تشمل البيئة المائية المياه السطحية والجوفية. تتركز المياه السطحية بشكل رئيسي في المحيطات، حيث تحتوي على مليار 375 مليون كيلومتر مكعب - حوالي 98% من إجمالي المياه الموجودة على الأرض. تبلغ مساحة سطح المحيط (مساحة المياه) 361 مليون كم2. وتبلغ مساحتها حوالي 2.4 مرة أكبر من مساحة الإقليم، وتحتل 149 مليون كم2. المياه الموجودة في المحيط مالحة، ويحافظ معظمها (أكثر من 1 مليار كم3) على ملوحة ثابتة تبلغ حوالي 3.5% ودرجة حرارة تقارب 3.7 درجة مئوية. وتلاحظ اختلافات ملحوظة في الملوحة ودرجة الحرارة بشكل شبه حصري في الطبقة السطحية من المياه، وكذلك في المناطق الهامشية وخاصة في البحر الأبيض المتوسط. يتناقص محتوى الأكسجين المذاب في الماء بشكل ملحوظ على عمق 50-60 مترًا.

يمكن أن تكون المياه الجوفية مالحة وقليلة الملوحة (أقل ملوحة) وعذبة؛ المياه الحرارية الأرضية الموجودة لديها درجة حرارة مرتفعة (أكثر من 30 درجة مئوية). تحتاج الأنشطة الإنتاجية للإنسان واحتياجاته المنزلية إلى مياه عذبة، تبلغ كميتها 2.7% فقط من إجمالي حجم المياه على الأرض، وتتوافر نسبة ضئيلة جدًا منها (0.36%) فقط في الأماكن التي يمكن الوصول إليها بسهولة لاستخراجها. معظم المياه العذبة موجودة في الثلوج والجبال الجليدية للمياه العذبة الموجودة في المناطق الجنوبية بشكل رئيسي دائرة القطب الشمالي. ويبلغ التدفق العالمي السنوي للمياه العذبة للأنهار 37.3 ألف كيلومتر مكعب. بالإضافة إلى ذلك يمكن الاستفادة من جزء من المياه الجوفية يعادل 13 ألف كم3. ولسوء الحظ، فإن معظم تدفق الأنهار في روسيا، والذي يبلغ حوالي 5000 كم 3، يقع في المناطق الشمالية غير الخصبة وقليلة السكان. في حالة عدم وجود مياه عذبة، يتم استخدام المياه السطحية أو الجوفية المالحة، لتحليتها أو ترشيحها بشكل مفرط: تمريرها تحت فرق ضغط مرتفع عبر أغشية بوليمر ذات ثقوب مجهرية تحبس جزيئات الملح. كلتا هاتين العمليتين تستهلكان الكثير من الطاقة، لذا فإن الاقتراح المثير للاهتمام هو استخدام الجبال الجليدية للمياه العذبة (أو أجزاء منها) كمصدر للمياه العذبة، والتي يتم سحبها لهذا الغرض عبر المياه إلى الشواطئ التي لا تحتوي على مياه عذبة، حيث فهي منظمة لتذوب. وفقًا للحسابات الأولية التي أجراها مطورو هذا الاقتراح، فإن الحصول على المياه العذبة سيكون تقريبًا نصف استهلاك الطاقة مثل تحلية المياه والترشيح الفائق. من الظروف المهمة الكامنة في البيئة المائية أن الأمراض المعدية تنتقل بشكل رئيسي من خلالها (حوالي 80٪ من جميع الأمراض). ومع ذلك، فإن بعضها، على سبيل المثال، السعال الديكي، وجدري الماء، والسل، ينتقل عن طريق بيئة الهواء. ولمكافحة انتشار الأمراض عن طريق المياه، أعلنت منظمة الصحة العالمية هذا العقد عقدًا لمياه الشرب.

التوازن المائي للأرض

لتخيل كمية المياه الموجودة في الدورة، دعونا نميز الأجزاء المختلفة من الغلاف المائي. أكثر من 94٪ منها يتكون من المحيط العالمي. والجزء الآخر (4%) عبارة عن مياه جوفية. وينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن معظمها ينتمي إلى المياه المالحة العميقة، والمياه العذبة تشكل 1/15 من الحصة. حجم الجليد في الأنهار الجليدية القطبية كبير أيضًا: عند تحويله إلى ماء، يصل إلى 24 مليون كيلومتر، أو 1.6٪ من حجم الغلاف المائي. مياه البحيرة أقل 100 مرة - 230 ألف كيلومتر، وتحتوي قاع الأنهار على 1200 متر فقط من الماء، أو 0.0001٪ من الغلاف المائي بأكمله. ومع ذلك، على الرغم من صغر حجم المياه، تلعب الأنهار دورا مهما للغاية: فهي، مثل المياه الجوفية، تلبي جزءا كبيرا من احتياجات السكان والصناعة والزراعة المروية. هناك الكثير من الماء على الأرض. يشكل الغلاف المائي حوالي 1/4180 من كتلة كوكبنا. ومع ذلك، فإن حصة المياه العذبة، باستثناء المياه المحبوسة في الأنهار الجليدية القطبية، تمثل ما يزيد قليلاً عن مليوني كيلومتر مربع، أو 0.15٪ فقط من إجمالي حجم الغلاف المائي.

الغلاف المائي كنظام طبيعي

الغلاف المائي متقطع قذيفة الماءالأراضي، مجموع البحار والمحيطات والمياه القارية (بما في ذلك المياه الجوفية) والصفائح الجليدية. تشغل البحار والمحيطات حوالي 71% سطح الأرضتحتوي على حوالي 96.5% من إجمالي حجم الغلاف المائي. تبلغ المساحة الإجمالية لجميع المسطحات المائية الداخلية أقل من 3% من مساحتها. تشكل الأنهار الجليدية 1.6% من احتياطي المياه في الغلاف المائي، وتبلغ مساحتها حوالي 10% من مساحة القارات.

الخاصية الأكثر أهمية للغلاف المائي هي الوحدة بجميع أنواعها المياه الطبيعية(محيطات العالم، مياه اليابسة، بخار الماء في الغلاف الجوي، المياه الجوفية) والتي تتم ضمن عملية دورة المياه في الطبيعة. والقوى الدافعة لهذه العملية العالمية هي الطاقة الحرارية للشمس التي تصل إلى سطح الأرض وقوة الجاذبية، مما يضمن حركة وتجدد المياه الطبيعية بجميع أنواعها.

إن التبخر من سطح المحيط العالمي ومن سطح الأرض هو الحلقة الأولى في دورة المياه في الطبيعة، مما يضمن ليس فقط تجديد العنصر الأكثر قيمة - مياه اليابسة العذبة، ولكن أيضًا جودتها العالية. من مؤشرات نشاط التبادل المائي للمياه الطبيعية ارتفاع معدل تجددها، على الرغم من أن المياه الطبيعية المختلفة تتجدد (تستبدل) بمعدلات مختلفة. العامل الأكثر حركة في الغلاف المائي هو مياه النهر، وفترة تجديدها هي 10-14 يوما.

يتركز الجزء السائد من مياه الغلاف المائي في المحيط العالمي. المحيط العالمي هو الرابط 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.

يشير الحجم الضخم للمحيط العالمي إلى عدم استنفاد الموارد الطبيعية للكوكب. بالإضافة إلى ذلك، المحيط العالمي هو جامع مياه النهرالسوشي، حيث يستقبل سنوياً حوالي 39 ألف م3 من الماء. يهدد تلوث المحيط العالمي الذي ظهر في بعض المناطق بتعطيل العملية الطبيعية لتدوير الرطوبة في أهم روابطها - التبخر من سطح المحيط.

الماء من وجهة نظر كيميائية

إن الدور الكبير للمياه في حياة الإنسان والطبيعة هو السبب في أنه كان من أوائل المركبات التي جذبت انتباه العلماء. ومع ذلك، فإن دراسة المياه لم تنته بعد.

