Доклад: Водная среда жизни и адаптация к ней организмов. Водная среда реферат

Реферат: Вода как среда обитания

Минское Учреждение Образования “Гимназия №14”

Реферат по биологии на тему:

“ВОДА - СРЕДА ОБИТАНИЯ”

Подготовила ученица 11“Б” класса

Масловская Евгения

Преподаватель:

Булва Иван Васильевич

Содержание.

1. Водная среда обитания – гидросфера.

2. Вода – уникальная среда.

3. Экологические группы гидробионтов.

4. Режимы.

5. Специфические приспособления гидробионтов.

6. Фильтрация как тип питания.

7. Приспособление к жизни в пересыхающих водоемах.

8. Заключение.

1.Водная среда – гидросфера

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. На основании этого был сделан вывод о том, что на суше эволюция шла намного интенсивнее, чем в воде.

В морях-океанах, как в горах, выражена вертикальная зональность. Особенно сильно различаются по экологии пелагиаль – вся толща воды, и бенталь – дно.

Толща воды – пелагиаль, по вертикали делится на несколько зон: эпипелигеаль, батипелигеаль, абиссопелигиаль и ультраабиссопелигиаль (рис. 2).

В зависимости от крутизны спуска и глубины на дне тоже выделяют несколько зон, которым соответствуют указанные зоны пелагиали:

- литоральная – кромка берега, заливаемая во время приливов.

- супралиторальная – часть берега выше верхней приливной черты, куда долетают брызги прибоя.

- сублиторальная – плавное понижение суши до 200м.

- батиальная – крутое понижение суши (материковый склон),

- абиссальная – плавное понижение дна океанского ложа; глубина обеих зон вместе достигает 3-6 км.

- ультраабиссальная – глубоководные впадины от 6 до 10 км.

2.Вода – уникальная среда.

Вода - это совершенно уникальная среда во многих отношениях Молекула воды, состоящая их двух атомов водорода и одного атома кислорода, удивительно стабильна. Вода является единственным в своем роде соединением, которое одновременно существует в газообразном, жидком и твердом состоянии.

Вода – не только живительный источник для всех животных и растений на Земле, но является для многих из них и средой обитания. К их числу, например, относятся многочисленные виды рыб, в том числе караси, населяющие реки и озёра края, а также аквариумные рыбки в наших домах. Как видите, они прекрасно себя чувствуют среди водных растений. Дышат рыбки жабрами, извлекая кислород из воды. Некоторые виды рыб, например, макроподы дышат атмосферным воздухом, поэтому периодически поднимаются на поверхность.

Вода - среда обитания многих водных растений и животных. Одни из них всю жизнь проводят в воде, а другие находятся в водной среде лишь в начале своей жизни. В этом можно убедиться, посетив небольшой пруд или болото. В водной стихии можно обнаружить самых маленьких представителей - одноклеточные организмы, для рассмотрения которых требуется микроскоп. К ним относятся многочисленные водоросли и бактерии. Их количество измеряется миллионами на кубический миллиметр воды.

Другое интересное свойство воды заключается в приобретении весьма плотного состояния при температуре выше уровня замерзания для пресной воды эти параметры составляют соответственно 4 °С и О °С. Это имеет решающее значение для выживания водных организмов в зимний период. Благодаря этому же свойству лед плавает на поверхности воды, образуя защитный слой на озерах, реках и в прибрежных зонах. И это же свойство способствует термальной стратификации водных слоев и сезонному обороту водных масс в озерах в местностях с холодным климатом, что очень важно для жизни водных организмов. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов - планктон.

Полностью очищенная вода существует только в лабораторных условиях. Любая природная вода содержит в себе много различных веществ. В "сырой воде" это в основном так называемая защитная система или углекислый комплекс, состоящий из соли угольной кислоты, карбоната и бикарбоната. Этот фактор позволяет определить тип воды кислая, нейтральная или основная, - на основе ее значения рН, что с химической точки зрения означает содержащуюся в воде пропорцию ионов водорода. У нейтральной воды рН=7, более низкие значения указывают на повышенную кислотность воды, а более высокие, - на то что она щелочная. В известняковой местности вода озер и рек обычно имеет повышенные значения рН по сравнению с водоемами тех мест, где содержание известняка в грунте незначительное

Если вода озер и рек считается пресной, то морская вода называется соленой или солоноватой. Между пресной и соленой водой существует множество промежуточных типов.

3.Экологические группы гидробионтов.

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 – Lemma, сифонофоры 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 (Myatcoceti).

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.

4.Режимы.

Температурный режимводоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-150С, в континентальных водоемах - 30-350С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26...+270С, в полярных - около 00С и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.

В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши, распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания температуры.

Световой режим водоемов.Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают гораздо глубже.

Сгущающиеся с глубиной сумерки имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине-фиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине-фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды - в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском - до 50 м, в мелких морях - до 5-15 м. Прозрачность рек в среднем 1-1,5 м. Поэтому граница зоны фотосинтеза сильно варьирует в разных водоемах.

Количество света в верхних слоях водоемов сильно меняется в зависимости от широты местности и от времени года. 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.

Кислородный режим.Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода из-за усиленного его потребления.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны - они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние - аноксибиоз - и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы - жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию.

У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферное дыхание как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с воздушной средой.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям - заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние - повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов - метана, сероводорода и других, образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.

Солевой режим.Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс - это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские - не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных - удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.

Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосматических организмов - млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию - анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз - средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

5. Специфические приспособления гидробионтов. Способы ориентации животных в водной среде.

Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие обитатели водоемов - млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные - сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга разных частей тела; рыбы - с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений - например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи эхолокации - восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.

Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и других органов.

Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным, - восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или нагула.

6. Фильтрация как тип питания.Некоторые гидробионты обладают особым характером питания - это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи, характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих, полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные - фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов. Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих организмов, работает как эффективная очистительная система.

7. Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах.

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды. Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности - гипобиоза. Многие мелкие виды образуют цисты, выдерживающие засуху.

Другие переживают неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.

8.Заключение.

Вода является средою, которая во много раз плотнее воздуха. В силу этого она оказывает на живущие в ней организмы определённое давление и в то же время обладает способностью поддерживать тела, согласно закону Архимеда, по которому всякое тело, находящееся в воде, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им вода.

Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших!

superbotanik.net

Доклад - Вода как среда обитания

Минское Учреждение Образования “Гимназия №14”

Реферат по биологии на тему:

“ ВОДА — СРЕДА ОБИТАНИЯ ”

Подготовила ученица 11“Б” класса

Масловская Евгения

Преподаватель:

Булва Иван Васильевич

Содержание.

1. Водная среда обитания – гидросфера.

2. Вода – уникальная среда.

3. Экологические группы гидробионтов.

4. Режимы.

5. Специфические приспособления гидробионтов.

6. Фильтрация как тип питания.

7. Приспособление к жизни в пересыхающих водоемах.

8. Заключение.

1. Водная среда – гидросфера

— литоральная – кромка берега, заливаемая во время приливов.

— супралиторальная – часть берега выше верхней приливной черты, куда долетают брызги прибоя.

— сублиторальная – плавное понижение суши до 200м.

— батиальная – крутое понижение суши (материковый склон),

— абиссальная – плавное понижение дна океанского ложа; глубина обеих зон вместе достигает 3-6 км.

— ультраабиссальная – глубоководные впадины от 6 до 10 км.

2. Вода – уникальная среда.

Вода — это совершенно уникальная среда во многих отношениях Молекула воды, состоящая их двух атомов водорода и одного атома кислорода, удивительно стабильна. Вода является единственным в своем роде соединением, которое одновременно существует в газообразном, жидком и твердом состоянии.

Вода — среда обитания многих водных растений и животных. Одни из них всю жизнь проводят в воде, а другие находятся в водной среде лишь в начале своей жизни. В этом можно убедиться, посетив небольшой пруд или болото. В водной стихии можно обнаружить самых маленьких представителей — одноклеточные организмы, для рассмотрения которых требуется микроскоп. К ним относятся многочисленные водоросли и бактерии. Их количество измеряется миллионами на кубический миллиметр воды.

Полностью очищенная вода существует только в лабораторных условиях. Любая природная вода содержит в себе много различных веществ. В «сырой воде» это в основном так называемая защитная система или углекислый комплекс, состоящий из соли угольной кислоты, карбоната и бикарбоната. Этот фактор позволяет определить тип воды кислая, нейтральная или основная, — на основе ее значения рН, что с химической точки зрения означает содержащуюся в воде пропорцию ионов водорода. У нейтральной воды рН=7, более низкие значения указывают на повышенную кислотность воды, а более высокие, — на то что она щелочная. В известняковой местности вода озер и рек обычно имеет повышенные значения рН по сравнению с водоемами тех мест, где содержание известняка в грунте незначительное

3. Экологические группы гидробионтов.

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.

4. Режимы.

Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-150С, в континентальных водоемах — 30-350С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26...+270С, в полярных — около 00С и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.

