Efekti zagaenja na kvalitet akvatinih Efekti zagaenja na kvalitet akvatinih Efekti zagaenja na kvalitet akvatinih Efekti zagaenja na kvalitet akvatinih ekosistemaekosistema

SSvetlana Ugarina, dipl. ekologvetlana Ugarina, dipl. ekologPrirodnoPrirodno matematiki fakultet matematiki fakultet PrirodnoPrirodno--matematiki fakultet matematiki fakultet

Departman za hemijuDepartman za hemiju

Biosfera - jedinstvo ive i neive prirodej p

Ni i k l k i ijNivoi ekoloke organizacije

Akvatini ili slatkovodni ekosistem - neraskidivi Akvatini ili slatkovodni ekosistem neraskidivi dinamian sistem ivotne sredine (abiotike komponente) i organizama (biotike komponente), koji je naseljavaju

ivotna sredina - prostorno ograniena jedinica

je naseljavaju.

okarakterisana pre svega posebnim setom ekolokihfaktora (rezulat sloenog fiziko-hemijskog sistema voda-sediment)sediment)

Bioloka zajednica - odreena kombinacija organizamakoja se uspostavlja i odrava kao takva pod datimkoja se uspostavlja i odrava kao takva pod datimekolokim uslovima akvatine sredine

Sl t kt f k i l j di t Sloeno strukturno-funkcionalno jedinstvo abiotike i biotike komponente

O k tOsnovne komponente

Abiotike komponente: Biotike komponente:Abiotike komponente:Voda, vazduh, sediment, temperatura, i t it t tl ti

Biotike komponente:Proizvoai, potroai, razlagai

intenzitet svetlosti,salinititetSet tolerantnih granica

ivotinje, biljke i mikroorganizmi - BIOTABiotike interakcije Set tolerantnih granica

za populacije i zajednice

Biotike interakcije izmeu biotikih komponenata

Ograniavajui faktori, koji definiu brojnost populacije

(predacija, kompeticija, simbioza, parazitizam, komensalizam)p p j )

Jedan od faktora koji u znatnoj meri odreuje kombinaciju ivotnih uslova u akvatinim ekosistemima, i u isti mah utie na sastav njihovih naselja jeste KRETANJE VODE.

Stoga, akvatini ekosistemi se mogu podeliti u dve osnovne kategorije:kategorije:stajae vode ili lentiki sistemi (jezera i bare) itekue vode ili lotiki sistemi (reke i potoci)tekue vode ili lotiki sistemi (reke i potoci)

O i j i f kt iOgraniavajui faktoriProdiranje svetlosti

turbiditet itemperatura vode

Vodeni pokreti/strujanja

ZONALNOSTZONALNOSTAKVATINIHAKVATINIH

NutrijentiN, C, P

Sadraj rastvorenog kiseonika

EKOSISTEMAEKOSISTEMA

Sadraj rastvorenog kiseonika

V tik l i h i t l l tVertikalna i horizontalna zonalnost

V tik l l tVertikalna zonalnost

dve osnovne zone:1. Fotina/trofogena zona- dobro osvetljeni povrinski sloj i2 Af ti /t f liti d bi ki tlj i l j2. Afotina/trofolitina zona - dubinski neosvetljeni sloj.

Vertikalne razlike u dejstvu fizikih faktora sredine (temperature, svetlosti), kao i u pogledu hemizma sredine pogledu hemizma sredine (sadraj kiseonika, CO2) odraavaju se i na sastav i t ih k l k j di ih ivotnih kompleksa pojedinih slojeva ivotne akvatine sredine.

O2CO2

Gasni reim Gasni reim akvatineakvatine

oksina i anoksina

H2Sakvatine akvatine sredinesredine sredina

Izvori kiseonika u gornjem, povrinskom i osvetljenom sloju:atmosfera, sa kojom se vre stalne gasovite razmene, ifotosintetika produkcija - Trofogena ili produkciona zona.