الخصائص العامة للمياه

يعزز الماء، بسبب شعبية جزيئاته، تحلل جزيئات الملح الملامسة له إلى أيونات، لكن الماء نفسه يُظهر ثباتًا أكبر ويحتوي الماء النقي كيميائيًا على عدد قليل جدًا من الأيونات H + و OH -.

الماء مذيب خامل. لا يتغير كيميائيا تحت تأثير معظم المركبات التقنية ولا يذوب. وهذا مهم جدًا لجميع الكائنات الحية على كوكبنا، حيث يتم توفير العناصر الغذائية اللازمة للأنسجة في المحاليل المائية في شكل متغير قليلاً نسبيًا. في ظل الظروف الطبيعية، يحتوي الماء دائمًا على كمية أو أخرى من الشوائب، التي تتفاعل ليس فقط مع المواد الصلبة والسائلة، ولكن أيضًا مع الغازات الذائبة.

حتى من مياه الأمطار المتساقطة حديثًا، يمكن عزل عدة عشرات من الملليجرامات من المواد المختلفة المذابة فيها لكل لتر من الحجم. لم يتمكن أحد قط من الحصول على ماء نقي تمامًا في أي من حالاته الإجمالية؛ يتم إنتاج المياه النقية كيميائيا، الخالية إلى حد كبير من المواد الذائبة، من خلال تنقية طويلة ومضنية في المختبرات أو في المنشآت الصناعية الخاصة.

في ظل الظروف الطبيعية، لا يستطيع الماء الحفاظ على "النقاء الكيميائي". في اتصال دائم مع جميع أنواع المواد، فهو في الواقع يمثل دائمًا حلاً لخصائص مختلفة ومعقدة للغاية في كثير من الأحيان. في المياه العذبة، عادة ما يتجاوز محتوى المواد الذائبة 1 جم / لتر. يختلف محتوى الأملاح في مياه البحر من عدة وحدات إلى عشرات الجرامات لكل لتر: على سبيل المثال، في بحر البلطيق يوجد فقط 5 جم/لتر، وفي البحر الأسود - 18، وفي البحر الأحمر - حتى 41 جم/ لتر. ل.

يتكون التركيب الملحي لمياه البحر بشكل أساسي من 89٪ من الكلوريدات (أساسًا الصوديوم والبوتاسيوم وكلوريد الكالسيوم)، و10٪ من الكبريتات (الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم) و1٪ من الكربونات (الصوديوم والكالسيوم) وأملاح أخرى. تحتوي المياه العذبة عادة على ما يصل إلى 80% من الكربونات (الصوديوم والكالسيوم)، وحوالي 13% من الكبريتات (الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم) و7% من الكلوريدات (الصوديوم والكالسيوم).

يذيب الماء الغازات جيدًا (خصوصًا عندما درجات الحرارة المنخفضة) بشكل رئيسي الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. تصل كمية الأكسجين في بعض الأحيان إلى 6 ملغم/لتر. في المياه المعدنيةنوع نارزان، يمكن أن يصل إجمالي محتوى الغاز إلى 0.1%. تحتوي المياه الطبيعية على مواد الدبالية - وهي مركبات عضوية معقدة تتشكل نتيجة التحلل غير الكامل لبقايا الأنسجة النباتية والحيوانية، بالإضافة إلى مركبات مثل البروتينات والسكريات والكحوليات.

يتمتع الماء بقدرة حرارية عالية بشكل استثنائي. يتم أخذ السعة الحرارية للماء كوحدة. فالسعة الحرارية للرمل، على سبيل المثال، هي 0.2، والحديد 0.107 فقط 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 في جميع أنحاء كوكبنا بأكمله. كوكب.

تجدر الإشارة إلى خاصية خاصة للماء - التوتر السطحي العالي - 72.7 إرج/سم 2 (عند 20 درجة مئوية). وفي هذا الصدد، من بين جميع أنواع السوائل، يأتي الماء في المرتبة الثانية بعد الزئبق. ترجع خاصية الماء هذه إلى حد كبير إلى الروابط الهيدروجينية بين جزيئات H 2 O الفردية. يتجلى التوتر السطحي بشكل خاص في التصاق الماء بالعديد من الأسطح - الترطيب. لقد ثبت أن المواد - الطين والرمل والزجاج والأقمشة والورق وغيرها الكثير، المبللة بسهولة بالماء، تحتوي بالتأكيد على ذرات الأكسجين. لقد تبين أن هذه الحقيقة هي المفتاح في تفسير طبيعة الترطيب: فالجزيئات غير المتوازنة طاقيًا في الطبقة السطحية من الماء لديها الفرصة لتكوين روابط إضافية مع ذرات الأكسجين "الغريبة".

يعد الترطيب والتوتر السطحي جزءًا من ظاهرة تسمى الشعيرية: في القنوات الضيقة، يكون الماء قادرًا على الارتفاع إلى ارتفاع أكبر بكثير من ذلك الذي "تسمح به" الجاذبية لعمود من قسم معين.

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



المفاهيم الأساسية: البيئة - البيئة المعيشية - البيئة المائية - البيئة الأرضية الجوية - بيئة التربة - الكائن الحي كبيئة حية

تحدثنا في الدروس السابقة كثيرًا عن "الموطن" و"بيئة المعيشة" ولم نعط لهذا المفهوم تعريفًا دقيقًا. بديهياً، فهمنا من "البيئة" كل ما يحيط بالكائن الحي ويؤثر فيه بطريقة أو بأخرى. تأثير البيئة على الجسم هي العوامل البيئية التي درسناها في الدروس السابقة. وبعبارة أخرى، 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.

هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الظروف المعيشية على الأرض، مما يوفر التنوع بيئات ايكولوجيةو"سكانهم". ومع ذلك، وعلى الرغم من هذا التنوع، هناك أربع بيئات معيشية مختلفة نوعيا، ولها مجموعة محددة من العوامل البيئية، وبالتالي تتطلب مجموعة محددة من التكيفات. هذه هي البيئات المعيشية:

المياه الأرضية (الأرض) ؛

الكائنات الحية الأخرى.

دعونا نتعرف على ميزات كل من هذه البيئات.

البيئة المائيةحياة

وفقًا لغالبية المؤلفين الذين يدرسون أصل الحياة على الأرض، كانت البيئة التطورية الأساسية للحياة هي البيئة المائية. نجد عددًا لا بأس به من 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 الحفاظ على محتوى معين من السوائل داخل الجسم. من الواضح أن البيئة الداخلية للكائن الحي، التي تحدث فيها العمليات الفسيولوجية الرئيسية، لا تزال تحتفظ بسمات 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 نظيره الموجود في مياه المحيط. تحدد خصائص البيئة المائية والمحيطية إلى حد كبير التطور الكيميائي والفيزيائي لجميع أشكال الحياة.

ربما الشيء الرئيسي سمة مميزةالبيئة المائية هي المحافظة النسبية. على سبيل المثال، فإن نطاق التقلبات الموسمية أو اليومية في درجات الحرارة في البيئة المائية أصغر بكثير مما هو عليه في البيئة البرية والهواء. تضاريس القاع، والاختلافات في الظروف على أعماق مختلفة، ووجود الشعاب المرجانية، وما إلى ذلك. خلق مجموعة متنوعة من الظروف في البيئة المائية.

خصائص البيئة المائية تنبع من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه. وبالتالي فإن الكثافة العالية واللزوجة للمياه لها أهمية بيئية كبيرة. الجاذبية النوعية للماء مماثلة لتلك الموجودة في جسم الكائنات الحية. كثافة الماء أعلى بحوالي 1000 مرة من كثافة الهواء. ولذلك، فإن الكائنات المائية (وخاصة تلك التي تتحرك بنشاط) تواجه قوة كبيرة من المقاومة الهيدروديناميكية. ولهذا السبب، فإن تطور العديد من مجموعات الحيوانات المائية ذهب في اتجاه تكوين أشكال الجسم وأنواع الحركة التي تقلل من السحب، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الطاقة للسباحة. وهكذا، تم العثور على شكل الجسم مبسط بين الممثلين مجموعات مختلفةالكائنات الحية التي تعيش في الماء - الدلافين (الثدييات) والأسماك العظمية والغضروفية.

