Водная среда обитания рассказ

Водная среда обитания характеристики и особенности, её обитатели.

Среда обитания — элемент мира, используемый живыми организмами для существования.

Она имеет определённые условия и факторы, к которым должны приспосабливаться организмы, живущие в этой области.

Есть 4 вида:

По одной теории первые организмы образовались 3,7 млрд лет назад, по другой — 4,1 миллиарда. Первые формы жизни появились в воде.
Поверхность Земли на 71% залита водой, которая очень важна для жизни на планете в целом.

Без воды не смогут существовать растения, животные. Это удивительная жидкость, которая может находиться в трех пребываниях. Вода — часть всего, некоторый её процент содержится в атмосфере, почве и живых организмах, минералах, влияет на погодные условия и климат.

Она имеет способность запасать тепловую энергию, благодаря чему не происходят резки перепады температуры на прибрежных участках.

В водной среде ограниченные ресурсы как света, так и кислорода. Количество воздуха может пополняться главным образом с помощью фотосинтеза. Показатель кислорода напрямую зависит от глубины толщи воды, т.к. свет не проникает ниже 270 метров. Именно там растут красные водоросли, поглощающие рассеянные лучи солнца и переделывающие их в кислород. Благодаря давлению на разных глубинах, организмы могут жить на определенных уровнях.

На то, какие существа живут в воде, большое влияние оказывают:

В водной среде живет огромное множество представителей разнообразных видов животных и растений. Млекопитающие могут проживать как на суше, так и в воде. Из пресноводных можно выделить таких, как гиппопотам, использующий воду в целях охлаждения, амазонский дельфин, проживающий в руслах реки Амазонки, ламантин, который может обитать как в соленых, так и в пресных водах.

К морским млекопитающим относятся киты, самые большие животные на планете, белые медведи, проводящие не всю жизнь в воде, но значительную часть; морские львы, выходящие на берег ради отдыха.

Из пресноводных амфибий можно выделить различные виды:
тритонов;
саламандр;
лягушек;
червяг, раки, омары, и многих других.
Земноводные не живут в солёной воде из-за того, что их икра погибает даже в слабосолёных водоемах, а амфибии обитают там же, где и размножаются, хотя исключения из правил есть.

Так же лягушки не могут жить в солёной воде из-за того, что у них очень тонкая кожа, и соли вытягивают влагу из амфибии, вследствие чего она погибает. Пресмыкающиеся населяют как пресные, так и солёные воды. Там проживают некоторые виды ящериц, змей, крокодилов и черепах, приспособившихся к данной среде.

 растения водной среды фото

Для рыб водная среда — это их дом.
Они могут обитать в соленоватой либо пресной воде. Многие насекомые, такие как комары, стрекозы, водомерки, водяные пауки и им подобные обитают в водной среде.

Так же здесь присутствует большое количество растений. В пресноводных водоемах растет озерной камыш (по заболоченным берегам), кувшинка (болота, пруды, заводи), аир большой (на мелководье). В соленой воде по большей части растут водоросли и морские травы (посидония, взморник).

Помимо многоклеточных животных в воде обитаю и простые одноклеточные. Планктон или «блуждающий» не может самостоятельно передвигаться. Именно поэтому его переносит течение как солёных, так и пресных водоемах. В понятие планктона входят как растения (фитопланктон), живущие на поверхности ради солнечного света, так и животные (зоопланктон), обитающие во всей толще воды. Здесь есть и амёбы, одноклеточные одиночки, проживающие везде, где есть вода.

Многим организмам приходилось приспосабливаться к жизни в водной среде. У выдры перепончатые лапы, позволяющие быстро плавать, ноздри и уши, закрывающиеся при погружении в воду, и водоотталкивающий мех.

Форма тела играет большую роль. Она должна быть обтекаемой, чтобы избежать какое-либо трение. Такой хвост как у бобра и утконоса тоже может помочь в передвижении. У водоплавающих птиц перья смазываются специальной железой, чтобы «одежда» не промокала.

Вода — самый важный источник в нашей жизни. Без нее Земля была бы подобна другим планетам. Не смотря на это она таит в себе большие опасности, выраженные как в заболеваниях, так и в обитателях, её населяющих.

Среда обитания организмов постоянно подвергается воздействию различных изменчивых факторов. Организмы способны отражать в себе параметры окружающей среды. В ходе исторического развития живыми организмами были освоены три среды обитания. Вода — первая из них. В ней жизнь зародилась и миллионы лет развивалась. Наземно-воздушная – вторая среда, в которой животные и растения возникли и адаптировались. Постепенно преобразуя литосферу, которая является верхним слоем суши, они создали почву, ставшую третьей средой обитания.

Каждый вид особей, обитающих в определенной среде, характеризует свой тип энергии и обмена веществ, сохранение которого важно для его нормального развития. При состоянии среды, грозящем организму нарушением баланса обмена энергии и веществ, организм либо изменяет свое положение в пространстве, либо переводит себя в более благоприятные условия, либо меняет активность обмена.

Водная среда обитания

Не все факторы играют равноценную роль в жизни водных организмов. По этому принципу их можно разделить на первостепенные и второстепенные. Важнейшие из них — это механические и динамические характеристики донного грунта и воды, температура, свет, взвешенные и растворенные в воде вещества и некоторые другие.

Факторы водной среды

Водная среда обитания, так называемая гидросфера, занимает до 71% площади всей планеты. Объем воды составляет почти 1,46 млрд. куб. км. Из них 95% — это Мировой океан. Пресная вода состоит из ледниковой (85%) и подземной (14%). Озера, пруды, водохранилища, болота, речки и ручьи занимают немногим более 0,6% от общего количества пресной воды, 0,35% заключено в почвенной влаге и атмосферных парах.

Водная среда обитания населена 150 тысячами видов животных (а это 7% от всех живых существ Земли) и 10 тысячами видов растений (8%).

В районе экватора и тропических зон мир животных и растений наиболее разнообразен. При удалении от этих поясов в северном и южном направлении качественный состав водных организмов становится беднее. Организмы Мирового океана сосредоточены преимущественно у берегов. Жизнь практически отсутствует в открытых водах, расположенных вдали от берегов.

Свойства воды

Физические свойства воды определяют жизнедеятельность в ней живых организмов. Среди них, прежде всего, важны термические свойства. К ним можно отнести большую теплоемкость, низкую теплопроводность, высокую скрытую теплоту испарения и плавления, свойство расширения перед замерзанием.

Вода — превосходный растворитель. В растворенном состоянии все потребители поглощают неорганические и органические вещества. Водная среда обитания способствует транспортировке веществ внутри организмов, продукты распада также выделяются с водой.

Высокое поверхностное натяжение воды удерживает на поверхности живые и неживые объекты и наполняет капилляры, за счет чего наземные растения питаются.

Прозрачность воды способствует фотосинтезу на больших глубинах.

Экологические группы организмов водной среды

• Бентос — это такие организмы, которые прикреплены к грунту, лежат на нем или живут в толще осадков (фитобентос, бактериобентос и зообентос).
• Перифитон – животные и растения, которые прикреплены либо удерживаются за стебли и листья растений или за любые поверхности, возвышающиеся над дном и плавающие по течению воды.
• Планктон – свободно плавающие растительные или животные организмы.
• Нектон – активно плавающие организмы с обтекаемыми формами тела, не связанные с дном (кальмары, рыбы, киты, ластоногие и т.д.).
• Нейстон — микроорганизмы, растения и животные, обитающие у поверхности воды между водной и воздушной средами. Это бактерии, простейшие, водоросли, личинки.
• Плейстон — гидробионты, частично находящиеся в воде, а частично над ее поверхностью. Это парусники, сифонофоры, ряска и членистоногие.

Обитателей рек называют потамобионтами.

Водная среда обитания характеризуется своеобразными условиями жизни. На распределение организмов большое влияние оказывают температура, свет, водные течения, давление, растворенные газы и соли. Условия жизни в морских и континентальных водах резко отличаются. Морская вода является более благоприятной средой, близкой к физиологическому раствору. Континентальные воды для их обитателей менее благоприятны.

А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 703 с.

5. Основные среды жизни

5.1. Водная среда жизни

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 (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Мировой океан в сравнении с сушей (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

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), называют ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, получила название супралиторали.

Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответственно зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Вертикальная экологическая зональность океана

                      (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

В водной среде обитает примерно 150 000 видов животных, или около 7% общего их количества (рис. 5.4) и 10 000 видов растений (8%).

Следует обратить внимание и на то, что представители большинства групп растений и животных остались в водной среде (своей «колыбели»), но число их видов значительно меньше, чем наземных. Отсюда вывод — эволюция на суше проходила значительно быстрее.

Разнообразием и богатством растительного и животного мира отличаются моря и океаны экваториальных и тропических областей, в первую очередь Тихого и Атлантического океанов. На север и юг от этих поясов качественный состав постепенно обедняется. Например, в районе Ост-Индского архипелага распространено не менее 40 000 видов животных, тогда как в море Лаптевых всего 400. Основная масса организмов Мирового океана сосредоточена на относительно небольшой по площади зоне морских побережий умеренного пояса и среди мангровых зарослей тропических стран.

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.

