100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Все воды Земли едины. Они объединяются в гидросферу , которая выступает как самостоятельная среда жизни и в то же время пронизывает другие сферы среды жизни.
Уникальные свойства воды:
1) неисчерпаемость как вещества и природного ресурса;
2) способность находиться в жидком, твёрдом и газообразном состояниях;
3) расширение при замерзании и уменьшение объёма при переходе в жидкое состояние;
4) высокая теплоёмкость и теплопроводность;
5) способность в почвах переходить в связанное и рассредоточенное состояние;
6) является универсальным растворителем, поэтому в природе нет идеально чистой воды.
Значение воды в природе:
1) При фотосинтезе идёт разложение воды и атмосфера наполняется кислородом.
2) Благодаря воде идёт миграция химических элементов.
3) В воде зародилась жизнь на планете. На первых этапах живые организмы были очень слабо отделены от воды и находились как бы в полурастворённом состоянии. На данный момент к какой бы группе ни относились организмы, тело их более чем на 50 % состоит из воды. Доля воды в организме человека близка к 60 % , но в отдельных органах и тканях варьирует от 1 до 96 % .
4) Мировые запасы воды на Земле 1353985 тыс. км. Из них лишь 2,5 % - пресные воды, но и это колоссальное количество - 35 млн.км.
5) Человек в настоящее время изымает из различных источников и потребляет лишь 0,12 - 0,15 % запасов пресных вод. Но это лишь видимость благополучия, ведь 70 % пресных вод сосредоточено в ледниках и вечных снегах, т.е. представляет (мёртвый запас). Поэтому необходимо учитывать скорость возобновления водных ресурсов. Озёрные воды возобновляются через 17 лет, подземные воды - через 1400 лет, а глубинные подземные воды вообще не возобновляются.
6) Подземные воды наиболее чистые, а значит, могут быть быстро истощены, несмотря на их большие запасы (около 10 млн. км). Основные объёмы воды используются в промышленности, сельском хозяйстве и др. отраслях, а значит, подвержены загрязнению.
7) Все воды содержат растворённые вещества. Наиболее распространенные в воде элементы - Са, Na, C1, К.
8) Абиотические факторы водной среды - это физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов.
Физические свойства:
1. Плотность.
Плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и т.д.), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400 - 500 атмосфер. Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон).
2. Температура.
Изменение t° в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные).
Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. Например, колебания t° верхних слоев океана -10-15°С, более глубокие слой 3 -4°С.
3. Световой режим.
Играет важную роль в распределении водных организмов. Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40 м, если прозрачность воды велика, то и до 200 м. У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265 м, а туда доходит всего 5*10-6 солнечной радиации.
С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция).
4. Подвижность
Постоянное перемещение водных масс в пространстве.
5. Прозрачность.
Зависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое - море Уэддела в Антарктиде, видимость 80 м (прозрачность дистиллированной воды).
Химические свойства:
- Соленость воды - содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов.
По солёности воды бывают:
1) пресные - до 1 г/л солей;
2) солоноватые - 1-3 г/л;
3) слабосолёные - 3-10 г/л;
4) солёные - 10-50 г/л;
5) рассолы (рапа) - более 50 г/л.
В океане 35 г/л солей. Черное море - 19 г/л. Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские - в реках. Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.
2. Количество растворенного О и СО . О - для дыхания.
3. Кислая, нейтральная, щелочная среда .
Все обитатели приспособились к определенным кислотно-щелочным условиям. Их изменение в результате загрязнения может привести к гибели организмов.
Водная среда обитания.
|
Характеристика |
Адаптации организма к среде |
|
|
Самая древняя. Освещенность убывает с Относительно однородная в пространстве и стабильная во времени. |
Обтекаемая форма тела, воздухоносных полостей, осморегуляции. |
Пути решения проблемы дефицита воды.
