Главной особенностью водной среды обитания является... Свойства водной среды обитания. Вода как среда жизни обладает следующими свойствами

Вода как среда жизни » Привет Студент!

Вода является не только средой жизни многих современных животных и растений, но и первичной средой, в которой произошло зарождение жизни на нашей планете. Это объясняемся ее исключительными физико-химическими свойствами, благоприятствующими протеканию в воде жизненных процессов.

Вода — природное тело, жидкость, представляющая собой окись водорода (Н2О). В природе вода встречается во всех сферах: в атмосфере (водяной пар, выделяющийся в виде осадков—росы, дождя, снега и пр. ), литосфере (образуется из магмы, находится в круговороте в верхних слоях земной коры), биосфере (входит в состав живого вещества) и, наконец, образует гидросферу, т. е. особую водную оболочку Земли. В природе вода находится в трех агрегатных состояниях — парообразном, жидком и твердом.

Мы рассматриваем воду как среду жизни. В этом отношении нас интересует именно жидкая вода, образующая гидросферу. Изучение объективных закономерностей развития жизни в воде составляет предмет гидробиологии — особой комплексной науки биологического цикла.

Толщина гидросферы сильно варьирует в разных участках земной поверхности. Максимума она достигает в Марианской впадине Тихого океана, где глубина превышает 11, 0 км. Средняя глубина океана равна 3, 8 км. Поверхность земного шара, как известно, округленно составляет около 500 млн. кв. км. Площадь гидросферы превышает 360 млн. кв. км, т. е. составляет 71 %, или почти 3/4, всей поверхности нашей планеты. Объем воды в гидросфере равен 1, 3 млрд. куб. км.

Большая часть этой колоссальной массы воды населена живыми существами — животными, растениями и микробами. Вода является подлинной средой жизни, обладающей рядом специфических особенностей и накладывающей глубокий отпечаток на строение и отправления населяющих ее организмов.

Какие свойства характеризуют воду как среду жизни?

Вода является средой большой плотности, относительно подвижной, характеризующейся большим разнообразием в отношении ее газового и солевого режима. Некоторые авторы ошибочно считают воду более однообразной средой жизни, чем воздушная. При этом обращается внимание на то, что температура колеблется в воде в значительно меньших пределах, чем в атмосфере. Кроме того, в океане, где соленость воды почти постоянна, можно выделить сравнительно немного характерных жизненных зон. Все это так, но если взглянуть на гидросферу в целом, картина получится совершенно другая.

Г. В. Никольский' (1944), характеризуя воду как среду обитания рыб, подчеркивает разнообразие условий жизни в воде. Он пишет: «Совершенно естественно, что водная среда, охватывающая земной шар от полюсов до экватора и встречающаяся в пределах высот около 6000 м над уровнем океана и глубин свыше 10000 м, чрезвычайно разнообразна по условиям существования для рыб. Поскольку рыбы, следуя в своем распространении за водной средой, также распространены, начиная от высокогорных водоемов и кончая океаническими глубинами, и встречаются как в полярных водах, так и под тропиками, постольку естественно, что для жизни в столь разнообразных условиях они должны были выработать у себя целый ряд весьма различных приспособлений, позволяющих им существовать и в горных потоках, со скоростью движения воды до 2 и более метров в секунду, и на огромных глубинах свыше 10000 м, где давление достигает до 1000 атмосфер. Столь же велика и амплитуда приспособлений к такому фактору, как температура. Рыбы живут и при температурах, близких к температурам замерзания соленой воды (—2, —3°) и при +50°С. Точно так же велика и амплитуда колебаний солености, при которой могут жить рыбы.

Столь разнообразные условия существования, естественно, способствуют адаптивной радиации организмов, и несомненно, что этим объясняется тот факт, что среди позвоночных рыбы являются классом, наиболее богатым видами. Таким образом, морфологическое разнообразие рыб неразрывно связано с разнообразием их образа жизни». Но рыбы—сравнительно высокоорганизованные позвоночные. Значительной приспособленностью к жизни в разнообразных условиях водной среды обладают также многочисленные представители беспозвоночных животных, различных растений и микроорганизмов.

Вода является чрезвычайно благоприятной средой жизни, и этим она обязана ряду своих замечательных физико-химических свойств. Как отмечает С. А. Зернов, исключительно важны для жизни прежде всего термические особенности воды: ее удельная теплота, теплопроводность и расширение перед замерзанием.

Благодаря высокой удельной теплоте воды температура водных бассейнов является сравнительно постоянной и не может быстро изменяться. То же самое касается и температуры тела водных организмов, поскольку они окружены водой и само тело их больше чем наполовину состоит из воды. Крайне выгодна для развития жизни в воде ее высокая скрытая теплота плавления, благодаря которой температура остающейся подо льдом воды не понижается ниже точки замерзания и дальнейшее охлаждение выражается только медленным увеличением толщи льда. Теплопроводность воды, большая, чем у всех других жидкостей, содействует выравниванию внутренней температуры организмов. Расширение воды перед замерзанием в сочетании с тем, что наибольшая плотность воды имеет место при 4°, предохраняет водоемы от заполнения котловин льдом, что привело бы к прекращению в них жизни.

Исключительно пригодны для жизни и отношения воды к другим веществам. Вода—наилучший растворитель, хотя сама остается химически инертной. Благодаря этой особенности природные воды обладают разной (качественно и количественно) минерализацией и разной активной реакцией, что чрезвычайно разнообразит условия жизни. В воде, лишенной солей, жизнь невозможна. Bнутри организма, будучи основной составной частью крови и мочи, вода является главнейшим растворителем и передатчиком, основным средством передвижения всех питательных веществ и всех продуктов выделения, которые входят в состав мочи и крови. Благодаря высокому поверхностному натяжению ряд организмов пользуется поверхностной пленкой воды как субстратом для передвижения сверху (вертячки и водомерки) и снизу (прудовики).

Высокая диэлектрическая постоянная воды обусловливает диссоциацию солей, кислот и щелочей на ионы, присутствие которых повышает разнообразие химических реакций. Проницаемость воды для лучистой энергии делает возможной жизнь на значительных глубинах.

Необходимо отметить особенности химического состава воды, вскрытые современной наукой. Вода не просто окись водорода Н2О, но имеет много модификаций, ибо в природе существуют изотопы как водорода (Н1, Н2 и Н3), так и кислорода (О16, О17 и О18). Поэтому в природе, кроме обыкновенной, т. е. «легкой» воды с молекулярным весом 18 (Н1Н1О16), существует ряд видов тяжелой воды и, наконец, сверхтяжелая с молекулярным весом 24 (Н3Н3О18). Тяжелая вода встречается в природе в ничтожных количествах.

Исследованная тяжелая вода типа И2Н2О16 и Н2Н2О18 отличается рядом свойств (точка замерзания +3, 8°, точка кипения +101, 4о, наибольшая плотность при+11, 6°, яд для организмов). Низкоорганизованные животные оказались более устойчивыми к токсическим действиям тяжелой воды. Открытие разных форм воды ставит перед гидробиологами ряд задач по изучению их влияния на организмы, что может иметь практическое значение для медицины.

Вода представляет собой такую среду, что в природе она всюду населена организмами. И в капле сенного настоя, и в весенней луже, и в большом водовместилище — везде можно видеть жизнь.

Как уже отмечалось, водная среда в силу своих замечательных физико-химических свойств, благоприятствовавших синтезу белка, явилась колыбелью жизни на Земле. Именно в ней прошли значительный исторический путь развития животные и растительные организмы, прежде чем они вышли на сушу. В водоемах продолжается пышное развитие жизни и в настоящее время. Об этом красноречиво свидетельствуют следующие цифры. По С. А. Зернову, известно 68 классов и подклассов животных и 26 — растений, а всего 94 соответствующие систематические группы организмов. В море возникла большая часть классов и подклассов живых существ и здесь они преобладают сейчас, жизнь пресных вод и суши менее разнообразна.

Из приведенных цифр наглядно видно, что 3/4 классов и подклассов животных и 1/2 соответствующих групп растений возникли в море, меньше — на суше и незначительное количество — в пресной воде. Современное распространение организмов в соответствующих средах характеризуется несколько иными показателями за счет расширения ареала и овладевания новыми местообитаниями. Представители одних и тех же классов, возникшие некогда в какой-либо одной среде, обитают теперь в нескольких средах. Широко шло заселение извне суши и особенно пресных вод, в связи с чем организмы должны были существенно видоизменяться, приспосабливаясь к новым условиям жизни. Как видим, в целом жизнь в воде значительно богаче и разнообразнее, чем на суше. Чтобы ознакомиться с наибольшим разнообразием форм, зоологу следует изучить фауну моря, а ботанику — флору пресных вод.

Ввиду столь большого разнообразия форм жизни, обитающих в воде, дать их краткий обзор не представляется возможным. В воде обитают представители всех типов низших растений (бактерии, синезеленые водоросли, диатомовые, сцеплянки, зеленые, бурые и красные водоросли, миксомицеты, грибы и лишайники), большинства типов высших растений (мохообразные, папоротникообразные, хвощи, цветковые), всех типов беспозвоночных животных (простейшие, губки, кишечнополостные, черви, членистоногие, моллюски, иглокожие), почти всех классов позвоночных животных.

Среди гидробионтов имеются организмы первичноводные (по всей линии предков жили в воде) и вторичноводные (происходят от наземных, например, дельфины, киты и т. п. ). Вторичеоводные организмы имеют органы дыхания, приспособленные к усвоению атмосферного кислорода.

Жизнь в воде требует специальных приспособлений, адаптаций. Можно говорить о полной приспособленности организмов, когда все их отправления полностью соответствуют условиям жизни в воде и не нуждаются в других средах, и о частичной приспособленности, когда жизнь организма не обеспечивается водной средой (связь с грунтом или воздухом, при наличии соответствующих приспособлений).