Gubitak kiseonika u dubljem i neosvetljenom sloju:Gubitak kiseonika u dubljem i neosvetljenom sloju:izluivanje u atmosferu u sluaju prezasienosti povr. sloja kiseonikom irazliiti oksidacioni procesi (disanje organizama, razlaganje organske materije, oksidacija neorganskih jedinjenja npr Fe i N) Trofolitina ili oksidaciona zonaoksidacija neorganskih jedinjenja npr. Fe i N) -Trofolitina ili oksidaciona zona.

oksinaoksina sredina

anoksina sredinasredina

Vertikalan raspored sadraj CO2 suprotan kiseoniku:posledica procesa oksidacije organske materije u dubljim slojevima, kao i disanja vodenih organizama

Osnovni ekoloki znaaj:proces fotosinteze iregulacija jonske reakcije g j j jprirodnih voda - pH vrednost (ravnoteni sistem CO2 -bikarbonati-karbonati)

Prisustvo H2S u dubljim slojevima:rezultat razlaganja belanevinastih materija i redukcionih procesa u odsustvu kiseonika ipostojano prisustvo u povr. sloju je nemogue, s obzirom da je parcijalni

fpritisak ovog gasa u atmosferi gotovo jednak nuli.

Osnovni ekoloki znaaj:Osnovni ekoloki znaaj:Imobilizacija metala putem precipitacije sulfida

H i t l l tHorizontalna zonalnost

osnovne zone:1. Litoralna zona - zona osvetljenih slojeva vode kraj obale;2 Li tik i kih l j l b d d 2. Limnetika zona - zona povrinskih slojeva slobodne vode; 3. Profundalna zona - zona dubljih slojeva;4 Bentosna zona - dno4. Bentosna zona - dno.

Sloenost akvatinog ekosistema ogleda se u prisustvu specifinih zajednica ivih organizama u okviru pojedinih vertikalnih i horizontalnih zona. e a o o a o a

Bi tik k t bi tBiotike komponente - biotaBiodiverzitet - raznovrsnost i promenljivost (varijabilnost) biolokih oblika, pojava i procesa u okviru ivih organizama i eko. kompleksa iji su oni deo, p j p g p j ,kao odgovor evolucije na promenljivost eko. faktora.

raznovrsnost biljnih, ivotinjskih i mikrobnih vrsta

Ak ti i i iAkvatini organizmiAkvatini organizmi prema prilagoenostima na razliite uslove ivota u pojedinim zonama akvatinog ekosistema:

Bentos - organizmi koji ive na ili u dnu sedimenta;g jPerifton - organizmi privreni za materijal u vodi;Plankton - mikroskopske biljke (fitoplankton) i ivotinje (zooplankton) koje lebde i pasivno se kreu u vodi;(zooplankton) koje lebde i pasivno se kreu u vodi;Neuston - organizmi na ili blizu povrine; i Nekton - slobodno-plivajui organizmi.

Ak ti biljk k fitAkvatine biljke - makrofiteEmerzne biljke - biljke sa razvijenim korenom koje rastu blizu obale, a iji se donji deo nalazi pod vodom a gornji iznad povrine vode (Carex, Scirpus, Phragmites, Typha)

Meutim, neke makrofite mogu biti potpuno potopljene u vodi (submerzne biljke Chara, Nitella, Isoetes, Fontinalis), dok druge poseduju flotantne ili aerisane komponente (flotantne biljke Nymphaea, Nuphar, Potamogeton natans).

Bi tik k t t fiki i iBiotike komponente - trofiki nivoi

uzajamna povezanost lanova uzajamna povezanost lanova svake ivotne zajednice jesu ODNOSI ISHRANE ostvareni kroz lanac ishranelanac ishraneorganizmi kao otvoreni sistemi - u stalnoj razmeni materije i energije j j g jsa sredinom u kojoj ivelanac ishrane se sastoji iz hijerarhijski rasporeenih nivoa hijerarhijski rasporeenih nivoa ishrane - trofikih nivoa

Ak ti i l i hAkvatini lanac ishrane

D t it l i hDetritus u lancu ishraneDetritus predstavlja izvor energije i nutrijenata za ive organizme u mnogim mreama ishrane Smatra se da detritus zauzima centralno mesto protoka mreama ishrane. Smatra se da detritus zauzima centralno mesto protoka energije unutar ekosistema, pri emu se trofike interakcije i protok energije mogu podeliti u dve putanje:

1. putanja primarne produkcije gde energija potie od ivih primarnih producenata i

2. putanja detritusa ili razlagaa gde energija potie od mrtve organske materije.

