تلقى سكان البيئة المائية اسمًا شائعًا في علم البيئة hydrobionts.يسكنون المحيطات والمياه القارية والمياه الجوفية. في أي خزان يمكن تمييز المناطق حسب الظروف.

في المحيط والبحار المكونة له ، هناك منطقتان بيئيتان مميزتان بشكل أساسي: العمود المائي - بلاجيوالقاع بنتال. يعيش سكان الأعماق السحيقة والسحيقة في الظلام ، ودرجة حرارة ثابتة وضغط هائل. تم تسمية جميع سكان قاع المحيط benthos.

الخصائص الأساسية للبيئة المائية.

كثافة الماءهو عامل يحدد شروط حركة الكائنات المائية والضغط على أعماق مختلفة. بالنسبة للماء المقطر ، تكون الكثافة 1 جم / سم 3 عند 4 درجات مئوية. كثافة مياه طبيعيةتحتوي على أملاح مذابة ، قد تكون أكثر ، حتى 1.35 جم / سم 3. يزداد الضغط مع العمق تقريبًا بمقدار 1 · 10 5 باسكال (1 ضغط جوي) لكل 10 أمتار في المتوسط.كثافة الماء تجعل من الممكن الاتكاء عليه ، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. تعمل كثافة الوسط كشرط للارتفاع في الماء ، ويتم تكييف العديد من hydrobionts بدقة مع طريقة الحياة هذه. يتم دمج الكائنات المعلقة التي تحوم في الماء في مجموعة بيئية خاصة من hydrobionts - العوالق("planktos" - ارتفاع). تهيمن على العوالق الطحالب أحادية الخلية والمستعمرة ، والطفيليات الأولية ، وقنديل البحر ، والسيفونوفور ، والرخويات المجنحة والمنقوبة ، والقشريات الصغيرة المختلفة ، ويرقات الحيوانات القاعية ، وبيض السمك ، والقلي ، وغيرها الكثير. الأعشاب البحرية (العوالق النباتية)تحوم بشكل سلبي في الماء ، في حين أن معظم الحيوانات العوالق قادرة على السباحة النشطة ، ولكن إلى حد محدود .. نوع خاص من العوالق هو المجموعة البيئية نيوستون("نين" - تسبح) - سكان الطبقة السطحية للماء على الحدود مع الهواء. تؤثر كثافة ولزوجة الماء بشكل كبير على إمكانية السباحة النشطة. يتم دمج الحيوانات القادرة على السباحة السريعة والتغلب على قوة التيارات في مجموعة بيئية. السوابح("nektos" - عائم).

وضع الأكسجين.في الماء المشبع بالأكسجين ، لا يتجاوز محتواه 10 مل لكل 1 لتر ، وهو أقل 21 مرة من الغلاف الجوي. لذلك ، فإن شروط تنفس hydrobionts أكثر تعقيدًا. يدخل الأكسجين إلى الماء بشكل أساسي بسبب نشاط التمثيل الضوئي للطحالب وانتشاره من الهواء. لذلك ، فإن الطبقات العليا من عمود الماء ، كقاعدة عامة ، تكون أكثر ثراءً في هذا الغاز من الطبقات السفلية. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا ، يمكن أن يحدث نقص حاد في O 2 بسبب زيادة استهلاكه. بالقرب من قاع المسطحات المائية ، يمكن أن تكون الظروف قريبة من اللاهوائية.

من بين الأحياء المائية ، هناك العديد من الأنواع التي يمكنها تحمل تقلبات واسعة في محتوى الأكسجين في الماء ، حتى غيابه شبه الكامل. (يوريوكسيبيونتس - "أوكسي" - أكسجين ، "بيونت" - ساكن). وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، بطنيات الأقدام. بين الأسماك ، الكارب ، التنش ، مبروك الدوع يمكن أن يتحمل تشبع منخفض جدًا من الماء بالأكسجين. ومع ذلك ، هناك عدد من الأنواع ستينوكسيبيونت- يمكن أن توجد فقط مع تشبع عالٍ بدرجة كافية من الماء بالأكسجين (تراوت قوس قزح ، سمك السلمون المرقط ، أسماك المنوة).

