Гидробиология – наука о жизни в воде
Что изучает гидробиология? ГИДРОБИОЛОГИЯ - (гидроэкология, водная экология) – наука, которая изучает структуру, функционирование и разнообразие водных экосистем. Предмет исследований гидробиологии - экологические процессы, которые происходят в водной среде. Это процессы взаимодействия популяций и сообществ гидробионтов. Они взаимодействуют как между собой, так и с окружающей их водной средой.
Цель гидробиологии – понять экологические процессы, которые происходят в водной среде, и научиться управлять ими без ущерба для живой природы.
Гидробиология – комплексная наука и находится на стыке нескольких наук. В первую очередь она тесно связана с рядом биологических дисциплин – экологией, зоологией, ботаникой и микробиологией. Кроме того, гидробиолог должен быть хорошо знаком с науками о гидросфере - гидрохимией и гидрологией. Близка гидробиология также и к географическим дисциплинам - океанологии и лимнологии.
Гидробиология включает полевые исследования и лабораторные эксперименты
Современные гидробиологические исследования проводятся на основе экосистемного подхода. Это означает, что любой живой объект рассматривается гидробиологами не только с точки зрения его биологии, но и с позиций его места и роли в экосистеме всего исследуемого водного объекта в целом. Поэтому наряду с изучением биологии избранного нами организма обязательно исследуются его связи с другими обитателями этой экосистемы, а также с факторами окружающей среды.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ГИДРОБИОЛОГИИ Главная теоретическая задача гидробиологии – изучение общих внутренних закономерностей организации водных экосистем и оценка воздействия факторов внешней среды на процессы в водных экосистемах.
Практические задачи гидробиологии тесно связаны с теоретическими. Практические задачи гидробиологии: • ЗАДАЧА 1. Исследование биологических процессов, которые • Пресная вода составляет только 2, 5% от всех запасов воды на Земле, остальные 97, 5% - морская вода. • При этом основная часть пресной воды труднодоступна: 75% «заморожено» в горных ледниках и полярных льдах, 24, 5% находится под землей в виде грунтовых вод и 0, 5% находится в почве в виде влаги. • На доступные для человека пресные воды - реки, озера, прочие наземные водоемы, приходится всего 0, 01 % от всех запасов воды. Это и есть вся вода, на которую может реально рассчитывать человечество и теперь и в ближайшем будущем. Важно: на территории России находится 22% мировых запасов воды. В будущем эта вода может стать основным экспортным сырьевым ресурсом, таким же, каким сейчас является нефть. Необходимое для этого условие – сохранение качества наших водных запасов. Во многом это задача гидробиологов. • обеспечивают сохранение качества воды в водоемах и водотоках на том уровне, который приемлем для питьевых потребностей населения.
КАКАЯ БЫВАЕТ ВОДА? Не только чистая и грязная! Виды воды Состав воды Питьевая Вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения Техническая Вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве Теплоэнергетическая Промышленная Минеральная Термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства Вода, компонентный состав и ресурсы которой достаточны для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах Вода, компонентный состав которой отвечает требованиям лечебных целей
Виды питьевой воды • Питьевая вода классифицируется по следующим направлениям в зависимости от происхождения и состава входящих в нее минералов: ● водопроводная вода; ● дистиллированная; ● вода из несертифицированных источников: — дождевая вода; — колодезная или родниковая; — талая; ● минеральная: — природная; — искусственная; — лечебно-столовая.
Откуда берется водопроводная вода? • • Она может быть из разных источников: из озер, из водохранилищ, из рек, из артезианских скважин морская опресненная. Самая распространенная и дешевая питьевая вода поступает в водопроводную сеть из природных водоемов после предварительной очистки и контроля на водопроводных станциях.
