تشمل البيئة المائية المياه السطحية والجوفية. تتركز المياه السطحية بشكل أساسي في المحيط ، بمحتوى يصل إلى مليار و 375 مليون كيلومتر مكعب - حوالي 98٪ من إجمالي المياه على الأرض. تبلغ مساحة المحيط (منطقة مائية) 361 مليون كيلومتر مربع. وهي أكبر بنحو 2.4 مرة من مساحة الأرض التي تشغل 149 مليون كيلومتر مربع. مياه المحيط مالحة ، ويحتفظ معظمها (أكثر من مليار كيلومتر مكعب) بملوحة ثابتة تبلغ حوالي 3.5٪ ودرجة حرارة تقارب 3.7 درجة مئوية. لوحظت اختلافات ملحوظة في الملوحة ودرجة الحرارة بشكل حصري تقريبًا في طبقة المياه السطحية ، وكذلك في الهامش وخاصة في البحر الأبيض المتوسط. ينخفض ​​محتوى الأكسجين المذاب في الماء بشكل ملحوظ عند عمق 50-60 مترًا.

يمكن أن تكون المياه الجوفية مالحة وقليلة الملوحة (منخفضة الملوحة) وعذبة ؛ المياه الجوفية الحالية لها درجة حرارة مرتفعة (أكثر من 30 درجة مئوية). بالنسبة للأنشطة الإنتاجية للبشرية واحتياجاتها المنزلية ، فإن المياه العذبة مطلوبة ، والتي تبلغ قيمتها 2.7٪ فقط من إجمالي حجم المياه على الأرض ، وحصة صغيرة جدًا منها (0.36٪ فقط) متوفرة في الأماكن التي يمكن الوصول إليها بسهولة لاستخراجها. يتم احتواء معظم المياه العذبة في الثلوج وجبال المياه العذبة الجليدية الموجودة في مناطق في الجنوب بشكل رئيسي الدائرة القطبية. الجريان السطحي العالمي لنهر المياه العذبة يبلغ 37.3 ألف كيلومتر مكعب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام جزء من المياه الجوفية يساوي 13 ألف كم 3. لسوء الحظ ، يتدفق معظم النهر في روسيا ، والذي يبلغ حوالي 5000 كيلومتر مكعب ، على المناطق الشمالية الهامشية وقليلة السكان. في حالة عدم وجود المياه العذبة ، يتم استخدام المياه السطحية المالحة أو الجوفية ، مما يؤدي إلى تحلية المياه أو الترشيح المفرط: يتم تمريرها تحت ضغط كبير من خلال أغشية البوليمر ذات الثقوب المجهرية التي تحبس جزيئات الملح. كلتا العمليتين كثيفة الاستخدام للطاقة ، لذلك فإن الاقتراح مهم ، والذي يتمثل في استخدام الجبال الجليدية للمياه العذبة (أو أجزاء منها) كمصدر للمياه العذبة ، والتي يتم سحبها لهذا الغرض على طول المياه إلى الشواطئ التي لا تفعل ذلك. لديها مياه عذبة ، حيث تنظم ذوبانها. وفقًا للحسابات الأولية لمطوري هذا الاقتراح ، سيكون إنتاج المياه العذبة حوالي نصف مستهلك للطاقة مقارنةً بتحلية المياه والفلترة المفرطة. من الظروف الهامة الملازمة للبيئة المائية أن الأمراض المعدية تنتقل بشكل رئيسي من خلالها (حوالي 80٪ من جميع الأمراض). ومع ذلك ، فإن بعضها ، مثل السعال الديكي ، وجدري الماء ، والسل ، ينتقل عن طريق بيئة الهواء. لمكافحة انتشار المرض من خلال البيئة المائية ، أعلنت منظمة الصحة العالمية (WHO) أن العقد الحالي هو عقد مياه الشرب.

التوازن المائي للأرض

لتخيل مقدار الماء المتضمن في الدورة ، نقوم بتمييز الأجزاء المختلفة للغلاف المائي. أكثر من 94٪ منه محيطات. الجزء الآخر (4٪) عبارة عن مياه جوفية. في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن معظمهم ينتمون إلى المحاليل الملحية العميقة ، وتشكل المياه العذبة 1/15 من الحصة. حجم الجليد في الأنهار الجليدية القطبية مهم أيضًا: من حيث المياه ، يصل إلى 24 مليون كيلومتر ، أو 1.6 ٪ من حجم الغلاف المائي. مياه البحيرة أقل 100 مرة - 230 ألف كيلومتر ، وتحتوي مجاري الأنهار على 1200 متر فقط من الماء ، أو 0.0001٪ من الغلاف المائي بأكمله. ومع ذلك ، على الرغم من صغر حجم المياه ، تلعب الأنهار دورًا مهمًا للغاية: فهي ، مثل المياه الجوفية ، تلبي جزءًا كبيرًا من احتياجات السكان والصناعة والزراعة المروية. يوجد الكثير من الماء على الأرض. يشكل الغلاف المائي حوالي 1/4180 من كتلة كوكبنا. ومع ذلك ، فإن حصة المياه العذبة ، باستثناء المياه المقيدة في الأنهار الجليدية القطبية ، تمثل أكثر بقليل من 2 مليون كيلومتر ، أو 0.15٪ فقط من الحجم الإجمالي للغلاف المائي.

الغلاف المائي كنظام طبيعي

الغلاف المائي متقطع قذيفة الماءالأراضي ومجموع البحار والمحيطات والمياه القارية (بما في ذلك الجوفية) والصفائح الجليدية. تحتل البحار والمحيطات حوالي 71٪ سطح الأرض، تحتوي على حوالي 96.5٪ من الحجم الكلي للغلاف المائي. تقل المساحة الإجمالية لجميع المسطحات المائية الداخلية عن 3٪ من مساحتها. تمثل الأنهار الجليدية 1.6٪ من احتياطي المياه في الغلاف المائي ، وتشكل مساحتها حوالي 10٪ من مساحة القارات.

أهم خاصية للغلاف المائي هي وحدة جميع الأنواع مياه طبيعية(محيطات العالم ، مياه اليابسة ، بخار الماء في الغلاف الجوي ، المياه الجوفية) ، والتي تتم في عملية دورة المياه في الطبيعة. القوى الدافعة لهذه العملية العالمية هي الطاقة الحرارية للشمس القادمة إلى سطح الأرض وقوة الجاذبية التي تضمن حركة وتجديد المياه الطبيعية بجميع أنواعها.

التبخر من سطح المحيط العالمي ومن سطح الأرض هو الرابط الأولي في دورة المياه في الطبيعة ، مما يضمن ليس فقط تجديد المكون الأكثر قيمة - المياه العذبة على الأرض ، ولكن أيضًا جودتها العالية. مؤشر نشاط التبادل الطبيعي للمياه هو ارتفاع معدل تجديدها ، على الرغم من تجديد (استبدال) المياه الطبيعية المختلفة بمعدلات مختلفة. العامل الأكثر حركة في الغلاف المائي هو مياه الأنهار ، حيث تتراوح فترة التجديد من 10 إلى 14 يومًا.

يتركز الجزء السائد من مياه الغلاف المائي في المحيط العالمي. محيط العالم هو الرابط الختامي الرئيسي لدورة المياه في الطبيعة. يطلق معظم الرطوبة المتبخرة في الغلاف الجوي. توفر الكائنات المائية التي تعيش في الطبقة السطحية للمحيط العالمي عودة جزء كبير من الأكسجين الحر للكوكب إلى الغلاف الجوي.

يشهد الحجم الهائل للمحيط العالمي على عدم استنفاد الموارد الطبيعية للكوكب. بالإضافة إلى ذلك ، المحيطات هي جامع مياه النهرتستهلك سنوياً حوالى 39 ألف م 3 من المياه. يهدد تلوث المحيط العالمي ، الذي تم تحديده في بعض المناطق ، بتعطيل العملية الطبيعية لدوران الرطوبة في أهم روابطها - التبخر من سطح المحيط.

الماء من حيث الكيمياء

كان الدور الضخم للمياه في حياة الإنسان والطبيعة هو السبب في أنها كانت من أولى المركبات التي جذبت انتباه العلماء. ومع ذلك ، فإن دراسة المياه لم تنته بعد.

الخصائص العامة للمياه

يساهم الماء ، نظرًا لشعبية جزيئاته ، في تحلل جزيئات الملح الملامسة له إلى أيونات ، لكن الماء نفسه أكثر استقرارًا ، ويحتوي الماء النقي كيميائيًا على عدد قليل جدًا من أيونات H + و OH.