Световой режим водоемов. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают гораздо глубже.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды — в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском — до 50 м, в мелких морях — до 5-15 м. Прозрачность рек в среднем 1-1,5 м. Поэтому граница зоны фотосинтеза сильно варьирует в разных водоемах.

Кислородный режим. Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода из-за усиленного его потребления.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны — они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние — аноксибиоз — и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы — жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям — заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние — повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов — метана, сероводорода и других, образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.

Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс — это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские — не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных — удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.

Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосматических организмов — млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию — анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз — средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

5. Специфические приспособления гидробионтов. Способы ориентации животных в водной среде.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие обитатели водоемов — млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные — сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга разных частей тела; рыбы — с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений — например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи эхолокации — восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.

Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным, — восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или нагула.

6. Фильтрация как тип питания. Некоторые гидробионты обладают особым характером питания — это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи, характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих, полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные — фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов. Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих организмов, работает как эффективная очистительная система.

7. Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах.

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды. Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности — гипобиоза. Многие мелкие виды образуют цисты, выдерживающие засуху.

8.Заключение.

Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших!

www.ronl.ru

Вода как среда жизни » Привет Студент!

Вода является не только средой жизни многих современных животных и растений, но и первичной средой, в которой произошло зарождение жизни на нашей планете. Это объясняемся ее исключительными физико-химическими свойствами, благоприятствующими протеканию в воде жизненных процессов.

Вода — природное тело, жидкость, представляющая собой окись водорода (Н2О). В природе вода встречается во всех сферах: в атмосфере (водяной пар, выделяющийся в виде осадков—росы, дождя, снега и пр. ), литосфере (образуется из магмы, находится в круговороте в верхних слоях земной коры), биосфере (входит в состав живого вещества) и, наконец, образует гидросферу, т. е. особую водную оболочку Земли. В природе вода находится в трех агрегатных состояниях — парообразном, жидком и твердом.

Мы рассматриваем воду как среду жизни. В этом отношении нас интересует именно жидкая вода, образующая гидросферу. Изучение объективных закономерностей развития жизни в воде составляет предмет гидробиологии — особой комплексной науки биологического цикла.

Толщина гидросферы сильно варьирует в разных участках земной поверхности. Максимума она достигает в Марианской впадине Тихого океана, где глубина превышает 11, 0 км. Средняя глубина океана равна 3, 8 км. Поверхность земного шара, как известно, округленно составляет около 500 млн. кв. км. Площадь гидросферы превышает 360 млн. кв. км, т. е. составляет 71 %, или почти 3/4, всей поверхности нашей планеты. Объем воды в гидросфере равен 1, 3 млрд. куб. км.

Большая часть этой колоссальной массы воды населена живыми существами — животными, растениями и микробами. Вода является подлинной средой жизни, обладающей рядом специфических особенностей и накладывающей глубокий отпечаток на строение и отправления населяющих ее организмов.

Какие свойства характеризуют воду как среду жизни?

Вода является средой большой плотности, относительно подвижной, характеризующейся большим разнообразием в отношении ее газового и солевого режима. Некоторые авторы ошибочно считают воду более однообразной средой жизни, чем воздушная. При этом обращается внимание на то, что температура колеблется в воде в значительно меньших пределах, чем в атмосфере. Кроме того, в океане, где соленость воды почти постоянна, можно выделить сравнительно немного характерных жизненных зон. Все это так, но если взглянуть на гидросферу в целом, картина получится совершенно другая.

Г. В. Никольский' (1944), характеризуя воду как среду обитания рыб, подчеркивает разнообразие условий жизни в воде. Он пишет: «Совершенно естественно, что водная среда, охватывающая земной шар от полюсов до экватора и встречающаяся в пределах высот около 6000 м над уровнем океана и глубин свыше 10000 м, чрезвычайно разнообразна по условиям существования для рыб. Поскольку рыбы, следуя в своем распространении за водной средой, также распространены, начиная от высокогорных водоемов и кончая океаническими глубинами, и встречаются как в полярных водах, так и под тропиками, постольку естественно, что для жизни в столь разнообразных условиях они должны были выработать у себя целый ряд весьма различных приспособлений, позволяющих им существовать и в горных потоках, со скоростью движения воды до 2 и более метров в секунду, и на огромных глубинах свыше 10000 м, где давление достигает до 1000 атмосфер. Столь же велика и амплитуда приспособлений к такому фактору, как температура. Рыбы живут и при температурах, близких к температурам замерзания соленой воды (—2, —3°) и при +50°С. Точно так же велика и амплитуда колебаний солености, при которой могут жить рыбы.

Столь разнообразные условия существования, естественно, способствуют адаптивной радиации организмов, и несомненно, что этим объясняется тот факт, что среди позвоночных рыбы являются классом, наиболее богатым видами. Таким образом, морфологическое разнообразие рыб неразрывно связано с разнообразием их образа жизни». Но рыбы—сравнительно высокоорганизованные позвоночные. Значительной приспособленностью к жизни в разнообразных условиях водной среды обладают также многочисленные представители беспозвоночных животных, различных растений и микроорганизмов.

Вода является чрезвычайно благоприятной средой жизни, и этим она обязана ряду своих замечательных физико-химических свойств. Как отмечает С. А. Зернов, исключительно важны для жизни прежде всего термические особенности воды: ее удельная теплота, теплопроводность и расширение перед замерзанием.

Благодаря высокой удельной теплоте воды температура водных бассейнов является сравнительно постоянной и не может быстро изменяться. То же самое касается и температуры тела водных организмов, поскольку они окружены водой и само тело их больше чем наполовину состоит из воды. Крайне выгодна для развития жизни в воде ее высокая скрытая теплота плавления, благодаря которой температура остающейся подо льдом воды не понижается ниже точки замерзания и дальнейшее охлаждение выражается только медленным увеличением толщи льда. Теплопроводность воды, большая, чем у всех других жидкостей, содействует выравниванию внутренней температуры организмов. Расширение воды перед замерзанием в сочетании с тем, что наибольшая плотность воды имеет место при 4°, предохраняет водоемы от заполнения котловин льдом, что привело бы к прекращению в них жизни.

Исключительно пригодны для жизни и отношения воды к другим веществам. Вода—наилучший растворитель, хотя сама остается химически инертной. Благодаря этой особенности природные воды обладают разной (качественно и количественно) минерализацией и разной активной реакцией, что чрезвычайно разнообразит условия жизни. В воде, лишенной солей, жизнь невозможна. Bнутри организма, будучи основной составной частью крови и мочи, вода является главнейшим растворителем и передатчиком, основным средством передвижения всех питательных веществ и всех продуктов выделения, которые входят в состав мочи и крови. Благодаря высокому поверхностному натяжению ряд организмов пользуется поверхностной пленкой воды как субстратом для передвижения сверху (вертячки и водомерки) и снизу (прудовики).

Высокая диэлектрическая постоянная воды обусловливает диссоциацию солей, кислот и щелочей на ионы, присутствие которых повышает разнообразие химических реакций. Проницаемость воды для лучистой энергии делает возможной жизнь на значительных глубинах.

Необходимо отметить особенности химического состава воды, вскрытые современной наукой. Вода не просто окись водорода Н2О, но имеет много модификаций, ибо в природе существуют изотопы как водорода (Н1, Н2 и Н3), так и кислорода (О16, О17 и О18). Поэтому в природе, кроме обыкновенной, т. е. «легкой» воды с молекулярным весом 18 (Н1Н1О16), существует ряд видов тяжелой воды и, наконец, сверхтяжелая с молекулярным весом 24 (Н3Н3О18). Тяжелая вода встречается в природе в ничтожных количествах.

Исследованная тяжелая вода типа И2Н2О16 и Н2Н2О18 отличается рядом свойств (точка замерзания +3, 8°, точка кипения +101, 4о, наибольшая плотность при+11, 6°, яд для организмов). Низкоорганизованные животные оказались более устойчивыми к токсическим действиям тяжелой воды. Открытие разных форм воды ставит перед гидробиологами ряд задач по изучению их влияния на организмы, что может иметь практическое значение для медицины.

Вода представляет собой такую среду, что в природе она всюду населена организмами. И в капле сенного настоя, и в весенней луже, и в большом водовместилище — везде можно видеть жизнь.

Как уже отмечалось, водная среда в силу своих замечательных физико-химических свойств, благоприятствовавших синтезу белка, явилась колыбелью жизни на Земле. Именно в ней прошли значительный исторический путь развития животные и растительные организмы, прежде чем они вышли на сушу. В водоемах продолжается пышное развитие жизни и в настоящее время. Об этом красноречиво свидетельствуют следующие цифры. По С. А. Зернову, известно 68 классов и подклассов животных и 26 — растений, а всего 94 соответствующие систематические группы организмов. В море возникла большая часть классов и подклассов живых существ и здесь они преобладают сейчас, жизнь пресных вод и суши менее разнообразна.