وضع الملح.الحفاظ على التوازن المائي للهيدروبيونات له خصائصه الخاصة. إذا كان من المهم بالنسبة للحيوانات والنباتات البرية تزويد الجسم بالماء في ظروف نقصه ، فلا تقل أهمية بالنسبة للهيدروبيونات الحفاظ على كمية معينة من الماء في الجسم عندما تكون زائدة في البيئة. تؤدي الكمية الزائدة من الماء في الخلايا إلى تغيير الضغط الأسموزي وانتهاك أهم الوظائف الحيوية. غالبية الحياة المائية التسمم العضلي:يعتمد الضغط الاسموزي في أجسامهم على ملوحة المياه المحيطة. لذلك ، فإن الطريقة الرئيسية للكائنات المائية للحفاظ على توازن الملح لديها هي تجنب الموائل ذات الملوحة غير المناسبة. لا يمكن أن توجد أشكال المياه العذبة في البحار ، والأشكال البحرية لا تتسامح مع تحلية المياه. تنتمي الفقاريات وجراد البحر العالي والحشرات ويرقاتها التي تعيش في الماء مثلي الجنسالأنواع ، تحافظ على ضغط أسموزي ثابت في الجسم ، بغض النظر عن تركيز الأملاح في الماء.

وضع الضوء.يوجد ضوء أقل بكثير في الماء منه في الهواء. ينعكس جزء من حادث الأشعة على سطح الخزان في الهواء. يكون الانعكاس أقوى كلما انخفض موضع الشمس ، لذلك يكون اليوم تحت الماء أقصر منه على الأرض. في أعماق المحيط المظلمة ، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات المرئية. وهج الكائن الحي يسمى تلألؤ بيولوجي.تتنوع التفاعلات المستخدمة لتوليد الضوء. لكن في جميع الحالات ، هذا هو أكسدة المركبات العضوية المعقدة (لوسيفيرين) باستخدام محفزات البروتين (لوسيفيراز).

طرق توجيه الحيوانات في البيئة المائية.العيش في الشفق الدائم أو الظلام يحد بشكل كبير من الاحتمالات التوجه البصري hydrobionts. فيما يتعلق بالتخفيف السريع لأشعة الضوء في الماء ، حتى أصحاب أجهزة الرؤية المتطورة يوجهون أنفسهم بمساعدتهم فقط من مسافة قريبة.

ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء. يتم تطوير الاتجاه إلى الصوت بشكل أفضل في hydrobionts من المرئي. حتى أن عددًا من الأنواع تلتقط اهتزازات منخفضة التردد جدًا (الأشعة تحت الصوتية) , تنشأ عندما يتغير إيقاع الأمواج ، وتنخفض مقدمًا قبل العاصفة من الطبقات السطحية إلى الطبقات العميقة (على سبيل المثال ، قنديل البحر). العديد من سكان المسطحات المائية - الثدييات والأسماك والرخويات والقشريات - يصدرون أصواتًا بأنفسهم. يبحث عدد من hydrobionts عن الطعام والتنقل باستخدامه تحديد الموقع بالصدى- إدراك انعكاس الموجات الصوتية (الحوتيات). يرى الكثيرون النبضات الكهربائية المنعكسة , إنتاج تصريفات بترددات مختلفة عند السباحة. يستخدم عدد من الأسماك أيضًا الحقول الكهربائية للدفاع والهجوم (الراي اللساع الكهربائي ، ثعبان البحر الكهربائي ، إلخ).

لتوجيه العمق تصور الضغط الهيدروستاتيكي. يتم إجراؤه بمساعدة الأكياس الحالة وغرف الغاز والأعضاء الأخرى.

الترشيح كنوع من الطعام.العديد من الكائنات المائية لها طبيعة تغذية خاصة - هذا هو غربلة أو ترسيب الجزيئات ذات الأصل العضوي المعلقة في الماء والعديد من الكائنات الصغيرة.

شكل الجسم.معظم hydrobionts لها شكل انسيابي للجسم.

القشرة المائية لكوكبنا(مجموع المحيطات والبحار ومياه القارات والصفائح الجليدية) يسمى الغلاف المائي. بمعنى أوسع ، يشمل تكوين الغلاف المائي أيضًا المياه الجوفية والجليد والثلج في القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، بالإضافة إلى مياه الغلاف الجوي والمياه الموجودة في الكائنات الحية.

يتركز الجزء الأكبر من المياه في الغلاف المائي في البحار والمحيطات ، والمرتبة الثانية تحتلها المياه الجوفية ، والثالث هو الجليد والثلج في منطقتي القطب الشمالي والقطب الجنوبي. يبلغ الحجم الإجمالي للمياه الطبيعية حوالي 1.39 مليار كيلومتر مكعب (1/780 من حجم الكوكب). يغطي الماء 71٪ من السطح العالم(361 مليون كم 2).

تم توزيع احتياطي المياه على كوكب الأرض (٪ من الإجمالي) على النحو التالي:

ماء- جزء لا يتجزأ من جميع عناصر المحيط الحيوي ، ليس فقط المسطحات المائية ، ولكن أيضًا الكائنات الحية في الهواء. هذا هو المركب الطبيعي الأكثر شيوعًا على هذا الكوكب. بدون ماء ، لا حيوانات ولا نباتات ولا إنسان يمكن أن يوجد. من أجل بقاء أي كائن حي ، هناك حاجة إلى كمية معينة من الماء يوميًا ، وبالتالي فإن الوصول المجاني إلى الماء يعد ضرورة حيوية.

