tensiunea superficial de 72,5 dine/cm2.

Datorit tensiunii superficiale, pelicula de la suprafaa apei poate servi casubstrat de locomoie pentru organismele ce populeaz pelicula de la suprafaaapei (epineustonul) sau de susinere pentru cele ce triesc sub ea (hiponeustonul).

Presiunea hidrostaticreprezint fora exercitat asupra organismelor degreutatea coloanei de apa ce se afla deasupra lor. Presiunea hidrostatic depindede nlimea coloanei de apa i de densitatea ei i se msoar n atmosfere sau bari(1 bar10

6dine/cm

2). n apele dulci la 40C presiunea hidrostatic crete cu o

atmosfer la fiecare 10,33 m, iar n cele marine cu o atmosfer la 9,98 m.

Presiunea hidrostatic condiioneaz viaa organismelor acvatice n specialn zona profundal a lacurilor zona batial i abisal a oceanului planetar.Vieuitoarele adaptate la aceste presiuni mari formeaz grupul organismelor

barofile.

Temperatura este unul dintre cei mai importani factori abiotici careinflueneaz viaa organismelor hidrobionte, fie direct prin aciunea ei asuprametabolismului, reproducerii, repartiiei speciilor, fie indirect prin modificarea

proprietilor fizico-chimice ale apei.Variaiile termice circadiene i sezoniere sunt determinate de intensitatea

razelor solare, de unghiul lor de inciden, de cantitatea de suspensii din ap, dedensitatea organismelor planctonice. Regimul termic al unei ape este influenat decaracterul ei de apa curgtoare sau stttoare, de prezena sursei de alimenta re, demodul de scurgere a apei.

n lungul unei ape curgtoare variaiile termice au amplitudini diferite nfuncie de zona geografic i de distana dintre izvor i vrsare. Astfel, de-a lungulunui ru, n funcie de temperatura apei i viteza curentului se formeaz zonecaracteristice de rspndire a anumitor specii de organisme acvatice, cea maicunoscut fiind zonarea piscicol a apelor curgtoare. n acelai loc, n masa apeiunui ru diferenele de temperatur sunt mici, nesemnificative, neexistnd ostratificaie termic.

n lacuri din zona temperat, se constat o adevrat circulaie sezonier a

apei cu efect direct asupra hidrobionilor. Primvara i toamna are loc o circulaiea apei cu omogenizarea temperaturii n toat masa apei, n timp ce vara i iarna senregistreaz o stagnaie, cu stratificare termic direct vara i invers iarna.

n mri i oceane, diferenele de densitate datorate variaiei temperaturii iintensitii evaporaiei dau natere la cureni orizontali ct i la cureni verticalicare pun n micare mase mari de ap sau scot din adncuri cantiti mari desubstane biogene, crend condiii de proliferare a organismelor fitoplanctonice.

Fiecare specie este adaptat la o anumit zon de toleran termiccuprins ntre temperatura letal superioar i temperatura letal inferioar. ninteriorul acestui interval se afl temperatura optim, la care creterea i


18/204

18

dezvoltarea speciei este maxim. La speciile euriterme zona de toleran termiceste mai mare, iar la cele stenoterme, mai mic.

La petii din zonele temperate, tolerana termic este cuprins ntretemperatura letal inferioar de cca. 00C i temperatura letal superioar de 30-35

0C, n funcie de specie, vrst i de intervalul de timp n care temperatura acrescut sau a sczut.

Creterea temperaturii apei mrete nevoia de oxigen a hidrobionilor: oridicare a temperaturii cu 100C, mrete de 2,2 ori nevoile respiratorii aleanimalelor poichiloterme. Reproducerea organismelor acvatice este legat strict deanumite temperaturi. n general, temperatura la care are loc reproducerea este

puin mai cobort dect optimul termic al speciei.Talia hidrobionilor este n raport invers cu temperatura mediului. n apele

calde organismele animale ajung la maturare sexual mai repede dect n cele reci.

Odat cu prima reproducere are loc oprirea sau reducerea ritmului de cretere,deci cu ct reproducerea este mai tardiv cu att talia organismului va fi mai mare.

Asimilarea calciului este mai rapid la temperaturi crescute ale apei. Laorganismele acvatice euriterme din zonele temperate, deci supuse la variaiitermice sezoniere, creterea este discontinu, fapt reflectat i n depunereaneomogen a calciului n solzi, otolite, oase, cochilii. La animalele stenoterme,termofile sau criofile, creterea are un caracter continuu, datorit stabilitiiregimului termic.

Capacitatea caloric specifica apei are valoarea de 1 cal/g, fiind de 2 orimai mare dect a alcoolului i de 10 ori mai ridicat dect a fierului. Aceast

proprietate corelat cu conductibilitatea ei termic sczut face ca apa snmagazineze o cantitate mare de cldur pe care o cedeaz treptat mediuluinconjurtor. De aceea n mediul acvatic, comparativ cu cel terestru, variaiile

brute de temperatur sunt restrnse, iar lacurile, naturale sau artificiale, joac rolde adevrate calorifere naturale pentru zonele din jurul lor.

Temperatura latent de vaporizare a apei i de topire a gheii suntcorelate cu capacitatea caloric mare a apei i cu conductibilitatea ei termicsczut. Pentru transformarea apei n vapori este necesar o cantitate de energiecaloric de 539 cal/g, adic de 5 ori mai mare dect cea de fierbere. Aa se explicevitarea supranclzirii pturii superficiale a ecosistemelor acvatice: odat cunclzirea apei sub aciunea radiaiei solare are loc i un consum de energie

termic prin evaporare. Temperatura latent de topire a gheii este de asemenearidicat, de 79,4 cal/g.Temperatura de solidificare a apei este ridicat comparativ cu a altor

compui (acid carbonic - 570C; amoniac lichid -750C; metan -1850C). Importanabiologic a acestei caracteristici const n faptul c la temperaturi n jur de 00C, norganisme pot avea loc multe procese biologice care nu ar fi posibile la

temperaturi mai sczute.Dilatarea apei la solidificare este o proprietate similar argintului i

bismutului, contrar altor elemente sau compui care prin rcire se comprim,atingnd densitatea maxim la solidificare.


19/204

19

n timpul ngherii apa i mrete volumul iniial cu 9%, moleculele au odispoziie mai lax, greutatea specific se mrete, nct gheaa format plutete

pe suprafaa apei.Densitatea mai mic a gheii i conductibilitatea termic sczut face cagheaa s se comporte ca un izolator termic, mpiedicnd nghearea apei n

profunzimea bazinelor acvatice i asigurnd o temperatur relativ constant nmasa apei, n perioada de iarn.

Luminaconstituie unul din factorii abiotici principali pentru productoriiprimari din mediul acvatic influennd rspndirea acestora n masa apei iproducia de substan organic. La organismele animale, lumina determinmajoritatea bioritmurilor, la unele specii acioneaz direct asupra unor procesevitale precum dezvoltarea gonadelor sau declanarea reproducerii sexuate.

Cantitatea de lumin care ptrunde ntr-un ecosistem acvatic depinde de

latitudine, de intensitatea radiaiei solare, de unghiul de inciden al radiaieisolare, de starea suprafeei apei. O raz de lumin care cade pe suprafaa apei este

parial absorbit, parial reflectat, proporia undelor reflectate depinznd deunghiul de inciden al radiaiei (Pres i Dveze, 1963).

