Na našem planetu so živi organizmi v dolgem zgodovinskem razvoju obvladali štiri življenjska okolja, ki so razporejena po mineralnih lupinah: hidrosfera, litosfera, atmosfera (slika 1).

riž. eno.

življenjski prostor vodni zrak prst organizem življenje

Vodno okolje je bilo prvo, v katerem je nastalo in se razširilo življenje. Kasneje, v zgodovinskem razvoju, so se organizmi začeli naseljevati okolje zemlja-zrak. Pojavile so se kopenske rastline in živali, ki so se hitro razvijale in prilagajale novim življenjskim razmeram. Delovanje žive snovi na kopnem je privedlo do postopnega preoblikovanja površinske plasti litosfere v prst, po V. I. Vernadskem (1978), v nekakšno bioinertno telo planeta. Prst je naselila tako voda kot kopenski organizmi, ki ustvarja poseben kompleks svojih prebivalcev.

Vodno življenjsko okolje

splošne značilnosti. Hidrosfera kot vodno življenjsko okolje zavzema približno 71 % površine in 1/800 prostornine. globus. Glavnina vode, več kot 94 %, je skoncentrirana v morjih in oceanih (slika 2).

riž. 2.

V sladkih vodah rek in jezer količina vode ne presega 0,016% celotne količine sladke vode.

V oceanu s sestavnimi morji ločimo predvsem dve ekološki območji: vodni stolp - pelagialni in dno benthal. Glede na globino se bental deli na sublitoralno območje - območje gladkega znižanja zemljišča do globine 200 m, Bathyal -- območje strmih pobočij in cona brezna - oceansko dno s povprečno globino 3-6 km. Globlja področja bentalije, ki ustrezajo depresijam oceanskega dna (6-10 km), se imenujejo ultraabisal. Imenuje se rob obale, ki je ob visoki plimi poplavljen primorje. Imenuje se del obale nad nivojem plime in oseke, navlaženo s pršenjem valov supralitoral.

Odprte vode oceanov so razdeljene tudi na navpične cone glede na bentalne cone: epipelagialno, batipelagialno, breznopelagialno(slika 3).

riž. 3.

V vodnem okolju živi približno 150.000 vrst živali ali približno 7 % njihovega skupnega števila (slika 4) in 10.000 vrst rastlin (8 %).

Prav tako je treba opozoriti, da so predstavniki večine skupin rastlin in živali ostali v vodnem okolju (njihova "zibelka"), vendar je število njihovih vrst veliko manjše od števila kopenskih. Od tod sklep - evolucija na kopnem je potekala veliko hitreje.

Raznolikost in bogastvo flore in favne odlikujejo morja in oceani ekvatorialnih in tropskih območij, predvsem pacifiškega in Atlantski oceani. Severno in južno od teh pasov kvalitativna sestava postopoma izčrpava. Na območju vzhodnoindijskega arhipelaga je na primer razširjenih najmanj 40.000 vrst živali, v Laptevskem morju pa le 400 vrst.

Delež rek, jezer in močvirij, kot smo že omenili, je zanemarljiv v primerjavi z morji in oceani. Vendar ustvarjajo zalogo sveže vode, potrebne za rastline, živali in ljudi.

riž. štiri.

Opombaživali, postavljene pod valovito črto, živijo v morju, nad njo - v okolju zemlje in zraka

Znano je, da na svoje prebivalce močno ne vpliva samo vodno okolje, temveč tudi živa snov hidrosfere, ki vpliva na okolje, ga predeluje in vključuje v kroženje snovi. Ugotovljeno je bilo, da se voda oceanov, morij, rek in jezer v 2 milijonih letih razgradi in obnovi v biotskem ciklu, torej je vsa več kot tisočkrat prešla skozi živo snov na Zemlji.

Posledično je sodobna hidrosfera produkt vitalne aktivnosti žive snovi ne le modernih, temveč tudi preteklih geoloških obdobij.

Značilnost vodnega okolja je njegova mobilnost, predvsem v tekočih, hitro tekočih potokih in rekah. V morjih in oceanih opazimo oseke in oseke, močne tokove in nevihte. V jezerih se voda premika pod vplivom temperature in vetra.

Ekološke skupine hidrobiontov. vodni stolpec, oz pelagialni(pelaži - morje), kjer živijo pelagični organizmi, ki imajo sposobnost plavanja ali se zadržujejo v določenih plasteh (slika 5).

riž.

Glede na to so ti organizmi razdeljeni v dve skupini: nekton in plankton. Tretjič okoljska skupina -- bentos -- oblikujejo prebivalce dna.

Nekton(nektos - plavajoč) - to je zbirka pelagičnih aktivno gibljivih živali, ki nimajo neposredne povezave z dnom. To so predvsem velike živali, ki so sposobne prepotovati velike razdalje in močne vodne tokove. Imajo poenostavljeno obliko telesa in dobro razvite gibalne organe. Tipični nektonski organizmi vključujejo ribe, lignje, kite in plavutonožce. Nekton v sladkih vodah poleg rib vključuje dvoživke in aktivno premikajoče se žuželke. Številne morske ribe se lahko gibljejo v vodnem stolpcu z velikimi hitrostmi: do 45-50 km / h - lignji (Oegophside), 100--150 km / h - jadrnice (Jstiopharidae) in 130 km / h - mečarice (Xiphias glabius) .

Plankton(planktos - tavanje, lebdenje) - to je zbirka pelagičnih organizmov, ki nimajo sposobnosti hitrega aktivnega gibanja. Praviloma so to majhne živali - zooplankton in rastline - fitoplankton, ki se ne more upreti tokovom. Sestava planktona vključuje tudi ličinke številnih živali, ki "plavajo" v vodnem stolpcu. Planktonski organizmi se nahajajo na površini vode, v globini in v spodnji plasti.

Organizmi, ki živijo na površini vode, so posebna skupina -- neuston. Sestava neustona je odvisna tudi od stopnje razvoja številnih organizmov. Ko gredo skozi fazo ličinke, odraščajo, zapustijo površinsko plast, ki jim je služila kot zatočišče, se preselijo, da živijo na dnu ali v spodnjih in globokih plasteh. Sem sodijo ličinke deseteronožcev, ranonožcev, kopepodov, polžev in školjk, iglokožcev, mnogoščetincev, rib itd.

Isti organizmi, katerih del telesa je nad gladino vode, drugi pa v vodi, se imenujejo igralni kamen. Sem spadajo vodna leča (Lemma), sifonoforji (Siphonophora) itd.

Fitoplankton igra pomembno vlogo v življenju vodnih teles, saj je glavni proizvajalec organske snovi. Fitoplankton vključuje predvsem diatomeje (Diatomeae) in zelene alge (Chlorophyta), rastlinske bičkovce (Phytomastigina), peridineje (Peridineae) in kokolitofore (Coccolitophoridae). V sladkih vodah so razširjene ne samo zelene, ampak tudi modrozelene alge (Cyanophyta).

Zooplankton in bakterije lahko najdemo na različnih globinah. V sladkih vodah so pogosti večinoma slabo plavajoči razmeroma veliki raki (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), številni kolobarji (Rotatoria) in praživali.

V morskem zooplanktonu prevladujejo mali raki (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), praživali (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Od velikih predstavnikov so to pteropodi (Pteropoda), meduze (Scyphozoa) in lebdeči ctenoforji (Ctenophora), salpe (Salpae), nekateri črvi (Aleiopidae, Tomopteridae).

Planktonski organizmi so pomembni živilska komponenta za številne vodne živali, vključno s takšnimi velikani, kot so kiti (Mystacoceti), sl. 6.

Slika 6.

Bentos(bentos - globina) je skupek organizmov, ki živijo na dnu (na tleh in v tleh) vodnih teles. Razdeljen je na zoobentos in fitobentos. Večinoma ga predstavljajo živali, ki so pritrjene, ali se počasi premikajo, ali se zarijejo v zemljo. V plitvi vodi je sestavljen iz organizmov, ki sintetizirajo organsko snov (producenti), jo porabijo (konzumenti) in uničijo (razkrojevalci). V globinah, kjer ni svetlobe, fitobentosa (proizvajalcev) ni. V morskem zoobentosu prevladujejo foraminifore, spužve, koelenterati, črvi, ramenonožci, mehkužci, ascidije, ribe itd. Bentoške oblike so številnejše v plitvih vodah. Njihova skupna biomasa tukaj lahko doseže več deset kilogramov na 1 m2.

Fitobentos morij vključuje predvsem alge (diatomeje, zelene, rjave, rdeče) in bakterije. Ob obalah so cvetoče rastline - Zostera (Zostera), ruppija (Ruppia), filospodiks (Phyllospadix). S fitobentosom so najbolj bogati kamniti in kamniti predeli dna.

V jezerih, tako kot v morjih, se razlikujejo plankton, nekton in bentos.

Vendar pa je v jezerih in drugih sladkovodnih telesih manj zoobentosa kot v morjih in oceanih, njegova vrstna sestava pa je enotna. To so predvsem praživali, spužve, ciliarniki in oligochaete, pijavke, mehkužci, ličinke žuželk itd.

Fitobentos sladkih voda predstavljajo bakterije, diatomeje in zelene alge. Obalne rastline se nahajajo od obale globoko v jasno opredeljene pasove. Prvi pas - polpotopljene rastline (trstičje, rogoz, šaš in trstičje); drugi pas - potopljene rastline s plavajočimi listi (vodokras, kapsule, vodne lilije, duckweeds). AT tretji pas prevladujejo rastline - ribnik, elodea itd. (slika 7).

riž. 7. Rastline, ki se ukoreninijo na dnu (A): 1 - mačji rep; 2- hitenje; 3 - konica puščice; 4 - vodna lilija; 5, 6 - ribnik; 7 - hara. Prosto plavajoče alge (B): 8, 9 - nitasto zelene; 10-13 - zelena; 14-17 - diatomeje; 18-20 -- modro-zelena

Glede na način življenja delimo vodne rastline v dve glavni ekološki skupini: hidrofiti -- rastline, potopljene le na dnu vode in običajno ukoreninjene v tleh, in hidatofiti -- rastline, ki so popolnoma potopljene v vodo in včasih lebdijo na površini ali imajo plavajoče liste.

V življenju vodnih organizmov imajo pomembno vlogo vertikalno gibanje vode, gostota, temperatura, svetlobni, solni, plinski (vsebnost kisika in ogljikovega dioksida) režimi ter koncentracija vodikovih ionov (pH).

Temperaturni režim. V vodi se razlikuje, prvič, z manjšim dotokom toplote, in drugič, z večjo stabilnostjo kot na kopnem. Del toplotne energije, ki vstopa v vodno površino, se odbije, del pa se porabi za izhlapevanje. Izhlapevanje vode s površine rezervoarjev, ki porabi približno 2263x8J/g, preprečuje pregrevanje spodnjih plasti, nastajanje ledu, ki sprošča talilno toploto (333,48 J/g), pa upočasnjuje njihovo ohlajanje.

Sprememba temperature v tekočih vodah sledi njenim spremembam v okoliškem zraku in se razlikuje v manjši amplitudi.

V jezerih in ribnikih zmernih zemljepisnih širin je toplotni režim določen z dobro znanim fizikalnim pojavom - voda ima največjo gostoto pri 4 ° C. Voda v njih je jasno razdeljena na tri plasti: zgornjo -- epilimnion, temperatura, ki doživlja ostra sezonska nihanja; prehodna plast s temperaturnim skokom, -- metalimnion, kjer je močan padec temperature; globoko morje (dno) -- hipolimnij segajo do samega dna, kjer je temperatura skozi vse leto spremembe malce.

Poleti so najtoplejše plasti vode na površini, hladne pa na dnu. Ta vrsta večplastne porazdelitve temperature v rezervoarju se imenuje neposredno stratifikacijo Pozimi, ko temperatura pade, obratna stratifikacija. Površinska plast vode ima temperaturo blizu 0°C. Na dnu je temperatura okoli 4°C, kar ustreza njegovi največji gostoti. Tako temperatura narašča z globino. Ta pojav se imenuje temperaturna dihotomija. V večini naših jezer ga opazimo poleti in pozimi. Posledično je motena navpična cirkulacija, nastane gostotna stratifikacija vode, nastopi obdobje začasne stagnacije - stagnacijo(slika 8).

Z nadaljnjim dvigom temperature postanejo zgornje plasti vode manj gostote in ne tonejo več - nastopi poletna stagnacija.

Jeseni se površinske vode ponovno ohladijo na 4 °C in potonejo na dno, kar povzroči sekundarno mešanje mas v letu z izravnavo temperature, to je nastop jesenske homotermije.

V morskem okolju obstaja tudi toplotna stratifikacija, ki jo določa globina. V oceanih ločimo naslednje plasti Površina- vode so izpostavljene delovanju vetra in po analogiji z atmosfero se ta plast imenuje troposfera ali morski termosfera. Dnevna nihanja temperature vode so tukaj opazna do približno 50 metrov globine, še globlje pa sezonska nihanja. Debelina termosfere doseže 400 m. Srednje -- predstavlja stalni termoklin. Temperatura v njej v različnih morjih in oceanih pade na 1--3 ° C. Sega do globine približno 1500 m. Globoko morje -- značilna enaka temperatura približno 1--3 °C, z izjemo polarnih regij, kjer je temperatura blizu 0 °C.

AT Na splošno je treba opozoriti, da amplituda letnih temperaturnih nihanj v zgornjih plasteh oceana ni večja od 10-15 "C, v celinskih vodah pa 30--35 ° C.

riž. osem.

Za globoke plasti vode je značilna stalna temperatura. V ekvatorialnih vodah srednja letna temperatura površinske plasti je 26--27 ° C, v polarnih - okoli 0 ° C in nižje. Izjema so termalni vrelci, kjer temperatura površinske plasti doseže 85--93°C.

V vodi kot živem mediju je na eni strani precejšnja raznolikost temperaturnih razmer, na drugi strani pa termodinamične značilnosti vodnega okolja, kot so visoka specifična toplota, visoka toplotna prevodnost in raztezanje pri zmrzovanju ( v tem primeru se led tvori samo od zgoraj, glavni vodni stolpec pa ne zmrzne), ustvarjajo ugodne pogoje za žive organizme.

Tako je za prezimovanje trajnih hidrofitov v rekah in jezerih zelo pomembna vertikalna porazdelitev temperatur pod ledom. Najbolj gosta in najmanj hladna voda s temperaturo 4°C se nahaja v pridneni plasti, kamor se spustijo prezimujoči brsti (turioni) rožencev, pemfigusov, vodnih trav ipd. (slika 9) ter celih listnatih rastlin. , kot so duckweed, elodea.

riž. 9.

Menili so, da je potopitev povezana s kopičenjem škroba in težo rastlin. Do pomladi se škrob pretvori v topne sladkorje in maščobe, zaradi česar so brsti lažji in jim omogoči plavanje.

Organizmi v rezervoarjih zmernih zemljepisnih širin so dobro prilagojeni na sezonska vertikalna gibanja vodnih plasti, na spomladansko in jesensko homotermijo ter na poletno in zimsko stagnacijo. Ker je za temperaturni režim vodnih teles značilna velika stabilnost, je stenotermija pogostejša med hidrobionti kot med kopenskimi organizmi.