الماء مذيب خامل ؛ كيميائيا لا يتغير تحت تأثير معظم المركبات التقنية التي لا تذوب. هذا مهم جدًا لجميع الكائنات الحية على كوكبنا ، لأن العناصر الغذائية الضرورية للأنسجة تأتي في محاليل مائية في شكل متغير نسبيًا. في ظل الظروف الطبيعية ، يحتوي الماء دائمًا على كمية أو أخرى من الشوائب ، ويتفاعل ليس فقط مع المواد الصلبة والسائلة ، ولكن أيضًا مع الغازات المذابة.

حتى من مياه الأمطار المتساقطة حديثًا ، يمكن عزل عشرات المليجرامات من المواد المختلفة المذابة فيها لكل لتر من الحجم. لم يحصل أبدًا على مياه نقية تمامًا من قبل أي شخص في أي حالة من حالات التجميع ؛ يتم إنتاج المياه النقية كيميائياً ، الخالية إلى حد كبير من المواد المذابة ، عن طريق التنقية الطويلة والمضنية في المختبرات أو في المنشآت الصناعية الخاصة.

في ظل الظروف الطبيعية ، لا يمكن للمياه أن تحافظ على "نقائها الكيميائي". على اتصال دائم مع جميع أنواع المواد ، فهو في الواقع دائمًا حل للعديد من الخصائص المعقدة في كثير من الأحيان. في المياه العذبة ، عادة ما يتجاوز محتوى المواد المذابة 1 جم / لتر. من بضعة جرامات إلى عشرات الجرامات لكل لتر ، يتقلب محتوى الملح في مياه البحر: على سبيل المثال ، يوجد في بحر البلطيق 5 جم / لتر فقط ، وفي البحر الأسود - 18 ، وفي البحر الأحمر - حتى 41 جم / ل.

يتكون ملح مياه البحر أساسًا من 89٪ كلوريدات (صوديوم ، بوتاسيوم ، كلوريد الكالسيوم) ، 10٪ كبريتات (صوديوم ، بوتاسيوم ، مغنيسيوم) و 1٪ كربونات (صوديوم ، كالسيوم) وأملاح أخرى. تحتوي المياه العذبة عادةً على أكثر ما يصل إلى 80٪ كربونات (الصوديوم والكالسيوم) وحوالي 13٪ كبريتات (الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم) و 7٪ كلوريدات (الصوديوم والكالسيوم).

يذوب الماء الغازات جيدًا (خاصة عندما درجات الحرارة المنخفضة) ، بشكل رئيسي الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. تصل كمية الأكسجين في بعض الأحيان إلى 6 مجم / لتر. في مياه معدنيةاكتب narzan ، يمكن أن يصل المحتوى الإجمالي للغازات إلى 0.1٪. تحتوي المياه الطبيعية على مواد دبالية - مركبات عضوية معقدة تكونت نتيجة التحلل غير الكامل لبقايا الأنسجة النباتية والحيوانية ، وكذلك المركبات مثل البروتينات والسكريات والكحول.

تتمتع المياه بسعة حرارية عالية بشكل استثنائي. تؤخذ السعة الحرارية للماء كوحدة. السعة الحرارية للرمل ، على سبيل المثال ، هي 0.2 ، بينما الحديد هو فقط 0.107 من السعة الحرارية للماء. إن قدرة الماء على تجميع احتياطيات كبيرة من الطاقة الحرارية تجعل من الممكن تخفيف التقلبات الحادة في درجات الحرارة في المناطق الساحلية من الأرض في أوقات مختلفة من العام وفي أوقات مختلفة من اليوم: يعمل الماء كمنظم لدرجة الحرارة على كامل جسمنا. كوكب.

وتجدر الإشارة إلى خاصية خاصة للماء - التوتر السطحي العالي - 72.7 ميكروغرام / سم 2 (عند 20 درجة مئوية). في هذا الصدد ، من بين جميع أنواع السوائل ، يحتل الماء المرتبة الثانية بعد الزئبق. تعود الخاصية المماثلة للماء إلى حد كبير إلى الروابط الهيدروجينية بين جزيئات H 2 O الفردية ، ويتضح إجهاد السطح بشكل خاص في التصاق الماء بالعديد من الأسطح - التبليل. لقد ثبت أن المواد - الطين والرمل والزجاج والأقمشة والورق وغيرها الكثير ، التي يسهل ترطيبها بالماء ، تحتوي بالتأكيد على ذرات أكسجين في تركيبها. تبين أن هذه الحقيقة أساسية في شرح طبيعة الترطيب: تحصل الجزيئات غير المتوازنة بقوة من الطبقة السطحية من الماء على فرصة تكوين روابط إضافية مع ذرات الأكسجين "الأجنبية".

يعتبر الترطيب والتوتر السطحي جزءًا من ظاهرة تسمى الشعيرات الدموية: في القنوات الضيقة ، يكون الماء قادرًا على الارتفاع إلى ارتفاع أكبر بكثير مما تسمح به الجاذبية لعمود قسم معين.

في الشعيرات الدموية ، الماء له خصائص مذهلة. أثبت B. V. Deryagin أنه في الشعيرات الدموية ، لا يتجمد الماء المتكثف من بخار الماء عند 0 درجة مئوية وحتى عندما تنخفض درجة الحرارة بعشرات الدرجات.



المفاهيم الأساسية: البيئة - البيئة المعيشية - البيئة المائية - البيئة الأرضية والجوية - بيئة التربة - الكائن الحي كبيئة معيشية

في الدروس السابقة ، تحدثنا غالبًا عن "البيئة" و "بيئة الحياة" ولم نعطِ هذا المفهوم تعريفًا دقيقًا. حدسيًا ، نفهم من خلال "البيئة" كل ما يحيط بالكائن الحي ويؤثر عليه بطريقة أو بأخرى. تأثير البيئة على الجسم - وهناك عوامل بيئية درسناها في الدروس السابقة. بمعنى آخر ، تتميز البيئة المعيشية بمجموعة معينة من العوامل البيئية.

التعريف المقبول عمومًا للبيئة هو تعريف نيكولاي بافلوفيتش نوموف:

البيئة - كل ما يحيط بالكائنات الحية يؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على حالتها وتطورها وبقائها وتكاثرها.

على الأرض ، هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الظروف البيئية للحياة ، والتي توفر مجموعة متنوعة من بيئات ايكولوجيةو "مستوطنتهم". ومع ذلك ، على الرغم من هذا التنوع ، هناك أربع بيئات معيشية مختلفة نوعياً تحتوي على مجموعة محددة من العوامل البيئية ، وبالتالي تتطلب مجموعة محددة من التكيفات. هذه هي البيئات المعيشية:

مياه الأرض (الأرض) ؛

كائنات أخرى.

دعنا نتعرف على ميزات كل من هذه البيئات.

البيئة المائيةالحياة

وفقًا لغالبية المؤلفين الذين درسوا أصل الحياة على الأرض ، كانت البيئة المائية هي البيئة التطورية الأولية للحياة. نجد بعض التأكيدات غير المباشرة لهذا الموقف. بادئ ذي بدء ، معظم الكائنات الحية غير قادرة على الحياة النشطة دون دخول الماء إلى الجسم ، أو على الأقل دون الاحتفاظ بكمية معينة من السوائل داخل الجسم. من الواضح أن البيئة الداخلية للكائن الحي ، التي تحدث فيها العمليات الفسيولوجية الرئيسية ، لا تزال تحتفظ بخصائص البيئة التي حدث فيها تطور الكائنات الحية الأولى. وبالتالي ، فإن محتوى الملح في دم الإنسان (الذي يتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت نسبيًا) قريب من محتوى مياه المحيط. تحدد خصائص البيئة المحيطية المائية إلى حد كبير التطور الكيميائي والفيزيائي لجميع أشكال الحياة.

ربما الرئيسية سمة مميزةالبيئة المائية هي المحافظة النسبية. على سبيل المثال ، سعة التقلبات الموسمية أو اليومية في درجات الحرارة في البيئة المائية أقل بكثير مما هي عليه في الأرض والجو. تضاريس القاع ، والاختلاف في الظروف في الأعماق المختلفة ، ووجود الشعاب المرجانية ، وما إلى ذلك. خلق مجموعة متنوعة من الظروف في البيئة المائية.

تنبع ميزات البيئة المائية من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه. وبالتالي ، فإن الكثافة العالية ولزوجة الماء لها أهمية بيئية كبيرة. تتناسب الثقل النوعي للماء مع جاذبية جسم الكائنات الحية. تبلغ كثافة الماء حوالي 1000 ضعف كثافة الهواء. لذلك ، فإن الكائنات المائية (خاصة تلك التي تتحرك بنشاط) تواجه قوة كبيرة من المقاومة الهيدروديناميكية. لهذا السبب ، تطور العديد من مجموعات الحيوانات المائية في اتجاه تكوين شكل الجسم وأنواع الحركة التي تقلل السحب ، مما يؤدي إلى انخفاض في استهلاك الطاقة للسباحة. وهكذا ، تم العثور على الشكل الانسيابي للجسم في ممثلي مجموعات مختلفة من الكائنات الحية التي تعيش في الماء - الدلافين (الثدييات) والأسماك العظمية والغضروفية.