Рис. 5.4. Распределение основных классов животных по средам

                обитания (по Г. В. Войткевич и В. А. Вронскому, 1989)

Примечание животные, помещенные ниже волнистой линии, обитают в море, выше ее — в наземно-воздушной среде

Известно, что не только водная среда оказывает сильное влияние на ее обитателей, но и живое вещество гидросферы, воздействуя на среду обитания, перерабатывает ее и вовлекает в круговорот веществ. Установлено, что вода океанов, морей, рек и озер разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн лет, т. е. вся она прошла через живое вещество на Земле не одну тысячу раз.

Следовательно, современная гидросфера представляет собой продукт жизнедеятельности живого вещества не только современной, но и прошлых геологических эпох.

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 группы гидробионтов. Толща воды, или пелагиаль (pelages — море), заселена пелагическими организмами, которые обладают способностью плавать или удерживаться в определенных слоях (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Профиль океана и его обитатели (по Н. Н. Моисееву, 1983)

В связи с этим данные организмы подразделяются на две группы: нектон и планктон. Третью экологическую группу — бентос — образуют обитатели дна.

Нектон (nektos — плавающий) — это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Это главным образом крупные животные, которые способны преодолевать большие расстояния и сильные течения воды. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. К типичным нектонным организмам относятся рыбы, кальмары, киты, ластоногие. К нектону в пресных водах кроме рыб относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые. Многие морские рыбы могут передвигаться в толще воды с огромной скоростью: до 45— 50 км/ч — кальмары (Oegophside), 100—150 км/ч — парусники (Jstiopharidae) и 130 км/ч — меч-рыба (Xiphias glabius).

Планктон (planktos — блуждающий, парящий) — это совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к быстрым активным передвижениям. Как правило, это мелкие животные — зоопланктон и растения — фитопланктон, которые не могут противостоять течениям. В состав планктона включают и «парящие» в толще воды личинки многих животных. Планктонные организмы располагаются как на поверхности воды, на глубине, так и в придонном слое.

Организмы, располагающиеся на поверхности воды, составляют особую группу — нейстон. Состав нейстона зависит также от стадии развития ряда организмов. Проходя личиночную стадию, взрослея, они покидают поверхностный слой, служивший им убежищем, перемещаются жить на дно или в нижележащие и глубинные слои. К таким относятся личинки десятиногих, усоногих, веслоногих ракообразных, брюхоногих и двустворчатых моллюсков, иглокожих, полихет, рыб и др.

Те же организмы, часть тела которых находится над поверхностью воды, а другая — в воде, получили название плейстон. К ним относят ряску (Lemma), сифонофоры (Siphonophora) и др.

Фитопланктон играет важную роль в жизни водоемов, так как это основной продуцент органического вещества. К фитопланктону относятся в первую очередь диатомовые (Diatomeae) и зеленые (Chlorophyta) водоросли, растительные жгутиконосцы (Phytomastigina), перидинеи (Peridineae) и кокколитофориды (Coccolitophoridae). В пресных водах широко распространены не только зеленые, но и сине-зеленые (Cyanophyta) водоросли.

Зоопланктон и бактерии можно встретить на различных глубинах. В пресных водах распространены большей частью плохо плавающие относительно крупные ракообразные (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), много коловраток (Rotatoria) и простейших.

В морском зоопланктоне доминируют мелкие ракообразные (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), простейшие (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Из крупных представителей—это крыло-ногие моллюски (Pteropoda), медузы (Scyphozoa) и плавающие гребневики (Ctenophora), сальпы (Salpae), некоторые черви (Aleiopidae, Tomopteridae).

Планктонные организмы служат важным пищевым компонентом для многих водных животных, включая и таких гигантов, как усатые киты (Mystacoceti), рис. 5.6.

Рис 5.6. Схема основных направлений обмена энергии и вещества в океане

Бентос (benthos — глубина) — это совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Он подразделяется на зообентос и фитобентос. Большей частью представлен прикрепленными, или медленно передвигающимися,  или роющими в грунте животными. На мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих его (консументы) и разрушающих (редуценты). На глубинах, где нет света, фитобентос (продуценты) отсутствует. В морском зообентосе доминируют фораминифоры, губки, кишечно-полостные, черви, плеченогие, моллюски, асцидии, рыбы и др. Более многочисленны бентосные формы на мелководьях. Их общая биомасса здесь может достигать десятков килограммов на 1 м².

Фитобентос морей в основном включает водоросли (диатомовые, зеленые, бурые, красные) и бактерии. У побережий встречаются цветковые растения — зостера (Zostera), руппия (Ruppia), филлосподикс (Phyllospadix). Наиболее богаты фитобентосом скалистые и каменистые участки дна.

В озерах, как и в морях, различают планктон, нектон и бентос.

Однако в озерах и других пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях и океанах, а видовой его состав однообразен. Главным образом это простейшие, губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, моллюски, личинки насекомых и др.

Фитобентос пресных вод представлен бактериями, диатомовыми и зелеными водорослями. Прибрежные растения располагаются от берега вглубь четко выраженными поясами. Первый пояс — полупогруженные растения (камыши, рогоз, осоки и тростники); второй пояс — погруженные растения с плавающими листьями (водокрас, кубышки, кувшинки, ряски). В третьем поясе преобладают растения — рдесты, элодея и др. (рис 5.7).

Рис. 5.7. Растения, укореняющиеся на дне (А):

1 —рогоз; 2- ситник; 3 — стрелолист; 4 — кувшинка; 5, 6 — рдесты; 7 — хара. Свободно плавающие водоросли (Б): 8, 9 — нитчатые зеленые; 10-13 — зеленые; 14-17 — диатомеи; 18-20 — сине-зеленые

По образу жизни водные растения подразделяют на две основные экологические группы: гидрофиты — растения, погруженные в воду только нижней частью и обычно укореняющиеся в грунте, и гидатофиты — растения, которые полностью погружены в воду, а иногда и плавающие на поверхности или имеющие плавающие листья.

В жизни водных организмов большую роль играют вертикальное перемещение воды, плотность, температурный, световой, солевой, газовый (содержание кислорода и углекислого газа) режимы, концентрация водородных ионов (рН).

Температурный режим. Отличается в воде, во-первых, меньшим притоком тепла, во-вторых, большей стабильностью, чем на суше. Часть тепловой энергии, поступающей на поверхность воды, отражается, часть расходуется на испарение. Испарение воды с поверхности водоемов, при котором затрачивается около 2263х8Дж/г, препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления (333,48 Дж/г), замедляет их охлаждение.

Изменение температуры в текущих водах следует за ее изменениями в окружающем воздухе, отличаясь меньшей амплитудой.

В озерах и прудах умеренных широт термический режим определяется хорошо известным физическим явлением — вода обладает максимальной плотностью при 4°С. Вода в них четко делится на три слоя: верхний — эпилимнион, температура которого испытывает резкие сезонные колебания; переходный, слой температурного скачка, —металимнион, где отмечается резкий перепад температур; глубоководный (придонный) — гиполимнион доходящий до самого дна, где температура в течение года изменяется незначительно.

Летом наиболее теплые слои воды располагаются у поверхности, а холодные — у дна. Данный вид послойного распределения температур в водоеме носит название прямой стратификации Зимой, с понижением температуры, происходит обратная стратификация. Поверхностный слой воды имеет температуру близкую к 0°С. На дне температура около 4°С, что соответствует максимальной ее плотности. Таким образом, с глубиной температура повышается. Это явление называют температурной дихотомией. Наблюдается в большинстве наших озер летом и зимой. В результате нарушается вертикальная циркуляция образуется плотностная стратификация воды, наступает период временного застоя — стагнация (рис. 5.8).

С дальнейшим повышением температуры верхние слои воды становятся все менее плотными и уже не опускаются — наступает летняя стагнация. ‘

Осенью поверхностные воды снова охлаждаются до 4°С и опускаются на дно, вызывая вторичное в году перемешивание масс с выравниванием температуры, т. е. наступлением осенней гомотермии.

В морской среде также существует термическая стратификация определяемая глубиной. В океанах выделяют следующие слои Поверхностный — воды подвержены действию ветра, и по аналогии с атмосферой этот слой называют тропосферой или морской термосферой. Суточные колебания температуры воды наблюдаются здесь примерно до 50-метровой глубины, а сезонные отмечаются и глубже. Толщина термосферы достигает 400 м. Промежуточный — представляет собой постоянный термоклин. Температура в нем в разных морях и океанах опускается до 1—3°С. Простирается примерно до глубины 1500 м. Глубоководный — характеризуется одинаковой температурой около 1—3°С, за исключением полярных районов, где температура близка к 0°С.

В целом же следует отметить, что амплитуда годовых колебании температуры в верхних слоях океана не более 10_15 «С в континентальных водах 30—35°С.

Рис. 5.8. Стратификация и перемешивание воды в озере

    (по Э. Гюнтеру и др., 1982)

Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев составляет 26—27°С, в полярных — около 0°С и ниже. Исключением являются термальные источники, где температура поверхностного слоя достигает 85—93°С.

В воде как среде жизни, с одной стороны, существует довольно значительное разнообразие температурных условий, а с другой — термодинамические особенности водной среды, такие, как высокая удельная теплоемкость, большая теплопроводность и расширение при замерзании (при этом лед образуется лишь сверху, а основная же толща воды не промерзает), создают благоприятные условия для живых организмов.