Из приведенных цифр наглядно видно, что 3/4 классов и подклассов животных и 1/2 соответствующих групп растений возникли в море, меньше — на суше и незначительное количество — в пресной воде. Современное распространение организмов в соответствующих средах характеризуется несколько иными показателями за счет расширения ареала и овладевания новыми местообитаниями. Представители одних и тех же классов, возникшие некогда в какой-либо одной среде, обитают теперь в нескольких средах. Широко шло заселение извне суши и особенно пресных вод, в связи с чем организмы должны были существенно видоизменяться, приспосабливаясь к новым условиям жизни. Как видим, в целом жизнь в воде значительно богаче и разнообразнее, чем на суше. Чтобы ознакомиться с наибольшим разнообразием форм, зоологу следует изучить фауну моря, а ботанику — флору пресных вод.

Ввиду столь большого разнообразия форм жизни, обитающих в воде, дать их краткий обзор не представляется возможным. В воде обитают представители всех типов низших растений (бактерии, синезеленые водоросли, диатомовые, сцеплянки, зеленые, бурые и красные водоросли, миксомицеты, грибы и лишайники), большинства типов высших растений (мохообразные, папоротникообразные, хвощи, цветковые), всех типов беспозвоночных животных (простейшие, губки, кишечнополостные, черви, членистоногие, моллюски, иглокожие), почти всех классов позвоночных животных.

Среди гидробионтов имеются организмы первичноводные (по всей линии предков жили в воде) и вторичноводные (происходят от наземных, например, дельфины, киты и т. п. ). Вторичеоводные организмы имеют органы дыхания, приспособленные к усвоению атмосферного кислорода.

Жизнь в воде требует специальных приспособлений, адаптаций. Можно говорить о полной приспособленности организмов, когда все их отправления полностью соответствуют условиям жизни в воде и не нуждаются в других средах, и о частичной приспособленности, когда жизнь организма не обеспечивается водной средой (связь с грунтом или воздухом, при наличии соответствующих приспособлений).

В. И. Жадин, рассматривая основные черты адаптации пресноводных организмов к условиям обитания, делит адаптации на цельные и раздельные. Цельной адаптацией называется такое положение, когда данный вид животного или растения по своим физиологическим особенностям бывает в состоянии в данных условиях среды проделывать весь свой жизненный цикл. Наряду с этим, среди пресноводных животных имеются многочисленные примеры того, что данные условия обитания пригодны только для какой-либо одной жизненной стадии этого вида и совершенно непригодны для другой. Такие раздельные адаптации наблюдаются, например, у проходных и полупроходных рыб, кормящихся и растущих в одних условиях, а размножающихся в других. Сходной по своему биологическому смыслу адаптацией обладают многие водно-воздушные насекомые, обитающие одну часть жизни в воде, а другую в воздухе, уподобляясь в этом отношении земноводным. Некоторые из животных и растений, наделенных раздольными адаптациями, обладают также пассивными средствами защиты от неблагоприятных условий среды — способностью переходить в недеятельное (анабиотическое) состояние. При коренном изменении условий среды (высыхание водоема, замерзание, исчезновение растворенного кислорода) животные, растения и бактерии впадают в состояние скрытой жизни, закрываясь малопроницаемыми крышечками, пленками, оболочками. В ряде случаев от неблагоприятных условий спасаются не взрослые организмы, а их яйца, почки, цисты и тому подобные стадии.

У водных организмов можно видеть множество различных, приспособлений — как частного порядка, к отдельным условиям жизни, так и более общего характера — к данной среде. Мы считаем возможным выделить у гидробионтов четыре типа адаптаций:

I. Приспособления к среде жизни (к жизни в воде вообще)

1. К условиям плотности среды (как и в почве)— богатые слизью покровы, обтекаемость формы тела.

2. К условиям газового режима, в частности, меньшей концентрации кислорода— рассеченность листьев у растений (гидроморфоз) и образование жабр у первичноводных животных.

3. К условиям солевого режима — выработка специального осморегуляторного аппарата.

4. К условиям температурного режима — зависимость температуры тела от температуры окружающей среды (пойкилотермность) и необходимость специальной теплоизоляции у вторичноводных теплокровных млекопитающих (подкожный жир).

5. К, условиям питания (наличию дисперсной пищи в виде планктона в окружающей среде) — выработка сидячих форм не только у растений, но и у всех типов животных (простейшие — сувойки, губки, кишечнополостные, черви — трубчатые, членистоногие — мушка симулиум, моллюски — устрица, иглокожие — морские лилии, хордовые — оболочники).

II. Приспособления к среде обитания (к жизни в море или континентальных водоемах)

1. Специальная осморегуляция.

2. Способность по-разному относиться к колебаниям факторов внешней cpеды (меньшая пластичность у морских организмов и большая — у пресноводных),

3. Разные условия питания и межвидовой борьбы за существование (в море много пищи и хищников, что требует повышенной плодовитости или миграций для размножения в пресные воды).

III. Приспособления к разным биотопам

1. К жизни в толще воды — развитие средств пассивной плавучести (облегчение в весе достигается: увеличением количества воды в составе тел; использованием малых количеств Са и Si при постройке скелетов плавающих организмов; наличием газовых гидростатических аппаратов и образованием в геле скоплений жира; наличием студенистых и слизистых образований, покрывающих тело) и активного плавания (жгуто-ресничное и мышечное плавание; выработка плавников, рычагов и; реактивного движения).

2. К жизни на дне — образование прикрепленных форм (перифитон, сидячие организмы), сверлящих, закапывающихся, свободно лежащих и свободно двигающихся форм.

3. К жизни в связи б поверхностной пленкой воды.

4. К жизни в реке — противостояние течению (уплощение тела и его прикрепление у донных) или активное плавание.

5. К жизни на большой глубине (под давлением).

IV. Приспособления к отдельным условиям

1. К быстрому и медленному течению — форма тела.

2. К высокой и низкой температуре—сезонные формы планктонных организмов (цикломорфоз).

3. К разным субстратам для откладывания икры.

4. К различным видам пищи — строение зубного аппарата, жаберных тычинок, кишечника рыб и т. п.

Приведенная классификация ни в какой мере не исчерпывает всего разнообразия приспособлений гидробионтов к условиям жизни. Мы лишь наметили возможность разделения их на четыре типа и указали отдельные примеры таковых.

Действующие в воде факторы отличаются спецификой в отношении их качественной природы и количественного развития. Можно указать, например, на следующие особенности факторов водной среды:

1. Давление — возрастает на каждые 10 м глубины на 1 атмосферу (1 кг на 1 кв. см поверхности погруженного в воду тела), колеблясь в пределах: от 1 атмосферы на уровне поверхности моря до 1000 атмосфер и выше на глубинах океана.

2. Свет — с глубиной уменьшается и изменяется качественно; «по мере углубления в воду мы имеем все более густые сумерки — сначала зеленого, а ниже голубого, синего и синевато-фиолтевого цвета, которые в области абиссали сменяются уже вечным мраком, совершенно недоступным солнечным лучам».

3. Температура — сосредоточена в положительной части спектра (от —2 до +50° и выше).

4. Активная реакция среды — колеблется в природных водах от кислой до щелочной.

5. Газовый режим — весьма разнообразен и подвержен сезонным изменениям (явление замора).

6. Солевой режим — позволяет резко разграничить две основных среды обитания: море и континентальные воды.

Хотя природные воды характеризуются значительным диапазоном солености (от незначительного избытка над 0 и до 347 г на 1 л воды) и разнообразием их качественного состава однако основная масса бассейнов по условиям жизни может быть разделена на два типа — морские и континентальные. Вся площадь мирового океана заполнена водой, средняя соленость которой равна 35‰ (32— 38‰. Соленость воды окраинных и внутренних морей в общем захватывает несколько более широкий диапазон. Качественный состав солей в воде мирового океана на всем его протяжении в общем совершенно одинаков.

Морская вода заключает в себе в определенном и постоянном отношении до 32 элементов, в том числе все основные органогенные элементы, из которых состоят живые тела, а именно: Н, С, N, О, Na, Mg, Р, S, Cl, К, Са, Fe.

Как указывает С. А. Зернов, соки тела морских беспозвоночных и морская вода сходны между собой не только по величине осмотического давления, но и по химическому составу. Внутренние жидкости иглокожих, моллюсков, кольчатых червей, гефирей и ракообразных содержат в среднем 32, 43‰ хлоридов (в переводе на NaCl), а морская вода, в которой они живут, в среднем — 33,13‰.

Можно сказать, что морские беспозвоночные животные, анатомически закрытые для окружающей их морской воды, осмотически для нее открыты. Поэтому при пересадке иглокожих, ракообразных и моллюсков в разбавленную морскую воду вес их тела увеличивается, а при пересадке в концентрированную, наоборот, уменьшается. В обоих случаях происходит выравнивание солености coков тела и морской воды путем передвижения воды через оболочки тела в сторону большей солености.

Известно, что при помещении растительной клетки (водоросли) в раствор с повышенным осмотическим давлением (гипертонический) протопласт клетки отходит от ее стенок и получает сначала зубчатую, а затем округленную сжатую форму (явление плазмолиза). При помещении клетки в гипотонический раствор происходит ее набухание — тургор. То же совершается и с животными клетками.

Но растительные и животные оболочки пропускают не только воду (как думали раньше, называя их «полупроницаемыми»), а также и соли.

