Вода как среда обитания

Вода как среда  обитания

На нашей планете живые организмы  освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике  условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые организмы  овладели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой  специфической средой жизни стали  сами живые организмы, каждый из которых  представляет собой целый мир  для населяющих его паразитов  или симбионтов.

Вода как среда обитания имеет  ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные  перепады давления, относительно малое  содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей и др. Водоемы  и отдельные их участки различаются, кроме того, солевым режимом, скоростью  горизонтальных перемещений (течений), содержанием взвешенных частиц. Для  жизни придонных организмов имеют  значение свойства грунта, режим разложения органических остатков и т. п. Поэтому  наряду с адаптациями к общим  свойствам водной среды ее обитатели  должны быть приспособлены и к  разнообразным частным условиям

Обитатели водной среды получили в  экологии общее название гидробионтов. Они населяют Мировой океан, континентальные  водоемы и подземные воды.

В водоемах различают собственную (аутохтонную) и заносную (ал-лохтонную) микрофлору, поступающую из почвы, воздуха, живых организмов.

Автохтонная или собственная микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно живущими и размножающимися в воде. В состав этой группы входят Micrococcus candicans , Sarcina lutea , Pseudomonas fluorescens , Bacillus cereus и др. 
Аллохтонная или заносная микрофлора попадает в открытые водоемы из почвы, воздуха, организмов животных и человека и резко изменяет микробный биоценоз и санитарный режим. 
Количественный и качественный состав микрофлоры воды зависит от состава и концентрации минеральных и органических веществ, температуры, рН, скорости движения воды, массивности поступления ливневых, фекально-бытовых и промышленных сточных вод. Количество микробов прямо пропорционально степени загрязненности водоемов. Особенно богаты микроорганизмами пруды, ручьи, озера густо населенных районов. В закрытых водоемах (озера, пруды) наблюдается определенная закономерность в распределении бактерий. Состав микроорганизмов различен на поверхности воды и на дне водоемов. Наиболее обильно заселена микроорганизмами вода на глубине 10-100 см. В более глубоких слоях их количество значительно снижается. Ключевые воды и воды артезианских колодцев наиболее чисты. 
Хотя вода и является неблагоприятной средой для существования условнопатогенных и патогенных микроорганизмов, отдельные их представители способны существовать в ней определенное время, а в некоторых случаях и размножаться. Многие годы в воде могут сохраняться споры возбудителя сибирской язвы, несколько месяцев - энтеровирусы, сальмонеллы, лептоспиры, несколько недель - возбудители холеры, дизентерии, бруцеллы.

Численность микроорганизмов  в воде определяется главным образом  содержанием в ней органических веществ. В 1см3воды число КОЕ (колониеобразующих  единиц, или число клеток) может  превышать несколько миллионов.

 

Количество  и состав микроорганизмов в водной среде

Концентрация водных микроорганизмов  определяется главным образом содержанием  в воде органических веществ. Наиболее чисты грунтовые подземные воды, количество и состав их колеблется в зависимости от глубины залегания водоносного слоя и характера грунта.

Сравнительно малое содержание микроорганизмов в подземных водах объясняется тем, что последние при своем образовании просачиваются через толстые слои грунта и подвергаются тщательной фильтрации, в результате чего почти все микробы остаются в фильтрующем слое. Хотя в такой воде и сохраняются отдельные клетки, однако из-за недостатка органических веществ они размножаться не могут.

Подземные воды, питающие обычные  колодцы, содержат, как правило, значительные количества бактерий, среди которых  могут быть и болезнетворные. Объясняется  это тем, что водоносные слои, которые подходят к колодцам, находятся обычно неглубоко и в них просачиваются поверхностные загрязнения, содержащие микроорганизмы. Чем выше залегают грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора.

Значительно больше микробов в открытых водоемах, что связано  с высоким содержанием растворенных питательных органических веществ, которые поступают со сточными и  канализационными водами, отходами предприятий. Сегодня в реки, озера, моря выбрасывается такое количество сточных вод с микробами и огромным количеством органических веществ, что вода не успевает самоочищаться. В 1 мл такой воды количество микробов может достигать нескольких миллионов. Вода имеет важное санитарно-эпидемиологическое значение как фактор передачи возбудителей многих инфекций, особенно кишечных (брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов, холеры, гепатита А, полиомиелита), которые с испражнениями больных и носителей поступают в открытые водоемы, а оттуда нередко и в питьевую воду.

 

Полоса воды ближе к середине рек, особенно крупных, содержит значительно меньше микроорганизмов, чем у берегов, так как при удалении от берега снижается содержание органических веществ в воде, служащих пищей микробам.

В прибрежных зонах водоемов со стоячей  водой (прудов, озер) количество микроорганизмов  также всегда больше, чем в удаленных  от берега местах.

Количество микроорганизмов значительно  колеблется по вертикали от поверхности  ко дну водоема. Наблюдения показывают, что наибольшее число их приходится на слой воды, расположенный на глубине 5-20 м.

