03.00.18 – Programa examenului de doctorat
Recomandări metodice generale pentru studii hidrobiologice
Scopul studierii hidrobiologiei, sfera de cunoştinţe şi spectrul de abilităţi profesionale.
Metodele de evaluare a structurii cantitative (biomasa, efectivul numeric al speciilor). Metode de colectare şi prelucrare a probelor hidrobiologice. Indicii structurali ai biocenozelor (frecvenţa, abundenţa, dominanţa, permanenţa, fidelitatea). Diversitatea specifică, evaluarea ei (indicele Shenon, Simpson ş.a). Indicele afinităţii. Metodele de evaluare cantitativă a relaţiilor trofice dintre organisme. Clasificarea hidrobionţilor după tipurile de nutriţie.
Producţia primară brută şi netă. Metodele de apreciere a producţiei primare (metoda vaselor expuse - Vinberg, metoda clorofilică, după schimbarea concentraţiei de oxigen în zona trofică, etc.);
Producţia bacteriană. Metodele de estimare a producţiei bacteriene. Producţia secundară. Metodele principale de estimare a producţiei populaţiilor (metoda lui Boisen – Iensen, metoda grafică de calcul, metoda fiziologică, metodele radiocarbonice). Factorii principali care influenţează producţia secundară. Destrucţia substanţelor organice. Analiza şi prelucrarea statistică a datelor.
Stabilirea succesiunilor biologice. Fluxul energetic prin lanţurile trofice ale ecosistemului. Eficacitatea folosirii energiei de către organismele diferitor niveluri trofice. Piramida energetică.
Clasificarea bazinelor acvatice: oceane şi mări, lacuri şi râuri, lacuri de baraj, heleştee. Poluarea mediului acvatic. Aprecierea calităţii apei. Organisme indicatoare. Zonele saprobităţii. Metode de estimare a calităţii apei. Autoepurarea ecosistemelor acvatice. Epurarea biologică a apei. Epurarea apelor reziduale. Acumularea substanţelor toxice de către hidrobionţi. Concentraţiile – limită admisibile (CLA) a diferitor poluanţi. Monitoringul hidrobiologic.
Conţinutul cursului
1. Introducere. Obiectul, metodele şi sarcinile hidrobiologiei
Obiectul şi metodele hidrobiologiei. Istoria formării hidrobiologiei ca ştiinţă. Problemele teoretice şi practice ale hidrobiologiei. Legătura ei cu alte ştiinţe. Principii de bază şi noţiunile hidrobiologiei.
2. Factorii abiotici principali şi reacţia organismelor la ei
- Lumina ca factor reglator al condiţiilor de viaţă şi etologiei hidrobionţilor. Fotosinteza plantelor, raporturile dintre iluminare şi fotosinteză. Fototaxisul animalelor. Bioluminiscenţa.
- Temperatura ca factor reglator al activităţii hidrobionţilor. Coeficientul Vant-Goff şi curba temperaturii lui Grog. Temperatura şi răspândirea organismelor. Organismele steno- şi euritermice. Organismele poichiloterme şi homeoterme.
- Salinitatea ca factor ce influenţează asupra răspândirii hidrobionţilor. Adaptarea hidrobionţilor la schimbarea salinităţii.
- Regimul gazos. Oxigenul dizolvat şi bioxidul de carbon. Particularităţile respiraţiei hidrobionţilor în apă. Hidrogenul sulfurat, formarea şi oxidarea lui.
- Reacţia activă a mediului, pH-ul şi Eh-ul în apă şi sedimente. Potenţialul de oxido-reducere (Eh-ul) şi influenţa lui asupra proceselor ce ţin de activitatea vitală a hidrobionţilor.
- Presiunea hidrostatică şi influenţa ei asupra distribuirii verticale şi a particularităţilor biologice ale organismelor.
- Apa ca mediu de viaţă al hidrobionţilor. Componenţa chimică, densitatea şi viscozitatea apei. Adaptarea hidrobionţilor la modul de viaţă în grosul apei, la suprafaţă şi în grosul sedimentului.
