Les habitants du milieu aquatique ont reçu un nom commun en écologie les hydrobiontes. Ils habitent l'océan mondial, les réservoirs continentaux et les eaux souterraines. Dans n’importe quel plan d’eau, des zones présentant des conditions différentes peuvent être distinguées.

Dans l'océan et ses mers, il existe principalement deux zones écologiques : la colonne d'eau - pélagique et le bas - benthal. Les habitants des profondeurs abyssales et ultra-abyssales existent dans l'obscurité, à température constante et à pression énorme. La population entière des fonds marins a été nommée benthos.

Propriétés fondamentales du milieu aquatique.

Densité de l'eau est un facteur qui détermine les conditions de mouvement des organismes aquatiques et la pression à différentes profondeurs. Pour l'eau distillée, la densité est de 1 g/cm 3 à 4 °C. Densité eaux naturelles contenant des sels dissous peuvent être plus élevés, jusqu'à 1,35 g/cm 3 . La pression augmente avec la profondeur en moyenne de 1 × 10 5 Pa (1 atm) tous les 10 m. La densité de l'eau permet de s'appuyer sur elle, ce qui est particulièrement important pour les formes non squelettiques. La densité du milieu est une condition pour flotter dans l'eau, et de nombreux organismes aquatiques sont spécifiquement adaptés à ce mode de vie. Les organismes en suspension flottant dans l'eau sont regroupés en un groupe écologique spécial d'organismes aquatiques - plancton(« planctos » – planer). Le plancton est dominé par des algues unicellulaires et coloniales, des protozoaires, des méduses, des siphonophores, des cténophores, des ptéropodes et des mollusques carlins, divers petits crustacés, des larves d'animaux de fond, des œufs et des alevins de poissons, et bien d'autres. Algue (phytoplancton) planer passivement dans l'eau, tandis que la plupart des animaux planctoniques sont capables de nager activement, mais dans des limites limitées. Un type particulier de plancton est un groupe écologique Neuston(« nein » - nager) - habitants du film superficiel d'eau à la frontière avec l'air. La densité et la viscosité de l’eau influencent grandement la possibilité d’une nage active. Les animaux capables de nager rapidement et de surmonter la force des courants sont réunis dans un groupe écologique necton(« nektos » – flottant).

Régime d'oxygène. Dans l'eau saturée en oxygène, sa teneur ne dépasse pas 10 ml pour 1 litre, soit 21 fois inférieure à celle de l'atmosphère. Par conséquent, les conditions respiratoires des organismes aquatiques sont considérablement compliquées. L'oxygène pénètre dans l'eau principalement par l'activité photosynthétique des algues et par diffusion depuis l'air. Par conséquent, les couches supérieures de la colonne d’eau sont généralement plus riches en ce gaz que les couches inférieures. À mesure que la température et la salinité de l’eau augmentent, la concentration d’oxygène diminue. Dans les couches fortement peuplées d'animaux et de bactéries, une forte carence en O 2 peut être créée en raison de sa consommation accrue. Les conditions au fond des réservoirs peuvent être proches de l’anaérobie.

Parmi les habitants aquatiques, il existe de nombreuses espèces capables de tolérer de larges fluctuations de la teneur en oxygène de l'eau, jusqu'à son absence presque totale. (euryoxybiontes – « oxy » – oxygène, « biont » – habitant). Ceux-ci incluent, par exemple, les gastéropodes. Parmi les poissons, la carpe, la tanche et le carassin peuvent résister à une très faible saturation de l'eau en oxygène. Cependant, un certain nombre de types sténoxybionte– ils ne peuvent exister qu'avec une saturation de l'eau en oxygène suffisamment élevée (truite arc-en-ciel, truite fario, vairon).

Régime de sel. Le maintien de l'équilibre hydrique des organismes aquatiques a ses spécificités. Si pour les animaux et les plantes terrestres, il est très important de fournir au corps de l'eau dans des conditions de carence, alors pour les hydrobiontes, il n'est pas moins important de maintenir une certaine quantité d'eau dans le corps lorsqu'il y en a un excès dans l'environnement. . Des quantités excessives d'eau dans les cellules entraînent des modifications de la pression osmotique et une perturbation des fonctions vitales les plus importantes. Majorité la vie aquatique poïkilosmotique : la pression osmotique dans leur corps dépend de la salinité de l'eau environnante. Par conséquent, le principal moyen pour les organismes aquatiques de maintenir leur équilibre salin est d’éviter les habitats à salinité inappropriée. Les formes d’eau douce ne peuvent exister dans les mers et les formes marines ne peuvent tolérer le dessalement. Les vertébrés, les crustacés supérieurs, les insectes et leurs larves vivant dans l'eau sont classés comme homoiosmotique espèces, maintenant une pression osmotique constante dans le corps quelle que soit la concentration de sels dans l’eau.

Mode lumière. Il y a beaucoup moins de lumière dans l'eau que dans l'air. Certains rayons incidents à la surface d’un réservoir se réfléchissent dans l’air. Plus la position du Soleil est basse, plus la réflexion est forte, donc la journée sous l'eau est plus courte que sur terre. Dans les profondeurs sombres de l’océan, les organismes utilisent la lumière émise par les êtres vivants comme source d’informations visuelles. La lueur d'un organisme vivant s'appelle bioluminescence. Les réactions utilisées pour générer de la lumière sont variées. Mais dans tous les cas il s’agit de l’oxydation de composés organiques complexes (luciférines) utilisant des catalyseurs protéiques (luciférase).

Méthodes d'orientation des animaux en milieu aquatique. Vivre constamment dans le crépuscule ou dans l’obscurité limite considérablement vos options orientation visuelle les hydrobiontes. En raison de l'atténuation rapide des rayons lumineux dans l'eau, même ceux qui possèdent des organes visuels bien développés ne peuvent les utiliser que pour naviguer à courte distance.

Le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air. L'orientation sonore est généralement mieux développée chez les organismes aquatiques que l'orientation visuelle. Un certain nombre d'espèces détectent même les vibrations à très basse fréquence (infrasons) , survenant lorsque le rythme des vagues change et descend des couches superficielles vers les couches plus profondes avant la tempête (par exemple, les méduses). De nombreux habitants des plans d'eau - mammifères, poissons, mollusques, crustacés - émettent eux-mêmes des sons. Un certain nombre d'hydrobiontes trouvent de la nourriture et naviguent en utilisant écholocation– perception des ondes sonores réfléchies (cétacés). Beaucoup perçoivent des impulsions électriques réfléchies , produisant des décharges de différentes fréquences en nageant. De nombreux poissons utilisent également les champs électriques pour se défendre et attaquer (raie pastenague électrique, anguille électrique, etc.).

Pour une orientation en profondeur, il est utilisé perception de la pression hydrostatique. Elle est réalisée à l'aide de statocystes, de chambres à gaz et d'autres organes.

La filtration comme type de nutrition. De nombreux hydrobiontes ont un mode d'alimentation particulier : il s'agit de la filtration ou de la sédimentation de particules d'origine organique en suspension dans l'eau et de nombreux petits organismes.

Forme du corps. La plupart des hydrobiontes ont une forme corporelle profilée.

La coquille d'eau de notre planète(l’ensemble des océans, mers, eaux continentales, calottes glaciaires) est appelée l’hydrosphère. Dans un sens plus large, l'hydrosphère comprend également les eaux souterraines, la glace et la neige de l'Arctique et de l'Antarctique, ainsi que l'eau atmosphérique et l'eau contenue dans les organismes vivants.

