Le milieu aquatique comprend les eaux de surface et les eaux souterraines. Les eaux de surface sont principalement concentrées dans l'océan, contenant 1 milliard 375 millions de km 3, soit environ 98 % de toute l'eau de la Terre. La surface de l'océan (superficie de l'eau) est de 361 millions de km 2. Il est environ 2,4 fois plus grand que la superficie du territoire, occupant 149 millions de km2. L'eau de l'océan est salée, et la majeure partie (plus de 1 milliard de km 3 ) maintient une salinité constante d'environ 3,5 % et une température d'environ 3,7 °C. Des différences notables de salinité et de température sont observées presque exclusivement dans la couche superficielle de l'eau, ainsi que dans les mers marginales et surtout méditerranéennes. La teneur en oxygène dissous dans l'eau diminue considérablement à une profondeur de 50 à 60 mètres.

Les eaux souterraines peuvent être salées, saumâtres (moins de salinité) et fraîches ; les eaux géothermiques existantes ont une température élevée (plus de 30°C). Pour les activités de production de l'humanité et ses besoins domestiques, il faut de l'eau douce, dont la quantité ne représente que 2,7 % du volume total d'eau sur Terre, et une très petite partie de celle-ci (seulement 0,36 %) est disponible dans des endroits qui sont facilement accessibles pour l’extraction. La majeure partie de l'eau douce est contenue dans la neige et les icebergs d'eau douce situés principalement dans les régions du sud. cercle polaire. Le débit fluvial mondial annuel d'eau douce est de 37,3 mille km 3 . De plus, une partie des eaux souterraines égale à 13 000 km 3 peut être utilisée. Malheureusement, la majeure partie du débit fluvial de Russie, soit environ 5 000 km 3, tombe sur les territoires du nord, stériles et peu peuplés. En l'absence d'eau douce, on utilise de l'eau salée de surface ou souterraine, en la dessalant ou en l'hyperfiltrant : en la faisant passer sous une différence de pression élevée à travers des membranes polymères dotées de trous microscopiques qui piègent les molécules de sel. Ces deux processus sont très gourmands en énergie, c'est pourquoi une proposition intéressante consiste à utiliser des icebergs d'eau douce (ou des parties d'icebergs) comme source d'eau douce, qui sont à cet effet remorqués à travers l'eau jusqu'à des rivages dépourvus d'eau douce, où ils sont organisés pour fondre. Selon les calculs préliminaires des développeurs de cette proposition, l'obtention d'eau douce nécessitera environ deux fois moins d'énergie que le dessalement et l'hyperfiltration. Une circonstance importante inhérente au milieu aquatique est que les maladies infectieuses y sont principalement transmises (environ 80 % de toutes les maladies). Cependant, certains d'entre eux, par exemple la coqueluche, la varicelle, la tuberculose, sont transmis par environnement aérien. Pour lutter contre la propagation des maladies par l'eau, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) a déclaré cette décennie la Décennie de l'eau potable.

Le bilan hydrique de la Terre

Pour imaginer la quantité d’eau impliquée dans le cycle, caractérisons les différentes parties de l’hydrosphère. Plus de 94 % de celui-ci est constitué de l’océan mondial. L'autre partie (4 %) est constituée d'eaux souterraines. Il convient de garder à l’esprit que la plupart d’entre elles appartiennent à des saumures profondes et que l’eau douce représente 1/15 de la part. Le volume de glace des glaciers polaires est également important : converti en eau, il atteint 24 millions de km, soit 1,6 % du volume de l'hydrosphère. L'eau des lacs est 100 fois inférieure - 230 000 km, et les lits des rivières ne contiennent que 1 200 m d'eau, soit 0,0001 % de l'ensemble de l'hydrosphère. Cependant, malgré le faible volume d'eau, les rivières jouent un rôle très important : elles satisfont, comme les eaux souterraines, une partie importante des besoins de la population, de l'industrie et de l'agriculture irriguée. Il y a beaucoup d'eau sur Terre. L'hydrosphère représente environ 1/4180 de la masse de notre planète. Or, la part de l'eau douce, hors eau piégée dans les glaciers polaires, représente un peu plus de 2 millions de km, soit seulement 0,15 % du volume total de l'hydrosphère.