Unghiul de inciden (grade) 5 10 20 30 40 50-90Lumina reflectat (%) 40 25 12 6 4 3

n aceleai condiii de inciden a radiaiei luminoase (35 0), o suprafaneted reflect 5% din radiaia solar, una uor vlurit de vnt 17%, iar una

puternic vlurit 30%. Un strat de ghea de 45 cm grosime permite ptrundereadoar a 5% din radiaia incidenta la suprafaa ei (Papadopol, 1978).

Cantitatea i calitatea luminii ce ptrunde ntr-un mediu acvatic depinde detransparena, culoarea apei, cantitatea de suspensii, densitatea organismelor

planctonice i de lungimea de und a radiaiei luminoase. Astfel radiaiile roii,galbene i ultraviolete sunt absorbite n zonele mai de suprafa, iar cele verzi,albastre i ultraviolete ptrund mai profund.

n apa mrilor, radiaiile roii ptrund pn la 18 m cele galbene pn la100 m, cele verzi i albastre pn la 240 m, ntre 240 i 600 m predomin luminaalbastr, iar sub 600 m luminozitatea nu mai este perceput de ochiul uman.

n funcie de cantitatea i calitatea luminii care ptrunde n ap, n masa

apei, pe vertical, se disting doua zone mari:zona fotic, de la suprafaa apei pnla maximum 1500 m i zona afotic, de la 1500 de metri pn la cele mai mariadncimi.

Zona fotic, n funcie de intensitatea luminii, cuprinde urmtoarelesubzone:

- zona eufotic (polifotic), de la suprafa pn la maxim 100 m, este

puternic luminat i populat de organisme autotrofe fotofile. n apeledulci poate avea minimum 1 m;

- zona mezofotic(disfotic)cuprins ntre 100 i 250 m i populat cu

organisme puin pretenioase fa de lumin. Se ntlnesc i specii de


20/204

20

bacterii fotosintetizante i cocolitotrofe cu pigmeni foarte sensibili lalumin;

-

zona oligofoticcuprins ntre 250 i 1500 m, foarte slab luminat; Zona afoticeste lipsit total de lumin; cuprinde o parte din zona batiali zona abisal a pelagialului marin. Este slab populat de peti abisali de culorinchise, forme cu conformaii bizare, organe de sim dezvoltate inegal, uneleforme fiind bioluminiscente.

Bioluminiscenaeste proprietatea unor organisme vii de a emite lumina.La protozoare bioluminiscena este produs de unele incluziuni grase, lacelenterate, viermi i la majoritatea molutelor de secreia unor glandespecializate, iar la crustacee, cefalopode i peti de organe bine individualizate.

Lumina emis de organismele acvatice este rezultatul unor reaciibiochimice n prezena oxigenului: luciferina sub influena enzimei luciferaza i a

oxigenului formeaz oxiluciferina, cu proprieti luminiscente.Se consider c n lumea animal bioluminiscena are rolul de a lumina

zona din apropierea animalului, de a atrage prada spre rpitor, este un mijloc deintimidare a dumanilor, servete la recunoaterea indivizilor de sexe diferitefavoriznd reproducerea sau ntre indivizii speciilor gregare.

Adncimea la care ptrund radiaiile solare depinde de cantitatea desubstane solvite care absoarbe o parte din radiaii, de cantitatea de suspensii dinapa ce determin turbiditatea apei i produc dispersia luminii.

Culoarea apeivariaz de la albastrul siniliu al lacurilor italiene, la verdelelacurilor elveiene, pn la cafeniul splcit al blilor, datorit mai multor cauze:

- transparenei selective a apei respective;-

particulelor n suspensie din masa apei;- peisajului din jurul bazinului acvatic;

- culorii fundului bazinului, n apele puin adnci. Apa poate avea o culoare aparentdatorit suspensiilor solide i o culoare

real datorit substanelor solvite. Culoarea real poate fi determinat calitativprin compararea cu apa distilat sau cantitativ prin compararea cu o scarcolorimetric preparat dintr-o soluie de platino-cobalt, stabilind gradul deculoare, un grad reprezentnd coloraia produs de o soluie care conine 1 mg de

platin sub form de ioni clor-platinat la 1 litru de ap.Deoarece radiaiile albastre au cea mai mare putere de ptrundere n masa

apei, apa curat, n cantitate mare, are culoarea albastr. Culoarea galben sedatoreaz coninutului mare n substane organice, culoarea galben-rocatdatorit coninutului de substane humice i fier, culoarea galben-brun datoritargilei coloidale, culoarea rocat sau verde datorit dezvoltrii abundente adiferitelor specii de alge.

Proliferarea algelor n timpul nfloririlor poate colora apa diferit:- n verde-albstrui pn la galben-murdar, cianoficeele: Anabaena

Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria;

- n galben sau cafeniu, diatomeele i peridineele;


21/204

21

- n rou: Oscillatoria rubescens, Euglena sanguinea, Haematoccocus

pluvialis;

-

n verde:Pandorina Eudorina, Gonium, Volvox, Chlorella .Coloraia apelor, mai ales n cazul celor stagnante, indic i gradul lor deproductivitate biologic. Apele albastre au o productivitate sczut n timp ceapele colorate n verde au o productivitate natural crescut.

Suspensiile din apdup natura lor pot fi minerale sau organice, mpreunformnd detritusul. Detritusul este format din suspensii minerale autohtone,alohtone, organisme moarte i pri din acestea, substane organice solvite.Detritusul aflat n suspensie n masa apei este o important surs de hran pentrufiltratorii fixai (molute, spongieri), ct i pentru cei pelagici (rotifere,crustacee,etc.).

Sedimentarea suspensiiloraflate n masa apei depinde de dinamica apei n

bazinul respectiv. n apele curgtoare scderea vitezei de curgere mrete gradulde depunere a suspensiilor pe fundul bazinului. Timpul de depunere variaz cudebitul apei.

n timpul sedimentrii suspensiile sufer i anumite modificri biochimicecare influeneaz procesul de depunere. n drumul lor spre fundul bazinuluisuspensiile antreneaz o mare cantitate de bacterii din masa apei. Se consider caodat cu sedimentarea suspensiilor aproximativ 50% din bacteriile din ap suntdepuse pe fund. Prin acest mecanism, sedimentarea suspensiilor are un rol esenialn procesul de autoepurare a apelor.

Transparena este grosimea stratului de ap prin care se pot observacontururile unui obiect. n practic transparena se msoar cu ajutorul disculuiSecchi, al fotometrelor sau al camerelor cu plci fotografice.

Transparena unei ape depinde de intensitatea luminii incidente, de unghiulde inciden al razelor solare, de cantitatea substanelor dizolvate i de cantitateai dimensiunile particulelor aflate n suspensie.

Transparena unei ape influeneaz regimul termic al unui bazin acvatic,dar i productivitateaorganismelor autotrofe i rspndirea lor n cadrul bazinelor.Dezvoltarea vegetaiei submerse din bli i lacuri este condiionat de raportuldintre transparen i adncime (T/A), numit indice de transparen, care are ovaloare subunitar. Macrofitele submerse se pot dezvolta ncepnd de la un raportT/A = 20-30 cm (Botnariuc, 1961).

Turbiditatea este un fenomen optic ce se manifest prin reducereatransparenei ca urmare a prezenei n apa a unor suspensii de natur mineral sauorganic sau a organismelor planctonice.