• В настоящее время уже не осталось водоемов, не подверженных в большей или меньшей степени антропогенному загрязнению. • Главный природный процесс, защищающий водоемы от гибели – это процесс их естественного очищения или самоочищения. - В процессах самоочищения водоемов участвуют все гидробионты. - Среди них ведущую роль играют гетеротрофные микроорганизмы, которые способны разлагать широкий спектр органических соединений и природного и антропогенного происхождения. • Основные задачи гидробиологов по этому направлению: исследование процессов формирования качества воды, оценка роли гидробионтов в процессах самоочищения; разработка методов экспресс-диагностики экологического состояния континентальных водоемов.
Практические задачи гидробиологии 2. Оценка биологической продуктивности водоемов и поиск путей ее увеличение с целью получения наибольшего количества биологического сырья. Для оценки биопродуктивности гидробиологами вод проводится количественное картирование кормовой базы рыб и других гидробионтов. Кормовая база - это главным образом планктон и бентос, населяющий и Мировой океан и континентальные водоемы и водотоки.
Современный путь увеличения биопродуктивности морских и пресных вод – аквакультура. Резервы пахотных земель ограничены – необходимо осваивать возможности морских и пресных водоемов. Уже сейчас аквакультура обеспечивает половину потребностей всего человечества в рыбе и водных беспозвоночных. Часто возникающие проблемы аквакультуры – массовые инфекции в рыбоводных прудах и неблагоприятное влияние аквакультуры на естественные водоемы. Правильное управление аквакультурой – это тоже задача гидробиологов в содружестве с ихтиологами.
Пресноводная аквакультура Используются пруды или искусственно ограниченные участки водоемов
Для морской аквакультуры используют ограниченные участки моря. Они могут быть отдельностоящие, а могут находиться и внутри поселений – морских деревень.
Морская деревня
Дворы в морской деревне.
Садки с морскими животными
Обитатели садков
3 адачи гидробиологии. 3. Оптимизация работы искусственных экосистем, которые создаются для промышленной очистки сточных вод. Объем стоков города Москвы в 2010 году составил 1 триллион 240 млрд. куб. метров. Главным агентом очистных сооружений является активный ил. Это сложный биценоз, в него входят разные группы бактерий, а также инфузории, амебы и другие беспозвоночные.
Задачи гидробиологии. 4. Оценка опасности для водной среды чужеродных соединений, создаваемых человеком для своих нужд (биопрепаратов, ядохимикатов и многих других), а также определение токсичности сточных вод промышленных предприятий. Основной метод оценки токсичности – это биотестирование новых соединений и стоков с использованием дафний, цианобактерий, рыб и других гидробионтов. Проводится в лабораторных аквариумах.
3 адачи гидробиологии. 5. Оценка опасности (или экологических рисков) для водной среды промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий. Для этого необходим во-первых, анализ исходной экологической ситуации на объектах и во-вторых – определение на основании результатов этого анализа вероятности наступления событий, которые могут иметь негативные последствия для водных объектов.
Задачи гидробиологии. 6. Изучение неблагоприятных биологических явлений в пресных и морских водоемах и борьба с ними. • Предотвращение обрастаний гидротехнических и портовых сооружений, судов. Борьба с биокоррозией металлических и • деревянных конструкций, контактирующих с водой (днища судов, подводные трубопроводы и др. ) • Разработка мер, препятствующих цветению водоемов.
Задачи гидробиологии. 7. Проведение гидробиологических наблюдений (мониторинг) состояния морских и пресноводных экосистем.
Биологический мониторинг водной среды включает определение всех важнейших гидробиологических параметров: Численности, биомассы и видового состава: фитопланктона зоопланктона бентоса. А также микробиологических параметров: общей численности и биомассы микроорганизмов, численности планктонных гетеротрофных бактерий различных физиологических групп
Отбор проб морского бентоса с борта научно-исследовательского судна (НИС) 1
Отбор проб морского зоопланктона
Пример – мониторинг нефтяного загрязнения морской среды при добычи нефти на шельфе. Проблемы – аварийные утечки нефти, сбросы буровых растворов и шламов, массовое поступление в море пластовых вод. Задача гидробиологов – оценка состояния морской среды до и после начала добычи нефти. Буровая платформа компании «Лукойл» в Каспийском море.