Солевой состав воды континентальных водоемов неблагоприятен для жизни. Поэтому живущие здесь организмы представляются осмотически закрытыми и снабжены специальным аппаратом для регулирования внутреннего осмотического давления. Костистые рыбы и беспозвоночные всех континентальных водоемов имеют специфическое осмотическое давление: у пресноводных беспозвоночных и рыб оно выше окружающей среды, а у морских рыб, других позвоночных и у беспозвоночных соленых озер оно ниже окружающей среды.

Амфибии и все пресноводные беспозвоночные имеют полупроницаемые перепонки, и при большей солености соков их тела окружающая вода все время входит внутрь этих организмов, и они должны были бы раздуваться, если бы не беспрерывная работа почек и других выделительных органов, которые эту воду удаляют. Если лягушку несколько подсушить, заткнуть ей клоаку и посадить ее в пресную воду, не давая пить, то вся клоака и даже кишечный канал заполнится у нее (через кожу) почти чистой водой; с другой стороны, посаженная в морскую воду лягушка теряет более 20% своего веса путем своеобразного дренажа воды тела через кожу в окружающую среду, что сказывается, конечно, на ней крайне губительно. Этим можно объяснить, почему в море лягушки и другие амфибии совершенно отсутствуют.

В полном соответствии с необходимостью беспрерывного выделения воды из организма стоит мощное развитие выделительных органов у пресноводных беспозвоночных, у которых они развиты гораздо сильнее, чем у их ближайших морских сородичей. Слизь, покрывающая тело рыб, моллюсков и многих водных растений, несомненно представляет собой и осмотическую защиту. Не все группы морских беспозвоночных смогли выработать защитные приспособления для сохранения своего осмотического давления, чем и объясняется общая качественная бедность пресноводной фаун. (Зернов).

Соленость воды влияет на состав флоры и фауны, а также на численность особей отдельных видов. Солоноватые воды отличаются от морских и пресных тем, что их население характеризуется эвригалинностью. Как показал В. Л. Паули (1954), в солоноватых водах по мере падения солености уменьшается количество морских форм, специфические же солоноватоводные виды вырабатываются лишь при длительном существовании соответствующего режима и отсутствуют в молодых бассейнах. Точка минимума числа видов подразделяет солоноватые воды на две группы—с преобладанием морского и пресноводного населения.

Какие же из факторов водной среды имеют для гидробионтов определяющее значение?

Для водных организмов, — по В. И. Жадину (1050), — биологическую специфику следует искать в требованиях пещи и кислорода, проявляющихся различно в разных климатических условиях, при господствующих там условиях температуры и света. Пища дает возможность организмам достигать оптимального физиологического состояния и испытывать наследственные изменения, связанные с процессами обмена веществ. Пища же при соответствующих температурных и световых условиях доводит организм до возможности размножения.

Как в процессе питания, так особенно в процессе размножения, организм (кроме особой группы анаэробных организмов) испытывает большую потребность в кислороде. Часто эта потребность выражается в избегании организмом накопления в водоеме ила, так как с илонакоплением обычно связывается процесс поглощения кислорода.

В некоторых случаях у животных указанные главные потребности не могут быть удовлетворены в одном и том же местообитании. При достаточности и даже обилии пищи в одном местообитании (водоеме), кислородные, температурные и световые условия позволяют использовать эту пищу только в течение части года, когда вода достаточно насыщена растворенным кислородом, достаточно согрета и прозрачна. Когда же кислород начинает исчезать из воды, потребляясь на процессы дыхания организмов и поглощаясь при процессах окисления ила, взвешенных и растворенных веществ в водной толще (что происходит в сильно заиленных водоемах в течение всего года, а в менее заиленных — преимущественно зимой), тогда животные, не адаптированные в полной мере к условиям данного водоема и не имеющие приспособлений пассивного характера, должны покинуть этот водоем или погибнуть (или, в некоторых случаях, лишиться возможности размножения). В этом обстоятельстве следует искать объяснения возникновению миграций животных.

Из различных потребностей рыб в разные этапы их жизни возникла и двойная экологическая характеристика рыб: одна, относящаяся к вегетативной части жизни (связанной с кормлением и ростом), и другая — генеративная, относящаяся к периоду размножения. Так, о леще можно сказать, что он является вегетативно—речной рыбой, а генеративно—озерной.

Практическое следствие этой двойственной адаптации, как указывает В. И. Жадин, стихийно положено в основу многих рыбохозяйственных мероприятий. Все виды искусственного рыборазведения, карповое прудовое хозяйство, форелевое хозяйство основаны на том, что рыбам дается потребное количество пищи при оптимальных температурах и в нужные моменты (нерест, воспитание икры и мальков, зимовка) создаются необходимые условия кислорода и температуры. Достигается это перемещением рыб, их икры, мальков из одних условий среды в другие. Этот же принцип лежит в основе и раздельного от потребителей выращивания живого корма, когда выращиваемый кормовой объект имеет иные, чем его потребитель, требования к условиям среды.

Мы говорили о факторах водной среды, оказывающих влияние на животный и растительный мир водоемов. Среда всегда характеризуется определенным сочетанием, комплексом этих факторов, к которым идет приспособление жизненных форм. Это приспособление касается как выработки соответствующих функций и отвечающих им структур, так и закономерностей поведения и распределения организмов в водоемах.

Вода как среда жизни — как биотоп гидробиоса, в связи с конкретизацией действующих в ней факторов, может быть разбита на две резко отличных среды обитания — море и континентальные воды. Каждая из этих сред обитания, представляющая в целом биотопы морских организмов и обитателей континентальных водоемов, может быть подразделена на типы водоемов. Учение о типах водоемов — самостоятельный, но еще слабо разработанный участок гидробиологии. Океаны и моря, озера и реки могут быть разбиты на определенные типы, характеризующиеся качественными отличиями друг от друга. С другой стороны, внутри определенного типа, или ряда, водоемы могут быть между собой генетически связаны, представляя серию последовательно сменяющих друг друга стадий развития.

Мы предлагаем называть типами качественно отличные состояния (и группировки) водоемов (Иоганзен, 1951). Типами можно считать, например, следующие группы естественных континентальных водоемов:

I. Подземные и грунтовые воды.

II. Наземные текучие воды (ручьи, реки).

III. Пойменные водоемы (рукав — затон—старица).

IV. Озера.

V. Болота.

Человеком созданы особые типы водоемов: водохранилища, каналы, рисовые поля и др.

Каждый тип водоема характеризуется рядом специфических признаков, составляющих его особое качество как биотопа. Например, грунтовые воды отличаются мелкой струйчатостью, малыми скоростями, отсутствием свободной поверхности, своеобразным физико-химическим режимом и т. п.; наземные текучие воды—постоянным движением, размывом, переносом и отложением материала и т. д.; пойменные водоемы—периодическими соединениями с рекой, накоплением аллохтонных отложений и пр.; материковые озера — замкнутостью, характерной стратификацией гидрологических факторов, большим влиянием берегов на толщу воды; наконец, болота — исчезновением свободной поверхности воды, развитием сплошного растительного покрова и т. п. Соответственно этим свойствам биоценозы каждого типа водоемов существенно различаются между собой. Внутри типа можно различать стадии развития водоемов, которые свидетельствуют о существенных и закономерных изменениях биотопов. Например, пойменные водоемы образуют генетический ряд «рукав — затон— старица»; материковые озера проходят стадии олиготрофии, мезотрофии, эвтрофии; болота также характеризуются несколькими стадиями и т. л. Отличия между последовательными стадиями развития водоемов не столь значительны, как между типами, но тоже носят качественный характер.

Как видно из вышесказанного, классификация водных биотопов является делом весьма сложным. В пределах среды обитания нужно различать типы и стадии развития водоемов; кроме того, на конкретном водоеме, относящемся к определенному типу и стадии развития, отражается также его географическое положение (ландшафт) и некоторые другие факторы. В результате этого различных биотопов оказывается весьма много.

Водоемы разных типов существенно различаются по своей производительности — развитию в них бактериальной, растительной и животной жизни.

Продукция бактериальной биомассы водоема зависит от его типа, определяющего трофичность (кормность). По исследованиям М. В. Иванова (1955), внесение в водоем жесткой растительности «зеленых удобрений» увеличивает содержание питательных веществ в воде и сокращает время генерации в 2, 5—3 раза (с 18 до 6—8 часов). Время генерации зависит от трофичности водоема: в эвтрофных водоемах дельты Волги оно равно 14—35 час. (в большинстве случаев 14—15 час. ), в мезотрофном оз. Глубоком 80— 200 час., в олиготрофном оз. Байкале — свыше 200 час. В эвтрофном водоеме прирост бактериальной массы составляет 1 —1, 8 мг/л в сутки, в мезотрофном— 0, 1 мг/л и олиготрофном — 0, 03 мг/л. Ускорение размножения бактерий в воде не всегда ведет к увеличению их биомассы, так как обычно увеличивается количество выедающего бактерий зоопланктона.