تعد الكثافة العالية للمياه أيضًا السبب وراء انتشار الاهتزازات الميكانيكية جيدًا في البيئة المائية. وكان هذا مهمًا في تطور الأعضاء الحسية والتوجه المكاني والتواصل بين سكان الأحياء المائية. إن سرعة الصوت في البيئة المائية، وهي أكبر بأربع مرات من الهواء، تحدد التردد الأعلى لإشارات تحديد الموقع بالصدى.

بسبب الكثافة العالية للبيئة المائية، يُحرم سكانها من الاتصال الإلزامي بالركيزة، وهو ما يميزها الأشكال الأرضيةويرتبط بقوى الجاذبية. ولهذا السبب هناك مجموعة كاملة الكائنات المائية(كل من النباتات والحيوانات)، الموجودة دون اتصال إلزامي بالقاع أو الركيزة الأخرى، "العائمة" في عمود الماء.

فتحت الموصلية الكهربائية إمكانية التكوين التطوري لأعضاء الحواس الكهربائية والدفاع والهجوم.

بيئة الحياة الأرضية-الجوية

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

السمات الرئيسية لبيئة الهواء الأرضي هي السعة الكبيرة للتغيرات في العوامل البيئية، وعدم تجانس البيئة، وعمل قوى الجاذبية، وانخفاض كثافة الهواء. مجموعة معقدة من العوامل الفيزيائية والجغرافية والمناخية المميزة لنوع معين المنطقة الطبيعية، يؤدي إلى التكوين التطوري للتكيفات المورفولوجية للكائنات الحية في هذه الظروف، وتنوع أشكال الحياة.

يتميز الهواء الجوي بانخفاض نسبة الرطوبة والمتغيرة. هذا الظرف محدود إلى حد كبير (محدود) من إمكانيات إتقان بيئة الهواء الأرضي، كما وجه أيضًا تطور استقلاب الماء والملح وبنية أعضاء الجهاز التنفسي.

التربة كبيئة للعيش

التربة هي نتيجة نشاط الكائنات الحية. أدت الكائنات الحية التي سكنت البيئة الجوية الأرضية إلى ظهور التربة كموطن فريد من نوعه. التربة عبارة عن نظام معقد يشتمل على الطور الصلب (الجزيئات المعدنية) والطور السائل (رطوبة التربة) والطور الغازي. وتحدد العلاقة بين هذه المراحل الثلاث خصائص التربة كبيئة معيشية.

من السمات المهمة للتربة أيضًا وجود كمية معينة من المواد العضوية. يتشكل نتيجة موت الكائنات الحية ويكون جزءًا من فضلاتها (إفرازاتها).

شروط بيئة التربةيتم تحديد الموائل من خلال خصائص التربة مثل تهويتها (أي تشبع الهواء)، والرطوبة (وجود الرطوبة)، والقدرة الحرارية والنظام الحراري (التغيرات في درجات الحرارة اليومية والموسمية والسنوية). النظام الحراري، مقارنة ببيئة الهواء الأرضي، أكثر تحفظا، خاصة في الأعماق الكبيرة. بشكل عام، تتمتع التربة بظروف معيشية مستقرة إلى حد ما.

تعتبر الاختلافات الرأسية أيضًا من سمات خصائص التربة الأخرى، على سبيل المثال، يعتمد اختراق الضوء بشكل طبيعي على العمق.

يلاحظ العديد من المؤلفين الموقع الوسيط لبيئة التربة المعيشية بين المياه و البيئة الجوية الأرضية. يمكن للتربة أن تستضيف الكائنات الحية التي تحتوي على الكائنات المائية والنباتية نوع الهواءعمليه التنفس. يكون التدرج الرأسي لاختراق الضوء في التربة أكثر وضوحًا منه في الماء. توجد الكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء التربة، والنباتات (في المقام الأول أنظمة الجذر) ترتبط بآفاق خارجية.

تتميز كائنات التربة بأعضاء وأنواع محددة من الحركة (أطراف مختبئة في الثدييات؛ القدرة على تغيير سمك الجسم؛ وجود كبسولات رأس متخصصة في بعض الأنواع)؛ شكل الجسم (دائري، بركاني، على شكل دودة)؛ أغطية متينة ومرنة؛ تصغير حجم العيون واختفاء التصبغات. بين سكان التربة، يتم تطوير Saprophagy على نطاق واسع - أكل جثث الحيوانات الأخرى، وبقايا المتعفنة، وما إلى ذلك.

الكائن الحي كموطن

قائمة المصطلحات

مكانة بيئية

موقع النوع في الطبيعة، بما في ذلك ليس فقط مكان النوع في الفضاء، ولكن أيضًا دوره الوظيفي في المجتمع الطبيعي، الموقف بالنسبة لظروف الوجود اللاأحيائية، مكان المراحل الفردية دورة الحياةممثلو الأنواع في الوقت المناسب (على سبيل المثال، تحتل أنواع النباتات في أوائل الربيع مكانًا بيئيًا مستقلاً تمامًا).

تطور

التطور التاريخي الذي لا رجعة فيه للطبيعة الحية، مصحوبًا بتغيرات في التركيب الجيني للسكان، وتكوين الأنواع وانقراضها، وتحول النظم البيئية والمحيط الحيوي ككل.

البيئة الداخلية للكائن

بيئة تتميز بالثبات النسبي في التركيب والخصائص التي تضمن سير العمليات الحياتية في الجسم. للرجل البيئة الداخليةالجسم عبارة عن نظام من الدم والليمفاوية وسائل الأنسجة.

تحديد الموقع بالصدى، الموقع

تحديد موضع الجسم في الفضاء عن طريق الإشارات المنبعثة أو المنعكسة (في حالة تحديد الموقع بالصدى - إدراك الإشارات الصوتية). لديهم القدرة على تحديد الموقع بالصدى خنازير غينياالدلافين, الخفافيش. الرادار وتحديد الموقع الكهربائي - إدراك إشارات الراديو المنعكسة وإشارات المجال الكهربائي. بعض الأسماك لديها القدرة على هذا النوع من المواقع - خطم النيل الطويل، جيمارتش.

الخصائص العامة.يحتل الغلاف المائي كبيئة معيشية مائية حوالي 71% من المساحة و1/800 من الحجم الكرة الأرضية. وتتركز الكمية الرئيسية من المياه، أكثر من 94٪، في البحار والمحيطات (الشكل 5.2).

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

وفي المياه العذبة للأنهار والبحيرات لا تتجاوز كمية المياه 0.016% من إجمالي حجم المياه العذبة.

في المحيط مع البحار المكونة له، يتم التمييز في المقام الأول بين منطقتين بيئيتين: العمود المائي - سطحيوالقاع - benthal.اعتمادا على العمق، يتم تقسيم Benthal إلى المنطقة تحت الساحلية -مساحة الانخفاض التدريجي للأرض إلى عمق 200 م، باثيال -منطقة منحدر حاد و منطقة سحيقة -قاع المحيط بمتوسط ​​عمق 3-6 كم. وتسمى المناطق القاعية العميقة المقابلة لمنخفضات قاع المحيط (6-10 كم). السحيقة للغاية.تسمى حافة الشاطئ التي تغمرها المياه أثناء المد العالي ساحلييُطلق على جزء الساحل فوق مستوى المد والمبلل برذاذ الأمواج اسم فوق الساحلي.

تنقسم المياه المفتوحة للمحيط العالمي أيضًا إلى مناطق رأسية تتوافق مع المناطق القاعية: Tipeligial، Bati-Peligial، Abyssopeligal(الشكل 5.3).

أرز. 5.3. التقسيم البيئي العمودي للمحيط

(وفقًا لـ إن إف رايمرز، 1990)

تعد البيئة المائية موطنًا لحوالي 150000 نوع حيواني، أو حوالي 7% من المجموع (الشكل 5.4) و10000 نوع نباتي (8%).