В. И. Жадин, рассматривая основные черты адаптации пресноводных организмов к условиям обитания, делит адаптации на цельные и раздельные. Цельной адаптацией называется такое положение, когда данный вид животного или растения по своим физиологическим особенностям бывает в состоянии в данных условиях среды проделывать весь свой жизненный цикл. Наряду с этим, среди пресноводных животных имеются многочисленные примеры того, что данные условия обитания пригодны только для какой-либо одной жизненной стадии этого вида и совершенно непригодны для другой. Такие раздельные адаптации наблюдаются, например, у проходных и полупроходных рыб, кормящихся и растущих в одних условиях, а размножающихся в других. Сходной по своему биологическому смыслу адаптацией обладают многие водно-воздушные насекомые, обитающие одну часть жизни в воде, а другую в воздухе, уподобляясь в этом отношении земноводным. Некоторые из животных и растений, наделенных раздольными адаптациями, обладают также пассивными средствами защиты от неблагоприятных условий среды — способностью переходить в недеятельное (анабиотическое) состояние. При коренном изменении условий среды (высыхание водоема, замерзание, исчезновение растворенного кислорода) животные, растения и бактерии впадают в состояние скрытой жизни, закрываясь малопроницаемыми крышечками, пленками, оболочками. В ряде случаев от неблагоприятных условий спасаются не взрослые организмы, а их яйца, почки, цисты и тому подобные стадии.

У водных организмов можно видеть множество различных, приспособлений — как частного порядка, к отдельным условиям жизни, так и более общего характера — к данной среде. Мы считаем возможным выделить у гидробионтов четыре типа адаптаций:

I. Приспособления к среде жизни (к жизни в воде вообще)

1. К условиям плотности среды (как и в почве)— богатые слизью покровы, обтекаемость формы тела.

2. К условиям газового режима, в частности, меньшей концентрации кислорода— рассеченность листьев у растений (гидроморфоз) и образование жабр у первичноводных животных.

3. К условиям солевого режима — выработка специального осморегуляторного аппарата.

4. К условиям температурного режима — зависимость температуры тела от температуры окружающей среды (пойкилотермность) и необходимость специальной теплоизоляции у вторичноводных теплокровных млекопитающих (подкожный жир).

5. К, условиям питания (наличию дисперсной пищи в виде планктона в окружающей среде) — выработка сидячих форм не только у растений, но и у всех типов животных (простейшие — сувойки, губки, кишечнополостные, черви — трубчатые, членистоногие — мушка симулиум, моллюски — устрица, иглокожие — морские лилии, хордовые — оболочники).

II. Приспособления к среде обитания (к жизни в море или континентальных водоемах)

1. Специальная осморегуляция.

2. Способность по-разному относиться к колебаниям факторов внешней cpеды (меньшая пластичность у морских организмов и большая — у пресноводных),

3. Разные условия питания и межвидовой борьбы за существование (в море много пищи и хищников, что требует повышенной плодовитости или миграций для размножения в пресные воды).

III. Приспособления к разным биотопам

1. К жизни в толще воды — развитие средств пассивной плавучести (облегчение в весе достигается: увеличением количества воды в составе тел; использованием малых количеств Са и Si при постройке скелетов плавающих организмов; наличием газовых гидростатических аппаратов и образованием в геле скоплений жира; наличием студенистых и слизистых образований, покрывающих тело) и активного плавания (жгуто-ресничное и мышечное плавание; выработка плавников, рычагов и; реактивного движения).

2. К жизни на дне — образование прикрепленных форм (перифитон, сидячие организмы), сверлящих, закапывающихся, свободно лежащих и свободно двигающихся форм.

3. К жизни в связи б поверхностной пленкой воды.

4. К жизни в реке — противостояние течению (уплощение тела и его прикрепление у донных) или активное плавание.

5. К жизни на большой глубине (под давлением).

IV. Приспособления к отдельным условиям

1. К быстрому и медленному течению — форма тела.

2. К высокой и низкой температуре—сезонные формы планктонных организмов (цикломорфоз).

3. К разным субстратам для откладывания икры.

4. К различным видам пищи — строение зубного аппарата, жаберных тычинок, кишечника рыб и т. п.

Приведенная классификация ни в какой мере не исчерпывает всего разнообразия приспособлений гидробионтов к условиям жизни. Мы лишь наметили возможность разделения их на четыре типа и указали отдельные примеры таковых.

Действующие в воде факторы отличаются спецификой в отношении их качественной природы и количественного развития. Можно указать, например, на следующие особенности факторов водной среды:

1. Давление — возрастает на каждые 10 м глубины на 1 атмосферу (1 кг на 1 кв. см поверхности погруженного в воду тела), колеблясь в пределах: от 1 атмосферы на уровне поверхности моря до 1000 атмосфер и выше на глубинах океана.

2. Свет — с глубиной уменьшается и изменяется качественно; «по мере углубления в воду мы имеем все более густые сумерки — сначала зеленого, а ниже голубого, синего и синевато-фиолтевого цвета, которые в области абиссали сменяются уже вечным мраком, совершенно недоступным солнечным лучам».

3. Температура — сосредоточена в положительной части спектра (от —2 до +50° и выше).

4. Активная реакция среды — колеблется в природных водах от кислой до щелочной.

5. Газовый режим — весьма разнообразен и подвержен сезонным изменениям (явление замора).

6. Солевой режим — позволяет резко разграничить две основных среды обитания: море и континентальные воды.

Хотя природные воды характеризуются значительным диапазоном солености (от незначительного избытка над 0 и до 347 г на 1 л воды) и разнообразием их качественного состава однако основная масса бассейнов по условиям жизни может быть разделена на два типа — морские и континентальные. Вся площадь мирового океана заполнена водой, средняя соленость которой равна 35‰ (32— 38‰. Соленость воды окраинных и внутренних морей в общем захватывает несколько более широкий диапазон. Качественный состав солей в воде мирового океана на всем его протяжении в общем совершенно одинаков.

Морская вода заключает в себе в определенном и постоянном отношении до 32 элементов, в том числе все основные органогенные элементы, из которых состоят живые тела, а именно: Н, С, N, О, Na, Mg, Р, S, Cl, К, Са, Fe.

Как указывает С. А. Зернов, соки тела морских беспозвоночных и морская вода сходны между собой не только по величине осмотического давления, но и по химическому составу. Внутренние жидкости иглокожих, моллюсков, кольчатых червей, гефирей и ракообразных содержат в среднем 32, 43‰ хлоридов (в переводе на NaCl), а морская вода, в которой они живут, в среднем — 33,13‰.

Можно сказать, что морские беспозвоночные животные, анатомически закрытые для окружающей их морской воды, осмотически для нее открыты. Поэтому при пересадке иглокожих, ракообразных и моллюсков в разбавленную морскую воду вес их тела увеличивается, а при пересадке в концентрированную, наоборот, уменьшается. В обоих случаях происходит выравнивание солености coков тела и морской воды путем передвижения воды через оболочки тела в сторону большей солености.

Известно, что при помещении растительной клетки (водоросли) в раствор с повышенным осмотическим давлением (гипертонический) протопласт клетки отходит от ее стенок и получает сначала зубчатую, а затем округленную сжатую форму (явление плазмолиза). При помещении клетки в гипотонический раствор происходит ее набухание — тургор. То же совершается и с животными клетками.

Но растительные и животные оболочки пропускают не только воду (как думали раньше, называя их «полупроницаемыми»), а также и соли.

Солевой состав воды континентальных водоемов неблагоприятен для жизни. Поэтому живущие здесь организмы представляются осмотически закрытыми и снабжены специальным аппаратом для регулирования внутреннего осмотического давления. Костистые рыбы и беспозвоночные всех континентальных водоемов имеют специфическое осмотическое давление: у пресноводных беспозвоночных и рыб оно выше окружающей среды, а у морских рыб, других позвоночных и у беспозвоночных соленых озер оно ниже окружающей среды.

Амфибии и все пресноводные беспозвоночные имеют полупроницаемые перепонки, и при большей солености соков их тела окружающая вода все время входит внутрь этих организмов, и они должны были бы раздуваться, если бы не беспрерывная работа почек и других выделительных органов, которые эту воду удаляют. Если лягушку несколько подсушить, заткнуть ей клоаку и посадить ее в пресную воду, не давая пить, то вся клоака и даже кишечный канал заполнится у нее (через кожу) почти чистой водой; с другой стороны, посаженная в морскую воду лягушка теряет более 20% своего веса путем своеобразного дренажа воды тела через кожу в окружающую среду, что сказывается, конечно, на ней крайне губительно. Этим можно объяснить, почему в море лягушки и другие амфибии совершенно отсутствуют.

В полном соответствии с необходимостью беспрерывного выделения воды из организма стоит мощное развитие выделительных органов у пресноводных беспозвоночных, у которых они развиты гораздо сильнее, чем у их ближайших морских сородичей. Слизь, покрывающая тело рыб, моллюсков и многих водных растений, несомненно представляет собой и осмотическую защиту. Не все группы морских беспозвоночных смогли выработать защитные приспособления для сохранения своего осмотического давления, чем и объясняется общая качественная бедность пресноводной фаун. (Зернов).

Соленость воды влияет на состав флоры и фауны, а также на численность особей отдельных видов. Солоноватые воды отличаются от морских и пресных тем, что их население характеризуется эвригалинностью. Как показал В. Л. Паули (1954), в солоноватых водах по мере падения солености уменьшается количество морских форм, специфические же солоноватоводные виды вырабатываются лишь при длительном существовании соответствующего режима и отсутствуют в молодых бассейнах. Точка минимума числа видов подразделяет солоноватые воды на две группы—с преобладанием морского и пресноводного населения.

Какие же из факторов водной среды имеют для гидробионтов определяющее значение?

Для водных организмов, — по В. И. Жадину (1050), — биологическую специфику следует искать в требованиях пещи и кислорода, проявляющихся различно в разных климатических условиях, при господствующих там условиях температуры и света. Пища дает возможность организмам достигать оптимального физиологического состояния и испытывать наследственные изменения, связанные с процессами обмена веществ. Пища же при соответствующих температурных и световых условиях доводит организм до возможности размножения.