В водоемах условия жизни резко отличаются по глубине, в связи с уменьшением освещенности и подвижности вод, понижением температуры, возрастанием давления и т. п. Исследователями предложено много схем вертикального расчленения морских и континентальных вод, отличия которых обусловлены конкретными особенностями отдельных участков гидросферы, служивших предметом исследования того или другого автора.

В целях унификации вертикального ресчленения морского дна Всесоюзный гидрологический съезд в 1928 г. принял пожелание, чтобы советские исследователи придерживались следующей единой схемы зон бентали:

1. Супралитораль — зона брызг, выше уровня максимального прилива.

2. Литораль — зона приливов и отливов.

3. Сублитораль — зона водорослей, от 0 до 200 м глубины.

4. Батиаль — зона свала с наклоном дна до 42°, от 200 до 1700 м глубины.

5. Абиссаль — зона ложа океана, простирающаяся до наибольших глубин.

Толща воды, или пелагиаль, подразделяется на свои зоны: эпипелагиаль (0—200 м), батипелагиаль (200—1700 м) и абиссальную пелагиаль.

Отдельные вертикальные зоны дна могут разделяться дальше на ярусы и этажи. Существенные различия биотопов в пределах определенных вертикальных зон зависят прежде всего от грунта. В зависимости от размера частиц различают: глыбы (размер зерна более 1000 мм), валуны (100—1000 мм), галечник (10—100 мм), гравий (1 —10 мм), песок (0, 1 — 1 мм), ил (0, 01—0, 1 мм) и глину (меньше 0, 01 мм).

В связи с многочленным подразделением водной среды на биотопы может быть дана также соответствующая им классификация крупных группировок биоценозов:

1. Гидробиос — все живое население водной среды.

2. Биом — совокупность биоценозов водоема.

3. Пелагос — население пелагиали:

а) Нейстон — обитатели поверхностной пленки воды.

б) Планктон — пассивные пловцы.

в) Нектон — активные пловцы.

4. Нентос — население бентали:

а) Эпибентос — поверхностные организмы.

б) Инбентос—находящихся внутри грунта организмы.

Каждая из этих группировок, как и промежуточных между ними, разделяется на ряд определенных биоценозов, характер которых зависит от конкретных особенностей водоема — его происхождения, местоположения и т. п.

Схема вертикального подразделения морского дна.

А. П. Скабичевский (1956) отстаивает определение планктона как биоценоза особого типа, компоненты которого необходимо связаны с толщей воды и ведут свободноплавающий, взвешенный образ жизни, независимый или лишь частично зависимый от твердого субстрата (Рылов, 1922), и возражает против включения в планктон организмов бентоса, попадающих в планктонную сеть. Сезонные изменения планктона в водоеме рассматриваются как смена биоценозов, а не как аспекты одного устойчивого биоценоза (Воронихин, 1950).

По этому поводу необходимо сказать, что, конечно, планктон и бентос представляют собой разные «классы» биоценозов, однако не исключается возможность присутствия организмов бентоса в планктоне, и наоборот. Когда А. П. Скабичевский говорит об организмах планктона, обладающих приспособлениями к парению, которых лишены представители бентоса, то понятие планктон фигурирует у него в смысле жизненной формы, но не биоценоза. В биоценозе же могут быть различные жизненные формы, а один вид может входить в состав разных биоценозов, в различном численном соотношении. Таким образом, в планктоне, как биоценозе; наряду с различными жизненными формами истинных планктеров могут быть на положении факультативно-планктонных жизненные формы других биотопов.

Что касается сезонных изменений планктона, то это именно сезонные аспекты одного биоценоза, который нужно рассматривать в годичном разрезе, а не как одно—два поколения. Нет оснований считать эти сезонные аспекты биоценоза за смену биоценозов, которая ежегодно повторяется с небольшими вариациями.

Таковы некоторые особенности развития жизни в воде.

Но вода не только среда жизни, т. е. внешняя среда, в которой живут микроорганизмы, растения и животные. Вода является также внутренней средой всех живых существ. «Вода входит в состав крови, лимфы и других соков тела как водных, так и наземных организмов; эти жидкости в их общей совокупности образуют то, что можно назвать внутренней средой организма». Внутренняя и внешняя среды разделены между собой наружными покровами бионтов, которые у большинства, как мы видели, проницаемы для воды в обе стороны.

Вода составляет существенную составную часть тела не только гидробионтов, но вообще всех живых существ. В среднем более половины веса тела каждого живого существа приходится на воду; среднее количество воды в живых растениях не менее 75'%; даже в теле человека воды содержится более 60%. Поскольку достаточное количество воды является непременным условием для осуществления всех химических функций протоплазмы, то количество воды в органах и тканях пропорционально наличию в них протоплазмы и энергии обмена их веществ; мало воды в жировой ткани, бедной протоплазмой, и в костной, несущей преимущественно физические функции. В жидкой ткани, как кровь, и в плотной, как сердечные мышцы, имеется одинаковое количество воды — 79%, в мозговой ткани — почти 78% и даже в костной — 50%. При такой роли воды понятно, что организм не может терять безнаказанно заключающуюся в нем воду, и действительно, наземные млекопитающие могут оставаться живыми, потеряв весь свой жир и до 50% белков, но умирают, лишившись всего 10% заключающейся в них воды.

В общем зародыши животных богаче водою, чем взрослые, а низшие животные богаче водою, чем высшие, но особенно много воды содержат гидробионты. Вода, конечно, столь же необходима для них, как и для обитателей других сред жизни, а ее добывание не может представлять особых затруднений. Поэтому количество воды в водорослях доходит до 98%, а в водных животных, особенно планктонных, как сальпы и ктенофоры, — до 99% (Зернов).

В связи со столь большой ролью воды в жизни организмов и особенно гидробионтов, у последних выработался ряд приспособлений против потери влаги т. е. против высыхания. Во временных водоемах, через короткое время пересыхающих, развиваются виды с укороченным жизненным циклом, например, дафния магна, которая дает свое первое потомство на 7—8 день жизни, а затем каждые три дня производит по 12—60 яиц (потомство одной дафнии: через месяц может дойти до 30 млн. особей). При высыхании водоема гидробионты сохраняют жизнь путем закапывания во влажный грунт, выделения слизи и закупорки всех отверстий, образования яиц или почек и г. п. Высшей формой подобного приспособления является анабиоз, т. е. состояние скрытой жизни, в котором могут находиться некоторые организмы (коловратки, круглые черви, тихоходки и др. ) под влиянием неблагоприятных условий влажности и температуры. С потерей части воды связаны также явления солевого и теплового анабиоза и способность некоторых организмов переносить временное замерзание. Это специальная область, представляющая особый физиологический интерес и имеющая большое практическое значение.

Гадробионты находятся в подлинном взаимодействии с водной средой: среда влияет на организмы, а организмы, в свою очередь, воздействуют на среду. Это взаимодействие происходит через различные факторы внешней среды. Рассмотрим его на примере солености.

Соленость, как фактор, обусловливает распространение организмов и их распределение в водоеме в соответствии с отношением особей к данному агенту внешнего мира. Далее, соленость определенным образом отражается на физиологии животных и растений, а следовательно, и на их морфологии. Для пресноводных организмов неблагоприятно повышение солености (например, в замкнутых озерах при колебаниях их уровня, как в Чанах, Балхаше и других), для морских — как значительное повышение, так и понижение солености.

Неблагоприятные воздействия солености ведут к ослаблению питания, уменьшению темпа роста, задержке полового созревания и т. п., что сопровождается образованием карликовых форм. Некоторые виды организмов образуют в воде разной солености соответствующие ей формы (разновидности), например: крупные в морях рыбы кумжа и корюшка дают в пресных водах мелких форель и снетка, солоноводный рачок артемия в пресной воде превращается в бранхипуса и т. д.

Рассматривая влияние внешних условий на организмы (не только солености, но также света, температуры, течений и всех других факторов), мы можем подчеркнуть общую закономерность: изменения организмов соответствуют (адэкватны) этим внешним воздействиям.

В процессе своей жизни организмы изменяют окружающую их среду. Так, по отношению к солености наблюдаются следующие изменения. Водные растения извлекают нужные им элементы непосредственно из окружающего их раствора, животные же частью непосредственно, в основной же массе посредственно — через растительную пищу.

«Химический анализ морских организмов приводит нас к выводу, что водные организмы не только способны вообще извлекать тем или иным путем нужные им элементы из морской воды, но и могут концентрировать в своем теле в значительных количествах такие элементы, которые находятся в воде в очень слабых растворах. Несомненно, что целый ряд элементов концентрируется в теле гидробионтов в гораздо большей степени, сравнительно с концентрацией их в морских и пресных водах. Благодаря такому извлечению солей организмами солевой состав воды совершенно меняется».

В водных организмах концентрация целого ряда элементов в десятки, сотни и даже тысячи раз превышает их концентрации в море. В связи с этим среди гидробионтов могут быть выделены концентраторы кремния, кальция, магния, железа и других элементов. Кремнием богаты диатомеи (до 19—20% сырого веса), радиолярии, кремневые губки (до 88%), хвощи, зостера и др., тогда как в морской воде содержится SiО2 всего 0, 0002 т/л. Концентраторами кальция являются известковые водоросли, корненожки, кораллы (до 53% СаО), моллюски, иглокожие и др. Железо концентрируют железобактерии (более 20%) и некоторые водоросли. Натрием богаты фукусы и ламинария. Медь найдена в крови ракообразных и устриц. Иодом богаты губки, роговые кораллы и водоросли (до 1 %).