3. Caracteristicile structurale ale biotei ecosistemului acvatic
- Structura specifică şi cantitativă a comunităţilor de hidrobionţi. Metodele de evaluare a structurii cantitative (biomasa, efectivul numeric al speciilor). Indicii structurali ai biocenozelor (frecvenţa, abundenţa, dominanţa, permanenţa, fidelitatea). Formele dominante şi abundenţa relativă a populaţiilor ca indice al structurii comunităţii. Diversitatea specifică, evaluarea ei (indicele Shenon, Simpson ş.a). Indicele afinităţii.
- Structura trofică a comunităţilor. Noţiune de nivel trofic şi grupare trofică. Producători, consumatori şi reducători. Relaţiile între organismele unei grupe trofice. Concurenţa nutritivă. Relaţiile între organismele diferitor grupe trofice. Lanţuri trofice. Metodele de evaluare cantitativă a relaţiilor trofice dintre organisme. Valorile raţiei alimentare. Raţionul comun şi particular. Clasificarea hidrobionţilor după tipurile de nutriţie.
- Structura spaţială a comunităţilor. Biotopurile omogene şi eterogene. Refugiile. Răspândirea eterogenă a comunităţilor. Planctonul şi nectonul. Distribuirea orizontal - verticală şi migraţiile active ale hidrobionţilor; neustonul, pleustonul. Infauna şi epifauna. Fauna interstiţială.
- Graniţele biocenozelor. Ecotonul. Mecanismele migrării şi introducţiei hidrobionţilor. Problema restructurării spaţiale a biocenozelor.
- Noţiune de nişă ecologică. Aspectul trofic şi spaţial. Nişa fundamentală Hatcinson. Nişa reală şi potenţială. Problema aclimatizării hidrobionţilor.
4. Caracteristicile funcţionale ale comunităţilor
Producţia – cea mai importantă caracteristică funcţională a comunităţilor de hidrobionţi. Producţia primară şi secundară. Producţia specifică (coeficientul P/B). Producţia şi productivitatea ecosistemelor acvatice. Exprimarea producţiei în unităţi energetice şi de masă.- Producţia primară. Fotosinteza şi chemosinteza. Producţia brută şi netă. Producţia primară a mărilor şi ecosistemelor acvatice continentale. Gradul de utilizare a energiei solare. Legătura proceselor de acumulare a substanţei organice cu factorii abiotici şi biotici ai mediului (lumina şi nutriţia minerală, temperatura, concurenţa pentru elementele biogene, eliminarea nutritivă). Metodele de apreciere a producţiei primare (metoda vaselor expuse - Vinberg, metoda clorofilică, după schimbarea concentraţiei de oxigen în zona trofică, etc.);
- Producţia bacteriană. Densitatea şi biomasa. Metodele de estimare a producţiei bacteriene. Microscopia directă, ATF, viteza de înmulţire (timpul generării), metodele radiocarbonice. Producţia bacteriană în grosul apei şi în sedimentele mărilor şi bazinelor acvatice continentale.
- Producţia secundară. Fitofagi şi zoofagi. Metodele principale de estimare a producţiei populaţiilor (metoda lui Boisen – Iensen, metoda grafică de calcul, metoda fiziologică, metodele radiocarbonice). Coeficienţii trofici C1 şi C2. Evaluarea producţiei diferitor grupe de consumatori în aspect regional. Compararea comunităţilor după productivitate. Factorii principali care influenţează producţia secundară.
- Destrucţia substanţelor organice. Respiraţia şi digestia organismelor ca mecanism funcţional principal de destrucţie a substanţei organice. Evaluarea lor cantitativă. Raportul dintre intensitatea metabolismului activ, pasiv şi standard. Ecuaţia lui Bertalanfi.
5. Formarea, dezvoltarea şi stabilitatea ecosistemelor
Succesiunile primară şi secundară, particularităţile lor. Succesiunile istorice şi evoluţia ecosistemelor. Succesiuni biologice multianuale şi sezoniere. Succesiunile întâmplătoare – provocate de schimbările meteorologice, influenţa antropogenă, cataclismele naturale.Stabilitatea ecosistemelor naturale şi procedeele de evaluare a ei. Homeostaza populaţiilor ca mecanism principal de menţinere a stabilităţii. Stabilitatea ecosistemului sub influenţa factorilor antropici.