Как в процессе питания, так особенно в процессе размножения, организм (кроме особой группы анаэробных организмов) испытывает большую потребность в кислороде. Часто эта потребность выражается в избегании организмом накопления в водоеме ила, так как с илонакоплением обычно связывается процесс поглощения кислорода.

В некоторых случаях у животных указанные главные потребности не могут быть удовлетворены в одном и том же местообитании. При достаточности и даже обилии пищи в одном местообитании (водоеме), кислородные, температурные и световые условия позволяют использовать эту пищу только в течение части года, когда вода достаточно насыщена растворенным кислородом, достаточно согрета и прозрачна. Когда же кислород начинает исчезать из воды, потребляясь на процессы дыхания организмов и поглощаясь при процессах окисления ила, взвешенных и растворенных веществ в водной толще (что происходит в сильно заиленных водоемах в течение всего года, а в менее заиленных — преимущественно зимой), тогда животные, не адаптированные в полной мере к условиям данного водоема и не имеющие приспособлений пассивного характера, должны покинуть этот водоем или погибнуть (или, в некоторых случаях, лишиться возможности размножения). В этом обстоятельстве следует искать объяснения возникновению миграций животных.

Из различных потребностей рыб в разные этапы их жизни возникла и двойная экологическая характеристика рыб: одна, относящаяся к вегетативной части жизни (связанной с кормлением и ростом), и другая — генеративная, относящаяся к периоду размножения. Так, о леще можно сказать, что он является вегетативно—речной рыбой, а генеративно—озерной.

Практическое следствие этой двойственной адаптации, как указывает В. И. Жадин, стихийно положено в основу многих рыбохозяйственных мероприятий. Все виды искусственного рыборазведения, карповое прудовое хозяйство, форелевое хозяйство основаны на том, что рыбам дается потребное количество пищи при оптимальных температурах и в нужные моменты (нерест, воспитание икры и мальков, зимовка) создаются необходимые условия кислорода и температуры. Достигается это перемещением рыб, их икры, мальков из одних условий среды в другие. Этот же принцип лежит в основе и раздельного от потребителей выращивания живого корма, когда выращиваемый кормовой объект имеет иные, чем его потребитель, требования к условиям среды.

Мы говорили о факторах водной среды, оказывающих влияние на животный и растительный мир водоемов. Среда всегда характеризуется определенным сочетанием, комплексом этих факторов, к которым идет приспособление жизненных форм. Это приспособление касается как выработки соответствующих функций и отвечающих им структур, так и закономерностей поведения и распределения организмов в водоемах.

Вода как среда жизни — как биотоп гидробиоса, в связи с конкретизацией действующих в ней факторов, может быть разбита на две резко отличных среды обитания — море и континентальные воды. Каждая из этих сред обитания, представляющая в целом биотопы морских организмов и обитателей континентальных водоемов, может быть подразделена на типы водоемов. Учение о типах водоемов — самостоятельный, но еще слабо разработанный участок гидробиологии. Океаны и моря, озера и реки могут быть разбиты на определенные типы, характеризующиеся качественными отличиями друг от друга. С другой стороны, внутри определенного типа, или ряда, водоемы могут быть между собой генетически связаны, представляя серию последовательно сменяющих друг друга стадий развития.

Мы предлагаем называть типами качественно отличные состояния (и группировки) водоемов (Иоганзен, 1951). Типами можно считать, например, следующие группы естественных континентальных водоемов:

I. Подземные и грунтовые воды.

II. Наземные текучие воды (ручьи, реки).

III. Пойменные водоемы (рукав — затон—старица).

IV. Озера.

V. Болота.

Человеком созданы особые типы водоемов: водохранилища, каналы, рисовые поля и др.

Каждый тип водоема характеризуется рядом специфических признаков, составляющих его особое качество как биотопа. Например, грунтовые воды отличаются мелкой струйчатостью, малыми скоростями, отсутствием свободной поверхности, своеобразным физико-химическим режимом и т. п.; наземные текучие воды—постоянным движением, размывом, переносом и отложением материала и т. д.; пойменные водоемы—периодическими соединениями с рекой, накоплением аллохтонных отложений и пр.; материковые озера — замкнутостью, характерной стратификацией гидрологических факторов, большим влиянием берегов на толщу воды; наконец, болота — исчезновением свободной поверхности воды, развитием сплошного растительного покрова и т. п. Соответственно этим свойствам биоценозы каждого типа водоемов существенно различаются между собой. Внутри типа можно различать стадии развития водоемов, которые свидетельствуют о существенных и закономерных изменениях биотопов. Например, пойменные водоемы образуют генетический ряд «рукав — затон— старица»; материковые озера проходят стадии олиготрофии, мезотрофии, эвтрофии; болота также характеризуются несколькими стадиями и т. л. Отличия между последовательными стадиями развития водоемов не столь значительны, как между типами, но тоже носят качественный характер.

Как видно из вышесказанного, классификация водных биотопов является делом весьма сложным. В пределах среды обитания нужно различать типы и стадии развития водоемов; кроме того, на конкретном водоеме, относящемся к определенному типу и стадии развития, отражается также его географическое положение (ландшафт) и некоторые другие факторы. В результате этого различных биотопов оказывается весьма много.

Водоемы разных типов существенно различаются по своей производительности — развитию в них бактериальной, растительной и животной жизни.

Продукция бактериальной биомассы водоема зависит от его типа, определяющего трофичность (кормность). По исследованиям М. В. Иванова (1955), внесение в водоем жесткой растительности «зеленых удобрений» увеличивает содержание питательных веществ в воде и сокращает время генерации в 2, 5—3 раза (с 18 до 6—8 часов). Время генерации зависит от трофичности водоема: в эвтрофных водоемах дельты Волги оно равно 14—35 час. (в большинстве случаев 14—15 час. ), в мезотрофном оз. Глубоком 80— 200 час., в олиготрофном оз. Байкале — свыше 200 час. В эвтрофном водоеме прирост бактериальной массы составляет 1 —1, 8 мг/л в сутки, в мезотрофном— 0, 1 мг/л и олиготрофном — 0, 03 мг/л. Ускорение размножения бактерий в воде не всегда ведет к увеличению их биомассы, так как обычно увеличивается количество выедающего бактерий зоопланктона.

В водоемах условия жизни резко отличаются по глубине, в связи с уменьшением освещенности и подвижности вод, понижением температуры, возрастанием давления и т. п. Исследователями предложено много схем вертикального расчленения морских и континентальных вод, отличия которых обусловлены конкретными особенностями отдельных участков гидросферы, служивших предметом исследования того или другого автора.

В целях унификации вертикального ресчленения морского дна Всесоюзный гидрологический съезд в 1928 г. принял пожелание, чтобы советские исследователи придерживались следующей единой схемы зон бентали:

1. Супралитораль — зона брызг, выше уровня максимального прилива.

2. Литораль — зона приливов и отливов.

3. Сублитораль — зона водорослей, от 0 до 200 м глубины.

4. Батиаль — зона свала с наклоном дна до 42°, от 200 до 1700 м глубины.

5. Абиссаль — зона ложа океана, простирающаяся до наибольших глубин.

Толща воды, или пелагиаль, подразделяется на свои зоны: эпипелагиаль (0—200 м), батипелагиаль (200—1700 м) и абиссальную пелагиаль.

Отдельные вертикальные зоны дна могут разделяться дальше на ярусы и этажи. Существенные различия биотопов в пределах определенных вертикальных зон зависят прежде всего от грунта. В зависимости от размера частиц различают: глыбы (размер зерна более 1000 мм), валуны (100—1000 мм), галечник (10—100 мм), гравий (1 —10 мм), песок (0, 1 — 1 мм), ил (0, 01—0, 1 мм) и глину (меньше 0, 01 мм).

В связи с многочленным подразделением водной среды на биотопы может быть дана также соответствующая им классификация крупных группировок биоценозов:

1. Гидробиос — все живое население водной среды.

2. Биом — совокупность биоценозов водоема.

3. Пелагос — население пелагиали:

а) Нейстон — обитатели поверхностной пленки воды.

б) Планктон — пассивные пловцы.

в) Нектон — активные пловцы.

4. Нентос — население бентали:

а) Эпибентос — поверхностные организмы.

б) Инбентос—находящихся внутри грунта организмы.

Каждая из этих группировок, как и промежуточных между ними, разделяется на ряд определенных биоценозов, характер которых зависит от конкретных особенностей водоема — его происхождения, местоположения и т. п.

Схема вертикального подразделения морского дна.

А. П. Скабичевский (1956) отстаивает определение планктона как биоценоза особого типа, компоненты которого необходимо связаны с толщей воды и ведут свободноплавающий, взвешенный образ жизни, независимый или лишь частично зависимый от твердого субстрата (Рылов, 1922), и возражает против включения в планктон организмов бентоса, попадающих в планктонную сеть. Сезонные изменения планктона в водоеме рассматриваются как смена биоценозов, а не как аспекты одного устойчивого биоценоза (Воронихин, 1950).

По этому поводу необходимо сказать, что, конечно, планктон и бентос представляют собой разные «классы» биоценозов, однако не исключается возможность присутствия организмов бентоса в планктоне, и наоборот. Когда А. П. Скабичевский говорит об организмах планктона, обладающих приспособлениями к парению, которых лишены представители бентоса, то понятие планктон фигурирует у него в смысле жизненной формы, но не биоценоза. В биоценозе же могут быть различные жизненные формы, а один вид может входить в состав разных биоценозов, в различном численном соотношении. Таким образом, в планктоне, как биоценозе; наряду с различными жизненными формами истинных планктеров могут быть на положении факультативно-планктонных жизненные формы других биотопов.

Что касается сезонных изменений планктона, то это именно сезонные аспекты одного биоценоза, который нужно рассматривать в годичном разрезе, а не как одно—два поколения. Нет оснований считать эти сезонные аспекты биоценоза за смену биоценозов, которая ежегодно повторяется с небольшими вариациями.