Это только некоторые примеры. Гидробионты извлекают из воды самые различные элементы. Концентрация их в теле организмов происходит в результате того, что соли, поступая в клетки организма, соединяются там с органическими веществами и переходят при этом в коллоидную форму, при которой выйти из клетки в окружающую среду они уже не могут. В особенно больших количествах накапливаются в организме те соли, которые служат для его питания, построения скелета и пр.

Рассматривая влияние водных организмов на среду жизни, мы можем подчеркнуть характерную закономерность: организмы извлекают в процессе жизнедеятельности элементы внешней среды избирательно и потому их влияние на среду является специфическим, характерным для видовой природы.

С. А. Зернов справедливо указывает, что без морских организмов соотношение солей в растворе морской воды и степень солености моря были бы совершенно другими. То же касается, конечно, и всех континентальных вод.

Сопоставление солевого состава внутренней и внешней среды может привести к некоторым интересным выводам. Как мы уже отмечали выше, соки тела морских беспозвоночных и морская среда сходны между собой не только по величине осмотического давления, но и по химическому составу.

Если мы возьмем процентное отношение Са, К и Mg к Na в морской воде и соках некоторых животных, то получим следующие цифры:

Жидкость	Na	Са	К	Mg
Морская вода	100	3, 84	3, 66	11. 99
Соки медузы	100	4, 13	5, 18	11,43
Кровь омара	100	8, 03	7, 12	2, 88
Серум крови собаки	100	2, 52	6, 86	0, 81
Раствор Рингера	100	3, 34	5, 86	—

Отсюда видно общее сходство процентных отношений Са, К и Mg в морской воде и соках тела ряда организмов, а также в физиологическом растворе Рингера, который служит для поддержания работы изолированного сердца лягушки.

Когда возникла первая протоплазма, она обособилась от морской воды, но основные элементы солевого состава морской воды — Са, К, Mg, Na — продолжают играть в жизни плазмы существенную роль. Развитие живого сопровождалось усложнением химического состава и дифференцировкой частей, поэтому состав мышц какого-нибудь наземного позвоночного имеет уже мало отношения к составу морской воды.

Но иную картину мы имеем в отношении крови и соков тела животных. «Первичные организмы несомненно походили на бластулы, гаструлы и трохофорные личинки современных морских животных. Полость тела первых морских организмов заключала в себе целомическую жидкость, которая в основе была не чем иным, как морской водой, окружающей эти первые организмы. Эта первичная полостная жидкость так и сохранилась в мало измененном составе в виде жидкостей тела (крови и др. ) вплоть до самых высших представителей животного мира, как водных, так и наземных».

Внутренние жидкости животных представляют собой как бы взятую внутрь часть внешнего (водного) мира.

Внешние условия, как говорит Т. Д. Лысенко, будучи включены, ассимилированы живым телом, становятся уже не внешними условиями, а внутренними, то есть они становятся частицами живого тела, и для своего роста и развития уже требуют той пищи, тех условий внешней среды, какими в прошлом они сами были. Живое тело состоит как бы из отдельных элементов внешней среды, превратившихся в элементы живого тела.

Но вместе с развитием жизни на Земле изменялась и среда, в частности, солевой состав воды моря. Реки ежегодно вносят с суши в моря значительные количества солей, организмы в свою очередь извлекают отдельные элементы из морской воды для построения своего тела. В результате этого в природе происходит довольно сложный круговорот элементов.

Однако судьба рассматриваемых 4 элементов — Са, К, Na и Mg — различна. Благодаря наличию в море концентраторов кальция, а на суше поглощению калия растениями и образованию в море нерастворимых калиевых соединений, количество Са и К в море остается практически постоянным: сколько их приносится в океан реками, столько же отлагается на дне океана (в виде скелетных образований, ведущих к возникновению известняка и т. п. ).

Иное дело с натрием и магнием. Нет организмов, которые отлагали бы в себе большие количества этих элементов, и нет нерастворимых минералов, которые заключали бы в себе большое количество натрия. Поэтому количество Na и Mg в морской воде с течением времени все увеличивается.

Различия в концентрации магния в жидкостях тела различных животных С. А. Зернов объясняет временем их возникновения. Предки наземных позвоночных оставили мировой океан в ту эпоху, когда количество магниевых солей в океане было сравнительно незначительным, и часть этого океана с пониженным содержанием магния они и «унесли» с собой на сушу в виде соков своего тела. Оставшиеся в океане организмы, как медузы и другие, продолжали приспособляться к увеличивающемуся в море количеству магния, которое в настоящее время и дошло у них до 11 частей Mg на 100 частей Na.

В результате жизнедеятельности организмов в водной среде создается определенная биологическая продукция. Kaк указывает

В. Р. Вильямс, «причина плодородия океана есть обитание его живыми организмами, т. е. качественно та же, что и причина плодородия почвы».

В качестве примера назовем показатели продукции различных групп организмов в Баренцевом море.

Добывание пищи фильтрацией является одной из особенностей трофики водных животных и в других средах не имеет места. Этот способ питания распространен среди всех групп животного населения водоемов, как среди планктонных животных, так и среди обитателей дна. Весьма велик также размах использования фильтраторами пищевых продуктов гидросферы. В трофический спектр этой группировки входят представители самых разнообразных групп водного населения, а также выделения организмов и остатки их тел в разных фазах распада, до коллоидов включительно. Установление у животных чрезвычайно тонких фильтрующих органов содействовало возникновению представлений о безвыборности питания у фильтраторов. Однако, как экспериментально установила Н. С. Гаевская (1949), ветвистоусым ракообразным свойственно избирательное отношение к пищевым качествам взвеси. Анализ литературных данных позволяет прийти к выводу, что избирательное, а не пассивное, отношение к пищевым качествам Фильтруемого материала в той или иной степени присуще всем фильтраторам.

Используемая литература: Основы Экологии: Учеб. лит-ра./Б. Г. Иоганзен Под. ред.: А. В. Коваленок,- Т.: Типография № 1,-58 г.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

privetstudent.com

Реферат водная среда обитания

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. Только потом организмы овладели наземно-воздушной, создали и заселили почву и сами стали четвертой специфической средой жизни.

В океанах на глубине более 1 км царит непроглядная темнота. Здесь живут только те организмы, которые приспособились к подобным условиям. Некоторые имеют особые светящиеся органы, которые мерцают синим, зелёным или желтоватым светом. Они ослепляют жертву и облегчают себе охоту.

Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких как большая плотность, сильные перепады давления, малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей. Кроме того, водоемы и их отдельные участки различаются солевым режимом, скоростью течений, содержанием взвешенных частиц. Для некоторых организмов имеют значение также свойства грунта, режим разложения органических остатков и т.д.

Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным условиям.

Все обитатели водной среды получили в экологии общее название гидробионтов.

Гидробионты населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды.

Общая характеристика

Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71% площади и 1/800 часть объема земного шара.

Основное количество воды, более 94%, сосредоточено в морях и океанах.

Рис. 7.1. Обитатели водной среды: акула (а), медуза (б), дельфин (в)

В пресных водах рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.

В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды - пелагиаль и дно - бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону - область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную - область крутого склона и абиссальную зону - океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа (6-10 км) называются ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, называется суперлиторалью.

Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответствующие зонам бентали: эпипелигиаль, батипелигиаль, абиссопелигиаль.

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

В водной среде света больше всего в верхних слоях. Поэтому здесь распространены зелёные растения. А глубоководные животные, например некоторые рыбы и черви, живут на глубине нескольких километров. Там господствует сплошная тьма.

Удельный вес рек, озер и болот, как уже было отмечено ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной воды.

Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках.

Обитатели водной среды дышат кислородом, растворённым в воде. Но его в водной среде значительно меньше, чем в наземно-воздушной.

В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озерах вода перемещается под действием температуры и ветра.

Экологические зоны Мирового океана

В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане вместе с входящими в него морями различают, прежде всего, две экологические области: пелагиаль - толща воды и бенталь -

дно.

В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону - область плавного понижения суши до глубины примерно 200 м, батиальную - область крутого склона и абиссальную зону - океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Еще более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа, называют ультрабенталью . Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами, называется супралиторалью .

Естественно, что, например, обитатели сублиторали живут в условиях относительно невысокого давления, дневного солнечного освещения, часто довольно значительных изменений температурного режима. Обитатели абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при постоянной температуре и давлении в несколько сотен, а иногда и около тысячи атмосфер. Поэтому одно лишь указание на то, в какой зоне бентали обитает тот или иной вид организмов, уже говорит о том, какими общими экологическими свойствами он должен обладать.

Все население дна океана получило название бентоса. Организмы, обитающие в толще воды, или пелагиали, относятся к пелагосу.