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن ممثلي معظم مجموعات النباتات والحيوانات ظلوا في البيئة المائية ("مهدهم")، لكن عدد أنواعهم أقل بكثير من الأنواع الأرضية. ومن هنا الاستنتاج - لقد حدث التطور على الأرض بشكل أسرع بكثير.

البحار والمحيطات في المناطق الاستوائية والاستوائية، وفي المقام الأول المحيط الهادئ و المحيطات الأطلسية. إلى الشمال والجنوب من هذه الأحزمة تركيبة عالية الجودةينضب تدريجيا. على سبيل المثال، يوجد في منطقة أرخبيل شرق الهند ما لا يقل عن 40 ألف نوع من الحيوانات، بينما يوجد في بحر لابتيف 400 نوع فقط. وتتركز الجزء الأكبر من الكائنات الحية في المحيط العالمي في منطقة صغيرة نسبيا سواحل البحر المنطقة المعتدلةوبين أشجار المانغروف في البلدان الاستوائية.

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

أرز. 5.4. توزيع الفئات الرئيسية للحيوانات حسب البيئة

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

ملحوظةتعيش الحيوانات الموضوعة تحت الخط المتموج في البحر وفوقه في البيئة الأرضية الجوية

ومن المعروف أنه ليس فقط البيئة المائية تأثير قويعلى سكانها، ولكن أيضًا على المادة الحية للغلاف المائي، التي تؤثر على الموائل، وتعالجها وتشركها في دورة المواد. وقد ثبت أن مياه المحيطات والبحار والأنهار والبحيرات تتحلل ويتم استعادتها في الدورة الحيوية على مدى 2 مليون سنة، أي أنها كلها مرت بالمادة الحية على الأرض أكثر من ألف مرة.

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

ميزة مميزةالبيئة المائية لها إمكانية التنقل،خاصة في الجداول والأنهار المتدفقة والسريعة التدفق. تشهد البحار والمحيطات مدًا وجزرًا وتيارات قوية وعواصف. في البحيرات تتحرك المياه تحت تأثير درجة الحرارة والرياح.

المجموعات البيئية من hydrobionts.سمك الماء، أو سطحية(أعالي البحار – البحر) تسكنها كائنات سطحية لها القدرة على السباحة أو البقاء في طبقات معينة (شكل 5.5).

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

وفي هذا الصدد تنقسم هذه الكائنات إلى مجموعتين: السوابحو العوالق.المجموعة البيئية الثالثة - القاعيات -تشكل سكان القاع.

السوابح(nektos - العائمة) عبارة عن مجموعة من الحيوانات السطحية التي تتحرك بنشاط والتي ليس لها اتصال مباشر بالقاع. هذه حيوانات كبيرة بشكل أساسي قادرة على التغلب على المسافات الطويلة والتيارات المائية القوية. لديهم شكل جسم انسيابي وأعضاء حركة متطورة. تشمل الكائنات الحية النموذجية الأسماك والحبار والحيتان وذوات الأقدام. بالإضافة إلى الأسماك، يشمل Nekton في المياه العذبة البرمائيات والحشرات المتحركة بنشاط. كثير أسماك البحريمكن أن يتحرك في العمود المائي بسرعة هائلة: تصل إلى 45-50 كم/ساعة - الحبار (Oegophside)، 100-150 كم/ساعة - سمكة أبو شراع (Jstiopharidae)، و130 كم/ساعة - سمك أبو سيف (Xiphias glabius).

العوالق(العوالق - المتجولة والمرتفعة) هي مجموعة من الكائنات البحرية التي ليس لديها القدرة على الحركات النشطة السريعة. كقاعدة عامة، هذه حيوانات صغيرة - العوالق الحيوانيةوالنباتات - العوالق النباتية,الذي لا يستطيع مقاومة التيارات. وتشمل العوالق أيضًا يرقات العديد من الحيوانات "العائمة" في عمود الماء. توجد الكائنات العوالق على سطح الماء وفي العمق وفي الطبقة السفلية.

الكائنات الحية الموجودة على سطح الماء تشكل مجموعة خاصة - نيوستون.يعتمد تكوين نيوستون أيضًا على مرحلة نمو عدد من الكائنات الحية. بعد مرورها بمرحلة اليرقات والنمو، تترك الطبقة السطحية التي كانت بمثابة ملجأ لها وتنتقل للعيش في القاع أو في الطبقات الأساسية والأعمق. وتشمل هذه يرقات عشاري الأرجل، والبرنقيل، ومجدافيات الأرجل، وبطنيات الأقدام، وذوات الصدفتين، وشوكيات الجلد، وعديدات الأشواك، والأسماك، وما إلى ذلك.

تسمى نفس الكائنات الحية التي يكون جزء من جسمها فوق سطح الماء والآخر في الماء بلايستون.وتشمل هذه الطحلب البطي (Lemma)، والسيفونوفور (Siphonophora)، وما إلى ذلك.

تلعب العوالق النباتية دورًا مهمًا في حياة المسطحات المائية، فهي المنتج الرئيسي للمواد العضوية. تشتمل العوالق النباتية في المقام الأول على الدياتومات (Diatomeae) والطحالب الخضراء (Chlorophyta)، وسوطيات النباتات (Phytomastigina)، وperidineae (Peridineae)، وcoccolithophorids (Coccolitophoridae). ليس فقط الطحالب الخضراء منتشرة على نطاق واسع في المياه العذبة، ولكن أيضًا الطحالب الخضراء المزرقة (Cyanophyta).

يمكن العثور على العوالق الحيوانية والبكتيريا في أعماق مختلفة. في المياه العذبة، تسبح بشكل سيء في الغالب، والقشريات الكبيرة نسبيًا (Daphnia، Cyclopoidea، Ostrocoda)، والعديد من الدوارات (Rotatoria) والطفيليات شائعة.

تهيمن القشريات الصغيرة على العوالق الحيوانية البحرية (مجدافيات الأرجل، ومزدوجات الأرجل، ويوفاوسياسيا) والطفيليات (المنخربات، والراديولاريا، والتينتينويديا). وتشمل الممثلين الكبار الرخويات ذات الأقدام المجنحة (Pteropoda)، وقنديل البحر (Scyphozoa)، ومشطيات السباحة (Ctenophora)، والملح (Salpae)، وبعض الديدان (Aleiopidae، Tomopteridae).

تلعب الكائنات العوالق دورًا مهمًا المكون الغذائيللعديد من الحيوانات المائية، بما في ذلك العمالقة مثل حيتان البالين (Mystacoceti)، الشكل. 5.6.

الشكل 5.6. مخطط الاتجاهات الرئيسية لتبادل الطاقة والمادة في المحيط

بينثوس(benthos - العمق) هي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في قاع (على الأرض وفي باطن الأرض) من الخزانات. وهي مقسمة الى Zoobenthosو فيتوبينثوس.يتم تمثيلها في الغالب بحيوانات ملتصقة أو تتحرك ببطء أو تختبئ. في المياه الضحلة يتكون من كائنات حية تقوم بالتوليف المواد العضوية(المنتجون)، ومن يستهلكونه (المستهلكون)، ومن يدمرونه (المخفضون). في الأعماق حيث لا يوجد ضوء، لا يوجد فيتوبينثوس (المنتجون). تهيمن المنخربات، والإسفنج، والتجويفات المعوية، والديدان، وذراعيات الأرجل، والرخويات، والأسيديون، والأسماك، وما إلى ذلك على حيوانات القاع البحرية. أما الأشكال القاعية فهي أكثر عددًا في المياه الضحلة. يمكن أن يصل إجمالي الكتلة الحيوية هنا إلى عشرات الكيلوجرامات لكل متر مربع.

تشتمل الكائنات القاعية النباتية في البحار بشكل أساسي على الطحالب (الدياتومات والأخضر والبني والأحمر) والبكتيريا. على طول السواحل توجد نباتات مزهرة - Zostera، Ruppia، Phyllospadix. المناطق الصخرية والصخرية في القاع هي الأكثر ثراءً بالنباتات النباتية.