Таковы некоторые особенности развития жизни в воде.

Но вода не только среда жизни, т. е. внешняя среда, в которой живут микроорганизмы, растения и животные. Вода является также внутренней средой всех живых существ. «Вода входит в состав крови, лимфы и других соков тела как водных, так и наземных организмов; эти жидкости в их общей совокупности образуют то, что можно назвать внутренней средой организма». Внутренняя и внешняя среды разделены между собой наружными покровами бионтов, которые у большинства, как мы видели, проницаемы для воды в обе стороны.

Вода составляет существенную составную часть тела не только гидробионтов, но вообще всех живых существ. В среднем более половины веса тела каждого живого существа приходится на воду; среднее количество воды в живых растениях не менее 75'%; даже в теле человека воды содержится более 60%. Поскольку достаточное количество воды является непременным условием для осуществления всех химических функций протоплазмы, то количество воды в органах и тканях пропорционально наличию в них протоплазмы и энергии обмена их веществ; мало воды в жировой ткани, бедной протоплазмой, и в костной, несущей преимущественно физические функции. В жидкой ткани, как кровь, и в плотной, как сердечные мышцы, имеется одинаковое количество воды — 79%, в мозговой ткани — почти 78% и даже в костной — 50%. При такой роли воды понятно, что организм не может терять безнаказанно заключающуюся в нем воду, и действительно, наземные млекопитающие могут оставаться живыми, потеряв весь свой жир и до 50% белков, но умирают, лишившись всего 10% заключающейся в них воды.

В общем зародыши животных богаче водою, чем взрослые, а низшие животные богаче водою, чем высшие, но особенно много воды содержат гидробионты. Вода, конечно, столь же необходима для них, как и для обитателей других сред жизни, а ее добывание не может представлять особых затруднений. Поэтому количество воды в водорослях доходит до 98%, а в водных животных, особенно планктонных, как сальпы и ктенофоры, — до 99% (Зернов).

В связи со столь большой ролью воды в жизни организмов и особенно гидробионтов, у последних выработался ряд приспособлений против потери влаги т. е. против высыхания. Во временных водоемах, через короткое время пересыхающих, развиваются виды с укороченным жизненным циклом, например, дафния магна, которая дает свое первое потомство на 7—8 день жизни, а затем каждые три дня производит по 12—60 яиц (потомство одной дафнии: через месяц может дойти до 30 млн. особей). При высыхании водоема гидробионты сохраняют жизнь путем закапывания во влажный грунт, выделения слизи и закупорки всех отверстий, образования яиц или почек и г. п. Высшей формой подобного приспособления является анабиоз, т. е. состояние скрытой жизни, в котором могут находиться некоторые организмы (коловратки, круглые черви, тихоходки и др. ) под влиянием неблагоприятных условий влажности и температуры. С потерей части воды связаны также явления солевого и теплового анабиоза и способность некоторых организмов переносить временное замерзание. Это специальная область, представляющая особый физиологический интерес и имеющая большое практическое значение.

Гадробионты находятся в подлинном взаимодействии с водной средой: среда влияет на организмы, а организмы, в свою очередь, воздействуют на среду. Это взаимодействие происходит через различные факторы внешней среды. Рассмотрим его на примере солености.

Соленость, как фактор, обусловливает распространение организмов и их распределение в водоеме в соответствии с отношением особей к данному агенту внешнего мира. Далее, соленость определенным образом отражается на физиологии животных и растений, а следовательно, и на их морфологии. Для пресноводных организмов неблагоприятно повышение солености (например, в замкнутых озерах при колебаниях их уровня, как в Чанах, Балхаше и других), для морских — как значительное повышение, так и понижение солености.

Неблагоприятные воздействия солености ведут к ослаблению питания, уменьшению темпа роста, задержке полового созревания и т. п., что сопровождается образованием карликовых форм. Некоторые виды организмов образуют в воде разной солености соответствующие ей формы (разновидности), например: крупные в морях рыбы кумжа и корюшка дают в пресных водах мелких форель и снетка, солоноводный рачок артемия в пресной воде превращается в бранхипуса и т. д.

Рассматривая влияние внешних условий на организмы (не только солености, но также света, температуры, течений и всех других факторов), мы можем подчеркнуть общую закономерность: изменения организмов соответствуют (адэкватны) этим внешним воздействиям.

В процессе своей жизни организмы изменяют окружающую их среду. Так, по отношению к солености наблюдаются следующие изменения. Водные растения извлекают нужные им элементы непосредственно из окружающего их раствора, животные же частью непосредственно, в основной же массе посредственно — через растительную пищу.

«Химический анализ морских организмов приводит нас к выводу, что водные организмы не только способны вообще извлекать тем или иным путем нужные им элементы из морской воды, но и могут концентрировать в своем теле в значительных количествах такие элементы, которые находятся в воде в очень слабых растворах. Несомненно, что целый ряд элементов концентрируется в теле гидробионтов в гораздо большей степени, сравнительно с концентрацией их в морских и пресных водах. Благодаря такому извлечению солей организмами солевой состав воды совершенно меняется».

В водных организмах концентрация целого ряда элементов в десятки, сотни и даже тысячи раз превышает их концентрации в море. В связи с этим среди гидробионтов могут быть выделены концентраторы кремния, кальция, магния, железа и других элементов. Кремнием богаты диатомеи (до 19—20% сырого веса), радиолярии, кремневые губки (до 88%), хвощи, зостера и др., тогда как в морской воде содержится SiО2 всего 0, 0002 т/л. Концентраторами кальция являются известковые водоросли, корненожки, кораллы (до 53% СаО), моллюски, иглокожие и др. Железо концентрируют железобактерии (более 20%) и некоторые водоросли. Натрием богаты фукусы и ламинария. Медь найдена в крови ракообразных и устриц. Иодом богаты губки, роговые кораллы и водоросли (до 1 %).

Это только некоторые примеры. Гидробионты извлекают из воды самые различные элементы. Концентрация их в теле организмов происходит в результате того, что соли, поступая в клетки организма, соединяются там с органическими веществами и переходят при этом в коллоидную форму, при которой выйти из клетки в окружающую среду они уже не могут. В особенно больших количествах накапливаются в организме те соли, которые служат для его питания, построения скелета и пр.

Рассматривая влияние водных организмов на среду жизни, мы можем подчеркнуть характерную закономерность: организмы извлекают в процессе жизнедеятельности элементы внешней среды избирательно и потому их влияние на среду является специфическим, характерным для видовой природы.

С. А. Зернов справедливо указывает, что без морских организмов соотношение солей в растворе морской воды и степень солености моря были бы совершенно другими. То же касается, конечно, и всех континентальных вод.

Сопоставление солевого состава внутренней и внешней среды может привести к некоторым интересным выводам. Как мы уже отмечали выше, соки тела морских беспозвоночных и морская среда сходны между собой не только по величине осмотического давления, но и по химическому составу.

Если мы возьмем процентное отношение Са, К и Mg к Na в морской воде и соках некоторых животных, то получим следующие цифры:

Жидкость	Na	Са	К	Mg
Морская вода	100	3, 84	3, 66	11. 99
Соки медузы	100	4, 13	5, 18	11,43
Кровь омара	100	8, 03	7, 12	2, 88
Серум крови собаки	100	2, 52	6, 86	0, 81
Раствор Рингера	100	3, 34	5, 86	—

Отсюда видно общее сходство процентных отношений Са, К и Mg в морской воде и соках тела ряда организмов, а также в физиологическом растворе Рингера, который служит для поддержания работы изолированного сердца лягушки.

Когда возникла первая протоплазма, она обособилась от морской воды, но основные элементы солевого состава морской воды — Са, К, Mg, Na — продолжают играть в жизни плазмы существенную роль. Развитие живого сопровождалось усложнением химического состава и дифференцировкой частей, поэтому состав мышц какого-нибудь наземного позвоночного имеет уже мало отношения к составу морской воды.

Но иную картину мы имеем в отношении крови и соков тела животных. «Первичные организмы несомненно походили на бластулы, гаструлы и трохофорные личинки современных морских животных. Полость тела первых морских организмов заключала в себе целомическую жидкость, которая в основе была не чем иным, как морской водой, окружающей эти первые организмы. Эта первичная полостная жидкость так и сохранилась в мало измененном составе в виде жидкостей тела (крови и др. ) вплоть до самых высших представителей животного мира, как водных, так и наземных».

Внутренние жидкости животных представляют собой как бы взятую внутрь часть внешнего (водного) мира.

Внешние условия, как говорит Т. Д. Лысенко, будучи включены, ассимилированы живым телом, становятся уже не внешними условиями, а внутренними, то есть они становятся частицами живого тела, и для своего роста и развития уже требуют той пищи, тех условий внешней среды, какими в прошлом они сами были. Живое тело состоит как бы из отдельных элементов внешней среды, превратившихся в элементы живого тела.

Но вместе с развитием жизни на Земле изменялась и среда, в частности, солевой состав воды моря. Реки ежегодно вносят с суши в моря значительные количества солей, организмы в свою очередь извлекают отдельные элементы из морской воды для построения своего тела. В результате этого в природе происходит довольно сложный круговорот элементов.

Однако судьба рассматриваемых 4 элементов — Са, К, Na и Mg — различна. Благодаря наличию в море концентраторов кальция, а на суше поглощению калия растениями и образованию в море нерастворимых калиевых соединений, количество Са и К в море остается практически постоянным: сколько их приносится в океан реками, столько же отлагается на дне океана (в виде скелетных образований, ведущих к возникновению известняка и т. п. ).

Иное дело с натрием и магнием. Нет организмов, которые отлагали бы в себе большие количества этих элементов, и нет нерастворимых минералов, которые заключали бы в себе большое количество натрия. Поэтому количество Na и Mg в морской воде с течением времени все увеличивается.