1) испытание водосберегающих технологий;
2) переход на замкнутые циклы производства;
3) исключение питьевой воды из производственных процессов;
4) уменьшение потерь воды при передаче потребителям;
5) создания водохранилищ, уменьшения испарения с их поверхности;
6) совершенствование методов очистки воды;
7) озонирование вод, обработка УФ лучами, помещение в подземные водохранилища.
Вода издавна является не только необходимым условием жизни, но и средой обитания многих организмов. Она обладает рядом уникальных свойств, о которых мы расскажем в нашей статье.
Водная среда обитания: характеристика
В каждой среде обитания проявляется действие ряда экологических факторов - тех условий, в которых обитают популяции различных видов. По сравнению с наземно-воздушной, водная среда обитания (5 класс изучает эту тему в курсе географии) характеризуется высокой плотностью и ощутимыми перепадами давления. Ее отличительной особенностью является небольшое содержание кислорода. Водные животные, которые называются гидробионты, по-разному приспособились к жизни в таких условиях.
Экологические группы гидробионтов
Большая часть живых организмов сосредоточена в толще Их объединяют в две группы: планктонные и нектонные. К первой относятся бактерии, сине-зеленые водоросли, медузы, мелкие ракообразные и т. п. Несмотря на то что многие из них могут самостоятельно плавать, они не способны противостоять сильным течениям. Поэтому перемещаются планктонные организмы с током воды. Приспособленность к водной среде обитания проявляется у них в мелких размерах, небольшом удельном весе и наличии характерных выростов.
К нектонным организмам относятся рыбы, водные млекопитающие. Они не зависят от силы и направления течения и перемещаются в воде самостоятельно. Этому способствует обтекаемая форма их тела и хорошо развитые плавники.
Еще одну группу гидробионтов представляет перифетон. К нему относятся водные обитатели, которые прикрепляются к субстрату. Это губки, некоторые водоросли, На границе водной и наземно-воздушной среды обитает нейстон. В основном это насекомые, которые связаны с водной пленкой.
Свойства водной среды обитания
Освещенность водоемов
Еще одной главной особенностью водной среды обитания является то, что с глубиной количество солнечной энергии уменьшается. Поэтому организмы, жизнь которых зависит от этого показателя не могут обитать на значительных глубинах. Прежде всего это касается водорослей. Глубже 1500 м свет не проникает вообще. Некоторые ракообразные, кишечнополостные, рыбы и моллюски обладают свойством биолюминесценции. Эти глубоководные животные сами производят свет путем окисления липидов. С помощью таких сигналов они общаются друг с другом.
Давление воды
Особенно сильно с погружением ощущается повышение давления воды. На 10 м этот показатель возрастает на атмосферу. Поэтому большинство животных приспособлены только к определенной глубине и давлению. К примеру, кольчатые черви живут только в приливно-отливной зоне, а латимерия опускается до 1000 м.
Перемещение водных масс
Движение воды может иметь разный характер и причины. Так, изменение положения нашей планеты по отношению к Солнцу и Луне обусловливает наличие в морях и океанах приливов и отливов. Сила земного тяготения и влияние ветра вызывает течение в реках. Постоянное движение воды играет важную роль в природе. Оно вызывает миграционные перемещения различных групп гидробионтов, источников пищи и кислорода, что особенно важно. Дело в том, что содержание этого жизненноважного газа в воде в 20 раз ниже, чем в наземно-воздушной среде.
Откуда вообще кислород появляется в воде? Это происходит благодаря диффузии и деятельности водорослей, которые осуществляют фотосинтез. Поскольку их количество с глубиной уменьшается, сокращается и концентрация кислорода. В придонных слоях этот показатель минимален и создает практически анаэробные условия. Главной особенностью водной среды обитания является и то, что концентрация кислорода уменьшается с повышением солености и температуры.
Показатель солености воды
Всем известно, что водоемы бывают пресными и солеными. К последней группе относятся моря и океаны. Показатель солености измеряется в промиле. Это количество твердых веществ, которые находятся в 1 г воды. Средняя соленость Мирового океана составляет 35 промиле. Самый низкий показатель имеют моря, расположенные у полюсов нашей планеты. Это связано с периодическим таянием айсбергов - огромных замерзших глыб пресной воды. Самым соленым на планете является Мертвое море. В нем нет ни одного вида живых организмов. Его соленость приближается к 350 промиле. Из химических элементов в воде преобладает хлор, натрий и магний.