في البحيرات، كما في البحار، هناك العوالق، نيكتونو القاعيات.

ومع ذلك، في البحيرات وغيرها من المسطحات المائية العذبة، يوجد عدد أقل من حيوانات القاع مقارنة بالبحار والمحيطات، وتكوين الأنواع موحد. هذه هي بشكل رئيسي البروتوزوا والإسفنج والديدان الهدبية والديدان قليلة الأشواك والعلق والرخويات ويرقات الحشرات وما إلى ذلك.

وتمثل فيتوبينثوس المياه العذبة البكتيريا والدياتومات والطحالب الخضراء. وتقع النباتات الساحلية من الشاطئ إلى الداخل في أحزمة محددة بوضوح. الحزام الأول -النباتات شبه المغمورة (القصب، الكاتيل، البردي والقصب)؛ الحزام الثاني -نباتات مغمورة ذات أوراق عائمة (زنابق الماء، كبسولات البيض، زنابق الماء، طحالب البط). في الحزام الثالثتسود النباتات - الأعشاب البحرية، Elodea، وما إلى ذلك (الشكل 5.7).

أرز. 5.7. نباتات الجذور السفلية (أ):

1 - الكاتيل. 2- نبتة الاندفاع. 3 - رأس السهم. 4 - زنبق الماء. 5، 6 - البركة. 7 - هارا. الطحالب الحرة العائمة (ب): 8، 9 - خيطية خضراء؛ 10-13 - أخضر؛ 14-17 - الدياتومات. 18-20 - الأزرق والأخضر

تنقسم النباتات المائية بحسب نمط حياتها إلى قسمين رئيسيين: مجموعات بيئية: النباتات المائية -النباتات المغمورة في الماء فقط مع الجزء السفلي منها وعادة ما تكون جذرها في الأرض، و الفطريات المائية -نباتات مغمورة بالكامل في الماء وأحياناً تطفو على السطح أو لها أوراق عائمة.

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

ظروف درجة الحرارة.وهو يختلف في الماء، أولاً، بتدفق أقل للحرارة، وثانياً، باستقرار أكبر منه على الأرض. ينعكس جزء من الطاقة الحرارية التي تصل إلى سطح الماء، بينما ينفق جزء منها على التبخر. إن تبخر الماء من سطح الخزانات، والذي يستهلك حوالي 2263×8 جول/جم، يمنع ارتفاع درجة حرارة الطبقات السفلية، كما أن تكوين الجليد، الذي يطلق حرارة الانصهار (333.48 جول/جم)، يبطئ تبريدها.

التغيرات في درجات الحرارة في المياه المتدفقة تتبع تغيراتها في الهواء المحيط، والتي تختلف في السعة الأصغر.

في البحيرات والبرك ذات خطوط العرض المعتدلة، يتم تحديد النظام الحراري من خلال ظاهرة فيزيائية معروفة - كثافة الماء القصوى عند 4 درجات مئوية. وينقسم الماء فيها بشكل واضح إلى ثلاث طبقات: العلوي - إبيليمنيون,التي تعاني درجة حرارتها من تقلبات موسمية حادة؛ طبقة انتقالية لدرجة الحرارة، -الميتاليمنيون،حيث يتم الاحتفال انخفاض حاددرجات الحرارة؛ أعماق البحار (القاع) - Hypolimnionوصولاً إلى القاع حيث تكون درجة الحرارة طوال العام التغييراتتافهة.

في الصيف، توجد طبقات المياه الأكثر دفئًا على السطح، بينما تقع أبردها في الأسفل. هذا النوعيسمى توزيع درجات الحرارة طبقة تلو الأخرى في الخزان التقسيم الطبقي المباشروفي الشتاء، مع انخفاض درجات الحرارة، التقسيم الطبقي العكسي.تبلغ درجة حرارة الطبقة السطحية من الماء حوالي 0 درجة مئوية. تبلغ درجة الحرارة في الأسفل حوالي 4 درجات مئوية، وهو ما يتوافق مع كثافته القصوى. وهكذا ترتفع درجة الحرارة مع العمق. وتسمى هذه الظاهرة انقسام درجة الحرارة.يتم ملاحظته في معظم بحيراتنا في الصيف والشتاء. ونتيجة لذلك، ينتهك الدوران العمودي، ويتشكل التقسيم الطبقي لكثافة المياه، وتبدأ فترة من الركود المؤقت - 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 وتغوص إلى القاع، مما يسبب اختلاطًا ثانيًا للكتل خلال العام مع معادلة درجة الحرارة، أي بداية الحرارة المتجانسة في الخريف

في البيئة البحريةهناك أيضًا التقسيم الطبقي الحراري الذي يحدده العمق. تحتوي المحيطات على الطبقات التالية سطح- تتعرض المياه لتأثير الرياح، وقياساً على الغلاف الجوي تسمى هذه الطبقة التروبوسفيرأو البحر الأجواء الحرارية.لوحظت هنا تقلبات يومية في درجة حرارة الماء حتى عمق 50 مترًا تقريبًا، كما لوحظت تقلبات موسمية أعمق. يصل سمك الغلاف الحراري إلى 400 متر. متوسط ​​-يمثل خط حراري ثابت.تنخفض درجة الحرارة في البحار والمحيطات المختلفة إلى 1-3 درجات مئوية. يمتد إلى عمق حوالي 1500 م. بحر عميق -وتتميز بدرجة حرارة موحدة تبلغ حوالي 1-3 درجات مئوية، باستثناء المناطق القطبية حيث تقترب درجة الحرارة من 0 درجة مئوية.

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

أرز. 5.8. التقسيم الطبقي واختلاط المياه في البحيرة

(بعد إي. غونتر وآخرون، 1982)

تتميز الطبقات العميقة من الماء بثبات درجة الحرارة. في المياه الاستوائية متوسط ​​درجة الحرارة السنويةتبلغ درجة الحرارة في الطبقات السطحية 26-27 درجة مئوية، وفي الطبقات القطبية حوالي 0 درجة مئوية وأدناه. الاستثناء هو الينابيع الحرارية، حيث تصل درجة حرارة الطبقة السطحية إلى 85-93 درجة مئوية.

في الماء كبيئة معيشية، من ناحية، هناك تنوع كبير إلى حد ما في ظروف درجة الحرارة، ومن ناحية أخرى، هناك سمات ديناميكية حرارية للبيئة المائية، مثل السعة الحرارية العالية النوعية، والتوصيل الحراري العالي والتمدد أثناء التجميد (في هذه الحالة، يتشكل الجليد فقط في الأعلى، والأهم من ذلك أن عمود الماء لا يتجمد)، مما يخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية.

وبالتالي، بالنسبة لفصل الشتاء من النباتات المائية المعمرة في الأنهار والبحيرات، فإن التوزيع الرأسي لدرجات الحرارة تحت الجليد له أهمية كبيرة. الأكثر كثافة والأقل ماء باردمع درجة حرارة 4 درجات مئوية تقع في الطبقة السفلية، حيث تنحدر براعم الشتاء (turions) من النباتات الزهقرنية، ونبات المثانة، والألوان المائية، وما إلى ذلك (الشكل 5.9)، وكذلك النباتات الورقية الكاملة، مثل الطحلب البطي، وelodea.

أرز. 5.9. ألوان مائية (Hydrocharias morsus ranae) في الخريف.

تظهر براعم الشتاء، وتغرق في القاع

(من تي كيه جورشينويا، 1979)

وقد ثبت أن الغمر يرتبط بتراكم النشا ووزن النباتات. بحلول الربيع، يتحول النشا إلى سكريات ودهون قابلة للذوبان، مما يجعل البراعم أخف وزنا ويسمح لها بالطفو.

تتكيف الكائنات الحية الموجودة في المسطحات المائية ذات خطوط العرض المعتدلة بشكل جيد مع الحركات العمودية الموسمية لطبقات المياه، وتجانس الحرارة في الربيع والخريف، والركود في الصيف والشتاء. نظرًا لأن نظام درجة حرارة المسطحات المائية يتميز باستقرار كبير، فإن تضيق الحرارة شائع بين الكائنات المائية إلى حد أكبر منه بين الكائنات الأرضية.