Различия в концентрации магния в жидкостях тела различных животных С. А. Зернов объясняет временем их возникновения. Предки наземных позвоночных оставили мировой океан в ту эпоху, когда количество магниевых солей в океане было сравнительно незначительным, и часть этого океана с пониженным содержанием магния они и «унесли» с собой на сушу в виде соков своего тела. Оставшиеся в океане организмы, как медузы и другие, продолжали приспособляться к увеличивающемуся в море количеству магния, которое в настоящее время и дошло у них до 11 частей Mg на 100 частей Na.

В результате жизнедеятельности организмов в водной среде создается определенная биологическая продукция. Kaк указывает

В. Р. Вильямс, «причина плодородия океана есть обитание его живыми организмами, т. е. качественно та же, что и причина плодородия почвы».

В качестве примера назовем показатели продукции различных групп организмов в Баренцевом море.

Добывание пищи фильтрацией является одной из особенностей трофики водных животных и в других средах не имеет места. Этот способ питания распространен среди всех групп животного населения водоемов, как среди планктонных животных, так и среди обитателей дна. Весьма велик также размах использования фильтраторами пищевых продуктов гидросферы. В трофический спектр этой группировки входят представители самых разнообразных групп водного населения, а также выделения организмов и остатки их тел в разных фазах распада, до коллоидов включительно. Установление у животных чрезвычайно тонких фильтрующих органов содействовало возникновению представлений о безвыборности питания у фильтраторов. Однако, как экспериментально установила Н. С. Гаевская (1949), ветвистоусым ракообразным свойственно избирательное отношение к пищевым качествам взвеси. Анализ литературных данных позволяет прийти к выводу, что избирательное, а не пассивное, отношение к пищевым качествам Фильтруемого материала в той или иной степени присуще всем фильтраторам.

Используемая литература: Основы Экологии: Учеб. лит-ра./Б. Г. Иоганзен Под. ред.: А. В. Коваленок,- Т.: Типография № 1,-58 г.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

privetstudent.com

Урок в 5 классе «Вода как среда жизни».

Чоджан Зарема Халитовна-учитель биологии МБОУ «Первомайская школа»

Технологическая карта

Биология 5 класс.

Тема урока

Вода как среда жизни организмов.

Тип урока

Урок изучения нового материала

Дата

Образовательные ресурсы

УМК

Презентация «Вода - среда жизни»

Цель урока

Изучить особенности водной среды, приспособления организмов обитающих в данной среде.

Задачи урока

Образовательные: сформировать представление о водной среде обитания, познакомится с факторами среды, закрепить знания о многообразии живых организмов. С помощью проблемных вопросов повышать интерес к учебно-познавательной деятельности.

Развивающие: развитие любознательности, формирование интереса к изучению природы Развивать умение систематизировать, выделять главное и существенное, устанавливать причинно-следственные связи развивать воображение учащихся.

Воспитательные: формировать познавательный интерес к предмету; способствовать формированию экологического мышления, воспитывать у обучающихся уважение к научному, исследовательскому труду.

Здоровьесберегающие: создать условия для снятия усталости, переключая виды деятельности.

Основные понятия и термины

Плотность воды, давление воды, планктон, бентос.

Планируемые

результаты

Личностные: осознание единства и целостности окружающего мира; формирование коммуникативной компетентности в общении с одноклассниками в процессе учебно-исследовательской деятельности.

Метапредметные:

1. Регулятивные УУД: умение организовать выполнение заданий учителя. Развитие навыков самооценки и самоанализа.

2. Познавательные УУД: умение работать с различными источниками информации, преобразовывать ее из одной формы в другую, выделять главное в тексте, структурировать учебный материал.

3. Коммуникативные УУД: умение строить эффективное взаимодействие с одноклассниками

Предметные: характеризовать и выделять существенные особенности условий водной среды обитания; распознавать по

рисункам учебника черты приспособленности живых организмов к водной среде жизни, описывать их; приводить примеры обитателей водной среды жизни

Личная значимость изучаемого материала для обучающихся

Вода - одно из самых распространенных веществ на Земле, она обладает уникальными свойствами, содержится в живых организмах.

Необходимо в сутки принимать до 1 литра воды.

Задачи для обучающихся

Узнать, как связано строение живых организмов и свойств воды?

Методы обучения

Частично-поисковый: найти информацию в учебнике. Провести исследование

Приёмы деятельности учителя

Постановка проблемы, подведение к выводу, организация самостоятельной работы обучающихся с материалами для урока.

Организация деятельности обучающихся

Изучение предложенных материалов об особенности водной среды, приспособления организмов обитающих в данной среде, работа с текстом учебника, отвечают на вопросы, работа в рабочих тетрадях; Класс имитирует работу ученых гидробиологов. Класс делится на группы - «лаборатории», каждая из которых получает свое задание.

Лаборатория № 1 «Экологи» - выделяет особенности водной среды ( плотность, освещенность, температура, содержание кислорода и т.д.) .

3. Лаборатория № 2 «Ботаники» - выявляют особенности строения растений, обитающих в водной среде.

4. Лаборатория № 3 «Зоологи» - выявляют особенности строения животных, обитающих в водной среде.

Опорные понятия урока

Гидросфера

План урока;

1.Организационный момент . – Добрый день, юные мыслители! Я рада видеть ваши умные и добрые лица!

Я готова начать работу и надеюсь на ваше сотрудничество и творческий подход к делу. Вы готовы?

Спасибо, я уважаю смелых и отзывчивых людей!

2. Актуализация знаний учащихся. Фронтальный опрос.

Ребята, на прошлом уроке мы с вами узнали, что на нашей планете есть 4 среды обитания и познакомились с наземно-воздушной средой.

А как называется наша планета? ---Земля

А почему космонавты, глядя на нашу планету из космоса называют ее Океаном? (более 70% нашей планеты занято водой)Включаю звуки природы- шум воды и крики чаек, прослушиваем 30 секунд, прошу закрыть глаза и представить себя на берегу моря…

Вы уже догадались о какой среде обитания сегодня пойдет речь? Правильно, о водной среде.

( записываю тему урока на слайде) Эпиграфом к уроку я выбрала высказывание знаменитого французского писателя Антуана де Сент –Экзюпери

« Вода! … Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь»

Осмысление

Далее использую прием Знаю-Хочу знать-узнал

Давайте выясним , что мы знаем об этой среде (дети высказываются, я записываю на доске)

Знаю Хочу знать Узнал

Заполнена водой какие условия среды

Обитатели рыбы Какие организмы живут и чем питаются

И т.д. Как приспособились к этой среде

Чем отличается наземно-воздушная среда от водной

Помогаю детям сформулировать цели на уроке. Далее поэтапно достигаем поставленных целей.

Ребята с какими понятиями мы познакомились на прошлом уроке (среда обитания, экологические факторы).Что такое среда обитания? Назовите среды обитания. Приведите примеры организмов обитающих в этих средах. Что такое экологические факторы? На какие группы делятся экологические факторы. Какие факторы относятся к абиотическим, биотическим, антропогенным. Приведите примеры.

3. Изучение нового материала

Ребята тема нашего урока «вода как среда жизни организмов». Какую оболочку земли образует вода?. К каким экологическим факторам относится вода?.

Запишите в тетрадь тему урока.

Водная среда жизни Гидросфера

Свойства Экологические факторы Приспособления

Вода самое распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера.

Итак, вся вода на земле образует … (гидросферу).

Ребята давайте вспомним известные вам свойства воды: агрегатное состояние (жидкое, твердое и газообразное), вода растворитель, вода медленно нагревается и остывает, вода подвижна.

Ученик выступает сообщением об исследовании свойств воды:

На время нашего занятия я предлагаю вам стать учеными исследователями –гидробиологами. Кто знает чем занимаются эти ученые? ( изучением организмов, живущих в воде).

Вы будете работать в трех лабораториях.

Лаборатория № 1«Экологи» - Ваша задача выделить особенности водной среды, к которой необходимо приспособиться живым организмам.

Лаборатория № 2 «Ботаники» - Ваша задача выявить особенности строения растений, обитающих в водной среде.

Лаборатория № 3 «Зоологи» - Ваша задача выявить особенности строения животных, обитающих в водной среде.

Каждая лаборатория получает тексты с описанием водной среды и конверты, из которых вам необходимо выбрать опорные слова, которые помогут справиться с заданием. (На выполнение задания отводится 5 минут).

Учащиеся приступают к выполнению полученных заданий, учитель выступает в роли консультанта. Ребята выбирают из конверта опорные слова,

Физкультминутка

После проделанной работы, «сотрудники» лабораторий делают отчет, обосновывая свою точку зрения и выносят результаты работы на доску .

Закрепление знаний

А сейчас выясним как вы внимательно слушали друг друга.

1.Выберите организмы, обитающие в водной среде.( слайд )

2.Выберите приспособления живых организмов к водной среде обитания.(слайд )

3.Водная среда по сравнению с другими…(слайд )

Учащиеся называют животное и его приспособления к данной среде обитания.

7. Рефлексия

Что нового узнал для себя?

Что непонятно?

Меня сегодня заинтересовало?

Домашнее задание. Параграф № 6 вопросы на стр. 21

Творческое задание: Составить кроссворд «Вода»

Итог урока. В капельках воды рисуем рожицы.

Оценки обучающимся, активно работавшим на уроке

infourok.ru

Вода как среда жизни

Вода, из которой миллионы лет тому назад возникла вся органическая жизнь на Земле и без которой немыслимо наше существование, сама живет полной жизнью. Даже в самой маленькой капле воды кипит жизнь.

В капле воды, взятой из пруда, под микроскопом совершенно неожиданно открывается целый мир странных крошечных существ: в путанице нитей водорослей катятся маленькие шарики и бочки, тут же вертятся какие-то колесики, похожие на сияющие солнца; между светящимися цветочками передвигаются необыкновенные микроскопические животные, похожие на тех, которых изображают на гербах. Говорят: «Пруд зацвел». Это крохотные желто-зеленые растения затянули его поверхность. Малюсенькие животные своими кислородными фонариками освещают воды морей.