L'hydrosphère comme système naturel

L'hydrosphère est une matière discontinue coquille d'eau Terres, ensemble des mers, océans, eaux continentales (y compris souterraines) et calottes glaciaires. Les mers et océans occupent environ 71% la surface de la terre, ils contiennent environ 96,5 % du volume total de l'hydrosphère. La superficie totale de tous les plans d'eau intérieurs représente moins de 3 % de sa superficie. Les glaciers représentent 1,6 % des réserves d'eau de l'hydrosphère et leur superficie représente environ 10 % de la superficie des continents.

La propriété la plus importante de l'hydrosphère est l'unité de tous les types eaux naturelles(océans du monde, eaux terrestres, vapeur d'eau dans l'atmosphère, eaux souterraines), qui s'effectue au cours du cycle de l'eau dans la nature. Les forces motrices de ce processus global sont l'énergie thermique du Soleil arrivant à la surface de la Terre et la force de gravité, qui assure le mouvement et le renouvellement des eaux naturelles de tous types.

L'évaporation de la surface de l'océan mondial et de la surface des terres est le maillon initial du cycle de l'eau dans la nature, assurant non seulement le renouvellement de sa composante la plus précieuse - les eaux douces terrestres, mais aussi leur haute qualité. Un indicateur de l'activité d'échange d'eau des eaux naturelles est le taux élevé de leur renouvellement, bien que différentes eaux naturelles soient renouvelées (remplacées) à des rythmes différents. L'agent le plus mobile de l'hydrosphère est l'eau des rivières, dont la période de renouvellement est de 10 à 14 jours.

La partie prédominante des eaux de l'hydrosphère est concentrée dans l'océan mondial. L'océan mondial est le principal maillon de fermeture du cycle de l'eau dans la nature. Il libère la majeure partie de l’humidité évaporée dans l’atmosphère. Les organismes aquatiques habitant la couche superficielle de l’océan mondial assurent le retour d’une partie importante de l’oxygène libre de la planète vers l’atmosphère.

L’énorme volume de l’océan mondial indique l’inépuisabilité des ressources naturelles de la planète. De plus, l'océan mondial est un collecteur eaux fluviales sushi, recevant chaque année environ 39 000 m 3 d'eau. La pollution de l'océan mondial qui a émergé dans certaines régions menace de perturber le processus naturel de circulation de l'humidité dans son maillon le plus critique : l'évaporation de la surface de l'océan.

L'eau d'un point de vue chimique

Le rôle énorme de l’eau dans la vie humaine et dans la nature est la raison pour laquelle elle a été l’un des premiers composés à attirer l’attention des scientifiques. Cependant, l’étude de l’eau est loin d’être terminée.

Propriétés générales de l'eau

L'eau, en raison de la popularité de ses molécules, favorise la décomposition des molécules de sel en contact avec elle en ions, mais l'eau elle-même présente une plus grande stabilité et l'eau chimiquement pure contient très peu d'ions H + et OH -.

L'eau est un solvant inerte ; ne change pas chimiquement sous l'influence de la plupart des composés techniques qu'il ne dissout pas. Ceci est très important pour tous les organismes vivants de notre planète, car les nutriments nécessaires aux tissus sont fournis dans des solutions aqueuses sous une forme relativement peu modifiée. Dans des conditions naturelles, l'eau contient toujours l'une ou l'autre quantité d'impuretés, interagissant non seulement avec des substances solides et liquides, mais également avec des gaz dissolvants.