Так, для зимовки многолетних гидрофитов в реках и озерах большое значение имеет вертикальное распределение температур подо льдом. Наиболее плотная и наименее холодная вода с температурой 4°С располагается в придонном слое, куда опускаются зимующие почки (турионы) роголистника, пузырчатки, водокраса и др. (рис. 5.9), а также целые облиственные растения, такие, как ряска, элодея.

Рис. 5.9. Водокрас (Hydrocharias morsus ranae) осенью.

Видны зимующие почки, опускающиеся на дно

(из Т. К. Горышинои, 1979)

Утвердилось мнение, что погружение связано с накоплением крахмала и утяжелением растений. К весне крахмал превращается в растворимые сахара и жиры, что делает почки легче и обеспечивает возможность их всплытия.

Организмы в водоемах умеренных широт хорошо приспособлены к сезонным вертикальным перемещениям слоев воды, к весенней и осенней гомотермии, к летней и зимней стагнации. Поскольку температурный режим водоемов характеризуется большой стабильностью, среди гидробионтов в большей мере, чем среди организмов суши, распространена стенотермность.

Эвритермные виды встречаются главным образом в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания.

Плотность воды. Вода отличается от воздуха большей плотностью. В этом отношении она в 800 раз превосходит воздушную среду. Плотность дистиллированной воды при температуре 4 °С равна 1 г/см³. Плотность же природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше: до 1,35 г/см³. В среднем в водной толще на каждые 10м глубины давление возрастает на 1 атмосферу. Высокая плотность воды отражается на строении тела гидрофитов. Так, если у наземных растений хорошо развиты механические ткани, обеспечивающие прочность стволов и стеблей, расположение механических и проводящих тканей по периферии стебля создает конструкцию «трубы», хорошо противостоящую изломам и изгибам, то у гидрофитов механические ткани сильно редуцированы, так как растения поддерживаются самой водой. Механические элементы и проводящие пучки довольно часто сосредоточены в центре стебля или листового черешка, что придает способность изгибаться при движениях воды.

Погруженные гидрофиты обладают хорошей плавучестью, создаваемой специальными приспособлениями (воздушные мешки, вздутия). Так, листья лягушатника лежат на поверхности воды и под каждым листом имеют наполненный воздухом плавучий пузырь. Как крошечный спасательный жилет, пузырь позволяет листу плавать на поверхности воды. Воздушные камеры в стебле поддерживают растение в вертикальном положении и доставляют кислород корням.

Плавучесть также повышается с увеличением поверхности тела. Это хорошо видно у микроскопических планктонных водорослей. Различные выросты тела помогают им свободно «парить» в толще воды.

Организмы в водной среде распределены по всей ее толще. Например, в океанических впадинах животные обнаружены на глубинах свыше 10 000 м, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер. Так, пресноводные обитатели (жуки-плавунцы, туфельки, сувойки и др.) в опытах выдерживают до 600 атмосфер. Голотурии рода Elpidia, черви Priapulus caudatus обитают от прибрежной зоны до ультраабиссали. Вместе с тем следует отметить, что многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Это относится в первую очередь к мелководным и глубоководным видам. Только на литорали обитают кольчатый червь пескожил Arenicola, моллюски — морские блюдечки (Patella). На больших глубинах при давлении не менее 400-500 атмосфер встречаются рыбы из группы удильщиков, головоногие моллюски, ракообразные, морские звезды, погонофоры и другие.

Плотность воды обеспечивает возможность животным организмам опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде. Именно к этому образу жизни приспособлены многие гидробионты.

Световой режим. На водные организмы большое влияние оказывают световой режим и прозрачность воды. Интенсивность света в воде сильно ослаблена (рис. 5.10), так как часть падающей радиации отражается от поверности воды, другая поглощается ее толщей. Ослабление света связано с прозрачностью воды. В океанах, например, с большой прозрачностью на глубину 140 м еще падает около 1 % радиации, а в небольших озерах с несколько замкнутой водой уже на глубину 2м — всего лишь десятые доли процента.

Рис. 5.10. Освещенность в воде в течение дня.

                                   Цимлянское водохранилище (по А. А. Потапову,

                                      1956)

Глубина: 1 — на поверхности; 2—0,5м; 3— 1,5м; 4—2м

В связи с тем что лучи разных участков солнечного спектра неодинаково поглощаются водой, с глубиной изменяется и спектральный состав света, ослабляются красные лучи. Сине-зеленые лучи проникают на значительные глубины. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют вначале зеленый, затем голубой, синий, сине-фиолетовый цвет, сменяясь в дальнейшем постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной и живые организмы.

Так, растения, живущие на поверхности воды, не испытывают недостатка света, а погруженные и особенно глубоководные относят к «теневой флоре». Им приходится адаптироваться не только к недостатку света, но и к изменению его состава выработкой дополнительных пигментов. Это прослеживается на известной закономерности окраски у водорослей, обитающих на разных глубинах. В мелководных зонах, где растениям еще доступны красные лучи, которые в наибольшей степени поглощаются хлорофиллом, как правило, преобладают зеленые водоросли. В более глубоких зонах встречаются бурые водоросли, имеющие кроме хлорофилла бурые пигменты фикофеин, фукоксантин и др. Еще глубже обитают красные водоросли, содержащие пигмент фикоэритрин. Здесь четко прослеживается способность к улавливанию солнечных лучей с разной длиной волны. Данное явление получило название хроматической адаптации.

Глубоководные виды имеют ряд физических черт, свойственных теневым растениям. Среди них следует отметить низкую точку компенсации фотосинтеза (30-100 лк), «теневой характер» световой кривой фотосинтеза с низким плато насыщения, у водорослей, например, крупные размеры хроматофоров. Тогда как у поверхности и плавающих форм эти кривые более «светлого» типа.

Для использования слабого света в процессе фотосинтеза требуется увеличенная площадь ассимилирующих органов. Так, стрелолист (Sagittaria sagittifolia) формирует разные по форме листья при развитии на суше и в воде.

В наследственной программе закодирована возможность развития в том и другом направлении. «Пусковым механизмом» для развития «водных» форм листьев служит затенение, а не непосредственное действие воды.

Нередко листья водных растений, погруженные в воду, сильно рассечены на узкие нитевидные доли, как, например, у роголистника, урути, пузырчаток, или имеют тонкую просвечивающую пластинку — подводные листья кубышек, кувшинок, листья погруженных рдестов.

Данные черты характерны и для водорослей, таких, как нитчатые водоросли, рассеченные талломы харовых, тонкие прозрачные талломы многих глубоководных видов. Это дает возможность гидрофитам увеличить отношение площади тела к объему, а следовательно, развивать большую поверхность при сравнительно небольших затратах органической массы.

У частично погруженных в воду растений хорошо выражена гетерофилия, т. е. различие строения надводных и подводных листьев у одного и того же растения: Это хорошо просматривается у водного лютика разнолистного (рис. 5.11) Надводные имеют черты, обычные для листьев надземных растений (дорзовентральное строение, хорошо развитые покровные ткани и устьичный аппарат), подводные — очень тонкие или рассеченные листовые пластинки. Гетерофилия отмечена также у кувшинок и кубышек, стрелолиста и других видов.

Рис. 5.11. Гетерофилия у водного лютика разнолистного

      Ranunculus diversifolius (из Т, Г. Горышиной, 1979)

Листья: 1 — надводные; 2 — подводные

Показательным примером является поручейник (Simn latifolium), на стебле которого можно видеть несколько форм листьев, отражающих все переходы от типично наземных до типично водных.

Глубина водной среды оказывает влияние и на животных, их окраску, видовой состав и т. д. Например, в озерной экосистеме основная жизнь сосредоточена в слое воды, куда проникает количество света, достаточное для фотосинтеза. Нижняя граница данного слоя носит название компенсационного уровня. Выше этой глубины растения выделяют больше кислорода, чем потребляют, то избыточный кислород могут использовать другие организмы. Ниже этой глубины фотосинтез не может обеспечить дыхание, в связи с этим организмам доступен только кислород, который поступает с водой из более поверхностных слоев озера.

В светлых, поверхностных слоях воды обитают ярко и разнообразно окрашенные животные, глубоководные же виды обычно лишены пигментов. В сумеречной зоне океана обитают животные, окрашенные в цвета с красноватым оттенком, что помогает им скрываться от врагов, так как красный цвет в сине-фиолетовых лучах воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.

Поглощение света в воде тем сильнее, чем меньше ее прозрачность, что обусловлено наличием в ней частиц минеральных веществ (глина, ил). Уменьшается прозрачность воды и при бурном разрастании водной растительности в летний период или при массовом размножении мелких организмов, находящихся в поверхностных слоях во взвешенном состоянии. Прозрачность характеризуется предельной глубиной, где еще виден специально опускаемый диск Секки (белый диск диаметром 20 см). В Саргассовом море (самые прозрачные воды) диск Секки виден до глубины 66,5 м, в Тихом океане — до 59, в Индийском — до 50, в мелких морях — до 5-15 м. Прозрачность рек не превышает 1 -1,5 м, а в среднеазиатских реках Амударье и Сырдарье — нескольких сантиметров. Отсюда и границы зон фотосинтеза сильно колеблются в разных водоемах. В самых чистых водах зона фотосинтеза, или эуфотическая зона, достигает глубины не свыше 200 м, сумеречная (дисфотическая) простирается до 1000-1500 м, а глубже, в афотическую зону, солнечный свет совсем не проникает.