القشرة السائلة التي تغطي الأرض تميزها عن الكواكب المجاورة لها. الغلاف المائي مهم لتطور الحياة ليس فقط بالمعنى الكيميائي. دورها كبير أيضًا في الحفاظ على مناخ غير متغير نسبيًا ، مما سمح للحياة بالتكاثر لأكثر من ثلاثة مليارات سنة. نظرًا لأنه من الضروري مدى الحياة أن تكون درجات الحرارة السائدة في النطاق من 0 إلى 100 درجة مئوية ، أي ضمن الحدود التي تسمح للغلاف المائي بالبقاء إلى حد كبير في المرحلة السائلة ، يمكن استنتاج أن درجة الحرارة على الأرض طوال معظم تاريخها كانت ثابتة نسبيًا.

يعمل الغلاف المائي كمركب كوكبي للمواد العضوية وغير العضوية ، والتي يتم جلبها إلى المحيطات والأجسام المائية الأخرى عن طريق الأنهار وتدفقات الغلاف الجوي ، وتتشكل أيضًا بواسطة المسطحات المائية نفسها. الماء هو الموزع الأكبر للحرارة على الأرض. تسخنها الشمس بالقرب من خط الاستواء ، وهي تحمل الحرارة مع التيارات العملاقة للتيارات البحرية في المحيط العالمي.

الماء جزء من المعادن ، موجود في الخلايا النباتية والحيوانية ، يؤثر على تكوين المناخ ، يشارك في دورة المواد في الطبيعة ، يساهم في ترسب الصخور الرسوبية وتكوين التربة ، مصدر للكهرباء الرخيصة: يستخدم في الصناعة والزراعة وللاحتياجات المنزلية.

على الرغم من كمية المياه التي تبدو كافية على هذا الكوكب ، إلا أن المياه العذبة الضرورية لحياة الإنسان والعديد من الكائنات الحية الأخرى غير موجودة. من إجمالي كمية المياه في العالم ، 97-98٪ هي المياه المالحة للبحار والمحيطات. بالطبع ، من المستحيل استخدام هذه المياه في الحياة اليومية ، الزراعة ، الصناعة ، لإنتاج الغذاء. ومع ذلك ، هناك شيء آخر أكثر خطورة: 75٪ من المياه العذبة على الأرض عبارة عن جليد ، وجزء كبير منها عبارة عن مياه جوفية ، و 1٪ فقط متاح للكائنات الحية. والشخص يلوث بلا رحمة هذه الفتات الثمينة وينفق بلا مبالاة ، على الرغم من حقيقة أن استهلاك المياه في ازدياد مستمر. يحدث تلوث الغلاف المائي في المقام الأول نتيجة لتصريف المياه العادمة الصناعية والزراعية والمنزلية في الأنهار والبحيرات والبحار.

مياه عذبةليس فقط مصدرًا للشرب لا غنى عنه. توفر الأراضي التي يروونها حوالي 40٪ من المحصول العالمي ؛ تنتج محطات الطاقة الكهرومائية ما يقرب من 20٪ من إجمالي الكهرباء ؛ من الأسماك التي يستهلكها الإنسان ، 12٪ من أنواع الأنهار والبحيرات.

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 أدى إلى انخفاض في استهلاك الطاقة للسباحة. وهكذا ، تم العثور على شكل الجسم الانسيابي في ممثلي مجموعات مختلفة من الكائنات الحية التي تعيش في الماء - الدلافين (الثدييات) والأسماك العظمية والغضروفية.

تساهم الكثافة العالية للماء أيضًا في حقيقة أن الاهتزازات الميكانيكية (الاهتزازات) تنتشر جيدًا فيه. 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.

نظرًا للكثافة العالية للبيئة المائية ، فإن العديد من سكانها محرومون من الاتصال الإلزامي بالركيزة ، وهو ما يميز الأشكال الأرضية ويرجع إلى قوى الجاذبية. هناك مجموعة كاملة من الكائنات المائية (نباتات وحيوانات) تقضي حياتها كلها في حالة طافية.

يتمتع الماء 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 كنوع من منظم درجة الحرارة على الكوكب.

البيئة المائيةمقيم

الموئل وخصائصه

في عملية التطور التاريخي ، أتقنت الكائنات الحية أربعة موائل. الأول هو الماء. نشأت الحياة وتطورت في الماء لعدة ملايين من السنين. الثاني - الأرض - الهواء - على الأرض وفي الغلاف الجوي ، نشأت النباتات والحيوانات وتكيفت بسرعة مع الظروف الجديدة. وبالتدريج ، قاموا بتحويل الطبقة العليا من الأرض - الغلاف الصخري ، وأنشأوا موطنًا ثالثًا - التربة ، وأصبحوا هم أنفسهم الموطن الرابع.