6. Acumularea şi distrucţia (mineralizarea) substanţei organice în ecosisteme
Formele de existenţă a substanţei organice în ecosisteme (vie, dizolvată, detritus), raportul cantitativ între ele în grosul apei şi în sediment. Accesibilitatea nutritivă a substanţei organice. Importanţa substanţei organice dizolvate pentru existenţa şi integrarea comunităţilor acvatice. Teoria lui Piuter şi interpretarea ei actuală – metabolismul ecologic.Acumularea substanţei organice în ecosisteme. Substanţa organică alohtonă şi autohtonă, raportul între ele în diferite tipuri de ecosisteme. Substanţele metabolice ale organismelor animale şi vegetale, rolul lor ecologic.
Descompunerea substanţei organice în ecosisteme. Oxidarea chimică directă a substanţelor organice. Substanţa organică stabilă şi instabilă.
- Descompunerea substanţei organice prin respiraţie şi digerare a hranei. Legătura dintre intensitatea de descompunere şi concentraţia hrănii (valorii raţiei). Includerea substanţei vii în raţia hidrobionţilor, a detritusului şi substanţei organice dizolvate. Metodele de determinare a raţiei.
- Descompunerea substanţei organice moarte de către formele de viaţă saprofite. Rolul bacteriilor, ciupercilor şi protozoarelor în ecosisteme.
Echilibrul proceselor de acumulare şi utilizare a substanţei organice în lanţurile trofice. Gradul de satisfacere a necesităţilor trofice.
7. Tipologia bazinelor acvatice, caracteristicile lor abiotice şi biotice principale
Clasificarea bazinelor acvatice: oceane şi mări, lacuri şi râuri, lacuri de baraj, heleştee. Zonalitatea ecologică verticală a bazinelor acvatice. Zonalitatea climaterică a bazinelor acvatice – arctică, boreală, tropicală, antarctică.Caracteristicile abiotice principale a bazinelor acvatice. Clasificarea bazinelor după concentraţia sărurilor în apă. Rolul salinităţii în distribuirea spaţială a hidrobionţilor.
Iluminarea. Radiaţia solară şi legile răspândirii luminii în mediul acvatic. Culoarea apei. Adaptarea hidrobionţilor la culoarea apei.
Stratificarea termică, variabilitatea ei sezonieră şi latitudinală . Caracteristicile biotice principale a bazinelor acvatice. Troficitatea bazinelor acvatice (eutrof, oligotrof, mezotrof, distrof).
Productivitatea ca caracteristică principală a bazinului. Producţia finală şi coraportul ei cu producţia primară. Productivitatea bazinelor acvatice de diferită troficitate.
8. Structura spaţială şi trofică a bazinelor acvatice continentale
- Râurile. Condiţiile de trai. Reoplanctonul. Grupele planctonice principale. Scurgerea biologică. Bentosul. Formele lito- argilo- şi peloreofile. Perifitonul. Nectonul.
- Lacurile. Condiţiile de trai. Lacuri dulcicole, salmastre şi sărate. Ghiolurile. Limnobionţii. Planctonul ca cea mai semnificativă grupă trofică de limnobionţi. Formele dominante. Fenomenele sezoniere în viaţa planctonului. Bentosul. Particularităţile principale a răspândirii verticale.
- Lacurile de baraj. Particularităţile regimului hidrologic. Coeficienţii schimbului hidric. Fluctuaţia cotei apei şi zona secării. Particularităţile principale a comunităţilor pelagice şi bentonice. Formarea ecosistemei lacului de baraj, cele trei stadii de formare a faunei. Problema eutotrofizării, "înflorirea" apei lacurilor de baraj cu alge cianofite.
- Heleştee. Tipurile principale (de baraj, săpate, etc.). Condiţiile de trai. Diversitatea specifică a comunităţilor şi productivitatea heleşteelor.
- Canalele. Migrările interbaziniere a florei şi faunei, Autaclimatizarea.
9. Problemele aplicative principale ale hidrobiologiei
Pescuitul mondial al peştelui şi a altor hidrobionţi. Protecţia şi majorarea eficacităţii de înmulţire naturală a hidrobionţilor. Aclimatizarea. Acvacultura.Pescuitul marin. Starea şi perspectivele pescuitului în diferite regiuni şi a diferitor obiective acvatice (peşte, animale nevertebrate, alge, etc.). Producţia pescuitoare a bazinelor continentale. Aclimatizarea hidrobionţilor – hrană pentru peşti şi de pescuire. Peştii fitofagi.