Evritermalne vrste najdemo predvsem v plitvih celinskih vodnih telesih in v obmorju morij visokih in zmernih zemljepisnih širin, kjer so dnevna in sezonska nihanja velika.

Gostota vode. Voda je gostejša od zraka. V tem pogledu je 800-krat boljši od zračnega okolja. Gostota destilirane vode pri 4 °C je 1 g/cm3. Gostota naravne vode ki vsebujejo raztopljene soli, lahko več: do 1,35 g/cm 3 . Povprečno se v vodnem stolpcu za vsakih 10 m globine tlak poveča za 1 atmosfero. Velika gostota vode se odraža v strukturi telesa hidrofitov. Torej, če so mehanska tkiva pri kopenskih rastlinah dobro razvita, kar zagotavlja trdnost debla in stebla, lokacija mehanskih in prevodnih tkiv vzdolž oboda stebla ustvarja "cevno" strukturo, ki se dobro upira pregibom in upogibom, potem pri hidrofitih , mehanska tkiva so močno zmanjšana, saj se rastline same vzdržujejo voda. Mehanski elementi in prevodni snopi so pogosto koncentrirani v središču stebla ali listnega peclja, kar daje možnost upogibanja, ko se voda premika.

Potopljeni hidrofiti imajo dober vzgon, ki ga ustvarjajo posebne naprave (zračni mešički, otekline). Torej, listi bazenčka ležijo na površini vode in pod vsakim listom imajo lebdeči mehurček, napolnjen z zrakom. Kot majhen rešilni jopič mehurček omogoča listu, da lebdi na gladini vode. Zračne komore v steblu držijo rastlino pokonci in dovajajo kisik do korenin.

Z večanjem telesne površine se povečuje tudi plovnost. To se jasno vidi pri mikroskopskih planktonskih algah. Različni telesni izrastki jim pomagajo, da prosto "lebdijo" v vodnem stolpcu.

Organizmi v vodnem okolju so razporejeni po vsej njegovi debelini. Na primer, v oceanskih jarkih so bile živali najdene na globinah več kot 10.000 m in lahko prenesejo pritisk od nekaj do več sto atmosfer. Tako sladkovodni prebivalci (plavajoči hrošči, copate, suvoyi itd.) V poskusih zdržijo do 600 atmosfer. Holoturiji iz rodu Elpidia in črvi Priapulus caudatus naseljujejo od obalnega pasu do ultraabisala. Hkrati je treba opozoriti, da so številni prebivalci morij in oceanov relativno stenski in omejeni na določene globine. To velja predvsem za plitve in globokomorske vrste. Le v primorju živijo prstasti črvi Arenicola, mehkužci - morske šmarnice (Patella). Na velike globine ah pri tlaku vsaj 400-500 atmosfer so ribe iz skupine morske spake, glavonožci, raki, morske zvezde, pogonoforji in drugi.

Gostota vode daje možnost, da se živalski organizmi zanesejo nanjo, kar je še posebej pomembno za neskeletne oblike. Podpora medija služi kot pogoj za lebdenje v vodi. Mnogi hidrobionti so prilagojeni na ta način življenja.

Svetlobni način. Svetlobni režim in prosojnost vode imata velik vpliv na vodne organizme. Intenzivnost svetlobe v vodi je močno oslabljena (slika 10), saj se del vpadnega sevanja odbije od površine vode, drugi del pa absorbira njena debelina. Slabljenje svetlobe je povezano s prosojnostjo vode. V oceanih, na primer, z visoko preglednostjo približno 1% sevanja še vedno pade do globine 140 m, v majhnih jezerih z nekoliko zaprto vodo pa že do globine 2 m - le desetinke odstotka.

riž. deset.

Globina: 1 -- na površini; 2--0,5m; 3-- 1,5 m; 4--2m

Ker se žarki različnih delov sončnega spektra v vodi ne absorbirajo enako, se z globino spreminja tudi spektralna sestava svetlobe, rdeči žarki oslabijo. Modro-zeleni žarki prodrejo do precejšnjih globin. Somrak, ki se poglablja z globino v oceanu, je sprva zelen, nato moder, moder, modro-vijoličen, kasneje se spremeni v stalno temo. V skladu s tem se živi organizmi zamenjajo z globino.

Tako rastline, ki živijo na površini vode, ne doživljajo pomanjkanja svetlobe, potopljene in zlasti globokomorske rastline pa imenujemo "senčna flora". Prilagajati se morajo ne le na pomanjkanje svetlobe, temveč tudi na spremembo njene sestave s proizvodnjo dodatnih pigmentov. To je razvidno iz dobro znanega barvnega vzorca alg, ki živijo na različnih globinah. V plitvih vodah, kjer imajo rastline še dostop do rdečih žarkov, ki jih klorofil v največji meri absorbira, običajno prevladujejo zelene alge. V globljih conah se nahajajo rjave alge, ki imajo poleg klorofila še rjave pigmente fikofein, fukoksantin itd. Še globlje živijo rdeče alge, ki vsebujejo pigment fikoeritrin. Jasno prikazuje sposobnost zajemanja sončne svetlobe z različnimi valovnimi dolžinami. Ta pojav je dobil ime kromatska prilagoditev.

Globokomorske vrste imajo številne fizične lastnosti, ki jih najdemo v senčnih rastlinah. Med njimi je treba omeniti nizko točko kompenzacije fotosinteze (30-100 luksov), "značaj sence" svetlobne krivulje fotosinteze z nizko nasičeno planoto, v algah, na primer, veliko velikost kromatoforjev. Pri površinskih in lebdečih oblikah pa so te krivulje "lažjega" tipa.

Za uporabo šibke svetlobe v procesu fotosinteze je potrebna povečana površina asimilacijskih organov. Tako puščica (Sagittaria sagittifolia) pri razvoju na kopnem in v vodi oblikuje liste različnih oblik.

V dednem programu je zakodirana možnost razvoja v obe smeri. »Sprožilec« za razvoj »vodnih« oblik listov je senčenje in ne neposredno delovanje vode.

Pogosto so listi vodnih rastlin, potopljeni v vodo, močno razrezani na ozke nitaste režnje, kot na primer pri rogovcih, urutih, pemfigusu ali imajo tanko prosojno ploščo - podvodni listi jajčec, vodne lilije , listi potopljenih ribnikov.

Te lastnosti so značilne tudi za alge, kot so nitaste alge, razkosane steljke characeae, tanke prozorne steljke mnogih globokomorskih vrst. To omogoča hidrofitom, da povečajo razmerje med telesno površino in prostornino in posledično razvijejo veliko površino ob relativno nizkih stroških organske mase.

Rastline, ki so delno potopljene v vodo, imajo dobro izraženo heterofilija, t.j. razlika v strukturi površinskih in podvodnih listov iste rastline: To je jasno vidno pri vodnem ranunkulusu različnih listov (slika 11). Površinske lastnosti imajo skupne lastnosti listom nadzemnih rastlin (dorzoventralna struktura, dobro- razvita pokrivna tkiva in stomatalni aparat) , pod vodo - zelo tanke ali razrezane listne plošče. Heterofilijo so opazili tudi pri vodnih lilijah in jajčnih kapsulah, konicah puščic in drugih vrstah.

riž. enajst.

Listi: 1 - površina; 2 -- pod vodo

Nazoren primer je močvirski slez (Simn latifolium), na steblu katerega je moč opaziti več oblik listov, ki odražajo vse prehode iz tipično kopenskih v tipično vodne.

Globina vodnega okolja vpliva tudi na živali, njihovo obarvanost, vrstno sestavo itd. Na primer, v jezerskem ekosistemu je glavno življenje koncentrirano v vodni plasti, kamor prodre količina svetlobe, ki zadostuje za fotosintezo. Spodnja meja te plasti se imenuje raven kompenzacije. Nad to globino rastline sprostijo več kisika, kot ga porabijo, drugi organizmi pa lahko presežek kisika porabijo. Pod to globino fotosinteza ne more zagotoviti dihanja, zato je organizmom na voljo le kisik, ki prihaja z vodo iz površinskih plasti jezera.

Svetle in raznobarvne živali živijo v svetlih, površinskih plasteh vode, medtem ko so globokomorske vrste običajno brez pigmentov. V somračnem območju oceana so živali pobarvane v barvah z rdečkastim odtenkom, kar jim pomaga pri skrivanju pred sovražniki, saj rdečo barvo v modro-vijoličnih žarkih zaznavamo kot črno. Rdeča barva je značilna za živali somračnega območja, kot so brancin, rdeče korale, različni raki itd.

Absorpcija svetlobe v vodi je tem močnejša, čim manjša je njena prosojnost, kar je posledica prisotnosti delcev mineralnih snovi (glina, mulj) v njej. Prozornost vode se zmanjša tudi s hitro rastjo vodne vegetacije poleti ali z množičnim razmnoževanjem majhnih organizmov, ki so v površinskih plasteh v suspenziji. Za transparentnost je značilna izjemna globina, kjer je še vedno viden posebno spuščen Secchijev disk (bel disk s premerom 20 cm). V Sargaškem morju (najčistejše vode) je disk Secchi viden do globine 66,5 m, v Tihi ocean-- do 59, v indijskem -- do 50, v plitva morja- do 5-15 m Preglednost rek ne presega 1-1,5 m, v srednjeazijskih rekah Amu Darya in Syr Darya - nekaj centimetrov. Zato se meje območij fotosinteze v različnih vodnih telesih zelo razlikujejo. V najčistejših vodah območje fotosinteze ali evfotično območje doseže globino največ 200 m, območje somraka (disfotično) sega do 1000-1500 m, globlje, v afotično območje, pa sončna svetloba sploh ne prodre. .

Svetlobni dan v vodi je veliko krajši (zlasti v globokih plasteh) kot na kopnem. Količina svetlobe v zgornjih plasteh vodnih teles se razlikuje glede na zemljepisno širino območja in letni čas. Tako dolge polarne noči močno omejujejo čas, primeren za fotosintezo v arktičnem in antarktičnem bazenu, ledena odeja pa otežuje, da svetloba pozimi doseže vsa zamrznjena vodna telesa.

Solni način. Slanost ali solni režim igra pomembno vlogo v življenju vodnih organizmov. Kemična sestava voda se oblikuje pod vplivom naravnih zgodovinskih in geoloških razmer, pa tudi pod vplivom človeka. Vsebnost kemičnih spojin (soli) v vodi določa njeno slanost in je izražena v gramih na liter oz. ppm(°/od). Glede na splošno mineralizacijo vode jo lahko razdelimo na sladko z vsebnostjo soli do 1 g / l, brakično (1-25 g / l), morsko slanost (26-50 g / l) in slanice (več kot 50 g/l). Najpomembnejše raztopljene snovi v vodi so karbonati, sulfati in kloridi (preglednica 1).

Tabela 1

Sestava glavnih soli v različnih vodnih telesih (po R. Dazho, 1975)

Med sladkimi vodami je veliko skoraj čistih, veliko pa je tudi takih, ki vsebujejo do 0,5 g raztopljenih snovi na liter. Glede na njihovo vsebnost v sladki vodi so kationi razvrščeni na naslednji način: kalcij - 64%, magnezij - 17%, natrij - 16%, kalij - 3%. To so povprečne vrednosti in v vsakem primeru so možna nihanja, včasih znatna.

Pomemben element v sladkih vodah je vsebnost kalcija. Kalcij lahko deluje kot omejevalni dejavnik. Obstajajo "mehke" vode, revne s kalcijem (manj kot 9 mg na 1 liter), in "trde" vode, katerih vsebnost je v velikih količinah (več kot 25 mg na 1 liter).

V morski vodi je povprečna vsebnost raztopljenih soli 35 g/l, v obrobna morja veliko nižje. V morski vodi so našli 13 metaloidov in vsaj 40 kovin. Na prvem mestu po pomembnosti je kuhinjska sol, sledijo ji barijev klorid, magnezijev sulfat in kalijev klorid.

Večina vodnega življenja poikilosmotičen. Osmotski tlak v njihovem telesu je odvisen od slanosti okolju. Sladkovodne živali in rastline živijo v okoljih, kjer je koncentracija topljencev nižja kot v telesnih tekočinah in tkivih. Zaradi razlike v osmotskem tlaku zunaj in znotraj telesa voda nenehno prodira v telo, zaradi česar so jo sladkovodni hidrobionti prisiljeni intenzivno odstranjevati. Imajo dobro definirane procese osmoregulacije. Pri protozojih se to doseže z delom izločevalnih vakuol, pri večceličnih organizmih pa z odstranjevanjem vode skozi izločevalni sistem. Nekateri ciliati vsakih 2-2,5 minut sprostijo količino vode, ki je enaka prostornini telesa.

S povečanjem slanosti se delo vakuol upočasni, pri koncentraciji soli 17,5% pa preneha delovati, saj je razlika v osmotskem tlaku med celicami in zunanje okolje izgine.

Koncentracija soli v telesnih tekočinah in tkivih številnih morski organizmi izotonično glede na koncentracijo raztopljenih soli v okoliški vodi. V zvezi s tem so njihove osmoregulacijske funkcije manj razvite kot v sladki vodi. Osmoregulacija je eden od razlogov, zakaj mnoge morske rastline in živali niso uspele naseliti sladkih vodnih teles in so se izkazale za tipične morske prebivalce: črevesne votline (Coelenterata), iglokožci (Echinodermata), spužve (Spongia), plaščarji (Tunicata), pogonofore ( Pogonophora). Po drugi strani pa žuželke praktično ne živijo v morjih in oceanih, sladkovodne bazene pa so obilno naseljene z njimi. Tipično morski in tipično sladkovodni organizmi ne prenašajo pomembne spremembe slanost in so stenohalin. evrihalin sladkovodnega in morskega izvora ni toliko organizmov, zlasti živali. Najdemo jih, pogosto v velikem številu, v slanih vodah. To so orada (Abramis brama), sladkovodni ostriž (Stizostedion lucioperca), ščuka (Ezox lucios), iz morja - družina cipelj (Mugilidae).

Prebivanje rastlin v vodnem okolju poleg zgoraj naštetih značilnosti pušča pečat tudi na drugih vidikih življenja, predvsem vodni režim v rastlinah, dobesedno obdanih z vodo. Takšne rastline nimajo transpiracije, zato ni "zgornjega motorja", ki vzdržuje pretok vode v rastlini. Hkrati obstaja (čeprav veliko šibkejši kot v kopenskih rastlinah) tok, ki dovaja hranila v tkiva, z jasno označeno dnevno periodičnostjo: čez dan več, ponoči ga ni. Aktivno vlogo pri njenem vzdrževanju imata koreninski pritisk (pri pritrjenih vrstah) in delovanje posebnih celic, ki izločajo vodo – vodnih stomatov ali hidatod.