Тушение пожара на буровой компании BP “Deepwater Horison” в Мексиканском заливе
Разлив нефти с буровой платформы в Мексиканском заливе
Боновые заграждения препятствуют распространению нефти в дельте реки Миссисипи
Сжигание разлившейся нефти
Самоходная американская буровая платформа Q 4000 в Мексиканском заливе: борьба с разливом нефти с помощью дисперсантов Дисперсанты быстро убирают нефтяную пленку, переводя пленочную форму нефти в диспергированную, однако при этом они не очищают воду от нефти. Сами дисперсанты тоже могут нанести вред водным организмам.
Нефтеокисляющие микроорганизмы на каплях нефтяных углеводородов в воде Морские микроорганизмы работают медленно, однако только они реально разрушают нефтяные углеводороды до простых соединений, которые не наносят вреда окружающей среде и включаются в цикл углерода.
Основной объект наших исследований - вода. Из воды произошла жизнь на нашей планете и благодаря воде эта жизнь до сих пор существует.
Исследуются водоемы всех типов: 1. Моря и океаны
2. Озера и пруды
3. Реки, ручьи и подземные воды
И все их беспозвоночные обитатели: микроскопические водоросли фитопланктона
Рачки, коловратки и медузы зоопланктона
Беспозвоночные бентоса
Среди них встречаются такие красавцы, как эта полихета рода Serpula. На фото - ее жабры, они же - органы для захвата пищи).
И даже водные бактерии, грибы и вирусы, которых никто не видит. А они обитают везде, где есть вода
Бактерии озера Wintergreen, Мичиган, США. Глубина 4 м, лето, (увеличение х1200)
Колонии кокков и палочек из Балтийского моря (х 1500)
Бактерия Planctomyces из грунтовых вод (х 13000)
Морфология вирусов из соленых озер Канады. Численность вирусов в морских и пресных водоемах и водотоках на порядок выше, чем бактерий. Как полагают специалисты, именно они контролируют численность бактерий и фитопланктона.
Цианобактерия Synechococcus sp. (автофлуоресценция) Микроскопические цианобактерии из рода Synechococcus – одни из самых распространенных в Мировом океане
Применяемые методы, а также необходимые качества гидробиолога гидробиолог должен уметь практически всё!
Ходить в море и не тонуть
Уметь работать на всем, что держится на воде (на ПТС в Антарктиде)
Сам добывать из воды пищу
Не бояться холода
И не пугаться жары
Уметь работать на льду
и со льдом
Жить в лесу и не пропасть
Эффективно использовать микроскоп
И узнавать многих животных на глаз
Планировать и ставить эксперименты
Проводить компьютерный анализ полученных данных
Читать и писать по-английски. А как же!
ЕСЛИ ВЫ ПОКА НЕ ОБЛАДАЕТЕ ВСЕМИ ПЕРЕЧИСЛЕННЫМИ КАЧЕСТВАМИ – НЕ РАССТРАИВАЙТЕСЬ, МЫ ВАС ОБЯЗАТЕЛЬНО НАУЧИМ !
КАФЕДРА ГИДРОБИОЛОГИИ Наша кафедра - одна из старейших на биофаке МГУ, основана в 1924 г. академиком Сергеем Алексеевичем Зёрновым. Он же является и автором первого учебника "Общая гидробиология".
Сергей Николаевич Скадовский С 1931 года – он заведующий кафедрой гидробиологии. На территории своей дачи построил первый лабораторный корпус будущей Звенигородской биостанции. С. Н. Скадовский - основоположник эколого-физиологического направления в гидробиологии. С. Н. Скадовский с сотрудниками кафедры гидробиологии
КАФЕДРА ГИДРОБИОЛОГИИ СЕГОДНЯ И ЗАВТРА • Основные направления исследований: Заведующий – заслуженный профессор МГУ Вадим Дмитриевич Федоров - Экология фитопланктона - Экология сообществ бентоса - Экология водных микроорганизмов - Водная токсикология - Биологический мониторинг водоемов
В настоящее время на кафедре 63 сотрудника, из них 9 профессоров, 12 докторов наук, 40 кандидатов наук.