Пелагиаль также делят на вертикальные зоны, соответствующие по глубине зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя граница эпипелагиали (не более 200 м) определяется проникновением солнечного света в количестве, достаточном для фотосинтеза. Зеленые растения глубже этих зон существовать на могут. В сумеречных батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь микроорганизмы и животные. Разные экологические зоны выделяются и во всех других типах водоемов: озерах, болотах, прудах, реках и т.д.

Разнообразие гидробионтов, освоивших все эти места обитания, очень велико.

Основные свойства водной среды

1. Плотность воды это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см 3 при +4 0 С. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1, 35 г/см 3 . Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 1 атмосферу на каждые 10 м.

В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами.

Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер.

Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Стенобатность обычно свойственна мелководным и глубоководным видам.

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов планктон.

В составе планктона одноклеточные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие.

Водным животным обычно не угрожает опасность потери воды организмом. Вот почему у многих из них покровы тела тонкие (медузы, черви, одноклеточные) и газообмен происходит через всю поверхность тела. У животных с более плотными покровами за газообмен отвечают органы дыхания. У рыб это жабры, постоянно омывающиеся потоком воды. Он поставляет кислород и уносит выделившийся углекислый газ. Водные млекопитающие (дельфины, киты) дышат с помощью легких, и за каждой порцией кислорода им приходится выныривать на поверхность.

Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов и щетинок, что увеличивает трение о воду; 2)

уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т.д.

Одноклеточные водоросли фитопланктон парят в воде пассивно, большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды зоопланктона способны, однако, на к вертикальным миграциям в толще воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстона обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.

Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона. Представители нектона рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще возможно, лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших пловцов, независимо от их систематической принадлежности и способа движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью конечностей.

2. Кислородный режим

Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода изза усиленного его потребления.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние аноксибиоз и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы жабры, легкие, трахеи.

При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности.

Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.

Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов метана, сероводорода и других, образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.

3. Солевой режим

Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде.

В водной среде колебания температуры в течение суток и года меньше, чем в наземно-воздушной. Это связано с тем, что вода, в отличие от воздуха, медленнее нагревается и охлаждается.

Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.

В связи с высоким содержанием солей вода морей и океанов солёная (её также называют морской). В воде рек, озёр, прудов содержание растворённых веществ меньше. Такие водоёмы называют пресными.

Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосматических организмов млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так уж много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие солоноватоводные водоемы.

4. Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15 0 С, в континентальных водоемах 30-35 0 С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26...+27 0 С, в полярных около 0 0 С

и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.

5. Световой режим водоемов

Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как синезеленые проникают гораздо глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и синефиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно.

Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к синефиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в синефиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.

Специфические приспособления гидробионтов

Способы ориентации животных в водной среде

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие обитатели водоемов млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга разных частей тела; рыбы с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи эхолокации восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.

Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным, восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или нагула.

Фильтрация как тип питания

Некоторые гидробионты обладают особым характером питания это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов.

Водная среда характеризуется особыми проявлениями таких факторов неживой природы, как освещённость, температура, содержание воздуха.

Такой способ питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи, характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих, полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов.

Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих организмов, работает как эффективная очистительная система.

Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В

этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды.

Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности гипобиоза . Многие мелкие виды образуют цисты, выдерживающие засуху. Другие переживают неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.

Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко, например, элодея. Противоположный пример - рачок артемия, живущий в небольших водоемах с очень соленой водой, является типичным стеногалинным представителем с узкой экологической пластичностью. По отношению же к другим факторам он обладает значительной пластичностью и в соленых водоемах встречается довольно часто.

Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы развития организма. Например, морской брюхоногий моллюск Littorina во взрослом состоянии при отливах ежедневно длительное время находится без воды, однако его личинки ведут планктонный образ жизни и не переносят высыхания.

Особенности адаптации растений к водной среде

Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации. Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит главным образом для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений. Питание же водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность обитания растений во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.

У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие - органическое.

Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении. Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водных мхов, валиснерии, рдестов.

От вымывания у водных растений из клеток минеральных солей или выщелачивания защитой является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца.

Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нижних листьев более жесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца разносится ветром и поверхностными течениями. Плоды и семена, которые образуются, также распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории. К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. Их плоды имеют высокую плавучесть, длительное время находятся в воде и не теряют при этом всхожесть. Например, водой переносятся плоды и семена стрелолиста, сусака, частухи. Плоды многих осок заключены в своеобразные мешочки с воздухом и разносятся водными течениями.

Особенности адаптации животных к водной среде

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие и др.

Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям. Данные организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удерживаться на дне, включая и быстро текущие воды.

У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших (радиолярии) раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые. Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных. Удельную плотность тела снижают и тем самым повышают плавучесть плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости.

Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела. Это связано с тем, что чем больше вязкость среды и выше удельная поверхность тела организма, тем он медленнее погружается в воду. У животных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки, например у жгутиковых, радиолярий.

Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды. По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячки и др. Членистоногое, касающееся воды окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. Когда подъемная сила, направленная вверх, больше массы животного, последнее и будет удерживаться на воде благодаря поверхностному натяжению.

Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально кубу размера, а поверхностное натяжение увеличивается как линейная величина.

Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Наибольшего совершенства реактивный способ передвижения достиг у головоногих моллюсков.

У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело их обтекаемой формы и покрыто слизью.

Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни, животные. Это такие, как гидроиды и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые и др. Для них характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.

Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомойотермных же (китообразные, ластоногие) образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.

Глубоководные животные отличаются специфическими чертами организации: исчезновение или слабое развитие известкового скелета, увеличение размеров тела, нередко - редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов и т.д.

Осмотическое давление и ионное состояние растворов в теле животных обеспечивается сложными механизмами водно-солевого обмена. Наиболее распространенным способом поддержания постоянного осмотического давления является регулярное удаление поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения. Так, пресноводные рыбы избыток воды удаляют усиленной работой выделительной системы, а соли поглощают через жаберные лепестки. Морские рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки.

Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания - это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Этот способ питания не требует больших затрат энергии на поиски добычи и характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.

В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже ультразвуки. Звуковая сигнализация служит больше всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т.д. Китообразные, например, отыскивают пищу и ориентируются при помощи эхолокации - восприятия отраженных звуковых волн. Принцип локатора дельфина заключается в излучении звуковых волн, которые распространяются перед плывущим животным. Встречая препятствие, например рыбу, звуковые волны отражаются и возвращаются к дельфину, который слышит возникающее эхо и таким образом обнаруживает предмет, вызывающий отражение звука.

Известно около 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб (электрический скат, электрический угорь) используют электрические поля для защиты и нападения.

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

unit.photogdz.ru

Курсовая работа - Водная среда жизни и адаптация к ней организмов

Федеральное агентство по рыболовству

ФГОУ ВПО Камчатский Государственный технический университет

Кафедра экологии и природопользования

Дисциплина экология

Реферат на тему

“Водная среда жизни и адаптация к ней организмов ”

Выполнил Проверил

Студент группы 11ПЖб Доцент

Сазонов П.А. Ступникова Н.А.

Петропавловск-Камчатский

2011

Содержание

Введение…………………………………….3

Общая характеристика……………………...3- 4

Экологические зоны Мирового океана………….4

Основные свойства водной среды………………….5

· Плотность…………………………………….5- 6

· Кислородный режим…………………………6-7

· Солевой режим……………………………….7-8

· Температурный режим………………………8

· Световой режим………………………………..8- 9

Специфические приспособления гидробионтов………..10- 11

Особенности адаптации растений к водной среде………11- 12

Особенности адаптации животных к водной среде……..12- 14

Список литературы…………………………………………15

Введение

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды

обитания. Водная среда была первой, в которой возникла и

распространилась жизнь. Только потом организмы овладели

наземно-воздушной, создали и заселили почву и сами стали четвертой

специфической средой жизни.

Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких как

большая плотность, сильные перепады давления, малое содержание

кислорода, сильное поглощение солнечных лучей. Кроме того, водоемы и

их отдельные участки различаются солевым режимом, скоростью течений,

содержанием взвешенных частиц. Для некоторых организмов имеют значение

также свойства грунта, режим разложения органических остатков и т.д.

Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее

обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным

условиям.

Все обитатели водной среды получили в экологии общее название

гидробионтов.

Гидробионты населяют Мировой океан, континентальные водоемы и

подземные воды.

Общая характеристика

Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71% площади и 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды, более 94%, сосредоточено в морях и океанах. В пресных водах рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.

В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды — пелагиаль и дно — бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону — область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную — область крутого склона и абиссальную зону — океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа (6-10 км) называются ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, называется суперлиторалью.

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

Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озерах вода перемещается под действием температуры и ветра.

Экологические зоны Мирового океана

В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане

вместе с входящими в него морями различают, прежде всего, две

экологические области: пелагиаль – толща воды и бенталь –

дно.

В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону – область плавного понижения суши до глубины

примерно 200 м, батиальную – область крутого склона и абиссальную

зону – океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Еще более

глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа,

называют ультрабенталью. Кромка берега, заливаемая во время приливов,

называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая

брызгами, называется супралиторалью .