Световой день в воде значительно короче (особенно в глубоких слоях), чем на суше. Количество света в верхних слоях водоемов меняется и от широты местности, и от времени года. Так, длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.

Солевой режим. В жизни водных организмов важную роль играет соленость воды или солевой режим. Химический состав вод формируется под влиянием естественноисторических и геологических условий, а также при антропогенном воздействии. Содержание химических соединений (солей) в воде определяет ее соленость и выражается в граммах на литр или в промиле (°/од). По общей минерализации воды можно разделить на пресные с содержанием солей до 1 г/л, солоноватые (1-25 г/л), морской солености (26-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). Наиболее важными из растворенных веществ в воде являются карбонаты, сульфаты и хлориды (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Состав основных солей в различных водоемах (по Р. Дажо, 1975)

Среди пресных вод много почти чистых, но много и таких, которые содержат до 0,5 г растворенных веществ на литр. Катионы по их содержанию в пресной воде располагаются следующим образом: кальций—64%, магний— 17%, натрий— 16%, калий — 3%. Это средние значения, а в каждом конкретном случае возможны колебания, иногда значительные.

Важным элементом в пресных водах является содержание кальция. Кальций может выступать в роли ограничивающего фактора. Различают воды «мягкие», бедные кальцием (менее 9 мг на 1 л), и воды «жесткие», содержание его в большом количестве (более 25 мг на 1 л).

В морской воде среднее содержание растворенных солей составляет 35 г/л, в окраинных морях значительно ниже. В морской воде обнаружены 13 металлоидов и не менее 40 металлов. По степени значимости первое место занимает поваренная соль, затем хлористый барий, сернокислый магний и хлористый калий.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны. Осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей среды. Пресноводные животные и растения обитают в среде, где концентрация растворенных веществ ниже, чем в жидкостях тела и тканей. Из-за разницы в осмотическом давлении вне и внутри тела в организм постоянно проникает вода, вследствие чего гидробионты пресных вод вынуждены интенсивно удалять ее. У них хорошо выражены процессы осморегуляции. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных — удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2—2,5 мин выделяют количество воды, равное объему тела.

С повышением солености работа вакуолей замедляется, а при концентрации солей 17,5% перестает работать, так как разница осмотического давления между клетками и внешней средой исчезает.

Концентрация солей в жидкостях тела и тканей многих морских организмов изотонична концентрации растворенных солей в окружающей воде. В связи с этим осморегуляторные функции у них развиты слабее, чем у пресноводных. Осморегуляция является одной из причин того, что многие морские растения и животные не сумели заселить пресные водоемы и оказались типичными морскими жителями: кишечно-полостные (Coelenterata), иглокожие (Echinodermata), губки (Spongia), оболочники (Tunicata), погонофоры (Pogonophora). С другой стороны, в морях и океанах практически не обитают насекомые, тогда как пресноводные бассейны обильно ими заселены. Типично морские и типично пресноводные организмы не переносят значительных изменений солености и являются стеногалинными. Эвригалинных организмов, в частности животных, пресноводного и морского происхождения не так много. Они встречаются, нередко в больших количествах, в солоноватых водах. Это такие, как лещ (Abramis brama), пресноводный судак (Stizostedion lucioperca), щука (Ezox lucios), из морских — семейство кефалевых (Mugilidae).

Обитание растений в водной среде, помимо перечисленных выше особенностей, накладывает отпечаток и на другие стороны жизнедеятельности, особенно на водный режим у растений, в прямом смысле окруженных водой. У таких растений транспирации нет, а следовательно, и нет «верхнего двигателя», поддерживающего ток воды в растении. И вместе с тем ток, доставляющий к тканям питательные вещества, существует (правда, значительно слабее, чем у сухопутных растений), с ясно вьфаженной суточной периодичностью: днем больше, ночью отсутствует. Активная роль в его поддержании принадлежит корневому давлению (у прикрепленных видов) и деятельности специальных клеток, выделяющих воду, — водяных устьиц или гидатод.

В пресных водах распространены растения, укрепленные на дне водоема. Часто их фотосинтетическая поверхность располагается над водой. К ним относятся камыши (Scirpus), кувшинки (Nymphaea), кубышки (Nyphar), рогозы (Typha), стрелолист (Sagittaria). У других фотосинтезирующие органы погружены в воду. Это рдесты (Potamogeton), уруть (Myriophyllum), элодея (Elodea). Отдельные виды высших растений пресных вод лишены корней и свободно плавают или обрастают подводные предметы, водоросли, которые прикреплены к грунту.

Газовый режим. Основными газами в водной среде являются кислород и углекислый газ. Остальные, такие, как сероводород или метан, имеют второстепенное значение.

Кислород для водной среды — важнейший экологический фактор. Он поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее его содержание в верхних слоях воды составляет 6—8 мл/л, или в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде обратно пропорционально температуре. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться дефицит кислорода из-за усиленного его потребления. Так, в Мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации. Она в 7—10 раз ниже, чем в поверхностных водах, населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близкими к анаэробным.

При застойном режиме в небольших водоемах вода также резко обедняется кислородом. Дефицит его может возникнуть и зимой подо льдом. При концентрации ниже 0,3—3,5 мл/л жизнь аэробов в воде невозможна. Содержание кислорода в условиях водоема оказывается лимитирующим фактором (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Потребность в кислороде у различных видов пресноводных рыб

Среди водных обитателей значительно количество видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, близкие к его отсутствию. Это так называемые эвриоксибионты. К ним относятся пресноводные олигохеты (Tubifex tubifex), брюхоногие моллюски (Viviparus viviparus). Очень слабое насыщение воды кислородом из рыб могут выдерживать сазан, линь, караси. Однако многие виды являются стеноксибионтными, т. е. могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом, например радужная форель, кумжа, гольян и др. Многие виды живых организмов способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние, так называемый аноксибиоз, и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется как через поверхность тела, так и через специализированные органы — жабры, легкие, трахеи. Нередко покровы тела могут служить дополнительным органом дыхания. У отдельных видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания, например, двоякодышащие рыбы, сифонофоры, дискофанты, многие легочные моллюски, ракообразные Yammarus lacustris и др. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как энергетически более выгодный, и поэтому нуждаются в контактах с воздушной средой. К ним относятся ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и т. д.

Углекислый газ. В водной среде живые организмы кроме недостатка света, кислорода могут испытывать недостаток доступной СО₂, например растения для фотосинтеза. Углекислота поступает в воду в результате растворения СО₂ содержащегося в воздухе, дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов. Содержание углекислого газа в воде колеблется в пределах 0,2—0,5 мл/л, или в 700 раз больше, чем в атмосфере. СО₂ растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода. Морская вода является главным резервуаром углекислого газа, так как содержит от 40 до 50 см³ газа на литр в свободной или связанной форме, что в 150 раз превышает его концентрацию в атмосфере.

Углекислый газ, содержащийся в воде, принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных и обеспечивает фотосинтез водных растений. При интенсивном фотосинтезе растений идет усиленное потребление углекислого газа (0,2—0,3 мл/л в час), что приводит к ее дефициту. На увеличение содержания СО₂ в воде гидрофиты реагируют, повышая фотосинтез.

Дополнительным источником СО, для фотосинтеза водных растений является также углекислота, которая выделяется при разложении двууглекислых солей и их переходе в углекислые:

Са(НСО₃)₂ -> СаСО₃ + СО, + Н₂О

Малорастворимые карбонаты, которые при этом образуются, оседают на поверхность листьев в виде известкового налета или корочки, хорошо заметной при обсыхании многих водных растений.

Концентрация водородных ионов (рН) нередко сказывается на распределении водных организмов. Пресноводные бассейны с рН 3,7— 4,7 считаются кислыми, 6,95—7,3 нейтральными, с рН более 7,8 — щелочными. В пресных водоемах рН испытывает значительные колебания, нередко в течение суток. Морская вода более щелочная, и рН ее меньше изменяется, чем пресной. С глубиной рН уменьшается.

Из растений при рН меньше 7,5 растут полушник (Jsoetes), ежеголовник (Sparganium). В щелочной среде (рН 7,7—8,8) распространены многие виды рдестов, элодея, при рН 8,4—9 сильного развития достигает Typha angustifolia. Кислые воды торфяников способствуют развитию сфагновых мхов.

Большинство пресноводных рыб выдерживает рН от 5 до 9. Если рН меньше 5, наблюдается массовая гибель рыб, а выше 10 — погибают все рыбы и другие животные.

В озерах с кислой средой часто встречаются личинки двукрылых из рода Chaoborus, а в кислых водах болот распространены раковинные корненожки (Testaceae), отсутствуют пластинчато-жаберные моллюски из рода беззубок (Unio), редко встречаются другие моллюски.

Экологическая пластичность организмов водной среды. Вода является более стабильной средой, и абиотические факторы претерпевают сравнительно незначительные колебания, а отсюда водные организмы обладают по сравнению с наземными меньшей экологической пластичностью. Пресноводные растения и животные более пластичны, чем морские, так как пресная вода как среда жизни более изменчива. Оценивают широту экологической пластичности гидробионтов не только в целом к комплексу факторов (эври- и стенобионтность), но и по отдельности.