كما أن الكثافة العالية للمياه هي السبب في انتشار الاهتزازات الميكانيكية (الاهتزازات) بشكل جيد في البيئة المائية. كان هذا مهمًا في تطور أعضاء الحس والتوجه في الفضاء والتواصل بين الأحياء المائية. أربع مرات أكبر من الهواء ، تحدد سرعة الصوت في البيئة المائية التردد العالي لإشارات تحديد الموقع بالصدى.

بسبب الكثافة العالية للبيئة المائية ، فإن سكانها محرومون من الاتصال الإلزامي بالركيزة ، والتي تتميز بها أشكال الأرضويرتبط بقوى الجاذبية. لذلك ، هناك مجموعة كاملة من الكائنات المائية (نباتات وحيوانات على حد سواء) التي توجد دون اتصال إلزامي بالقاع أو الركيزة الأخرى ، "تطفو" في عمود الماء.

فتحت الموصلية الكهربائية إمكانية التكوين التطوري لأجهزة الإحساس الكهربائية والدفاع والهجوم.

بيئة الحياة الأرضية والجوية

تتميز البيئة الأرضية والجوية بمجموعة كبيرة ومتنوعة من الظروف المعيشية والمنافذ البيئية والكائنات الحية التي تعيش فيها. وتجدر الإشارة إلى أن الكائنات الحية تلعب دورًا أساسيًا في تشكيل ظروف بيئة الحياة الأرضية والجوية ، وقبل كل شيء ، تكوين الغاز في الغلاف الجوي. تقريبا كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو من أصل حيوي.

الملامح الرئيسية لبيئة الأرض - الهواء هي السعة الكبيرة للتغيرات في العوامل البيئية ، وعدم تجانس البيئة ، وتأثير قوى الجاذبية ، وانخفاض كثافة الهواء. مجموعة معقدة من العوامل الفيزيائية والجغرافية والمناخية المتأصلة في بعض منطقة طبيعية، يؤدي إلى التكوين التطوري للتكيفات المورفوفيزيولوجية للكائنات الحية في الحياة في هذه الظروف ، وتنوع أشكال الحياة.

هواء الغلاف الجوي يتميز الهواء برطوبة منخفضة ومتغيرة. حد هذا الظرف إلى حد كبير (مقيّد) من إمكانيات إتقان بيئة الأرض والجو ، كما وجه تطور استقلاب الماء والملح وهيكل أعضاء الجهاز التنفسي.

التربة كبيئة معيشية

التربة هي نتيجة أنشطة الكائنات الحية. أدت الكائنات الحية التي تعيش في البيئة الأرضية والجوية إلى ظهور التربة كموطن فريد. التربة نظام معقد يتضمن مرحلة صلبة (جزيئات معدنية) ومرحلة سائلة (رطوبة التربة) ومرحلة غازية. تحدد نسبة هذه المراحل الثلاث خصائص التربة كبيئة معيشية.

من السمات المهمة للتربة أيضًا وجود كمية معينة من المادة العضوية. تتشكل نتيجة موت الكائنات الحية وهي جزء من إفرازاتهم (إفرازات).

تحدد ظروف موائل التربة خصائص التربة مثل تهويتها (أي تشبع الهواء) ، والرطوبة (وجود الرطوبة) ، والقدرة الحرارية والنظام الحراري (تغير درجات الحرارة يوميًا ، موسميًا ، من سنة إلى أخرى). النظام الحراري ، مقارنة ببيئة الأرض والجو ، أكثر تحفظًا ، خاصة في الأعماق الكبيرة. بشكل عام ، تتميز التربة بظروف معيشية مستقرة إلى حد ما.

الاختلافات العمودية هي أيضًا سمة مميزة لخصائص التربة الأخرى ، على سبيل المثال ، يعتمد اختراق الضوء ، بالطبع ، على العمق.

لاحظ العديد من المؤلفين الموقع الوسيط لبيئة التربة للحياة بين الماء و البيئات الأرضية والجوية. يمكن أن يسكن التربة الكائنات الحية التي تحتوي على كل من الماء و نوع الهواءعمليه التنفس. يكون التدرج الرأسي لاختراق الضوء في التربة أكثر وضوحًا منه في الماء. تم العثور على الكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء سمك التربة والنباتات (في المقام الأول ، أنظمة الجذر) مع الآفاق الخارجية.

تتميز كائنات التربة بأعضاء وأنواع معينة من الحركة (أطراف مختبئة في الثدييات ؛ القدرة على تغيير سمك الجسم ؛ وجود كبسولات رأس متخصصة في بعض الأنواع) ؛ أشكال الجسم (دائرية ، على شكل ذئب ، على شكل دودة) ؛ أغطية متينة ومرنة ؛ تقليل العيون واختفاء الصبغات. بين سكان التربة ، تم تطوير البلعم على نطاق واسع - أكل جثث الحيوانات الأخرى ، والبقايا المتعفنة ، وما إلى ذلك.

الجسم كموطن

قائمة المصطلحات

NICHE بيئي

موقع الأنواع في الطبيعة ، بما في ذلك ليس فقط مكان الأنواع في الفضاء ، ولكن أيضًا دورها الوظيفي في المجتمع الطبيعي ، والموقف المتعلق بالظروف اللاأحيائية للوجود ، ومكان المراحل الفردية دورة الحياةممثلو الأنواع في الوقت المناسب (على سبيل المثال ، تشغل أنواع نباتات الربيع المبكرة مكانة بيئية مستقلة تمامًا).

تطور

التطور التاريخي الذي لا رجعة فيه للحياة البرية ، مصحوبًا بتغيير في التكوين الجيني للسكان ، وتكوين الأنواع وانقراضها ، وتحول النظم البيئية والمحيط الحيوي ككل.

البيئة الداخلية للمنظمة

بيئة تتميز بثبات نسبي في التكوين والخصائص ، مما يضمن تدفق العمليات الحيوية في الجسم. بالنسبة للإنسان ، البيئة الداخلية للجسم هي نظام الدم والليمفاوية وسوائل الأنسجة.

صدى ، الموقع

تحديد الموقع في الفضاء لجسم ما عن طريق الإشارات المنبعثة أو المنعكسة (في حالة تحديد الموقع بالصدى ، إدراك الإشارات الصوتية). تمتلك خنازير غينيا والدلافين القدرة على تحديد الموقع بالصدى الخفافيش. الرادار والتحديد الكهربائي - إدراك إشارات الراديو المنعكسة وإشارات المجال الكهربائي. تمتلك بعض الأسماك القدرة على هذا النوع من المواقع - النيل طويل الأنف ، gimarchus.

الخصائص العامة.يحتل الغلاف المائي كبيئة حياة مائية حوالي 71٪ من المساحة و 1/800 من الحجم العالم. تتركز الكمية الرئيسية للمياه ، أكثر من 94٪ ، في البحار والمحيطات (الشكل 5.2).

أرز. 5.2 محيط العالم مقارنة بالأرض (وفقًا لـ N.F Reimers ، 1990)

في المياه العذبة للأنهار والبحيرات لا تزيد كمية المياه عن 0.016٪ من إجمالي حجم المياه العذبة.

في المحيط مع البحار المكونة له ، هناك منطقتان بيئيتان مميزتان بشكل أساسي: العمود المائي - بلاجيوالقاع بنتال.اعتمادا على العمق ، ينقسم البنتال إلى المنطقة الساحلية الفرعية -مساحة الانزال السلس للأرض حتى عمق 200 م ، باثيال -منطقة منحدر حاد و منطقة السحيقة -قاع محيطي بمتوسط ​​عمق 3-6 كم. تسمى المناطق العميقة من البنتال ، المقابلة لمنخفضات قاع المحيط (6-10 كم) فوق الجسم.تسمى حافة الساحل التي تغمرها المياه عند ارتفاع المد الساحل.يسمى جزء الساحل فوق مستوى المد والجزر ، المبلل برذاذ الأمواج فوق السواحل.

تنقسم المياه المفتوحة للمحيطات أيضًا إلى مناطق عمودية وفقًا للمناطق البنتالية: النوع ، bati-peligial ، السحيق(الشكل 5.3).

أرز. 5.3 المنطقة البيئية العمودية للمحيطات

(وفقًا لـ N.F Reimers ، 1990)

يعيش ما يقرب من 150000 نوع من الحيوانات في البيئة المائية ، أو حوالي 7٪ من العدد الإجمالي (الشكل 5.4) و 10000 نوع من النباتات (8٪).