Естественно, что, например, обитатели сублиторали живут в условиях

относительно невысокого давления, дневного солнечного освещения, часто

довольно значительных изменений температурного режима. Обитатели

абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при

постоянной температуре и давлении в несколько сотен, а иногда и около

тысячи атмосфер. Поэтому одно лишь указание на то, в какой зоне

бентали обитает тот или иной вид организмов, уже говорит о том, какими

общими экологическими свойствами он должен обладать.

Все население дна океана получило название бентоса. Организмы,

обитающие в толще воды, или пелагиали, относятся к пелагосу.

Пелагиаль также делят на вертикальные зоны, соответствующие по глубине

зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя

граница эпипелагиали (не более 200 м) определяется проникновением

солнечного света в количестве, достаточном для фотосинтеза. Зеленые

растения глубже этих зон существовать на могут. В сумеречных

батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь

микроорганизмы и животные. Разные экологические зоны выделяются и во

всех других типах водоемов: озерах, болотах, прудах, реках и т.д.

Разнообразие гидробионтов, освоивших все эти места обитания, очень

велико.

Основные свойства водной среды

1. Плотность воды

это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и

давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна

1 г/см 3 при +4 0 С. Плотность природных вод, содержащих растворенные

соли, может быть больше, до 1, 35 г/см 3. Давление возрастает с

глубиной примерно в среднем на 1 атмосферу на каждые 10 м.

В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом

значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами.

Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят

давление от нескольких до сотен атмосфер.

Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и

приурочены к определенным глубинам. Стенобатность обычно свойственна

мелководным и глубоководным видам.

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что

особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием

парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому

образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую

экологическую группу гидробионтов планктон.

В составе планктона одноклеточные водоросли, простейшие, медузы,

сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные

мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие

другие. Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями,

повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким

приспособлениям относятся: 1) общее увеличение поверхности тела за

счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития

многочисленных выростов и щетинок, что увеличивает трение о воду; 2)

уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле

жиров, пузырьков газа и т.д.

Одноклеточные водоросли фитопланктон парят в воде пассивно,

большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но

в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать

течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды

зоопланктона способны, однако, на к вертикальным миграциям в толще

воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так

и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность

планктона составляет экологическая группа нейстона обитатели

поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.

Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного

плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы

течений, объединяют в экологическую группу нектона. Представители

нектона рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще

возможно, лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой

мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших

пловцов, независимо от их систематической принадлежности и способа

движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью

конечностей.

2. Кислородный режим

Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже,

чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре

воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания

гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в

основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии

из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче

кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды

концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных

бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода

изза усиленного его потребления.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие

колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его

отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны

они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды

кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в

неактивное состояние аноксибиоз и таким образом переживать

неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела,

либо через специализированные органы жабры, легкие, трахеи.

При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если

через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание

облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе

эволюции видов образованием различных выростов, уплощением,

удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при

нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности.

Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду,

либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями

способствуя ее перемешиванию.

У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного

дыхания. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферное дыхание

как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с

воздушной средой.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим

явлениям заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.

Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов

льда и прекращением контакта с воздухом; летние повышением температуры

воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы

чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы

происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть

вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов метана,

сероводорода и других, образующихся в результате разложения

органических материалов на дне водоемов.

3. Солевой режим

Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если

для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма

водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно

поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в

окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к

изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных

функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление

в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для

гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс это

избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы

не могут существовать в морях, морские не переносят опреснения. Если

соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках

благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их

личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам,

сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от

концентрации солей в воде.

У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к

окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не

препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У

простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у

многоклеточных удалением воды через выделительную систему. Некоторые

инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему

тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много

энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.

Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им

грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от

обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле

гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды

покровы гомойосматических организмов млекопитающих, рыб, высших раков,

водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды

переходят к неактивному состоянию анабиозу в результате дефицита воды

в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в

лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям,

некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз средство переживать

неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать

как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так уж

много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие

солоноватоводные водоемы.

4. Температурный режим водоемов

более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами

воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой

получение или отдача значительного количества тепла не вызывает

слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний

температуры в верхних слоях океана не более 10-15 0 С, в

континентальных водоемах 30-35 0 С. Глубокие слои воды отличаются

постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая

температура поверхностных слоев +26...+27 0 С, в полярных около 0 0 С

и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное

разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с

выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где

тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или

термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее

перепад температуры наружных и глубинных вод.

В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди

гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши,

распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном

в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и

умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания

температуры.

5. Световой режим водоемов

Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на

поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем

сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем

на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с

поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются

неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как

синезеленые проникают гораздо глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки

имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и синефиолетовый цвет,

сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга

с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на

улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно.

Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и

сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не

имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная

окраска, которая является дополнительной к синефиолетовому свету на

этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются

телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный

цвет в синефиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая

зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность

характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально

опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки).

Специфические приспособления гидробионтов

Способы ориентации животных в водной среде

Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает

возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым

затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых

органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на

звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов

улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки),

возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается

перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие

обитатели водоемов млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные сами

издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга

разных частей тела; рыбы с помощью плавательного пузыря, глоточных

зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая

сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений

например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и

особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в

темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи

эхолокации восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают

отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды

разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать

электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд

рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.

Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и

других органов.

Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным,

восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают

чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях,

которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном

по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или

нагула.

Фильтрация как тип питания

Некоторые гидробионты обладают особым характером питания это

отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического

происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ

питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи,

характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих,

полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные

фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов.

Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих

организмов, работает как эффективная очистительная система.

Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов,

возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В

этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются

разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей

пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки

многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды.

Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в

состояние пониженной жизнедеятельности гипобиоза. Многие мелкие виды

образуют цисты, выдерживающие засуху. Другие переживают

неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам

пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до

состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.

Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко, например, элодея. Противоположный пример — рачок артемия, живущий в небольших водоемах с очень соленой водой, является типичным стеногалинным представителем с узкой экологической пластичностью. По отношению же к другим факторам он обладает значительной пластичностью и в соленых водоемах встречается довольно часто.

Особенности адаптации растений к водной среде

У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие — органическое.

Особенности адаптации животных к водной среде

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.

Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания — это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Этот способ питания не требует больших затрат энергии на поиски добычи и характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.

В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже ультразвуки. Звуковая сигнализация служит больше всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т.д. Китообразные, например, отыскивают пищу и ориентируются при помощи эхолокации — восприятия отраженных звуковых волн. Принцип локатора дельфина заключается в излучении звуковых волн, которые распространяются перед плывущим животным. Встречая препятствие, например рыбу, звуковые волны отражаются и возвращаются к дельфину, который слышит возникающее эхо и таким образом обнаруживает предмет, вызывающий отражение звука.

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

Список литературы

1. Акимова Т.А. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин М.: ЮНИТИ, 1998 г.

2. Одум Ю. Общая экология / Ю. Одум М.: Мир. 1986 г.

3. Степановских А.С. Экология / А.С. Степановских М.: ЮНИТИ — 2001

4. Экологический энциклопедический словарь. М.: «Ноосфера», 1999 г.

www.ronl.ru

Читать реферат по экологии: "Вода как среда обитания"

(Назад) скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Минское Учреждение Образования “Гимназия №14”

Реферат по биологии на тему:

“ВОДА - СРЕДА ОБИТАНИЯ”

Подготовила ученица 11 “Б” класса

Масловская Евгения

Преподаватель:

Булва Иван Васильевич

Содержание.

Водная среда обитания – гидросфера.Вода – уникальная среда.Экологические группы гидробионтов.Режимы.Специфические приспособления гидробионтов.Фильтрация как тип питания.Приспособление к жизни в пересыхающих водоемах.Заключение.

Водная среда – гидросфера

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вода покрывает 71% площади земного шара и составляет1/800 часть объема суши или 1370 м3. 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 круго-ворот воды (рис. 1).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. На основании этого был сделан вывод о том, что на суше эволюция шла намного интенсивнее, чем в воде.

Толща воды – пелагиаль, по вертикали делится на несколько зон: эпипелигеаль, батипелигеаль, абиссопелигиаль и ультраабиссопелигиаль (рис. 2).В зависимости от крутизны спуска и глубины на дне тоже выделяют несколько зон, которым соответствуют указанные зоны пелагиали:

- литоральная – кромка берега, заливаемая во время приливов.

- супралиторальная – часть берега выше верхней приливной черты, куда долетают брызги прибоя.

- сублиторальная – плавное понижение суши до 200м.

- батиальная – крутое понижение суши (материковый склон),

- абиссальная – плавное понижение дна океанского ложа; глубина обеих зон вместе достигает 3-6 км.

- ультраабиссальная – глубоководные впадины от 6 до 10 км.

Вода – уникальная среда.

Экологические группы гидробионтов.

referat.co

Доклад - Водная среда жизни и адаптация к ней организмов