Так, установлено, что прибрежные растения и животные в отличие от обитателей открытых зон главным образом эвритермные и эвригалинные организмы, вследствие того, что температурные условия и солевой режим вблизи берега довольно изменчивы — прогреваемость солнцем и относительно интенсивное охлаждение, опреснение притоком воды из ручьев и рек, в частности в период дождей, и т. д. В качестве примера можно привести лотос, который относится к типичным стенотермным видам, произрастает только в мелких, хорошо прогреваемых водоемах. Обитатели поверхностных слоев по сравнению с глубоководными формами по вышеуказанным причинам оказываются более эвритермными и эвригалинными.

Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Доказано, что гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко, например, элодея. Противоположный же пример — рачок артемия (Artemia solina), 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 обходится без воды, однако его личинки ведут планктонный образ жизни и не переносят высыхания.

Особенности адаптации растений к водной среде. Водные рай| стения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влаг и минеральные соли непосредственно из окружающей среди отражается на их морфологической и физиологической органй зации. Характерным для водных растений является слабое развив тие проводящей ткани и корневой системы. Корневая системой служит главным образом для прикрепления к подводному субЙ страту 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 позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшй гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. Как yni отмечалось выше, в их листьях, стеблях, корнях располагаютс воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхност органов, что также способствует смыванию внутренних клетой водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отли| чаются 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 гетё рофилия. Так, у сальвинии (Salvinia) погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие — органическое.

Важной особенностью адаптации растений к обитанию в вод| ной 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 водяных мхов (Riccia, Fontinalis), валиснерии (Vallisneria spiralis), рдестов (Potamageton).

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 нежных 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 (Sagittaria sagittofolia), сусака (Butomus umbellatus), частухи (Alisma plantago-aguatica). Плоды многих осок (Carex) заключены в своеобразные мешочки с воздухом и разносятся водными течениями. Таким же образом расселился сорняк гумай (Sorgnum halepense) вдоль реки Вахт по каналам.

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 же организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне, включая и быстро текущие воды.

У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших (Radiolaria, Rhizopoda) раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые. Удельная плотность гребневиков (Ctenophora), медуз (Scyphozoa) уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле (ночесветки — Noctiluca, радиолярии — Radiolaria) способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных (Cladocera, Copepoda), рыб и китообразных. Удельную плотность тела снижают и тем самым повышают плавучесть плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор (Physalia, Velella) 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 (Leptodiscus, Craspeditella), радиолярий (Aulacantha, Chalengeridae) и др.

Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды (поверхностную пленку). По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки (Gyronidae, Veliidae), жуки вертячки (Gerridae) и др. Членистоногое, касающееся воды окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. Когда подъемная сила (F), 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 достигу головоногих моллюсков. Так, некоторые кальмары развивают скорость при выбрасывании воды до 40—50 км/ч (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Кальмар

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 (Hydroidea) и коралловые полипы (Anthozoo), морские лилии (Crinoidea), двустворчатые (Вг/аМа)идр.Дляних характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.

Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомой-отермных же, например, млекопитающих (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 же рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Экскреция и осморегуляция у пресноводных костистых

         рыб (А), пластинчатожаберных (Б) и морских костистых рыб (В)

Сокращения гипо-, изо- и гипер- указывают тоничность внутренней среды по отношению к внешней (из Н. Грина и др., 1993)

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.

Пресноводные дафнии, циклопы, а также самый массовый в океане рачок Calanus finmarchicus отфильтровывают в сутки до 1,5 л воды на особь. Мидии, обитающие на площади 1 м², могут прогонять через мантийную полость 150—280 м³ воды за сутки, осаждая взвешенные частицы.

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 инфразвуки. 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 и др.) используют электрические поля для защиты и нападения.

Водным организмам свойствен древний способ ориентации — восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососи, угри и др.) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.

Смена условий в водной среде вызывает и определенные поведенческие реакции организмов. С изменением освещенности, температуры, солености, газового режима и других факторов связаны вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) и горизонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграции животных. В морях и океанах в вертикальных миграциях принимают участие миллионы тонн гидробионтов, а при горизонтальных миграциях водные животные могут преодолевать сотни и тысячи километров.

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающих после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т. д. Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов является способность давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности —гипобиоза.

В
процессе исторического развития живые
организмы освоили четыре среды обитания.
Первая – вода. В воде жизнь зародилась
и развивалась многие миллионы лет.
Вторая – наземно-воздушная – на суше
и в атмосфере возникли и бурно
адаптировались к новым условиям растения
и животные. Постепенно преобразуя
верхний слой суши – литосферы, они
создали третью среду обитания – почву,
а сами стали четвертой средой обитания.

Вода
покрывает 71 % площади земного шара
и составляет 1/800 часть объема суши.
Основная масса воды сосредоточена в
морях и океанах – 94–98 %, в полярных льдах
содержится около 1,2 % воды и совсем малая
доля – менее 0,5 %, в пресных водах рек,
озер и болот. Соотношения эти постоянны,
хотя в природе, не переставая, идет
круговорот воды.

В
водной среде обитает около 150 000 видов
животных и 10 000 растений, что составляет
соответственно всего 7 и 8 % от общего
числа видов Земли.

В
Мировом океане, как в горах, выражена
вертикальная зональность. Особенно
сильно различаются по экологии пелагиаль
– вся толща воды, и бенталь – дно.
Особенно чётко зональность проявляется
в озёрах умеренных широт (рис. 2.1). В
водной массе как среде обитания организмов
по вертикали может быть выделено 3 слоя:
эпилимнион, металимнион и гиполимнион.
Воды поверхностного слоя – эпилимниона
летом прогреваются и перемешиваются
под воздействием ветра и конвекционных
токов. Осенью поверхностные воды,
охлаждаясь и становясь более плотными,
начинают погружаться, и температурная
разность слоев выравнивается. При
дальнейшем охлаждении воды эпилимниона
становятся холоднее вод гиполимниона.
Весной происходит обратный процесс,
заканчивающийся периодом летнего
застоя. Дно озёр (бенталь) подразделяется
на 2 зоны: более глубоководную –
профундаль, примерно соответствующую
части ложа, заполненной водами
гиполимниона, и прибрежную зону –
литораль, обычно простирающуюся вглубь
до границы произрастания макрофитов.
По поперечному профилю реки различают
прибрежную зону – рипаль и открытую –
медиаль. В открытой зоне скорости течения
выше, население количественно беднее,
чем в прибрежной.

Экологические
группы гидробионтов.

Наибольшим
разнообразием жизни отличаются теплые
моря и океаны (40000 видов животных) в
области экватора и тропиках, к северу
и югу происходит обеднение флоры и фауны
морей в сотни раз. Что касается
распределения организмов непосредственно
в море, то основная масса их сосредоточена
в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и
в сублиторальной зоне. В зависимости
от способа передвижения и пребывания
в определенных слоях, морские обитатели
подразделяются на три экологические
группы: нектон, планктон и бентос.

Нектон
(nektos – плавающий) – активно передвигающиеся
крупные животные, способные преодолевать
большие расстояния и сильные течения:
рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В
пресных водоемах к нектону относятся
и земноводные и множество насекомых.

Планктон
(planktos – блуждающий, парящий) –
совокупность растений (фитопланктон:
диатомовые, зеленые и сине-зеленые
(только пресные водоемы) водоросли,
растительные жгутиконосцы, перидинеи
и др.) и мелких животных организмов
(зоопланктон: мелкие ракообразные, из
более крупных – крылоногие моллюски,
медузы, гребневики, некоторые черви),
обитающих на разной глубине, но не
способных к активным передвижениям и
к противостоянию течениям. В состав
планктона входят и личинки животных,
образуя особую группу – нейстон. Это
пассивно плавающее «временное» население
самого верхнего слоя воды, представленное
разными животными (десятиногие, усоногие
и веслоногие ракообразные, иглокожие,
полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной
стадии. Личинки, взрослея, переходят в
нижние слои пелагели. Выше нейстона
располагается плейстон – это организмы,
у которых верхняя часть тела растет над
водой, а нижняя – в воде (ряска, кубышки,
кувшинки и др.). Планктон играет важную
роль в трофических связях биосферы,
т.к. является пищей для многих водных
обитателей, в том числе основным кормом
для усатых китов.

Бентос
(benthos – глубина) – гидробионты дна.
Представлен в основном прикрепленными
или медленно передвигающимися животными
(зообентос: фораминефоры, рыбы, губки,
кишечнополостные, черви, плеченогие
моллюски, асцидии, и др.), более
многочисленными на мелководье. На
мелководье в бентос входят и растения
(фитобентос: диатомовые, зеленые, бурые,
красные водоросли, бактерии). На глубине,
где нет света, фитобентос отсутствует.
У побережий встречаются цветковые
растения зостера, рупия. Наиболее богаты
фитобентосом каменистые участки дна.
В озерах зообентос менее обилен и
разнообразен, чем в море. Его образуют
простейшие (инфузории, дафнии), пиявки,
моллюски, личинки насекомых и др.
Фитобентос озер образован свободно
плавающими диатомеями, зелеными и
сине-зелеными водорослями; бурые и
красные водоросли отсутствуют.
Укореняющиеся прибрежные растения в
озерах образуют четко выраженные пояса,
видовой состав и облик которых согласуются
с условиями среды в пограничной зоне
«суша-вода». В воде у самого берега
растут гидрофиты – полупогруженные в
воду растения (стрелолист, белокрыльник,
камыши, рогоз, осоки, трищетинник,
тростник). Они сменяются гидатофитами
– растениями, погруженными в воду, но
с плавающими листьями (лотос, ряски,
кубышки, чилим, такла) и – далее –
полностью погруженными (рдесты, элодея,
хара). К гидатофитам относятся и плавающие
на поверхности растения (ряска).