Même à partir de l'eau de pluie fraîchement tombée, plusieurs dizaines de milligrammes de diverses substances qui y sont dissoutes peuvent être isolées par litre de volume. Personne n'a jamais pu obtenir de l'eau absolument pure dans aucun de ses états d'agrégation ; L'eau chimiquement pure, largement dépourvue de substances dissoutes, est produite grâce à une purification longue et minutieuse dans des laboratoires ou dans des installations industrielles spéciales.

Dans des conditions naturelles, l’eau ne peut pas maintenir sa « pureté chimique ». Constamment en contact avec toutes sortes de substances, il représente en réalité toujours une solution aux propriétés différentes, souvent très complexes. Dans l'eau douce, la teneur en substances dissoutes dépasse généralement 1 g/l. La teneur en sels de l'eau de mer varie de plusieurs unités à des dizaines de grammes par litre : par exemple, dans la mer Baltique, il n'y en a que 5 g/l, dans la mer Noire - 18 et dans la mer Rouge - même 41 g/l. l.

La composition salée de l'eau de mer est principalement composée à 89 % de chlorures (principalement sodium, potassium, chlorure de calcium), à 10 % de sulfates (sodium, potassium, magnésium) et à 1 % de carbonates (sodium, calcium) et d'autres sels. Les eaux douces contiennent généralement jusqu'à 80 % de carbonates (sodium, calcium), environ 13 % de sulfates (sodium, potassium, magnésium) et 7 % de chlorures (sodium et calcium).

L'eau dissout bien les gaz (surtout quand basses températures), principalement l'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène. La quantité d'oxygène atteint parfois 6 mg/l. DANS eaux minérales Type Narzan, la teneur totale en gaz peut aller jusqu'à 0,1 %. L'eau naturelle contient des substances humiques - des composés organiques complexes formés à la suite de la décomposition incomplète de résidus de tissus végétaux et animaux, ainsi que des composés tels que des protéines, des sucres et des alcools.

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 un régulateur de température tout au long de notre planète.

Il convient de noter une propriété particulière de l'eau : sa tension superficielle élevée - 72,7 erg/cm 2 (à 20°C). À cet égard, parmi tous les types de liquides, l’eau vient juste derrière le mercure. Cette propriété de l'eau est en grande partie due aux liaisons hydrogène entre les molécules individuelles de H 2 O. La tension superficielle se manifeste particulièrement clairement dans l'adhésion de l'eau à de nombreuses surfaces - le mouillage. Il a été établi que les substances - argile, sable, verre, tissus, papier et bien d'autres, facilement mouillées avec de l'eau, contiennent certainement des atomes d'oxygène. Ce fait s'est avéré être la clé pour expliquer la nature du mouillage : les molécules énergétiquement déséquilibrées de la couche superficielle de l'eau ont la possibilité de former des liaisons supplémentaires avec des atomes d'oxygène « étrangers ».

Le mouillage et la tension superficielle font partie d'un phénomène appelé capillarité : dans des canaux étroits, l'eau est capable de monter à une hauteur bien supérieure à celle que « permet » la gravité pour une colonne d'une section donnée.

Dans les capillaires, l’eau possède des propriétés étonnantes. B.V. Deryagin a établi que dans les capillaires, l'eau condensée à partir de la vapeur d'eau ne gèle pas à 0° et même lorsque la température baisse de plusieurs dizaines de degrés.



Concepts clés : environnement - milieu de vie - milieu aquatique - milieu sol-air - milieu sol - organisme comme milieu de vie

Dans les leçons précédentes, nous avons souvent parlé d'« habitat », de « milieu de vie » et n'avons pas donné de définition exacte à cette notion. Intuitivement, on entend par « environnement » tout ce qui entoure l’organisme et l’influence d’une manière ou d’une autre. L'influence de l'environnement sur le corps correspond aux facteurs environnementaux que nous avons étudiés dans les leçons précédentes. En d’autres termes, le cadre de vie est caractérisé par un certain ensemble de facteurs environnementaux.

La définition généralement acceptée de l'environnement est celle de Nikolai Pavlovich Naumov :

ENVIRONNEMENT - tout ce qui entoure les organismes affecte directement ou indirectement leur état, leur développement, leur survie et leur reproduction.