Problema acoperirii corabiilor şi construcţiilor hidrotehnice cu perifiton. Acoperirea abundentă a canalelor cu vegetaţie şi metodele de combatere a acesteia.
Poluarea mediului acvatic. Aprecierea calităţii apei. Organisme indicatoare. Zonele saprobităţii. Metode de estimare a calităţii apei.
Autoepurarea ecosistemelor acvatice. Epurarea biologică a apei. Epurarea apelor reziduale. Acumularea substanţelor toxice de către hidrobionţi.
Eutrofizarea antropogenă şi termoficarea bazinelor acvatice. Impurificarea bazinelor (cu petrol, metale grele, pesticide, detergenţi, reziduuri industriale şi menagere etc.) acvatice şi influenţa ei asupra funcţionării şi stabilităţii comunităţilor acvatice. Problemele principale ale toxicologiei. Concentraţiile – limită admisibile (CLA) a diferitor poluanţi. Monitoringul hidrobiologic.
Literatura de specialitate:
- Константинов А.С. Общая гидробиология. Москва., 1972. 472 с.
- Абакумов В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Ленинград., 1983. С. 78-111.
- Березина Н.А. Гидробиология. Москва., 1984. 360 с.
- Toderaş I.C., Zubcov E.I. Hidrochimia: lucrare didactică, Chişinău,1991.- 45 p.
- Алекин О.А. Основы гидрохимии.- Л.:Гидрометеоиздат, 1970.-444с.
- Зубкова Е.И., Тодераш И.К. Гидрохимия: учебно-методическое пособие, Кишинев, 1991.- 41 с.
- Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. Москва., 1975. 240 с.
- Никаноров А.М. Гидрохимия.- Л.:Гидрометеоиздат, 1989.- 352 с.
- Никаноров А.М., Жулидов А.В., Покаржевский А.Д. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 144 с.
- Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосисстемах.- Л.:Гидрометеоиздат, 1991.- 312 с.
- Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши/Отв. ред. А.Д. Семенов.- Л.:Гидрометеоиздат,1977.- 542 с.
- Унифицированные методы анализа вод/Отв. ред. Ю.Ю.Лурье.- М.:Химия, 1973.- 133 с.
Bibliografie suplimentară
- Biological monitoring of enviranmental pollution// Proc. of the Fourth IUBS Int. Symp. on Biomonitoring of the State of The Environment, 6-8 Nov. 1987, Tokyo/ Eds. M.Yasuno, B.A. Whiton.- Tokai Univ. Press, 1988.- 291 p.
- Bogdan Stugren. Ecologia teoretică., Cluj- Napoca, 1994, 286 p.
- Bowen H.J.M. Environmental Chemistry of the Elements.- London, 1979.- 228 p.
- Duca G., Mihăilă G., Goreaceva N., Chetruş P. Chimia apelor naturale, Chişinău,1995.-288c.
- Ecology of European Rivers/ Ed. B.A. Whitton.- Oxford, London, Edinburg, Boston, Palo Alto, Melbourne, 1984.- 644 p.
- Ecotoxicology/ Ed. L. Rasmussen// Ecological Bull. - N 36.-Denmark, 1985.- 170 p.
- Enviromental inorganic chemistry/ Ed. K.J. Irgolie, A.E. Martell- Deerfield Beach : Chemic, 1985.- 654 p.
- Friberg L., Piscator M., Nordberg G.F.,… Cadmium in the environment, 1974, Second Eition.- CRC Press, Cleveland, Ohio.- 248 p.
- Friberg L., Nordberg G.F., Vouk V.B. Yandbook on the toxicology og metalsVol.1: General Aspects, Vol.2: Specific metals.- Amsterdam, N.Y., Oxford: Elsevier, 1986.- 458 p.; 704 p.
- Heavy metals in water organism/Ed. J. Salanki// Symposia Biologica Hungarica, 1985.- N 29.- 441 p.