V sladkih vodah so rastline pogoste, utrjene na dnu rezervoarja. Pogosto se njihova fotosintezna površina nahaja nad vodo. Sem spadajo trstičje (Scirpus), vodne lilije (Nymphaea), jajčne kapsule (Nyphar), mačji rep (Typha), puščica (Sagittaria). Pri drugih so fotosintetski organi potopljeni v vodo. To so ribnik (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Nekatere vrste višjih rastlin sladkih voda so brez korenin in prosto plavajo ali preraščajo podvodne predmete, alge, ki so pritrjene na tla.

plinski način. Glavna plina v vodnem okolju sta kisik in ogljikov dioksid. Ostali, kot sta vodikov sulfid ali metan, so drugotnega pomena.

kisik za vodno okolje -- najpomembnejše okoljski dejavnik. V vodo pride iz zraka, rastline pa ga sproščajo med fotosintezo. Koeficient difuzije kisika v vodi je približno 320 tisočkrat nižji kot v zraku, njegova skupna vsebnost v zgornjih plasteh vode pa je 6-8 ml / l ali 21-krat nižja kot v atmosferi. Vsebnost kisika v vodi je obratno sorazmerna s temperaturo. S povečanjem temperature in slanosti vode se koncentracija kisika v njej zmanjšuje. V slojih, ki so močno naseljeni z živalmi in bakterijami, lahko nastane pomanjkanje kisika zaradi njegove povečane porabe. Tako je v Svetovnem oceanu za globine, bogate z življenjem od 50 do 1000 m, značilno močno poslabšanje prezračevanja. Je 7-10-krat nižja kot v površinskih vodah, naseljenih s fitoplanktonom. Blizu dna vodnih teles so lahko razmere blizu anaerobnim.

V stoječem režimu v majhnih rezervoarjih je voda tudi močno osiromašena s kisikom. Njegovo pomanjkanje se lahko pojavi tudi pozimi pod ledom. Pri koncentracijah pod 0,3--3,5 ml/l je življenje aerobov v vodi nemogoče. Vsebnost kisika v pogojih rezervoarja se izkaže za omejitveni dejavnik (tabela 2).

tabela 2

Potreba po kisiku v različne vrste sladkovodne ribe

Med vodnimi prebivalci obstaja precejšnje število vrst, ki lahko prenesejo velika nihanja vsebnosti kisika v vodi, blizu njegove odsotnosti. To so t.i evrioksibionti. Sem spadajo sladkovodne oligohete (Tubifex tubifex), polži (Viviparus viviparus). Zelo šibka nasičenost vode s kisikom iz rib lahko prenese krap, linj, križev krap. Vendar pa je veliko vrst stenoksibiont, to pomeni, da lahko obstajajo le z dovolj visoko nasičenostjo vode s kisikom, na primer šarenke, postrvi, mavrice itd. Številne vrste živih organizmov lahko ob pomanjkanju kisika padejo v neaktivno stanje, tj. klical anoksibioza, in tako preživeti neugodno obdobje.

Dihanje hidrobiontov poteka tako skozi površino telesa kot skozi specializirane organe - škrge, pljuča, sapnike. Pogosto lahko obloga telesa služi kot dodaten dihalni organ. Pri nekaterih vrstah se pojavi kombinacija vodnega in zračnega dihanja, na primer pljučne ribe, sifonoforji, diskofanti, številni pljučni mehkužci, raki Yammarus lacustris itd. Sekundarne vodne živali običajno hranijo atmosferski tip dihanje kot energijsko ugodnejše, zato potrebujejo stik z zrakom. Sem spadajo plavutonožci, kiti in delfini, vodni hrošči, ličinke komarjev itd.

Ogljikov dioksid. V vodnem okolju lahko živi organizmi poleg pomanjkanja svetlobe in kisika občutijo pomanjkanje razpoložljivega CO 2, na primer rastline za fotosintezo. Ogljikov dioksid pride v vodo kot posledica raztapljanja CO 2 v zraku, dihanja vodnih organizmov, razgradnje organskih ostankov in sproščanja iz karbonatov. Vsebnost ogljikovega dioksida v vodi se giblje od 0,2-0,5 ml/l ali 700-krat več kot v ozračju. CO 2 se v vodi topi 35-krat bolje kot kisik. Morska voda je glavni rezervoar ogljikovega dioksida, saj vsebuje od 40 do 50 cm 3 plina na liter v prosti ali vezani obliki, kar je 150-krat več od njegove koncentracije v ozračju.

Ogljikov dioksid, ki ga vsebuje voda, sodeluje pri tvorbi apnenčastih skeletnih tvorb nevretenčarjev in zagotavlja fotosintezo vodnih rastlin. Pri intenzivni fotosintezi rastlin pride do povečane porabe ogljikovega dioksida (0,2-0,3 ml/l na uro), kar vodi do njegovega pomanjkanja. Hidrofiti se na povečanje vsebnosti CO 2 v vodi odzovejo s povečano fotosintezo.

Dodaten vir CO za fotosintezo vodnih rastlin je tudi ogljikov dioksid, ki se sprošča pri razgradnji bikarbonatnih soli in njihovem prehodu v ogljikov dioksid:

Ca (HCO 3) 2 CaCO 3 + CO, + H 2 O

Težko topni karbonati, ki pri tem nastajajo, se usedajo na površino listov v obliki vodnega kamna ali skorje, kar je dobro vidno, ko se številne vodne rastline posušijo.

Koncentracija vodikovih ionov(pH) pogosto vpliva na porazdelitev vodnih organizmov. Sladkovodni bazeni s pH 3,7-4,7 veljajo za kisle, 6,95-7,3 nevtralne, s pH nad 7,8 - alkalne. V sladkovodnih telesih pH občutno niha, pogosto čez dan. Morska voda je bolj alkalna in njen pH se spreminja manj kot sladka voda. pH pada z globino.

Od rastlin s pH manj kot 7,5 uspevajo polcvetni (Jsoetes), repinec (Sparganium). V alkalnem okolju (pH 7,7--8,8) so pogoste številne vrste ribnikov, elodea; pri pH 8,4--9 Typha angustifolia doseže močan razvoj. Kisle vode šotišč spodbujajo razvoj mahov sphagnum.

Večina sladkovodnih rib prenese pH od 5 do 9. Če je pH manjši od 5, pride do množičnega pogina rib, nad 10 pa poginejo vse ribe in druge živali.

V jezerih s kislim okoljem pogosto najdemo ličinke dvokrilcev iz rodu Chaoborus, v kislih vodah močvirij pa so pogoste lupinaste korenike (Testaceae), ni lamelno-škržnih mehkužcev iz rodu brezzobcev (Unio) in drugih mehkužcev. so redki.

Ekološka plastičnost organizmov v vodnem okolju. Voda je stabilnejši medij in abiotski dejavniki so podvržene relativno majhnim nihanjem, zato imajo vodni organizmi manjšo ekološko plastičnost v primerjavi s kopenskimi. Sladkovodne rastline in živali so bolj plastične od morskih, saj je sladka voda kot življenjsko okolje bolj spremenljiva. Širina ekološke plastičnosti hidrobiontov se ocenjuje ne le kot celota na kompleks dejavnikov (eury- in stenobiontnost), ampak tudi posamezno.

Tako je bilo ugotovljeno, da so obalne rastline in živali za razliko od prebivalcev odprtih območij večinoma evritermalni in evrihalinski organizmi, saj so temperaturni pogoji in režim soli v bližini obale precej spremenljivi - segrevajo se s soncem in razmeroma intenzivno ohlajanje, razsoljevanje z dotokom vode iz potokov in rek, zlasti v deževnem obdobju itd. Primer je lotos, ki spada med tipične stenotermne vrste, raste le v plitvih, dobro ogretih rezervoarjih. Prebivalci površinskih plasti se v primerjavi z globokomorskimi oblikami zaradi zgoraj navedenih razlogov izkažejo za bolj evritermne in evrihaline.

Ekološka plastičnost je pomemben regulator razširjanja organizmov. Dokazano je, da so hidrobionti z visoko ekološko plastičnostjo široko razširjeni, na primer elodea. Nasprotni primer je rak Artemia (Artemia solina), ki živi v majhnih rezervoarjih z zelo slano vodo, je tipičen stenohalinski predstavnik z ozko ekološko plastičnostjo. V primerjavi z drugimi dejavniki ima pomembno plastičnost in je precej pogosta v slanih vodnih telesih.

Ekološka plastičnost je odvisna od starosti in faze razvoja organizma. Na primer, odrasel morski mehkužec Littorina ob oseki vsak dan dlje časa ostane brez vode, vendar njegove ličinke vodijo planktonski način življenja in ne prenašajo izsušitve.

Značilnosti prilagajanja rastlin vodnemu okolju. Vodni raj| stenia se bistveno razlikujejo od kopenskih rastlinskih organizmov. Tako se sposobnost vodnih rastlin, da absorbirajo vlago in mineralne soli neposredno iz okolja, odraža v njihovi morfološki in fiziološki organiziranosti. Za vodne rastline je značilna šibka razvitost prevodnega tkiva in koreninskega sistema. Koreninski sistem služi predvsem za pritrditev na podvodni substrat in ne opravlja funkcij mineralne prehrane in oskrbe z vodo, kot pri kopenskih rastlinah. Prehrana vodnih rastlin poteka po celotni površini njihovega telesa.

Velika gostota vode omogoča, da rastline živijo v njeni celotni debelini. Nižje rastline, ki živijo v različnih slojih in vodijo lebdeči življenjski slog, imajo za to posebne dodatke, ki povečujejo njihov vzgon in jim omogočajo, da ostanejo v suspenziji. Višji hidrofiti imajo slabo razvito mehansko tkivo. kako yni Zgoraj je bilo omenjeno, da se v njihovih listih, steblih, koreninah nahajajo medcelične votline, ki prenašajo zrak, kar povečuje lahkotnost in plovnost organov, ki visijo v vodi in plavajo na površini, kar prispeva tudi k izpiranju notranje celice z vodo s solmi in v njem raztopljeni plini. Hidrofiti excel | Rastejo z veliko površino listov z majhno skupno prostornino rastline, kar jim zagotavlja intenzivno izmenjavo plinov s pomanjkanjem kisika in drugih plinov, raztopljenih v vodi.

Številni vodni organizmi so razvili heterogenost, oz getyo rophilia. Torej, v Salviniji (Salvinia) potopljeni listi zagotavljajo mineralno prehrano in plavajoče - organsko.

Pomembna značilnost prilagajanja rastlin življenju v vodah | drugo okolje je, da so listi, potopljeni v vodo, praviloma zelo tanki. Pogosto se klorofil v njih nahaja v celicah povrhnjice, kar prispeva k povečanju intenzivnosti fotosinteze pri šibki svetlobi. Takšne anatomske in morfološke značilnosti so najbolj jasno izražene pri vodnih mahovih (Riccia, Fontinalis), valisneriji (Vallisneria spiralis), ribnikih (Potamageton).

Zaščita pred izpiranjem ali izpiranjem iz celic mineralnih soli pri vodnih rastlinah je izločanje sluzi s posebnimi celicami in tvorba endoderma iz celic z debelejšimi stenami v obliki obroča.

Relativno nizka temperatura vodnega okolja povzroči odmrtje vegetativnih delov rastlin, potopljenih v vodo, po oblikovanju zimskih popkov in zamenjavo poletnih tankih nežnih listov s tršimi in krajšimi zimskimi. Nizka temperatura voda negativno vpliva na generativne organe vodnih rastlin, njena visoka gostota pa ovira prenos cvetnega prahu. V zvezi s tem se vodne rastline intenzivno razmnožujejo vegetativno. Večina lebdečih in potopljenih rastlin nosi svoja cvetoča stebla v zrak in se spolno razmnožuje. Cvetni prah prenašajo veter in površinski tokovi. Nastali plodovi in ​​semena se prav tako razpršijo s površinskimi tokovi. Ta pojav se imenuje hidrohorija. Hidrohor ne vključuje le vodnih, ampak tudi številne obalne rastline. Njihovi plodovi imajo visoko plovnost, dolgo ostanejo v vodi in ne izgubijo kalivosti. Na primer, plodovi in ​​semena puščice (Sagittaria sagittofolia), suska (Butomus umbellatus), častuhe (Alisma plantago-aguatica) se prenašajo z vodo. Plodovi mnogih šašev (Carex) so zaprti v nekakšne vreče z zrakom in jih nosijo vodni tokovi. Na enak način se je vzdolž reke Vakht skozi kanale razširil plevel humai (Sorgnum halepense).

Značilnosti prilagajanja živali na vodno okolje. Pri živalih, ki živijo v vodnem okolju, so v primerjavi z rastlinami prilagoditvene lastnosti bolj raznolike, mednje sodijo npr anatomsko-morfološki, vedenjski in itd.

Živali, ki živijo v vodnem stolpcu, imajo najprej prilagoditve, ki povečujejo njihov vzgon in jim omogočajo, da se upirajo gibanju vode, tokov. Ti organizmi razvijejo prilagoditve, ki jim preprečujejo dvig v vodni stolpec ali zmanjšajo njihov vzgon, kar jim omogoča, da ostanejo na dnu, tudi v hitro tekočih vodah.

Pri majhnih oblikah, ki živijo v vodnem stolpcu, pride do zmanjšanja skeletnih tvorb. Torej, pri praživalih (Radiolaria, Rhizopoda) so lupine porozne, kremenčeve igle okostja so znotraj votle. Specifična gostota lupin (Ctenophora), meduz (Scyphozoa) se zmanjša zaradi prisotnosti vode v tkivih. Kopičenje kapljic maščobe v telesu (nočne živali - Noctiluca, radiolariji - Radiolaria) prispeva k povečanju plovnosti. Pri nekaterih rakih (Cladocera, Copepoda), ribah in kitih je opaziti veliko kopičenje maščobe. S plinom napolnjenim plavalnim mehurjem, ki ga imajo številne ribe, se zmanjša specifična teža telesa in s tem poveča plovnost. Sifonoforji (Physalia, Velella) imajo močne zračne votline.

Za živali, ki pasivno plavajo v vodnem stolpcu, ni značilno le zmanjšanje mase, temveč tudi povečanje specifične površine telesa. To je posledica dejstva, da večja kot je viskoznost medija in večja kot je specifična površina telesa organizma, počasneje potone v vodo. Pri živalih je telo sploščeno, na njem se oblikujejo konice, izrastki in dodatki, na primer pri flagelatih (Leptodiscus, Craspeditela), radiolarijah (Aulacantha, Chalengeridae) itd.

Velika skupina živali, ki živi v sladki vodi, pri gibanju uporablja površinsko napetost vode (površinski film). Po vodni gladini se prosto sprehajajo vodne stenice (Gyronidae, Veliidae), hrošči (Gerridae) ... Členonožec, ki se dotika vode s koncem priveskov, pokritih z vodoodbojnimi dlačicami, povzroči deformacijo svoje površine z nastanek konkavnega meniskusa. Ko je dvižna sila (F), usmerjena navzgor, večja od mase živali, se bo ta obdržala na vodi zaradi površinske napetosti.

Življenje na površini vode je torej možno za razmeroma majhne živali, saj masa narašča s kubom velikosti, površinska napetost pa narašča linearno.

Aktivno plavanje pri živalih se izvaja s pomočjo cilij, flagel, upogibanja telesa, na curek zaradi energije izvrženega vodnega curka. Največjo popolnost reaktivnega načina gibanja bodo dosegli glavonožci. Tako nekateri lignji razvijejo hitrost pri metanju vode do 40--50 km / h (slika 12).

riž. 12.

Velike živali imajo pogosto specializirane okončine (plavuti, plavuti), njihovo telo je poenostavljeno in prekrito s sluzjo.