الموائل المائية

تغطي المياه 71٪ من مساحة الأرض. يتركز الجزء الأكبر من المياه في البحار والمحيطات - 94-98٪ ، في الجليد القطبييحتوي على حوالي 1.2٪ من الماء ونسبة صغيرة جدًا - أقل من 0.5٪ ، في المياه العذبة للأنهار والبحيرات والمستنقعات.

يعيش حوالي 150000 نوع من الحيوانات و 10000 نبات في البيئة المائية ، وهو ما يمثل 7 و 8 ٪ فقط من إجمالي عدد الأنواع على الأرض ، على التوالي.

في البحار والمحيطات ، كما في الجبال ، يتم التعبير عن المنطقة العمودية. يختلف القاع - العمود المائي بأكمله - والجزء السفلي - بشدة بشكل خاص في البيئة. العمود المائي عبارة عن عمود الماء ، مقسم رأسياً إلى عدة مناطق: الظهارية ، الأعماق ، السحيقة ، فوق الديانة(الصورة 2).

اعتمادًا على شدة الانحدار والعمق في الأسفل ، يتم أيضًا تمييز عدة مناطق تتوافق معها المناطق المشار إليها من السطح:

Littoral - حافة الساحل ، غمرت المياه أثناء ارتفاع المد.

Supralittoral - جزء من الساحل فوق خط المد العلوي ، حيث تصل رشاشات الأمواج.

شاطئي - انخفاض تدريجي في الأرض إلى 200 متر.

باتيال - هبوط حاد في الأرض (منحدر قاري) ،

Abyssal - انخفاض سلس لقاع المحيط ؛ يصل عمق المنطقتين معًا إلى 3-6 كم.

فائقة السحيقة - منخفضات المياه العميقة من 6 إلى 10 كم.

المجموعات البيئية من hydrobionts.أعظم تنوع في الحياة بحر دافئوالمحيطات (40000 نوع من الحيوانات) في خط الاستواء والمناطق الاستوائية ، في الشمال والجنوب ، استنفدت نباتات وحيوانات البحار مئات المرات. بالنسبة لتوزيع الكائنات الحية مباشرة في البحر ، يتركز حجمها في الطبقات السطحية (epipelagial) وفي المنطقة تحت الساحلية. حسب طريقة الحركة والبقاء في طبقات معينة ، الحياة البحريةتنقسم إلى ثلاثة مجموعات بيئية: nekton والعوالق والقيعان.

السوابح (nektos - العائمة) - تتحرك بنشاط الحيوانات الكبيرة التي يمكنها التغلب على المسافات الطويلة والتيارات القوية: الأسماك ، والحبار ، والزعانف ، والحيتان. في المسطحات المائية العذبة ، تشمل النيكتون أيضًا البرمائيات والعديد من الحشرات.

العوالق (بلانكتوس - تجول ، مرتفع) - مجموعة من النباتات (العوالق النباتية: دياتومات ، خضراء وزرقاء خضراء (مياه عذبة فقط) طحالب ، سوط نباتات ، بيريدينيا ، إلخ.) وكائنات حيوانية صغيرة (عوالق حيوانية: قشريات صغيرة ، من أكبر منها - زواحف الأرجل ، قنديل البحر ، أعماق مختلفة من الديدان). يشمل تكوين العوالق أيضًا يرقات الحيوانات مجموعة خاصة – نيوستون . هذه مجموعة "مؤقتة" عائمة بشكل سلبي للطبقة العلوية من الماء ، ممثلة بحيوانات مختلفة (عشاري الأرجل ، البرنقيل ومجدافيات الأرجل ، شوكيات الجلد ، متعدد الأشواك ، الأسماك ، الرخويات ، إلخ) في مرحلة اليرقات. اليرقات ، التي تكبر ، تنتقل إلى الطبقات السفلية من البيلاجيلا. يقع فوق نيوستون مكبس - هذه كائنات ينمو فيها الجزء العلوي من الجسم فوق الماء ، وينمو الجزء السفلي في الماء (طحلب البط - ليما ، سيفونوفور ، إلخ). تلعب العوالق دورًا مهمًا في العلاقات الغذائية للمحيط الحيوي ، منذ ذلك الحين هو غذاء للعديد من الأحياء المائية ، بما في ذلك الغذاء الرئيسي لحيتان البالين (Myatcoceti).