Диссертационный Совет Биологического факультета МГУ, председателем которого является наш зав. кафедрой В. Д. Федоров. Совет проводит защиты кандидатских и докторских диссертаций по двум специальностям: 1. Гидробиология 2. Экология
Учебный процесс. Спецкурсы, читаемые на кафедре 2 -й курс Введение в гидробиологию 3 -й курс Общая гидробиология. Частная гидробиология. Гидрохимия. Планктология. Бентос. Разнообразие пресноводных экосистем. 4 -й курс Экология микроорганизмов. Экология фитопланктона. Экология простейших. Экологическая физиология водных животных. Экологическая альгология. Биологическая продуктивность водоёмов. Водная микробиология. Водная токсикология. Санитарная гидробиология. Методы анализа экологических данных. Биологическое разнообразие и методы его оценки. Безопасность в чрезвычайных ситуациях.
Спецкурсы, читаемые на кафедре 5 -й курс Экологическая экспертиза и экоаудит. Экологическое право. Техническая и инженерная гидробиология. Прикладная гидробиология. Отдельные главы физиологии водорослей. Актуальные проблемы гидробиологии. Морская биогеоценология. Структура сообществ и теория экологической ниши. В настоящее времея, в связи с переходом на шестилетнюю систему образования готовятся новые спецкурсы, в частности: Аквакультура. Морские и пресноводные аквариумы, как управляемые экосистемы. Биологический мониторинг водных экосистем. Биологическая продуктивность водоемов. Проблемы защиты водных объектов от загрязнения. Процессы самоочищения водных экосистем и их интенсификация. И многие другие!
БОЛЬШОЙ ПРАКТИКУМ КАФЕДРЫ ГИДРОБИОЛОГИИ Часть 1. Разнообразие гидробионтов üМорской фитопланктон. üСистематика зоопланктона. üФауна, сообщества и питание пресноводного зоопланктона. üПресноводный макробентос. üМорской макробентос. Часть 2. Методы продукционной гидробиологии и токсикологии üБиотестирование. üОпределение продукции фитопланктона и зоопланктона. üВлияние экологических факторов на интенсивность фотосинтеза и величину первичной продукции. üГазообмен водных беспозвоночных. üОпределение биомассы и калорийности гидробионтов. üЭкспресс-метод определения продукции зоопланктона. üМетоды исследования водных микроорганизмов.
Все летние учебные практики проводятся для студентов III курса: Звенигородская биостанция МГУ, июнь: пресноводный планктон и макробентос.
Летние учебные практики: Институт Биологии Внутренних вод, пос. Борок Ярославской области, июль. Тематика: экология и систематика фито-, зоо- и бактериопланктона крупных водохранилищ Волжского каскада.
Летние учебные практики: Беломорская биологическая станция МГУ, август: морской планктон и макробентос
ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ЗИМНИЕ ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЕ ПРАКТИКИ. ПРОВОДЯТСЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВСЕХ КУРСОВ КАФЕДРЫ В ПЕРИОД ЗИМНИХ КАНИКУЛ. ЭТО КОРОТКИЕ НАУЧНЫЕ ЭКСПЕДИЦИИ В МАЛОИЗУЧЕННЫЕ РАЙОНЫ РОССИИ И ДРУГИХ СТРАН
Пинежский заповедник (Архангельская область), 2011 г. Тематика - изучение водной фауны и бактериопланктона Пинежских пещер. Обнаружен новый для науки вид пещерного бокоплава рода Pallasea.
ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ЗИМНИЕ ПРАКТИКИ. АБХАЗИЯ, 2012. Тема изучение водной фауны Шакуранских пещер и Новоафонской пещеры. Впервые были описаны сообщества реликтовых пещерных беспозвоночных ( креветок, бокоплавов, моллюсков).
ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ЗИМНИЕ ПРАКТИКИ. ЮЖНЫЙ ТАИЛАНД, 2012. Обследованы тропические морские литоральные сообщества и пресноводные донные сообщества горно-лесных водотоков. Работы проводили в шести национальных парках.