Высокая
плотность водной среды определяет
особый состав и характер изменения
жизнеобеспечивающих факторов. Одни из
них те же, что и на суше – тепло, свет,
другие специфические: давление воды (с
глубиной увеличивается на 1 атм. на
каждые 10 м), содержание кислорода, состав
солей, кислотность. Благодаря высокой
плотности среды, значения тепла и света
с градиентом высоты изменяются гораздо
быстрее, чем на суше.

Тепловой
режим.

Для
водной среды характерен меньший приход
тепла, т.к. значительная часть его
отражается, и не менее значительная
часть расходуется на испарение. Согласуясь
с динамикой наземных температур,
температура воды обладает меньшими
колебаниями суточных и сезонных
температур. Более того, водоемы существенно
выравнивают ход температур в атмосфере
прибрежных районов. При отсутствии
ледового панциря моря в холодное время
года оказывают отепляющее действие на
прилегающие территории суши, летом –
охлаждающее и увлажняющее.

Диапазон
значений температуры воды в Мировом
океане составляет 38° (от –2 до +36°С), в
пресных водоемах – 26° (от –0,9 до +25°С).
С глубиной температура воды резко
падает. До 50 м наблюдаются суточные
колебания температуры, до 400 – сезонные,
глубже она становится постоянной,
опускаясь до +1–3°С (в Заполярье близка
к 0°С). Поскольку температурный режим
в водоемах сравнительно стабилен, их
обитателям свойственна стенотермность.
Незначительные колебания температуры
в ту или иную сторону сопровождается
существенными изменениями в водных
экосистемах. Примеры: «биологический
взрыв» в дельте Волги из-за понижения
уровня Каспийского моря – разрастание
зарослей лотоса (Nelumba kaspium), в южном
Приморье – зарастание белокрыльником
стариц рек (Комаровка, Илистая и др.) по
берегам которых вырублена и сожжена
древесная растительность.

В связи
с разной степенью прогревания верхних
и нижних слоев в течение года, приливами
и отливами, течениями, штормами происходит
постоянное перемешивание водных слоев.
Роль перемешивания воды для водных
обитателей (гидробионтов) исключительно
велика, т.к. при этом выравнивается
распределение кислорода и питательных
веществ внутри водоемов, обеспечивая
обменные процессы между организмами и
средой.

В
стоячих водоемах (озерах) умеренных
широт весной и осенью имеет место
вертикальное перемешивание, и в эти
сезоны температура во всем водоеме
становится однородной, т.е. наступает
гомотермия. Летом и зимой в результате
резкого усиления прогревания или
охлаждения верхних слоев перемешивание
воды прекращается. Это явление называется
температурной дихотомией, а период
временного застоя – стагнацией (летней
или зимней). Летом более легкие теплые
слои остаются на поверхности, располагаясь
над тяжелыми холодными. Зимой, наоборот,
в придонном слое более теплая вода, так
как непосредственно подо льдом
температура поверхностных вод меньше
+4°С и они в силу физико-химических
свойств воды становятся более легкими,
чем вода с температурой выше +4°С.

В
периоды стагнаций четко выделяются три
слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее
резкими сезонными колебаниями температуры
воды, средний (металимнион или термоклин),
в котором происходит резкий скачок
температур, и придонный (гиполимнион),
в котором температура в течение года
изменяется слабо. В периоды стагнаций
в толще воды образуется дефицит кислорода
– летом в придонной части, а зимой и в
верхней, вследствие чего в зимний период
нередко происходят заморы рыбы. В
стоячих водоемах (озерах) умеренных
широт весной и осенью имеет место
вертикальное перемешивание, и в эти
сезоны температура во всем водоеме
становится однородной, т.е. наступает
гомотермия. Летом и зимой в результате
резкого усиления прогревания или
охлаждения верхних слоев перемешивание
воды прекращается. Это явление называется
температурной дихотомией, а период
временного застоя – стагнацией (летней
или зимней). Летом более легкие теплые
слои остаются на поверхности, располагаясь
над тяжелыми холодными. Зимой, наоборот,
в придонном слое более теплая вода, так
как непосредственно подо льдом температура
поверхностных вод меньше +4°С и они в
силу физико-химических свойств воды
становятся более легкими, чем вода с
температурой выше +4°С.

В
периоды стагнаций четко выделяются три
слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее
резкими сезонными колебаниями температуры
воды, средний (металимнион или термоклин),
в котором происходит резкий скачок
температур, и придонный (гиполимнион),
в котором температура в течение года
изменяется слабо. В периоды стагнаций
в толще воды образуется дефицит кислорода
– летом в придонной части, а зимой и в
верхней, вследствие чего в зимний период
нередко происходят заморы рыбы.

Световой
режим.

Интенсивность
света в воде сильно ослаблена из-за его
отражения поверхностью и поглощения
самой водой. Это сильно сказывается на
развитии фотосинтезирующих растений.
Чем меньше прозрачность воды, тем сильнее
поглощается свет. Прозрачность воды
лимитируется минеральными взвесями,
планктоном. Уменьшается она при бурном
развитии мелких организмов летом, а в
умеренных и северных широтах – еще и
зимой, после установления ледового
покрова и укрытия его сверху снегом. В
небольших озерах на глубину 2 м проникает
всего лишь десятые доли процента света.
С глубиной становится все темнее, и цвет
воды становится вначале зеленым, затем
голубым, синим и в конце – сине-фиолетовым,
переходя в полный мрак. Соответственно
меняют цвет и гидробионты, адаптирующиеся
не только к составу света, но и к его
недостатку – хроматическая адаптация.
В светлых зонах, на мелководьях,
преобладают зеленые водоросли
(Chlorophyta), хлорофилл которых поглощают
красные лучи, c глубиной они сменяются
бурыми (Phaephyta) и далее красными
(Rhodophyta). На больших глубинах фитобентос
отсутствует. К недостатку света растения
приспособились развитием хроматофоров
крупных размеров, обеспечивающих низкую
точку компенсации фотосинтеза, а также
увеличением площади ассимилирующих
органов (индекса листовой поверхности).
Для глубоководных водорослей типичны
сильно рассеченные листья, пластинки
листьев тонкие, просвечивающиеся. Для
полупогруженных и плавающих растений
характерна гетерофиллия – листья над
водой такие же, как у наземных растений,
имеют цельную пластинку, развит устьичный
аппарат, а в воде листья очень тонкие,
состоят из узких нитевидных долей.
Животные, как и растения, закономерно
меняют свою окраску с глубиной. В верхних
слоях они ярко окрашены в разные цвета,
в сумеречной зоне (морской окунь, кораллы,
ракообразные) окрашены в цвета с красным
оттенком – удобнее скрываться от врагов.
Глубоководные виды лишены пигментов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Водные животные – список животных обитающих в воде и их особенности с примерами

Океаны и водоемы суши занимают 71 % поверхности Земли. Животные, которые живут в воде, относятся к водным. Водные животные делятся на группы в зависимости от типа водоема — морские и пресноводные. Самые известные водные животные — рыбы, самые крупные — киты, самые мелкие — морские рачки (криль). Существует группа полуводных животных, часть жизни они проводят на суше.

Водные животные

Список водных животных начинается с червей, далее следуют моллюски (устрицы), медузы, ракообразные (креветки, раки). Замыкают список рыбы и млекопитающие (киты, дельфины). Большинство водяных обитателей предпочитают соленую воду, населяют океаны и моря.

К полуводным относят земноводных (лягушки), рептилий (крокодилы), птиц (пингвины, утки), млекопитающих (тюлени, выхухоль, утконос).

Медузы

Медузы не имеют скелета, их тело состоит из воды (98 %) и соединительной ткани. У медуз нет глаз, они дышат всем телом. Самая крупная медуза — арктическая цианея. Диаметр ее купола достигает 2 м, длина щупалец — до 25–30 м.

Ракообразные

В группу входят крабы, раки, омары, креветки, криль. Омары и криль — обитатели океанов, крабы и креветки могут жить в соленой и пресной воде, раки предпочитают пресную воду.

Характерные черты ракообразных — жаберное дыхание, наружный скелет из хитина, который меняется по мере роста животного.

На очистных сооружениях Санкт-Петербурга «работают» невские раки. Они контролируют чистоту воды. К спинке рака прикреплен датчик, наблюдающий за его сердечным ритмом. При поступлении грязной воды сердце контролера бьется вдвое быстрее.

Рис. 1. Невский рак на очистных сооружениях, Петербург.