Msurarea turbiditii se face pe baza efectului Tyndall prin care un lichidtulbure devine strlucitor atunci cnd este traversat de un fascicol luminos sau

prin msurarea absorbiei luminii de ctre particulele aflate n suspensie.Turbiditatea apei se exprim n grade: un grad de turbiditate sau grad SiO2

reprezint tulbureala produs de 1g de caolin sau pmnt de infuzori ntr-un litrude ap.


22/204

22

n general, turbiditatea ngusteaz zona de fotosintez i scade astfelproductivitatea apelor respective. Hidrobionii sunt influenai diferit de

turbiditate, n funcie de specie, vrst i de preferinele termice. Astfel, petiitermofili, precum ciprinidele sunt mai rezistente la turbiditatea crescut a apei, ntimp ce speciile criofile (salmonidele) mai ales n stadiu de ou sau alevini, sunt

puternic afectate de creterea turbiditii.Nevertebratele acvatice sunt mai sensibile la turbiditate, unele avnd

adaptri morfologice ale aparatului respirator. Astfel racul, (Astacus fluviatilis) arebranhiile protejate ntr-o cavitate prevzut cu un dispozitiv de filtrare.

Radioliza apei. Energia radiaiilor ionizante ptruns n organism esteabsorbit n cea mai mare parte de molecula de ap care pierde un electron i setransform n ionpozitiv. Electronul este captat de alt molecul de ap care setransform ntr-un ion negativ:

radiaie ionizantH2O -------------------------H2O

++ e-

H2O + e-H2O

-

Ionii care se formeaz sunt instabili, se descompun i dau natere la doiradicali liberi (hidrogenH

i oxidril OH )i doi ioni stabili (H+i OH-)care prinrecombinare dau molecula de ap:

H2O+H

++ OH

H2O-

OH-

+ H

H++ OH-H2O

Radicalii liberi se pot recombina i ei formnd ap, hidrogen molecularsau ap oxigenat, care sub aciunea catalazei se descompune n ap i oxigen.

H + OH H2O

H + H H2

OH+ OH

H2O2

Radioloza apei poate avea un efect biologic numai n cazul n care radicaliiliberi (H

i OH ), apa oxigenat i ali oxizi organici formai sub aciunea

radiaiilor ionizante, intr n reacie i modific structura chimic amacromoleculelor de proteine i a acizilor nucleici. Prin acest mecanism suntafectai att cromozomii ct i proteinele citoplasmatice. Modificarea enzimelorsub aciunea radiaiilor ionizante duce la apariia unor metabolii cu aciunemutagen, astfel c prin tulburarea metabolismului apar n celul factori chimicide modificare a cromozomilor.


23/204

23

1.3.3. Proprietile chimice ale apei

n natur, apa rurilor, lacurilor sau pnzelor freatice este o soluie ceconine sub form solvit sruri minerale, gaze i substane organice, provenitedin sol, aer sau activitatea organismelor. Concentraia acestor substane n soluiedepinde de intensitatea evaporrii, de cantitatea de precipitaii, de natura solului,de intensitatea proceselor biochimice, etc.

1.3.3.1. Anionii din apele naturale

Carbonaiisunt cei mai importani compui din apele dulci continentale,aflai n proporie de aproape 80%, n timp ce n apele marine se gsesc n

proporie de 0,2-0,4%. Au o solubilitate redus i formeaz combinaii cu metalelealcaline, alcalino-teroase i cu fierul. Cei mai frecveni carbonai din apelecontinentale sunt: CaCO3, MgCO3, SrCO3, etc.

Bi carbonaiisunt compui mult mai solubili dect carbonaii, solubilitatealor fiind n funcie de pH-ul apei. n apele naturale bicarbonatul de calciu joac rolde substan tampon ntre H2CO3 i Ca CO3, predominanta uneia din formedepinznd de pH-ul apei: la pH mai mic dect 4 nu exist dect H 2CO3, iar la un

pH mai mare de 12 nu exist dect CaCO3(figura 1.6).Alcalinitatea unei ape reprezint cantitatea de acid puternic necesar

pentru punerea n libertate a ionilor acizilor slabi asociai, prezeni ntr-un litru deap la 200C i presiune normal. Alcalinitatea este dat de cantitatea de carbonai,

bicarbonai, silicai i fosfai existeni n ap. n practic se determin fiealcalinitatea permanent, la pH=8,4, fie alcalinitatea total, la pH=5,1, n prezentaunor anumii indicatori. Valoarea alcalinitii d indicaii asupra rezervei de CO2existente n apa, cu rol major n producia primar a acelui ecosistem.

Fig. 1.6. Raportul dintre formele bioxidului de carbon n soluie i pH-ul apei(dup Sacchi i Testard,1971)

Halogenii cei mai rspndii din apele naturale sunt clorul, bromul iiodul, prezeni sub form de cloruri, bromuri, ioduri. Clorurile i au originea nrocile sedimentare i sunt uor solubile. n apele marine i oceanice cloruriledomin n proporie de aproape 89%, n timp ce n apele dulci continentale sunt n


24/204

24

proporie de aproape 7% din cantitatea total de sruri. Bromul i iodul suntprezente n special n apele marine i oceanice.

Sulful reprezint al doilea anion ca importan n compoziia mineral aapelor interioare. Se gsete sub form de sulfai, sulfuri sau hidrogen sulfurat.Sulfaii, puin solubili, sunt transformai de bacterii n hidrogen sulfurat

sau n sulfuri solubile, ce sunt utilizate de organisme n sinte za aminoacizilor cusulf (cistina i metionina).

n ecosistemele lacustre bacteriile depun sulf la interfaa ap-ml.Concentraia lui crete cu adncimea nmolului.

1.3.3.2. Cationii din apele naturale

Sodiul i potasiul sunt prezeni n apele continentale sub form de cloruri,

sulfuri, ioduri, carbonai, bicarbonai, etc., n concentraii de ordinul miligramelorla litru, n funcie de structura chimic a substratului. Aceste elemente formeazsuportul apei n organismele vii.

Calciuleste unul dintre cei mai importani cationi din apele naturale, aflatsub form de cloruri, carbonai, bicarbonai i sulfai. Solubilitatea acestorcompui variaz n funcie de pH-ul apei, de presiunea hidrostatic i de naturaanionului de care se leag. Astfel, solubilitatea lor n ordine descresctoare estecloruri > sulfai > carbonai.

n apele de suprafa concentraiile de calciu sunt cuprinse ntre 150 mg/lCa

2+pentru apele de categoria I i 300 mg/l Ca2+pentru cele de categoria a III-a.

Apa potabil trebuies aib o concentraie maxim admis de Ca2+de 100 mg/l .n apa mrilor i oceanelor concentraia calciului poate ajunge pn la 400 mg/l.

n timpul verii, datorit consumului intens de CO2 n procesul defotosintez, mai ales n lacurile cu o vegeta ie submers bogat, are locdecalcifierea biologic a bicarbonatului de calciu, cu formare de CO2i depunerea

pe plante a calciului de asimilaie:(CO3H)2Ca CO2+ CaCO3+ H2O

Prin acest fenomen, n unele lacuri mari, iau natere straturi de CaCO 3formnd creta de lac. n timpul iernii, cnd concentraia de CO 2din ap crete,datorit intensitii reduse a fotosintezei, are loc fenomenul de calcifiere

biologic: crete concentraia de calciu din ap prin descompunerea bicarbonatului

de calciu solubil format n timpul verii.Calciul furnizeaz compui pentru alctuirea scheletului la numeroaseorganisme acvatice, vertebrate sau nevertebrate.