Samo v vodnem okolju so nepremične, ki vodijo pritrjen življenjski slog, živali. To so hidroidi (Hydroidea) in koralni polipi (Anthozoo), morske lilije(Crinoidea), školjke (Br / aMa) itd. Zanje je značilna posebna oblika telesa, rahla plovnost (gostota telesa je večja od gostote vode) in posebne naprave za pritrditev na podlago.

Vodne živali so večinoma poikilotermne. Homoi-termalni, na primer, sesalci (kitovi, plavutonožci) tvorijo pomembno plast podkožne maščobe, ki opravlja funkcijo toplotne izolacije.

Globokomorske živali se odlikujejo po posebnih organizacijskih značilnostih: izginotju ali šibkem razvoju apnenčastega okostja, povečanju telesne velikosti, pogosto zmanjšanju organov vida, povečanju razvoja taktilnih receptorjev itd.

Osmotski tlak in ionsko stanje raztopin v telesu živali zagotavljajo kompleksni mehanizmi presnove vode in soli. Najpogostejši način vzdrževanja stalnega osmotskega tlaka je redno odstranjevanje dotekajoče vode s pomočjo pulzirajočih vakuol in izločevalnih organov. Torej, sladkovodne ribe odvečna voda se odstrani s povečanim delom izločevalnega sistema, soli pa se absorbirajo skozi škržne nitke. Morske ribe pa so prisiljene obnavljati zaloge vode in zato pijejo morsko vodo, odvečne soli, ki pridejo z vodo, pa se iz telesa odstranjujejo preko škržnih nitk (slika 13).

riž. 13.

Okrajšave hipo-, izo- in hiper- označujejo toničnost notranjega okolja glede na zunanje (iz N. Green et al., 1993)

Številni vodni organizmi imajo posebno naravo prehrane - to je sejanje ali usedanje delcev organskega izvora, suspendiranih v vodi, številni majhni organizmi. Ta način prehranjevanja ne zahteva veliko energije za iskanje plena in je značilen za laminabranch mehkužce, sesilne iglokožce, ascidije, planktonske rake in druge Živali, ki se hranijo s filtrom, imajo pomembno vlogo pri biološkem čiščenju vodnih teles.

Sladkovodne vodne bolhe, kiklopi, pa tudi najbolj masivni raki v oceanu, Calanus finmarchicus, filtrirajo do 1,5 litra vode na posameznika na dan. Školjke, ki živijo na površini 1 m 2, lahko skozi plaščno votlino vozijo 150–280 m 3 vode na dan, pri čemer oborijo suspendirane delce.

Zaradi hitrega slabljenja svetlobnih žarkov v vodi življenje v stalnem mraku ali temi močno omejuje možnosti vizualne orientacije vodnih organizmov. Zvok v vodi potuje hitreje kot v zraku, hidrobionti pa imajo boljšo zvočno orientacijo kot vizualno orientacijo. Nekatere vrste zaznavajo celo infrazvoke. Zvočna signalizacija služi predvsem intraspecifičnim odnosom: orientacija v jati, privabljanje osebkov nasprotnega spola itd. Kitovi, na primer, iščejo hrano in se premikajo z uporabo eholokacije - zaznavanja odbitih zvočnih valov. Načelo lokatorja delfinov je oddajanje zvočnih valov, ki se širijo pred plavajočo živaljo. Ob srečanju z oviro, kot je riba, se zvočni valovi odbijejo in vrnejo k delfinu, ki sliši nastali odmev in tako zazna predmet, ki povzroči odboj zvoka.

Znanih je približno 300 vrst rib, ki lahko proizvajajo elektriko in jo uporabljajo za orientacijo in signalizacijo. Vrsta rib ( električni Stingray, električna jegulja itd.) uporabljajo električna polja za obrambo in napad.

Vodni organizmi značilna je starodavna metoda orientacije - zaznavanje kemije okolja. Kemoreceptorji mnogih vodnih organizmov (losos, jegulje itd.) so izjemno občutljivi. V tisočih kilometrih selitve z neverjetno natančnostjo najdejo drstišča in prehranjevalna območja.

Spreminjajoče se razmere v vodnem okolju povzročajo tudi določene vedenjske reakcije organizmov. Spremembe osvetlitve, temperature, slanosti, plinskega režima in drugih dejavnikov so povezane z vertikalnimi (spust v globino, dvig na površje) in horizontalnimi (drstenje, prezimovanje in hranjenje) migracijami živali. V morjih in oceanih se v vertikalnih selitvah udeležujejo milijoni ton vodnih organizmov, v horizontalnih selitvah pa lahko vodne živali prepotujejo na stotine in tisoče kilometrov.

Na Zemlji je veliko začasnih plitvih vodnih teles, ki nastanejo po rečnih poplavah, močnem deževju, taljenju snega itd. Skupne značilnosti prebivalci vodnih teles, ki se sušijo, je sposobnost, da v kratkem času ustvarijo številne potomce in zdržijo dolga obdobja brez vode, preidejo v stanje zmanjšane vitalne aktivnosti - hipobioza.

Splošne značilnosti. Hidrosfera kot vodno okolje življenja zavzema približno 71 % površine in 1/800 prostornine zemeljske oble. Glavna količina vode, več kot 94%, je koncentrirana v morjih in oceanih (slika 5.2).

riž. 5.2. Svetovni ocean v primerjavi s kopnim (po N. F. Reimers, 1990)

V sladkih vodah rek in jezer količina vode ne presega 0,016% celotne količine sladke vode.

V oceanu s sestavnimi morji ločimo predvsem dve ekološki območji: vodni stolp - pelagialni in dno benthal. Glede na globino se bental deli na sublitoralno območje - območje gladkega znižanja zemljišča do globine 200 m, Bathyal - območje strmih pobočij in cona brezna - oceansko dno s povprečno globino 3-6 km. Globlja območja bentala, ki ustrezajo depresijam oceanskega dna (6-10 km), se imenujejo ultraabisal. Imenuje se rob obale, ki je ob visoki plimi poplavljen primorje. Imenuje se del obale nad nivojem plime in oseke, navlaženo s pršenjem valov supralitoral.

Odprte vode oceanov so razdeljene tudi na navpične cone glede na bentalne cone: typepeligial, bati-peligial, abyssopegial(slika 5.3).

riž. 5.3. Vertikalna ekološka cona oceana

(po N. F. Reimers, 1990)

V vodnem okolju živi približno 150.000 vrst živali ali približno 7 % njihovega skupnega števila (slika 5.4) in 10.000 vrst rastlin (8 %).

Prav tako je treba opozoriti, da so predstavniki večine skupin rastlin in živali ostali v vodnem okolju (njihova "zibelka"), vendar je število njihovih vrst veliko manjše od števila kopenskih. Od tod sklep - evolucija na kopnem je potekala veliko hitreje.

Raznolikost in bogastvo flore in favne odlikujejo morja in oceani ekvatorialnih in tropskih regij, predvsem Tihi in Atlantski ocean. Severno in južno od teh pasov se kvalitativna sestava postopoma izčrpava. Na območju vzhodnoindijskega arhipelaga je na primer razširjenih najmanj 40.000 vrst živali, v Laptevskem morju pa le 400 vrst.

Delež rek, jezer in močvirij, kot smo že omenili, je zanemarljiv v primerjavi z morji in oceani. Vendar ustvarjajo zalogo sveže vode, potrebne za rastline, živali in ljudi.

riž. 5.4. Porazdelitev glavnih razredov živali po okolju

habitati (po G. V. Voitkeviču in V. A. Vronskem, 1989)

Opombaživali, postavljene pod valovito črto, živijo v morju, nad njim - v okolju kopnega in zraka

Znano je, da na svoje prebivalce močno ne vpliva samo vodno okolje, temveč tudi živa snov hidrosfere, ki vpliva na okolje, ga predeluje in vključuje v kroženje snovi. Ugotovljeno je bilo, da se voda oceanov, morij, rek in jezer v 2 milijonih letih razgradi in obnovi v biotskem ciklu, torej je vsa več kot tisočkrat prešla skozi živo snov na Zemlji.

Posledično je sodobna hidrosfera produkt vitalne aktivnosti žive snovi ne le modernih, temveč tudi preteklih geoloških obdobij.

Značilnost vodnega okolja je njegova mobilnost, predvsem v tekočih, hitro tekočih potokih in rekah. V morjih in oceanih opazimo oseke in oseke, močne tokove in nevihte. V jezerih se voda premika pod vplivom temperature in vetra.

Ekološke skupine hidrobiontov. vodni stolpec, oz pelagialni(pelaži - morje), kjer živijo pelagični organizmi, ki imajo sposobnost plavanja ali se zadržujejo v določenih plasteh (slika 5.5).

riž. 5.5. Profil oceana in njegovih prebivalcev (po N. N. Moiseevu, 1983)

Glede na to so ti organizmi razdeljeni v dve skupini: nekton in plankton. Tretja ekološka skupina - bentos - oblikujejo prebivalce dna.

Nekton(nektos - plavajoča) je zbirka pelagičnih aktivno gibljivih živali, ki nimajo neposredne povezave z dnom. To so predvsem velike živali, ki so sposobne prepotovati velike razdalje in močne vodne tokove. Imajo poenostavljeno obliko telesa in dobro razvite gibalne organe. Tipični nektonski organizmi vključujejo ribe, lignje, kite in plavutonožce. Nekton v sladkih vodah poleg rib vključuje dvoživke in aktivno premikajoče se žuželke. Številne morske ribe se lahko gibljejo v vodnem stolpcu z velikimi hitrostmi: do 45-50 km / h - lignji (Oegophside), 100-150 km / h - jadrnice (Jstiopharidae) in 130 km / h - mečarice (Xiphias glabius).

Plankton(planktos - tavanje, lebdenje) je skupek pelagičnih organizmov, ki nimajo sposobnosti hitrega aktivnega gibanja. Praviloma so to majhne živali - zooplankton in rastline - fitoplankton, ki se ne more upreti tokovom. Sestava planktona vključuje tudi ličinke številnih živali, ki "plavajo" v vodnem stolpcu. Planktonski organizmi se nahajajo na površini vode, v globini in v spodnji plasti.

Organizmi, ki živijo na površini vode, sestavljajo posebno skupino – neuston. Sestava neustona je odvisna tudi od stopnje razvoja številnih organizmov. Ko gredo skozi fazo ličinke, odraščajo, zapustijo površinsko plast, ki jim je služila kot zatočišče, se preselijo, da živijo na dnu ali v spodnjih in globokih plasteh. Sem sodijo ličinke deseteronožcev, ranonožcev, kopepodov, polžev in školjk, igoodermov, mnogoščetincev, rib itd.

Isti organizmi, katerih del telesa je nad gladino vode, drugi pa v vodi, se imenujejo igralni kamen. Sem spadajo vodna leča (Lemma), sifonoforji (Siphonophora) itd.

Fitoplankton igra pomembno vlogo v življenju vodnih teles, saj je glavni proizvajalec organske snovi. Fitoplankton vključuje predvsem diatomeje (Diatomeae) in zelene alge (Chlorophyta), rastlinske bičkovce (Phytomastigina), peridineje (Peridineae) in kokolitofore (Coccolitophoridae). V sladkih vodah so razširjene ne samo zelene, ampak tudi modrozelene alge (Cyanophyta).

Zooplankton in bakterije lahko najdemo na različnih globinah. V sladkih vodah so pogosti večinoma slabo plavajoči razmeroma veliki raki (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), številni kolobarji (Rotatoria) in praživali.

V morskem zooplanktonu prevladujejo mali raki (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), praživali (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Od velikih predstavnikov so to pteropodi (Pteropoda), meduze (Scyphozoa) in lebdeči ctenoforji (Ctenophora), salpe (Salpae), nekateri črvi (Aleiopidae, Tomopteridae).

Planktonski organizmi služijo kot pomembna sestavina hrane za mnoge vodne živali, vključno s takšnimi velikani, kot so kiti (Mystacoceti), sl. 5.6.

Slika 5.6. Shema glavnih smeri izmenjave energije in snovi v oceanu

Bentos(bentos - globina) je skupek organizmov, ki živijo na dnu (na tleh in v tleh) rezervoarjev. Razdeljen je na zoobentos in fitobentos. Večinoma ga predstavljajo živali, ki so pritrjene, ali se počasi premikajo, ali se zarijejo v zemljo. V plitvi vodi je sestavljen iz organizmov, ki sintetizirajo organsko snov (producenti), jo porabijo (konzumenti) in uničijo (reducenti). V globinah, kjer ni svetlobe, fitobentosa (proizvajalcev) ni. V morskem zoobentosu prevladujejo foraminifore, spužve, koelenterati, črvi, ramenonožci, mehkužci, ascidije, ribe itd. Bentoške oblike so številnejše v plitvih vodah. Njihova skupna biomasa tukaj lahko doseže več deset kilogramov na 1 m2.

Fitobentos morij vključuje predvsem alge (diatomeje, zelene, rjave, rdeče) in bakterije. Ob obalah so cvetoče rastline - Zostera (Zostera), ruppija (Ruppia), filospodiks (Phyllospadix). S fitobentosom so najbolj bogati kamniti in kamniti predeli dna.

V jezerih, tako kot v morjih, se razlikujejo plankton, nekton in bentos.

Vendar pa je v jezerih in drugih sladkovodnih telesih manj zoobentosa kot v morjih in oceanih, njegova vrstna sestava pa je enotna. To so predvsem praživali, spužve, ciliarniki in oligochaete, pijavke, mehkužci, ličinke žuželk itd.

Fitobentos sladkih voda predstavljajo bakterije, diatomeje in zelene alge. Obalne rastline se nahajajo od obale globoko v jasno opredeljene pasove. Prvi pas - polpotopljene rastline (trstičje, rogoz, šaš in trstičje); drugi pas - potopljene rastline s plavajočimi listi (vodokras, kapsule, vodne lilije, duckweeds). AT tretji pas prevladujejo rastline - ribnik, elodeja itd. (slika 5.7).

riž. 5.7. Rastline, ki se ukoreninijo na dnu (A):

1 - cattail; 2- hitenje; 3 - konica puščice; 4 - vodna lilija; 5, 6 - ribnik; 7 - hara. Prosto plavajoče alge (B): 8, 9 - nitasto zelene; 10-13 - zelena; 14-17 - diatomeje; 18-20 - modro-zelena

Glede na način življenja delimo vodne rastline v dve glavni ekološki skupini: hidrofiti - rastline, potopljene le na dnu vode in običajno ukoreninjene v tleh, in hidatofiti - rastline, ki so popolnoma potopljene v vodo in včasih lebdijo na površini ali imajo plavajoče liste.

V življenju vodnih organizmov imajo pomembno vlogo vertikalno gibanje vode, gostota, temperatura, svetlobni, solni, plinski (vsebnost kisika in ogljikovega dioksida) režimi ter koncentracija vodikovih ionov (pH).

Temperaturni režim. V vodi se razlikuje, prvič, z manjšim dotokom toplote, in drugič, z večjo stabilnostjo kot na kopnem. Del toplotne energije, ki vstopa v vodno površino, se odbije, del pa se porabi za izhlapevanje. Izhlapevanje vode s površine rezervoarjev, ki porabi približno 2263x8J/g, preprečuje pregrevanje spodnjih plasti, nastajanje ledu, ki sprošča talilno toploto (333,48 J/g), pa upočasnjuje njihovo ohlajanje.