- Marr I.L., Cresser M.S. Envonmental chemical analysis in ecosystems // Int.Textbook Company USA.- N.Y.: Charman and Hall, 1983.- 258 c.
- Metals in the environment/Ed. H.A Waldron.- London, N.Y., Toronto, Sydney, San Francisco, Academic Press, 1980.- 333 p.
- Mustaţă Gheorghe Biologie marină& Genus,2001.+263
- Pollutans in a Multimedia Environment/ Ed. Y.Cohen.- N.Y.: Plenum Press, 1986.- 338 p.
- Pollition control and conservation/ Ed.M.Kovacs.- Budapest:Akademiai Kiado, 1985.- 398 p.
- Salomons W., Forstner U. Metals the Hydrocycle.- Berlin, Heidelberg, N,Y,, Tokyo: Springer-Verlag, 1984.-349 p.
- Wilson A.L. Concentrations of trace metals in river waters, a review//Technical Report No 16, Water Research Center, Medmenhan Laboratory and Stevenage laboratory , U.K., 1976.- 49 p.
- Алабастер Дж., Ллоид Р. Критерии качества воды для пресноводных рыб.М.: Легкая и пищевая промышленность,1984.-344 с.
- Алимов А.Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков.- Л.:Наука, 1981.- 248 с.
- Биопродукционные процессы в водохранилищах-охладителях ТЭС /Отв.ред. А.М.Зеленин.- Кишинев:Штиинца, 1988.- 271 c.
- Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга.- М.: Изд-во МГУ, 1985.- 158 с.
- Вернадский В.И. Очерки геохимии.- М.:Наука, 1983.- 422 с.
- Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии//Труды биогеохимической лаборатории АН СССР, 1980.-Т.16.-С.320-327.
- Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. - М.:Наука, 1967.-216 с.
- Гидробиологический режим Днестра и его водоемов/Отв. ред. Л.П.Брагинский.- Киев: Наукова думка, 1992.- 356 с
- Дискаленко А.П., Меренюк Г.В., Гроник О.Н. Гигиеническая оценка поверхностных вод Молдавской ССР.- Кишинев:Тимпул, 1983.- 100 с.
- Долгий В.Н. Ихтиофауна басейнов Днестра и Прута, Кишинев:Штиинца, 1993.-322с.
- Израель Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды.-Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- 560 с.
- Кучурганский лиман-охладитель Молдавской ГРЭС/ Отв.ред. М.Ф.Ярошенко.- Кишинев:Щтиинца, 1973.- 207 с.
- Левина Э.Н.Общая токсикология металлов.- Л.:Медицина, 1972.- 184 с.
- Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах.- Л.:Гидрометеоиздат, 1986.- 270 с.
- Морозов Н.П., Петухов С.А. Микроэлементы в промысловой ихтиофауне на примере группы металлов.- М..:Агропромиздат, 1986.-153 с.
- Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах:Контроль и оценка влияния: М.:Мир, 2987.- 288 с.
- Набиванец Б.И., Линник П.Н., Калабина Л.В. Кинетические методы анализа природных вод.- Киев:Наукова думка, 1981.- 140 с.
- Оксиюк О.М., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши//Гидробиол.ж., 1993.- Т.29.- N 4.- С. 62-76.
- Патин С.А. Влияние загрязнений на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана.- М.: Пищевая промышленность, 1979.- 304 с.
- Патин С.А., Морозов Н.П. Микроэлементы в морских организмах и экосистемах.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 153 с.
- Роль микроэлементов в жизни водоемов/Отв. ред. В.И. Воробьев.- М.:Наука, 1980.- 143с.
- Филенко О.Ф. Водная токсикология.-Черноголовка:Изд-во МГУ,1988.- 156 с.
- Химия окружающей среды/Отв.ред.Дж.О.М.Бокрис.- М.:Химия, 1982.- 672 с.
- Экологическое нормирование и моделирование антропогенного воздействия на водные экосистемы/ отв. ред А.М.Никаноров.- Л.:Гидрометеоиздат, 1988.- Вып.1.- 192 с.
- Экосистема Нижнего Днестра в условиях усиленного антропогенного воздействия/Отв.ред. И.М.Ганя.- Кишинев:Штиинца, 1990.- 260 с.