Magneziulse gsete n apele de suprafa n concentraii ce variaz ntre50 mg/l n apele de categoria I i 200 mg/l n apele de categoria a III-a. Ionul deMg2+intr n structura clorofilei i n compoziia unor enzime. Raportul de Ca/Mgreprezint un factor limitativ n dezvoltarea unor specii de zooplancton sau a unor

peti de ap dulce. Are aciune stimulatoare asupra algelor fixatoare de azot.Fierulse gsete n ape sub form feroas, feric sau coloidal, legat de

prezena acizilor humici. Starea bivalent sau trivalent a fierului depinde de pH-


25/204

25

ul apei.Concentraia fierului n apele naturale depete adesea limita optimpentru alge (1-2 mg/l) devenind astfel un factor limitativ n dezvoltarea

populaiilor de cianoficee. Petii i ali hidrobioni sunt de asemenea influenainegativ de nivelele crescute de fier din apa, acesta devenind toxic. n cantiti maridepreciaz calitatea apei potabile i industriale.

Fierul este un oligoelement cu mare importan n viaa organismelor, esteindispensabil n formarea pigmenilor respiratori, intr n alctuirea hemoglobinei.Deficitul de fier produce anemii feriprive.

Unele bacterii precum Thiobacillus ferroxidans, oxideaz fierul i ldepune. Se consider c unele zcminte actuale de fier sunt rezultatul unor

procese oxidative bacteriene.

Manganul se gsete n ape sub form ionic sau n combinaii complexelegat de fier (complex feromanganic) i de unele substane organice. n apele

interioare concentraia lui variaz, n straturile superioare, ntre 0,01 i 0,1 mg/l ntimp ce n profundal ajunge la cteva miligrame la litru. n apa mrilor prin

procese de bioconcentrare n corpul hidrobionilor, manganul este depus formndnoduli de mangan.

n doze mici manganul stimuleaz creterea algelor. Cantiti crescute demagneziu din ap constituie ns un factor limitativ n special n dezvoltareacianoficeelor. Manganul are rol catalitic n germinaie i particip la activareaunor enzime.

n lacuri, manganul particip la mbogirea n oxigen a straturilorprofundale. Aflat sub form ionic n hipolimnion, manganul este antrenat decurenii de convecie spre straturile superioare, se oxideaz formnd oxizi greusolubili care cad spre fund. Aici cedeaz oxigenul substratului i circuitulrencepe.

Cuprul este prezent n ap sub form ionic sau de complexorganomineral, n concentraii cuprinse ntre 10 i 100 mg/m3de ap. Compuiicarbonici ai cuprului sunt insolubili, se depun pe fundul apelor sub form demalachit sau azurit, perturbnd viaa organismelor acvatice.

n concentraii mari devine toxic pentru dezvoltarea populaiilor algale, peacest fenomen bazndu-se pe utilizarea sulfatului de cupru ca algicid ncombaterea nfloririlor algale din bazinele acvatice.

Cuprul este necesar la formarea unor enzime i intr n structura unor

pigmeni respiratori precum hemocianina, cerebrocuprina, hepatocuprina.Siliciul se gsete n apele continentale i oceanice sub form ionic icoloidal (bioxid de siliciu coloidal), avnd originea n rocile scoarei. n apelelacurilor concentraia siliciului ajunge la 5-6 mg/l. Primvara i toamna, n

perioada de maxim dezvoltare a diatomeelor concentraia lui n ap scade,constituind astfel un factor limitant.

Siliciul intr n alctuirea frustulelor la diatomee i a scheletului laspongierii silicioi i radiolarilor. Dup moartea acestor organisme isedimentarea la fundul apelor se formeaz adevrate depozite de siliciu.


26/204

26

1.3.3.3. Elementele biogene

Substanele biogene sau bioelementele cuprind, n principal, srurile deazot i fosfor, utilizate de productorii primari n sinteza substanelor organice. Pentru cretere i dezvoltare plantele au nevoie de cantiti nsemnate de azot ifosfor. Reducerea concentraiei acestora n mediu micoreaz sau inhib creterea.

n apele naturale are loc un adevrat circuit al substanelor biogene.Bioelementele din ap sunt utilizate de productorii primari i transformate n

biomas. Prin descompunerea corpului hidrobionilor mori elementele biogeneajung din nou n ap fie sub form anorganic, fie sub form organic. Astfel,dup moartea fitoplanctonului 20-25% din cantitatea total de fosfor revine nmasa apei sub form anorganic, iar 30-40% sub form organic.

Azotulse gsete n ape sub form de azot molecular, sruri de amoniu,

nitrai, nitrii i sub forma unor combinaii organice.Azotul molecularajunge n ape din atmosfer, datorit coeficientului mare

de solubilitate sau din procesele de denitrificare, sub aciunea bacteriilordenitrificatoare. Azotul molecular poate fi utilizat direct de unele cianoficee

precumNostoc sau Anabaena sau de bacteriile fixatoare de azot.Azotul amoniacal rezult din hidratarea amoniacului care adiionnd o

molecul de ap formeaz hidroxidul de amoniu (NH4OH). Azotul amoniacal esteutilizat de bacterioplancton care l transform n compui oxidai sau de diatomeecare l transform n azotai.

Amoniacul ia natere n apele naturale din aciunea bacteriilor deputrefacie asupra proteinelor din corpul hidrobionilor mori. n urma proceselorcatabolice de dezaminare a proteinelor, hidrobionii elimin n ap produi cutoxicitate mai redus precum srurile amoniacale, ureea, acidul uric.

Amoniacul prezint un grad mare de toxicitate pentru majoritateaorganismelor animale din ecosistemele acvatice. Concentraiile crescute deamoniac din ape indic existena unei poluri avansate cu substane organice.

Azotiii sunt produi intermediari de oxidare a amoniacului de ctrebacteriile nitrificatoare sau rezult din reducerea azotailor sub aciunea bacteriiloranaerobe.

NH3+ 3 O2 bacterii 2 NO2+ 3 H2O

aerobe

NO3-+ H2 bacterii NO2+ H2O

anaerobe

Sunt substane instabile, se oxideaz formnd azotai sau se reduc dndnatere la amoniac. Apar n ap la poteniale redox cuprinse ntre 0.40 i 0,45 v.

Azotaii reprezint srurile utilizate de productorii primari pentru sintezaproteinelor. Azotaii pot lua natere din aciunea radiaiilor ultraviolete i a


27/204

27

descrcrilor electrice asupra azotului molecular (n medie 5kg de azotai/ha/an)sau sub aciunea nitrat bacteriilor care oxideaz nitriii la nitrai dup relaia:

NO2-+ O2 bacterii NO3

-+12.000 cal

nitrificatoare

Procesul biologic prin care amoniacul sau alte forme reduse ale azotului

organic ce iau natere prin amonificare sunt oxidate la nitrii poart denumirea denitrificare. Nitrificarea are loc prin transformarea azotului molecular pn laazotai, sub aciunea unor procese fotochimice, prin oxidarea compuilor cu azot,la suprafaa apei, sub aciunea unor procese chimice, i prin transformareaamoniacului n nitrii apoi n nitrai prin aciunea bacteriilor. (Musta, 1998).

n apele naturale, sub aciunea bacteriilor poate avea loc procesul dedenitrificarecare const n reducerea azotailor i azotiilor pn la oxizi de azot(NO sau NO2) care pot fi redui la azot molecular i eliminat n atmosfer.

n ecosistemele acvatice exist un echilibru ntre procesele de nitrificare,ce mbogesc apele n azotai, i cele de denitrificare, ce micoreaz concentraiaacestora n ape. Aceste procese asigur un oarecare echilibru ntre procesele desintez i cele de descompunere din mediul acvatic.