Рыбы живут как в пресных, так и в соленых водоемах. Некоторые живут в реках, размножаются в океане. Например, речной угорь обитает в Европейской части России, на нерест плывет в Саргассово море, пересекая Атлантику.

Жизнь без воды для рыб невозможна, хотя илистые прыгуны могут с помощью плавников карабкаться на ветки прибрежных кустарников. Там они пережидают приливы.

Рыбы дышат жабрами, однако рогозубы и латимерии имеют специальные органы, подобные легким. Ученые полагали, что латимерии вымерли более 60 млн лет назад. Однако в 30-е годы ХХ века рыбу обнаружили в Индийском океане.

Рис. 2. Латимерия.

Дельфины

Дельфины относятся к зубатым китам. Большинство видов — морские, 4 вида живут в реках.

У дельфинов обтекаемая форма тела, что позволяет им быстро плавать. Они общаются с помощью высоких звуков, недоступных слуху человека. Животные вынуждены периодически подниматься к поверхности воды, чтобы наполнить воздухом легкие.

В стае дельфины помогают раненым и детенышам, подталкивают их к поверхности для дыхания. Описаны случаи, когда животные спасали тонущих людей.

Самый крупный пресноводный дельфин — амазонский, длина тела достигает 2,5 м. Его второе имя — розовый дельфин. Считается, что необычная окраска присуща только самцам во время ухаживания. Для привлечения внимания избранницы самец описывает круги, зажимая в челюсти кусок дерева и шлепая им по поверхности.

Рис. 3. Розовый дельфин.

Что мы узнали?

Животные, обитающие в воде, называются водными. Водное животное может быть морским и пресноводным. Приведенные примеры позволяют узнать особенности различных групп обитателей вод: медуз, дельфинов, рыб, ракообразных.

Источник

Особенности, краткое описание и группы водных животных

Водное животное – это позвоночное или беспозвоночное животное, которое живет в воде в течение определенного времени или всей своей жизни. Многие насекомые, такие как комары, поденки, стрекозы и ручейники, начинают свой жизненный цикл, как водные личинки, прежде чем превратится в крылатых взрослых особей. Водные животные могут дышать воздухом или получать растворенный в воде кислород при помощи специализированных органов, называемых жабрами, или непосредственно через кожу. Природные условия и животные, которые обитают в них, можно разделить на две основные категории: водные или наземные (сухопутные).

Группы водных животных

Большинство людей думают только о рыбах, когда их спрашивают о водных животных. Однако есть и другие группы животных, обитающих в воде:

• млекопитающие, например, китообразные (киты), сирены (дюгони, ламантины) и ластоногие (настоящие тюлени, ушастые тюлени и моржи). Понятие «водное млекопитающее» также применяется к животным с четырьмя ногами, таким как речная выдра или бобры, ведущих полуводный образ жизни;
• моллюски (например, морские улитки, устрицы);
• книдарии (например, медузы, кораллы);
• ракообразные (например, крабы, креветки).

Термин “водный” может применяться к животным, которые живут, как в пресной воде (пресноводные животные), так и в соленой воде (морские животные). Тем не менее, понятие морские организмы чаще всего используется для животных, обитающих в морской воде, то есть в океанах и морях.

Водная фауна (особенно пресноводные животные) часто вызывает особую озабоченность у защитников природы из-за хрупкости их среды обитания. Они подвергаются воздействию чрезмерного промысла, браконьерства, загрязнения окружающей среды и изменения климата.

Головастики лягушки

Для большинства амфибий характерна водная личиночная стадия, например, головастики у лягушек, но взрослые особи ведут наземный образ жизни вблизи водоемов. Некоторые рыбы, к примеру, арапаима и ходячий сом, также эволюционировали, чтобы дышать воздухом для выживания в бедной на кислород воде.

Знаете, почему герой известного мультфильма “Губка Боб Квадратные Штаны” (или “Спанч Боб Сквэр Пэнтс”), изображен в виде губки? Потому что есть водные животные, которые называются морскими губками. Однако морские губки не похожи на квадратную кухонную губку, как персонаж из мультфильма, а имеют более округлую форму тела.

Рыбы и Млекопитающие

Знаете ли вы, что существует большее количество видов рыб, чем амфибий, птиц, млекопитающих и рептилий вместе взятых? Рыбы являются водными животными, так как вся их жизни проходит в воде. Рыбы хладнокровны, и у них есть жабры, которые получают кислород из воды для дыхания. Кроме того, рыбы относятся к позвоночным животным. Большинство видов рыб могут жить либо в пресной, либо в морской воде, но некоторые рыбы, такие как лосось, обитают в обоих средах.

Дюгонь – водное млекопитающее из отряда сирен

В то время как рыбы живут только в воде, млекопитающих можно встретить на суше и в воде. Все млекопитающие являются позвоночными; имеют легкие; они теплокровные и рожают живых детенышей, вместо откладывания яиц. Однако водные млекопитающие зависят от воды, чтобы выжить. Некоторые млекопитающие, такие как киты и дельфины, живут только в воде. Другие, такие как бобры, ведут полуводный образ жизни. У водных млекопитающих есть легкие, но нет жабр и они не способны дышать под водой. Им необходимо всплывать на поверхность через определенные промежутки времени, чтобы вдохнуть воздух. Если вы когда-либо видели, как выглядит фонтан воды, выходящий из дыхала кита, то знайте – это его выдох, после которого следует вдох, прежде чем животное погрузится обратно под воду.

Моллюски, книдарии, ракообразные

Моллюски – беспозвоночные животные, которые имеют мягкие мускульные тела без ног. По этой причине многие моллюски обладают твердой оболочкой, чтобы защитить свое уязвимое тело от хищников. Морские улитки и устрицы являются примерами моллюсков с раковинами. Кальмары и осьминоги также относятся к моллюсками, но у них нет раковин.

Рой медуз

Что объединяет медуз, актиний и кораллов? Все они относятся к книдариям – группе водных многоклеточных животных, которые являются беспозвоночными, имеют специальный рот и стрекательные клетки. Стрекательные клетки вокруг рта используются для ловли пищи. Медузы могут передвигаться, чтобы поймать свою добычу, но морские анемоны и кораллы прикреплены к камням, и ждут, пока еда приблизится к ним.

Красный краб

Ракообразные – водные беспозвоночные животные с твердой хитиновой наружной оболочкой (экзоскелетом). Некоторые примеры включают крабов, лобстеров, креветок и раков. У ракообразных есть две пары усиков (антенн), которые помогают получать информацию об окружающей их среде. Большинство ракообразных питаются плавающими остатками мертвых растений и животных.

Заключение

Водные животные обитают в воде и зависят от нее для выживания. Существуют различные группы водных животных, в том числе рыбы, млекопитающие, моллюски, книдарии и ракообразные. Они живут либо в пресноводных водоемах (ручьи, реки, озера и пруды), либо в соленой воде (моря, океаны и др.), и могут быть как позвоночными, так и беспозвоночными.

Источник

Водная среда обитания характеристика, особенности и факторы (Таблица)

Первой средой жизни стала вода — водная среда обитания. Именно в ней возникла жизнь. По мере исторического развития многие организмы начали заселять наземно-воздушную среду. В результате появились наземные растения и животные, которые эволюционировали, адаптируясь к новым условиям существования.

Водная среда обитания хараткеристика таблица

Общая характеристика водной среды

Вода как средство обитания имеет ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей и другое. Водоемы и отдельные их участки различаются, кроме того, солевым режимом, скоростью горизонтальных перемещений (течений), содержанием взвешенных частиц. Обитатели водной среды получили в экологии общее название гидробионтов.

Гидросфера занимает до 71% площади земного шара. Организмы, обитающие в водной среде, называются гидробионтами. В водной среде обитает около 150 000 видов животных (примерно 7% от общего количества их на земном шаре) и 10 000 видов растений (8%). Подсчитано, что биологический круговорот воды морей и океанов, рек и озер происходит за 2 млн. лет, т. е. именно столько времени требуется, чтобы вся она прошла через живое вещество (совокупность всех живых организмов) планеты.

Экологические зоны Мирового океана

В океане вместе с входящими в него морями различают прежде всего две экологические области: толщу воды — пелагиаль и дно — бенталь. В зависимости от глубины бенталь делиться на сублиторальную зону -область плавного понижения суши до глубины примерно 200 м, батиальную — область крутого склона и абиссальную зону — область океанического ложа со средней глубиной 3-8 км. Еще более глубокие области бентали называют литоралью. Выше уровня приливов часть берега, увлажняемая брызгами прибоя, получила название супралиторапи.

Экологические зоны Мирового океана (по КонстантиновуА.С., 1967г.).

Экологические группы гидробионтов

Толща воды — пелагиаль заселена пелагическими организмами, способными активно плавать или удерживаться в определенных слоях. В соответствии с этим пелагические организмы подразделяются на две группы — нектон и планктон. Обитатели дна образуют третью экологическую группу организмов — бентос.

Нектон — это совокупность активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном.

Планктон — это совокупность организмов, не обладающих способностью к быстрым активным передвижениям.

Бентос совокупность организмов, обитающих на дне водоемов.

Скрость водообмена в водной среде

Вода на Земле находится в постоянном движении. Смена воды в реках происходит в среднем 30 раз в год, то есть каждые 12 дней. Воды проточных озер обмениваются за десятки лет, а непроточных за 200-300лет. Воды Мирового океана обновляются в среднем за 3000лет.