Sprememba temperature v tekočih vodah sledi njenim spremembam v okoliškem zraku in se razlikuje v manjši amplitudi.

V jezerih in ribnikih zmernih zemljepisnih širin je toplotni režim določen z dobro znanim fizikalnim pojavom - voda ima največjo gostoto pri 4 °C. Voda v njih je jasno razdeljena na tri plasti: zgornja - epilimnion, temperatura, ki doživlja ostra sezonska nihanja; prehodna plast s temperaturnim skokom, - metalimnion, kjer je močan padec temperature; globoko morje (dno) - hipolimnij segajo do samega dna, kjer je temperatura skozi vse leto spremembe malce.

Poleti so najtoplejše plasti vode na površini, najhladnejše pa na dnu. Ta vrsta večplastne porazdelitve temperature v rezervoarju se imenuje neposredno stratifikacijo Pozimi, ko temperatura pade, obratna stratifikacija. Površinska plast vode ima temperaturo blizu 0°C. Na dnu je temperatura okoli 4°C, kar ustreza njegovi največji gostoti. Tako temperatura narašča z globino. Ta pojav se imenuje temperaturna dihotomija. V večini naših jezer ga opazimo poleti in pozimi. Posledično je motena navpična cirkulacija, nastane gostotna stratifikacija vode, nastopi obdobje začasne stagnacije - stagnacijo(slika 5.8).

Z nadaljnjim povišanjem temperature postanejo zgornje plasti vode manj gostote in ne potonejo več - nastopi poletna stagnacija. "

Jeseni se površinske vode ponovno ohladijo na 4 °C in potonejo na dno, kar povzroči sekundarno mešanje mas v letu z izenačitvijo temperature, tj. začetek jesenske homotermije.

V morskem okolju obstaja tudi toplotna stratifikacija, ki jo določa globina. V oceanih ločimo naslednje plasti Površina- vode so izpostavljene delovanju vetra in po analogiji z atmosfero se ta plast imenuje troposfera ali morski termosferski. Dnevna nihanja temperature vode so tukaj opazna do približno 50 metrov globine, še globlje pa sezonska nihanja. Debelina termosfere doseže 400 m. Srednje - predstavlja stalni termoklin. Temperatura v njej v različnih morjih in oceanih pade na 1-3°C. Sega do globine približno 1500 m. Globoko morje - značilna enaka temperatura približno 1-3 °C, z izjemo polarnih regij, kjer je temperatura blizu 0 °C.

AT Na splošno je treba opozoriti, da amplituda letnih temperaturnih nihanj v zgornjih plasteh oceana ni večja od 10 - 15 "C v celinskih vodah 30-35 ° C.

riž. 5.8. Stratifikacija in mešanje vode v jezeru

(po E. Günther et al., 1982)

Za globoke plasti vode je značilna stalna temperatura. V ekvatorialnih vodah je povprečna letna temperatura površinskih plasti 26-27 °C, v polarnih vodah pa okoli 0 °C in nižje. Izjema so termalni vrelci, kjer temperatura površinske plasti doseže 85-93°C.

V vodi kot živem mediju je na eni strani precejšnja raznolikost temperaturnih razmer, na drugi strani pa termodinamične značilnosti vodnega okolja, kot so visoka specifična toplota, visoka toplotna prevodnost in raztezanje pri zmrzovanju ( v tem primeru se led tvori samo od zgoraj, glavni vodni stolpec pa ne zmrzne), ustvarjajo ugodne pogoje za žive organizme.

Tako je za prezimovanje trajnih hidrofitov v rekah in jezerih zelo pomembna vertikalna porazdelitev temperatur pod ledom. Najgostejša in najmanj hladna voda s temperaturo 4 ° C se nahaja v spodnji plasti, kjer se spustijo prezimni brsti (turioni) rogovca, pemfigusa, vodne barve itd. (slika 5.9), pa tudi celih listnatih rastlin. , kot so vodna leča, Elodea.

riž. 5.9. Vodokras (Hydrocharias morsus ranae) jeseni.

Vidni so prezimni brsti, ki potonejo na dno

(iz T.K. Goryshinoya, 1979)

Menili so, da je potopitev povezana s kopičenjem škroba in težo rastlin. Do pomladi se škrob pretvori v topne sladkorje in maščobe, zaradi česar so brsti lažji in jim omogoči plavanje.

Organizmi v rezervoarjih zmernih zemljepisnih širin so dobro prilagojeni na sezonska vertikalna gibanja vodnih plasti, na spomladansko in jesensko homotermijo ter na poletno in zimsko stagnacijo. Ker je za temperaturni režim vodnih teles značilna velika stabilnost, je stenotermija pogostejša med hidrobionti kot med kopenskimi organizmi.

Evritermalne vrste najdemo predvsem v plitvih celinskih vodnih telesih in v obmorju morij visokih in zmernih zemljepisnih širin, kjer so dnevna in sezonska nihanja velika.

Gostota vode. Voda je gostejša od zraka. V tem pogledu je 800-krat boljši od zračnega okolja. Gostota destilirane vode pri 4 °C je 1 g/cm3. Gostota naravnih voda, ki vsebujejo raztopljene soli, je lahko večja: do 1,35 g/cm 3 . Povprečno se v vodnem stolpcu za vsakih 10 m globine tlak poveča za 1 atmosfero. Velika gostota vode se odraža v strukturi telesa hidrofitov. Torej, če so mehanska tkiva pri kopenskih rastlinah dobro razvita, kar zagotavlja trdnost debla in stebla, lokacija mehanskih in prevodnih tkiv vzdolž oboda stebla ustvarja "cevno" strukturo, ki se dobro upira pregibom in upogibom, potem pri hidrofitih , mehanska tkiva so močno zmanjšana, saj se rastline same vzdržujejo voda. Mehanski elementi in prevodni snopi so pogosto koncentrirani v središču stebla ali listnega peclja, kar daje možnost upogibanja, ko se voda premika.

Potopljeni hidrofiti imajo dober vzgon, ki ga ustvarjajo posebne naprave (zračni mešički, otekline). Torej, listi bazenčka ležijo na površini vode in pod vsakim listom imajo lebdeči mehurček, napolnjen z zrakom. Kot majhen rešilni jopič mehurček omogoča listu, da lebdi na gladini vode. Zračne komore v steblu držijo rastlino pokonci in dovajajo kisik do korenin.

Z večanjem telesne površine se povečuje tudi plovnost. To se jasno vidi pri mikroskopskih planktonskih algah. Različni telesni izrastki jim pomagajo, da prosto "lebdijo" v vodnem stolpcu.

Organizmi v vodnem okolju so razporejeni po vsej njegovi debelini. Na primer, v oceanskih jarkih so bile živali najdene na globinah več kot 10.000 m in lahko prenesejo pritisk od nekaj do več sto atmosfer. Tako sladkovodni prebivalci (plavajoči hrošči, copate, suvoyi itd.) V poskusih zdržijo do 600 atmosfer. Holoturiji iz rodu Elpidia in črvi Priapulus caudatus naseljujejo od obalnega pasu do ultraabisala. Hkrati je treba opozoriti, da so številni prebivalci morij in oceanov relativno stenski in omejeni na določene globine. To velja predvsem za plitve in globokomorske vrste. Le v primorju živijo prstasti črvi Arenicola, mehkužci - morske šmarnice (Patella). V velikih globinah pri tlaku najmanj 400-500 atmosfer najdemo ribe iz skupine ribičev, glavonožcev, rakov, morskih zvezd, pogonoforjev in drugih.

Gostota vode daje možnost, da se živalski organizmi zanesejo nanjo, kar je še posebej pomembno za neskeletne oblike. Podpora medija služi kot pogoj za lebdenje v vodi. Mnogi hidrobionti so prilagojeni na ta način življenja.

Svetlobni način. Svetlobni režim in prosojnost vode imata velik vpliv na vodne organizme. Intenzivnost svetlobe v vodi je močno oslabljena (sl. 5.10), saj se del vpadnega sevanja odbije od površine vode, drugi del pa absorbira njena debelina. Slabljenje svetlobe je povezano s prosojnostjo vode. V oceanih, na primer, z visoko preglednostjo približno 1% sevanja še vedno pade do globine 140 m, v majhnih jezerih z nekoliko zaprto vodo pa že do globine 2 m - le desetinke odstotka.

riž. 5.10. Osvetlitev v vodi podnevi.

Tsimlyansk rezervoar (po A. A. Potapovu,

Globina: 1 - na površini; 2-0,5m; 3- 1,5m; 4-2m

Ker se žarki različnih delov sončnega spektra v vodi ne absorbirajo enako, se z globino spreminja tudi spektralna sestava svetlobe, rdeči žarki oslabijo. Modro-zeleni žarki prodrejo do precejšnjih globin. Somrak, ki se poglablja z globino v oceanu, je sprva zelen, nato moder, moder, modro-vijoličen, kasneje se spremeni v stalno temo. V skladu s tem se živi organizmi zamenjajo z globino.

Tako rastline, ki živijo na površini vode, ne doživljajo pomanjkanja svetlobe, potopljene in zlasti globokomorske rastline pa imenujemo "senčna flora". Prilagajati se morajo ne le na pomanjkanje svetlobe, temveč tudi na spremembo njene sestave s proizvodnjo dodatnih pigmentov. To je razvidno iz dobro znanega barvnega vzorca alg, ki živijo na različnih globinah. V plitvih vodah, kjer imajo rastline še dostop do rdečih žarkov, ki jih klorofil v največji meri absorbira, običajno prevladujejo zelene alge. V globljih conah se nahajajo rjave alge, ki imajo poleg klorofila še rjave pigmente fikofein, fukoksantin itd. Še globlje živijo rdeče alge, ki vsebujejo pigment fikoeritrin. Jasno prikazuje sposobnost zajemanja sončne svetlobe z različnimi valovnimi dolžinami. Ta pojav je dobil ime kromatska prilagoditev.

Globokomorske vrste imajo številne fizične lastnosti, ki jih najdemo v senčnih rastlinah. Med njimi je treba omeniti nizko točko kompenzacije fotosinteze (30-100 luksov), "značaj sence" svetlobne krivulje fotosinteze z nizko nasičeno planoto, v algah, na primer, veliko velikost kromatoforjev. Pri površinskih in lebdečih oblikah pa so te krivulje "lažjega" tipa.

Za uporabo šibke svetlobe v procesu fotosinteze je potrebna povečana površina asimilacijskih organov. Tako puščica (Sagittaria sagittifolia) pri razvoju na kopnem in v vodi oblikuje liste različnih oblik.

V dednem programu je zakodirana možnost razvoja v obe smeri. »Sprožilec« za razvoj »vodnih« oblik listov je senčenje in ne neposredno delovanje vode.

Pogosto so listi vodnih rastlin, potopljeni v vodo, močno razrezani na ozke nitaste režnje, kot na primer pri rogovcih, urutih, pemfigusu ali imajo tanko prosojno ploščo - podvodni listi jajčec, vodne lilije , listi potopljenih ribnikov.

Te lastnosti so značilne tudi za alge, kot so nitaste alge, razkosane steljke characeae, tanke prozorne steljke mnogih globokomorskih vrst. To omogoča hidrofitom, da povečajo razmerje med telesno površino in prostornino in posledično razvijejo veliko površino ob relativno nizkih stroških organske mase.

Rastline, ki so delno potopljene v vodo, imajo dobro izraženo heterofilija, t.j. razlika v strukturi površinskih in podvodnih listov iste rastline: To je jasno vidno pri vodnem ranunkulusu različnih listov (slika 5.11). Površinske lastnosti imajo skupne lastnosti listom nadzemnih rastlin (dorzoventralna zgradba, dobro razvitost). pokrivna tkiva in stomatalni aparat) , pod vodo - zelo tanke ali razrezane listne plošče. Heterofilijo so opazili tudi pri vodnih lilijah in jajčnih kapsulah, konicah puščic in drugih vrstah.

riž. 5.11. Heterofilija v vodni maslenici

Ranunculus diversifolius (iz T, G. Goryshina, 1979)

Listi: 1 - površina; 2 - pod vodo

Nazoren primer je močvirski slez (Simn latifolium), na steblu katerega je moč opaziti več oblik listov, ki odražajo vse prehode iz tipično kopenskih v tipično vodne.

Globina vodnega okolja vpliva tudi na živali, njihovo obarvanost, vrstno sestavo itd. Na primer, v jezerskem ekosistemu je glavno življenje koncentrirano v vodni plasti, kamor prodre količina svetlobe, ki zadostuje za fotosintezo. Spodnja meja te plasti se imenuje raven kompenzacije. Nad to globino rastline sprostijo več kisika, kot ga porabijo, drugi organizmi pa lahko presežek kisika porabijo. Pod to globino fotosinteza ne more zagotoviti dihanja, zato je organizmom na voljo le kisik, ki prihaja z vodo iz površinskih plasti jezera.

Svetle in raznobarvne živali živijo v svetlih, površinskih plasteh vode, medtem ko so globokomorske vrste običajno brez pigmentov. V somračnem območju oceana so živali pobarvane v barvah z rdečkastim odtenkom, kar jim pomaga pri skrivanju pred sovražniki, saj rdečo barvo v modro-vijoličnih žarkih zaznavamo kot črno. Rdeča barva je značilna za živali somračnega območja, kot so brancin, rdeče korale, različni raki itd.

Absorpcija svetlobe v vodi je tem močnejša, čim manjša je njena prosojnost, kar je posledica prisotnosti delcev mineralnih snovi (glina, mulj) v njej. Prozornost vode se zmanjša tudi s hitro rastjo vodne vegetacije poleti ali z množičnim razmnoževanjem majhnih organizmov, ki so v površinskih plasteh v suspenziji. Za transparentnost je značilna izjemna globina, kjer je še vedno viden posebno spuščen Secchijev disk (bel disk s premerom 20 cm). V Sargaškem morju (najbolj prozorne vode) je disk Secchi viden do globine 66,5 m, v Tihem oceanu - do 59, v Indijskem - do 50, v plitvih morjih - do 5-15 m. Preglednost rek ne presega 1-1,5 m, v srednjeazijskih rekah Amu Darya in Syr Darya pa nekaj centimetrov. Zato se meje območij fotosinteze v različnih vodnih telesih zelo razlikujejo. V najčistejših vodah območje fotosinteze ali evfotično območje doseže globino največ 200 m, območje somraka (disfotično) sega do 1000-1500 m, globlje, v afotično območje, pa sončna svetloba sploh ne prodre. .

Svetlobni dan v vodi je veliko krajši (zlasti v globokih plasteh) kot na kopnem. Količina svetlobe v zgornjih plasteh vodnih teles se razlikuje glede na zemljepisno širino območja in letni čas. Tako dolge polarne noči močno omejujejo čas, primeren za fotosintezo v arktičnem in antarktičnem bazenu, ledena odeja pa otežuje, da svetloba pozimi doseže vsa zamrznjena vodna telesa.