يجب الانتباه أيضًا إلى حقيقة أن ممثلي معظم مجموعات النباتات والحيوانات بقوا في البيئة المائية ("مهدهم") ، ولكن عدد أنواعهم أقل بكثير من الأنواع البرية. ومن هنا الاستنتاج - حدث التطور على الأرض بشكل أسرع.

إن تنوع وثراء النباتات والحيوانات يميزان البحار والمحيطات في المناطق الاستوائية والاستوائية ، وفي المقام الأول المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي. شمال وجنوب هذه الأحزمة التركيب النوعييستنفد تدريجيا. على سبيل المثال ، في منطقة أرخبيل جزر الهند الشرقية ، يتم توزيع ما لا يقل عن 40000 نوع من الحيوانات ، بينما يوجد في بحر لابتيف 400 نوع فقط. يتركز الجزء الأكبر من الكائنات الحية في المحيط العالمي في منطقة صغيرة نسبيًا سواحل البحر منطقة معتدلةوبين غابات المانغروف في البلدان الاستوائية.

حصة الأنهار والبحيرات والمستنقعات ، كما ذكرنا سابقًا ، ضئيلة مقارنة بالبحار والمحيطات. ومع ذلك ، فإنها تخلق إمدادات المياه العذبة اللازمة للنباتات والحيوانات والبشر.

أرز. 5.4. توزيع الفئات الرئيسية للحيوانات حسب البيئة

الموائل (وفقًا لـ G.V. Voitkevich و V.A. Vronsky ، 1989)

ملحوظةالحيوانات الموضوعة تحت الخط المتموج تعيش في البحر ، وفوقه - في بيئة الأرض والجو

من المعروف أن ليس فقط البيئة المائية لديها تأثير قويعلى سكانها ، ولكن أيضًا المادة الحية للغلاف المائي ، التي تؤثر على الموائل ، وتعيد تدويرها وتشركها في تداول المواد. لقد ثبت أن مياه المحيطات والبحار والأنهار والبحيرات تتحلل وتستعيد في الدورة الحيوية خلال مليوني سنة ، أي أن كل ذلك مر عبر المادة الحية على الأرض أكثر من ألف مرة.

وبالتالي ، فإن الغلاف المائي الحديث هو نتاج النشاط الحيوي للمادة الحية ليس فقط للعهود الجيولوجية الماضية ، ولكن أيضًا للعهود الجيولوجية الماضية.

السمة المميزة للبيئة المائية هي إمكانية التنقل،خاصة في الجداول والأنهار المتدفقة بسرعة. في البحار والمحيطات ، لوحظت موجات مد وجزر وتيارات قوية وعواصف. في البحيرات ، يتحرك الماء تحت تأثير درجة الحرارة والرياح.

المجموعات البيئية من hydrobionts.عمود الماء ، أو بلاجي(القواقع - البحر) ، تسكنها الكائنات البحرية التي لديها القدرة على السباحة أو البقاء في طبقات معينة (الشكل 5.5).

أرز. 5.5 لمحة عن المحيط وسكانه (وفقًا لـ N.N. Moiseev ، 1983)

في هذا الصدد ، تنقسم هذه الكائنات إلى مجموعتين: السوابحو العوالق.المجموعة البيئية الثالثة - benthos -من سكان القاع.

السوابح(nektos - العائمة) عبارة عن مجموعة من الحيوانات البحرية التي تتحرك بنشاط ليس لها اتصال مباشر بالقاع. هذه حيوانات كبيرة بشكل أساسي قادرة على السفر لمسافات طويلة والتيارات المائية القوية. لديهم شكل جسم انسيابي وأعضاء حركة متطورة. تشمل الكائنات الحية النموذجية للنيكتون الأسماك والحبار والحيتان والزعانف. يشمل النيكتون في المياه العذبة ، بالإضافة إلى الأسماك ، البرمائيات والحشرات المتحركة بنشاط. يمكن للعديد من الأسماك البحرية التحرك في عمود الماء بسرعات كبيرة: تصل إلى 45-50 كم / ساعة - الحبار (Oegophside) ، 100-150 كم / ساعة - المراكب الشراعية (Jstiopharidae) و 130 كم / ساعة - سمك أبو سيف (Xiphias glabius).

العوالق(planktos - wandering، soing) عبارة عن مجموعة من الكائنات البحرية التي لا تملك القدرة على الحركة النشطة السريعة. كقاعدة عامة ، هذه حيوانات صغيرة - العوالق الحيوانيةوالنباتات - العوالق النباتيةمن لا يستطيع مقاومة التيارات. يتضمن تكوين العوالق أيضًا يرقات العديد من الحيوانات "العائمة" في عمود الماء. توجد الكائنات العوالق على سطح الماء وعلى العمق وفي الطبقة السفلية.

الكائنات الحية التي تعيش على سطح الماء هي مجموعة خاصة - نيوستون.يعتمد تكوين النيوستون أيضًا على مرحلة تطور عدد من الكائنات الحية. يمرون عبر مرحلة اليرقات ، ويكبرون ، يتركون الطبقة السطحية التي خدمتهم كملاذ ، وينتقلون للعيش في القاع أو في الطبقات السفلية والعميقة. وتشمل هذه يرقات عشاري الأرجل ، البرنقيل ، مجدافيات الأرجل ، بطنيات الأرجل وذوات الصدفتين ، الجراثيم ، كثرة الأشواك ، الأسماك ، إلخ.

تسمى نفس الكائنات التي يكون جزء من جسمها فوق سطح الماء والآخر في الماء حجر اللعب.وتشمل هذه الأعشاب البط (Lemma) ، و siphonophores (Siphonophora) ، وما إلى ذلك.

تلعب العوالق النباتية دورًا مهمًا في حياة المسطحات المائية ، حيث إنها المنتج الرئيسي للمواد العضوية. تشمل العوالق النباتية في المقام الأول الدياتومات (الدياتومات) والطحالب الخضراء (الكلوروفيتا) ، وسوط النبات (Phytomastigina) ، و peridineae (Peridineae) و coccolithophores (Coccolitophoridae). في المياه العذبة ، لا تنتشر الطحالب الخضراء فقط ، ولكن أيضًا الطحالب الخضراء المزرقة (Cyanophyta).

يمكن العثور على العوالق الحيوانية والبكتيريا في أعماق مختلفة. في المياه العذبة ، غالبًا ما تسبح بشكل سيئ من القشريات الكبيرة نسبيًا (Daphnia ، Cyclopoidea ، Ostrocoda) ، العديد من الروتيفيرات (Rotatoria) والأوليات شائعة.

تهيمن القشريات الصغيرة على العوالق الحيوانية البحرية (Copepoda ، Amphipoda ، Euphausiaceae) ، البروتوزوا (Foraminifera ، Radiolaria ، Tintinoidea). من الممثلين الكبار ، هؤلاء هم pteropods (Pteropoda) ، قنديل البحر (Scyphozoa) و ctenophores (Ctenophora) ، salps (Salpae) ، بعض الديدان (Aleiopidae ، Tomopteridae).

الكائنات العوالق مهمة مكون غذائيبالنسبة للعديد من الحيوانات المائية ، بما في ذلك عمالقة مثل حيتان البالين (Mystacoceti) ، التين. 5.6

الشكل 5.6. مخطط الاتجاهات الرئيسية للطاقة وتبادل المادة في المحيط

بينثوس(benthos - deep) عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية تعيش في قاع الخزانات (على الأرض وفي الأرض). وهي مقسمة إلى zoobenthosو نبات القاع.بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم تمثيله بواسطة حيوانات مرتبطة ، أو تتحرك ببطء ، أو تختبئ في الأرض. في المياه الضحلة ، تتكون من كائنات حية تخليق المواد العضوية(المنتجون) واستهلاكها (المستهلكون) وتدميرها (المخفضات). في الأعماق التي لا يوجد فيها ضوء ، غائبة phytobenthos (المنتجين). تسود المنخربات البحرية ، الإسفنج ، الجوف ، الديدان ، ذراعي الأرجل ، الرخويات ، الأسكيديا ، الأسماك ، إلخ. الأشكال القاعية أكثر عددًا في المياه الضحلة. يمكن أن يصل إجمالي الكتلة الحيوية هنا إلى عشرات الكيلوجرامات لكل متر مربع.

تشتمل القاع النباتية في البحار بشكل أساسي على الطحالب (الدياتومات والأخضر والبني والأحمر) والبكتيريا. على طول السواحل توجد نباتات مزهرة - زوستيرا (زوستيرا) ، روبيا (روبيا) ، فيلوسبوديكس (فيلوسباديكس). المناطق الصخرية والصخرية في القاع هي الأغنى في نباتات القاع.

في البحيرات ، كما في البحار ، يميزون العوالق ، نيكتونو benthos.