Основные абиотические факторы водной среды

Факторы водной среды

Колебания воды в Мировом океане сравнительно невелики: от -2°С до +36°С. В пресных внутренних водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев воды колеблется от -0,9°С до +25°С. Исключением являются термальные источники, теплые, горячие и кипящие, температура воды в которых может достигать +100°С. Благоприятный температурный режим исключает как слишком высокие температуры, которые вызывают свертывание белков, так и слишком низкие, когда прекращается работа ферментов.

Плотность и вязкость.

Плотность воды превышает плотность воздуха в 800раз, поэтому у водных растений очень слабо или вообще не развита механическая ткань, обеспечивающая растению прочность, вследствие чего их стебли эластичны и легко изгибаются. Большинству водных растений присуща плавучесть и способность находиться в толще воды во взвешенном состоянии. Они то поднимаются к поверхности, то вновь опускаются. У многих водных животных покровы обильно смазываются слизью, уменьшающей трение при передвижении, а тело имеет обтекаемую форму. На разных глубинах животные испытывают различное давление. В среднем в водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм. Глубоководные приспособились к высокому давлению (до 1000 атм), обитатели же поверхностных слоев ему не подвержены.

Прозрачность и световой режим

К данным факторам наиболее чувствительны фотосинтезирующие растения. В мутных водоемах они обитают только в поверхностном слое, а там, где прозрачность воды более высока, они проникают на значительные глубины. Мутность воды создается огромным количеством взвешенных в ней частиц минеральных веществ (глина, ил) и мелких организмов, что ограничивает проникновение солнечных лучей. Световой режим обусловлен также закономерным убыванием света с глубиной. При этом лучи солнечного света с разной длиной волны поглощаются неодинаково: быстрее всего поглощаются красные, тогда как сине-зеленые проникают на значительные глубины. Цвет среды с глубиной меняется, постепенно переходя от зеленоватого к зеленому, затем к голубому, синему, сине-фиолетовому, сменяемому постоянным мраком. Соответственно этому с глубиной зеленые водоросли уступают место бурым и красным, пигменты которых приспособлены к улавливанию солнечных лучей с более короткими длинами волн.

Соленость водной среды

В водах Мирового океана содержатся почти все встречающиеся на Земле элементы. Масса минеральных веществ (в граммах), растворенных в 1 л воды, называется соленостью. Единицей солености является промилле (‰), что соответствует содержанию 1г минеральных веществ в 1 литре воды.

В морях, где испарение превышает осадки и сток пресных вод с материков, соленость повышена (до 40-45 %о), а там, где осадки и сток больше испарений, соленость понижена (3-5 %о), и вода становится пресной. В подземных водах с концентрацией солей свыше 270 Ко жизнь отсутствует. Средняя соленость воды близка к 35 %о, т. е. в 1 л воды содержится около 35 г растворенных солей, главным образом, хлоридов, сульфатов и карбонатов. С соленостью растворов связано явление осмоса. Осмос — односторонняя диффузия растворенных в воде веществ через клеточную полупроницаемую мембрану. Мембраны клеток легко проницаемы для воды и почти не прони-цаемы для веществ, растворенных в клеточном соке. Интересен механизм осморегуляции у пресноводных и морских рыб. Из-за разницы в осмотическом давлении вне и внутри тела в организм постоянно проникает вода, и гидробионты пресных вод вынуждены ее интенсивно удалять. В связи с этим у них хорошо выражены процессы осморегуляции. Концентрация солей в тканях морских организмов равна концентрации растворов солей в окружающей среде. Поэтому осморегуляторные функции у них не развиты в такой степени, как у пресноводных, и они не сумели заселить пресные водоемы.

Кислород попадает в водную среду двумя путями: во-первых, поступает из атмосферы, во-вторых, образуется в результате фотосинтеза зеленых растений. Разные животные проявляют неодинаковую потребность в кислороде. Например, форель и гольян очень чувствительны к его дефициту, поэтому обитают лишь в быстро текущих, холодных и хорошо перемешиваемых водах. Плотва, ерш, карась неприхотливы в этом отношении, а личинки комаров хирономид и малощетинковые черви трубочники обитают на больших глубинах, где кислород практически отсутствует. С понижением температуры растворимость кислорода, как и других газов, увеличивается.

Углекислый газ растворяется в воде примерно в 35 раз лучше кислорода (при 0°С). В воде его почти в 700 раз больше, чем в атмосфере, откуда он поступает. Большая часть углекислоты присутствует в водной среде в виде карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез водных растений и принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных.

Кислотность водной среды

Водородный показатель pH — это величина, характеризующая кислотность воды. Он определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода Сн + в воде при 22°С, выраженный в молях на литр: pH = -lg С_н + . Значение pH воды легко определяется с помощью универсальной индикаторной бумаги. Вода бывает кислая (рН 7). С глубиной кислотность воды увеличивается (pH уменьшается). Большинство пресноводных рыб выдерживает кислотность со значением водородного показателя от 5 до 9. При рН _______________

Источник информации:

1. ЭКОЛОГИЯ / С.В.Алексеев, Спб. — 1997.

2. Общая экология (в схемах и в таблицах)/ Бексеитов Т.К., Павлодар — 2004.

Источник

Среда, в которой развиваются и размножаются микро- и макроорганизмы, подвержена разного рода изменениям. Живые организмы полностью отражают параметры окружающего мира. Изначально жизнь появилась в воде. После этого она перешла на сушу, поскольку организмы, населив ее, смогли преобразовать литосферу под свои потребности. Всего существует четыре вида среды: почвенная, наземно-воздушная, организменная, водная.

Особенность водной среды — стабильность, поскольку колебания температуры в ней меньше, чем в наземно-воздушной. Стабильность при температурных колебаниях и перепадах давления можно отнести к преимуществам данной среды, а благодаря плотности она становится экзоскелетом для некоторых живых организмов. Кроме этого, характер и параметры водной среды позволяют надежно защищать своих обитателей от ультрафиолетовых лучей. К тому же она более просторна, если сравнивать ее с наземной.

Однако характеристики водной среды определяют и ее минусы. В воде наблюдается невысокая концентрация кислорода, слабая степень освещенности, в то же время давление остается высоким, повышаясь при погружении.
Свойства и компоненты воды называют экологическими факторами. Они многообразны и действуют на обитателей по-разному. К основным факторам, которые имеют важное значение, относят:

• характеристики дна;
• приливы и отливы;
• температура;
• уровень кислотности;
• освещенность;
• химические компоненты.

Жизнедеятельность организмов зависит от физических свойств воды. Специалисты придают значение термическим свойствам, например, теплоемкости, испарению, свойству расширяться в процессе замерзания.

Влияние на организмы оказывает прозрачность и свет. В большей степени они воздействуют на растения, поскольку для них характерен фотосинтез. Можно наблюдать, что некоторые виды растений, стараются держаться ближе к поверхности, если она мутновата. В прозрачной воде растения предпочитают обитать в глубине.
Мутность зависит от взвешенных частиц. Это минеральные компоненты, включая ил, глину, песок, а также микроорганизмы. Они являются значительным препятствием для света.

Световой режим определяется понижением уровня света по мере погружения на дно. Лучи света имеют неодинаковую степень поглощения. Быстрее происходит поглощение лучей красного спектра, сине-зеленые могут достигать большой глубины.

Если присмотреться, становится заметно, что вода меняет окрас на разной глубине:

• бирюзовый;
• зеленый;
• нежно-голубой;
• синий;
• ярко-синий;
• черный.

Выявлена зависимость цвета воды от оттенка населяющих водоем водорослей. Микроорганизмы с зеленым окрасом меняются на красные и бурые, поскольку их пигменты лучше приспосабливаются к условиям водной среды, чтобы улавливать лучи с укороченной волной.

По плотности вода превосходит параметры воздуха. Поэтому растения гибкие и эластичные. Кроме этого, водные растения характеризуются плавучестью. В процессе развития они поднимаются к поверхности воды и вновь погружаются на глубину. В этом помогает обтекаемость и слизь, которая характерна для некоторых видов. Именно слизь защищает нежные листовые пластины от механического трения с водой.

Давление меняется по мере погружения. Его испытывают на себе обитатели. Та часть животных, которые относятся к глубоководным, имеет некоторые приспособления, с помощью них они могут обитать в условиях высокого давления на большой глубине.

В водной среде проживают животные и растения. При этом часть млекопитающих может обитать и на суше, и в воде. Гиппопотам, например, использует водную среду для охлаждения. Среди морских животных, которые существуют исключительно в соленой воде, стоит выделить китов, морских львов, белых медведей. Из пресноводных амфибий – тритоны, саламандры, лягушки, омары и другие обитатели пресных вод.

Водная среда — дом для рыб. Некоторые виды обитают только в соленой воде морей и океанов, остальные приспособились к пресным водоемам. В большом количестве в воде присутствуют одноклеточные микроорганизмы.

Как правило, они не могут передвигаться самостоятельно, поэтому их переносит течением. Практически всем организмам приходится приспосабливаться к обитанию в водной среде. Многие имеют плавники, перепончатые лапы, жабры или водоотталкивающий мех.

Печатать книгу