La majeure partie de l'eau de l'hydrosphère est concentrée dans les mers et les océans, la deuxième place est occupée par les eaux souterraines, la troisième est la glace et la neige des régions arctiques et antarctiques. Le volume total des eaux naturelles est d'environ 1,39 milliard de km 3 (1/780 du volume de la planète). L'eau couvre 71% de la surface globe(361 millions de km2).

Les réserves d'eau de la planète (% du total) étaient réparties comme suit :

Eau- fait partie intégrante de tous les éléments de la biosphère, non seulement les masses d'eau, mais aussi l'air, les êtres vivants. C’est le composé naturel le plus abondant sur la planète. Sans eau, ni les animaux, ni les plantes, ni les humains ne peuvent exister. Pour la survie de tout organisme, une certaine quantité d’eau est nécessaire quotidiennement, le libre accès à l’eau est donc une nécessité vitale.

La coque liquide qui recouvre la Terre la distingue des planètes voisines. L’hydrosphère est importante pour le développement de la vie, et pas seulement au sens chimique. Son rôle est également important dans le maintien d’un climat relativement constant, qui a permis à la vie de se reproduire pendant plus de trois milliards d’années. Puisque la vie exige que les températures ambiantes soient comprises entre 0 et 100 °C, c'est-à-dire dans les limites qui permettent à l’hydrosphère de rester en grande partie en phase liquide, nous pouvons conclure que la température sur Terre pendant la majeure partie de son histoire a été relativement constante.

L'hydrosphère sert d'accumulateur planétaire de matière inorganique et organique, qui est amenée dans l'océan et d'autres plans d'eau par les rivières, les flux atmosphériques et est également formée par les réservoirs eux-mêmes. L'eau est le grand distributeur de chaleur sur Terre. Chauffé par le Soleil à l'équateur, il transfère la chaleur à travers les courants marins géants de l'océan mondial.

L'eau fait partie des minéraux, se trouve dans les cellules des plantes et des animaux, influence la formation du climat, participe au cycle des substances dans la nature, contribue au dépôt de roches sédimentaires et à la formation des sols et est une source d'électricité bon marché : elle est utilisé dans l'industrie, l'agriculture et pour les besoins domestiques.

Malgré la quantité d’eau apparemment suffisante sur la planète, l’eau douce nécessaire à la vie humaine et à de nombreux autres organismes fait cruellement défaut. De la quantité totale d'eau dans le monde, 97 à 98 % sont constitués d'eau salée des mers et des océans. Bien entendu, il est impossible d’utiliser cette eau dans la vie quotidienne, dans l’agriculture, l’industrie ou pour la production alimentaire. Et pourtant, autre chose est bien plus grave : 75 % de l’eau douce sur Terre est sous forme de glace, une partie importante est constituée d’eau souterraine et seulement 1 % est disponible pour les organismes vivants. Et les gens polluent sans pitié ces précieuses miettes et les consomment négligemment, alors que la consommation d'eau ne cesse d'augmenter. La pollution de l'hydrosphère résulte principalement du rejet d'eaux usées industrielles, agricoles et domestiques dans les rivières, les lacs et les mers.

Eaux douces- pas seulement une ressource potable irremplaçable. Les terres qu'ils irriguent produisent environ 40 % de la récolte mondiale ; Les centrales hydroélectriques produisent environ 20 % de toute l’électricité ; Parmi les poissons consommés par l'homme, 12 % sont des espèces de rivières et de lacs.

Les caractéristiques du milieu aquatique découlent des propriétés physiques et chimiques de l’eau. Ainsi, la densité et la viscosité élevées de l’eau revêtent une grande importance environnementale. La densité de l'eau est comparable à celle du corps des organismes vivants. La densité de l’eau est environ 1 000 fois supérieure à celle de l’air. Par conséquent, les organismes aquatiques (en particulier ceux qui se déplacent activement) sont confrontés à une grande force de résistance hydrodynamique. Pour cette raison, l’évolution de nombreux groupes d’animaux aquatiques s’est orientée vers le développement de formes corporelles et de types de mouvements réduisant la traînée, ce qui a conduit à une réduction des coûts énergétiques pour la nage. Ainsi, une forme corporelle profilée se retrouve chez les représentants de divers groupes d'organismes vivant dans l'eau - dauphins (mammifères), poissons osseux et cartilagineux.

La haute densité de l'eau contribue également au fait que les vibrations mécaniques (vibrations) s'y propagent bien. Cela était important dans l’évolution des organes sensoriels, l’orientation spatiale et la communication entre les habitants aquatiques. La vitesse du son dans le milieu aquatique, quatre fois supérieure à celle dans l'air, détermine la fréquence plus élevée des signaux d'écholocation.

En raison de la forte densité du milieu aquatique, nombre de ses habitants sont privés du lien obligatoire avec le substrat, caractéristique des formes terrestres et provoqué par les forces gravitationnelles. Il existe tout un groupe d’organismes aquatiques (plantes et animaux) qui passent toute leur vie à flotter.

L'eau a une capacité calorifique exceptionnellement élevée. La capacité calorifique de l’eau est prise comme unité. La capacité thermique du sable, par exemple, est de 0,2, et celle du fer n’est que de 0,107 de la capacité thermique de l’eau. La capacité de l'eau à accumuler d'importantes réserves d'énergie thermique permet d'atténuer les fortes fluctuations de température dans les zones côtières de la Terre à différents moments de l'année et à différents moments de la journée : l'eau agit comme une sorte de régulateur de température sur la planète.

Environnement aquatique un habitat

HABITAT ET LEURS CARACTÉRISTIQUES

Au cours du développement historique, les organismes vivants ont maîtrisé quatre habitats. Le premier est l'eau. La vie est née et s’est développée dans l’eau pendant plusieurs millions d’années. Les deuxièmes plantes et animaux, ceux de l'air terrestre, sont apparus sur terre et dans l'atmosphère et se sont rapidement adaptés aux nouvelles conditions. Transformant progressivement la couche supérieure de la terre - la lithosphère, ils ont créé un troisième habitat - le sol, et sont eux-mêmes devenus le quatrième habitat.

Habitat aquatique

L'eau couvre 71 % de la superficie de la Terre. La majeure partie de l'eau est concentrée dans les mers et les océans - 94 à 98 %, en glace polaire contient environ 1,2% d'eau et une très faible proportion - moins de 0,5% - dans les eaux douces des rivières, des lacs et des marécages.

Environ 150 000 espèces d’animaux et 10 000 plantes vivent dans les milieux aquatiques, représentant respectivement seulement 7 et 8 % du nombre total d’espèces sur Terre.

Dans les mers-océans, comme dans les montagnes, un zonage vertical s'exprime. Les espèces pélagiques - toute la colonne d'eau - et les espèces benthiques - le fond - diffèrent particulièrement du point de vue écologique. La colonne d'eau, la zone pélagique, est divisée verticalement en plusieurs zones : épipéligal, bathypéligal, abyssopéligal et ultraabyssopéligal(Fig.2).

En fonction de la raideur de la descente et de la profondeur du fond, on distingue également plusieurs zones, qui correspondent aux zones pélagiques indiquées :

Littoral – bord de la côte inondé lors des marées hautes.

Supralittoral - la partie de la côte au-dessus de la ligne de marée supérieure où atteignent les éclaboussures de surf.

Sublittoral - une diminution progressive des terres jusqu'à 200 m.

Bathial - une dépression abrupte de terre (pente continental),

Abyssal - une diminution progressive du fond du fond océanique ; la profondeur des deux zones atteint ensemble 3 à 6 km.

Ultra-abyssal - dépressions profondes de 6 à 10 km.