بينثوس (benthos - deep) - hydrobionts القاع. يتم تمثيلها بشكل أساسي من قبل الحيوانات المتصلة أو التي تتحرك ببطء (zoobenthos: foraminephores ، والأسماك ، والإسفنج ، والجوف ، والديدان ، والرخويات ، والزقديات ، وما إلى ذلك) ، وأكثر عددًا في المياه الضحلة. النباتات (phytobenthos: الدياتومات ، والطحالب الخضراء ، والبنية ، والطحالب الحمراء ، والبكتيريا) تدخل أيضًا القاع في المياه الضحلة. في العمق حيث لا يوجد ضوء ، غائبة phytobenthos. المناطق الصخرية في القاع هي الأكثر ثراءً في القاع النباتي.

في البحيرات ، يكون zoobenthos أقل وفرة وتنوعًا مما هو عليه في البحر. يتكون من الكائنات الأولية (ciliates ، daphnia) ، العلق ، الرخويات ، يرقات الحشرات ، إلخ. يتكون القاع النباتي في البحيرات من الدياتومات الحرة السباحة ، الطحالب الخضراء والأزرق والأخضر. الطحالب البنية والحمراء غائبة.

تحدد الكثافة العالية للبيئة المائية التكوين الخاص وطبيعة التغيير في العوامل الداعمة للحياة. بعضها هو نفسه الموجود على الأرض - الحرارة ، والضوء ، والبعض الآخر محدد: ضغط الماء (مع زيادة العمق بمقدار 1 ضغط جوي لكل 10 أمتار) ، محتوى الأكسجين ، تكوين الملح ، الحموضة. نظرًا للكثافة العالية للوسط ، تتغير قيم الحرارة والضوء بشكل أسرع مع تدرج الارتفاع مقارنة بالأرض.

النظام الحراري. تتميز البيئة المائية بإدخال حرارة أقل ، لأن ينعكس جزء كبير منه ، ويتم إنفاق جزء مهم بنفس القدر على التبخر. تماشياً مع ديناميكيات درجات حرارة الأرض ، فإن درجة حرارة الماء بها تقلبات أقل في درجات الحرارة اليومية والموسمية. علاوة على ذلك ، فإن المسطحات المائية تعادل بشكل كبير مسار درجات الحرارة في الغلاف الجوي للمناطق الساحلية. في حالة عدم وجود قشرة جليدية ، يكون للبحر في موسم البرد تأثير احتراري على مناطق اليابسة المجاورة ، وفي الصيف يكون له تأثير تبريد وترطيب.

نطاق درجات حرارة المياه في المحيط العالمي هو 38 درجة (من -2 إلى + 36 درجة مئوية) ، في المياه العذبة - 26 درجة (من -0.9 إلى + 25 درجة مئوية). تنخفض درجة حرارة الماء بشكل حاد مع العمق. حتى 50 مترًا ، يتم ملاحظة تقلبات درجات الحرارة اليومية ، حتى 400 - موسمي ، أعمق يصبح ثابتًا ، وينخفض ​​إلى + 1-3 درجة مئوية. بسبب ال نظام درجة الحرارةفي الخزانات مستقرة نسبيًا ، يتميز سكانها ستينثرمي.

نظرًا لاختلاف درجة تسخين الطبقتين العلوية والسفلية خلال العام ، والمد والجزر ، والتيارات ، والعواصف ، هناك اختلاط مستمر لطبقات المياه. دور خلط الماء للحياة المائية عظيم بشكل استثنائي ، لأنه. مع موازنة توزيع الأكسجين و العناصر الغذائيةداخل المسطحات المائية ، وتوفير عمليات التمثيل الغذائي بين الكائنات الحية والبيئة.

في المسطحات المائية الراكدة (البحيرات) في خطوط العرض المعتدلة ، يحدث الاختلاط الرأسي في الربيع والخريف ، وخلال هذه المواسم تصبح درجة الحرارة في الجسم المائي بأكمله موحدة ، أي يأتي homothermy.في الصيف والشتاء ، نتيجة للزيادة الحادة في تدفئة أو تبريد الطبقات العليا ، يتوقف اختلاط الماء. هذه الظاهرة تسمى انقسام درجة الحرارةوفترة الركود المؤقت - ركود(الصيف أو الشتاء). في الصيف ، تبقى الطبقات الدافئة الفاتحة على السطح ، وتقع فوق الطبقات شديدة البرودة (الشكل 3). في الشتاء ، على العكس من ذلك ، في الطبقة السفلية أكثر ماء دافئنظرًا لأن درجة حرارة المياه السطحية تحت الجليد مباشرة تقل عن +4 درجة مئوية ، وبسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء ، فإنها تصبح أخف من الماء بدرجة حرارة أعلى من +4 درجات مئوية.