Solni način. Slanost ali solni režim igra pomembno vlogo v življenju vodnih organizmov. Kemična sestava voda se oblikuje pod vplivom naravnozgodovinskih in geoloških razmer ter pod antropogenim vplivom. Vsebnost kemičnih spojin (soli) v vodi določa njeno slanost in je izražena v gramih na liter oz. ppm(°/od). Glede na splošno mineralizacijo vode jo lahko razdelimo na sladko z vsebnostjo soli do 1 g / l, brakično (1-25 g / l), morsko slanost (26-50 g / l) in slanice (več kot 50 g/l). Med raztopljenimi snovmi v vodi so najpomembnejši karbonati, sulfati in kloridi (tabela 5.1).

Značilnosti in značilnosti vodnega habitata, njegovi prebivalci.

Habitat - element sveta, ki ga živi organizmi uporabljajo za obstoj.

Ima določene pogoje in dejavnike, na katere se morajo organizmi, ki živijo na tem območju, prilagoditi.

Obstajajo 4 vrste:

• zemlja-zrak
• prst
• voda
• Organizemski

Po eni teoriji so prvi organizmi nastali pred 3,7 milijarde let, po drugi - 4,1 milijarde. V vodi so se pojavile prve oblike življenja. Površina Zemlje je 71% napolnjena z vodo, ki je zelo pomembna za življenje na planetu kot celoti.

Rastline in živali ne morejo obstajati brez vode. To je neverjetna tekočina, ki je lahko v treh bivanjih. Voda je del vsega, določen odstotek je vsebuje ozračje, prst in živi organizmi, minerali, vpliva na vreme in podnebje.

Ima sposobnost shranjevanja toplotne energije, zaradi česar na obalnih območjih ni močnih padcev temperature.

Značilno

Vodno okolje ima omejene vire svetlobe in kisika. Količino zraka lahko obnovimo predvsem s fotosintezo. Indeks kisika je neposredno odvisen od globine vodnega stolpca, ker. svetloba ne prodre pod 270 metrov. Tam rastejo rdeče alge, ki absorbirajo razpršene sončne žarke in jih pretvarjajo v kisik. Zaradi pritiska na različnih globinah lahko organizmi živijo na določenih nivojih.

Prebivalci in živali

Na to, katera bitja živijo v vodi, močno vpliva:

• temperatura vode, njena kislost in gostota;
• mobilnost (oseka in oseka);
• mineralizacija;
• svetlobni način;
• plinski način (odstotek vsebnosti kisika).

V vodnem okolju živi ogromno predstavnikov različnih vrst živali in rastlin. Sesalci lahko živijo tako na kopnem kot v vodi. Od sladkovodnih lahko ločimo povodnega konja, ki uporablja vodo za hlajenje, amazonskega delfina, ki živi v kanalih reke Amazonke, in morskega krava, ki lahko živi tako v slani kot sladki vodi.

Za morski sesalci vključujejo kite, največje živali na planetu, polarne medvede, ki ne preživijo vsega življenja v vodi, ampak pomemben del; morski levi prihajajo na obalo zaradi rekreacije.

Od sladkovodnih dvoživk ločimo različne vrste: tritone; močerad; žabe; črvi, raki, jastogi in mnogi drugi. Dvoživke ne živijo v slani vodi, ker njihova jajca umrejo tudi v rahlo slanih vodnih telesih, dvoživke pa živijo na istem mestu, kjer se razmnožujejo, čeprav obstajajo izjeme od pravila.

Tudi žabe ne morejo živeti v slani vodi zaradi dejstva, da imajo zelo tanko kožo, soli pa črpajo vlago iz dvoživke, zaradi česar umre. Plazilci naseljujejo sladko in slano vodo. Obstaja nekaj vrst kuščarjev, kač, krokodilov in želv, ki so se prilagodile temu okolju.

fotografija vodnih rastlin

Za ribe je vodno okolje njihov dom. Lahko živijo v somornici ali sladki vodi. V vodnem okolju živijo številne žuželke, kot so komarji, kačji pastirji, vodni tekači, vodni pajki in podobno.

Prisoten tudi tukaj veliko število rastline. V sladkovodnih rezervoarjih raste jezersko trsje (ob močvirnatih obalah), vodne lilije (močvirja, ribniki, zaledje) in kalamus (v plitvi vodi). V slani vodi rastejo večinoma alge in morske trave (posidonija, runolist).

Vodni organizmi

Poleg mnogoceličnih živali živijo v vodi tudi preprosti enoceličniki. Plankton ali "tavanje" se ne more premikati samostojno. Zato ga prenaša tok tako slanih kot sladkih vodnih teles. Pojem plankton vključuje tako rastline (fitoplankton), ki živijo na površini zaradi sončne svetlobe, kot živali (zooplankton), ki živijo v celotnem vodnem stolpcu. Obstajajo tudi amebe, enocelični samotarji, ki živijo povsod, kjer je voda.

Voda kot habitat ima vrsto specifičnih lastnosti, kot so visoka gostota, močni padci tlaka, relativno nizka vsebnost kisika, močna absorpcija sončne svetlobe itd. Rezervoarji in njihovi posamezni deli se poleg tega razlikujejo po solinskem režimu, hitrosti horizontalna gibanja (tokovi) , vsebnost suspendiranih delcev. Za življenje bentoških organizmov so pomembne lastnosti tal, način razgradnje organskih ostankov itd. Zato skupaj s prilagoditvami na splošne lastnosti vodnega okolja morajo biti tudi njegovi prebivalci prilagojeni na vrsto posebnih razmer. Prebivalci vodnega okolja so prejeli v ekologiji pogosto ime hidrobionti.Živijo v oceanih, celinskih vodah in podtalnici. V katerem koli rezervoarju lahko ločimo cone glede na pogoje.

Razmislite o osnovnih lastnostih vode kot habitata.

Gostota vode - to je dejavnik, ki določa pogoje za gibanje vodnih organizmov in pritisk na različnih globinah. Gostota naravnih voda, ki vsebujejo raztopljene soli, je lahko večja, do 1,35 g/cm 3 . Tlak se poveča z globino za približno 101,3 kPa (1 atm) v povprečju na vsakih 10 m.

V povezavi z močno spremembo tlaka v vodnih telesih hidrobionti na splošno lažje prenašajo spremembe tlaka kot kopenski organizmi. Nekatere vrste, ki so razporejene na različnih globinah, prenesejo pritisk od nekaj do več sto atmosfer. Na primer, holoturiji iz rodu Elpidia naseljujejo območje od obalnega pasu do območja največjih oceanskih globin, 6-11 km. Vendar pa večina prebivalcev morij in oceanov živi na določeni globini.

Gostota vode omogoča naslanjanje nanjo, kar je še posebej pomembno pri neskeletnih oblikah. Gostota medija je pogoj za lebdenje v vodi in številni hidrobionti so prilagojeni prav na ta način življenja. V vodi lebdeči organizmi so združeni v posebno ekološko skupino hidrobiontov - plankton("planktos" - lebdenje). Plankton vključuje enocelične in kolonialne alge, protozoe, meduze, različne majhne rake, ličinke pridnenih živali, ribja ikra in mladice ter mnoge druge.

Gostota in viskoznost vode močno vplivata na možnost aktivnega plavanja. Živali, ki so sposobne hitrega plavanja in premagovanja sile tokov, so združene v ekološko skupino. nekton("nektos" - lebdeči). Predstavniki nektona so ribe, lignji, delfini. Hitro gibanje v vodnem stolpcu je možno le ob prisotnosti poenostavljene oblike telesa in visoko razvitih mišic.

1. Kisikov način. V vodi, nasičeni s kisikom, njegova vsebnost ne presega 10 ml na 1 liter, kar je 21-krat manj kot v atmosferi. Zato so pogoji za dihanje hidrobiontov veliko bolj zapleteni. Kisik pride v vodo predvsem zaradi fotosintetske aktivnosti alg in difuzije iz zraka. Zato so zgornje plasti vodnega stolpca praviloma bogatejše s tem plinom kot spodnje. S povečanjem temperature in slanosti vode se koncentracija kisika v njej zmanjšuje.

Dihanje hidrobiontov poteka bodisi skozi površino telesa bodisi skozi specializirane organe - škrge, pljuča, sapnike. V tem primeru lahko pokrovi služijo kot dodaten dihalni organ. Na primer, riba loach v povprečju porabi do 63% kisika skozi kožo. Mnoge sedeče in neaktivne živali obnavljajo vodo okoli sebe bodisi z ustvarjanjem njenega usmerjenega toka bodisi z nihajočimi gibi, ki prispevajo k njenemu mešanju. školjke v ta namen služijo migetalke, ki obdajajo stene plaščne votline; raki - delo trebušnih ali prsnih nog. Pijavke, ličinke zvončastih komarjev (krvavke) zibljejo telo in se nagnejo iz tal.

Sesalci, ki so v procesu evolucijskega razvoja prešli s kopnega na vodni način življenja, na primer plavutonožci, kiti, vodni hrošči, ličinke komarjev, običajno ohranijo atmosferski tip dihanja in zato potrebujejo stik z zrakom.

Pomanjkanje kisika v vodi včasih povzroči katastrofalne pojave - smrt, ki jo spremlja smrt številnih vodnih organizmov. Zimske zmrzali so pogosto posledica nastajanja ledu na površini vodnih teles in prenehanja stika z zrakom; poleti - s povišanjem temperature vode in posledično zmanjšanjem topnosti kisika.

• 2. Solni način. Vzdrževanje vodne bilance hidrobiontov ima svoje posebnosti. Če je za kopenske živali in rastline najpomembnejše zagotoviti telesu vodo v pogojih njenega pomanjkanja, potem za hidrobionte ni nič manj pomembno vzdrževati določeno količino vode v telesu, ko je v okolju presežek. Prekomerna količina vode v celicah povzroči spremembo njihovega osmotskega tlaka in kršitev najpomembnejših vitalnih funkcij. Zato sladkovodne oblike v morjih ne morejo obstajati, morske ne prenesejo razsoljevanja. Če se slanost vode spreminja, se živali premikajo v iskanju ugodnega okolja.
• 3. Temperaturni režim Vodna telesa so, kot smo že omenili, bolj stabilna kot na kopnem. Amplituda letnih temperaturnih nihanj v zgornjih plasteh oceana ni večja od 10-15 ° C, v celinskih vodnih telesih - 30-35 ° C. Za globoke plasti vode je značilna stalna temperatura. V ekvatorialnih vodah je povprečna letna temperatura površinskih plasti +26-27 ° C, v polarnih vodah - približno 0 ° C in nižje. V vročih kopenskih izvirih se lahko temperatura vode približa +100 ° C, v podvodnih gejzirjih pa pri visok pritisk Na dnu oceana so zabeležili temperaturo +380 °C. Toda vzdolž navpičnice je temperaturni režim raznolik, na primer v zgornjih plasteh se pojavijo sezonska temperaturna nihanja, v spodnjih plasteh pa je toplotni režim konstanten.
• 4. Svetlobni način. V vodi je veliko manj svetlobe kot v zraku. Del žarkov, ki padejo na površino rezervoarja, se odbije v zrak. Odboj je tem močnejši, čim nižji je položaj Sonca, zato je dan pod vodo krajši kot na kopnem. Hitro zmanjšanje količine svetlobe z globino je posledica njene absorpcije v vodi. Žarki z različnimi valovnimi dolžinami se različno absorbirajo: rdeči izginejo blizu površine, medtem ko modro-zeleni prodrejo veliko globlje. To vpliva na barvo hidrobiontov, na primer z globino se spreminja barva alg: zelenih, rjavih in rdečih alg, ki so specializirane za zajemanje svetlobe z različnimi valovnimi dolžinami. Barva živali se spreminja z globino na enak način. Veliko globokomorskih organizmov nima pigmentov.

V temnih globinah oceana organizmi uporabljajo svetlobo, ki jo oddajajo živa bitja, kot vir vizualnih informacij. Sijaj živega organizma se imenuje bioluminiscenca.

Tako lastnosti okolja v veliki meri določajo načine prilagajanja njegovih prebivalcev, njihov način življenja in načine uporabe virov, ustvarjajo verige vzročno-posledičnih odvisnosti. Tako visoka gostota vode omogoča obstoj planktona, prisotnost organizmov, ki lebdijo v vodi, pa je predpogoj za razvoj filtracijskega načina prehranjevanja, pri katerem je možen tudi sedeči način življenja živali. Posledično se oblikuje močan mehanizem samočiščenja vodnih teles biosferskega pomena. Vključuje ogromno hidrobiontov, tako bentoških (živijo na tleh in v tleh na dnu vodnih teles) kot pelagičnih (rastline ali živali, ki živijo v vodnem stolpcu ali na površini), od enoceličnih praživali do vretenčarjev. Na primer, samo planktonski morski kopepodi (Calanus) so sposobni v nekaj letih filtrirati vode celotnega Svetovnega oceana; približno 1,37 milijarde km3. Kršitev delovanja filtrirnih napajalnikov zaradi različnih antropogenih vplivov resno ogroža ohranjanje čistosti voda.

Vprašanja in naloge za samokontrolo

• 1. Naštejte glavne lastnosti vodnega habitata.
• 2. Pojasnite, kako gostota vode določa obliko živali, ki so sposobne hitrega plavanja.
• 3. Poimenujte razlog za blokade.
• 4. Kateri pojav imenujemo "bioluminiscenca"? Ali poznate žive organizme, ki imajo to lastnost?
• 5. Kakšno ekološko vlogo imajo filtrirni napajalniki?

Zvezna agencija za ribištvo

FSEI VPO Kamčatka Državna tehnična univerza

Katedra za ekologijo in upravljanje z naravo

disciplina ekologija

Povzetek na temo

"Vodno okolje življenja in prilagajanje organizmov nanj"

Izvedeno Preverjeno

Študent skupine 11PZhb izredni profesor

Sazonov P.A. Stupnikova N.A.

Petropavlovsk-Kamčatski

Uvod……………………………………….3

Splošne značilnosti……………………...3-4

Ekološke cone oceanov………….4

Glavne lastnosti vodnega okolja………………….5

· Gostota…………………………………….5- 6

Način kisika…………………………6-7

Solni režim……………………………….7-8

Temperaturni pogoji………………………8

Svetlobni način………………………………..8-9

Specifične prilagoditve vodnih organizmov………..10-11

Značilnosti prilagajanja rastlin na vodno okolje………11-12

Značilnosti prilagajanja živali na vodno okolje……..12-14

Reference……………………………………………15

Uvod

Na našem planetu živi organizmi obvladujejo štiri glavna okolja

habitat. Vodno okolje je bilo prvo, v katerem je nastalo in

življenje se je širilo. Šele takrat so organizmi prevzeli

zemlja-zrak, ustvarili in naselili zemljo in sami postali četrti

specifično okolježivljenje.

Voda kot habitat ima vrsto specifičnih lastnosti, kot npr

visoka gostota, močni padci tlaka, nizka vsebnost

kisik, močna absorpcija sončne svetlobe. Poleg tega so rezervoarji in

njihovi posamezni odseki se razlikujejo po režimu soli, hitrosti toka,

tudi lastnosti tal, način razgradnje organskih ostankov itd.

Zato je skupaj s prilagoditvami na splošne lastnosti vodnega okolja njegova

prebivalci morajo biti prilagojeni tudi različnim zasebnim

pogoji.

Vsi prebivalci vodnega okolja so v ekologiji dobili skupno ime

hidrobionti.