Groupes écologiques d'hydrobiontes. La plus grande variété de vie se trouve dans mers chaudes et les océans (40 000 espèces d'animaux) à l'équateur et sous les tropiques, au nord et au sud, la flore et la faune des mers sont des centaines de fois épuisées. Quant à la répartition des organismes directement dans la mer, la majeure partie d'entre eux est concentrée dans les couches superficielles (épipélagiques) et dans la zone sublittorale. En fonction de la méthode de déplacement et du séjour dans certaines couches, La vie marine sont divisés en trois groupes environnementaux: necton, plancton et benthos.

Necton (nektos - flottant) - grands animaux en mouvement actif qui peuvent surmonter de longues distances et des courants forts : poissons, calmars, pinnipèdes, baleines. Dans les plans d'eau douce, le necton comprend des amphibiens et de nombreux insectes.

Plancton (plancton - errant, planant) - un ensemble de plantes (phytoplancton : diatomées, algues vertes et bleu-vert (plans d'eau douce uniquement), flagellés végétaux, péridiniens, etc.) et de petits organismes animaux (zooplancton : petits crustacés, du les plus gros - mollusques ptéropodes, méduses, cténophores, certains vers) vivant à différentes profondeurs, mais incapables de mouvement actif et de résistance aux courants. Le plancton comprend également des larves d'animaux, formant groupe spécial – Neuston . Il s'agit d'une population « temporaire » flottant passivement de la couche supérieure d'eau, représentée par divers animaux (décapodes, balanes et copépodes, échinodermes, polychètes, poissons, mollusques, etc.) au stade larvaire. Les larves, en grandissant, se déplacent vers les couches inférieures du pelagel. Au-dessus du Neuston se trouve plaiston - ce sont des organismes dont la partie supérieure du corps pousse au-dessus de l'eau, et la partie inférieure dans l'eau (lentilles d'eau - Lemma, siphonophores, etc.). Le plancton joue un rôle important dans les relations trophiques de la biosphère, car est la nourriture de nombreux habitants aquatiques, y compris la nourriture principale des baleines à fanons (Myatcoceti).

Benthos (benthos – profondeur) – hydrobiontes de fond. Il est représenté principalement par des animaux attachés ou se déplaçant lentement (zoobenthos : foraminephores, poissons, éponges, coelentérés, vers, mollusques, ascidies, etc.), plus nombreux dans les eaux peu profondes. En eau peu profonde, le benthos comprend également des plantes (phytobenthos : diatomées, algues vertes, brunes, rouges, bactéries). Aux profondeurs où il n’y a pas de lumière, le phytobenthos est absent. Les zones rocheuses du fond sont les plus riches en phytobenthos.

Dans les lacs, le zoobenthos est moins abondant et moins diversifié que dans la mer. Il est formé de protozoaires (ciliés, daphnies), de sangsues, de mollusques, de larves d'insectes, etc. Le phytobenthos des lacs est formé de diatomées flottantes, d'algues vertes et bleu-vert ; les algues brunes et rouges sont absentes.

La forte densité du milieu aquatique détermine la composition particulière et la nature des changements dans les facteurs essentiels à la vie. Certains d'entre eux sont les mêmes que sur terre - chaleur, lumière, d'autres sont spécifiques : pression de l'eau (augmente avec la profondeur de 1 atm tous les 10 m), teneur en oxygène, composition en sel, acidité. En raison de la forte densité de l'environnement, les valeurs de chaleur et de lumière changent beaucoup plus rapidement avec un gradient d'altitude que sur terre.

Mode thermique. Le milieu aquatique se caractérise par un apport thermique moindre, car une partie importante est réfléchie et une partie tout aussi importante est consacrée à l'évaporation. Conformément à la dynamique des températures terrestres, les températures de l’eau présentent de plus petites fluctuations des températures quotidiennes et saisonnières. De plus, les réservoirs égalisent considérablement la température de l'atmosphère des zones côtières. En l'absence de coquille de glace, les mers ont un effet de réchauffement sur les zones terrestres adjacentes pendant la saison froide et un effet de refroidissement et d'humidification en été.

La plage des températures de l'eau dans l'océan mondial est de 38° (de -2 à +36°C), dans les masses d'eau douce – 26° (de -0,9 à +25°C). Avec la profondeur, la température de l’eau baisse fortement. Jusqu'à 50 m, il y a des fluctuations de température quotidiennes, jusqu'à 400 – saisonnières, plus en profondeur, elles deviennent constantes, tombant jusqu'à +1-3°C. Parce que le régime de température dans les réservoirs est relativement stable, leurs habitants sont caractérisés par sténothermie.

En raison des différents degrés de réchauffement des couches supérieures et inférieures tout au long de l'année, des flux et reflux, des courants et des tempêtes, un mélange constant des couches d'eau se produit. Le rôle du mélange de l'eau pour les habitants aquatiques est extrêmement important, car cela uniformise la distribution de l'oxygène et nutrimentsà l'intérieur des réservoirs, assurant les processus métaboliques entre les organismes et l'environnement.

Dans les réservoirs stagnants (lacs) des latitudes tempérées, un mélange vertical a lieu au printemps et en automne, et pendant ces saisons, la température dans tout le réservoir devient uniforme, c'est-à-dire vient homothermie. En été comme en hiver, à la suite d'une forte augmentation du chauffage ou du refroidissement des couches supérieures, le mélange de l'eau s'arrête. Ce phénomène est appelé dichotomie de température, et la période de stagnation temporaire est stagnation(été ou hiver). En été, des couches chaudes plus légères restent en surface, situées au-dessus des couches très froides (Fig. 3). En hiver, au contraire, dans la couche inférieure, il y a plus eau chaude, car directement sous la glace, la température des eaux de surface est inférieure à +4°C et, en raison des propriétés physico-chimiques de l'eau, elles deviennent plus légères que l'eau dont la température est supérieure à +4°C.

Lors des périodes de stagnation, trois couches se distinguent clairement : la couche supérieure (épilimnion) avec les fluctuations saisonnières les plus fortes de la température de l'eau, la moyenne (métalimnion ou thermocline), dans lequel il y a un brusque saut de température, et le fond ( hypolimnion), dans laquelle la température varie peu tout au long de l'année. Pendant les périodes de stagnation, un manque d'oxygène se produit dans la colonne d'eau - en été dans la partie inférieure et en hiver dans la partie supérieure, ce qui entraîne souvent la mortalité des poissons en hiver.

Mode lumière. L'intensité de la lumière dans l'eau est considérablement affaiblie en raison de sa réflexion par la surface et de son absorption par l'eau elle-même. Cela affecte grandement le développement des plantes photosynthétiques.

L'absorption de la lumière est d'autant plus forte que la transparence de l'eau est faible, ce qui dépend du nombre de particules en suspension (suspensions minérales, plancton). Elle diminue avec le développement rapide de petits organismes en été, et sous les latitudes tempérées et septentrionales même en hiver, après l'établissement d'une couverture de glace et son recouvrement de neige sur le dessus.

La transparence se caractérise par la profondeur maximale à laquelle un disque blanc spécialement abaissé d'un diamètre d'environ 20 cm (disque de Secchi) est encore visible. Les eaux les plus claires se trouvent dans la mer des Sargasses : le disque est visible jusqu'à une profondeur de 66,5 m. Océan Pacifique le disque Secchi est visible jusqu'à 59 m, en indien - jusqu'à 50, en mers peu profondes- jusqu'à 5-15m. La transparence des rivières est en moyenne de 1 à 1,5 m, et dans les rivières les plus boueuses de quelques centimètres seulement.