Одноклеточная туфелька

В воде живет еще одно интересное крошечное создание — одноклеточная туфелька. Оно называется туфелькой, но по существу это микроскопический слизистый комочек, покрытый чрезвычайно тонкими ресничками длиною 1/5 миллиметра. Крохотное создание — и все же величайшее чудо природы! У нее нет ног, но, вытягиваясь и снова сжимаясь, она может передвигаться. Растягиваясь, она может делиться на части, создавая себе сколько угодно братьев и сестер, и сама при этом не погибает.

Если вода, в которой она живет, высохнет, туфелька не умирает, как рыба. Она и не высыхает, а лежит себе месяцами, зарывшись в песок, и ждет, когда ветер унесет ее в какую-нибудь лужицу. Здесь она снова пробуждается к жизни. Для человека смертельна температура воздуха —70°, туфелька же выдерживает температуру до —270°!

Примитивное создание, туфелька, может приобретать определенные привычки. Невероятно, правда? В одном зоологическом институте туфельки долго жили в трехгранной банке. Без устали плавали они вдоль стенок своего жилища. Этот путь запечатлелся в их памяти. Когда их поместили в круглую банку, плавая, они продолжали совершать свой путь по треугольнику.

Планктон

Ученые, которые изучают воду как среду жизни, исследуя простейшие живые существа в капле воды дали им название «планктон».

К планктону принадлежат и медузы. Часто они бывают величиной с суповую тарелку. Как раскрывшиеся парашюты, колышутся они на поверхности моря. На 98 процентов они состоят из воды. И все же у них есть и рот, и желудок. Для защиты от врагов они снабжены оружием — крапивными нитями, вызывающими ожог. Планктон — это большое «подводное пастбище» для рыб, обитателей прудов и озер. Но и человеку он приносит пользу.

Рыбы и млекопитающие

Рыбу ловят самыми разнообразными способами. Миллионы людей вынуждены питаться одной рыбой. Море можно сравнить с большим полем. Оно дает урожай, хотя его и не обрабатывают. С давних времен жители прибрежных стран уходили в море на лов рыбы. Мореплаватели и открыватели новых земель, торговцы и колонизаторы в основном питались рыбой.

Ни одна другая рыба не приносила людям столько богатства и счастья, и в то же время нищеты и отчаяния, как сельдь. Не раз между народами разгорались кровавые войны из-за обладания лучшими местами лова сельди. Норвежский город Берген благодаря сельди стал богатейшим городом Северной Европы. Но не раз из-за сельди он приходил в упадок. Об Амстердаме, ведущем большую торговлю голландскими сельдями, говорят, что он построен на «рыбьих костях». Один из красивейших немецких курортов на острове Узедом, где в 1921 году лечился Максим Горький, еще с тех времен, когда он был рыбацкой деревней, называется «Heringsdorf» — «Сельдяная деревня». И в гербе его красуется серебряная сельдь.

Ежегодно мировой улов рыбы составляет около 15 миллионов тонн. Для перевозки ее потребовалось бы около 10000 вагонов-холодильников.

Польза мяса рыб неоспорима, в рыбе много белка и витаминов, поэтому она играет важную роль в питании человека. Кроме того, рыба содержит целый ряд солей фосфора, железа и йода, необходимых нашему организму. Лецитин, имеющийся в рыбе, укрепляет нашу нервную систему.

Кит, самый крупный обитатель океанов, млекопитающее тоже питается планктоном. Как «поставщик» жира, он особенно ценен. Из печени китов ежегодно вырабатывается около 25 миллионов тонн рыбьего жира. Только один кит дает столько жира, сколько можно получить от ста коров или двух тысяч свиней. Кроме того, кита ведь не нужно выкармливать, а это большая экономия. Чтобы подчеркнуть значение лова китов для питания человека, приведем еще несколько цифр для сравнения: 400 килограммов печени кашалота по содержанию в них витамина А могут заменить сто тонн хорошего сливочного масла или пять миллионов штук куриных яиц.

Сельдь и кит — это только два представителя многочисленной семьи, обитающей в морских водах. Очень немногие рыбы не имеют значения как продукт питания или вовсе несъедобны. В морях водятся и опасные для человека рыбы, например хищные акулы.

Опасные бактерии

Даже самая маленькая капля воды может быть благоприятной средой для жизни злейших врагов человека, гораздо опаснее акулы. В поле зрения микроскопа мы увидим их в виде винтиков, спиралей, шариков, палочек-величиной не более 1/1000 миллиметра. В их обществе безвредная туфелька выглядит как тыква рядом с бобами. Это бактерии. Латинское название их — «бациллы». Если их поместить в питательную среду и подкармливать сахаром и мясным экстрактом, они размножаются так быстро, что их можно видеть невооруженным глазом.

В средние века, когда «черная смерть» — чума уничтожила в Европе 40 миллионов человек, в этом обвинили евреев. Вместо того, чтобы найти истинную причину бедствия, служители церкви сказали: «Евреи отравили колодцы! Убейте их!» В действительности в этом повинны были сами люди, их нечистоплотность и беспечное отношение к питьевой воде. Но в то время бактерии — возбудители тифа, дизентерии, холеры, сибирской язвы — были еще неизвестны.

Открытие бактерий началось только с 1675 года, когда голландцу Левенгуку впервые удалось отшлифовать небольшую стеклянную линзу, дававшую увеличение в 150 раз. Левенгук был первым, увидевшим мир странных живых существ в капле воды.

Современный электронный микроскоп дает увеличение уже в 1000000 раз. Если рассматривать под микроскопом бациллу сибирской язвы, то она покажется нам величиной с майского жука.

Только после того как ученые открыли таинственных возбудителей болезней, стало возможным бороться с ними. Эпидемий, которые распространяются через воду, теперь почти не бывает. Напрасно мы будем искать в воде из водопровода опасный мир крошечных существ. Прежде чем подать воду в дом, ее не раз исследуют и очищают. Исследование воды производят при помощи химического анализа.

libtime.ru

Шпаргалка - Вода как среда обитания

Минское Учреждение Образования “Гимназия №14”

Реферат по биологии на тему:

“ ВОДА — СРЕДА ОБИТАНИЯ ”

Подготовила ученица 11“Б” класса

Масловская Евгения

Преподаватель:

Булва Иван Васильевич

Содержание.

1. Водная среда обитания – гидросфера.

2. Вода – уникальная среда.

3. Экологические группы гидробионтов.

4. Режимы.

5. Специфические приспособления гидробионтов.

6. Фильтрация как тип питания.

7. Приспособление к жизни в пересыхающих водоемах.

8. Заключение.

1. Водная среда – гидросфера

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вода покрывает 71% площади земного шара и составляет1/800 часть объема суши или 1370 м3. Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах – 94-98%, в полярных льдах содержится около 1,2% воды и совсем малая доля – менее 0,5%, в пресных водах рек, озер и болот. Соотношения эти постоянны, хотя в природе, не переставая, идет круго-ворот воды (рис. 1).

В водной среде обитает около 150 000 видов животных и 10 000 растений, что составляет соответственно всего 7 и 8 % от общего числа видов Земли. На основании этого был сделан вывод о том, что на суше эволюция шла намного интенсивнее, чем в воде.

В морях-океанах, как в горах, выражена вертикальная зональность. Особенно сильно различаются по экологии пелагиаль – вся толща воды, и бенталь – дно.

Толща воды – пелагиаль, по вертикали делится на несколько зон: эпипелигеаль, батипелигеаль, абиссопелигиаль и ультраабиссопелигиаль (рис. 2).

В зависимости от крутизны спуска и глубины на дне тоже выделяют несколько зон, которым соответствуют указанные зоны пелагиали:

— литоральная – кромка берега, заливаемая во время приливов.

— супралиторальная – часть берега выше верхней приливной черты, куда долетают брызги прибоя.

— сублиторальная – плавное понижение суши до 200м.

— батиальная – крутое понижение суши (материковый склон),

— абиссальная – плавное понижение дна океанского ложа; глубина обеих зон вместе достигает 3-6 км.

— ультраабиссальная – глубоководные впадины от 6 до 10 км.

2. Вода – уникальная среда.

Вода — это совершенно уникальная среда во многих отношениях Молекула воды, состоящая их двух атомов водорода и одного атома кислорода, удивительно стабильна. Вода является единственным в своем роде соединением, которое одновременно существует в газообразном, жидком и твердом состоянии.

Вода – не только живительный источник для всех животных и растений на Земле, но является для многих из них и средой обитания. К их числу, например, относятся многочисленные виды рыб, в том числе караси, населяющие реки и озёра края, а также аквариумные рыбки в наших домах. Как видите, они прекрасно себя чувствуют среди водных растений. Дышат рыбки жабрами, извлекая кислород из воды. Некоторые виды рыб, например, макроподы дышат атмосферным воздухом, поэтому периодически поднимаются на поверхность.

Вода — среда обитания многих водных растений и животных. Одни из них всю жизнь проводят в воде, а другие находятся в водной среде лишь в начале своей жизни. В этом можно убедиться, посетив небольшой пруд или болото. В водной стихии можно обнаружить самых маленьких представителей — одноклеточные организмы, для рассмотрения которых требуется микроскоп. К ним относятся многочисленные водоросли и бактерии. Их количество измеряется миллионами на кубический миллиметр воды.

Другое интересное свойство воды заключается в приобретении весьма плотного состояния при температуре выше уровня замерзания для пресной воды эти параметры составляют соответственно 4 °С и О °С. Это имеет решающее значение для выживания водных организмов в зимний период. Благодаря этому же свойству лед плавает на поверхности воды, образуя защитный слой на озерах, реках и в прибрежных зонах. И это же свойство способствует термальной стратификации водных слоев и сезонному обороту водных масс в озерах в местностях с холодным климатом, что очень важно для жизни водных организмов. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов — планктон.