ومع ذلك ، في البحيرات وغيرها من المسطحات المائية العذبة ، يوجد عدد أقل من zoobenthos مما هو عليه في البحار والمحيطات ، وتكوين الأنواع موحد. هذه هي بشكل أساسي البروتوزوا ، الإسفنج ، الديدان الهدبية والديدان الصغيرة ، العلق ، الرخويات ، يرقات الحشرات ، إلخ.

يتم تمثيل Phytobenthos في المياه العذبة بالبكتيريا والدياتومات والطحالب الخضراء. تقع النباتات الساحلية من الساحل في عمق أحزمة محددة بوضوح. الحزام الأول -النباتات شبه المغمورة (القصب ، والكاتيل ، والرسديات ، والقصب) ؛ الحزام الثاني -نباتات مغمورة بأوراق عائمة (فودوكرا ، كبسولات ، زنابق الماء ، طحلب البط). في الحزام الثالثتسود النباتات - عشب البرك ، إلوديا ، إلخ (الشكل 5.7).

أرز. 5.7 تجذير النباتات في القاع (أ):

1 - كاتيل 2- الاندفاع 3 - رأس السهم. 4 - زنبق الماء 5 ، 6 - البرك. 7- الحراء. الطحالب العائمة الحرة (ب): 8 ، 9 - أخضر خيطي ؛ 10-13 - أخضر ؛ 14-17 - الدياتومات ؛ 18-20 - أخضر مزرق

وفقًا لطريقة حياتهم ، تنقسم النباتات المائية إلى قسمين رئيسيين مجموعات بيئية: النباتات المائية -النباتات مغمورة فقط في قاع الماء وعادة ما تكون متجذرة في الأرض ، و نباتات مائية -نباتات مغمورة بالكامل في الماء ، وأحيانًا تطفو على السطح أو لها أوراق طافية.

في حياة الكائنات المائية ، تلعب أنظمة الحركة العمودية للماء والكثافة ودرجة الحرارة والضوء والملح والغاز (محتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) وتركيز أيونات الهيدروجين (pH) دورًا مهمًا.

نظام درجة الحرارة.إنه يختلف في الماء ، أولاً ، عن طريق تدفق أقل للحرارة ، وثانيًا ، عن طريق ثبات أكبر مما هو على الأرض. ينعكس جزء من الطاقة الحرارية التي تدخل سطح الماء ، ويتم إنفاق جزء منها على التبخر. إن تبخر الماء من سطح الخزانات ، والذي يستهلك حوالي 2263x8J / g ، يمنع ارتفاع درجة حرارة الطبقات السفلية ، كما أن تكوين الجليد ، الذي يطلق حرارة الانصهار (333.48 J / g) ، يبطئ من تبريدها.

يتبع التغيير في درجة الحرارة في المياه المتدفقة تغيراتها في الهواء المحيط ، والتي تختلف في السعة الأصغر.

في البحيرات والبرك في مناطق خطوط العرض المعتدلة ، يتم تحديد النظام الحراري من خلال ظاهرة فيزيائية معروفة - كثافة المياه قصوى عند 4 درجات مئوية. ينقسم الماء فيها بوضوح إلى ثلاث طبقات: الطبقة العليا - إبليمنيون ،درجة الحرارة التي تشهد تقلبات موسمية حادة ؛ طبقة الانتقال في درجة الحرارة الانتقالية - ميتاليمنيون ،أين يحتفل انخفاض حاددرجات الحرارة. أعماق البحار (القاع) - hypolimnionتصل إلى القاع حيث تكون درجة الحرارة على مدار العام التغييراتبعض الشيء.

في الصيف ، توجد طبقات الماء الأكثر دفئًا على السطح ، والأبرد - في القاع. هذا النوعيسمى التوزيع الطبقي لدرجات الحرارة في الخزان التقسيم الطبقي المباشرفي الشتاء ، حيث تنخفض درجة الحرارة ، التقسيم الطبقي العكسي.درجة حرارة الطبقة السطحية من الماء قريبة من 0 درجة مئوية. في الجزء السفلي ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 4 درجات مئوية ، وهو ما يتوافق مع أقصى كثافة لها. وهكذا ترتفع درجة الحرارة مع العمق. هذه الظاهرة تسمى انقسام درجة الحرارة.لوحظ في معظم بحيراتنا في الصيف والشتاء. نتيجة لذلك ، يتم إزعاج الدورة الرأسية ، وتشكل طبقات كثافة الماء ، وتبدأ فترة الركود المؤقت في - ركود(الشكل 5.8).

مع زيادة أخرى في درجة الحرارة ، تصبح الطبقات العليا من الماء أقل كثافة ولم تعد تغرق - يبدأ الركود الصيفي. "

في الخريف ، تبرد المياه السطحية مرة أخرى إلى 4 درجات مئوية وتغرق في القاع ، مما يتسبب في اختلاط ثانوي للكتل في العام مع معادلة درجة الحرارة ، أي بداية فصل الخريف

في البيئة البحريةهناك أيضًا طبقات حرارية يحددها العمق. تتميز الطبقات التالية في المحيطات سطح- تتعرض المياه لعمل الريح ، وقياسا على الغلاف الجوي تسمى هذه الطبقة التروبوسفيرأو البحرية الغلاف الحراري.تلاحظ التقلبات اليومية في درجة حرارة الماء هنا حتى عمق حوالي 50 مترًا ، ويتم ملاحظة التقلبات الموسمية بشكل أعمق. يصل سمك الغلاف الحراري إلى 400 م. متوسط ​​-يمثل خط حراري ثابت.تنخفض درجة الحرارة فيه في البحار والمحيطات المختلفة إلى 1-3 درجة مئوية. يمتد إلى عمق حوالي 1500 م. بحر عميق -تتميز بنفس درجة الحرارة حوالي 1-3 درجة مئوية ، باستثناء المناطق القطبية ، حيث تقترب درجة الحرارة من 0 درجة مئوية.

فيبشكل عام ، تجدر الإشارة إلى أن سعة التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا من المحيط لا تزيد عن 10-15 درجة مئوية في المياه القارية 30-35 درجة مئوية.

أرز. 5.8 التقسيم الطبقي وخلط المياه في البحيرة

(وفقًا لـ E.Günther et al. ، 1982)

تتميز الطبقات العميقة من الماء بدرجة حرارة ثابتة. في المياه الاستوائية متوسط ​​درجة الحرارة السنويةالطبقات السطحية 26-27 درجة مئوية ، في القطب - حوالي 0 درجة مئوية وتحت. الاستثناء هو الينابيع الحرارية ، حيث تصل درجة حرارة الطبقة السطحية إلى 85-93 درجة مئوية.

في الماء كوسيط حي ، من ناحية ، هناك مجموعة كبيرة إلى حد ما من ظروف درجات الحرارة ، ومن ناحية أخرى ، السمات الديناميكية الحرارية للبيئة المائية ، مثل الحرارة النوعية العالية ، والتوصيل الحراري العالي والتوسع عند التجميد ( في هذه الحالة ، يتشكل الجليد فقط من الأعلى ، ولا يتجمد عمود الماء الرئيسي) ، مما يخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية.

وبالتالي ، بالنسبة لفصل الشتاء للنباتات المائية الدائمة في الأنهار والبحيرات ، فإن التوزيع الرأسي لدرجات الحرارة تحت الجليد له أهمية كبيرة. يقع الماء الأكثر كثافة وأقل برودة مع درجة حرارة 4 درجات مئوية في الطبقة السفلية ، حيث تنحدر براعم الشتاء (توريون) من نباتات الزهقرنية والفقاع ولون الماء وما إلى ذلك (الشكل 5.9) ، وكذلك النباتات المورقة الكاملة ، مثل البطة ، Elodea.

أرز. 5.9. الفودوكراس (Hydrocharias morsus ranae) في الخريف.

البراعم الشتوية مرئية ، وتغرق في القاع

(من TK Goryshinoya ، 1979)

كان يعتقد أن الغمر يرتبط بتراكم النشا ووزن النباتات. بحلول الربيع ، يتم تحويل النشا إلى سكريات ودهون قابلة للذوبان ، مما يجعل البراعم أخف وزنًا ويسمح لها بالطفو.

تتكيف الكائنات الحية الموجودة في مستودعات خطوط العرض المعتدلة جيدًا مع الحركات الرأسية الموسمية لطبقات المياه ، وللربيع والخريف ، وللركود الصيفي والشتوي. نظرًا لأن نظام درجة حرارة المسطحات المائية يتميز باستقرار كبير ، فإن الحرارة المتضخمة أكثر شيوعًا بين hydrobionts منه بين الكائنات الحية على الأرض.

تم العثور على الأنواع Eurythermal بشكل رئيسي في المسطحات المائية القارية الضحلة وفي سواحل البحار في خطوط العرض المرتفعة والمعتدلة ، حيث تكون التقلبات اليومية والموسمية كبيرة.