Dans les océans, où l'eau est très transparente, 1 % du rayonnement lumineux pénètre jusqu'à une profondeur de 140 m, et dans les petits lacs à une profondeur de 2 m, seuls des dixièmes de pour cent pénètrent. Des rayons Différents composants le spectre est absorbé différemment dans l’eau ; les rayons rouges sont absorbés en premier. Avec la profondeur, elle devient plus sombre et la couleur de l'eau devient d'abord verte, puis bleue, indigo et enfin bleu-violet, se transformant en obscurité totale. Les hydrobiontes changent également de couleur en conséquence, s'adaptant non seulement à la composition de la lumière, mais aussi à son manque d'adaptation chromatique. Dans les zones claires, dans les eaux peu profondes, prédominent les algues vertes (Chlorophyta), dont la chlorophylle absorbe les rayons rouges, avec la profondeur elles sont remplacées par des brunes (Phaephyta) puis des rouges (Rhodophyta). Sur grandes profondeurs le phytobenthos est absent.

Les plantes se sont adaptées au manque de lumière en développant de grands chromatophores, ainsi qu'en augmentant la surface des organes assimilateurs (indice de surface foliaire). Les algues des grands fonds se caractérisent par des feuilles fortement disséquées et des limbes fins et translucides. Les plantes semi-immergées et flottantes sont caractérisées par l'hétérophyllie - les feuilles au-dessus de l'eau sont les mêmes que celles des plantes terrestres, elles ont un limbe solide, l'appareil stomatique est développé et dans l'eau les feuilles sont très fines, constituées de feuilles étroites. lobes filiformes.

Les animaux, comme les plantes, changent naturellement de couleur avec la profondeur. Dans les couches supérieures, ils sont de couleurs vives Couleurs différentes, dans la zone crépusculaire (bar, coraux, crustacés) sont peints dans des couleurs avec une teinte rouge - il est plus pratique de se cacher des ennemis. Les espèces des grands fonds manquent de pigments. Dans les profondeurs sombres de l’océan, les organismes utilisent la lumière émise par les êtres vivants comme source d’informations visuelles. bioluminescence.

Haute densité(1 g/cm3, soit 800 fois la densité de l'air) et la viscosité de l'eau ( 55 fois supérieure à celle de l'air) a conduit au développement d'adaptations particulières des organismes aquatiques :

1) Les plantes ont des tissus mécaniques très peu développés ou totalement absents - elles sont soutenues par l'eau elle-même. La plupart sont caractérisés par une flottabilité due aux cavités intercellulaires transportant de l'air. Caractérisé par une reproduction végétative active, le développement de l'hydrochorie - l'élimination des tiges florales au-dessus de l'eau et la distribution du pollen, des graines et des spores par les courants de surface.

2) Chez les animaux vivant dans la colonne d'eau et nageant activement, le corps a une forme profilée et est lubrifié avec du mucus, ce qui réduit la friction lors du mouvement. Dispositifs développés pour augmenter la flottabilité : accumulations de graisse dans les tissus, vessies natatoires chez les poissons, cavités d'air dans les siphonophores. Chez les animaux nageant passivement, la surface spécifique du corps augmente en raison des excroissances, des épines et des appendices ; le corps est aplati et les organes squelettiques sont réduits. Différentes façons locomotion : flexion du corps, à l'aide des flagelles, des cils, mode de locomotion réactif ( céphalopodes).

Chez les animaux benthiques, le squelette disparaît ou est peu développé, la taille du corps augmente, la vision est fréquemment réduite et les organes tactiles se développent.

Courants. Un trait caractéristique du milieu aquatique est la mobilité. Elle est causée par les flux et reflux, les courants marins, les tempêtes et les différents niveaux d’élévation des lits des rivières. Adaptations des hydrobiontes :

1) Dans les réservoirs fluides, les plantes sont fermement attachées à des objets sous-marins fixes. La surface inférieure est avant tout un substrat pour eux. Ce sont des algues vertes et diatomées, des mousses d'eau. Les mousses forment même une couverture dense sur les rapides rapides des rivières. Dans la zone de marée des mers, de nombreux animaux disposent de dispositifs pour s'attacher au fond (gastéropodes, balanes), ou se cachent dans les crevasses.

2) Chez les poissons d'eau courante, le corps est rond de diamètre, mais chez les poissons qui vivent près du fond, ainsi que chez les animaux invertébrés de fond, le corps est plat. Beaucoup ont des organes de fixation aux objets sous-marins sur la face ventrale.

Salinité de l'eau.

Les plans d’eau naturels ont une certaine composition chimique. Les carbonates, les sulfates et les chlorures prédominent. Dans les plans d'eau douce, la concentration en sel ne dépasse pas 0,5 ‰ (et environ 80 % sont des carbonates), dans les mers - de 12 à 35 ‰ (principalement chlorures et sulfates). Lorsque la salinité est supérieure à 40 ppm, la masse d’eau est dite hypersaline ou sursalée.

1) En eau douce (milieu hypotonique), les processus d'osmorégulation sont bien exprimés. Les hydrobiontes sont obligés d'éliminer constamment l'eau qui y pénètre ; ils sont homoyosmotiques (les ciliés « pompent » à travers eux-mêmes une quantité d'eau égale à leur poids toutes les 2-3 minutes). Dans l'eau salée (environnement isotonique), la concentration de sels dans les corps et les tissus des hydrobiontes est la même (isotonique) que la concentration de sels dissous dans l'eau - ils sont poïkiloosmotiques. Par conséquent, les habitants des plans d’eau salée n’ont pas développé de fonctions osmorégulatrices et n’ont pas pu peupler les plans d’eau douce.

2) Les plantes aquatiques sont capables d'absorber l'eau et les nutriments de l'eau - le « bouillon », sur toute leur surface, donc leurs feuilles sont fortement disséquées et leurs tissus conducteurs et leurs racines sont peu développés. Les racines servent principalement à la fixation au substrat sous-marin. La plupart des plantes d'eau douce ont des racines.

Les espèces typiquement marines et typiquement d'eau douce sont sténohalines, ne tolèrent pas changements importants dans la salinité de l'eau. Il existe peu d'espèces euryhalines. Ils sont fréquents dans les eaux saumâtres (sandre d'eau douce, brochet, brème, mulet, saumon côtier).

Caractéristiques générales. L'hydrosphère en tant que milieu de vie aquatique occupe environ 71 % de la superficie et 1/800 du volume du globe. La majeure partie de l'eau, plus de 94 %, est concentrée dans les mers et les océans (Fig. 5.2).

Riz. 5.2. Les océans du monde comparés aux terres émergées (d'après N. F. Reimers, 1990)

Dans les eaux douces des rivières et des lacs, la quantité d'eau ne dépasse pas 0,016 % du volume total d'eau douce.

Dans l'océan et ses mers constitutives, on distingue principalement deux zones écologiques : la colonne d'eau - pélagique et le bas - benthal. Selon la profondeur, le benthal est divisé en zone sublittorale - zone de déclin progressif des terres jusqu'à une profondeur de 200 m, bathyal - zone à forte pente et zone abyssale - fond océanique avec une profondeur moyenne de 3 à 6 km. Les régions benthiques plus profondes correspondant aux dépressions du fond océanique (6-10 km) sont appelées ultraabyssal. Le bord du rivage qui est inondé lors des marées hautes est appelé littoral La partie de la côte au-dessus du niveau de la marée, humidifiée par les embruns des vagues, est appelée supralittoral.

Les eaux libres de l'océan mondial sont également divisées en zones verticales correspondant aux zones benthiques : tipéligial, bati-péligial, abyssopéligal(Fig. 5.3).

Riz. 5.3. Zonage écologique vertical de l'océan

(d'après N.F. Reimers, 1990)

Le milieu aquatique abrite environ 150 000 espèces animales, soit environ 7 % du total (Fig. 5.4) et 10 000 espèces végétales (8 %).