Hidrobionti naseljujejo Svetovni ocean, celinske vode in

Podtalnica.

splošne značilnosti

Hidrosfera kot vodno okolje življenja zavzema približno 71 % površine in 1/800 prostornine zemeljske oble. Glavna količina vode, več kot 94%, je koncentrirana v morjih in oceanih. V sladkih vodah rek in jezer količina vode ne presega 0,016% celotne količine sladke vode.

V oceanu s sestavnimi morji ločimo predvsem dve ekološki regiji: vodni stolpec - pelagialno in dno - bentalno. Glede na globino je bental razdeljen na sublitoralno območje - območje gladkega znižanja kopnega do globine 200 m, batijal - območje strmega pobočja in abisalno območje - oceansko dno z povprečna globina 3-6 km. Globlje bentalne regije, ki ustrezajo depresijam oceanskega dna (6-10 km), se imenujejo ultra-abisal. Rob obale, ki je poplavljen med plimovanjem, se imenuje litoral. Del obale nad nivojem plime in oseke, ki ga navlažijo brizgi valov, se imenuje superlitoral.

Odprte vode Svetovnega oceana so razdeljene tudi na navpične cone, ki ustrezajo bentalnim conam: epipeligialno, batipeligialno, abisopegialno.

V vodnem okolju živi približno 150.000 živalskih vrst ali približno 7 % njihovega skupnega števila in 10.000 rastlinskih vrst (8 %).

Delež rek, jezer in močvirij, kot smo že omenili, je zanemarljiv v primerjavi z morji in oceani. Vendar ustvarjajo zalogo sveže vode, potrebne za rastline, živali in ljudi.

Značilnost vodnega okolja je njegova gibljivost, zlasti v tekočih, hitro tekočih potokih in rekah. V morjih in oceanih opazimo oseke in oseke, močne tokove in nevihte. V jezerih se voda premika pod vplivom temperature in vetra.

Ekološke cone Svetovnega oceana

V katerem koli rezervoarju lahko ločimo cone glede na pogoje. V oceanu

skupaj z vanj vključenimi morji ločita najprej dve

ekološka območja: pelagialno - vodni stolp in bentalno -

Odvisno od globine je bental razdeljen na sublitoralno območje - območje postopnega zmanjševanja kopnega do globine.

približno 200 m, batijal - območje strmega pobočja in prepada

cona - oceansko dno s povprečno globino 3-6 km. Še več

globoka območja bentala, ki ustrezajo vdolbinam oceanskega dna,

imenovan ultrabental. Rob obale, poplavljen med plimovanjem,

imenovano primorje. Del obale nad nivojem plime in oseke, namočen

sprej imenujemo supralitoral.

Naravno je, da na primer prebivalci sublitorala živijo v razmerah

razmeroma nizek pritisk, dnevna sončna svetloba, pogosto

znatne temperaturne spremembe. prebivalcev

abisalne in ultra-brezne globine obstajajo v temi, z

stalna temperatura in tlak nekaj sto, včasih pa tudi približno

na tisoče atmosfer. Zato samo ena navedba katere cone

bentaliju naseljuje ena ali druga vrsta organizmov, že govori o tem, kako

imeti mora splošne ekološke lastnosti.

Celotna populacija oceanskega dna se imenuje bentos. organizmi,

tisti, ki živijo v vodnem stolpcu, ali pelagiali, pripadajo pelagom.

Pelagial je prav tako razdeljen na navpične cone, ki ustrezajo globini

Bentalne cone: epipelagialno, batipelagialno, breznopelagialno. Nižje

meja epipelagične cone (ne več kot 200 m) je določena s prodorom

dovolj sončne svetlobe za fotosintezo. Zeleni

rastline globlje od teh con ne morejo obstajati. V mraku

v batijskih in temnih breznih globinah naseljujejo le

mikroorganizmi in živali. Ločijo se različne ekološke cone

vse druge vrste vodnih teles: jezera, močvirja, ribniki, reke itd.

Raznolikost vodnih organizmov, ki so razvili vse te habitate, je zelo velika

Osnovne lastnosti vodnega okolja

1. Gostota vode

je dejavnik, ki določa pogoje za gibanje vodnih organizmov in

tlak na različnih globinah. Za destilirano vodo je gostota

1 g / cm 3 pri +4 0 C. Gostota naravnih voda, ki vsebujejo raztopljene

sol, lahko več, do 1,35 g / cm 3. Tlak se poveča s

približno 1 atmosfero globoko na vsakih 10 m.

Zaradi ostrega gradienta tlaka v vodnih telesih hidrobionti na splošno

veliko bolj evribatski v primerjavi s kopenskimi organizmi.

Nekatere vrste, razporejene na različnih globinah, prenašajo

tlak od nekaj do sto atmosfer.

Vendar pa je veliko prebivalcev morij in oceanov razmeroma od stene do stene in

omejeno na določene globine. Običajno je značilna stenobatnost

vrste v plitvih in globokih vodah.

Gostota vode omogoča, da se nanjo naslonimo, kar

še posebej pomembna za neskeletne oblike. Pogoj je podpora okolja

lebdenje v vodi in številni vodni organizmi so prilagojeni prav na to

življenjski slog. Viseči, lebdeči v vodi organizmi so združeni v posebno

ekološka skupina hidrobiontov plankton.

Plankton sestavljajo enocelične alge, praživali, meduze,

sifonoforji, ctenofori, krilati in kobiličasti mehkužci, razni

majhni raki, ličinke pridnenih živali, kaviar in mladice rib itd

drugo. Planktonski organizmi imajo veliko podobnih prilagoditev,

povečati njihov vzgon in preprečiti posedanje na dno. Takim

prilagoditve vključujejo: 1) splošno povečanje površine telesa za

zaradi zmanjšanja velikosti, sploščitve, raztezka, razvoja

številni izrastki in ščetine, ki povečujejo trenje ob vodo; 2)

zmanjšanje gostote zaradi zmanjšanja okostja, kopičenje v telesu

maščobe, plinski mehurčki itd.

Enocelični fitoplankton alg pasivno lebdi v vodi,

večina planktonskih živali je sposobnih aktivnega plavanja, vendar

v omejenih mejah. Planktonski organizmi ne morejo premagati

tokove in jih prenašajo na velike razdalje. veliko vrst

zooplankton pa je sposoben vertikalnih selitev v debelini

vode na desetine in stotine metrov, tako zaradi aktivnega gibanja kot

in z uravnavanjem vzgona svojega telesa. posebna sorta

plankton je ekološka skupina prebivalcev neustona

površinski film vode na meji z zrakom.

Gostota in viskoznost vode močno vplivata na možnost delovanja

plavanje. Živali, ki so sposobne hitrega plavanja in premagovanja sile

tokovi so združeni v ekološko skupino nektona. Predstavniki

nekton ribe, lignji, delfini. Hitro gibanje v vodnem stolpcu

mogoče le v prisotnosti poenostavljene oblike telesa in visoko razvitega

mišice. Oblika torpeda je dobro razvita

plavalcev, ne glede na njihovo sistematsko pripadnost in način

gibanje v vodi: reaktivno, zaradi upogiba telesa, z uporabo

okončine.

2. Način kisika

Koeficient difuzije kisika v vodi je približno 320 tisočkrat manjši,

kot v zraku, njegova skupna vsebnost pa ne presega 10 ml v 1 litru

vode, to je 21-krat manj kot v ozračju. Zato dihalni pogoji

hidrobionti so veliko bolj zapleteni. Kisik vstopi v vodo pri

predvsem zaradi fotosintetske aktivnosti alg in difuzije

iz zraka. Zato so zgornje soli vodnega stolpca običajno bogatejše

kisika kot nižje. Z naraščajočo temperaturo in slanostjo vode

njegova koncentracija kisika se zmanjša. V plasteh, ki so močno poseljene

bakterije in živali, lahko pride do hudega pomanjkanja kisika

zaradi povečane porabe.

Med vodnimi prebivalci je veliko vrst, ki lahko prenašajo široko

odsotnost (evrioksibionti). Hkrati je več vrst stenoksibiontov

obstajajo lahko le, če je nasičenost z vodo dovolj visoka

kisik. Mnoge vrste lahko ob pomanjkanju kisika padejo v

neaktivno stanje anoksibioze in s tem doživetje

slabo obdobje.

Dihanje hidrobiontov poteka bodisi skozi površino telesa,

ali preko specializiranih organov škrge, pljuča, sapnik.

V tem primeru lahko pokrovi služijo kot dodaten dihalni organ. Če

izmenjava plinov poteka skozi integumente telesa, so zelo tanke. dih

olajšano tudi s povečanjem površine. To se doseže med

evolucija vrst z nastankom različnih izrastkov, sploščitev,

raztezek, splošno zmanjšanje telesne velikosti. Nekatere vrste

pomanjkanje kisika aktivno spremeni velikost dihalne površine.

Mnoge sedeče in neaktivne živali obnavljajo vodo okoli sebe,

bodisi z ustvarjanjem njegovega usmerjenega toka bodisi z oscilatornimi gibi

pomaga mešati.

Nekatere vrste imajo kombinacijo vode in zraka

dihanje. Sekundarne vodne živali običajno ohranijo atmosfersko dihanje

kot energijsko ugodnejši in zato potrebujejo stike z

zračno okolje.

Pomanjkanje kisika v vodi včasih povzroči katastrofo

do pojavov smrti, ki jih spremlja smrt številnih vodnih organizmov.

Zimske zmrzali so pogosto posledica tvorbe na površini vodnih teles

led in prenehanje stika z zrakom; poletni dvig temperature

vode in posledično zmanjšanje topnosti kisika. Zamora

pogosteje se pogosteje pojavljajo v ribnikih, jezerih, rekah. Manj pogosto zamrzne

potekajo v morjih. Poleg pomanjkanja kisika lahko pride do smrti

posledica povečanja koncentracije strupenih plinov metana v vodi,

vodikov sulfid in drugi, ki nastanejo pri razgradnji

organske snovi na dnu vodnih teles.

3. Solni način

Vzdrževanje vodne bilance hidrobiontov ima svoje posebnosti. Če

za kopenske živali in rastline je najpomembnejše zagotoviti telo

voda v pogojih njenega pomanjkanja, potem za hidrobionte ni nič manj pomembna

ohranjanje določene količine vode v telesu z njenim presežkom v

okolju. Preveč vode v celicah vodi v

spremembe osmotskega tlaka v njih in motnje najpomembnejše vitalne

Večina vodnih organizmov je poikilosmotična: osmotski tlak

v njihovem telesu je odvisna od slanosti okoliške vode. Zato za

hidrobionti so glavni način za vzdrževanje ravnovesja soli

izogibajte se habitatom z neprimerno slanostjo. sladkovodne oblike

ne more obstajati v morjih, morska ne prenesejo razsoljevanja. Če

slanost se spreminja, živali se premikajo v iskanju

ugodno okolje. Vretenčarji, višji raki, žuželke in njihovi

ličinke, ki živijo v vodi, so homoiosmotične vrste,

vzdrževanje stalnega osmotskega tlaka v telesu, ne glede na

koncentracija soli v vodi.

Pri sladkovodnih vrstah so telesni sokovi hipertonični glede na

okolju. Ogroža jih pretirano zalivanje, če ne

ovira ali ne uspe odstraniti odvečne vode iz telesa. pri

v najpreprostejšem se to doseže z delom izločevalnih vakuol, v

večcelični organizmi z odvzemanjem vode skozi izločevalni sistem. nekaj

ciliati vsakih 2-2,5 minut izločijo količino vode, ki je enaka volumnu

telo. Celica veliko porabi za »črpanje« odvečne vode.

energija. S povečanjem slanosti se delo vakuol upočasni.

Če je voda hipertonična glede na telesne sokove hidrobiontov, ti

grozi dehidracija zaradi osmotskih izgub. Obramba pred

dehidracijo dosežemo s povečanjem koncentracije soli tudi v telesu

hidrobionti. Dehidracijo preprečuje neprepustnost za vodo

pokrovi homoiozmatičnih organizmov sesalcev, rib, višjih rakov,

vodne žuželke in njihove ličinke. Veliko poikilosmotičnih vrst

preidejo v neaktivno stanje anabioze zaradi pomanjkanja vode

v telesu z naraščajočo slanostjo. To je značilno za vrste, ki živijo v

mlake morske vode in na primorju: kolobarji, bičkovarji, migetalkarji,

nekateri raki itd. Prezimovanje v soli je sredstvo za preživetje

neugodna obdobja v pogojih spremenljive slanosti vode.

Prava evrihalna vrsta, sposobna živeti v aktivnem stanju

tako v sladki kot slani vodi, med vodnimi prebivalci pa ne

veliko. To so predvsem vrste, ki naseljujejo rečne estuarije, estuarije in drugo

slana vodna telesa.

4. Temperaturni režim rezervoarjev

bolj stabilen kot na kopnem. Povezano je z fizične lastnosti

vode, predvsem veliko specifično toplotno kapaciteto, zaradi katere

prejem ali sproščanje znatne količine toplote ne povzroči

preveč nenadne spremembe temperature. Amplituda letnih nihanj

temperatura v zgornjih plasteh oceana ni višja od 10-15 0 C, v

celinska vodna telesa 30-35 0 C. Globoke plasti vode se razlikujejo

temperaturna konstantnost. V ekvatorialnih vodah je povprečna letna

temperatura površinskih plasti +26...+27 0 С, v polarnih plasteh okoli 0 0 С

in spodaj. Tako je v rezervoarjih precej pomembno

različni temperaturni pogoji. med zgornjimi plastmi vode

v njih izražena sezonska nihanja temperature in nižje, kjer

toplotni režim je konstanten, obstaja cona temperaturnega skoka, oz

termoklin. Termoklin je bolj izrazit v topla morja kje je močnejši

temperaturna razlika med zunanjo in globoko vodo.

Zaradi bolj trajnostnega temperaturni režim vode med

hidrobionti v veliko večji meri kot med prebivalci zemlje,

stenotermija je pogosta. Najdemo predvsem evritermne vrste

v plitvih celinskih vodnih telesih in v primorju visokih morij in

zmernih širinah, kjer so dnevna in sezonska nihanja znatna

temperaturo.

5. Svetlobni režim rezervoarjev

V vodi je veliko manj svetlobe kot v zraku. Del padca na

Površina rezervoarja žarkov se odbija v zrak. Teme refleksije

tem močnejši, čim nižji je položaj sonca, zato je dan pod vodo krajši od

na zemljišču. Hitro zmanjšanje količine svetlobe z globino je posledica

tako, da ga absorbira z vodo. Absorbirajo se žarki različnih valovnih dolžin

neenakomerno: rdeče izginejo že blizu površine, medtem ko

modro-zeleni prodrejo veliko globlje. Poglablja se mrak

najprej zelena, nato modra, modra in modro-vijolična,

končno se umakne trajni temi. Temu primerno se zamenjajo.

z globinsko zelenimi, rjavimi in rdečimi algami, specializiranimi za

zajemanje svetlobe z različnimi valovnimi dolžinami. Barva živali se spreminja z globino na enak način.