Azotul organicdin ap se gsete sub form coloidal sau de molecule deaminoacizi, provenite din cadavrele organismelor hidrobionte. Prin activitatea lor

metabolic organismeleexcret compui cu azot precum aminoacizi, polipeptide,uree, hidroxilamina, etc.

Fosforul este prezent n ap sub form organic, legat de unii radicali saude substane complexe sau sub form de sruri ale acidului fosforic. Concentraianormal a fosforului n apele dulci este de 1 mg/m3, dar concentraia lui crete cuadncimea fiind maxim n malul de pe fundul bazinului acvatic.

Concentraia fosforului n ap depinde de concentraia substanelororganice, de temperatur i de intensitatea activitii bacteriene. Deversarea de apencrcate cu substane organice mrete nivelul fosforului accelernd procesul deeutrofizare.

Apele rezultate din staiile de epurare au cantiti de fosfai de aproximativ10 ori mai mari fa de nivelul lor la intrare n staii, datorit descompunerii

bacteriene a substanelor organice.

Timpul necesar circulaiei fosfailor n apele superficiale este de ordinulminutelor, iar ntr-un ecosistem acvatic n ansamblul sau nu depete 4-5 zile.Fertilitatea chimic a apelor poate fi apreciat i pe baza raportului N/P,

exprimat prin azotai i fosfai. Acest raport este relativ constant att n mediulacvatic ct i n compoziia biochimic a planctonului, indiferent de componenasa specific. Modificarea acestui raport indic o alterare a metabolismului normalal ecosistemului prin fenomene de poluare organic sau fenomene geochimicenormale .


28/204

28

Compuii organici ai fosforului, ADP i ATP, sunt principalele substanemacroergice ale metabolismului. De asemenea, fosforul intr n structura

scheletului organismelor i n alctuirea acizilor nucleici.

1.3.3.4. Gazele solvite n ap

La suprafaa aer-ap are loc un permanent schimb de gaze ntre atmosferi ap conform legii lui Henry: concentraia unui gaz ntr-o soluie saturat este

proporional cu presiunea la care se gsete gazul respectiv cnd vine n contactcu soluia.

C = P x Kt0

unde : C = concentraia gazului n ap (mg/l);P = presiunea parial a gazului;K = coeficientul de solubilitate al gazului la temperatura t0.

Din atmosfer pot trece n ap, n diferite proporii, gaze precum O2, CO2,N2, H2, H2S, CH4, etc. Concentraia acestor gaze n ap depinde de coeficientul desolubilitate al gazului, temperatura i salinitatea apei, presiunea atmosferic.

Oxigenuldizolvat n ap poate avea origine atmosferic, poate rezulta dinfotosinteza fitoplanctonului i a macrofitelor sau are origine mineral, rezultnddin reducerea oxizilor. Cantitatea de oxigen solvit n ap se exprim n ml O2/litrude ap sau mg/l (1 ml O2= 1,43 mg).

n apele naturale exist un echilibru relativ ntre cantitatea de oxigenprodus prin procesul de fotosintez i cantitatea de oxigen consumat prinrespiraia organismelor i descompunerea substanelor organice din ap (figura1.7).

Fig. 1.7. Schema echilibrului biologic global a fotosintezei i respiraiei ntr-un ecosistem acvatic(dup Soran i Borcea, 1985)


29/204

29

n ecosistemele acvatice, n general, ziua predomin fotosinteza, avnd loco cretere a concentraiei de oxigen din ap, n timp ce noaptea predomin

respiraia, deci se nregistreaz o scdere a nivelului oxigenului. Cantitatea de oxigen ce se poate dizolva n ap la o anumit temperatur ipresiune rezult din relaia:

V = 1000 x K x p unde: V = volumul de oxigen n ml/l;760 K = coeficientul de absorbie al oxigenului

(0,04998 la 00C);

p = presiunea atmosferic a oxigenului.

Solubilitatea oxigenului n ap variaz invers proporional cu temperaturai salinitatea apei i este favorizat de micarea apei i de creterea presiuniiatmosferice (tab. 1.3., tabelul 1.4., figura 1.8).

Tab. 1.3. Solubilitatea oxigenului n funcie de temperatura apei.

Temperatura

(0C)

Solubilitatea

(mg/l)

Temperatura

(0C)

Solubilitatea

(mg/l)

0 14,64 16 9,86

1 14,22 17 9,66

2 13,82 18 9,46

3 13,44 19 9,27

4 13,09 20 9,00

5 12,74 21 8,90

6 12,42 22 8,737 12,11 23 8,57

8 11,81 24 8,41

9 11,53 25 8,25

10 11,26 26 8,11

11 11,01 27 7,96

12 10,77 28 7,82

13 10,53 29 7,62

14 10,30 30 7,56

15 10,08 31 7,43

Tab. 1.4. Solubilitatea oxigenului n funcie de temperatura apei i presiuneaatmosferic

Temperatura(

0C)

Presiunea atmosferic (mm/Hg)

700 750 760 790

1 12,50 13,5 14,00 14,5

10 10,00 11,00 11,00 11,5

20 8,10 8,70 8,80 9,20

25 7,50 8,00 8,10 8,40


30/204

30

Fig. 1.8. Solubilitatea oxigenului n ap la o salinitate cuprins ntre 0-25%ola o presiune de 760 mm/Hg

Gradul de saturaie n oxigen al apei se exprim procentual i secalculeaz dup formula:

Saturaia n oxigen (%)= C/C0x 100unde:

C = concentraia oxigenului dizolvat determinat n momentul recoltriiprobei;

C0 = concentraia la saturaie a oxigenului la temperatura din momentulrecoltrii.

Deseori vara, n lacuri cu vegetaie abundent, datorit fotosintezeiintense, are loc o suprasaturare a apei n oxigen. O suprasaturaie slab esteinofensiv pentru majoritatea hidrobionilor, n timp ce una puternic poate fifatal, n special puietului de pete, datorit emboliei gazoase care apare n acestecondiii.


31/204

31

Datorit variaiilor termice sezoniere n apele stagnante are loc o adevratstratificare a oxigenului. n timpul iernii difuzia oxigenului din atmosfer este

mpiedicat de ptura de ghea, oxigenul produs prin fotosintez este reduscantitativ, dar gradul de solubilitate al oxigenului este mare datorit temperaturilorsczute.

n timpul circulaiei de primvar apa este saturat n oxigen. Odat cunclzirea apei are loc o scdere a cantitii de oxigen din hipolimnion, datorit

proceselor de oxidare, descompunerii bacteriene sau fermentative a substanelororganice i respiraiei vieuitoarelor, procese ce se desfoar cu consum deoxigen.

n timpul stagnaiei de var, n lacurile eutrofe se nregistreaz o scdereputernic a oxigenului datorit descompunerii substanelor organiceprovenite dinbiomasa hidrobionilor.

Scderea cantitii de oxigen din lacuri poate avea cauze fizice precumcreterea temperaturii, scderea presiunii atmosferice, deversarea de ape uzatencrcate cu substane organice, sau cauze biologice precum respiraiavieuitoarelor i procesele de descompunere bacterian. n timp ce cauzele fizice

pot determina o scdere rapid a oxigenului din ap, cele biologice produc scderilente.

