Гідробіологія

ГІДРОБІОЛО́ГІЯ (від гідро... і біологія) — наука про організми водного середовища (гідробіо­нти, популяції, біо­ценози), процеси їх взаємодії між собою та абіо­тичними компонентами екосистем внутрішніх вод, морів і океанів. Предметом заг. Г. є дослідж. фундам. закономірностей життя вод; роз­робле­н­ня теор. питань щодо кругообігу речовин у водо­ймах, динаміки чисельності організмів і корм. взаємовід­носин між ними; класифікація і ра­йонува­н­ня водойм.

У Г. виділяють: планктонологію (вче­н­ня про планктон), бентологію (вче­н­ня про бентос) і нейстонологію (вче­н­ня про нейстон). Г. тісно повʼязана з ботанікою, зоологією (її базисні науки), гідрохімією, гідрофізикою, гідрологією, водною мікробіо­логією, іхтіологією. Заг. принципи Г. лежать в основі всіх наук. напрямів, які ви­вчають гідробіо­сферу. Роз­різняють Г. озер та ін. не­проточних (лентичних) прісновод. водойм — біо­лімнологію, Г. проточних вод (лотичних екосистем) — потамобіо­логію, Г. ставків та ін. малих водойм — гелеобіо­логію. Осн. напрями Г.: продукцій. (біол. основи продуктивності водойм), сан. (керува­н­ня процесами формува­н­ня якості природ. вод), тех. (виріше­н­ня тех. про­блем, об­умовлених роз­витком гідробіо­нтів, боротьба з біо­об­ро­ста­н­нями), трофолог. (ви­вче­н­ня і цілеспрямов. формува­н­ня трофіч. звʼязків, біол. транс­формації речовин), енергет. (ви­вче­н­ня й упр. потоком енергії та її біол. транс­формацією), етолог. (дослідж. поведінки гідробіо­нтів), токсикол. (ви­вче­н­ня впливу токсикантів на гідробіо­нти та їх ролі в екосистем. процесах), радіоекол. (ви­вче­н­ня процесів роз­поділу, міграції та дії радіонуклідів й ін. джерел іонізуючих ви­промінювань на водні біо­системи), палео­гідробіол. (дослідж. істор. змін в біо­тич. та абіо­тич. компонентах водних екосистем) тощо.

Перші ві­домості про Г. зʼявилися у стародав. індій. та китай. літ-рах, у працях грец. та рим. натуралістів, зокрема в Аристотеля. Роз­початі у 2-й пол. 19 ст. системат. дослідж. угруповань гідробіо­нтів у природ. водах при­звели до від­окремле­н­ня Г. від ботаніки та зоології. 1871 з ініціативи М. Миклухо-Маклая та О. Ковалевського засн. Севастоп. біол. станцію (нині Ін­ститут біо­логії пд. морів НАНУ), з якою повʼязаний роз­виток гідробіол. дослідж. Чорного м. Серед найважливіших досягнень цього періоду — систематизація знань про фауну і зоогео­графію Чорного м. (В. Ульянин); ви­вче­н­ня зоогео­графії Чорного м. та історії формува­н­ня його фауни (А. Остроумов); від­кри­т­тя сірководневого за­брудне­н­ня глибин. вод Чорного м. (М. Андрусов, А. Лебединцев, М. Зелінський). Світ. ви­зна­н­ня отримали праці О. Ковалевського — основоположника порівнял. ембріології і фізіології, одного із засн. екс­перим. та еволюц. гістології.