Vei deo energije u mnogim mreama ishrane protie drugom putanjom.p g p j

D t itDetritusDetritus se definie kao neivi oblik organske materije, koji

Detritus = Detritus = neivaneiva organorganskaska matermaterijaija((estina i rastvorenaestina i rastvorena))

g j , jobuhvata:

biljno tkivo - opalo lie, drvee, akvatine makrofite i

za neke organizme vaan izvor nutrijenta - detrivore

,alge;ivotinjsko tkivo - uginuli organizmi;

na dnu/u sedimentu anaerobne bakterije oslobaaju jedinjenja niih molekulskih teina koja se

g ;uginuli mikrobi;feces - stajnjak, fekalije, guano;niih molekulskih teina, koja se

vezuju za detritus (pogodnija za kompleksiranje metalnih jona)

guano;ekskrecioni proizvodi -ekstracelularni polimeri, nektar izluevine korena

rezervoar zagaujuih materijanektar, izluevine korena.

K lit t k ti k i tKvalitet akvatinog ekosistema:Set koncentracija, specijacija i fizikih raspodela neorganskih i organskih supstanci u sedimentu i vodiorganskih supstanci u sedimentu i vodiSastav i stanje akvatine biote u akvatinom ekosistemuOpis vremenskih i prostornih promena usled unutranjih i spoljanjih p p p j p j jfaktora akvatinog ekosistema

Zagaenje akvatinog ekosistemag j gIntrodukcija od strane oveka, direktno ili indirektno, supstanci ili energije koja ima za posledicu sledee tetne efekte:energije koja ima za posledicu sledee tetne efekte:

oteenje ivih organizama,narueno ljudsko zdravlje,spreena akvatina aktivnost (ribarstvo),pogoranje kvaliteta vode u odnosu na njeno korienje u

lj i d i d t ij k i t k k h ipoljoprivredne, industrijske i esto ekonomske svrhe, iredukcija blagodeti akvatinog ekosistema.

Prenos toksikanta kroz faze hid k i t

Svi procesi izmeu faza u ekosistemu mogu se predstaviti kao set ih d f ih

hidroekosistema

osnovnih dvofaznih procesa:vegetacija-atmosferazemljite-atmosferazemljite atmosferaatmosfera-vodasediment-vodabiota-voda

efikasna interakcija svih faza

ti l i l i d d t i i ( meutim, u realnim uslovima - dodatni procesi (npr. suspendovana materija/voda)

S ifi t k ti k i tSpecifinost akvatinog ekosistemaAkvatini organizmi ceo svoj ivotni ciklus zavravaju u odreenomg j jhidroekosistemu, bez velikih mogunosti za izbegavanje zagaenja posebno ako je re o stajaoj vodi i sesilnim organizmima gde nema efektarazblaenja

Akvatini organizmi su celim svojim telom u kontaktu sa potencijalnimzagaenjem, a krnim disanjem filtriraju ogromne koliine vode i relativnog j j j gneselektivno time usvajaju sve biodostupne materije

Sediment ima ulogu i rezervoara i izvora organskih i neorganskih materija u akvatinom organskih i neorganskih materija u akvatinom ekosistemu

Najvei deo svih procesa razgradnje organske Najvei deo svih procesa razgradnje organske materije se odvija upravo u sedimentu

Samo slobodni, biodostupni oblici potencijalno h d ih t ij d t b i i hazardnih materija u vodenom stubu su nosioci toksinosti !!!!

Stepen smanjenja biodostupnosti putem sedimentacije zavisi od fiziko-hemijskih osobina supstance, ali i svojstava samog sedimenta.

Mogunost procene biodostupnosti je kljuni faktor u oceni hazarda materija asociranih sa sedimentom.

Biodostupnost metala (prvenstveno Cd, Ni i Pb) je kontrolisana sadrajem isparljivih sulfida (AVS) u sedimentu, jer su metal - sulfidni kompleksi izrazito nerastvorni to smanjuje biodostupnost nekih kompleksi izrazito nerastvorni, to smanjuje biodostupnost nekih metala - toksinost koja potie od metala u slobodnoj jonskoj formi moe se oekivati kada koncentracija metala u sedimentu premai sadraj AVS j

Potencijal bioakumulacije - kljuni faktor u identifikaciji toksikanata na osnovu:

faktor biokoncentracije (BCF) ihidrofobnosti (Kow) supstance

U realnosti, potencijal bioakumulacije toksikanta moe dovesti do tri osnovna hazarda unutar ekosistema:

sama bioakumulacija, biokoncentracija i biokoncentracija i biomagnifikacija,

koji se odnose na efekte na nivou jedinke, koji se odnose na efekte na nivou jedinke, populacije i zajednice.