توجد الأنواع الحرارية بشكل رئيسي في الخزانات القارية الضحلة وفي المنطقة الساحلية للبحار ذات خطوط العرض العالية والمعتدلة، حيث تكون التقلبات اليومية والموسمية كبيرة.

كثافة الماء.يختلف الماء عن الهواء بكونه أكثر كثافة. وفي هذا الصدد، فهو أعلى من الهواء بـ 800 مرة. كثافة الماء المقطر عند درجة حرارة 4 درجات مئوية هي 1 جم/سم3. يمكن أن تكون كثافة المياه الطبيعية التي تحتوي على أملاح مذابة أكبر: تصل إلى 1.35 جم/سم 3 . في المتوسط، في عمود الماء، لكل 10 أمتار من العمق، يزداد الضغط بمقدار جو واحد. تنعكس الكثافة العالية للمياه في بنية جسم النباتات المائية. وبالتالي، إذا كانت الأنسجة الميكانيكية في النباتات الأرضية متطورة بشكل جيد، مما يضمن قوة الجذوع والسيقان، فإن ترتيب الأنسجة الميكانيكية والموصلة على طول محيط الجذع يخلق بنية "أنبوبية" مقاومة جيدًا للالتواءات والانحناءات، ثم في يتم تقليل الأنسجة الميكانيكية بشكل كبير، حيث أن النباتات مدعومة بنفسها بالماء. غالبًا ما تتركز العناصر الميكانيكية والحزم الموصلة في وسط الساق أو سويقات الأوراق، مما يمنحها القدرة على الانحناء بحركات الماء.

تتمتع النباتات المائية المغمورة بقابلية طفو جيدة يتم إنشاؤها بواسطة أجهزة خاصة (الأكياس الهوائية والتورمات). وهكذا فإن أوراق الضفدع تقع على سطح الماء وتحت كل ورقة توجد فقاعة عائمة مملوءة بالهواء. مثل سترة النجاة الصغيرة، تسمح الفقاعة للورقة بالطفو على سطح الماء. تعمل غرف الهواء الموجودة في الجذع على إبقاء النبات في وضع مستقيم وتوصيل الأكسجين إلى الجذور.

ويزداد الطفو أيضًا مع زيادة مساحة سطح الجسم. وهذا واضح للعيان في الطحالب العوالق المجهرية. تساعدهم النواتج المختلفة للجسم على "الطفو" بحرية في عمود الماء.

يتم توزيع الكائنات الحية في البيئة المائية في جميع أنحاء سمكها. على سبيل المثال، في المنخفضات المحيطية، توجد الحيوانات على أعماق تزيد عن 10000 متر وتتحمل الضغط من عدة إلى مئات من الأجواء. وبالتالي، فإن سكان المياه العذبة (خنافس الغوص، النعال، Suvoikas، إلخ) يمكنهم تحمل ما يصل إلى 600 أجواء في التجارب. تعيش Holothurians من جنس Elpidia والديدان Priapulus caudatus من المنطقة الساحلية إلى المنطقة السحيقة للغاية. وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن العديد من سكان البحار والمحيطات هم ضيقو الأفق نسبيا ويقتصرون على أعماق معينة. وهذا ينطبق في المقام الأول على الأنواع الضحلة والعميقة. إنهم يعيشون فقط في المنطقة الساحلية سعفةالدودة الرملية الأرينيكولا والرخويات - البطلينوس (الرضفة). على أعماق كبيرةعند ضغط لا يقل عن 400-500 أجواء، يتم العثور على الأسماك من مجموعة الصيادين، رأسيات الأرجلوالقشريات ونجم البحر والبوغونوفورا وغيرها.

تسمح كثافة الماء للكائنات الحيوانية بالاعتماد عليه، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. دعم الوسط بمثابة شرط للطفو في الماء. إن العديد من الكائنات المائية تتكيف مع طريقة الحياة هذه.

وضع الضوء.تتأثر الكائنات المائية بشكل كبير بظروف الإضاءة وشفافية المياه. تضعف شدة الضوء في الماء إلى حد كبير (الشكل 5.10)، حيث ينعكس جزء من الإشعاع الساقط من سطح الماء، بينما يتم امتصاص الجزء الآخر بسمكه. ويرتبط توهين الضوء بشفافية الماء. في المحيطات، على سبيل المثال، مع شفافية كبيرة، 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، لا يتجاوز أعشار النسبة المئوية.

أرز. 5.10. الإضاءة في الماء خلال النهار.

خزان تسيمليانسك (بحسب أ. أ. بوتابوف،

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

نظرًا لأن أشعة أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي يتم امتصاصها بشكل مختلف عن طريق الماء، فإن التركيب الطيفي للضوء يتغير أيضًا مع العمق، وتضعف الأشعة الحمراء. تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء أعماقًا كبيرة. الشفق في المحيط، الذي يتكاثف بعمق، يكون أولًا باللون الأخضر، ثم الأزرق، والنيلي، والأزرق البنفسجي، ثم يفسح المجال لاحقًا للظلام المستمر. وبناء على ذلك فإن الكائنات الحية تحل محل بعضها البعض بالعمق.

وبالتالي، فإن النباتات التي تعيش على سطح الماء لا تعاني من نقص الضوء، في حين تصنف النباتات المغمورة وخاصة في أعماق البحار على أنها "نباتات الظل". عليهم أن يتكيفوا ليس فقط مع قلة الضوء، ولكن أيضًا مع التغيرات في تركيبته عن طريق إنتاج أصباغ إضافية. ويمكن ملاحظة ذلك في نمط التلوين المعروف في الطحالب التي تعيش على أعماق مختلفة. في مناطق المياه الضحلة، حيث لا تزال النباتات قادرة على الوصول إلى الأشعة الحمراء، والتي يمتصها الكلوروفيل إلى أقصى حد، تميل الطحالب الخضراء إلى الهيمنة. في المناطق العميقة هناك الطحالب البنية، والتي تحتوي، بالإضافة إلى الكلوروفيل، على أصباغ بنية فيكافيين وفوكوكسانثين وما إلى ذلك. وتعيش الطحالب الحمراء التي تحتوي على صبغة فيكو-إريثرين بشكل أعمق. القدرة على الالتقاط واضحة هنا. أشعة الشمسمع أطوال مختلفةأمواج. وتسمى هذه الظاهرة التكيف اللوني.

تتمتع الأنواع التي تعيش في أعماق البحار بعدد من السمات الفيزيائية المميزة لنباتات الظل. من بينها، تجدر الإشارة إلى انخفاض نقطة التعويض عن عملية التمثيل الضوئي (30-100 لوكس)، "طبيعة الظل" لمنحنى ضوء عملية التمثيل الضوئي مع هضبة منخفضة التشبع؛ الطحالب، على سبيل المثال، لديها كروماتوفورز كبيرة. أما بالنسبة للأشكال السطحية والعائمة فإن هذه المنحنيات تكون من النوع "الأخف".

لاستخدام الضوء الضعيف في عملية التمثيل الضوئي، مطلوب زيادة مساحة الأعضاء الاستيعابية. وهكذا، يشكل رأس السهم (Sagittaria sagittifolia) أوراقًا ذات أشكال مختلفة عند نموه على الأرض وفي الماء.

يرمز البرنامج الوراثي إلى إمكانية التطور في كلا الاتجاهين. إن "آلية الزناد" لتطور الأشكال "المائية" من الأوراق هي التظليل، وليس التأثير المباشر للماء.

في كثير من الأحيان يترك نباتات مائية، مغمورة في الماء، يتم تشريحها بقوة إلى فصوص ضيقة تشبه الخيوط، كما هو الحال، على سبيل المثال، في نباتات قرنية، أو أوروتي، أو نباتات المثانة، أو تحتوي على صفيحة رقيقة شفافة - أوراق كبسولات البيض تحت الماء، وزنابق الماء، وأوراق أعشاب البركة المغمورة.