Mlul de pe fundul bazinelor acvatice nu conine, de regul, oxigen daraici au loc procese intense de descompunere a substanelor organice, cu consumde oxigen preluat din ap din vecintatea fundului lacului. Acest fenomen face can zona profundal concentraia deoxigen s scad continuu, n blile mici, cuml bogat, instalndu-se fenomenul de hipoxie ce afecteaz mai ales populaiilede peti.

n apele curgtoare nu exist o stratificare a oxigenului, datorit micriicontinui a apei. Variaiile coninutului de oxigen din lungul unei ape curgtoaresunt legate de diferenele de temperatur dintre izvor i vrsare i de variaiaconinutului de substan organic din acea ap.

Bioxidul de carboneste prezent n apele naturale n concentraii cuprinsentre 0,2 i 0,5 ml/l, n funcie de temperatura i salinitatea apei. Cre tereatemperaturii i a salinitii reduce solubilitatea CO2n ap.

Bioxidul de carbon din ap provine din bioxidul de carbon din atmosfercare difuzeaz n masa apei, din respiraia hidrobionilor, din descompunerea

substanelor organice, din procese de dehidrogenare i din activitatea industrial.n apele naturale, bioxidul de carbon se afl ntr-un echilibru dinamic subform de molecule nedisociate, acid carbonic sau ioni de carbonai i bicarbonai.

CO2atm CO2din apaH2CO3Ca(HCO3)2CaCO3

Concentraia bioxidului de carbon din ap scade prin consumul lui nprocesul de fotosintez a plantelor i crete prin eliberarea lui n timpul respiraieihidrobionilor. Fotosinteza i respiraia sunt procese care se desfoar continuu necosistemele acvatice, cu predominan unuia sau altuia n funcie de lumin.


32/204

32

Variaiile coninutului de CO2 din ap, datorit unor cauze chimice saubiologice, sunt nsoite de modificri ale pH-ului apei. Scderea concentraiei de

CO2 n timpul verii, datorit consumului intens prin fotosintez, duce la ridicareapH-ului n epilimnion pn la valori de 9 uniti. n hipolimnion, n funcie deconinutul de calciu al apelor, concentraia de CO2poate crete, proces nsoit descderea pH-ului.

Hidrogenul sulf urat din ape ia natere din descompunerea substanelororganice cu sulf provenite din corpul hidrobionilor, din reducerea sulfailor dinizvoarele termale sulfuroase, etc. n apele dulci H2S ia natere n cea mai mare

parte din descompunerea proteinelor sub aciunea bacteriilor n timp ce n MareaNeagr 99% din hidrogenul sulfurat provine din reducerea sulfailor sub aciuneabacteriilor sulfat reductoare din speciile Microspira aestuarii i Desulfovibriodesulfuricans i numai 1% din descompunerea substanelor organice cu sulf de

ctre bacterii de genul Clostridium.Formarea H2S este favorizat de cantitile reduse de oxigen, de slaba

circulaie a apei i de concentraiile ridicate de sulfai din unele ape. Hidrogenul sulfurat este toxic pentru majoritatea hidrobionilor, dozele

letale fiind foarte mici. Unele organisme acvatice precum alga Oscillatoriacoerulescens, rotiferul Brachionus palla, crustaceul Cyclops strenuus suportconcentraii relativ crescute de H2S.

Speciile detritofage, care triesc n mlurile bogate n substane organice ndescompunere, precum polichetulNereis diversicolor suport concentraii de H2Sde pn la 20 mg/l.

Metanul sau gazul de balt se formeaz n apa unor ecosistemestagnante n urma descompunerii celulozei provenite din biomasa macrofitelor

bentonice sub aciunea metanbacteriilor.CH4 este un gaz toxic pentru majoritatea hidrobionilor, prezena lui n

ap arat un proces intens de acumulare a substanelor organice, un mare deficitde O2i un avansat stadiu de eutrofizare a bazinului respectiv.

1.3.3.5. Substanele organice solvite n ap

Substanele organice din ap sunt dup natura lor chimic protide,aminoacizi, vitamine, lipide, glucide i compui intermediari ai acestora. Dup

originea lor, ele pot fi autohtone, fiind rezultatul activitii biologice dinrespectivul ecosistem sau alohtone, aduse n bazin de apele de iroire.Substanele organice autohtone pot proveni din corpul hidrobionilor

precum proteinele, lignina, celuloza, sau din activitatea metabolic ahidrobionilor precum substanele ectocrine.

Substana organic solvit n ap reprezint 90-98% din cantitatea totalde substan organic coninut n ap. Bacteriile, protozoarele i unele alge

planctonice pot folosi direct substanele organice dizolvate n ap, n dezvoltarealor. Exist date care arat c aceste substane pot fi utilizate i de rotifere,crustacee sau bivalve.


33/204

33

Substanele ectocrine, rezultate din metabolism i eliminate n mediulacvatic, pot avea rol stimulator sau inhibitor a unor procese ce se desfoar n

ap. n biocenoz, ele pot inhiba sau stimula metabolismul altor specii sauinterveni n succesiunea normal grupelor taxonomice de alge i zooplancton ncadrul ecosistemului.

Concentraia substanelor organice din ap poate fi apreciat i princonsumul biochimic de oxigen care reprezint cantitatea de oxigen consumat demicroorganisme ntr-un interval de timp pentru descompunerea biochimic asubstanelor organice din ap. Timpul standard este de 5 zile la temperatura de200C (CBO5

20).

Cantitatea de substane organice din ap i confer o anumit puterereductoare care se determin prin cantitatea de permanganat de potasiu necesar

pentru oxidarea apei n mediu acid.

1.3.3.6. Substanele radioactive din apele naturale

Cele mai frecvente elemente radioactive din ape sunt uraniul, toriul, radiul,

carbonul, potasiul i stroniul. n apele continentale cel mai frecvent radionuclideste potasiul, iar n cele marine stroniul.

Elementele radioactive prezente n ap i au originea n litosfer, rocilegranitice fiind mai bogate n aceste elemente dect cele bazaltice. Aceasta explicradioactivitatea variabil a izvoarelor. Carbonul radioactiv (14C) ia natere dinazotul atmosferic, sub aciunea radiaiilor cosmice, de unde este antrenat de

precipitaii.

1.3.4. Proprieti rezultate din dizolvarea substanelor n ap

Salinitatea (S ) reprezint greutatea elementelor solide n grame, carepoate fi obinut dintr-un kilogram de ap n vacuum, la o temperatur de 480 0C,adus la greutate constant.

Din punct de vedere al salinitii apele pot fi mprite n 4 mari categorii(figura 1.9):

- ape dulci sau ahalinecu salinitatea sub 0,5;- ape salmastre sau mixohaline, cu salinitatea cuprins ntre 0,5 i 30;

acestea pot fi: oligohaline (S = 0,5-5), mezohaline (S = 5-18) saupolihaline (S = 18-30);-

ape marine sau euhaline, cu salinitatea ntre 30 i 40;- ape suprasrate sau hiperhaline, cu salinitatea peste 40.

Cantitatea i calitatea srurilor minerale din ap variaz de la un bazin laaltul, de la o categorie la alta de ape. n apele dulci continentale domin carbonaiin proporie de 79,9%, urmai de sulfai 13,2% i cloruri 6,9%, n timp ce n apelemarine domin clorurile n proporie de 88,8%, urmate de sulfai 10,8% icarbonai 0,4%.