Полностью очищенная вода существует только в лабораторных условиях. Любая природная вода содержит в себе много различных веществ. В «сырой воде» это в основном так называемая защитная система или углекислый комплекс, состоящий из соли угольной кислоты, карбоната и бикарбоната. Этот фактор позволяет определить тип воды кислая, нейтральная или основная, — на основе ее значения рН, что с химической точки зрения означает содержащуюся в воде пропорцию ионов водорода. У нейтральной воды рН=7, более низкие значения указывают на повышенную кислотность воды, а более высокие, — на то что она щелочная. В известняковой местности вода озер и рек обычно имеет повышенные значения рН по сравнению с водоемами тех мест, где содержание известняка в грунте незначительное

Если вода озер и рек считается пресной, то морская вода называется соленой или солоноватой. Между пресной и соленой водой существует множество промежуточных типов.

3. Экологические группы гидробионтов.

Экологические группы гидробионтов. Наибольшим разнообразием жизни отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение флоры и фауны морей в сотни раз. Что касается распределения организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и в сублиторальной зоне. В зависимости от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели подразделяются на три экологические группы: нектон, планктон и бентос.

Нектон (nektos – плавающий) — активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения: рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.

Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – совокупность растений (фитопланктон: диатомовые, зеленые и сине-зеленые (только пресные водоемы) водоросли, растительные жгутиконосцы, перидинеи и др.) и мелких животных организмов (зоопланктон: мелкие ракообразные, из более крупных – крылоногие моллюски, медузы, гребневики, некоторые черви), обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям. В состав планктона входят и личинки животных, образуя особую группу – нейстон. Это пассивно плавающее «временное» население самого верхнего слоя воды, представленное разными животными (десятиногие, усоногие и веслоногие ракообразные, иглокожие, полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной стадии. Личинки, взрослея, переходят в нижние слои пелагели. Выше нейстона располагается плейстон – это организмы, у которых верхняя часть тела растет над водой, а нижняя – в воде (ряска – Lemma, сифонофоры и др.). Планктон играет важную роль в трофических связях биосферы, т.к. является пищей для многих водных обитателей, в том числе основным кормом для усатых китов (Myatcoceti).

Бентос (benthos – глубина) – гидробионты дна. Представлен в основном прикрепленными или медленно передвигающимися животными (зообентос: фораминефоры, рыбы, губки, кишечнополостные, черви, плеченогие моллюски, асцидии, и др.), более многочисленными на мелководье. На мелководье в бентос входят и растения (фитобентос: диатомовые, зеленые, бурые, красные водоросли, бактерии). На глубине, где нет света, фитобентос отсутствует. У побережий встречаются цветковые растения зостера, рупия. Наиболее богаты фитобентосом каменистые участки дна.

В озерах зообентос менее обилен и разнообразен, чем в море. Его образуют простейшие (инфузории, дафнии), пиявки, моллюски, личинки насекомых и др. Фитобентос озер образован свободно плавающими диатомеями, зелеными и сине-зелеными водорослями; бурые и красные водоросли отсутствуют.

Укореняющиеся прибрежные растения в озерах образуют четко выраженные пояса, видовой состав и облик которых согласуются с условиями среды в пограничной зоне «суша-вода». В воде у самого берега растут гидрофиты – полупогруженные в воду растения (стрелолист, белокрыльник, камыши, рогоз, осоки, трищетинник, тростник). Они сменяются гидатофитами – растениями, погруженными в воду, но с плавающими листьями (лотос, ряски, кубышки, чилим, такла) и – далее – полностью погруженными (рдесты, элодея, хара). К гидатофитам относятся и плавающие на поверхности растения (ряска).

Высокая плотность водной среды определяет особый состав и характер изменения жизнеобеспечивающих факторов. Одни из них те же, что и на суше – тепло, свет, другие специфические: давление воды (с глубиной увеличивается на 1 атм. на каждые 10 м), содержание кислорода, состав солей, кислотность. Благодаря высокой плотности среды, значения тепла и света с градиентом высоты изменяются гораздо быстрее, чем на суше.

4. Режимы.

Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-150С, в континентальных водоемах — 30-350С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +26...+270С, в полярных — около 00С и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.

В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши, распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания температуры.

Световой режим водоемов. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают гораздо глубже.

Сгущающиеся с глубиной сумерки имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине-фиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине-фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды — в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском — до 50 м, в мелких морях — до 5-15 м. Прозрачность рек в среднем 1-1,5 м. Поэтому граница зоны фотосинтеза сильно варьирует в разных водоемах.

Количество света в верхних слоях водоемов сильно меняется в зависимости от широты местности и от времени года. Длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза, в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.

Кислородный режим. Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода из-за усиленного его потребления.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны — они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние — аноксибиоз — и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы — жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию.

У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферное дыхание как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с воздушной средой.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям — заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние — повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов — метана, сероводорода и других, образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.

Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс — это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские — не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных — удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.

Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосматических организмов — млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию — анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз — средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

5. Специфические приспособления гидробионтов. Способы ориентации животных в водной среде.

Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие обитатели водоемов — млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные — сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга разных частей тела; рыбы — с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений — например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи эхолокации — восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.

Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и других органов.

Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным, — восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или нагула.

6. Фильтрация как тип питания. Некоторые гидробионты обладают особым характером питания — это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи, характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих, полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные — фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов. Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих организмов, работает как эффективная очистительная система.

7. Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах.

На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды. Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности — гипобиоза. Многие мелкие виды образуют цисты, выдерживающие засуху.

Другие переживают неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.

8.Заключение.

Вода является средою, которая во много раз плотнее воздуха. В силу этого она оказывает на живущие в ней организмы определённое давление и в то же время обладает способностью поддерживать тела, согласно закону Архимеда, по которому всякое тело, находящееся в воде, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им вода.

Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших!

www.ronl.ru

6. Особенности водной среды обитания. Световой режим и способы ориентации в водной среде. Температурный режим. Кислородный и солевой режимы в водной среде.

4.1.2. Основные свойства водной среды

Плотность воды– это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см3при 4 °C. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1,35 г/см3. Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 1 · 105Па (1 атм) на каждые 10 м.

В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами. Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер. Например, голотурии рода Elpidia, черви Priapulus caudatus обитают от прибрежной зоны до ультраабиссали. Даже пресноводные обитатели, например инфузории-туфельки, сувойки, жуки-плавунцы и др., выдерживают в опыте до 6 · 107Па (600 атм).

Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Стенобатность чаще всего свойственна мелководным и глубоководным видам. Только на литорали обитают кольчатый червь пескожил Arenicola, моллюски морские блюдечки (Patella). Многие рыбы, например из группы удильщиков, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и др. встречаются лишь на больших глубинах при давлении не менее 4 · 107– 5 · 107Па (400–500 атм).

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов – планктон («планктос» – парящий).

В составе планктона – одноклеточные и колониальные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие (рис. 39). Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение относительной поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов или щетинок, что увеличивает трение о воду; 2) уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т. п. У диатомовых водорослей запасные вещества отлагаются не в виде тяжелого крахмала, а в виде жировых капель. Ночесветка Noctiluca отличается таким обилием газовых вакуолей и капелек жира в клетке, что цитоплазма в ней имеет вид тяжей, сливающихся только вокруг ядра. Воздухоносные камеры есть и у сифонофор, ряда медуз, планктонных брюхоногих моллюсков и др.

Водоросли (фитопланктон) парят в воде пассивно, большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие видызоопланктона способны, однако, к вертикальным миграциям в толще воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность планктона составляет экологическая группанейстона («нейн» – плавать) – обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.

Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона («нектос» – плавающий). Представители нектона – рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших пловцов независимо от их систематической принадлежности и способа движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью конечностей.

Кислородный режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О2из-за усиленного его потребления. Например, в Мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации – она в 7-10 раз ниже, чем в поверхностных водах, населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным.

Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты– «окси» – кислород, «бионт» – обитатель). К ним относятся, например, пресноводные олигохеты Tubifex tubifex, брюхоногие моллюски Viviparus viviparus. Среди рыб очень слабое насыщение воды кислородом могут выдерживать сазан, линь, караси. Вместе с тем ряд видовстеноксибионтны– они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом (радужная форель, кумжа, гольян, ресничный червь Planaria alpina, личинки поденок, веснянок и др.). Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние –аноксибиоз– и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы – жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Например, рыба вьюн через кожу потребляет в среднем до 63 % кислорода. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при недостатке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Черви Tubifex tubifex сильно вытягивают тело в длину; гидры и актинии – щупальцы; иглокожие – амбулакральные ножки. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию. Двустворчатым моллюскам для этой цели служат реснички, выстилающие стенки мантийной полости; ракообразным – работа брюшных или грудных ножек. Пиявки, личинки комаров-звонцов (мотыль), многие олигохеты колышут тело, высунувшись из грунта.

У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания. Таковы двоякодышащие рыбы, сифонофоры дискофанты, многие легочные моллюски, ракообразные Gammarus lacustris и др. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с воздушной средой, например ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и др.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям – заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом;летние– повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода.

Частая гибель рыб и многих беспозвоночных зимой характерна, например, для нижней части бассейна реки Оби, воды которой, стекающие из заболоченных пространств Западно-Сибирской низменности, крайне бедны растворенным кислородом. Иногда заморы возникают и в морях.

Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов – метана, сероводорода, СО2и др., образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс – это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские – не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Например, при опреснении поверхностных слоев моря после сильных дождей радиолярии, морские рачки Calanus и другие спускаются на глубину до 100 м. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся кгомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей воде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных – удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2–2,5 мин выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется. Так, у туфелек Paramecium при солености воды 2,5%о вакуоль пульсирует с интервалом в 9 с, при 5%о – 18 с, при 7,5%о – 25 с. При концентрации солей 17,5%о вакуоль перестает работать, так как разница осмотического давления между клеткой и внешней средой исчезает.

