Водне середовище існівання

Водне середовище існування — гідросфера Вода покриває 71% площі земної кулі і составляет1/800 частину обсягу суші або 1370 м3. Основна маса води зосереджена в морях та океанах — 94-98%, в полярних льодах міститься близько 1,2% води і зовсім мала частка — менше 0,5%, у прісних водах річок, озер і боліт. Співвідношення ці постійні, хоча в природі, не перестаючи, йде кругообіг води (рис.

1). У водному середовищі живе близько 150 000 видів тварин і 10 000 рослин, що становить відповідно всього 7 і 8% від загального числа видів Землі. На підставі цього був зроблений висновок про те, що на суші еволюція йшла набагато інтенсивніше, ніж у воді. У морях-океанах, як у горах, виражена вертикальна зональність. Особливо сильно розрізняються по екології пелагіаль — вся товща води, і бенталь — дно.

Товща води — пелагіаль, по вертикалі ділиться на кілька зон: епіпелігеаль, батіпелігеаль, абіссопелігіаль і ультраабіссопелігіаль . У залежності від крутизни спуску і глибини на дні теж виділяють кілька зон, яким відповідають зазначені зони пелагіалі: — Літоральної — крайка берега, що заливається під час припливів. — Супраліторальная — частина берега вище верхньої приливної риси, куди долітають бризки прибою. — Субліторальній — плавне зниження суші до 200м. — Батіальні — круте зниження суші , — Абісальна — плавне зниження дна океанського ложа, глибина обох зон разом досягає 3-6 км. — Ультраабіссальная — глибоководні западини від 6 до 10 км. Екологічні групи гідробіонтів Найбільшою різноманітністю життя відрізняються теплі моря й океани в області екватора і тропіках, на північ і південь відбувається збіднення флори і фауни морів у сотні разів.

Що стосується розподілу організмів безпосередньо в морі, то основна маса їх зосереджена в поверхневих шарах і в субліторальній зоні. У залежності від способу пересування і перебування в певних верствах, морські мешканці поділяються на три екологічні групи: нектон, планктон та бентос. Нектон — активно пересуваються великі тварини, здатні долати великі відстані та сильні течії: риби, кальмари, ластоногі, кити. У прісних водоймах до нектону відносяться і земноводні і безліч комах. Планктон — сукупність рослин водорості, рослинні жгутиконосци, перідінеі тощо) і дрібних тварин організмів , що мешкають на різній глибині, але не здатних до активних пересуванням і до протистояння течіям.

До складу планктону входять і личинки тварин, утворюючи особливу групу — нейстон. Це пасивно плаваюче «тимчасове» населення самого верхнього шару води, представлене різними тваринами в личинкової стадії. Личинки, дорослішаючи, переходять в нижні шари пелагелі.

Вище нейстону розташовується плейстона — це організми, у яких верхня частина тіла зростає над водою, а нижня — у воді Планктон грає важливу роль у трофічних зв’язках біосфери, тому що є їжею для багатьох водних мешканців, у тому числі основним кормом для вусатих китів . Бентос — гідробіонти дна. Представлений в основному прикріпленими або повільно пересуваються тваринами , більш численними на мілководді. На мілководді у бентос входять і рослини . На глибині, де немає світла, фітобентос відсутня.

У узбереж зустрічаються квіткові рослини зостера, рупія. Найбільш багаті фітобентосу кам’янисті ділянки дна. В озерах зообентос менш багатий і різноманітний, ніж в морі. Його утворюють найпростіші , п’явки, молюски, личинки комах і ін Фітобентос озер утворений вільно плаваючими діатомеямі, зеленими та синьо-зеленими водоростями; бурі і червоні водорості відсутні. Укореняющиеся прибережні рослини в озерах утворюють чітко виражені пояса, видовий склад і вигляд яких узгоджуються з умовами середовища в прикордонній зоні «суша-вода».

У воді біля самого берега ростуть гідрофіти — напівзанурені у воду рослини. Вони змінюються гідатофітамі — рослинами, зануреними у воду, але з плаваючим листям і — далі — повністю зануреними . До гідатофітам відносяться і плаваючі на поверхні рослини . Висока щільність водного середовища визначає особливий склад і характер зміни життєзабезпечуючих чинників. Одні з них ті ж, що і на суші — тепло, світло, інші специфічні: тиск води (з глибиною збільшується на 1 атм.

На кожні 10 м), вміст кисню, склад солей, кислотність. Завдяки високій щільності середовища, значення тепла і світла з градієнтом висоти змінюються набагато швидше, ніж на суші. Тепловий режим. Для водного середовища характерний менший прихід тепла, тому що значна частина його відбивається, і не менш значна частина витрачається на випаровування.