Il convient également de noter que les représentants de la plupart des groupes de plantes et d'animaux sont restés dans le milieu aquatique (leur « berceau »), mais le nombre de leurs espèces est bien inférieur à celui des espèces terrestres. D'où la conclusion : l'évolution sur terre s'est produite beaucoup plus rapidement.

Les mers et océans des régions équatoriales et tropicales, principalement le Pacifique et Océans Atlantiques. Au nord et au sud de ces ceintures composition de haute qualité s'épuise progressivement. Par exemple, dans la zone de l'archipel des Indes orientales, il existe au moins 40 000 espèces d'animaux, tandis que dans la mer de Laptev, il n'y en a que 400. La majeure partie des organismes de l'océan mondial est concentrée dans une zone relativement petite. côtes de la mer zone tempérée et parmi les mangroves des pays tropicaux.

La part des rivières, des lacs et des marécages, comme indiqué précédemment, est insignifiante par rapport à celle des mers et des océans. Cependant, ils créent l’approvisionnement en eau douce nécessaire aux plantes, aux animaux et aux humains.

Riz. 5.4. Répartition des principales classes d'animaux par environnement

habitat (d'après G.V. Voitkevich et V.A. Vronsky, 1989)

Note les animaux placés en dessous de la ligne ondulée vivent dans la mer, au-dessus - dans l'environnement terre-air

On sait que non seulement le milieu aquatique a Forte influence sur ses habitants, mais aussi la matière vivante de l'hydrosphère, affectant l'habitat, le transformant et l'impliquant dans le cycle des substances. Il a été établi que l'eau des océans, des mers, des rivières et des lacs se décompose et se reconstitue au cours du cycle biotique sur une période de 2 millions d'années, c'est-à-dire qu'elle a entièrement traversé la matière vivante sur Terre plus de mille fois.

Par conséquent, l'hydrosphère moderne est le produit de l'activité vitale de la matière vivante non seulement des époques géologiques modernes, mais aussi des époques géologiques passées.

Caractéristique le milieu aquatique est son mobilité, en particulier dans les ruisseaux et les rivières au débit rapide. Les mers et les océans connaissent des flux et reflux, des courants puissants et des tempêtes. Dans les lacs, l'eau se déplace sous l'influence de la température et du vent.

Groupes écologiques d'hydrobiontes.Épaisseur de l'eau, ou pélagique(pelages - mer), habité par des organismes pélagiques ayant la capacité de nager ou de rester dans certaines couches (Fig. 5.5).

Riz. 5.5. Profil de l'océan et de ses habitants (d'après N. N. Moiseev, 1983)

À cet égard, ces organismes sont divisés en deux groupes : necton Et plancton. Le troisième groupe environnemental - benthos - forment les habitants du fond.

Necton(nektos - flottant) est un ensemble d'animaux pélagiques en mouvement actif qui n'ont pas de lien direct avec le fond. Il s'agit principalement de grands animaux capables de parcourir de longues distances et de forts courants d'eau. Ils ont une forme corporelle profilée et des organes de mouvement bien développés. Les organismes nectoniques typiques comprennent les poissons, les calmars, les baleines et les pinnipèdes. En plus des poissons, le necton des eaux douces comprend des amphibiens et des insectes en mouvement actif. Beaucoup poisson de mer peut se déplacer dans la colonne d'eau à une vitesse énorme : jusqu'à 45-50 km/h pour le calmar (Oegophside), 100-150 km/h pour le voilier (Jstiopharidae) et 130 km/h pour l'espadon (Xiphias glabius).

Plancton(planctos - errant, planant) est un ensemble d'organismes pélagiques qui n'ont pas la capacité d'effectuer des mouvements actifs rapides. En règle générale, ce sont de petits animaux - zooplancton et les plantes - le phytoplancton, qui ne résiste pas aux courants. Le plancton comprend également les larves de nombreux animaux « flottant » dans la colonne d’eau. Les organismes planctoniques se trouvent à la surface de l'eau, en profondeur et dans la couche inférieure.

Les organismes situés à la surface de l'eau constituent un groupe particulier - Neuston. La composition du neuston dépend également du stade de développement d'un certain nombre d'organismes. En passant par le stade larvaire et en grandissant, elles quittent la couche superficielle qui leur servait de refuge et se déplacent pour vivre au fond ou dans les couches sous-jacentes et plus profondes. Il s'agit notamment des larves de décapodes, balanes, copépodes, gastéropodes et bivalves, échinodermes, polychètes, poissons, etc.

Les mêmes organismes, dont une partie du corps se trouve au-dessus de la surface de l'eau et l'autre dans l'eau, sont appelés plaiston. Il s'agit notamment des lentilles d'eau (Lemma), des siphonophores (Siphonophora), etc.

Le phytoplancton joue un rôle important dans la vie des plans d’eau, car il est le principal producteur de matière organique. Le phytoplancton comprend principalement les diatomées (Diatomeae) et les algues vertes (Chlorophyta), les flagellés végétaux (Phytomastigina), les péridineae (Peridineae) et les coccolithophoridés (Coccolitophoridae). Non seulement les algues vertes, mais aussi les algues bleu-vert (Cyanophyta) sont répandues dans les eaux douces.

Le zooplancton et les bactéries peuvent être trouvés à différentes profondeurs. Dans les eaux douces, pour la plupart mal nageuses, des crustacés relativement gros (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), de nombreux rotifères (Rotatoria) et des protozoaires sont courants.

Le zooplancton marin est dominé par les petits crustacés (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae) et les protozoaires (Foraminifères, Radiolaria, Tintinoidea). Les grands représentants comprennent les mollusques ailés (Pteropoda), les méduses (Scyphozoa) et les ctenophora nageurs (Ctenophora), les salpes (Salpae) et certains vers (Aleiopidae, Tomopteridae).

Les organismes planctoniques jouent un rôle important composant alimentaire pour de nombreux animaux aquatiques, y compris des géants comme les baleines à fanons (Mystacoceti), fig. 5.6.

Graphique 5.6. Schéma des principales directions d'échange d'énergie et de matière dans l'océan

Benthos(benthos - profondeur) est un ensemble d'organismes qui vivent au fond (au sol et dans le sol) des réservoirs. Il est divisé en zoobenthos Et phytobenthos. Principalement représenté par des animaux attachés, se déplaçant lentement ou fouisseurs. Dans les eaux peu profondes, il s'agit d'organismes qui synthétisent matière organique(producteurs), ceux qui le consomment (consommateurs) et ceux qui le détruisent (réducteurs). Aux profondeurs où il n’y a pas de lumière, le phytobenthos (producteur) est absent. Le zoobenthos marin est dominé par les foraminiphores, les éponges, les coelentérés, les vers, les brachiopodes, les mollusques, les ascidies, les poissons, etc. Les formes benthiques sont plus nombreuses dans les eaux peu profondes. Leur biomasse totale peut ici atteindre des dizaines de kilogrammes pour 1 m2.

Le phytobenthos des mers comprend principalement des algues (diatomées, vertes, brunes, rouges) et des bactéries. Le long des côtes se trouvent des plantes à fleurs - Zostera, Ruppia, Phyllospadix. Les zones rocheuses et pierreuses du fond sont les plus riches en phytobenthos.

Dans les lacs comme dans les mers, il y a plancton, necton Et benthos.

Cependant, dans les lacs et autres plans d'eau douce, il y a moins de zoobenthos que dans les mers et les océans, et sa composition en espèces est uniforme. Il s'agit principalement de protozoaires, d'éponges, de vers ciliés et polychètes, de sangsues, de mollusques, de larves d'insectes, etc.

