История биологии с начала XX века до наших дней

В гидробиологии пресных вод изучение трофических связей стимулировалось не только общетеоретическими соображениями, но и интересами рыбного хозяйства. Еще в 20-х годах в Институте рыбного хозяйства в Германии велись определения калорийности «кормовых организмов» и скорости потребления ими кислорода (Г. Генг, В. Шеперклаус). В СССР большая заслуга в организации экспериментального изучения питания пресноводных животных принадлежит Н.С. Гаевской. Другим центром эколого-физиологических исследований была кафедра гидробиологии Московского университета, которой с 1930 г. руководил С.Н. Скадовский.

В 60-е годы участие ряда коллективов гидробиологов в выполнении Международной биологической программы (МБП) направило внимание исследователей на количественное сопоставление отдельных уровней продукционного процесса в водоемах. Это в свою очередь способствовало изучению биологических особенностей массовых видов и созданию новых методов расчета продукции зоопланктона. Успешное подведение итоговых балансов биотической трансформации вещества и энергии оказалось возможным в значительной мере благодаря высокому уровню развития в Советском Союзе водной микробиологии, созданной в первую очередь работами С.И. Кузнецова, А.С. Разумова и А.Г. Родиной. Итоги работ советских гидробиологов по МБП опубликованы институтами-участниками в виде коллективных монографий об экосистемах изучавшихся водоемов.

Гидробиология пресных вод, как и гидробиология моря, вступила в настоящее время в период, когда решение основных стоящих перед ними задач требует не раздельного изучения планктона, бентоса и гидрохимии вод, а конкретных исследований количественными методами взаимозависимости всех элементов водных экосистем.

Значение гидробиологии для охраны чистоты вод.

Важным стимулом развития гидробиологии помимо интересов рыбного хозяйства, а часто и в связи с ними была необходимость охраны вод от загрязнения и решения вопросов, связанных с водоснабжением. К концу XIX в. выяснилось, во-первых, что состав водной флоры и фауны может служить для оценки качества вод и, во-вторых, что процесс самоочищения идет главным образом биологическим путем, а его агентами выступают водные организмы. На этой основе возник «микроскопический анализ вод». Руководства под этим названием вышли в 1898 г. в Германии (К. Мец) и в 1899 г. в США (Дж. Уиппл).

Биологический анализ вод (с включением в число видов-индикаторов качества воды макроскопических водных организмов) в начале XX в. был детально разработан альгологом Р. Кольквицем и зоологом М. Марсоном, создавшими учение о четырех классах «сапробности» вод. Эта система, первоначально разработанная применительно к загрязнению бытовыми сточными водами, применяется главным образом в странах Центральной Европы (ГДР, Чехословакия, ФРГ). Она неоднократно совершенствовалась многими авторами. Последний расширенный вариант списков видов-индикаторов, изложение нового варианта системы сапробности и ее защиту от критики находим в книге В. Сладечка (1973).

Существует множество других вариантов применения гидробиологических методов для оценки качества вод, В последнее время появилась тенденция выражать результаты биологических исследований в этой области в виде индексов разнообразия, сходства или различия, вычисляемых по результатам гидробиологических проб с помощью формул. Загрязнение промышленными отходами и различного рода пестицидами привело к широкому применению биологических испытаний на токсичность и развитию методов водной токсикологии (Н.С. Строганов, Э.А. Веселов).

Вопрос о биологическом механизме самоочищения выходит за рамки «санитарной гидробиологии» и тесно смыкается с изучением «культурного евтрофирования» вод. В последние десятилетия накоплено огромное количество наблюдений, показывающих, что в густонаселенных, промышленно развитых странах в первую очередь повышается первичная продукция озер. При этом возникает или усиливается «цветение воды» за счет массового размножения колониальных синезеленых водорослей, вследствие чего увеличивается скорость потребления кислорода водой и донными отложениями. В результате в придонных слоях воды содержание его резко снижается. В таких условиях многие ценные виды рыб, например лососевые, исчезают из ихтиофауны. Далеко зашедшее евтрофирование вызывает и другие неблагоприятные последствия. Основной причиной евтрофирования служит повышенное поступление в озеро биогенных элементов, в первую очередь фосфора и азота, либо за счет их выноса с сильно удобренных сельскохозяйственных угодий, либо в результате спуска в озера очищенных стоков.