Il existe une grande variété de conditions de vie sur Terre, ce qui offre une diversité niches écologiques et leur « population ». Cependant, malgré cette diversité, il existe quatre milieux de vie qualitativement différents qui présentent un ensemble spécifique de facteurs environnementaux et nécessitent donc un ensemble spécifique d'adaptations. Voici les milieux de vie :

sol-aquatique (terre);

d'autres organismes.

Faisons connaissance avec les fonctionnalités de chacun de ces environnements.

Environnement aquatique vie

Selon la majorité des auteurs étudiant l’origine de la vie sur Terre, le principal environnement évolutif de la vie était le milieu aquatique. Nous trouvons de nombreuses confirmations indirectes de cette position. Tout d’abord, la plupart des organismes ne sont pas capables de mener une vie active sans que de l’eau ne pénètre dans le corps ou, du moins, sans maintenir une certaine quantité de liquide à l’intérieur du corps. L'environnement interne de l'organisme, dans lequel se déroulent les principaux processus physiologiques, conserve évidemment encore les caractéristiques de l'environnement dans lequel s'est déroulée l'évolution des premiers organismes. Ainsi, la teneur en sel du sang humain (maintenue à un niveau relativement constant) est proche de celle de l’eau des océans. Les propriétés du milieu aquatique océanique ont largement déterminé l’évolution chimique et physique de toutes les formes de vie.

Peut-être le principal trait distinctif le milieu aquatique est son conservatisme relatif. Par exemple, l'amplitude des fluctuations saisonnières ou quotidiennes de température dans le milieu aquatique est beaucoup plus faible que dans le milieu terrestre-air. Topographie du fond, différences de conditions selon les profondeurs, présence de récifs coralliens, etc. créer une variété de conditions dans le milieu aquatique.

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 la formation de formes corporelles et de types de mouvements réduisant la traînée, ce qui entraîne une diminution des coûts énergétiques pour la nage. Ainsi, une forme corporelle épurée se retrouve chez les représentants divers groupes organismes vivant dans l'eau - dauphins (mammifères), poissons osseux et cartilagineux.

La forte densité de l’eau est également la raison pour laquelle les vibrations mécaniques se propagent bien dans le milieu aquatique. 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, ses habitants sont privés du lien obligatoire avec le substrat, caractéristique de formes terrestres et est lié aux forces de gravité. C'est pourquoi il y a tout un groupe les organismes aquatiques(plantes et animaux), existant sans connexion obligatoire avec le fond ou un autre substrat, « flottant » dans la colonne d’eau.

La conductivité électrique a ouvert la possibilité de la formation évolutive d’organes sensoriels électriques, de défense et d’attaque.

Environnement de vie sol-air

L'environnement sol-air est caractérisé par une grande variété de conditions de vie, de niches écologiques et d'organismes qui les habitent. Il convient de noter que les organismes jouent un rôle primordial dans la détermination des conditions de l’environnement terre-air de la vie, et surtout dans la composition des gaz de l’atmosphère. Presque tout l'oxygène de l'atmosphère terrestre est d'origine biogénique.

Les principales caractéristiques de l'environnement sol-air sont la grande amplitude des changements dans les facteurs environnementaux, l'hétérogénéité de l'environnement, l'action des forces gravitationnelles et la faible densité de l'air. Un ensemble de facteurs physico-géographiques et climatiques caractéristiques d'un certain espace naturel, conduit à la formation évolutive d'adaptations morphophysiologiques des organismes à la vie dans ces conditions, la diversité des formes de vie.

L'air atmosphérique est caractérisé par une humidité faible et variable. Cette circonstance a largement limité (limité) les possibilités de maîtrise de l'environnement sol-air, et a également orienté l'évolution du métabolisme eau-sel et la structure des organes respiratoires.