Le phytobenthos d'eau douce est représenté par des bactéries, des diatomées et des algues vertes. Les plantes côtières sont situées du rivage vers l'intérieur des terres dans des zones clairement définies. Première ceinture - plantes semi-immergées (roseaux, quenouilles, carex et roseaux) ; deuxième ceinture - les plantes immergées à feuilles flottantes (nénuphars, capsules d'œufs, nénuphars, lentilles d'eau). DANS troisième ceinture les plantes prédominent - potamot, élodée, etc. (Figure 5.7).

Riz. 5.7. Plantes à racines inférieures (A) :

1 - quenouilles; 2- Rushwort ; 3 - pointe de flèche ; 4 - nénuphar; 5, 6 - potamot; 7 - hara. Algues flottantes (B) : 8, 9 - vertes filamenteuses ; 10-13 - vert ; 14-17 - diatomées ; 18-20 - bleu-vert

En fonction de leur mode de vie, les plantes aquatiques sont divisées en deux grands groupes écologiques : hydrophytes - les plantes qui sont immergées dans l'eau uniquement avec leur partie inférieure et qui s'enracinent généralement dans le sol, et hydatophytes - plantes complètement immergées dans l’eau et qui flottent parfois à la surface ou ont des feuilles flottantes.

Dans la vie des organismes aquatiques, le mouvement vertical de l'eau, la densité, la température, la lumière, le sel, les régimes de gaz (teneur en oxygène et dioxyde de carbone) et la concentration en ions hydrogène (pH) jouent un rôle important.

Conditions de température. Il se distingue dans l'eau, d'une part par un apport de chaleur moindre, et d'autre part par une plus grande stabilité que sur terre. Une partie de l'énergie thermique arrivant à la surface de l'eau est réfléchie, tandis qu'une partie est dépensée en évaporation. L'évaporation de l'eau de la surface des réservoirs, qui consomme environ 2263x8 J/g, évite la surchauffe des couches inférieures, et la formation de glace, qui libère la chaleur de fusion (333,48 J/g), ralentit leur refroidissement.

Les changements de température dans les eaux courantes suivent les changements dans l'air ambiant, avec une amplitude plus petite.

Dans les lacs et étangs des latitudes tempérées, le régime thermique est déterminé par un phénomène physique bien connu : l'eau a une densité maximale à 4°C. L'eau qu'ils contiennent est clairement divisée en trois couches : supérieure - épilimnion, dont la température connaît de fortes fluctuations saisonnières ; couche de transition de saut de température, -métalimnion, où est célébré forte baisse températures; en haute mer (en bas) - hypolimnion atteignant tout en bas, là où la température tout au long de l'année changements insignifiant.

En été, les couches d’eau les plus chaudes se trouvent à la surface et les plus froides au fond. Ce type La répartition couche par couche des températures dans un réservoir est appelée stratification directe En hiver, avec une baisse de température, il y a stratification inverse. La couche d'eau superficielle a une température proche de 0°C. Au fond, la température est d'environ 4°C, ce qui correspond à sa densité maximale. Ainsi, la température augmente avec la profondeur. Ce phénomène est appelé dichotomie de température. On l'observe dans la plupart de nos lacs en été comme en hiver. En conséquence, la circulation verticale est perturbée, une stratification de densité de l'eau se forme et une période de stagnation temporaire commence - stagnation(Fig. 5.8).

Avec une nouvelle augmentation de la température, les couches supérieures d'eau deviennent de moins en moins denses et ne coulent plus - la stagnation estivale s'installe. "

En automne, les eaux de surface se refroidissent à nouveau jusqu'à 4°C et descendent vers le fond, provoquant un second mélange de masses dans l'année avec égalisation des températures, c'est-à-dire le début de l'homothermie automnale.

DANS milieu marin Il existe également une stratification thermique déterminée par la profondeur. Les océans ont les couches suivantes Surface- les eaux sont exposées à l'action du vent, et par analogie avec l'atmosphère cette couche est appelée troposphère ou la mer thermo-mosphères. Des fluctuations quotidiennes de la température de l'eau sont observées ici jusqu'à environ 50 mètres de profondeur, et des fluctuations saisonnières sont observées encore plus profondément. L'épaisseur de la thermosphère atteint 400 m. Intermédiaire - représente thermocline constante. La température à l'intérieur est différentes mers et les océans descendent à 1-3°C. S'étend jusqu'à une profondeur d'environ 1 500 m. Mer profonde - caractérisé par une température uniforme d'environ 1 à 3°C, à l'exception des régions polaires, où la température est proche de 0°C.

DANS En général, il convient de noter que l'amplitude des fluctuations annuelles de température dans les couches supérieures de l'océan ne dépasse pas 10-15 °C ; dans les eaux continentales, elle est de 30-35 °C.

Riz. 5.8. Stratification et mélange de l'eau dans un lac

(d'après E. Gunter et al., 1982)

Les couches d'eau profondes sont caractérisées par une température constante. Dans les eaux équatoriales température annuelle moyenne Dans les couches superficielles, il fait 26-27°C, dans les couches polaires, il fait environ 0°C et moins. L'exception concerne les sources thermales, où la température de la couche superficielle atteint 85-93°C.

Dans l'eau en tant que milieu de vie, d'une part, il existe une variété assez importante de conditions de température, et d'autre part, il existe des caractéristiques thermodynamiques du milieu aquatique, telles qu'une capacité thermique spécifique élevée, une conductivité thermique élevée et une dilatation pendant le gel (dans ce cas, la glace ne se forme qu'au sommet et la colonne d'eau principale ne gèle pas), crée des conditions favorables aux organismes vivants.

Ainsi, pour l'hivernage des hydrophytes pérennes dans les rivières et les lacs, la répartition verticale des températures sous la glace est d'une grande importance. Le plus dense et le moins eau froide avec une température de 4°C se trouve dans la couche inférieure, où descendent les bourgeons hivernants (turions) de la cornée, de l'utriculaire, de l'aquarelle, etc. (Fig. 5.9), ainsi que des plantes à feuilles entières, comme les lentilles d'eau et l'élodée.

Riz. 5.9. Aquarelle (Hydrocharias morsus ranae) en automne.

Les bourgeons hivernants sont visibles et descendent vers le fond

(d'après T.K. Goryshinoya, 1979)

L'opinion est établie selon laquelle l'immersion est associée à l'accumulation d'amidon et à l'alourdissement des plantes. Au printemps, l’amidon est transformé en sucres et graisses solubles, ce qui rend les têtes plus légères et leur permet de flotter.

Les organismes des plans d'eau des latitudes tempérées sont bien adaptés aux mouvements verticaux saisonniers des couches d'eau, à l'homothermie printanière et automnale et à la stagnation estivale et hivernale. Étant donné que le régime de température des masses d'eau est caractérisé par une grande stabilité, la sténothermie est plus courante parmi les organismes aquatiques que parmi les organismes terrestres.

Les espèces eurythermales se trouvent principalement dans les réservoirs continentaux peu profonds et dans la zone littorale des mers de latitudes élevées et tempérées, où les fluctuations journalières et saisonnières sont importantes.

Densité de l'eau. L'eau diffère de l'air car elle est plus dense. À cet égard, il est 800 fois supérieur environnement aérien. La densité de l'eau distillée à une température de 4 °C est de 1 g/cm3. La densité des eaux naturelles contenant des sels dissous peut être plus élevée : jusqu'à 1,35 g/cm 3 . En moyenne, dans la colonne d'eau, tous les 10 m de profondeur, la pression augmente de 1 atmosphère. La haute densité de l’eau se reflète dans la structure corporelle des hydrophytes. Ainsi, si chez les plantes terrestres les tissus mécaniques sont bien développés, assurant la solidité des troncs et des tiges, la disposition des tissus mécaniques et conducteurs le long de la périphérie de la tige crée une structure en « tuyau » bien résistante aux plis et aux courbures, alors dans hydrophytes, les tissus mécaniques sont considérablement réduits, puisque les plantes se soutiennent par elles-mêmes. Les éléments mécaniques et les faisceaux conducteurs sont assez souvent concentrés au centre de la tige ou du pétiole de la feuille, ce qui lui confère la capacité de se plier avec les mouvements de l'eau.