Кафедра гидробиологии: научные направления • Экология морского фитопланктона • Руководители – проф. В. Д. Федоров и его ученица, д. б. н, проф. Людмила Васильевна Ильяш • Основное направление: изучение сообществ микроскопических планктонных водорослей – Морской фитопланктон и ледовые водоросли; – Пространственно-временная динамика фитопланктона; – Видовой состав морского фитопланктона – от Мурманска до Вьетнама. – Эксперименты на культурах микроводорослей. – Взаимодействие популяций фитопланктона. – Физиология водорослей
Закономерности формирования и биоиндикации качества воды. Руководитель – г. н. с. , проф. В. М. Хромов 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Основное направление работ группы – роль водных сообществ в формировании качества воды водоемов и водотоков. Изучение пространственно-временной изменчивости пресноводных планктона, перифитона и фитобентоса. Разработка методов экспресс-диагностики экологического состояния пресных вод. Оценка качества воды и мониторинг состояния экосистем р. Москвы и малых водоемов и водотоков Подмосковья. Изучение роли водных сообществ в формировании качества воды водоемов и водотоков. Биоиндикация содержания тяжелых металлов в воде и донных отложениях. Изучение продукционно-деструкционных процессов в водоемах и водотоках. Разработка методов борьбы с цветением водных объектов и с биообрастаниями.
Кафедра гидробиологии: научные направления Экология сообществ бентоса • Руководитель – проф. И. В. Бурковский. • НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ: – Структура сообщества инфузорий литорали Белого моря; – Мультимасштабные методы анализа структуры морских сообществ; – Систематика и биогеография полихет Арктики; – Географическое разнообразие пресноводного макробентоса.
Кафедра гидробиологии: научные направления Водная токсикология » Руководитель – проф. О. Ф. Филенко • Основное направление: исследование действия чужеродных веществ на водные организмы и сообщества с целью защиты водных экосистем. – Изучение различных типов загрязнения водоемов. – Исследования механизмов воздействия загрязняющих веществ на организмы. – Определение ПДК загрязнителей водной среды. – Изучение действия загрязнений на популяционном уровне
Кафедра гидробиологии: научные направления Водная микробиология • Руководитель – проф. В. В. Ильинский • Основное направление: экология и физиология водных бактерий, их роль в процессах самоочищения водоемов – Микробиологический мониторинг воды и грунтов реки Москвы и Косинских озер – Микробиологические исследования воды и грунтов Можайского водохранилища. – Микробиологический мониторинг морских экосистем – Роль микроорганизмов в процессах естественного очищения морских и пресных водоемов
Кафедра гидробиологии, полевые исследования: ежегодные научные наблюдения на Белом море на Беломорской биологической станции. ТЕМАТИКА: изучение морского фитопланктона и продуктивности Белого моря
Биостанции кафедры Беломорская биостанция на Черной Реке. Неофициальная биостанция в старинной поморской деревне Черная Река, находящаяся в 11 километрах от ББС МГУ - летняя резиденция группы экологии бентоса. Основное направление работ - исследования бентоса литоральных эстуарных экосистем Звенигородская биостанция МГУ. Здесь базируется в летнее время группа водной токсикологии. Кроме того, здесь традиционно проходит часть летней учебной практики. Биостанция «Ильинское» Находится на берегу Можайского водохранилища. Здесь проводились многолетние исследования экологии бактерио-, фито- и зоопланктона. В настоящее время законсервирована и ожидает ремонта, есть надежда на ее возрождение.
Постоянно действующих экспедиций у нас нет, однако есть возможность регулярно путешествовать с научным целями: как по морю (на научно-исследовательских судах), так и по суше (если изучаются континентальные водоемы).