Le sol comme milieu de vie

Le sol est le résultat de l’activité d’organismes vivants. Les organismes qui peuplaient l’environnement sol-air ont conduit à l’émergence du sol comme habitat unique. Le sol est un système complexe comprenant une phase solide (particules minérales), une phase liquide (humidité du sol) et une phase gazeuse. La relation entre ces trois phases détermine les caractéristiques du sol en tant que milieu de vie.

Une caractéristique importante du sol est également la présence d’une certaine quantité de matière organique. Il se forme à la suite de la mort d'organismes et fait partie de leurs excréments (sécrétions).

Conditions environnement du sol les habitats sont déterminés par des propriétés du sol telles que son aération (c'est-à-dire la saturation de l'air), son humidité (présence d'humidité), sa capacité thermique et son régime thermique (variations de température quotidiennes, saisonnières et annuelles). Le régime thermique, comparé à l’environnement sol-air, est plus conservateur, surtout à grandes profondeurs. En général, le sol présente des conditions de vie assez stables.

Les différences verticales sont également caractéristiques d’autres propriétés du sol : par exemple, la pénétration de la lumière dépend naturellement de la profondeur.

De nombreux auteurs notent la position intermédiaire du milieu de vie du sol entre aquatique et environnement sol-air. Le sol peut héberger des organismes à la fois aquatiques et type d'air respiration. Le gradient vertical de pénétration de la lumière dans le sol est encore plus prononcé que dans l’eau. Les micro-organismes se trouvent partout dans le sol et les plantes (principalement systèmes racinaires) sont associés à des horizons extérieurs.

Les organismes du sol sont caractérisés par des organes et des types de mouvements spécifiques (membres fouisseurs chez les mammifères ; capacité de modifier l'épaisseur du corps ; présence de capsules céphaliques spécialisées chez certaines espèces) ; forme du corps (rond, volcanique, en forme de ver); housses durables et flexibles ; réduction des yeux et disparition des pigments. Parmi les habitants du sol, la saprophagie est largement développée - mangeant les cadavres d'autres animaux, les restes en décomposition, etc.

L'organisme comme habitat

Glossaire

NICHE ÉCOLOGIQUE

position d’une espèce dans la nature, incluant non seulement la place de l’espèce dans l’espace, mais aussi son rôle fonctionnel dans communauté naturelle, position par rapport aux conditions d'existence abiotiques, lieu des phases individuelles cycle de vie représentants d'une espèce dans le temps (par exemple, les espèces végétales du début du printemps occupent une niche écologique complètement indépendante).

ÉVOLUTION

développement historique irréversible de la nature vivante, accompagné de changements dans la composition génétique des populations, de formation et d'extinction d'espèces, de transformation des écosystèmes et de la biosphère dans son ensemble.

ENVIRONNEMENT INTERNE DE L'ORGANISME

un environnement caractérisé par une relative constance de la composition et des propriétés qui assure le déroulement des processus vitaux dans le corps. Pour homme environnement interne Le corps est un système de sang, de lymphe et de fluides tissulaires.

ÉCHOLOCATION, LOCALISATION

détermination de la position dans l'espace d'un objet par des signaux émis ou réfléchis (dans le cas de l'écholocation - perception de signaux sonores). Ils ont la capacité d'écholocaliser Cochons d'Inde, dauphins, les chauves-souris. Radar et électrolocalisation - perception des signaux radio réfléchis et des signaux de champ électrique. Certains poissons ont la capacité de se rendre dans ce type d'emplacement - le long museau du Nil, le gimarch.