1909 при Київ. товаристві любителів природи на Трухановому о-ві побл. Києва створ. Дні­пров. біол. станцію (нині Ін­ститут гідробіо­логії НАНУ), діяльність якої повʼязана з іменами укр. вчених М. Холодного, В. Вернадського, О. Маркевича, Я. Ролла. 1921– 26 спів­роб. Дні­пров. гідробіол. станції та Одес. ботан. саду провели екс­педиц. дослідж. нижньої ділянки Пд. Бугу. У 30–40-х рр. 20 ст. в Україні активно проводилися прісноводні та мор. екс­педиції, метою яких були дослідж. екології гідробіо­нтів, прісноводної та чорномор. флори і фауни. Під керівництвом С. Зернова ви­вчено роз­поділ мор. біо­ценозів майже вздовж усього по­береж­жя Чорного м., від­крито й по­дано опис унікал. біо­ценозу величезних за площею заростей мор. водорості філофори (ві­домого згодом як «поле Зернова»). Групою науковців на чолі з В. Водяницьким було роз­роблено карту ґрунтів і біо­ценозів, проведено дослідж. з гідрології та гідрохімії, флори та фауни пн.-зх. частини Чорного м. На основі даних з біо­логії, Г. і геології Чорного м. В. Водяницький роз­винув і довів гіпотезу про будову Чорного м. 1954 створ. Одес. біол. станцію Ін­ституту гідробіо­логії АН УРСР, яка 1963 разом з Карадаз. біол. станцією була при­єд­нана до Ін­ституту біо­логії пд. морів АН УРСР на правах від­діл. (від 1989 — філія). У 1970-х pp. її спів­роб. ви­вчали збільше­н­ня концентрації біо­ген. речовин у воді, мас. роз­виток фітопланктону і «цвіті­н­ня» води, зниже­н­ня її про­зорості, де­градацію угруповань дон­них рослин тощо. 1960 кер. станції Ю. Зайцев за допомогою оригін. методики від­крив нову жит­тєву форму у Чорному м. — нейстон (згодом був зна­йдений в ін. морях і океанах і ви­значений як гол. «інкубатор» моря). Осн. пита­н­ня мор. нейстонології, започатк. на Одес. станції, зна­йшли продовже­н­ня в дослідж. низки наук. установ України й за кордоном. Осн. метою цих дослідж. є екол. моніторинг нейстону як найбільш вразливої структури мор. екосистеми, виявле­н­ня екол. стану нейстону як показника екол. змін у морях і океанах та його причетності до глобал. клімат. змін через вплив на обмін т-рою, вологою та CO₂ між Світ. океаном та атмо­сферою.

У 2-й пол. 20 ст. отримали роз­виток комплексні гідрохім., гідробіол. та іхтіол. дослідже­н­ня дні­пров. водо­сховищ, пониз­зя Дунаю, Дністра, причорномор. лиманів, малих рік, ка­налів, водойм-охолоджувачів ТЕС, а також пд. морів і Світ. океану. Значна роль у ви­вчен­ні зоопланктону і зообентосу, комплекс. дослідж. на дні­пров. водо­сховищах належала групі науковців під керівництвом Я. Цееба. Встановлено закономірності формува­н­ня гідрохім., гідробіол. режимів та якості води, а також узагальнено уявле­н­ня про структуру, просторовий роз­поділ, сезон­ну динаміку планктон., бентос. угруповань та їх продуктивність в континентал. водо­ймах. Великий внесок у роз­виток Г. в Україні зробив О. Топачевський. Створ. з його ініціативи в Ін­ституті гідробіо­логії від­діл сан. Г. став базою для роз­витку комплекс. дослідж. і формува­н­ня нових напрямів — фізіології водоростей, «цвіті­н­ня» води як природ. явища, особливо збудників «цвіті­н­ня» води і вищих водяних рослин, Г. ка­налів і водойм-охолоджувачів ТЕС, мікробіо­логії і токсикології. При Ін­ституті створ. Херсон., Лютізьку (на Київ. водо­сховищі) гідробіол. станції, а також Тясмин. екс­перим. базу (на Кременчуц. водо­сховищі). Започатковані й успішно роз­винені Г. Полікарповим дослідж. з мор. радіобіо­логії на популяц. рівні при­звели до формува­н­ня нової наук. дисципліни — радіо­екології. Завдяки дослідж. мор. радіо­екологів і гідрологів об­ґрунтовано негатив. вплив на водні системи потрапля­н­ня радіо­актив. від­ходів у Чорне м. Після аварії на Чорноб. АЕС (1986) інтенсив. роз­витку набули радіоекол. дослідж. прісновод. екосистем. У 2-й пол. 20 ст. в Україні здійснено широкомас­штабне проектува­н­ня і гідротех. будівництво потуж. гі­дромеліоратив. комплексів. За цих умов роз­роблено теорію екол. оцінки впливу цих комплексів на водотоки і водо­йми різного типу і способів упр. їх станом.