Итак, главной особенностью водной среды обитания является ее высокая плотность, вязкость, низкий показатель перепада температур. Жизнь организмов с увеличением глубины ограничена количеством солнечной энергии и кислорода. Водные обитатели, которые называются гидробионты, могут перемещаться потоками воды или двигаться самостоятельно. Для жизни в данной среде у них существует ряд приспособлений: наличие жаберного дыхания, плавников, обтекаемая форма тела, небольшая относительная масса тела, наличие характерных выростов.
Ключевые понятия: среда - среда жизни - водная среда - наземно-воздушная среда - почвенная среда - организм как среда жизни
В предыдущих уроках мы часто говорили о "среде обитания", "среде жизни" и не давали этому понятию точного определения. Интуитивно мы понимали под "средой" все то, что окружает организм и так или иначе на него влияет. Влияния среды на организм - и есть экологические факторы, которые мы изучали на предыдущих уроках. Иными словами, среда жизни характеризуется определенным набором экологических факторов.
Общепризнанным определением среды является определение Николая Павловича Наумова:
СРЕДА - все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.
На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:
наземно-водушная (суша);
другие организмы.
Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.
Водная среда жизни
По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию всех форм жизни.
Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.
Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.
Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.
В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.
Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.
Наземно-воздушная среда жизни
Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Надо отметить, что организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего - газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхожение.
Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
Атмосферный воздух воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.
Почва как среда жизни
Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникнвению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.
Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).
Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезоный, разногодичный ход температур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни.
Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естетсвенно, зависит от глубины.
Многие авторы отмечают промежуточность положения почвенной среды жизни между водной и наземно-воздушной средами. В почве возможно обитание организмов, обладающих как водным, так и воздушным типом дыхания. Вертикальный градиент проникновения света в почве еще более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а растения (в первую очередь, корневые системы) связаны с наружными горизонтами.
Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.
Организм как среда обитания
Глоссарий
НИША ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
положение вида в природе, включающее не только место вида в пространстве, но и его функциональную роль в природном сообществе, положение относительно абиотических условий существования, место отдельных фаз жизненного цикла представителей вида во времени (например, ранневесенние виды растений занимают вполне самостоятельную экологическую нишу).
ЭВОЛЮЦИЯ
необратимое историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, образованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА
отличающася относительным постоянством состава и свойств среда, обеспечивающая протекание жизненных процессов в организме. Для человека внутренней средой организма является система крови, лимфы и тканевой жидкости.
ЭХОЛОКАЦИЯ, ЛОКАЦИЯ
определение положения в пространстве объекта по испускаемым или отражаемым сигналам (в случае эхолокации - восприятие звуковых сигналов). Способностью к эхолокации обладают морские свинки, дельфины, летучие мыши. Радиолокация и электролокация - восприятие отраженных радиосигналов и сигналов электрического поля. Способностью к этому виду локации обладают некоторые рыбы - нильский длиннорыл, гимарх.
Федеральное агентство по рыболовству
ФГОУ ВПО Камчатский Государственный технический университет
Кафедра экологии и природопользования
Дисциплина экология
Реферат на тему
“Водная среда жизни и адаптация к ней организмов ”
Выполнил Проверил
Студент группы 11ПЖб Доцент
Сазонов П.А. Ступникова Н.А.
Петропавловск-Камчатский
Введение…………………………………….3
Общая характеристика……………………...3- 4
Экологические зоны Мирового океана………….4
Основные свойства водной среды………………….5
· Плотность…………………………………….5- 6
· Кислородный режим…………………………6-7
· Солевой режим……………………………….7-8
· Температурный режим………………………8
· Световой режим………………………………..8- 9
Специфические приспособления гидробионтов………..10- 11
Особенности адаптации растений к водной среде………11- 12
Особенности адаптации животных к водной среде……..12- 14
Список литературы…………………………………………15
Введение
На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды
обитания. Водная среда была первой, в которой возникла и
распространилась жизнь. Только потом организмы овладели
наземно-воздушной, создали и заселили почву и сами стали четвертой
специфической средой жизни.
Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких как
большая плотность, сильные перепады давления, малое содержание
кислорода, сильное поглощение солнечных лучей. Кроме того, водоемы и
их отдельные участки различаются солевым режимом, скоростью течений,
также свойства грунта, режим разложения органических остатков и т.д.
Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее
обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным
условиям.
Все обитатели водной среды получили в экологии общее название
гидробионтов.
Гидробионты населяют Мировой океан, континентальные водоемы и
подземные воды.
Общая характеристика
Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71% площади и 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды, более 94%, сосредоточено в морях и океанах. В пресных водах рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.
В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды - пелагиаль и дно - бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону - область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную - область крутого склона и абиссальную зону - океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа (6-10 км) называются ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, называется суперлиторалью.
Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответствующие зонам бентали: эпипелигиаль, батипелигиаль, абиссопелигиаль.
В водной среде обитает примерно 150 000 видов животных, или около 7% общего их количества и 10 000 видов растений (8%).
Удельный вес рек, озер и болот, как уже было отмечено ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной воды.
Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озерах вода перемещается под действием температуры и ветра.
Экологические зоны Мирового океана
В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане
вместе с входящими в него морями различают, прежде всего, две
экологические области: пелагиаль – толща воды и бенталь –
В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону – область плавного понижения суши до глубины
примерно 200 м, батиальную – область крутого склона и абиссальную
зону – океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Еще более
глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа,
называют ультрабенталью. Кромка берега, заливаемая во время приливов,
называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая
брызгами, называется супралиторалью.
Естественно, что, например, обитатели сублиторали живут в условиях
относительно невысокого давления, дневного солнечного освещения, часто
довольно значительных изменений температурного режима. Обитатели
абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при
постоянной температуре и давлении в несколько сотен, а иногда и около
тысячи атмосфер. Поэтому одно лишь указание на то, в какой зоне
бентали обитает тот или иной вид организмов, уже говорит о том, какими
общими экологическими свойствами он должен обладать.
Все население дна океана получило название бентоса. Организмы,
обитающие в толще воды, или пелагиали, относятся к пелагосу.
Пелагиаль также делят на вертикальные зоны, соответствующие по глубине
зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя
граница эпипелагиали (не более 200 м) определяется проникновением
солнечного света в количестве, достаточном для фотосинтеза. Зеленые
растения глубже этих зон существовать на могут. В сумеречных
батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь
микроорганизмы и животные. Разные экологические зоны выделяются и во
всех других типах водоемов: озерах, болотах, прудах, реках и т.д.
Разнообразие гидробионтов, освоивших все эти места обитания, очень
Основные свойства водной среды
1. Плотность воды
это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и
давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна
1 г/см 3 при +4 0 С. Плотность природных вод, содержащих растворенные
соли, может быть больше, до 1, 35 г/см 3 . Давление возрастает с
глубиной примерно в среднем на 1 атмосферу на каждые 10 м.
В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом
значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами.
Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят
давление от нескольких до сотен атмосфер.
Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и
приурочены к определенным глубинам. Стенобатность обычно свойственна
мелководным и глубоководным видам.
Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что
особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием
парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому
образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую
экологическую группу гидробионтов планктон.
В составе планктона одноклеточные водоросли, простейшие, медузы,
сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные
мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие
другие. Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями,
повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким
приспособлениям относятся: 1) общее увеличение поверхности тела за
счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития
многочисленных выростов и щетинок, что увеличивает трение о воду; 2)
уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле
жиров, пузырьков газа и т.д.