Caractéristiques générales. L'hydrosphère en tant que milieu de vie aquatique occupe environ 71 % de la superficie et 1/800 du volume 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 d'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 milieu

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 groupe spécial - 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 aux pieds ailés (Pteropoda), les méduses (Scyphozoa) et les cténophores 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. En eau peu profonde, il est constitué 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 oligochètes, 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 se divisent en deux principales : groupes environnementaux: 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 est 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, quand la température baisse, 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 dans les différentes mers et océans descend entre 1 et 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 à 15 °C ; dans les eaux continentales, elle est de 30 à 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 cornée, utriculaire, aquarelle, etc. (Fig. 5.9), ainsi que des plantes à feuilles entières, comme les lentilles d'eau, 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 à l’air. 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 chez les 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. Ils vivent uniquement dans la zone littorale teigne ver des sables Arenicola, mollusques - patelles (Patella). Sur grandes profondeursà une pression d'au moins 400-500 atmosphères, on trouve des poissons du groupe des pêcheurs, céphalopodes, crustacés, étoiles de mer, pogonophora et 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 vessie, ou ont une fine plaque translucide - feuilles sous-marines de capsules d'œufs, nénuphars, feuilles de potamots immergés.

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 ; par conséquent, 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 (eaux les plus claires), le disque de Secchi est visible à une profondeur de 66,5 m, en Océan Pacifique- jusqu'à 59 ans, en indien - jusqu'à 50 ans, en mers peu profondes- jusqu'à 5 à 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(°/od). 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

Dans sa composition, sauf mer océan, 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 ;
• le littoral, représentant le bord de la côte, régulièrement inondé à marée haute et drainé à marée basse, et le 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. Le benthos est 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

Les principaux facteurs environnementaux de l'habitat aquatique sont représentés par les courants et les vagues, opérant 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 changements de concentrations. 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.

Milieu de vie aquatique.

Hydrosphère occupe environ 71% de la superficie de la planète. Sa principale quantité est concentrée dans les mers et les océans (94%). Dans les plans d'eau douce, la quantité d'eau est bien moindre (0,016 %).

Le milieu aquatique abrite environ 150 000 espèces d'animaux (7 % du nombre total sur Terre) et 10 000 espèces de plantes (8 %).

Caractéristiques du milieu aquatique: mobilité, densité, sel spécial, lumière et conditions de température, acidité (concentration en ions hydrogène), teneur en oxygène, dioxyde de carbone et nutriments.

Une caractéristique importante du milieu aquatique est sa mobilité. Dans les ruisseaux et les rivières vitesse moyenne le débit augmente généralement à mesure qu’il se déplace vers l’aval. En fait courant rapide poussent des plantes qui incrustent le substrat, ou encore des algues filamenteuses, des mousses et des hépatiques. Dans un courant faible, les plantes circulent autour du courant, n'y offrent pas beaucoup de résistance et sont solidement attachées à un objet stationnaire avec une croissance abondante de racines adventives. Les plantes libres et flottantes se trouvent dans des endroits où les courants sont lents ou où il n'y a pas de courant du tout.

Les animaux invertébrés des rivières turbulentes ont des corps extrêmement aplatis.

L'eau est 800 fois plus forte que l'air par densité. La densité des eaux naturelles est de 1,35 g/cm3 en raison de leur teneur en sel. Tous les 10 m de profondeur, la pression augmente de 1 atmosphère. Chez les hydrobiontes, les tissus mécaniques sont considérablement réduits. Le soutien de l'environnement sert de condition à l'envol et au maintien de formes non squelettiques dans l'eau. De nombreux hydrobiontes sont adaptés à ce mode de vie.

Régime de sel importante pour les organismes aquatiques. Selon la minéralisation générale, l'eau peut être divisée en eau douce avec une teneur en sel allant jusqu'à 1 g/l, saumâtre (1 - 25 g/l), salinité marine (26 - 50 g/l) et saumure (plus de 50 g/l) . Les substances dissoutes les plus importantes dans l’eau sont les carbonates, les sulfates et les chlorures.

Le calcium peut agir comme un facteur limitant. Il existe des eaux « douces » - contenant moins de 9 mg de calcium pour 1 litre et des eaux « dures » contenant plus de 25 mg de calcium pour 1 litre.

13 métalloïdes et au moins 40 métaux ont été trouvés dans l'eau de mer.

La salinité de l'eau peut avoir un impact significatif sur la répartition et l'abondance des organismes.