كثافة الماء.الماء أكثر كثافة من الهواء. في هذا الصدد ، فهي أفضل 800 مرة من بيئة الهواء. كثافة الماء المقطر عند 4 درجات مئوية 1 جم / سم 3. يمكن أن تكون كثافة المياه الطبيعية المحتوية على أملاح مذابة أعلى: حتى 1.35 جم / سم 3. في المتوسط ​​، في عمود الماء ، لكل 10 أمتار من العمق ، يزداد الضغط بمقدار 1 جو. تنعكس الكثافة العالية للماء في بنية جسم النباتات المائية. لذلك ، إذا تم تطوير الأنسجة الميكانيكية جيدًا في النباتات الأرضية ، والتي تضمن قوة الجذوع والسيقان ، فإن موقع الأنسجة الميكانيكية والموصلية على طول محيط الجذع يخلق بنية "أنبوبية" تقاوم مكامن الخلل والانحناء جيدًا ، ثم في النباتات المائية ، يتم تقليل الأنسجة الميكانيكية بشكل كبير ، حيث يتم دعم النباتات من تلقاء نفسها. غالبًا ما تتركز العناصر الميكانيكية والحزم الموصلة في وسط الساق أو سويقات الأوراق ، مما يعطي القدرة على الانحناء عندما يتحرك الماء.

تمتلك النباتات المائية المغمورة طفوًا جيدًا تم إنشاؤه بواسطة أجهزة خاصة (الأكياس الهوائية والتورمات). لذلك ، فإن أوراق بركة التجديف تقع على سطح الماء وتحت كل ورقة لديها فقاعة عائمة مملوءة بالهواء. مثل سترة نجاة صغيرة ، تسمح الفقاعة للورقة بأن تطفو على سطح الماء. تعمل غرف الهواء في الساق على إبقاء النبات في وضع مستقيم وتوصيل الأكسجين إلى الجذور.

كما يزيد الطفو مع زيادة سطح الجسم. يظهر هذا بوضوح في الطحالب المجهرية العوالق. تساعد نواتج الجسم المختلفة على "الطفو" بحرية في عمود الماء.

تتوزع الكائنات الحية في البيئة المائية عبر سمكها. على سبيل المثال ، في الخنادق المحيطية ، تم العثور على الحيوانات على أعماق تزيد عن 10000 متر ويمكنها تحمل الضغط من عدة إلى مئات من الأجواء. وبالتالي ، فإن سكان المياه العذبة (الخنافس العائمة ، والنعال ، و suvoyi ، وما إلى ذلك) يتحملون ما يصل إلى 600 الغلاف الجوي في التجارب. Holothurians من جنس Elpidia والديدان Priapulus caudatus يسكنون من المنطقة الساحلية إلى فوق الجسم. في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن العديد من سكان البحار والمحيطات يعتمدون نسبيًا على الجدران ويقتصرون على أعماق معينة. هذا ينطبق في المقام الأول على أنواع المياه الضحلة والعميقة. تعيش فقط في الساحل دودة حلقيةالدودة الرملية Arenicola والرخويات - طيور البحر (الرضفة). على ال أعماق كبيرةعند ضغط لا يقل عن 400-500 ضغط جوي ، تم العثور على أسماك من مجموعة الصيادين ، رأسيات الأرجلوالقشريات ونجم البحر و pogonophores وغيرها.

توفر كثافة الماء فرصة للكائنات الحيوانية للاعتماد عليها ، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. يعمل دعم الوسط كشرط للارتفاع في الماء. يتم تكييف العديد من hydrobionts مع طريقة الحياة هذه.

وضع الضوء.تتأثر الكائنات المائية بشكل كبير بنظام الضوء وشفافية المياه. تضعف شدة الضوء في الماء بشكل كبير (الشكل 5.10) ، حيث ينعكس جزء من الإشعاع الساقط من سطح الماء ، بينما يمتص الجزء الآخر بسمكه. يرتبط توهين الضوء بشفافية الماء. في المحيطات ، على سبيل المثال ، مع شفافية عالية ، لا يزال حوالي 1٪ من الإشعاع يسقط على عمق 140 مترًا ، وفي البحيرات الصغيرة ذات المياه المغلقة إلى حد ما بالفعل على عمق 2 متر - فقط أعشار بالمائة.

أرز. 5.10. إضاءة في الماء أثناء النهار.

خزان Tsimlyansk (وفقًا لـ A. A. Potapov ،

العمق: 1 - على السطح ؛ 2-0.5 م ؛ 3 - 1.5 م 4-2 م

نظرًا لحقيقة أن أشعة أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي لا تمتصها المياه بشكل متساوٍ ، فإن التركيب الطيفي للضوء يتغير أيضًا مع العمق ، وتضعف الأشعة الحمراء. تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء إلى أعماق كبيرة. يتحول الشفق الذي يزداد عمقًا مع عمق المحيط إلى اللون الأخضر في البداية ، ثم الأزرق ، ثم الأزرق ، ثم الأزرق البنفسجي ، ثم يتغير لاحقًا إلى ظلام مستمر. وفقًا لذلك ، تحل الكائنات الحية محل بعضها البعض بالعمق.

لذلك ، لا تعاني النباتات التي تعيش على سطح الماء من نقص في الضوء ، ويشار إلى النباتات المغمورة وخاصة النباتات الموجودة في أعماق البحار باسم "نباتات الظل". يجب عليهم التكيف ليس فقط مع نقص الضوء ، ولكن أيضًا مع التغيير في تكوينه عن طريق إنتاج أصباغ إضافية. يمكن ملاحظة ذلك في نمط الألوان المعروف في الطحالب التي تعيش في أعماق مختلفة. في مناطق المياه الضحلة ، حيث لا يزال بإمكان النباتات الوصول إلى الأشعة الحمراء ، والتي يمتصها الكلوروفيل إلى أقصى حد ، تسود الطحالب الخضراء عادةً. في المناطق العميقة هناك الطحالب البنية، والتي تحتوي ، بالإضافة إلى الكلوروفيل ، على أصباغ بنية مثل phycofein ، fucoxanthin ، إلخ. الطحالب الحمراء التي تحتوي على صبغة phyco-erythrin تعيش بشكل أعمق. هنا ، القدرة على الالتقاط أشعة الشمسمع طول مختلفأمواج. تم تسمية هذه الظاهرة التكيف اللوني.

تمتلك أنواع أعماق البحار عددًا من السمات الفيزيائية الموجودة في نباتات الظل. من بينها ، تجدر الإشارة إلى النقطة المنخفضة لتعويض التمثيل الضوئي (30-100 لوكس) ، "سمة الظل" لمنحنى الضوء لعملية التمثيل الضوئي مع هضبة تشبع منخفضة ، في الطحالب ، على سبيل المثال ، الحجم الكبير للكروماتوفور. بينما بالنسبة للأشكال السطحية والعائمة ، تكون هذه المنحنيات من النوع "الأخف".

لاستخدام الضوء الضعيف في عملية التمثيل الضوئي ، يلزم زيادة مساحة الأعضاء الممتلئة. وهكذا ، فإن رأس السهم (Sagittaria sagittifolia) يشكل أوراقًا بأشكال مختلفة عند التطور على الأرض وفي الماء.

يشفر البرنامج الوراثي إمكانية التطور في كلا الاتجاهين. إن "الزناد" لتطوير الأشكال "المائية" للأوراق هو التظليل ، وليس التأثير المباشر للمياه.

كثيرا ما يترك نباتات مائية، مغمورة في الماء ، يتم تشريحها بشدة إلى فصوص خيطية ضيقة ، على سبيل المثال ، في نباتات زهقرنية ، uruti ، الفقاع ، أو لها صفيحة رقيقة شفافة - أوراق تحت الماء من كبسولات البيض ، زنابق الماء ، أوراق أعشاب البرك المغمورة.

هذه السمات هي أيضًا من سمات الطحالب ، مثل الطحالب الخيطية ، والثالث المقطوع من الشعيرات ، والثالث الشفاف الرقيق للعديد من أنواع أعماق البحار. هذا يجعل من الممكن للنباتات المائية زيادة نسبة مساحة الجسم إلى الحجم ، وبالتالي تطوير مساحة سطح كبيرة بتكلفة منخفضة نسبيًا للكتلة العضوية.

النباتات المغمورة جزئيًا في الماء لها تعريف جيد هيتيروفيلياعلى سبيل المثال ، الاختلاف في بنية الأوراق السطحية وتحت الماء في نفس النبات: هذا واضح للعيان في الحوذان المائية للأوراق المختلفة (الشكل 5.11) يتميز السطح بسمات مشتركة لأوراق النباتات الموجودة فوق سطح الأرض (هيكل ظهري مركزي ، متطور جيدًا الأنسجة الغشائية وجهاز الفم) ، تحت الماء - شفرات أوراق رقيقة جدًا أو مقطوعة. كما لوحظ الهتيروفيليا في زنابق الماء وكبسولات البيض ورؤوس الأسهم والأنواع الأخرى.