Les hydrophytes immergés ont une bonne flottabilité créée par des dispositifs spéciaux (sacs aériens, renflements). Ainsi, les feuilles de grenouille reposent à la surface de l’eau et sous chaque feuille se trouvent une bulle flottante remplie d’air. Tel un minuscule gilet de sauvetage, la bulle permet à la feuille de flotter à la surface de l'eau. Les chambres à air dans la tige maintiennent la plante droite et fournissent de l'oxygène aux racines.

La flottabilité augmente également avec l’augmentation de la surface corporelle. Ceci est clairement visible dans les algues planctoniques microscopiques. Diverses excroissances du corps les aident à « flotter » librement dans la colonne d’eau.

Les organismes du milieu aquatique sont répartis sur toute son épaisseur. Par exemple, dans les dépressions océaniques, les animaux vivent à plus de 10 000 m de profondeur et subissent des pressions allant de plusieurs à plusieurs centaines d’atmosphères. Ainsi, les habitants d'eau douce (coléoptères plongeurs, pantoufles, suvoikas, etc.) peuvent supporter jusqu'à 600 atmosphères lors d'expériences. Les holothuries du genre Elpidia et les vers Priapulus caudatus vivent de la zone côtière jusqu'à la zone ultra-abyssale. Parallèlement, il convient de noter que de nombreux habitants des mers et des océans sont relativement sténobatiques et confinés à certaines profondeurs. Cela s’applique principalement aux espèces des eaux peu profondes et profondes. Seule la zone littorale est habitée par le ver annélide Arenicola et les mollusques - patelles (Patella). À de grandes profondeurs, à une pression d'au moins 400 à 500 atmosphères, on trouve des poissons du groupe des pêcheurs, des céphalopodes, des crustacés, des étoiles de mer, des pogonophora et d'autres.

La densité de l'eau permet aux organismes animaux d'en dépendre, ce qui est particulièrement important pour les formes non squelettiques. Le support du milieu sert de condition pour flotter dans l'eau. C'est à ce mode de vie que de nombreux organismes aquatiques sont adaptés.

Mode lumière. Les organismes aquatiques sont fortement influencés par les conditions d'éclairage et la transparence de l'eau. L'intensité de la lumière dans l'eau est fortement affaiblie (Fig. 5.10), puisqu'une partie du rayonnement incident est réfléchie par la surface de l'eau, tandis que l'autre est absorbée par son épaisseur. L'atténuation de la lumière est liée à la transparence de l'eau. Dans les océans, par exemple, d'une grande transparence, environ 1 % du rayonnement tombe encore jusqu'à une profondeur de 140 m, et dans les petits lacs aux eaux quelque peu fermées, déjà jusqu'à une profondeur de 2 m, seulement des dixièmes de pour cent.

Riz. 5.10. Éclairage dans l'eau pendant la journée.

Réservoir de Tsimlyansk (d'après A. A. Potapov,

Profondeur : 1 - en surface ; 2-0,5 m ; 3- 1,5 m ; 4-2m

Étant donné que les rayons des différentes parties du spectre solaire sont absorbés différemment par l'eau, la composition spectrale de la lumière change également avec la profondeur et les rayons rouges sont affaiblis. Les rayons bleu-vert pénètrent à des profondeurs considérables. Le crépuscule de l'océan, qui s'épaissit avec la profondeur, est d'abord vert, puis bleu, indigo, bleu-violet, pour ensuite laisser place à une obscurité constante. En conséquence, les organismes vivants se remplacent en profondeur.

Ainsi, les plantes vivant à la surface de l’eau ne souffrent pas de manque de lumière, tandis que les plantes immergées et surtout des grands fonds sont classées comme « flore d’ombre ». Ils doivent s'adapter non seulement au manque de lumière, mais aussi aux changements de sa composition en produisant des pigments supplémentaires. Cela peut être observé dans le modèle de coloration connu des algues vivant à différentes profondeurs. Dans les zones d'eau peu profonde, où les plantes ont encore accès aux rayons rouges, qui sont en grande partie absorbés par la chlorophylle, les algues vertes ont tendance à prédominer. Dans les zones plus profondes, il y a algues brunes, qui, en plus de la chlorophylle, contiennent des pigments bruns, phycaféine, fucoxanthine, etc. Les algues rouges contenant le pigment phyco-érythrine vivent encore plus profondément. La capacité de capture est clairement visible ici. rayons de soleil Avec différentes longueurs vagues. Ce phénomène est appelé adaptation chromatique.

Les espèces d'eau profonde présentent un certain nombre de traits physiques caractéristiques des plantes d'ombrage. Parmi eux, il convient de noter le point bas de compensation de la photosynthèse (30-100 lux), la « nature ombragée » de la courbe lumineuse de la photosynthèse avec un faible plateau de saturation, les algues, par exemple, ont de grands chromatophores. Alors que pour les formes superficielles et flottantes, ces courbes sont de type « plus légères ».

Pour utiliser une lumière faible dans le processus de photosynthèse, une zone accrue d'organes assimilateurs est nécessaire. Ainsi, la pointe de flèche (Sagittaria sagittifolia) forme des feuilles de formes différentes lorsqu'elle se développe sur terre et dans l'eau.

Le programme héréditaire code la possibilité de développement dans les deux sens. Le « mécanisme déclencheur » du développement des formes « aquatiques » des feuilles est l’ombrage, et non l’action directe de l’eau.

Feuilles souvent plantes aquatiques, immergés dans l'eau, sont fortement disséqués en lobes filiformes étroits, comme par exemple chez la hornwort, l'uruti, la vésicule biliaire, ou ont une fine plaque translucide - feuilles sous-marines de capsules d'œufs, nénuphars, feuilles de potamot submergé.

Ces caractéristiques sont également caractéristiques des algues, telles que les algues filamenteuses, les thalles disséqués des Characeae et les thalles minces et transparents de nombreuses espèces d'eau profonde. Cela permet aux hydrophytes d’augmenter le rapport surface corporelle/volume, et donc de développer une plus grande surface à un coût de masse organique relativement faible.

Chez les plantes partiellement immergées dans l'eau, le l'hétérophilie, c'est-à-dire la différence dans la structure des feuilles aériennes et sous-marines d'une même plante : ceci est clairement visible chez la renoncule aquatique (Fig. 5.11). Les feuilles aériennes ont des caractéristiques communes aux feuilles des plantes aériennes (dorsoventrales). structure, tissus tégumentaires et appareil stomatique bien développés) , sous l'eau - limbes des feuilles très fins ou disséqués. L'hétérophile a également été observée dans les nénuphars et les capsules d'œufs, les pointes de flèches et d'autres espèces.

Riz. 5.11. Hétérophilie chez la renoncule aquatique

Ranunculus diversifolius (d'après T, G. Goryshina, 1979)

Feuilles : 1 - au-dessus de l'eau ; 2 - sous l'eau

Un exemple illustratif est la mouche caddis (Simn latifolium), sur la tige de laquelle on peut voir plusieurs formes de feuilles, reflétant toutes les transitions du typiquement terrestre au typiquement aquatique.

