Соленость воды
Вода как растворитель. В отличие от воздуха, который является смесью газов (т.е. ни один газ е растворяется в другом газе), вода имеет особенность, - она растворяет многие вещества. Практически на Земле нет водоемов с химически чистой водой, во всех водоемах вода содержит растворенные минеральные и органические вещества (в т.ч. – соли) и взвеси.
Источниками солей являются осадочные породы и почвы, соли из которых вымываются поверхностными водами и переносятся по всему бассейну. Водоемы отличаются не только по величине минерализации воды, но и по составу растворенных в ней солей. Самая простая классификация: пресные водоемы имеют общую минерализацию 0 – 4 о/оо, водоемы с морской или соленой водой – 30-35 о/оо, солоноватоводные водоемы содержат солей больше чем в пресной, но меньше чем в морской. Есть водоемы сверхсоленные, в которых минерализация намного выше 33о/оо, например Мертвое море в Израиле, Салт Лэйк в США или Аральское море в последние десятилетия. Уже к 2000м годам соленость Арала подошла к отметке 80100 о/оо. Вода в Мертвом море такая соленая, что значительную часть года в ней плавают куски уже не растворяющейся соли.
Таким образом, рыбы живут фактически в растворе солей. Они используют соли воды для построения своих тканей, особенно соли кальция, фосфора, калия, железа, серы и т.д. В общем, рыбы живут в широком диапазоне солености воды, но каждый вид рыб может жить при определенной солености. Во многом это зависит от осмотического давления.
Осмотическое давление давление раствора внутри клеток организма, оно препятствует проникновению воды из внешней среды, если там выше концентрация солей, и наоборот. Животные в процессе эволюции выработали различные приспособления, чтобы быть как можно более независимыми от солености воды. Так вот, приспособления эти должны регулировать осмотическое давление жидкостей тела.
У эволюционно древней группы рыбообразных - у миксин - осмотическое давление окружающей среды и полостных жидкостей равны. Это значит, что давление внутри тела полностью зависит от воды в водоеме.
У хрящевых рыб (акулы и скаты) внутреннее давление выше, чем в окружающей среде. Это достигается за счет высокого содержания мочевины, которая накапливается в тканях организма. Мочевина повышает осмотическое давление внутри тела.
У костистых рыб, обитающих в морях и океанах, внутреннее давление меньше, чем во внешней среде. Следовательно, с помощью своих приспособлений их организм должен удержать в себе воду. Рыбы должны постоянно получать дополнительную воду. Происходит это через кишечник. Рыбы "пьют" воду, причем в большом количестве – 50 - 200 см3 на 1 кг массы тела. Если доступ воды в организм прекратить, то рыба быстро похудеет и через 2-4 дня погибнет. Но, вода, которую пьют рыбы, соленая, т.е. в ней много солей, которые надо удалить. Это происходит следующим образом: мочевину (содержащую соли) задерживают почки, а ее экскреция (удаление) происходит через жабры. Частично соли удаляются и через кишечник.
Указанные особенности объясняют, почему пересадка морских рыб в пресную воду и, наоборот, пресноводных рыб в морскую воду, вызывает их гибель: нарушается баланс внутреннего и внешнего для данной рыбы осмотического давления.
У пресноводных рыб давление внутренних жидкостей больше, чем окружающих. В этом они схожи с акулами и скатами. Это происходит за счет более высокого содержания минеральных солей в организме. Приспособления этих рыб должны удалять избыточное количество воды, что происходит за счет выделения мочи. Рыбы выделяют мочу в большом количестве. Это следует знать рыбоводам и любителям аквариумистам. В противном случае вода быстро загрязнится соединениями аммонийного азота. Одной из форм аммонийного азота является – аммиак, для рыб это ядовитое вещество даже при относительно низких концентрациях, другой формой является ион аммония, который не ядовит. Процесс перехода аммиака в ион аммония и обратно происходит в воде постоянно в зависимости от рН, температуры воды и других ее качествах. В процессе обмена веществ в водоеме под действием нитрифицирующих бактерий соединения аммонийного азота превращаются в нитриты (также ядовитое вещество для рыб), далее в нитраты и в азот (последние два уже не критичны для рыб). Возвращаясь к аквариумам, следует периодически менять воду в нем или устанавливать т.н. биологические фильтры. Точно также обстоят дела в рыбоводных бассейнах с высокой концентрацией рыб (в так называемой «индустриальной аквакультуре»). Воду в бассейне с рыбами постоянно меняют: или на свежую порцию воды из подающего канала (тогда это - проточные бассейны), или очищают биологическими фильтрами от высокой концентрации аммонийного азота (в установках замкнутого водоснабжения) и очищенную воду подают снова в бассейн с рыбами.
Рыбы по отношению к солености воды делятся на морских, пресноводных и солоноватоводных. Каждый вид рыб имеет свою видовую приспособленность к солености воды, а также к возможности жить в определенном диапазоне. Рыбы, выдерживающие существенные колебания солености воды, называют эвригалинными, рыбы приспособленные к жизни в узких границах изменения солености – стеногалинными.
В условиях жаркого климата Центральной Азии испарение воды высокое, а соли при этом остаются в водоеме. Поэтому небольшие бессточные озера у нас быстро осолоняются. Да что там небольшие! В 1969 году после особенно снежной зимы, часть воды во время обильного многоводного паводка в аварийном порядке из Чардарьинского водохранилища слили в Арнасайскую впадину, где до этого были небольшие озера. Так образовалась АйдароАрнасайская система озер. Эти озера стали очень большими – до 175 тысяч га к концу 1980х годов, в Центральной Азии эта система озер по площади уступала только Аралу и Иссыккулю. С биологическим умиранием Арала рыбный промысел республики частично переместился именно в Айдаро-Арнасайские озера. В 1970-80х годах там вели промысел более десяти рыболовецких бригад, добывая 3-5 тысяч тонн рыбы ежегодно. Специалисты предупреждали о необходимости периодических запусков пресной воды в эту систему, иначе она начнет осолоняться. Но, воду тратили на полив сельхозкультур, а в Айдаро-Арнасайскую систему сливали только дренажную воду. Подача дренажной (т.е. солоноватой воды) и высокое испарение быстро подняли общую соленость воды в этих озерах. И в конце 1980х годов в течение нескольких лет промысловые рыбы сильно сократили численность стад, рыбы не могли жить в этой уже достаточно соленой воде. Правда, в середине 1990х годов в соседней Киргизии перевели режим эксплуатации крупного Токтогульского водохранилища с ирригационного на энергетический: для получения электроэнергии стали спускать воду для работы турбин электростанции. Энергия была нужна для обогрева городов, населенных пунктов зимой, для работы промышленных предприятий. Резко увеличился спуск воды по Сырдарье, с которым пропускная система реки в среднем течении не справлялась. Излишки воды также стали спускать в Айдаро-Арнасайскую систему через аварийные шлюзы Чардарьинского водохранилища. В итоге Айдаро-Арнасайская система опять опреснилась и еще более увеличилась в размерах до более 450 тысяч га поверхности. Но, и при этих увеличенных размерах тенденция воды к осолонению остается.