Экспедиции кафедры Морские рейсы Рейсы на судах Института Океанологии РАН: исследования шельфовых и глубоководных морских сообществ. Чаще всего выполняются рейсы в арктические моря (Баренцево, Карское и Северное), но бывают экспедиции и в тропические, и даже в антарктические регионы. Вьетнам Наши сотрудники регулярно участвуют в исследованиях Южно. Китайского моря на базе Тропического центра РАН во Вьетнаме. Континентальные воды В среднем проводится от 4 -х до 6 -ти дальних выездов в год в различные регионы мира: летом главным образом по России, зимой в тропические и субтропические регионы. Основные объекты этих исследований - речные и ручьевые беспозвоночные (насекомые, ракообразные и моллюски), биогеография и структура их сообществ.
Кафедра гидробиологии: комплексные экспедиции с другими научными организациями • Мурманского Морского Биологического института(ММБИ) • Арктического и Антарктического Научно. Исследовательского института (ААНИИ) • Цель: биомониторинг и научные исследования шельфовых и глубоководных сообществ - Черного моря - Баренцева моря - Каспийского моря - Средиземное море -Южно-Китайского моря -Карского моря -Арктики и Антарктики -Тихого океана и других морей и океанов
ПРИ ЖЕЛАНИИ НА НАШЕЙ КАФЕДРЕ МОЖНО РАБОТАТЬ ТОЛЬКО В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ – СТАВИТЬ МОДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ В КАФЕДРАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ И РАБОТАТЬ СО СБОРАМИ ГИДРОБИОНТОВ, КОТОРЫЕ ПРИВОЗЯТ ИЗ ЭКСПЕДИЦИЙ ДРУГИЕ СОТРУДНИКИ.
Кафедра поддерживает тесные связи со многими зарубежными институтами Ø Институт гидробиологии (Киев). Ø Институт биологии южных морей (Севастополь). Ø Биологический факультет БГУ (Минск). Ø Географический факультет БГУ (Минск). Ø Институт пресноводной экологии (Берлин). Ø Биостанция Гельголанд (Северное море, Германия). Ø Институт морской химии и биологии (Вильгельмсхафен, Германия) Ø Университет Гента (Бельгия) Ø Центр морской биологии (Циндао, Китай)
• Студенческий семинар кафедры • работает по средам • в 17. 40 в ауд. 389 НОВЫЙ ЦИКЛ СЕМИНАРОВ СТАРТУЕТ В 0 КТЯБРЕ 2012 Г. • Руководитель – проф. Людмила Васильевна Ильяш. • Рассматриваются актуальные проблемы гидробиологии с участием ведущих специалистов МГУ, РАН и других научных учреждений. • Темы семинарских занятий смотрите на сайте биологического факультета, на странице кафедры гидробиологии.
Кафедра гидробиологии: школьный и студенческий клуб • Клуб водной экологии • работает по вторникам в ауд. 392 • Руководитель – Михаил Витальевич Чертопруд • Основная ориентация – пресноводные беспозвоночные животные • Экспедиции и выезды по всей России • Подробности и учебные материалы – • на сайте www. rheos. org. ru
Основные места работы гидробиологов: прикладные и академические институты • • • Кафедра гидробиологии МГУ. Институт океанологии РАН. Институт проблем экологии и эволюции РАН. Институт рыбоводства и океанографии (ВНИИРО). Институт биологии внутренних вод РАН (ИБВВ). Институт микробиологии РАН. Институт зоологии РАН. Мурманский морской биологический институт РАН. Институт биологии моря РАН. Институт озероведения РАН. Государственный институт озерного рыбного хозяйства (Гос. НИОХР) и другие
Основные места работы гидробиологов: частные фирмы и бюджетные организации • экологической экспертизы и сопровождения промышленных проектов; • анализа и контроля качества воды; • содержания искусственных водоемов и аквариумных комплексов; • аквакультуры и марикультуры. • рыбоводные хозяйства • Мосводоканал • водопроводные станции • станции биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод
Благодарим за внимание и ждем Вас на нашей кафедре! Сайт кафедры гидробиологии http: //hydro. bio. msu. ru Контактные телефоны (495) 939 -11 -48 (зав. кафедрой), (495) 939 -25 -73 (зам. зав. кафедрой)