Prebivalci primorja in

subtimalne cone. Številni globokomorski organizmi, kot so jamski, ne

imajo pigmente. Rdeča je razširjena v pasu somraka.

obarvanost, ki je komplementarna modro-vijolični svetlobi

te globine. Najbolj popolno se absorbirajo komplementarni barvni žarki

telo. To omogoča živalim, da se skrijejo pred sovražniki, kot je njihova rdeča

modro-vijolično svetlobo vizualno zaznamo kot črno.

Absorpcija svetlobe je tem močnejša, čim manjša je prosojnost vode, kar

odvisno od količine delcev, ki so v njej suspendirani. Preglednost

označena z največjo globino, na kateri je še namerno vidna

padajoči beli disk s premerom približno 20 cm (Secchijev disk).

Specifične prilagoditve hidrobiontov

Načini orientacije živali v vodnem okolju

Življenje v stalnem mraku ali temi močno omejuje

možnosti vizualne orientacije hidrobiontov. Zaradi hitrega

oslabitev svetlobnih žarkov v vodi, tudi lastniki dobro razvitih

organi vida se z njihovo pomočjo vodijo le na blizu.

Zvok potuje hitreje v vodi kot v zraku. Osredotočiti se na

Zvok je pri hidrobiontih na splošno bolje razvit kot vizualni. Številne vrste

zajame tudi zelo nizkofrekvenčne vibracije (infrazvok),

ki izhaja iz spremembe v ritmu valov in se spušča vnaprej

pred nevihto iz površinskih plasti v globlje. Mnogi

prebivalci vodnih teles sesalci, ribe, mehkužci, sami raki

oddajajo zvoke. Raki to počnejo tako, da se drgnejo drug ob drugega.

različni deli telesa; ribe s pomočjo plavalnega mehurja, žrela

zobe, čeljusti, žarke prsnih plavuti in na druge načine. Zvok

signalizacija se najpogosteje uporablja za intraspecifične odnose

na primer za orientacijo v krdelu, privlačnost posameznikov nasprotnega spola in

še posebej razvit med prebivalci blatnih voda in velikih globin, ki živijo v

Številni hidrobionti iščejo hrano in krmarijo s pomočjo

eholokacija je zaznavanje odbitih zvočnih valov. Mnogi zaznavajo

odbiti električni impulzi, ki med plavanjem povzročajo razelektritve

drugačna frekvenca. Znanih je približno 300 vrst rib, ki lahko ustvarjajo

elektriko in jo uporabljajo za orientacijo in signalizacijo. Vrsti

ribe uporabljajo električna polja tudi za obrambo in napad.

Za orientacijo v globino se uporablja zaznava hidrostatičnega tlaka. Izvaja s pomočjo statocist, plinskih komor ter

drugih organov.

Najstarejši način, skupen vsem vodne živali,

dojemanje kemije okolja. Kemoreceptorji mnogih hidrobiontov imajo

ekstremna občutljivost. V tisoč kilometrskih selitvah,

ki so značilne za številne vrste rib, so predvsem usmerjene

po vonjavah, z neverjetno natančnostjo iskanja mrestišč oz

Filtracija kot vrsta hrane

Nekateri vodni organizmi imajo posebno naravo prehrane.

napenjanje ali usedanje delcev organske snovi, suspendiranih v vodi

izvor in številni majhni organizmi. Na ta način

hrana, ki ne zahteva velike porabe energije pri iskanju plena,

značilnost lamelastoškržnih mehkužcev, sesilnih iglokožcev,

poliheti, mahovnjaki, ascidije, planktonski raki in drugi. Živali

filtri imajo pomembno vlogo pri biološkem čiščenju vodnih teles.

Obalno območje oceana, še posebej bogato s kopičenjem filtrov

organizmov, deluje kot učinkovit čistilni sistem.

Posebnosti prilagoditev na življenje v presihajočih rezervoarjih

Na Zemlji je veliko začasnih plitvih vodnih teles,

ki nastanejo po poplavah rek, močnem deževju, taljenju snega itd. AT

ti rezervoarji se kljub kratkosti obstoja usedejo

razni hidrobionti. Skupne značilnosti prebivalcev

sušilni bazeni so zmožnost dati v kratkem času

veliko potomcev in zdržijo dolga obdobja brez vode.

Hkrati se predstavniki mnogih vrst zakopljejo v mulj in se spremenijo v

stanje zmanjšane vitalne aktivnosti hipobioze. Veliko majhnih vrst

tvorijo ciste, odporne na sušo. Drugi gredo skozi

neugodno obdobje v fazi visoko odpornih jajčec. Nekatere vrste

vodna telesa, ki se izsušijo, imajo edinstveno sposobnost, da se izsušijo do

stanje filma in ko se navlaži, nadaljuje rast in razvoj.

Ekološka plastičnost je pomemben regulator razširjenosti organizmov. Hidrobionti z visoko ekološko plastičnostjo so široko razširjeni, na primer elodea. Nasprotni primer, morska kozica, ki živi v majhnih rezervoarjih z zelo slano vodo, je tipičen stenohalinski predstavnik z ozko ekološko plastičnostjo. V primerjavi z drugimi dejavniki ima pomembno plastičnost in je precej pogosta v slanih vodnih telesih.

Ekološka plastičnost je odvisna od starosti in faze razvoja organizma. Na primer, morski polž Littorina v odrasli dobi ob oseki je vsak dan dolgo brez vode, vendar njegove ličinke vodijo planktonski življenjski slog in ne prenesejo izsušitve.

Značilnosti prilagajanja rastlin vodnemu okolju

Vodne rastline se bistveno razlikujejo od kopenskih rastlinskih organizmov. Tako se sposobnost vodnih rastlin, da absorbirajo vlago in mineralne soli neposredno iz okolja, odraža v njihovi morfološki in fiziološki organiziranosti. Za vodne rastline je značilna šibka razvitost prevodnega tkiva in koreninskega sistema. koreninski sistem služi predvsem za pritrditev na podvodni substrat in ne opravlja funkcij mineralne prehrane in oskrbe z vodo, kot pri kopenskih rastlinah. Prehrana vodnih rastlin poteka po celotni površini njihovega telesa. Velika gostota vode omogoča, da rastline živijo v njeni celotni debelini. Spodnje rastline, ki naseljujejo različne plasti in vodijo lebdeči življenjski slog, imajo za to posebne dodatke, ki povečujejo njihov vzgon in jim omogočajo, da ostanejo v suspenziji. Višji hidrofiti imajo slabo razvito mehansko tkivo. V njihovih listih, steblih, koreninah so medcelične votline z zrakom, ki povečujejo lahkotnost in plovnost organov, ki visijo v vodi in plavajo na površini, kar prispeva tudi k spiranju notranjih celic z vodo z raztopljenimi solmi in plini. Hidrofite odlikuje velika površina listov z majhno skupno prostornino rastline, ki jim zagotavlja intenzivno izmenjavo plinov s pomanjkanjem kisika in drugih plinov, raztopljenih v vodi.

Številni vodni organizmi so razvili raznolikost ali heterofilijo. Torej, v salviniji potopljeni listi zagotavljajo mineralno prehrano, plavajoči pa organsko prehrano.

Pomembna značilnost prilagoditve rastlin na življenje v vodnem okolju je, da so listi, potopljeni v vodo, običajno zelo tanki. Pogosto se klorofil v njih nahaja v celicah povrhnjice, kar prispeva k povečanju intenzivnosti fotosinteze pri šibki svetlobi. Takšne anatomske in morfološke značilnosti so najbolj jasno izražene pri vodnih mahovih, valisneriji in ribnikih.

Zaščita pred izpiranjem ali izpiranjem iz celic mineralnih soli pri vodnih rastlinah je izločanje sluzi s posebnimi celicami in tvorba endoderma iz celic z debelejšimi stenami v obliki obroča.

Relativno nizka temperatura vodnega okolja povzroči odmrtje vegetativnih delov rastlin, potopljenih v vodo, po oblikovanju zimskih popkov in zamenjavo poletnih tankih spodnjih listov s tršimi in krajšimi zimskimi. Nizka temperatura vode negativno vpliva na generativne organe vodnih rastlin, njena visoka gostota pa ovira prenos cvetnega prahu. V zvezi s tem se vodne rastline intenzivno razmnožujejo vegetativno. Večina lebdečih in potopljenih rastlin nosi svoja cvetoča stebla v zrak in se spolno razmnožuje. Cvetni prah prenašajo veter in površinski tokovi. Nastali plodovi in ​​semena se prav tako razpršijo s površinskimi tokovi. Ta pojav se imenuje hidrohorija. Hidrohor ne vključuje le vodnih, ampak tudi številne obalne rastline. Njihovi plodovi imajo visoko plovnost, dolgo ostanejo v vodi in ne izgubijo kalivosti. Na primer, plodovi in ​​semena puščice, susaka in častuhe se prenašajo z vodo. Plodovi mnogih šašev so zaprti v svojevrstne zračne mešičke in jih prenašajo vodni tokovi.

Značilnosti prilagajanja živali na vodno okolje

Pri živalih, ki živijo v vodnem okolju, so v primerjavi z rastlinami prilagodljive lastnosti bolj raznolike, vključujejo anatomske, morfološke, vedenjske itd.

Živali, ki živijo v vodnem stolpcu, imajo najprej prilagoditve, ki povečujejo njihov vzgon in jim omogočajo, da se upirajo gibanju vode, tokov. Ti organizmi razvijejo prilagoditve, ki jim preprečujejo dvig v vodni stolpec ali zmanjšajo njihov vzgon, kar jim omogoča, da ostanejo na dnu, tudi v hitro tekočih vodah.

Pri majhnih oblikah, ki živijo v vodnem stolpcu, pride do zmanjšanja skeletnih tvorb. Torej, v protozojih (radiolaria) so lupine porozne, kremenčeve igle okostja so votle znotraj. Specifična gostota ctenofores in meduz se zmanjša zaradi prisotnosti vode v tkivih. Kopičenje kapljic maščobe v telesu prispeva k povečanju plovnosti. Pri nekaterih rakih, ribah in kitovih je opaziti veliko kopičenje maščobe. S plinom napolnjenim plavalnim mehurjem, ki ga imajo številne ribe, se zmanjša specifična teža telesa in s tem poveča plovnost. Sifonoforji imajo močne zračne votline.

Za živali, ki pasivno plavajo v vodnem stolpcu, ni značilno le zmanjšanje mase, temveč tudi povečanje specifične površine telesa. To je posledica dejstva, da večja kot je viskoznost medija in večja kot je specifična površina telesa organizma, počasneje potone v vodo. Pri živalih je telo sploščeno, na njem se oblikujejo konice, izrastki, dodatki, na primer v bičkih, radiolarijah.

Velika skupina živali, ki živi v sladki vodi, pri gibanju uporablja površinsko napetost vode. Po vodni gladini prosto tečejo vodne stenice, hrošči vrtinci itd.. Členonožci, ki se dotikajo vode s koncem priveskov, pokritih z vodoodbojnimi dlačicami, povzročijo deformacijo površine s tvorbo konkavnega meniskusa. Ko je dvižna sila, usmerjena navzgor, večja od mase živali, se bo ta obdržala na vodi zaradi površinske napetosti.

Življenje na površini vode je torej možno za razmeroma majhne živali, saj masa narašča s kubom velikosti, površinska napetost pa narašča linearno.

Aktivno plavanje pri živalih se izvaja s pomočjo cilij, flagel, upogibanja telesa, na curek zaradi energije izvrženega vodnega curka. Reaktivni način gibanja je dosegel največjo popolnost pri glavonožcih.

Velike živali imajo pogosto specializirane okončine (plavuti, plavuti), njihovo telo je poenostavljeno in prekrito s sluzjo.

Samo v vodnem okolju so nepremične, ki vodijo pritrjen življenjski slog, živali. To so hidroidni in koralni polipi, morske lilije, školjke itd. Zanje je značilna svojevrstna oblika telesa, rahla plovnost (gostota telesa je večja od gostote vode) in posebne naprave za pritrjevanje na podlago.

Vodne živali so večinoma poikilotermne. Pri homoiotermih (kitovi, plavutonožci) se tvori precejšnja plast podkožne maščobe, ki opravlja toplotnoizolacijsko funkcijo.

Globokomorske živali se odlikujejo po posebnih organizacijskih značilnostih: izginotju ali šibkem razvoju apnenčastega okostja, povečanju telesne velikosti, pogosto zmanjšanju organov vida, povečanju razvoja taktilnih receptorjev itd.

Osmotski tlak in ionsko stanje raztopin v telesu živali zagotavljajo kompleksni mehanizmi presnove vode in soli. Najpogostejši način vzdrževanja stalnega osmotskega tlaka je redno odstranjevanje dotekajoče vode s pomočjo pulzirajočih vakuol in izločevalnih organov. Torej sladkovodne ribe odstranijo odvečno vodo s povečanim delom izločevalnega sistema in absorbirajo soli skozi škržne nitke. morske ribe prisiljeni so obnoviti zaloge vode in zato pijejo morsko vodo, odvečne soli, ki pridejo z vodo, pa se iz telesa odstranijo preko škržnih nitk.

Številni vodni organizmi imajo posebno naravo prehrane - to je sejanje ali usedanje delcev organskega izvora, suspendiranih v vodi, številni majhni organizmi. Ta način prehranjevanja ne zahteva veliko energije za iskanje plena in je značilen za laminabranch mehkužce, sesilne iglokožce, ascidije, planktonske rake in druge Živali, ki se hranijo s filtrom, imajo pomembno vlogo pri biološkem čiščenju vodnih teles.

Zaradi hitrega slabljenja svetlobnih žarkov v vodi življenje v stalnem mraku ali temi močno omejuje možnosti vizualne orientacije vodnih organizmov. Zvok v vodi potuje hitreje kot v zraku, hidrobionti pa imajo boljšo zvočno orientacijo kot vizualno orientacijo. Nekatere vrste zaznavajo celo ultrazvok. Zvočna signalizacija služi predvsem za intraspecifične odnose: orientacijo v jati, privabljanje osebkov nasprotnega spola itd. Kitovi, na primer, iščejo hrano in krmarijo z uporabo eholokacije – zaznavanja odbitih zvočnih valov. Načelo lokatorja delfinov je oddajanje zvočnih valov, ki se širijo pred plavajočo živaljo. Ob srečanju z oviro, kot je riba, se zvočni valovi odbijejo in vrnejo k delfinu, ki sliši nastali odmev in tako zazna predmet, ki povzroči odboj zvoka.

Znanih je približno 300 vrst rib, ki lahko proizvajajo elektriko in jo uporabljajo za orientacijo in signalizacijo. Številne ribe (električni žarek, električna jegulja) uporabljajo električna polja za obrambo in napad.

Za vodne organizme je značilen starodaven način orientacije – zaznavanje kemije okolja. Kemoreceptorji mnogih hidrobiontov (losos, jegulje) so izjemno občutljivi. V tisočih kilometrih selitve z neverjetno natančnostjo najdejo drstišča in prehranjevalna območja.

Bibliografija

1. Akimova T.A. Ekologija / T.A. Akimova, V.V. Haskin M.: UNITI, 1998

2. Odum Yu Splošna ekologija / Yu Odum M.: Mir. 1986

3. Stepanovskikh A.S. Ekologija / A.S. Stepanovskikh M.: UNITI - 2001

4. Ekološki enciklopedični slovar. M.: "Noosfera", 1999