أرز. 5.11. Heterophilia في الماء الحوذان

حوذان متنوعة (من T ، G. Goryshina ، 1979)

الأوراق: 1 - السطح ؛ 2 - تحت الماء

مثال توضيحي هو الخطمي (Simn latifolium) ، حيث يمكن للمرء أن يرى عدة أشكال من الأوراق على جذعها ، مما يعكس جميع التحولات من الأرضية النموذجية إلى المائية النموذجية.

يؤثر عمق البيئة المائية أيضًا على الحيوانات ، وتلوينها ، وتكوين الأنواع ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، في النظام البيئي للبحيرة ، تتركز الحياة الرئيسية في طبقة المياه ، حيث تخترق كمية من الضوء كافية لعملية التمثيل الضوئي. الحد الأدنى لهذه الطبقة يسمى مستوى التعويض. فوق هذا العمق ، تطلق النباتات كمية من الأكسجين أكثر مما تستهلكه ، ويمكن للكائنات الأخرى استخدام الأكسجين الزائد. تحت هذا العمق ، لا يمكن لعملية التمثيل الضوئي أن توفر التنفس ؛ فيما يتعلق بهذا ، يتوفر الأكسجين فقط للكائنات الحية ، والتي تأتي مع الماء من الطبقات السطحية للبحيرة.

تعيش الحيوانات ذات الألوان الزاهية والمتنوعة في الطبقات السطحية الخفيفة من الماء ، بينما عادة ما تكون أنواع أعماق البحار خالية من الأصباغ. في منطقة الشفق بالمحيط ، يتم رسم الحيوانات بألوان ذات صبغة حمراء ، مما يساعدها على الاختباء من الأعداء ، حيث يُنظر إلى اللون الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنه أسود. يعتبر اللون الأحمر نموذجيًا لحيوانات منطقة الشفق مثل القاروص والمرجان الأحمر والقشريات المختلفة وما إلى ذلك.

كلما كان امتصاص الضوء في الماء أقوى ، كلما قلت شفافيته ، وذلك بسبب وجود جزيئات من المواد المعدنية (الطين ، الطمي) فيه. تتناقص شفافية المياه أيضًا مع النمو السريع للنباتات المائية في فترة الصيفأو أثناء التكاثر الجماعي للكائنات الصغيرة الموجودة في الطبقات السطحية المعلقة. تتميز الشفافية بعمق شديد ، حيث لا يزال قرص Secchi منخفض بشكل خاص (قرص أبيض بقطر 20 سم) مرئيًا. في بحر سارجاسو (أوضح المياه) ، يمكن رؤية قرص Secchi على عمق 66.5 مترًا ، في المحيط الهادي- حتى 59 في الهند - حتى 50 بوصة البحار الضحلة- ما يصل إلى 5-15 مترًا شفافية الأنهار لا تتجاوز 1-1.5 مترًا ، وفي أنهار آسيا الوسطى آمو داريا وسير داريا - بضعة سنتيمترات. وبالتالي ، تختلف حدود مناطق التمثيل الضوئي اختلافًا كبيرًا في المسطحات المائية المختلفة. في أنقى المياه ، تصل منطقة التمثيل الضوئي ، أو منطقة euphotic ، إلى عمق لا يزيد عن 200 متر ، وتمتد منطقة الشفق (dysphotic) حتى 1000-1500 متر ، وأعمق ، في منطقة الانقطاع ، لا يخترق ضوء الشمس في الكل.

ساعات النهار في الماء أقصر بكثير (خاصة في الطبقات العميقة) منها على الأرض. تختلف كمية الضوء في الطبقات العليا من المسطحات المائية باختلاف خط عرض المنطقة والوقت من العام. وبالتالي ، فإن الليالي القطبية الطويلة تحد بشدة من الوقت المناسب لعملية التمثيل الضوئي في حوض القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، كما أن الغطاء الجليدي يجعل من الصعب على الضوء الوصول إلى جميع المسطحات المائية المتجمدة في الشتاء.

وضع الملح.تلعب الملوحة أو نظام الملح دورًا مهمًا في حياة الكائنات المائية. التركيب الكيميائييتكون الماء تحت تأثير الظروف الطبيعية والتاريخية والجيولوجية ، وكذلك تحت تأثير الإنسان. يحدد محتوى المركبات الكيميائية (الأملاح) في الماء ملوحة الماء ويتم التعبير عنها بالجرام لكل لتر أو في جزء في المليون(° / od). وفقًا للمعادن العامة للمياه ، يمكن تقسيمها إلى ماء طازج بمحتوى ملح يصل إلى 1 جم / لتر ، قليل الملوحة (1-25 جم / لتر) ، ملوحة البحر (26-50 جم / لتر) ومحلول ملحي (المزيد من 50 جم / لتر). أهم المواد الذائبة في الماء هي الكربونات والكبريتات والكلوريدات (الجدول 5.1).

وفقًا للفرضيات الحديثة حول أصل الحياة ، من المقبول عمومًا أن البيئة الأولية التطورية على كوكبنا كانت على وجه التحديد البيئة المائية. تأكيد العبارات المقبولة هو أن تركيز الأكسجين والكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والكلور في دمنا قريب من تركيزه في مياه المحيط.

الموائل المائية

في تكوينه ، بالإضافة إلى محيط البحر، تشمل جميع الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية. وهذه الأخيرة بدورها مصدر غذاء للأنهار والبحيرات والبحار. وبالتالي ، فإن دورة المياه في الطبيعة هي القوة الدافعة للغلاف المائي ومصدر مهم للمياه العذبة على الأرض.

بناءً على ما سبق ، يجب تقسيم الغلاف المائي إلى:

• السطح (يشمل الغلاف المائي السطحي البحار والمحيطات والبحيرات والأنهار والمستنقعات والأنهار الجليدية وما إلى ذلك) ؛
• تحت الارض.

السمة الرئيسية للغلاف المائي السطحي هي أنه لا يشكل طبقة متصلة ، ولكنه في نفس الوقت يحتل مساحة كبيرة - 70.8٪ من سطح الأرض.

يتم تمثيل تكوين الغلاف المائي تحت الأرض بالمياه الجوفية. يبلغ الحجم الإجمالي لاحتياطيات المياه على الأرض حوالي 1370 مليون كيلومتر مكعب ، يتركز حوالي 94٪ منها في المحيط ، و 4.12٪ في المياه الجوفية ، و 1.65٪ في الأنهار الجليدية ، وأقل من 0.02٪ من المياه موجودة في البحيرات والأنهار.

في الغلاف المائي ، بناءً على الظروف المعيشية للكائنات الحية ، يتم تمييز المناطق التالية:

• pelagial - عمود مائي وأسفل قاع ؛
• في المنحنى ، اعتمادًا على العمق ، يتميز السواحل - مساحة زيادة تدريجية في العمق تصل إلى 200 متر ؛
• باثيال - منحدر سفلي
• أعماق - قاع محيطي ، يصل عمقه إلى 6 كم ؛
• فوق السطحية ، ممثلة بانخفاضات قاع المحيط ؛
• ساحلي ، يمثل حافة الساحل تغمره المياه بانتظام أثناء المد المرتفع ويتم تصريفها بسبب انخفاض المد ؛ وشبه الساحلية ، والتي تمثل جزءًا من الساحل مبللًا برذاذ الأمواج.

وفقًا لنوع الموطن ونمط الحياة ، تنقسم الكائنات الحية التي تعيش في الغلاف المائي إلى المجموعات التالية:

1. Pelagos - مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء. من بين البيلاجوس ، تتميز العوالق - مجموعة من الكائنات الحية تشمل النباتات (العوالق النباتية) والحيوانات (العوالق الحيوانية) ، والتي لا تستطيع الحركة المستقلة في عمود الماء وتتحرك بواسطة التيارات ، وكذلك النيكتون - مجموعة من الكائنات الحية الكائنات الحية القادرة على الحركة المستقلة في عمود الماء (الأسماك ، المحار ، إلخ).
2. benthos - مجموعة من الكائنات الحية تعيش في القاع وفي الأرض. بدورها ، تنقسم القاعات إلى نباتات نباتية ، ممثلة بالطحالب والنباتات العليا ، و zoobenthos ( نجوم البحروالقشريات والرخويات وما إلى ذلك).