Les rayons des différentes parties du spectre solaire sont absorbés différemment par l’eau, la composition spectrale de la lumière change avec la profondeur et les rayons rouges sont affaiblis. Les rayons bleu-vert pénètrent à des profondeurs considérables. Le crépuscule qui s'approfondit dans l'océan est d'abord vert, puis bleu, indigo, bleu-violet, puis se mélange à une obscurité constante.

Dans les zones d'eau peu profonde, les plantes utilisent les rayons rouges, qui sont les plus absorbés par la chlorophylle ; en règle générale, les algues vertes prédominent. Dans les zones plus profondes se trouvent des algues brunes qui, en plus de la chlorophylle, contiennent des pigments bruns, phycaféine, fucoxanthine, etc. Les algues rouges contenant le pigment phycoérythrine vivent encore plus profondément. Ce phénomène est appelé adaptation chromatographique.

Les animaux aux couleurs vives et variées vivent dans les couches d’eau claires et superficielles ; les espèces des grands fonds sont généralement dépourvues de pigments. Les organismes avec une teinte rougeâtre vivent dans la zone crépusculaire, cela les aide à se cacher des ennemis.

L'amplitude des fluctuations annuelles de température dans les couches supérieures de l'océan ne dépasse pas 10-15 0 C , dans les eaux continentales 30-35 0 C. Les couches d'eau profondes sont caractérisées par une température constante. Dans les eaux équatoriales, la température annuelle moyenne des couches superficielles est de 26 à 27 0 C, dans les eaux polaires, elle est d'environ 0 0 C et moins. L'exception concerne les sources thermales, où la température de la couche superficielle atteint 85 - 93 0 C.

Les caractéristiques thermodynamiques du milieu aquatique - capacité thermique spécifique élevée, conductivité thermique élevée et expansion lors du gel - créent des conditions favorables aux organismes vivants.

Avec promotion acidité l'eau, la diversité des espèces d'animaux habitant les rivières, les étangs et les lacs diminue généralement.

Les plans d'eau douce avec un pH de 3,7 à 4,7 sont considérés comme acides, de 6,95 à 7,3 - alcalins et avec un pH supérieur à 7,8 - alcalins. Dans les plans d’eau douce, le pH connaît des fluctuations importantes, souvent pendant la journée. Eau de mer plus alcaline et son pH change moins que l’eau douce. Le pH diminue avec la profondeur.

Majorité poisson d'eau douce résiste à des niveaux de pH de 5 à 9. Si le pH est inférieur à 5, une mort massive de poissons est observée et au-dessus de 10, tous les poissons et autres animaux meurent.

Les principaux gaz du milieu aquatique sont l'oxygène et le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène ou le méthane étant d'importance secondaire.

L'oxygène est le plus important pour le milieu aquatique facteur environnemental. Il pénètre dans l'eau par l'air et est libéré par les plantes pendant le processus de photosynthèse. 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, un manque d'oxygène peut survenir en raison d'une consommation accrue d'oxygène. Les conditions au fond des réservoirs peuvent être proches de l’anaérobie.

Il y a 700 fois plus de dioxyde de carbone que dans l’atmosphère, car il est 35 fois plus soluble dans l’eau.

Dans le milieu aquatique, trois groupes écologiques d'organismes aquatiques peuvent être distingués :

1)necton (flottant) - Il s'agit d'un ensemble d'animaux en mouvement actif qui n'ont pas de lien direct avec le fond. Ce sont principalement de gros animaux capables de parcourir de longues distances et de forts courants.

2)plancton (errant, flottant) est un ensemble d'organismes qui n'ont pas la capacité de se déplacer activement et rapidement. Il est divisé en phytoplancton (plantes) et zooplancton (animaux). Les organismes planctoniques se trouvent à la surface de l'eau, en profondeur et dans la couche inférieure.

3) benthos (profondeur) est un ensemble d'organismes qui vivent au fond (sur le sol et dans le sol) des plans d'eau. Il est divisé en zoobenthos et phytobenthos.