هذه السمات أيضًا مميزة للطحالب، مثل الطحالب الخيطية، والثالي المشرحة من Characeae، والثالي الرقيقة الشفافة للعديد من الأنواع التي تعيش في أعماق البحار. وهذا يجعل من الممكن للنباتات المائية زيادة نسبة مساحة الجسم إلى الحجم، وبالتالي تطوير مساحة سطح أكبر بتكلفة منخفضة نسبيًا من الكتلة العضوية.

في النباتات المغمورة جزئيا في الماء حب مغاير,أي الفرق في بنية الأوراق الموجودة فوق الماء وتحت الماء لنفس النبات: وهذا واضح للعيان في الحوذان المائي (الشكل 5.11). تتميز الأوراق الموجودة فوق الماء بسمات مشتركة مع أوراق النباتات الموجودة فوق الأرض (ظهرانية مركزية) الهيكل والأنسجة الغشائية المتطورة وأجهزة الثغور) تحت الماء - شفرات الأوراق الرفيعة جدًا أو المشرحة. ولوحظ أيضًا التغاير في زنابق الماء وكبسولات البيض ورؤوس الأسهم والأنواع الأخرى.

أرز. 5.11. متغاير في الحوذان المائية

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

الأوراق: 1 - فوق الماء. 2- تحت الماء

مثال توضيحي هو ذبابة القمص (Simn latifolium)، حيث يمكنك رؤية عدة أشكال من الأوراق على جذعها، مما يعكس جميع التحولات من الأرضية النموذجية إلى المائية النموذجية.

يؤثر عمق البيئة المائية أيضًا على الحيوانات ولونها وتكوين الأنواع وما إلى ذلك. على سبيل المثال، في النظام البيئي للبحيرة، تتركز الحياة الرئيسية في طبقة الماء، حيث تخترق كمية الضوء الكافية لعملية التمثيل الضوئي. ويسمى الحد الأدنى لهذه الطبقة بمستوى التعويض. وفوق هذا العمق، تطلق النباتات كمية من الأكسجين أكثر مما تستهلك، ويمكن للكائنات الحية الأخرى استخدام الأكسجين الزائد. تحت هذا العمق، لا يمكن لعملية التمثيل الضوئي أن توفر التنفس؛ لذلك، يتوفر الأكسجين فقط للكائنات الحية، والذي يأتي مع الماء من الطبقات السطحية للبحيرة.

تعيش الحيوانات ذات الألوان الزاهية والمتنوعة في طبقات سطحية فاتحة من الماء، في حين أن الأنواع التي تعيش في أعماق البحار عادة ما تكون خالية من الأصباغ. في منطقة الشفق بالمحيط، تعيش الحيوانات الملونة بظل محمر، مما يساعدها على الاختباء من الأعداء، حيث ينظر إلى اللون الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنه أسود. اللون الأحمر هو سمة من سمات حيوانات منطقة الشفق مثل القاروص والمرجان الأحمر والقشريات المختلفة وما إلى ذلك.

يكون امتصاص الضوء في الماء أقوى، وكلما قلت شفافيته، وذلك بسبب وجود الجزيئات المعدنية (الطين، الطمي) فيه. تتناقص شفافية المياه أيضًا مع النمو السريع للنباتات المائية فترة الصيفأو أثناء التكاثر الجماعي للكائنات الصغيرة العالقة في الطبقات السطحية. تتميز الشفافية بالعمق الشديد، حيث لا يزال قرص Secchi منخفضًا بشكل خاص (قرص أبيض يبلغ قطره 20 سم) مرئيًا. وفي بحر سارجاسو (أصفى المياه)، يمكن رؤية قرص سيتشي على عمق 66.5 مترًا، في المحيط الهادي- ما يصل إلى 59، باللغة الهندية - ما يصل إلى 50، في البحار الضحلة- ما يصل إلى 5-15 م ولا تتجاوز شفافية الأنهار 1-1.5 م وفي نهري آسيا الوسطى أمو داريا وسير داريا - عدة سنتيمترات. ومن ثم فإن حدود مناطق التمثيل الضوئي تختلف اختلافا كبيرا في المسطحات المائية المختلفة. في المياه النظيفة، تصل منطقة التمثيل الضوئي، أو المنطقة الضوئية، إلى عمق لا يزيد عن 200 متر، وتمتد منطقة الشفق (ديسفوتيك) إلى 1000-1500 متر، وأعمق في المنطقة الضوئية، ولا 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 الخزانات باختلاف خط عرض المنطقة والوقت من السنة. وهكذا فإن الليالي القطبية الطويلة تحد بشكل كبير من الوقت المناسب لعملية التمثيل الضوئي في حوضي القطب الشمالي والقطب الجنوبي، كما أن الغطاء الجليدي يجعل من الصعب وصول الضوء إلى جميع المسطحات المائية المتجمدة في الشتاء.

نظام الملح.تلعب ملوحة الماء أو النظام الملحي دورًا مهمًا في حياة الكائنات المائية. التركيب الكيميائيتتشكل المياه تحت تأثير الظروف التاريخية والجيولوجية الطبيعية، فضلاً عن التأثير البشري. يحدد محتوى المركبات الكيميائية (الأملاح) في الماء نسبة ملوحته ويتم التعبير عنها بالجرام لكل لتر أو بالجرام. لكل ميل(درجة / التطوير التنظيمي). وفقًا للتمعدن العام، يمكن تقسيم المياه إلى عذبة بمحتوى مالح يصل إلى 1 جم/لتر، وملوحة (1-25 جم/لتر)، وملوحة بحرية (26-50 جم/لتر)، ومياه مالحة (أكثر من 50 جم). جم / لتر). وأهم المواد المذابة في الماء هي الكربونات والكبريتات والكلوريدات (الجدول 5.1).

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

الموائل المائية

وفي تركيبته إلا البحر المحيطوتشمل جميع الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية. والأخيرة بدورها مصدر غذاء للأنهار والبحيرات والبحار. وبالتالي، فإن دورة المياه في الطبيعة هي القوة الدافعة للغلاف المائي ومصدر مهم للمياه العذبة على الأرض.

وبناءً على ما سبق، ينبغي تقسيم الغلاف المائي إلى:

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

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

يتم تمثيل تكوين الغلاف المائي تحت الأرض بالمياه الجوفية. يبلغ إجمالي حجم احتياطي المياه على الأرض حوالي 1370 مليون كيلومتر مكعب، يتركز حوالي 94% منها في المحيطات، و4.12% في المياه الجوفية، و1.65% 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:

• السطح - عمود الماء والقاع - القاع ؛
• في المنطقة القاعية ، اعتمادًا على العمق ، يتم تمييز المنطقة الفرعية - منطقة ذات زيادة سلسة في العمق تصل إلى 200 متر ؛
• باتيال - المنحدر السفلي.
• السحيقة - قاع محيطي يصل عمقه إلى 6 كم ؛
• فائقة السحيقة، ممثلة بالمنخفضات في قاع المحيط؛
• ساحلية، تمثل حافة الساحل، تغمرها المياه بانتظام أثناء المد العالي وتجفف بسبب انخفاض المد، وشبه ساحلية، تمثل الجزء من الساحل المبلل برذاذ الأمواج.

بناءً على نوع الموائل وأسلوب الحياة، تنقسم الكائنات الحية التي تعيش في الغلاف المائي إلى المجموعات التالية:

1. أسماك البلاجوس - هي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء. من بين أسماك البيلاجوس تتميز العوالق - وهي مجموعة من الكائنات الحية التي تشمل النباتات (العوالق النباتية) والحيوانات (العوالق الحيوانية) التي لا تستطيع الحركة المستقلة في عمود الماء وتتحرك بواسطة التيارات، وكذلك النكتون - مجموعة من الكائنات الحية كائنات حية قادرة على الحركة المستقلة في عمود الماء ( الأسماك والمحار وغيرها).
2. القاعيات هي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في القاع وفي التربة. وتنقسم القاعات بدورها إلى فيتوبينثوس، ممثلة بالطحالب والنباتات العليا، وزوبنثوس ( نجوم البحروالقشريات والرخويات وغيرها).