34/204

34

n funcie de salinitate,hidrobionii pot fi dulcicoli,

mixohalini, euhalini sau marini ihiperhalini. Speciile hiperhaline, duporiginea lor i adaptarea la salinitate,

pot fi:

- specii halobionte, ce triesc n apecu salinitate foarte ridicatcuprins ntre 25 i 280

precum rotiferul Brachionus

mlleri, filopodul Artemiasalina,etc.;

- specii halofile care suport

saliniti cuprinse ntre 25-100precum rotiferul Notolca stricta,

copepodele Cyclops bicuspidatus

i Cyclops strenuus, larvele dediptere Culicoides salinarius iChironomus halophilus, peteleGasterosteus aculeatus, etc;

-

specii haloxene, de origine dulcicol, care suport variaii de salinitate pn la100, precum larvele molutei Stratiomys chamaeleon, gasteropodulLimneaovata, etc.

Cantitatea de sruri solvite n ap determin presiunea osmotic amediului, care condiioneaz metabolismul hidric, salin i rspndireahidrobionilor. n funcie de mecanismele de meninere a presiunii osmotice amediului intern, organismele acvatice pot fi:

-

homeosmotice, care pstreaz constant presiunea osmotic a mediului intern,indiferent de salinitatea mediului, precum algele, nevertebratele dulcicole idin apele hiperhaline i vertebratele;

- poikilosmotice, la care presiunea osmotic a mediului intern este egal cu ceaa mediului extern, deci variabil. Aa sunt nevertebratale marine.

n funcie de adaptarea la variaiile de salinitate organismele acvatice sempart n dou mari grupe: stenohaline i eurihaline.

Speciile stenohaline triesc n medii cu salinitate relativ constant, ntregciclul lor ontogenetic, fie la saliniti mici i constante (stenohalini de ap dulce)fie la saliniti mari i constante (stenohalini de ap srat). Mecanismele dereglare osmotica acestor organisme au eficiena sczut, creterea sau scdereasalinitii ducnd la moartea lor prin ocuri osmotice.

Organismele eurihaline pot tri n medii acvatice n care salinitatea variazn limite foarte mari, n toate fazele ciclului ontogenetic. Unele specii i petrec

primele stadii ale vieii n medii cu salinitate redus, apoi fazele de maturitate nape cu salinitate mare. Aa sunt morunul, nisetrul, pstruga, scrumbia de mare,

peti migratori anadromi, la care reproducerea, dezvoltarea embrionar, creterea

Fig. 1.9. Clasificarea apelor naturale nfuncie de salinitate


35/204

35

alevinilor i a puilor are loc n mediul dulcicol, iar organismele mature triesc, ncea mai mare parte a timpului, n mediul marin.

Organismele eurihaline au mecanisme eficiente de adaptare la modificareasalinitii precum realizarea unei permeabiliti mrite pentru apa de mare, (nspecial n esuturile de la suprafaa corpului), reglarea presiunii osmotice de lanivelul celulei prin intermediul modificrii concentraiei unor aminoacizi liberi.Unele specii eurihaline prezint adaptri pasive la variaia salinitii: cretereasalinitii peste anumite limite determin intrarea organismului n starea deanabioz salin.

Salinitatea mpreun cu temperatura i presiunea hidrostatic modificdensitatea apei i influeneaz condiiile de flotaie, de locomoie, morfologia,metabolismul i rspndirea hidrobionilor.

Presiunea osmotic ce apare n ap ca urmare a dizolvrii srurilor

minerale acioneaz diferit asupra organismelor acvatice. Astfel, speciileeurihaline suport variaii relativ mari ale concentraiei de sruri minerale datoritunor modificri adaptative de origine endocrin. Speciile stenohaline sunt puternicafectate de ocurile osmotice datorate creterii concentraiilor de sruri dizolvate.Presiunile osmotice ridicate din ap provoac la nivelul branhiilor fenomene dedifuzie prin pereii celulari, degenerarea sau moartea celulelor branhiale urmat demoartea indivizilor expui.

Rhopia saufactorul rhopic reprezint raportul valoric n care se gsescdiferii ioni n mediul acvatic i care acioneaz sinergic sau antagonic asupra

parametrilor funcionali ai organismelor. (E. Pora). Analiznd raportul dintrediferii ioni din apele Mrii Negre i Mrii Mediterane, E. Pora constat c

principalul factor care limiteaz ptrunderea speciilor mediteraneene n MareaNeagr este raportul ionic diferit i nu salinitatea total diferit.

Clorinitatea(Cl ) exprim cantitatea total de halogeni (Cl, I, Br) dintr-un kilogram de ap de mare, n care bromul i iodul sunt substituii printr-ogreutate echivalent de clor. Deoarece clorinitatea exprim concentraiahalogenilor la unitatea de greutate, se utilizeaz noiunea de clorositate careexprim clorinitatea n grame la un volum de 1 litru (clorositatea clorinitatea xdensitatea apei la 20

0C).

Duritatea apei sau titrul hidrometric este dat de suma concentraieicationilor, cu excepia celor de H+i a metalelor alcaline. Duritatea unei ape este

dat practic de suma concentraiilor ionilor de Ca i Mg.Duritatea unei ape poate fi duritate temporar dat de bicarbonaii decalciu i magneziu prezeni n ap i care pot fi eliminai prin fierbere sau duritate

permanentdat de clorurile, sulfaii i nitraii foarte solubili, ce se menin n apdup precipitarea carbonailor. Suma celor dou duriti formeaz duritatea total.

Duritatea unei ape se exprim n grade de duritate, germane sau franceze.Un grad german este egal cu 10 mg CaO la un litru de ap, iar unul francez cu10mg CaCO3la un litru de ap.

n funcie deduritatea lor apele pot fi clasificate astfel:-

ape foarte moi, ntre 0-40;


36/204

36

-

ape moi, ntre 4-80;- ape mijlocii, ntre 8-120;

-

ape relativ dure, ntre 12-180

;- ape dure, ntre 18-300;- ape foarte dure, peste 30

0.

Apele piscicole sunt ape cu duritate moderat. Apele cu duritate mare nupot fi utilizate n irigaii deoarece accentueaz fenomenul de srturare a solului,iar folosirea ca ap industrial este restrns numai n anumite domenii.

1.3.5. Proprieti fizico-chimice ale apei

Proprietile fizico-chimice ale apei cuprind caracteristici care se bazeazatt pe determinri fizice ct i chimice precum reacia ionic (pH-ul), potenialulde oxido-reducere, conductibilitatea electric, etc.

Reacia ionic a apei (pH-u l). pH-ul unei soluii este logaritm cu semnschimbat al concentraiei ionilor de hidrogen din acea soluie. O ap neutr are pH= 7, una acid pH = 3-6, iar una alcalin pH = 8-10.

pH = lg 1 = - lg H+

H+

n practic determinarea pH-ului se face prin utilizare de hrtieindicatoare, prin metode colorimetrice cu soluii de indicatori sau prin metoda

poteniometric.n apele naturale, pH-ul variaz n jurul valorii neutre. n turbrii datorit

acizilor humici apele devin acide (pH = 4), iar n bli i lacuri cu productivitatecrescut, datorit consumului de CO2prin fotosintez pH-ul crete la 9-10 uniti.Apele bogate n fitoplancton au vara un pH mai ridicat dect iarna.

n apele dulci continentale, cu cantiti mici de sruri, n timpul zilei potavea loc variaii ale pH-ului datorit activitii micro- i macrofitelor, n timp ce napele marine datorit srurilor cu rol de tampon, pH-ul rmne constant.