BIOAKUMULACIJA - potencijalni hazard dugotrajnog ili usporenog efekta na BIOAKUMULACIJA potencijalni hazard dugotrajnog ili usporenog efekta na jedinke, koje su izloene akumulaciji; toksikant moe dostii kritino telesno optereenje u organ-metama, kada su izloeni u duim periodima malim dozama.

BIOKONCENTRACIJA - jednostavan proces pri kom koncentracija u bioti moe biti via u odnosu na njenu koncentraciju u okolnom medijumu (voda, vazduh); ne predstavlja hazard na nivou jedinki koje su izloene akumulaciji ve na nivou predstavlja hazard na nivou jedinki koje su izloene akumulaciji ve na nivou populacije koja koristi ove jedinke kao izvor hrane.

BIOMAGNIFIKACIJA ekoloki koncept da se na nivou zajednice bioakumulacija BIOMAGNIFIKACIJA - ekoloki koncept da se na nivou zajednice bioakumulacija odvija upotrebom kontaminirane hrane nekoliko puta kroz lanac ishrane; krajnji rezultat ovog fenomena sukcesije akumulacije je visok nivo izlaganja viim karikama u lancu ishrane.u lancu ishrane.

PRIMENA BIOLOKIH EFEKATA U PROCENI KVALITETA AKVATINIH EKOSISTEMAKVALITETA AKVATINIH EKOSISTEMA

Najei efekti na akvatine organizme su:

promene sastava vrsta u okviru akvatinih zajednica,promene dominatnih grupa promene dominatnih grupa organizama u okviru stanita,osiromaenje vrsta, i k t lit t tlji ih i t ih visok mortalitet osetljivih ivotnih

stadijuma, npr. jaja, larve,mortalitet celokupne populacije,promene ponaanja organizama,promene fiziolokog metabolizma, ihistoloke promene i morfoloki pdeformiteti.

Bioloki efekti ekotoksikantaBioloki efekti ekotoksikanta

Povezanost izmeu karakteristika ekotoksikanata i Povezanost izmeu karakteristika ekotoksikanata i njihovih interakcija sa ekosistemomnjihovih interakcija sa ekosistemom

Umesto zakljukaUmesto zakljuka

Poto nastaju kao posledica promene kvaliteta vodene sredine, efektise kroz bioloke metode mogu uspeno koristiti u cilju dobijanja informacija o stanju i kvalitetu akvatinog ekosistema, kao to su:

opti efekti antropogenih aktivnosti na ekosisteme,

prisustvo i efekat najeih zagaenja (npr. eutrofikacija, teki metali, organski polutanti, industrijske otpadne vode),

opte karakteristike tetnih promena u akvatinim zajednicama,

transformacija polutanata u vodi i organizmima,

dugotrajni efekti supstanci u vodenim telima (npr. bioakumulacija, biomagnifikacija),uslovi nastali odlaganjem otpada i karakater i disperzija otpadnih voda,disperzija atmosferskih zagaujuih materija (npr acidifikacija disperzija atmosferskih zagaujuih materija (npr. acidifikacija usled vlane i suve depozicije kiselih jedinjenja),efekti hidrolokog kontrolnog reima, npr. stvaranje vetakih je erajezera,efikasnost mera zatite ivotne sredine, itoksinost supstanci pri kontrolisanim, definisanim, laboratorijskim p p , , juslovima, npr. akutna ili hronina toksinost, genotoksinost ili mutagenost.

Bioloke metode se takoe uspeno primenjuju za:

obezbeivanje sistematskih informacija o kvalitetu vode (na osnovu akvatinih zajednica)osnovu akvatinih zajednica),upravljanje resursima za ribolovstvo,definisanje istih voda na osnovu biolokih standarda ili jstandardizovanih metoda,obezbeivanje mehanizma ranog upozorenja, npr. detekcija akcidenata iakcidenata, iprocena kvaliteta vode u odnosu na ekoloke, ekonomske i politike primene.p p

Hvala na Hvala na panji..