La profondeur du milieu aquatique affecte également les animaux, leur couleur, leur composition en espèces, etc. Par exemple, dans un écosystème lacustre, la vie principale est concentrée dans la couche d'eau, dans laquelle pénètre la quantité de lumière suffisante pour la photosynthèse. La limite inférieure de cette couche est appelée niveau de compensation. Au-dessus de cette profondeur, les plantes libèrent plus d’oxygène qu’elles n’en consomment, et l’excès d’oxygène peut être utilisé par d’autres organismes. En dessous de cette profondeur, la photosynthèse ne peut pas assurer la respiration ; seul l'oxygène est disponible pour les organismes, qui provient de l'eau des couches les plus superficielles du lac.

Les animaux aux couleurs vives et variées vivent dans des couches d’eau claires et superficielles, tandis que les espèces des grands fonds sont généralement dépourvues de pigments. Dans la zone crépusculaire de l'océan, vivent des animaux colorés d'une teinte rougeâtre, ce qui les aide à se cacher des ennemis, car la couleur rouge des rayons bleu-violet est perçue comme noire. La coloration rouge est caractéristique des animaux de la zone crépusculaire comme le bar, le corail rouge, divers crustacés, etc.

L'absorption de la lumière dans l'eau est d'autant plus forte que sa transparence est faible, ce qui est dû à la présence de particules minérales (argile, limon) dans celle-ci. La transparence de l'eau diminue également avec la croissance rapide de la végétation aquatique dans période estivale ou lors de la reproduction massive de petits organismes en suspension dans les couches superficielles. La transparence se caractérise par une profondeur extrême, où un disque de Secchi spécialement abaissé (un disque blanc d'un diamètre de 20 cm) est encore visible. Dans la mer des Sargasses (les eaux les plus claires), le disque de Secchi est visible jusqu'à une profondeur de 66,5 m, dans l'océan Pacifique - jusqu'à 59, dans l'océan Indien - jusqu'à 50, dans les mers peu profondes - jusqu'à 5-15 m La transparence des rivières ne dépasse pas 1 à 1,5 m et dans les rivières d'Asie centrale Amou-Daria et Syr-Daria - plusieurs centimètres. Par conséquent, les limites des zones de photosynthèse varient considérablement selon les plans d’eau. Dans les eaux les plus propres, la zone photosynthétique, ou zone euphotique, atteint une profondeur ne dépassant pas 200 m, la zone crépusculaire (disphotique) s'étend jusqu'à 1 000-1 500 m et plus profondément dans la zone aphotique, la lumière du soleil ne pénètre pas du tout.

Les heures de clarté dans l'eau sont beaucoup plus courtes (surtout dans les couches profondes) que sur terre. La quantité de lumière dans les couches supérieures des réservoirs varie en fonction de la latitude de la zone et de la période de l'année. Ainsi, les longues nuits polaires limitent considérablement la période propice à la photosynthèse dans les bassins arctique et antarctique, et la couverture de glace rend difficile l'accès de la lumière à toutes les masses d'eau gelées en hiver.

Régime de sel. La salinité de l'eau ou régime salin joue un rôle important dans la vie des organismes aquatiques. Composition chimique l'eau se forme sous l'influence de conditions naturelles, historiques et géologiques, ainsi que de l'impact anthropique. La teneur en composés chimiques (sels) de l'eau détermine sa salinité et s'exprime en grammes par litre ou en par mile(°/h.). Selon la minéralisation générale, les eaux peuvent être divisées en eaux douces avec une teneur en sel allant jusqu'à 1 g/l, saumâtres (1-25 g/l), salinité marine (26-50 g/l) et saumures (plus de 50 g/l). g/l). Les solutés les plus importants dans l'eau sont les carbonates, les sulfates et les chlorures (tableau 5.1).

Selon les hypothèses modernes sur l'origine de la vie, il est généralement admis que le milieu évolutif principal de notre planète était le milieu aquatique. La confirmation des affirmations acceptées est que la concentration d'oxygène, de calcium, de potassium, de sodium et de chlore dans notre sang est proche de celle de l'eau de mer.

Habitat aquatique

En plus de la mer et de l'océan, il comprend toutes les rivières, lacs et eaux souterraines. Ces derniers, à leur tour, constituent une source de nourriture pour les rivières, les lacs et les mers. Ainsi, le cycle de l’eau dans la nature est la force motrice de l’hydrosphère et une source importante d’eau douce sur terre.

Sur la base de ce qui précède, l'hydrosphère doit être divisée en :

• surface (l'hydrosphère de surface comprend les mers et océans, les lacs, les rivières, les marécages, les glaciers, etc.) ;
• souterrain.

La principale caractéristique de l'hydrosphère de surface est qu'elle ne forme pas une couche continue, mais occupe en même temps une superficie importante - 70,8 % de la surface de la Terre.

La composition de l'hydrosphère souterraine est représentée par les eaux souterraines. Le volume total des réserves d'eau sur Terre est d'environ 1 370 millions de km3, dont environ 94 % sont concentrés dans les océans, 4,12 % dans les eaux souterraines, 1,65 % dans les glaciers et moins de 0,02 % de l'eau est contenue dans les lacs et les rivières.

Dans l'hydrosphère, en fonction des conditions de vie des organismes vivants, on distingue les zones suivantes :

• pélagique - colonne d'eau et benthique - fond ;
• dans le benthal, en fonction de la profondeur, on distingue le sous-littoral - une zone d'augmentation douce de la profondeur jusqu'à 200 m ;
• batial - pente inférieure ;
• abyssal - lit océanique, jusqu'à 6 km de profondeur ;
• ultraabyssal, représenté par les dépressions du fond océanique ;
• littoral, représentant le bord de la côte, régulièrement inondé à marée haute et drainé à marée basse et sublittoral, représentant la partie de la côte humidifiée par les éclaboussures des vagues.

En fonction du type d'habitat et du mode de vie, les organismes vivants habitant l'hydrosphère sont répartis dans les groupes suivants :

1. pelagos - sont un ensemble d'organismes vivant dans la colonne d'eau. Parmi les pélagos, on distingue le plancton - un groupe d'organismes qui comprend des plantes (phytoplancton) et des animaux (zooplancton), qui ne sont pas capables de se déplacer de manière indépendante dans la colonne d'eau et sont déplacés par les courants, ainsi que le necton - un groupe d'organismes vivants. organismes capables de se déplacer de manière indépendante dans la colonne d'eau ( poissons, crustacés, etc.).
2. benthos - un groupe d'organismes vivant au fond et dans le sol. À son tour, le benthos est divisé en phytobenthos, représenté par les algues et les plantes supérieures, et en zoobenthos ( étoiles de mer, crustacés, mollusques, etc.).

Facteurs écologiques dans les habitats aquatiques

Basique facteurs environnementaux dans les habitats aquatiques, ils sont représentés par des courants et des vagues qui agissent presque sans arrêt. Ils sont capables d'avoir un effet indirect sur les organismes, en modifiant la composition ionique de l'eau, sa minéralisation, ce qui à son tour contribue aux modifications des concentrations de nutriments. Quant à l'impact direct des facteurs ci-dessus, ils contribuent à l'adaptation des organismes vivants au flux. Ainsi, par exemple, les poissons qui vivent dans les eaux calmes ont un corps aplati sur les côtés (brème), tandis que dans les eaux rapides, ils ont un corps arrondi (truite).

Étant un milieu assez dense, l’eau offre une résistance importante au mouvement des organismes vivants qui l’habitent. C'est pourquoi la plupart des habitants de l'hydrosphère ont une forme corporelle profilée (poissons, dauphins, calamars, etc.).

Note 1

Il convient de noter que l'embryon humain, au cours des premières semaines de son développement, ressemble à bien des égards à un embryon de poisson et qu'à l'âge d'un mois et demi à deux mois, il acquiert des caractéristiques caractéristiques de l'homme. Tout cela indique l’importance cruciale du milieu aquatique dans le développement de la vie.