خلال فترات الركود ، يتم تمييز ثلاث طبقات بوضوح: الطبقة العلوية (epilimnion) مع التقلبات الموسمية الحادة في درجة حرارة الماء ، الوسط (metalimnion أو خط حراري) ، حيث يوجد قفزة حادة في درجة الحرارة ، وقريبة من القاع ( hypolimnion) ، حيث تختلف درجة الحرارة قليلاً خلال العام. خلال فترات الركود ، يتشكل نقص الأكسجين في عمود الماء - في الصيف في الجزء السفلي ، وفي الشتاء في الجزء العلوي ، ونتيجة لذلك يحدث نفوق الأسماك غالبًا في فصل الشتاء.

وضع الضوء.يتم تخفيف شدة الضوء في الماء بشكل كبير بسبب انعكاسه عن طريق السطح وامتصاصه بواسطة الماء نفسه. هذا يؤثر بشكل كبير على تطوير نباتات التمثيل الضوئي.

كلما كان امتصاص الضوء أقوى ، كلما قلت شفافية الماء ، والتي تعتمد على عدد الجسيمات العالقة فيه (المعلقات المعدنية ، العوالق). يتناقص مع التطور السريع للكائنات الحية الصغيرة في الصيف ، وفي خطوط العرض المعتدلة والشمالية يتناقص أيضًا في الشتاء ، بعد تكوين غطاء جليدي وتغطيته بالثلج من فوق.

تتميز الشفافية بالعمق الأقصى الذي لا يزال فيه قرص أبيض منخفض بشكل خاص يبلغ قطره حوالي 20 سم (قرص Secchi) مرئيًا. تظهر المياه الأوضح في بحر سارجاسو: القرص مرئي حتى عمق 66.5 م. المحيط الهادييمكن رؤية قرص Secchi حتى 59 مترًا ، في الهند - حتى 50 ، بوصة البحار الضحلة- ما يصل إلى 5-15 م. يبلغ متوسط ​​شفافية الأنهار 1-1.5 مترًا ، وفي معظم الأنهار الموحلة لا تتجاوز بضعة سنتيمترات.

في المحيطات ، حيث المياه شديدة الشفافية ، يخترق 1٪ من الضوء الإشعاعي إلى عمق 140 مترًا ، وفي البحيرات الصغيرة على عمق 2 متر ، يخترق أعشار النسبة المئوية فقط. أشعة اجزاء مختلفةيتم امتصاص الأطياف بشكل مختلف في الماء ، ويتم امتصاص الأشعة الحمراء أولاً. مع العمق يصبح أكثر قتامة ، ويصبح لون الماء أخضر في البداية ، ثم أزرق ، وأزرق وأخيراً أزرق بنفسجي ، ويتحول إلى ظلام دامس. وفقًا لذلك ، يغير hydrobionts أيضًا اللون ، ويتكيف ليس فقط مع تكوين الضوء ، ولكن أيضًا مع نقصه - التكيف اللوني. في المناطق المضيئة ، في المياه الضحلة ، تسود الطحالب الخضراء (الكلوروفيتا) ، حيث يمتص الكلوروفيل الأشعة الحمراء ، مع العمق يتم استبدالها باللون البني (Phaephyta) ثم الأحمر (Rhodophyta). على أعماق كبيرة phytobenthos غائب.

تكيفت النباتات مع قلة الضوء من خلال تطوير حوامل كروماتوفور كبيرة وزيادة مساحة أعضاء الاستيعاب (مؤشر سطح الورقة). بالنسبة لطحالب أعماق البحار ، فإن الأوراق شديدة التشريح نموذجية ، وشفرات الأوراق رفيعة وشفافة. بالنسبة للنباتات شبه المغمورة والعائمة ، تتميز النباتات غير المتجانسة - الأوراق الموجودة فوق الماء هي نفس أوراق النباتات الأرضية ، ولديها صفيحة كاملة ، وتم تطوير جهاز الثغور ، وفي الماء تكون الأوراق رفيعة جدًا ، وتتكون من فصوص خيطية ضيقة.

الحيوانات ، مثل النباتات ، تغير لونها بشكل طبيعي مع العمق. في الطبقات العليا ملونة بألوان زاهية ألوان مختلفة، في منطقة الشفق (باس البحر ، والشعاب المرجانية ، والقشريات) مطلية بألوان ذات صبغة حمراء - وهي أكثر ملاءمة للاختباء من الأعداء. أنواع أعماق البحار خالية من الأصباغ. في أعماق المحيط المظلمة ، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات المرئية. تلألؤ بيولوجي.

كثافة عالية(1 جم / سم 3 ، كثافة الهواء 800 مرة) ولزوجة الماء ( 55 مرة أعلى من الهواء) أدى إلى تطوير تكيفات خاصة من hydrobionts :

1) النباتات ضعيفة النمو أو أنسجة ميكانيكية غائبة تمامًا - فهي مدعومة بالمياه نفسها. تتميز معظمها بالطفو ، بسبب التجاويف الحاملة للهواء بين الخلايا. تتميز بالتكاثر الخضري النشط ، وتطور الهيدروكوريا - إزالة سيقان الزهور فوق الماء وانتشار حبوب اللقاح والبذور والجراثيم بواسطة التيارات السطحية.