Узгоджуючи з динамікою наземних температур, температура води має меншими коливаннями добових і сезонних температур. Більш того, водойми істотно вирівнюють хід температур в атмосфері прибережних районів. При відсутності льодового панцира моря в холодну пору року надають отепляющее дію на прилеглі території суші, влітку — охолоджувальне та зволожуючу. Діапазон значень температури води в Світовому океані становить 38 ° , у прісних водоймах — 26 ° . З глибиною температура води різко падає.

До 50 м спостерігаються добові коливання температури, до 400 — сезонні, глибше вона стає постійною, опускаючись до +1-3 ° С . Оскільки температурний режим у водоймах порівняно стабільний, їх мешканцям властива стенотермность. Незначні коливання температури в ту чи іншу сторону супроводжується суттєвими змінами у водних екосистемах. Приклади: «біологічний вибух» в дельті Волги через пониження рівня Каспійського моря — розростання заростей лотоса , у південному Примор’я — заростання білокрильника стариць річок по берегах яких вирубана і спалена деревна рослинність.

У зв’язку з різним ступенем прогрівання верхніх і нижніх шарів протягом року, приливами і відливами, течіями, штормами відбувається постійне перемішування водних шарів. Роль перемішування води для водних мешканців виключно велика, тому що при цьому вирівнюється розподіл кисню і поживних речовин усередині водойм, забезпечуючи обмінні процеси між організмами і середовищем. У стоячих водоймах помірних широт навесні і восени має місце вертикальне перемішування, і в ці сезони температура в усьому водоймі стає однорідною, тобто настає гомотермія. Влітку і взимку в результаті різкого посилення прогрівання або охолодження верхніх шарів перемішування води припиняється.

Це явище називається температурної дихотомією, а період тимчасового застою — стагнацією . Влітку більш легкі теплі шари залишаються на поверхні, розташовуючись над важкими холодними . Взимку, навпаки, в придонному шарі більш тепла вода, так як безпосередньо під льодом температура поверхневих вод менше +4 ° С і вони в силу фізико-хімічних властивостей води стають більш легкими, ніж вода з температурою вище +4 ° С. У періоди стагнації чітко виділяються три шари: верхній з найбільш різкими сезонними коливаннями температури води, середній , в якому відбувається різкий стрибок температур, і придонний , в якому температура протягом року змінюється слабо. У періоди стагнації в товщі води утворюється дефіцит кисню — влітку в придонному частини, а взимку і у верхній, внаслідок чого в зимовий період нерідко відбуваються замори риби.

Світловий режим Інтенсивність світла у воді сильно ослаблена через його відображення поверхнею і поглинання самою водою. Це сильно позначається на розвитку фотосинтезуючих рослин. Чим менше прозорість води, тим сильніше поглинається світло.

Прозорість води лімітується мінеральними суспензіями, планктоном. Зменшується вона при бурхливому розвитку дрібних організмів влітку, а в помірних і північних широтах — ще й взимку, після встановлення льодового покриву і укриття його зверху снігом. В океанах, де вода дуже прозора, на глибину 140 м проникає 1% світлової радіації, а в невеликих озерах на глибині 2 м проникає всього лише десяті частки відсотка. Промені різних частин спектра поглинаються у воді неоднаково, спочатку поглинаються червоні промені. З глибиною стає все темніше, і колір води стає спочатку зеленим, потім блакитним, синім і в кінці — синьо-фіолетовим, переходячи в повний морок.

Відповідно змінюють колір і гідробіонти, адаптуються не тільки до складу світла, але і до його нестачі — хроматична адаптація. У світлих зонах, на мілководдях, переважають зелені водорості , хлорофіл яких поглинають червоні промені, c глибиною вони змінюються бурими і далі червоними . На великих глибинах фітобентос відсутня. До недоліку світла рослини пристосувалися розвитком хроматофорів великих розмірів, що забезпечують низьку точку компенсації фотосинтезу, а також збільшенням площі асиміляційних органів . Для глибоководних водоростей типові сильно розсічені листки, платівки листя тонкі, що просвічуються.

Для напівзанурені і плаваючих рослин характерна гетерофіллія — листя над водою такі ж, як у наземних рослин, мають цілісну пластинку, розвинений устьячкові апарат, а у воді листя дуже тонкі, складаються з вузьких ниткоподібних часткою. Гетерофіллія: кубушки, латаття, стрілолист, чилім . Тварини, як і рослини, закономірно змінюють своє забарвлення з глибиною. У верхніх шарах вони яскраво пофарбовані в різні кольори, в сутінкової зоні пофарбовані у кольори з червоним відтінком — зручніше ховатися від ворогів. Глибоководні види позбавлені пігментів.

Характерними властивостями водного середовища, відмінними від суші, є висока щільність, рухливість, кислотність, здатність розчинення газів і солей. Для всіх цих умов у гідробіонтів історично вироблені відповідні пристосування-адаптації. Які пристосування гідробіонтів до високої щільності води?

Воді властива висока щільність і в’язкість. 1) У рослин дуже слабко розвинені або зовсім відсутні механічні тканини — їм опора сама вода. Більшості властива плавучість, за рахунок повітроносних міжклітинних порожнин. Характерно активне вегетативне розмноження, розвиток гідрохоріі — винесення квітконосів над водою і розповсюдження пилку, насіння і спор поверхневими течіями.