Potenialul de oxido-reducere (rH -ul ) sau potenialul redox (rH) este omsur a echilibrului dintre procesele de oxidare i cele de reducere dintr-unmediu lichid. El este definit ca logaritm cu semn schimbat al presiunii

hidrogenului gazos, din atmosfer, n echilibru cu hidrogenul molecular dizolvat

n soluie.Puterea reductoare a unei ape este cu att mai mare cu ct valoarea rH-ului este mai mic, astfel:

- la rH cuprins ntre 0-27, apa este considerat reductoare;- la rH cuprins ntre 28-54 apa este considerat oxidant.

Intensitatea proceselor oxido-reductoare este deosebit de important lainterfaa ap-ml a unui bazin acvatic.

Conductibilitatea electric. Prin msurarea conductibilitii electrice aunei ape se poate aprecia coninutul ei n substane minerale i deci mineralizareatotal.


37/204

37

n mediul acvaticconcentraia de sruri minerale i deci conductibilitateaelectric a apei, crete n funcie de abundena srurilor din substrat, durata

contactului cu substratul, suprafaa de contact i viteza de curgere a apei (tab. 1.5).

Tab. 1.5. Conductibilitatea electric a unor tipuri de ap.

Tipul de ap Conductibilitatea electric1. Ap chimic pur 0,036 Siemens/cm2. Ap distilat 3,30 Siemens/cm3. Apa unor lacuri de munte 10 Siemens/cm

4. Ape ce curg pe un sol primar 20 Siemens/cm

5. Ape ce curg pe un sol calcaros 400-500 Siemens/cm

6. Apa de mare 35.000 Siemens/cm

Conductibilitatea specific reprezint valoarea rezistenei reciproce,msurat ntre doi electrozi aflai la o distan de 1 cm i avnd o suprafa de 1cm2. Conductibilitatea specific crete progresiv cu creterea concentraieisubstanelor dizolvate n ap, fiind influenat de natura substanelor dizolvate ide concentraia ionic a soluiei. Produsul dintre conductibilitatea electric i unfactor calculat d coninutul total de substane dizolvate n ap.


38/204

38

2. ASOCIAII DE ORGANISME ACVATICE

Bazinele acvatice, indiferent de natur i dimensiunile lor, cuprind doubiotipuri: masa apei saupelagialul i substratul bazinului sau bentalul.

Masa apei este populat de organisme animale i vegetale care mpreunformeazpelagosul.n funcie de locul lor de trai, de existena sau nu a organelorde deplasare activ, pelagosul cuprinde urmtoarele asociaii de organisme:

pleustonul, neustonul, planctonul i nectonul.Populaiile de organisme legate de substratul bazinului acvatic formeaz

bentosul. Unele specii pot exista ca forme pelagice o anumit parte a cicluluibiologic (faza de ou, larv), iar ulterior devin forme bentonice.

Privitor la comunitile de organisme hidrobionte este utilizat i noiuneade seston care cuprinde totalitatea corpurilor vii sau moarte, de mrimi diferite,

care plutesc sau noat n ap i pot fi reinute prin filtrare. Sestonul este alctuitdin biosestonformat din organisme vii din ap i cuprinde planctonul, neustonul,

pleustonul i nectonul i abiosestonsau triptonformat din componente moarte alesestonului, precum detritusul autohton (rezultat din activitatea planctonului,

nectonului, neustonului, pleustonului i bentosului din respectivul bazin acvatic)sau detritusul alohton adus de apele ce vin n bazinul acvatic.

Este acceptat de majoritatea biologilor ideea c primele forme de via auaprut i s-au dezvoltat n mediul acvatic. Rezult c majoritatea organismelorcare populeaz astzi apele Terrei sunt primar acvatice n sensul c strmoii lorau apruti au evoluat n acest mediu.

Dup A.S.Zernov, 75% din ncrengturile i clasele de organisme carepopuleaz astzi planeta sunt de origine acvatic i din acestea 69% sunt marine i6% sunt dulcicole. n mediul acvatic exist ncrengturi i clase care nu aureprezentani n mediul terestru.

Fauna actual a apelor dulci se compune din elemente marine sau terestrecare au emigrat n ap dulce. Sunt puine grupe de organisme despre care se poateafirma cu certitudine c s-au format iniial n apele dulci. Aa sunt cladocerele irotiferii.

Se pare c n istoria evoluiei Pmntului apa dulce este mai veche dectcea marin, salinitatea s-a produs datorit aportului de sruri aduse de ruri de peuscat. Primele organisme animale fosile cunoscute par s fi fcut parte din fauna

de ap salmastr. Odat cu creterea salinitii mrilor s-a difereniat i stabilizatfauna de ap dulce i fauna marin.Unele grupe sistematice de animale marine nu au deloc reprezentani n

apele dulci (echinodermele, tunicierii, melcii opistobranhiai) n timp ce altele aufoarte puine specii dulcicole (spongierii, celenteratele, nemerienii).

Trecerea organismelor din apele marine n cele dulci i invers esteconsiderat o adaptare secundar. Forma organismelor a rmas neschimbat ,modificndu-se fiziologia individului, mai ales funcia de osmoreglare. Migraiaorganismelor din mediul marin n cel dulcicol i invers este legat de reproducereai hrnirea speciilor.


39/204

39

Unele organisme marine care au migrat relativ recent n apele dulci nu i-au adaptat perfect mecanismul osmoreglator la noile condiii de mediu. Astfel,

crabul cu cleti catifelai Eriocheir sinensis, introdus involuntar n mrileeuropene prin navele venite din Extremul Orient ptrunde n rurile continentelordar pentru reproducere se ntoarce n mediul marin.

Organismele secundar acvatice sunt acelea care au avut strmoi adaptaila viaa terestr dar care ulterior au trecut la viaa acvatic. Aa sunt fanerogameleacvatice, cetaceele, unele specii de reptile.

Adaptarea secundar a organismelor la via acvatic, dei provoac oserie de fenomene de convergent nu infirma principiul ireversibilitii evoluiei.n acest caz nu se revine la un nivel inferior de structur ci se face o restructurarea unor organe aprute i dezvoltate la generaiile terestre.

Stabilirea originii i vechimii organismelor acvatice poate indica vechimea

bazinului respectiv i evoluia lui n timp. Fauna actual a apelor dulci i areoriginea n teriar. Dup glaciaii aceste specii au pus stpnire pe vechile areale,s-au format noi varieti i specii, cu areale bine conturate.

2.1. Pleustonul

Pleustonul cuprinde comuniti de organisme acvatice vegetale sauanimale, a cror corp parial emers, plutete la suprafaa apei i a cror deplasri

pasive sunt condiionate n cea mai mare parte de curenii de aer.n lacurile dulci, pleustonul este reprezentat prin plante cu frunze

plutitoare, nefixate prin rdcini precum iarba-broatei (Hidrocharis morsusranae), lintia(Lemna trisulca, Lemna minor, L. polirrhiza, L. gibba, L. arrhiza ),

petioara(Salvinia natans).n apele marine, pleustonul este reprezentat de organisme din grupul

sifonoferelor, precum Psyhalia physalis (corabia portughez), Physophorahydrostatica, Vellela velella, care plutesc la suprafaa mrilor i sunt deplasate devnt.

Hidrobionii din pleuston prezint adaptri pentru viaa acvatic ct ipentru cea aerian: coloraia criptic protectoare, transparent fa de aciunearadiaiei solare puternice, respiraia aerian, etc.

2.2. Neu

hidrobiologie 2007 pdf

Documents