2) في الحيوانات التي تعيش في عمود الماء وتسبح بنشاط ، يكون للجسم شكل انسيابي ومزلق بالمخاط ، مما يقلل الاحتكاك أثناء الحركة. تم تطوير تكيفات لزيادة الطفو: تراكمات الدهون في الأنسجة ، مثانات السباحة في الأسماك ، تجاويف الهواء في السيفونوفورات. في الحيوانات التي تسبح بشكل سلبي ، يزداد السطح المحدد للجسم بسبب النتوءات ، والعمود الفقري ، والزوائد ؛ يتسطح الجسم ، ويحدث انخفاض في أعضاء الهيكل العظمي. طرق مختلفةالحركة: ثني الجسم ، باستخدام الأسواط ، والأهداب ، ووضع الحركة النفاثة ( رأسيات الأرجل).

في الحيوانات القاعية ، يختفي الهيكل العظمي أو يتطور بشكل ضعيف ، ويزداد حجم الجسم ، ويكون انخفاض الرؤية أمرًا شائعًا ، وتطور الأعضاء اللمسية.

التيارات.السمة المميزة للبيئة المائية هي التنقل. وهو ناتج عن المد والجزر ، والتيارات البحرية ، والعواصف ، ومستويات مختلفة من ارتفاعات قيعان الأنهار. تكييفات hydrobionts:

1) في المياه المتدفقة ، ترتبط النباتات بقوة بالأجسام غير المنقولة تحت الماء. السطح السفلي بالنسبة لهم هو الركيزة في المقام الأول. هذه هي الطحالب الخضراء والمشطورة والطحالب المائية. تشكل الطحالب غطاءً كثيفًا على الأنهار سريعة الجريان. في منطقة المد والجزر في البحار ، تمتلك العديد من الحيوانات أيضًا أجهزة للربط بالقاع (بطنيات الأقدام ، البرنقيل) ، أو تختبئ في الشقوق.

2) في أسماك المياه المتدفقة ، يكون الجسم مستديرًا في القطر ، وفي الأسماك التي تعيش بالقرب من القاع ، كما هو الحال في اللافقاريات القاعية ، يكون الجسم مسطحًا. العديد من على الجانب البطني لديهم أعضاء للتثبيت للأجسام تحت الماء.

ملوحة الماء.

المسطحات المائية الطبيعية لها تركيبة كيميائية معينة. تسود الكربونات والكبريتات والكلوريدات. في المسطحات المائية العذبة ، لا يزيد تركيز الملح عن 0.5 ‰ (وحوالي 80 ٪ كربونات) ، في البحار - من 12 إلى 35 ‰ (بشكل رئيسي الكلوريدات والكبريتات). مع ملوحة تزيد عن 40 جزء في المليون ، يسمى الخزان بفرط الملوحة أو مفرط الملوحة.

1) في المياه العذبة (بيئة منخفضة التوتر) ، يتم التعبير عن عمليات تنظيم التناضح بشكل جيد. تُجبر Hydrobionts على إزالة الماء الذي يخترقها باستمرار ، فهي متجانسة التناسق (تضخ الهدبيات من خلال نفسها كمية من الماء تساوي وزنها كل 2-3 دقائق). في الماء المالح (وسط متساوي التوتر) ، يكون تركيز الأملاح في أجسام وأنسجة hydrobionts هو نفسه (متساوي التوتر) مع تركيز الأملاح الذائبة في الماء - فهي متسمرة بالتسمم. لذلك ، لا يتم تطوير وظائف التنظيم التناضحي بين سكان المسطحات المائية المالحة ، ولا يمكنهم ملء المسطحات المائية العذبة.

2) النباتات المائية قادرة على امتصاص الماء والمغذيات من الماء - "المرق" ، مع السطح بأكمله ، وبالتالي ، فإن أوراقها شديدة التشريح والأنسجة والجذور الموصلة ضعيفة النمو. تعمل الجذور بشكل أساسي على الالتصاق بالركيزة تحت الماء. معظم نباتات المياه العذبة لها جذور.

عادة الأنواع البحرية وأنواع المياه العذبة - stenohaline ، لا تتسامح تغيرات مذهلةفي ملوحة الماء. هناك عدد قليل من الأنواع euryhaline. وهي شائعة في المياه معتدلة الملوحة (عين الماء العذب ، رمح ، سمك الدنيس ، البوري ، سمك السلمون الساحلي).

الخصائص العامة.يحتل الغلاف المائي كبيئة مائية للحياة حوالي 71 ٪ من المساحة و 1/800 من حجم الكرة الأرضية. 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.

