В условиях повышенной кислотности организм может длительное время жить, питаться и расти, но при пониженном обмене веществ. Установлено, что при снижении рН с 7,4 до 5,5 потребление кислорода падает. Рак теряет способность использовать то количество кислорода, которое необходимо для нормальных условий. Обмен веществ резко снижается; несмотря на обилие пищи, раки голодают.
Активная реакция воды в прудах изменяется по сезонам года. Осенью и зимой она более постоянна, в летнее время подвержена сильным колебаниям даже в течение суток. Суточные изменения рН происходят в зависимости от наличия угольной кислоты, при увеличении которой рН понижается, а при уменьшении – повышается.
Обычно кислая вода, содержащая гуминовые кислоты и отчасти серную кислоту, образующуюся в результате гниения растительных веществ, вытекает из торфяных болот или из участков, покрытых хвойным лесом.
Кислая реакция воды болотных и лесных стоков обусловливается наличием в ней большого количества солей серной кислоты. Нередко воду водоемов сильно подкисляют стоки из металлообрабатывающих заводов, применяющих кислоты для обработки металла. Стоки из болот содержат большое количество гуминовых кислот, вредно отражающихся на физиологическом состоянии раков.
Органические и неорганические соединения характеризуют так называемый солевой состав воды, подверженный изменениям под влиянием стока грунтовых вод, количество и качество которых меняется в зависимости от осадков, качества почвы пруда и климатических факторов. Существенные изменения в солевом составе происходят в результате хозяйственной деятельности человека: постройка плотин, забор воды из рек для промышленных целей и орошения, распахивание или облесение водосборных площадей, осушение болот, разработка торфа и т. п.
Обычно химический состав воды изменяется под влиянием гидрологических факторов на водосборной площади довольно медленно, на протяжении десятилетий.
Существенные изменения химического состава воды в прудах вызывают стоки поверхностных грунтовых (не ключевых) вод. Эти изменения происходят не только в летних, но и в зимовальных прудах, в особенности устроенных с углублением в грунт. При таких условиях дренирующий поверхностный слой грунта снимается и грунтовые воды стекают в зимовальник.
При отсутствии достаточного притока воды изменения солевого состава в копаных зимовальниках могут быть настолько значительны, что исключают возможность зимования в них раков.
Интенсивность развития микроорганизмов (бактерий и микроскопических водорослей) обусловливают растворенные в воде газы: свободная углекислота и кислород. Свободная углекислота, растворенная в воде, имеет большое значение в развитии растительных организмов: она переводит нерастворимые соли щелочноземельных металлов – кальция и магния – в растворимое состояние и является основным источником углерода для построения тканей растительных организмов. Ассимиляция углерода и выделение кислорода в воду совершается через низшие водоросли, содержащие хлорофилл.
Низшие водные зеленые растения при дневном свете ассимилируют углекислоту, извлекают из нее углерод на построение тканей организма и выделяют кислород. Этот процесс, называемый фотосинтезом, без углекислоты невозможен.
При сильном развитии водорослей, ночью, когда фотосинтез прекращается, свободная углекислота накапливается в большом количестве; днем, когда фотосинтетическая деятельность водорослей возобновляется, количество свободной углекислоты в воде уменьшается, а нередко она истощается полностью.
Значительным источником углекислоты является воздух атмосферы, из которого вода может поглощать 0,3–0,5 мл свободной углекислоты на 1 л воды. В летнее время большое количество углекислоты выделяется в результате разложения органических веществ в воде и особенно в почве. Содержание углекислоты в воде рассматривается как косвенный показатель ее качества. Значительное количество углекислоты свидетельствует об интенсивности окислительных процессов, происходящих в воде. Отрицательное влияние на раков углекислота оказывает лишь при малом содержании в воде кислорода.
Кислород, растворенный в воде, потребляют все водные организмы, начиная с аэробных бактерий, мельчайших водных растительных и животных организмов и кончая раками.
Источником кислорода в воде являются: 1) воздух атмосферы, из которого кислород поступает путем диффузии; 2) выделение кислорода низшими водорослями в результате фотосинтетической деятельности, которая в летнее время служит основным источником кислорода вводе прудов.
Наибольшее количество кислорода содержится в поверхностном слое воды, так как здесь происходит постоянное соприкосновение ее с воздухом и скапливается наибольшее количество водорослей. В придонных слоях воды количество кислорода значительно меньше. Объясняется это тем, что проникновение кислорода путем диффузии в нижние слои воды совершается очень медленно. В летнее время малое содержание кислорода в придонных слоях объясняется потреблением его аэробными микроорганизмами, разлагающими и минерализующими органические вещества. Растворимость кислорода в воде снижается по мере повышения температуры, а потребление его организмами с повышением температуры увеличивается.
Большинство организмов, входящих в состав планктона и бентоса, нормально развиваются при содержании кислорода в воде не менее 2 мл/л. С понижением содержания кислорода в воде падает жизнедеятельность организмов: количество потребляемой пищи уменьшается, а если количество кислорода станет ниже 0,5 мл/л, для многих организмов, живущих в воде, наступает смерть.
Усиление круговорота веществ может быть достигнуто созданием в почве или органическом иле благоприятных условий для развития нитрифицирующих бактерий, разлагающих и минерализующих органические вещества в усвояемую для фитопланктона форму. Разложение органических веществ может идти аэробным или анаэробным путем. В первом случае получаются продукты элементарные, необходимые для растений при синтезе органических соединений, во втором количество этих продуктов меньше и их место занимают соединения, нежелательные для жизнедеятельности организмов в прудах. Дно пруда, изолированное слоем воды от атмосферы, имеет более благоприятные условия для деятельности анаэробных бактерий.
При разложении органических веществ без доступа кислорода происходит только частичное окисление соединений, входящих в состав органической материи. Вэтом случае происходит неполный распад. Неокисленная часть создает углеводороды, из которых чаще всего встречается метан. Кроме того, водород может выделяться в свободном виде.
В бескислородной среде при разложении белка наряду с углекислотой образуются также сероводород, индол, скатол и т. п., которые придают гниющему белку характерный запах и являются нежелательными и вредными продуктами распада.
В процессе развития анаэробные бактерии получают кислород из солей железа, серы, а также нитритов и нитратов. Последние под воздействием денитрифицирующих бактерий, освобождающих азот, выпадают из круговорота веществ. Большое количество денитрифицирующих бактерий находятся в воде. Обезвреживание их деятельности и создание хороших условий для развития бактерий, связывающих свободный азот (нитрификаторов), является одной из серьезных проблем повышения ракопродуктивности.
Разные раки по-разному чувствительны к недостатку кислорода.
В водоем, покрытый льдом, доступ кислорода из воздуха прекращается. Зеленые водные растения в большинстве отмирают и не представляют сколько-нибудь заметного источника кислорода. В зимних прудах количество кислорода должно пополняться за счет притока свежей воды из водоснабжающего источника, поэтому его газовый режим, особенно зимой, имеет решающее значение при устройстве прудового хозяйства.
Малое содержание кислорода в воде того или иного источника (ниже 2 мл/л) указывает на окислительные процессы, происходящие в воде, что служит отрицательным показателем для зимовальных прудов. Использование такой воды допустимо лишь при условии ее предварительной аэрации.
Следует отметить, что ключевая вода при выходе на земную поверхность содержит самое незначительное количество кислорода, но при пробеге по канавам и лоткам вода обогащается им до нормальных пределов. Это всегда необходимо учитывать при использовании ключевой воды для