Одноклеточные водоросли фитопланктон парят в воде пассивно,
большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но
в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать
течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды
зоопланктона способны, однако, на к вертикальным миграциям в толще
воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так
и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность
планктона составляет экологическая группа нейстона обитатели
поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.
Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного
плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы
течений, объединяют в экологическую группу нектона. Представители
нектона рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще
возможно, лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой
мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших
пловцов, независимо от их систематической принадлежности и способа
движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью
конечностей.
2. Кислородный режим
Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже,
чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре
воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания
гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в
основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии
из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче
кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды
концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных
бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода
изза усиленного его потребления.
Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие
отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны
они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды
кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в
неактивное состояние аноксибиоз и таким образом переживать
неблагоприятный период.
Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела,
либо через специализированные органы жабры, легкие, трахеи.
При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если
через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание
облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе
эволюции видов образованием различных выростов, уплощением,
удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при
нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности.
Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду,
либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями
способствуя ее перемешиванию.
У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного
дыхания. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферное дыхание
как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с
воздушной средой.
Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим
явлениям заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.
Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов
льда и прекращением контакта с воздухом; летние повышением температуры
воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы
чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы
происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть
вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов метана,
сероводорода и других, образующихся в результате разложения
органических материалов на дне водоемов.
3. Солевой режим
Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если
для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма
водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно
поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в
окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к
изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление
в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для
гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс это
избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы
не могут существовать в морях, морские не переносят опреснения. Если
соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках
благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их
личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам,
сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от
концентрации солей в воде.
У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к
окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не
препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У
простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у
многоклеточных удалением воды через выделительную систему. Некоторые
инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему
тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много
энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.
Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им
грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от
обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле
гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды
покровы гомойосматических организмов млекопитающих, рыб, высших раков,
водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды
переходят к неактивному состоянию анабиозу в результате дефицита воды
в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в
лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям,
некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз средство переживать
неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.
Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать
как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так уж
много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие
солоноватоводные водоемы.
4. Температурный режим водоемов
более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами
воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой
получение или отдача значительного количества тепла не вызывает
слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний
температуры в верхних слоях океана не более 10-15 0 С, в
континентальных водоемах 30-35 0 С. Глубокие слои воды отличаются
постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая
температура поверхностных слоев +26...+27 0 С, в полярных около 0 0 С
и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное
разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с
выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где
тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или
термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее
перепад температуры наружных и глубинных вод.
В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди
гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши,
распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном
в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и
умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания
температуры.
5. Световой режим водоемов
Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на
поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем
сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем
на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с
поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются
неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как
синезеленые проникают гораздо глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки
имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и синефиолетовый цвет,
сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга
с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на
улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно.
Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и
сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не
имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная
окраска, которая является дополнительной к синефиолетовому свету на
этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются
телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный
цвет в синефиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.
Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая
зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность
характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально
опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки).
Специфические приспособления гидробионтов
Способы ориентации животных в водной среде
Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает
возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым
затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых
органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.
Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на
звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов
улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки),
возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается
перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие
обитатели водоемов млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные сами
издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга
разных частей тела; рыбы с помощью плавательного пузыря, глоточных
зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая
сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений
например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и
особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в
Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи
эхолокации восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают
отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды
разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать
электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд
рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.
Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и
других органов.
Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным,
восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают
чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях,
которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном
по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или
Фильтрация как тип питания
Некоторые гидробионты обладают особым характером питания это
отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического
происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ
питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи,
характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих,
полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные
фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов.
Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих
организмов, работает как эффективная очистительная система.
Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах
На Земле существует много временных, неглубоких водоемов,
возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В
этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются
разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей
пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки
многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды.
Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в
состояние пониженной жизнедеятельности гипобиоза. Многие мелкие виды
образуют цисты, выдерживающие засуху. Другие переживают
неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам
пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до
состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.
Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко, например, элодея. Противоположный пример - рачок артемия, живущий в небольших водоемах с очень соленой водой, является типичным стеногалинным представителем с узкой экологической пластичностью. По отношению же к другим факторам он обладает значительной пластичностью и в соленых водоемах встречается довольно часто.
Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы развития организма. Например, морской брюхоногий моллюск Littorina во взрослом состоянии при отливах ежедневно длительное время находится без воды, однако его личинки ведут планктонный образ жизни и не переносят высыхания.
Особенности адаптации растений к водной среде
Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации. Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит главным образом для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений. Питание же водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность обитания растений во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.
У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие - органическое.
Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении. Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водных мхов, валиснерии, рдестов.
От вымывания у водных растений из клеток минеральных солей или выщелачивания защитой является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца.
Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нижних листьев более жесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца разносится ветром и поверхностными течениями. Плоды и семена, которые образуются, также распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории. К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. Их плоды имеют высокую плавучесть, длительное время находятся в воде и не теряют при этом всхожесть. Например, водой переносятся плоды и семена стрелолиста, сусака, частухи. Плоды многих осок заключены в своеобразные мешочки с воздухом и разносятся водными течениями.
Особенности адаптации животных к водной среде
У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие и др.
Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям. Данные организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удерживаться на дне, включая и быстро текущие воды.
У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших (радиолярии) раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые. Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных. Удельную плотность тела снижают и тем самым повышают плавучесть плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости.
Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела. Это связано с тем, что чем больше вязкость среды и выше удельная поверхность тела организма, тем он медленнее погружается в воду. У животных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки, например у жгутиковых, радиолярий.
Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды. По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячки и др. Членистоногое, касающееся воды окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. Когда подъемная сила, направленная вверх, больше массы животного, последнее и будет удерживаться на воде благодаря поверхностному натяжению.
Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально кубу размера, а поверхностное натяжение увеличивается как линейная величина.
Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Наибольшего совершенства реактивный способ передвижения достиг у головоногих моллюсков.
У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело их обтекаемой формы и покрыто слизью.
Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни, животные. Это такие, как гидроиды и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые и др. Для них характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.
Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомойотермных же (китообразные, ластоногие) образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.
Глубоководные животные отличаются специфическими чертами организации: исчезновение или слабое развитие известкового скелета, увеличение размеров тела, нередко - редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов и т.д.
Осмотическое давление и ионное состояние растворов в теле животных обеспечивается сложными механизмами водно-солевого обмена. Наиболее распространенным способом поддержания постоянного осмотического давления является регулярное удаление поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения. Так, пресноводные рыбы избыток воды удаляют усиленной работой выделительной системы, а соли поглощают через жаберные лепестки. Морские рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки.
Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания - это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Этот способ питания не требует больших затрат энергии на поиски добычи и характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.
В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже ультразвуки. Звуковая сигнализация служит больше всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т.д. Китообразные, например, отыскивают пищу и ориентируются при помощи эхолокации - восприятия отраженных звуковых волн. Принцип локатора дельфина заключается в излучении звуковых волн, которые распространяются перед плывущим животным. Встречая препятствие, например рыбу, звуковые волны отражаются и возвращаются к дельфину, который слышит возникающее эхо и таким образом обнаруживает предмет, вызывающий отражение звука.
Известно около 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб (электрический скат, электрический угорь) используют электрические поля для защиты и нападения.
Водным организмам свойственен древний способ ориентации - восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососи, угри) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.
Список литературы
1. Акимова Т.А. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин М.: ЮНИТИ, 1998 г.
2. Одум Ю. Общая экология / Ю. Одум М.: Мир. 1986 г.
3. Степановских А.С. Экология / А.С. Степановских М.: ЮНИТИ - 2001
4. Экологический энциклопедический словарь. М.: "Ноосфера", 1999 г.
Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей и др. Водоемы и отдельные их участки различаются, кроме того, солевым режимом, скоростью горизонтальных перемещений (течений), содержанием взвешенных частиц. Для жизни придонных организмов имеют значение свойства грунта, режим разложения органических остатков и т.п. Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным условиям. Обитатели водной среды получили в экологии общее название гидробионтов. Они населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды. В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны.
Рассмотрим основные свойства воды как среды обитания.
Плотность воды - это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1,35 г/см 3 . Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 101,3 кПа (1 атм) на каждые 10 м.
В связи с резким изменением давления в водоемах гидробионты в целом более легко, чем сухопутные организмы, переносят изменение давления. Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер. Например, голотурии рода Elpidia обитают в районе от прибрежной зоны до зоны наибольших океанических глубин, 6-11 км. Однако большинство обитателей морей и океанов обитают на определенной глубине.
Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов - планктон («планктос» - парящий). В составе планктона - одноклеточные и колониальные водоросли, простейшие, медузы, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие.
Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона («нектос» - плавающий). Представители нектона - рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры.
1. Кислородный режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается.
Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы - жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Например, рыба вьюн через кожу потребляет в среднем до 63% кислорода. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию. Двустворчатым моллюскам для этой цели служат реснички, выстилающие стенки мантийной полости; ракообразным - работа брюшных или грудных ножек. Пиявки, личинки комаров-звонцов (мотыль) колышут тело, высунувшись из грунта.
Млекопитающие, перешедшие в процессе эволюционного развития от сухопутного к водному образу жизни, например, ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров, сохраняют обычно атмосферный тип дыхания и поэтому нуждаются в контактах с воздушной средой.
Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям - заморам, сопровождающимся гибелью множества гидро- бионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние - повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода.
- 2. Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций. Поэтому пресноводные формы не могут существовать в морях, морские - не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды.
- 3. Температурный режим водоемов, как уже было замечено, более устойчив, чем на суше. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15 °С, в континентальных водоемах - 30-35 °С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26-27 °С, в полярных - около 0 °С и ниже. В горячих наземных источниках температура воды может приближаться к +100 °С, а в подводных гейзерах при высоком давлении на дне океана зарегистрирована температура +380 °С. Но по вертикали температурный режим разнообразен, например, в верхних слоях проявляются сезонные колебания температуры, а в нижних тепловой режим постоянен.
- 4. Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают значительно глубже. Это оказывает влияние на окраску гидробионтов, например, с глубиной происходит смена окраски водорослей: зеленые, бурые и красные водоросли, специализирующиеся на улавливании света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Многие глубинные организмы не имеют пигментов.
В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции.
Таким образом, свойства среды во многом определяют пути адаптации ее обитателей, их образ жизни и способы использования ресурсов, создавая цепи причинно-следственных зависимостей. Так, высокая плотность воды делает возможным существование планктона, а наличие парящих в воде организмов - предпосылка для развития фильтрационного типа питания, при котором возможен и сидячий образ жизни животных. В результате формируется мощный механизм самоочищения водоемов биосферного значения. В нем участвует огромное количество гидробионтов, как бентосных (обитающих на грунте и в грунте дна водоёмов), так и пелагиальных (растений или животных, обитающих в толще или на поверхности воды), от одноклеточных простейших до позвоночных животных. Например, только планктонные морские веслоногие раки (Calanus) за несколько лет способны профильтровать воды всего Мирового океана, т.е. примерно 1,37 млрд км 3 . Нарушение деятельности фильтраторов различными антропогенными воздействиями создает серьезную угрозу в поддержании чистоты вод.
Вопросы и задания для самоконтроля
- 1. Перечислите основные свойства водной среды обитания.
- 2. Поясните, как плотность воды определяет форму животных, способных к быстрому плаванию.
- 3. Назовите причину заморов.
- 4. Какое явление называется «биолюминисценция»? Знаете ли вы живые организмы, обладающие подобным свойством?
- 5. Какую экологическую роль играют фильтраторы?