يتميز تنوع وثراء النباتات والحيوانات بالبحار والمحيطات في المناطق الاستوائية والاستوائية ، وفي المقام الأول المحيط الهادئ و المحيط 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 المميزةالبيئة المائية لها 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. كثير أسماك البحريمكن أن تتحرك في عمود الماء بسرعة 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 وفي العمق وفي الطبقة السفلية.

الكائنات الحية التي تعيش على سطح الماء تشكل 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 مع القشريات الكبيرة نسبيًا (Daphnia ، Cyclopoidea ، Ostrocoda) ، يشيع وجود العديد من الروتيفيرات (Rotatoria) والأوليات.

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 - Zostera (Zostera) ، ruppia (Ruppia) ، phyllospodix (Phyllospadix). 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 الحياة ، تنقسم النباتات المائية إلى مجموعتين إيكولوجيتين رئيسيتين: 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 التغير في درجة الحرارة في المياه المتدفقة تغيراتها في الهواء المحيط ، والتي تختلف في سعة أصغر.

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 التغييراتطفيف.

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.درجة الحرارة فيه بحار مختلفةوتنخفض درجة حرارة المحيطات إلى 1-3 درجات 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 تنوع كبير إلى حد ما من ظروف درجة الحرارة ، ومن ناحية أخرى ، فإن الخصائص الديناميكية الحرارية للبيئة المائية ، مثل السعة الحرارية النوعية العالية ، والتوصيل الحراري العالي والتوسع عند التجميد (في هذه الحالة ، يتشكل الجليد فقط من الأعلى ، وعمود الماء الرئيسي لا يتجمد) ، تخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية.

وبالتالي ، بالنسبة لفصل الشتاء للنباتات المائية الدائمة في الأنهار والبحيرات ، فإن التوزيع الرأسي لدرجات الحرارة تحت الجليد له أهمية كبيرة. الأكثر كثافة والأقل ماء باردمع درجة حرارة 4 درجات مئوية ، وهي تقع في الطبقة السفلية ، حيث تنحدر براعم الشتاء (توريون) من نباتات زهقرنية ، والفقاع ، ولون الماء ، وما إلى ذلك (الشكل 5.9) ، وكذلك النباتات المورقة الكاملة ، مثل الطحلب البطي ، إلوديا.

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 تفوق 800 مرة 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. وبالتالي ، إذا تم تطوير الأنسجة الميكانيكية جيدًا في النباتات الأرضية ، والتي تضمن قوة الجذوع والسيقان ، فإن موقع الأنسجة الميكانيكية والموصلة على طول محيط الجذع يخلق بنية "أنبوب" تقاوم مكامن الخلل والانحناء جيدًا ، ثم في النباتات المائية ، تقل الأنسجة الميكانيكية إلى حد كبير ، حيث يتم دعم النباتات بواسطة الماء نفسه. 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. يسكن الساحل فقط الدودة الحلقية Arenicola والرخويات - طيور البحر (الرضفة). في أعماق كبيرة عند ضغط ما لا يقل عن 400-500 من الغلاف الجوي ، تم العثور على أسماك من مجموعة الصيادين ورأسيات الأرجل والقشريات 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 ، بشفافية 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 السطح والأوراق تحت الماء للنبات نفسه: هذا واضح للعيان في الحوذان المائية للأوراق المختلفة (الشكل 5.11) يتميز السطح بسمات مشتركة مع أوراق النباتات الموجودة فوق سطح الأرض (الهيكل الظهري البطني ، والأنسجة الغشائية المتطورة جيدًا وجهاز الفم) ، وتحت الماء - شفرات أوراق رقيقة جدًا أو مقطعة. 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 أنها سوداء. 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 (أكثر المياه شفافية) ، يظهر قرص Secchi على عمق 66.5 مترًا ، في المحيط الهادئ - حتى 59 ، في الهند - حتى 50 ، في البحار الضحلة - حتى 5-15 مترًا.شفافية الأنهار لا تتجاوز 1 - 1.5 متر ، وفي أنهار آسيا الوسطى آمو داريا وسير داريا - عدة 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 على الإطلاق.

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 مياه عذبة 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 (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

بالإضافة إلى محيط البحر ، فهو يشمل 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 94٪ منها في المحيطات ، و 4.12٪ في المياه الجوفية ، و 1.65٪ في الأنهار الجليدية ، وأقل من 0.02٪ من المياه توجد 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) غير القادرة على الحركة المستقلة في عمود الماء وتتحرك بواسطة التيارات ، وكذلك النيكتون - مجموعة من الكائنات الحية القادرة على الحركة المستقلة في عمود الماء (الأسماك ، الرخويات ، 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

رئيسي العوامل البيئيةفي الموائل المائية ، يتم تمثيلهم بالتيارات والأمواج ، التي تعمل بلا 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.