العوامل البيئية في الموائل المائية

تتمثل العوامل البيئية الرئيسية في الموائل المائية في التيارات والأمواج ، التي تعمل دون توقف تقريبًا. فهي قادرة على أن يكون لها تأثير غير مباشر على الكائنات الحية عن طريق تغيير التركيب الأيوني للماء ، وتمعدنه ، والذي بدوره يساهم في تغيير تركيزات المغذيات. بالنسبة للتأثير المباشر للعوامل المذكورة أعلاه ، فإنها تساهم في تكيف الكائنات الحية مع التدفق. لذلك ، على سبيل المثال ، الأسماك التي تعيش في المياه الهادئة لها جسم مسطح من الجانبين (الدنيس) ، بينما في الأسماك السريعة يكون مستديرًا في المقطع العرضي (سمك السلمون المرقط).

نظرًا لكونه وسطًا كثيفًا إلى حد ما ، فإن الماء يوفر مقاومة ملموسة لحركة الكائنات الحية التي تعيش فيه. هذا هو السبب في أن معظم سكان الغلاف المائي لديهم شكل جسم انسيابي (أسماك ، دلافين ، حبار ، إلخ).

ملاحظة 1

وتجدر الإشارة إلى أن الجنين البشري في الأسابيع الأولى من تطوره يشبه في كثير من النواحي جنين الأسماك وفقط في عمر شهر ونصف إلى شهرين يكتسب السمات المميزة للإنسان. كل هذا يشهد على الأهمية الحاسمة للبيئة المائية في تنمية الحياة.

بيئة الحياة المائية.

المحيط المائيتحتل حوالي 71٪ من مساحة الكوكب. وتتركز كمياتها الأساسية في البحار والمحيطات (94٪). في خزانات المياه العذبة ، تكون كمية المياه أقل بكثير (0.016٪).

يعيش حوالي 150 ألف نوع حيواني (7٪ من إجمالي عددها على الأرض) و 10 آلاف نوع نباتي (8٪) في البيئة المائية.

ملامح البيئة المائية: التنقل ، والكثافة ، والملح الخاص ، والضوء و ظروف درجة الحرارة، الحموضة (تركيز أيونات الهيدروجين) ، محتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمغذيات.

سمة مهمة من سمات البيئة المائية هي إمكانية التنقل.في الجداول والأنهار متوسط ​​السرعةيزيد التدفق عادةً كلما تحركت في اتجاه مجرى النهر. في الحقيقة تيار سريعتنمو النباتات التي تنمو على الركيزة بقشرة أو طحالب خيطية وطحالب وحشيش كبد. على تيار ضعيف - نباتات مبسطة بواسطة مجرى ، ولا تقدم مقاومة كبيرة لها وتعلق بشكل آمن بجسم غير متحرك مع نمو وفير للجذور العرضية. توجد نباتات فضفاضة حرة الطفو في الأماكن التي يكون فيها التدفق بطيئًا أو لا يشعر به على الإطلاق.

تمتلك اللافقاريات في الأنهار المضطربة جسمًا مسطحًا للغاية.

الماء 800 مرة أكبر من الهواء حسب الكثافة. كثافة المياه الطبيعية 1.35 جم / سم 3 بسبب محتواها من الملح. لكل 10 أمتار من العمق ، يزداد الضغط بمقدار 1 جو. في hydrobionts ، يتم تقليل الأنسجة الميكانيكية بشكل كبير. يعمل دعم الوسط كشرط لارتفاع والحفاظ على الأشكال غير الهيكلية في الماء. يتم تكييف العديد من hydrobionts مع طريقة الحياة هذه.

نظام الملحمهم للكائنات المائية.وفقًا للمعادن العامة للمياه ، يمكن تقسيمها إلى طازجة بمحتوى ملح يصل إلى 1 جم / لتر ، قليل الملوحة (1-25 جم / لتر) ، ملوحة البحر (26-50 جم / لتر). ) ومحلول ملحي (أكثر من 50 جم / لتر). أهم المواد الذائبة في الماء هي الكربونات والكبريتات والكلوريدات.

يمكن أن يعمل الكالسيوم كعامل مقيد. هناك مياه "لينة" - محتوى الكالسيوم أقل من 9 ملغ لكل 1 لتر والمياه "الصلبة" تحتوي على الكالسيوم أكثر من 25 ملغ لكل 1 لتر.

تم العثور على 13 فلزات وما لا يقل عن 40 معدنًا في مياه البحر.

يمكن أن يكون لملوحة المياه تأثير كبير على توزيع ووفرة الكائنات الحية.

لا يمتص الماء أشعة أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي بالتساوي ، ويتغير التركيب الطيفي للضوء مع العمق ، ويتم تخفيف الأشعة الحمراء. تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء إلى أعماق كبيرة. يتحول الشفق المتعمق في أعماق المحيط إلى اللون الأخضر أولاً ، ثم الأزرق ، ثم الأزرق ، والأزرق البنفسجي ، ويمتزج أكثر بالظلام المستمر.

في المناطق الضحلة ، تستخدم النباتات الأشعة الحمراء ، التي يمتصها الكلوروفيل ، وكقاعدة عامة ، تسود الطحالب الخضراء. في المناطق العميقة ، تم العثور على الطحالب البنية ، والتي ، بالإضافة إلى الكلوروفيل ، تحتوي على أصباغ بنية مثل phycofein ، fucoxanthin ، إلخ. الطحالب الحمراء التي تحتوي على Phycoerythrin الصباغ تعيش بشكل أعمق. هذه الظاهرة تسمى التكيف الكروماتوغرافي.

تعيش الحيوانات ذات الألوان الزاهية والمتنوعة في الطبقات السطحية الخفيفة من الماء ، بينما عادة ما تكون أنواع أعماق البحار خالية من الأصباغ. تعيش الكائنات ذات الصبغة الحمراء في منطقة الشفق ، مما يساعدها على الاختباء من الأعداء.

لا يزيد اتساع التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا من المحيط عن 10-15 درجة مئوية , في المياه القارية 30-35 درجة مئوية. تتميز الطبقات العميقة من الماء بدرجة حرارة ثابتة. في المياه الاستوائية ، يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية للطبقات السطحية 26-27 درجة مئوية ، في المياه القطبية - حوالي 0 درجة مئوية وأقل. الاستثناء هو الينابيع الحرارية حيث تصل درجة حرارة الطبقة السطحية إلى 85-93 درجة مئوية.

الخصائص الديناميكية الحرارية للبيئة المائية - السعة الحرارية العالية النوعية والتوصيل الحراري العالي والتمدد عند التجميد ، تخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية.

مع زيادة حموضةالماء ، عادة ما ينخفض ​​تنوع أنواع الحيوانات التي تعيش في الأنهار والبرك والبحيرات.

تعتبر خزانات المياه العذبة ذات الأس الهيدروجيني 3.7 - 4.7 حمضية ، 6.95 - 7.3 - قلوية ، مع درجة حموضة تزيد عن 7.8 - قلوية. في المسطحات المائية العذبة ، يتعرض الأس الهيدروجيني لتقلبات كبيرة ، غالبًا أثناء النهار. مياه البحر قلوية بدرجة أكبر ويتغير الرقم الهيدروجيني لها بدرجة أقل من المياه العذبة. يتناقص الرقم الهيدروجيني مع العمق.

غالبية أسماك المياه العذبةيقاوم الأس الهيدروجيني من 5 إلى 9. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 5 ، فسيتم ملاحظة الموت الجماعي للأسماك ، وفوق 10 ، تموت جميع الأسماك والحيوانات الأخرى.

الغازات الرئيسية للبيئة المائية هي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، وكبريتيد الهيدروجين أو الميثان لهما أهمية ثانوية.

الأوكسجين للبيئة المائية هو الأهم العامل البيئي. يدخل الماء من الهواء وتطلقه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا ، يمكن أن يحدث نقص الأكسجين بسبب زيادة استهلاكه. بالقرب من قاع المسطحات المائية ، يمكن أن تكون الظروف قريبة من اللاهوائية.

ثاني أكسيد الكربون يزيد 700 مرة عن الغلاف الجوي ، لأنه أكثر قابلية للذوبان في الماء 35 مرة.

في البيئة المائية ، يمكن تمييز ثلاث مجموعات بيئية من hydrobionts:

1)نيكتون (عائم) -هذه مجموعة من الحيوانات المتحركة بنشاط والتي ليس لها اتصال مباشر بالقاع. هذه حيوانات كبيرة بشكل أساسي قادرة على السفر لمسافات طويلة والتيارات القوية.

2)العوالق (تجول ، مرتفعة)- هي مجموعة من الكائنات الحية التي لا تملك القدرة على الحركة النشطة السريعة. وهي مقسمة إلى العوالق النباتية (النباتات) والعوالق الحيوانية (الحيوانات). توجد الكائنات العوالق على سطح الماء وعلى العمق وفي الطبقة السفلية.

3) benthos (العمق)- مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في قاع (على الأرض وفي الأرض) من المسطحات المائية. تنقسم إلى zoobenthos و phytobenthos.