На сучас. етапі пріоритет. напрямами роз­витку Г. є комплексні дослідж. структури та функціонува­н­ня прісновод. і мор. екосистем з метою роз­робле­н­ня наук. основ рац. викори­ста­н­ня та охорони водних і біол. ресурсів, створе­н­ня оптимізов. систем моніторингу та про­гнозува­н­ня їх стану, запобіга­н­ня негатив. антропоген. впливу, роз­робле­н­ня технологій культивува­н­ня гідробіо­нтів різних трофіч. рівнів як в природних, так і в штуч. умовах, створе­н­ня нових інформ. технологій і систем накопиче­н­ня, обробки й аналізу даних, а також пошире­н­ня наук. знань в галузі біо­логії та екології внутр. водойм і морів.

Для ви­вче­н­ня складних і взаємооб­умовл. процесів в Г. значного пошире­н­ня набули кількісні методи дослідж. природ. угруповань гідробіо­нтів (зокрема для ви­значе­н­ня чисельності особин окремих видів та їх маси), а також спектрометр. методи ви­значе­н­ня вмісту хлорофілу у фітопланктоні, методи ви­вче­н­ня водної бактеріофлори. Для біол. дослідж. водного середовища широко використовуються спец. прилади: планктон­ні сітки, планктонозбирачі, планктоночерпаки, дночерпаки тощо. Для натур. спо­стережень на значних глибинах за­стосовується під­водна відео- і фото­з­йомка, зануре­н­ня за допомогою аквалангів та спец. апаратів. Для ви­вче­н­ня біо­люмінесценції використовуються фіз. методи. Остан­нім часом значного роз­витку набули методи матем. моделюва­н­ня та за­стосува­н­ня ЕОМ. Досягне­н­ня Г. широко використовуються для роз­робле­н­ня заходів, спрямов. на охорону водойм, якості води, біо­різномані­т­тя, комплекс. викори­ста­н­ня і збагаче­н­ня біол. ресурсів водойм, оцінки корм. бази як основи рибо­продуктивності та культивува­н­ня гідробіо­нтів у природ. та штуч. умовах.

В Україні провід. наук. центрами з про­блем Г. є Ін­ститут біо­логії пд. морів НАНУ (мор. дослідж. в Чорному, Азов. і Серед­зем. морях, Атлант., Індій. і Тихому океанах, у морях Арктики й Антарктики) та Ін­ститут гідробіо­логії НАНУ (гідробіол. дослідж. континентал. водойм: Дні­пра, Дунаю, Дністра, Пд. Бугу та ін. рік, озер, ка­налів; водойм-охолоджувачів ТЕС і АЕС та технол. систем культивува­н­ня гідробіо­нтів). В Україні існують наук. школи з Г.: «Мор. радіохемо­екологія» (кер. Г. Полікарпов), «Екол. біо­енергетика» (кер. Г. Шульман; обидві — Ін­ститут біо­логії пд. морів НАНУ); «Мор. нейстонологія» (кер. Ю. Зайцев; Одес. філія Ін­ституту біо­логії пд. морів НАНУ); «Екол. фізіологія водяних тварин» (кер. В. Романенко), «Радіо­екологія прісних вод» (кер. М. Кузьменко; обидві — Ін­ститут гідробіо­логії НАНУ).

Фаховими наук. вид. з питань Г. в Україні є «Гидробиологический журнал», ж. «Экология моря» та «Морський екологічний журнал».

Літ.: Зернов С. А. К во­просу об изучении жизни Черного моря. С.-Петербург, 1913; Маркевич А. П. Паразитофауна пресноводных рыб УССР. К., 1951; Марковский Ю. М. Фауна беспозвоночных низовьев рек Украины, условия ее существования и пути ис­следования. К., 1953. Ч. 1; 1954. Ч. 2; Топачевский А. В. Во­просы цитологии, морфологии, биологии и филогении водорослей. К., 1954; Зайцев Ю. П. Морская нейстонология. К., 1970; Поліщук В. В. Гідрофауна пониз­зя Дунаю. К., 1974; Романенко В. Д. та ін. Экологическая оценка воздействия гидротехнического строительства на водные объекты. К., 1990; Yu. Zaitsev, V. Mamaev. Marine biological diversity in the Black Sea. A study of change and decline. New York, 1997; G. E. Shulman, R. M. Love. The Biochemical Ecology of Marine Fishes. London, 1999; Кузьменко М. І., Романенко В. Д., Деревець В. В. та ін. Радіонукліди у водних екосистемах України. К., 2001; Романенко В. Д. Основи гідро­екології. К., 2001.

М. І. Кузьменко

Завантажити статтю