العوامل البيئية في الموائل المائية

وتتمثل العوامل البيئية الرئيسية في الموائل المائية في التيارات والأمواج التي تعمل دون توقف تقريباً. أنها قادرة على أن يكون لها تأثير غير مباشر على الكائنات الحية، وتغيير التركيب الأيوني للمياه، وتمعدنها، والذي بدوره يساهم في التغيرات في التركيزات العناصر الغذائية. أما التأثير المباشر للعوامل المذكورة أعلاه فهي تساهم في تكيف الكائنات الحية مع التدفق. على سبيل المثال، الأسماك التي تعيش في المياه الهادئة لها جسم مفلطح من الجوانب (الدنيس)، بينما في المياه السريعة لها جسم مستدير (السلمون المرقط).

كونه وسيلة كثيفة إلى حد ما، يوفر الماء مقاومة كبيرة لحركة الكائنات الحية التي تسكنه. هذا هو السبب في أن معظم سكان الغلاف المائي لديهم شكل جسم انسيابي (الأسماك والدلافين والحبار وما إلى ذلك).

ملاحظة 1

تجدر الإشارة إلى أن الجنين البشري في الأسابيع الأولى من تطوره يشبه في كثير من النواحي جنين السمك وفقط في عمر شهر ونصف إلى شهرين يكتسب خصائص مميزة للإنسان. كل هذا يشير إلى الأهمية الحاسمة للبيئة المائية في تطور الحياة.

بيئة المعيشة المائية.

المحيط المائيتحتل حوالي 71% من مساحة الكوكب. وتتركز كميته الرئيسية في البحار والمحيطات (94%). وفي المسطحات المائية العذبة تكون كمية الماء أقل بكثير (0.016%).

البيئة المائية هي موطن لحوالي 150 ألف نوع من الحيوانات (7% من إجمالي عددها على الأرض) و10 آلاف نوع من النباتات (8%).

مميزات البيئة المائية: الحركة والكثافة والملح الخاص والضوء و ظروف درجة الحرارةوالحموضة (تركيز أيونات الهيدروجين) ومحتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمواد المغذية.

سمة هامة من سمات البيئة المائية هي إمكانية التنقل.في الجداول والأنهار متوسط ​​السرعةيزداد التدفق عادةً أثناء تحركه في اتجاه مجرى النهر. في الحقيقة تيار سريعتنمو النباتات التي تغطي الركيزة أو الطحالب الخيطية والطحالب والحشائش الكبدية. في التيار الضعيف - تتدفق النباتات حول التدفق، ولا تقدم مقاومة كبيرة له وترتبط بشكل آمن بجسم ثابت مع نمو وفير للجذور العرضية. توجد النباتات المنفصلة العائمة في الأماكن ذات التيارات البطيئة أو التي لا يوجد فيها تيار على الإطلاق.

تمتلك الحيوانات اللافقارية التي تعيش في الأنهار المضطربة أجسامًا مسطحة للغاية.

الماء أقوى 800 مرة من الهواء بالكثافة. تبلغ كثافة المياه الطبيعية 1.35 جم/سم3 بسبب محتواها من الأملاح. لكل 10 متر من العمق يزيد الضغط بمقدار 1 جوي. في Hydrobionts، يتم تقليل الأنسجة الميكانيكية إلى حد كبير. يعد دعم البيئة بمثابة شرط للارتفاع والحفاظ على الأشكال غير الهيكلية في الماء. تتكيف العديد من الكائنات المائية مع طريقة الحياة هذه.

نظام الملحهامة للأحياء المائية.وطبقاً للتمعدن العام، يمكن تقسيم المياه إلى عذبة ذات محتوى مالح يصل إلى 1 جم/لتر، وملوحة (1 - 25 جم/لتر)، وملوحة بحرية (26 - 50 جم/لتر) ومياه البحر (26 - 50 جم/لتر) محلول ملحي (أكثر من 50 جم/لتر). وأهم المواد الذائبة في الماء هي الكربونات والكبريتات والكلوريدات.

قد يكون الكالسيوم بمثابة عامل مقيد. هناك مياه "ناعمة" - محتوى الكالسيوم أقل من 9 ملغ لكل 1 لتر ومياه "عسرة" تحتوي على أكثر من 25 ملغ من الكالسيوم لكل 1 لتر.

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

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

يتم امتصاص أشعة أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي بشكل مختلف عن طريق الماء، ويتغير التركيب الطيفي للضوء مع العمق، وتضعف الأشعة الحمراء. تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء أعماقًا كبيرة. يكون الشفق المتعمق في المحيط أخضر أولًا، ثم أزرق، ونيلي، وأزرق بنفسجي، ويمتزج لاحقًا مع الظلام المستمر.

في مناطق المياه الضحلة، تستخدم النباتات الأشعة الحمراء، والتي يمتصها الكلوروفيل بشكل أكبر، وكقاعدة عامة، تسود الطحالب الخضراء. في المناطق العميقة توجد طحالب بنية تحتوي، بالإضافة إلى الكلوروفيل، على أصباغ بنية من فيكافيين وفوكوكسانثين وما إلى ذلك. وتعيش الطحالب الحمراء التي تحتوي على صبغة فيكوإيريترين بشكل أعمق. وتسمى هذه الظاهرة التكيف الكروماتوغرافي.

تعيش الحيوانات ذات الألوان الزاهية والمتنوعة في طبقات سطحية فاتحة من الماء، وعادةً ما تكون الأنواع التي تعيش في أعماق البحار خالية من الأصباغ. تعيش الكائنات الحية ذات الصبغة الحمراء في منطقة الشفق، مما يساعدها على الاختباء من الأعداء.

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

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

مع الترويج حموضةالمياه، وعادة ما يتناقص تنوع أنواع الحيوانات التي تعيش في الأنهار والبرك والبحيرات.

تعتبر المسطحات المائية العذبة ذات الرقم الهيدروجيني 3.7 - 4.7 حمضية ، و 6.95 - 7.3 - قلوية ، ودرجة حموضة تزيد عن 7.8 - قلوية. في المسطحات المائية العذبة، يتعرض الرقم الهيدروجيني لتقلبات كبيرة، غالبًا خلال النهار. مياه البحرأكثر قلوية ويتغير الرقم الهيدروجيني لها بشكل أقل من المياه العذبة. يتناقص الرقم الهيدروجيني مع العمق.

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

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

الأكسجين هو الأكثر أهمية للبيئة المائية العامل البيئي. يدخل الماء من الهواء وتطلقه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي. مع زيادة درجة حرارة الماء وملوحته، ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا، قد يحدث نقص الأكسجين بسبب زيادة استهلاك الأكسجين. يمكن أن تكون الظروف القريبة من قاع الخزانات قريبة من اللاهوائية.

يوجد ثاني أكسيد الكربون أكثر بـ 700 مرة من الموجود في الغلاف الجوي، لأنه أكثر قابلية للذوبان في الماء بمقدار 35 مرة.

في البيئة المائية يمكن تمييز ثلاث مجموعات بيئية من الكائنات المائية:

1)نيكتون (عائم) -هذه مجموعة من الحيوانات التي تتحرك بنشاط والتي ليس لها اتصال مباشر بالقاع. هذه حيوانات كبيرة بشكل أساسي قادرة على السفر لمسافات طويلة وتيارات قوية.

2)العوالق (المتجولة ، العائمة)هي مجموعة من الكائنات الحية التي ليس لديها القدرة على الحركة النشطة السريعة. وهي مقسمة إلى العوالق النباتية (النباتات) والعوالق الحيوانية (الحيوانات). توجد الكائنات العوالق على سطح الماء وفي العمق وفي الطبقة السفلية.

3) القاع (العمق)هي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في قاع (على الأرض وفي باطن الأرض) المسطحات المائية. وهي مقسمة إلى Zoobenthos وphytobenthos.