2) У живуть у товщі води і активно плаваючих тварин тіло має обтічну форму і змазано слизом, що зменшує тертя при пересуванні. Розвинені пристосування для підвищення плавучості: скупчення жиру в тканинах, плавальні міхури у риб, повітроносні порожнини у сифонофор. У пасивно плаваючих тварин збільшується питома поверхня тіла за рахунок виростів, шипів, придатків; тіло ущільнюється, відбувається редукція скелетних органів.

Різні способи пересування: згинання тіла, за допомогою джгутиків, війок, реактивний спосіб пересування . У придонних тварин зникає або слабо розвинений скелет, збільшуються розміри тіла, звичайна редукція зору, розвиток дотикальних органів. Які пристосування гідробіонтів до рухливості води? Характерна риса водного середовища — рухливість.

Вона обумовлена ​​приливами і відливами, морськими течіями, штормами, різними рівнями висотних відміток русел річок. 1) У проточних водоймах рослини міцно прикріплюються до нерухомих підводних предметів. Пробка поверхню для них в першу чергу — субстрат.

Це зелені і діатомові водорості, водяні мохи. Мохи навіть утворюють щільний покрив на швидких перекатах річок. У прибійній-відливної зоні морів та багато тварин мають пристосування для прикріплення до дна , або ж ховаються в ущелинах. 2) У риб проточних вод тіло в поперечнику кругле, а у риб, що мешкають у дна, як і в придонних безхребетних тварин, тіло плоске.

У багатьох на черевній стороні є органи фіксації до підводних предметів. Які пристосування гідробіонтів до солоності води? Природним водоймам властивий певний хімічний склад. Переважають карбонати, сульфати, хлориди. У прісних водоймах концентрація солей не більше 0,5 г /, в морях — від 12 до 35 г / л .

При солоності більше 40 проміле водойму називають гіпергалинного або пересоленим. 1) У прісній воді добре виражені процеси осморегуляції. Гідробіонти змушені постійно видаляти проникаючу в них воду, вони гомойосмотічни .

У солоній воді концентрація солей в тілах і тканинах гідробіонтів однакова з концентрацією солей, розчинених у воді — вони пойкілоосмотічни. Тому у мешканців солоних водойм осморегуляторние функції не розвинені, і вони не змогли заселити прісні водойми. 2) Водні рослини здатні поглинати воду і поживні речовини з води — «бульйону», всією поверхнею, тому в них сильно розчленовані листя і слабо розвинені провідні тканини і коріння. Коріння служать в основному для прикріплення до підводного субстрату. У більшості рослин прісних водойм є коріння.

Типово морські і типово прісноводні види — стеногалінние, не переносять значних змін у солоності води. Евригалінних видів небагато. Вони звичайні в солонуватих водах .

Яке ставлення гідробіонтів до складу газів у воді? У воді кисень найважливіший екологічний фактор. Джерело його — атмосфера і фотосинтезуючі рослини. При перемішуванні води, особливо у проточних водоймах і при зменшенні температури вміст кисню зростає.

Деякі риби дуже чутливі до дефіциту кисню і тому воліють холодні гірські річки і струмки. Інші риби невибагливі до вмісту кисню і можуть жити на дні глибоких водойм. Багато водяні комахи, личинки комарів, легеневі молюски теж толерантні до вмісту кисню у воді, тому що вони час від часу піднімаються до поверхні і заковтують свіже повітря. Вуглекислого газу у воді достатньо — майже в 700 разів більше, ніж у повітрі. Він використовується у фотосинтезі рослин і йде на формування вапняних скелетних утворень тварин Яке ставлення гідробіонтів до кислотності?

У прісноводних водоймах кислотність води, або концентрація водневих іонів, варіює набагато сильніше, ніж у морських — від pH = 3,7-4,7 до pH = 7,8 . Кислотністю води визначається багато в чому видовий склад рослин гідробіонтів. У кислих водах боліт ростуть сфагнові мохи і живуть у достатку раковини корненожки, але немає молюсків-беззубок , рідко зустрічаються інші молюски.

У лужному середовищі розвиваються багато видів рдестов, елодея. Більшість прісноводних риб живуть в діапазоні pH від 5 до 9 і масово гинуть за межами цих значень. Кислотність морської води зменшується з глибиною.

Про екологічну пластичності гідробіонтів Прісноводні рослини і тварини екологічно більш пластичні , ніж морські, мешканці прибережних зон більш пластичні , ніж глибоководні. Є види, що володіють вузькою екологічною пластичністю по відношенню до одного фактору — стеногаленний) і широкою — по відношенню до інших. Більш пластичні організми щодо тих факторів, які більш мінливі. І саме вони поширені більш широко . Залежить пластичність і від віку і фази розвитку.