Речной ил гораздо богаче бактериями, чем речная вода. В 1 г сухого речного  ила содержится обычно от нескольких сотен миллионов до 2-3 млрд. микробных  клеток.

Содержание микробов в 1 г влажного ила озера доходит до 200-400 млн. Наиболее богат ими поверхностный  слой ила. Здесь образуется своеобразная пленка из бактерий, играющая существенную роль в превращениях веществ в  водоеме. В поверхностной пленке ила много серобактерий и железобактерий. Серобактерии выполняют важную для жизни водоема функцию - они окисляют образующийся в иле сероводород до серной кислоты и препятствуют его диффузии в водоем. Когда во время волнений водоема пленка разрушается и сероводород диффундирует в воду, нередко происходят большие заморы рыбы.

Недостаток кислорода в грунте водоема способствует развитию преимущественно анаэробных бактерий, получающих необходимую для жизнедеятельности энергию путем брожения. Особенно много здесь бактерий, сбраживающих растительные остатки (клетчатку) с образованием метана и водорода. Эти газы обычно выделяются из дна любого водоема, богатого органическими веществами, в частности остатками растений.

В воде обитают преимущественно  бесспоровые бактерии (около 97%), а в иле - главным образом спороносные (около 75%), причем чем глубже залегает ил, тем больше в нем спороносных бактерий.

 

Наиболее типичными и  постоянными микроорганизмами пресных  вод явля-

ются флуоресцирующие, пигментообразующие и лишенные пигмента аэроб-

ные бактерии родов Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina, Spirillum и др., спо-

рообразующие бактерии Bacillus subtilis, B.mycoides и др. Встречаются и ти-

пичные водные грибы из родов Mucor и Fusarium, а также актиномицеты. В

чистых водоемах до 80% всех аэробных сапрофитных микроорганизмов  со-

ставляют кокковые формы и около 20% - палочковидные бактерии.

В морской воде микроорганизмов  несравненно меньше, чем в пресной,

но даже микроорганизмы арктических  морей представлены достаточно

большим числом видов.

 Факторы самоочищения воды от микроорганизмов

Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические.

Физические факторы. Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее чистой водой и свежими притоками. В связи с этим снижается концентрация органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для размножения микробов. Оседание в воде нерастворимых органических и неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению водоема.

Химические факторы. Бактериостатическое и бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают соли серебра, меди, галогенов (иод, бром и др.), NaCl, растворенные в воде, рН, а также окисление органических и неорганических веществ в водоеме.

Биологические факторы. Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями гидробионтов. Гидробионты— растительные и животные организмы, приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые водоросли, простейшие, бактериофаги и др.

Взаимоотношения водных обитателей могут  складываться в виде симбиоза или  антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к  самоочищению водоема.

Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий  обусловливает усиленное размножение  сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МН_з) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серо- и железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.

Зеленые водоросли и некоторые  бактерии — обитатели рек, озер, морей — вырабатывают антибиотические  вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди  которых могут быть возбудители  инфекционных болезней человека или  животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.

Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том  числе и патогенных. Одна инфузория  за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли  в свою очередь служат пищей для  сапрофитных бактерий.

Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный  фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг — возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.

Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ.

В самоочищении водоема участвуют  все гидробионты, тем не менее  основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости  от содержания в воде органических веществ.

Степень загрязненности водоема называется сапробностью и характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная.

Полисапробная зона (зона сильного загрязнения)—  вода загрязнена органическими веществами, число микроорганизмов достигает  нескольких миллионов в 1 мл, при  этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные бактерии, обусловливающие  процесс гниения и брожения.

Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды составляет сотни тысяч, причем содержание коли-бактерий значительно уменьшается.

Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки, сотни, преобладают  серо-и железобактерии.

Таким образом, наличие определенного  количественного и качественного  состава микроорганизмов в различных  зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.

 

 

 

 

Санитарно-гигиеническая  оценка воды

Загрязнение водоемов патогенными  микроорганизмами может 

происходить самыми различными путями: попадание в источники  организо-

ванного водоснабжения неочищенных  хозяйственно-фекальных (бытовых)

стоков, спуск сточных  вод с плавающих судов, боен мясокомбинатов, ветле-

чебниц, предприятий, обрабатывающих животное сырье; перегон через реки

домашнего скота, загрязнение  воды дикими животными – переносчиками  ря-

да инфекционных заболеваний; аварий на канализационных сооружениях  и 

др. Поверхностный сток современного города по степени его загрязнения 

микроорганизмами, основная масса которых представлена микроорганизма-

ми кишечной группы, приравнивается к хозяйственно-бытовым сточным  водам.

Некоторое количество микроорганизмов  попадает в воду из воздуха, оседая с пылью или атмосферными осадками, вымывается из почвы дождями,

при таянии снега.

Незагрязненные реки, озера  и водохранилища, в которых развивается 

нормальная флора и  фауна, является неблагоприятной средой для развития