Если вода гипертонична по отношению к жидкостям тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосмотических организмов – млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок.

Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию – анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам, черноморским полихетам Nereis divesicolor и др. Солевой анабиоз– средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие солоноватоводные водоемы.

Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10–15 °C, в континентальных водоемах – 30–35 °C. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +(26–27) °С, в полярных – около 0 °C и ниже. В горячих наземных источниках температура воды может приближаться к +100 °C, а в подводных гейзерах при высоком давлении на дне океана зарегистрирована температура +380 °C.

Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.

Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Например, летний день около острова Мадейра на глубине 30 м – 5 ч, а на глубине 40 м всего 15 мин. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине-зеленые проникают значительно глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине-фиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливании света с разной длиной волны.

Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине-фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.

У некоторых видов, обитающих у поверхности водоемов, глаза разделяются на две части с разной способностью к преломлению лучей. Одна половина глаза видит в воздухе, другая – в воде. Такая «четырехглазость» характерна для жуков-вертячек, американской рыбки Anableps tetraphthalmus, одного из тропических видов морских собачек Dialommus fuscus. Эта рыбка при отливах сидит в углублениях, выставляя часть головы из воды (см. рис. 26).

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц.

Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды – в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском – до 50, в мелких морях – до 5-15 м. Прозрачность рек в среднем 1–1,5 м, а в самых мутных реках, например в среднеазиатских Амударье и Сырдарье, всего несколько сантиметров. Граница зоны фотосинтеза поэтому сильно варьирует в разных водоемах. В самых чистых водах эуфотическая зона, или зона фотосинтеза, простирается до глубин не свыше 200 м, сумеречная, илидисфотическая, зона занимает глубины до 1000–1500 м, а глубже, вафотическую зону, солнечный свет не проникает совсем.

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции. Светящиеся виды есть почти во всех классах водных животных от простейших до рыб, а также среди бактерий, низших растений и грибов. Биолюминесценция, по-видимому, многократно возникала в разных группах на разных этапах эволюции.

Химия биолюминесценции сейчас довольно хорошо изучена. Реакции, используемые для генерации света, разнообразны. Но во всех случаях это окисление сложных органических соединений (люциферинов) с помощью белковых катализаторов(люцифераз). Люциферины и люциферазы у разных организмов имеют неодинаковую структуру. В ходе реакции избыточная энергия возбужденной молекулы люциферина выделяется в виде квантов света. Живые организмы испускают свет импульсами, обычно в ответ на раздражения, поступающие из внешней среды.

Свечение может и не играть особой экологической роли в жизни вида, а быть побочным результатом жизнедеятельности клеток, как, например, у бактерий или низших растений. Экологическую значимость оно получает только у животных, обладающих достаточно развитой нервной системой и органами зрения. У многих видов органы свечения приобретают очень сложное строение с системой отражателей и линз, усиливающих излучение (рис. 40). Ряд рыб и головоногих моллюсков, неспособных генерировать свет, используют симбиотических бактерий, размножающихся в специальных органах этих животных.

Рис. 40. Органы свечения водных животных (по С. А. Зернову, 1949):

1– глубоководный удильщик с фонариком над зубатой пастью;

2– распределение светящихся органов у рыбы сем. Mystophidae;

3– светящийся орган рыбы Argyropelecus affinis:

а – пигмент, б – рефлектор, в – светящееся тело, г – линза

Биолюминесценция имеет в жизни животных в основном сигнальное значение. Световые сигналы могут служить для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, подманивания жертв, для маскировки или отвлечения. Вспышка света может быть защитой от хищника, ослепляя или дезориентируя его. Например, глубоководные каракатицы, спасаясь от врага, выпускают облако светящегося секрета, тогда как виды, обитающие в освещенных водах, используют для этой цели темную жидкость. У некоторых донных червей – полихет – светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов, причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. У хищных глубоководных рыб из отряда удильщиковидных первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» – железу, заполненную слизью со светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжение бактерии кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движения червя и подманивая добычу.

В наземной обстановке биолюминесценция развита лишь у немногих видов, сильнее всего – у жуков из семейства светляков, которые используют световую сигнализацию для привлечения особей другого пола в сумеречное или ночное время.

4.1.3. Некоторые специфические приспособления гидробионтов

Способы ориентации животных в водной среде. Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможностизрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.

Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты(инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие (например, медузы). Многие обитатели водоемов – млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные – сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга различных частей тела; рыбы – с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений, например для ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т. п., и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пищу и ориентируется при помощи эхолокации– восприятия отраженных звуковых волн (китообразные). Многиевоспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Пресноводная рыбка водяной слон (Mormyrus kannume) посылает до 30 импульсов в секунду, обнаруживая беспозвоночных, которых она добывает в жидком иле без помощи зрения. Частота разрядов у некоторых морских рыб доходит до 2000 импульсов в секунду. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения (электрический скат, электрический угорь и др.).

Наиболее древний способ ориентации, свойственный всем водным животным, – восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или нагула. Экспериментально доказано, например, что лососи, искусственно лишенные обоняния, не находят устья своей реки, возвращаясь на нерест, но никогда не ошибаются, если могут воспринимать запахи. Тонкость обоняния чрезвычайно велика у рыб, совершающих особенно далекие миграции.

studfiles.net

Главной особенностью водной среды обитания является... Свойства водной среды обитания

Вода издавна является не только необходимым условием жизни, но и средой обитания многих организмов. Она обладает рядом уникальных свойств, о которых мы расскажем в нашей статье.

Водная среда обитания: характеристика

В каждой среде обитания проявляется действие ряда экологических факторов - тех условий, в которых обитают популяции различных видов. По сравнению с наземно-воздушной, водная среда обитания (5 класс изучает эту тему в курсе географии) характеризуется высокой плотностью и ощутимыми перепадами давления. Ее отличительной особенностью является небольшое содержание кислорода. Водные животные, которые называются гидробионты, по-разному приспособились к жизни в таких условиях.

Экологические группы гидробионтов

Большая часть живых организмов сосредоточена в толще воды Мирового океана. Их объединяют в две группы: планктонные и нектонные. К первой относятся бактерии, сине-зеленые водоросли, медузы, мелкие ракообразные и т. п. Несмотря на то что многие из них могут самостоятельно плавать, они не способны противостоять сильным течениям. Поэтому перемещаются планктонные организмы с током воды. Приспособленность к водной среде обитания проявляется у них в мелких размерах, небольшом удельном весе и наличии характерных выростов.

К нектонным организмам относятся рыбы, головоногие моллюски, водные млекопитающие. Они не зависят от силы и направления течения и перемещаются в воде самостоятельно. Этому способствует обтекаемая форма их тела и хорошо развитые плавники.

Еще одну группу гидробионтов представляет перифетон. К нему относятся водные обитатели, которые прикрепляются к субстрату. Это губки, некоторые водоросли, коралловые полипы. На границе водной и наземно-воздушной среды обитает нейстон. В основном это насекомые, которые связаны с водной пленкой.

Свойства водной среды обитания

Среди экологических факторов водной среды ведущая роль принадлежит температурному режиму и освещенности. Их можно считать ограничивающими. Так, максимальная глубина, на которой встречаются растения составляет около 270 м. Именно там красные водоросли поглощают рассеянный свет. Глубже условий для осуществления фотосинтеза просто нет.

Водная среда обитания, характеристика которой весьма обширна, отличается еще и таким показателем, как давление. Благодаря его влиянию животные могут обитать только на определенных глубинах.

Температурный режим

Главной особенностью водной среды обитания является то, что по сравнению с воздухом здесь меньше ощутимы перепады температур. К примеру, в поверхностных океанических слоях этот показатель не превышает 10-15 градусов выше ноля. А на глубине температура воды постоянна. Ее нижний предел достигает -2 градусов шкале Цельсия. Такой температурный режим обеспечивается высокой удельной теплоемкостью воды.

Освещенность водоемов

Еще одной главной особенностью водной среды обитания является то, что с глубиной количество солнечной энергии уменьшается. Поэтому организмы, жизнь которых зависит от этого показателя не могут обитать на значительных глубинах. Прежде всего это касается водорослей. Глубже 1500 м свет не проникает вообще. Некоторые ракообразные, кишечнополостные, рыбы и моллюски обладают свойством биолюминесценции. Эти глубоководные животные сами производят свет путем окисления липидов. С помощью таких сигналов они общаются друг с другом.

Давление воды

Особенно сильно с погружением ощущается повышение давления воды. На 10 м этот показатель возрастает на атмосферу. Поэтому большинство животных приспособлены только к определенной глубине и давлению. К примеру, кольчатые черви живут только в приливно-отливной зоне, а латимерия опускается до 1000 м.

Перемещение водных масс

Движение воды может иметь разный характер и причины. Так, изменение положения нашей планеты по отношению к Солнцу и Луне обусловливает наличие в морях и океанах приливов и отливов. Сила земного тяготения и влияние ветра вызывает течение в реках. Постоянное движение воды играет важную роль в природе. Оно вызывает миграционные перемещения различных групп гидробионтов, источников пищи и кислорода, что особенно важно. Дело в том, что содержание этого жизненноважного газа в воде в 20 раз ниже, чем в наземно-воздушной среде.

Откуда вообще кислород появляется в воде? Это происходит благодаря диффузии и деятельности водорослей, которые осуществляют фотосинтез. Поскольку их количество с глубиной уменьшается, сокращается и концентрация кислорода. В придонных слоях этот показатель минимален и создает практически анаэробные условия. Главной особенностью водной среды обитания является и то, что концентрация кислорода уменьшается с повышением солености и температуры.

Показатель солености воды

Всем известно, что водоемы бывают пресными и солеными. К последней группе относятся моря и океаны. Показатель солености измеряется в промиле. Это количество твердых веществ, которые находятся в 1 г воды. Средняя соленость Мирового океана составляет 35 промиле. Самый низкий показатель имеют моря, расположенные у полюсов нашей планеты. Это связано с периодическим таянием айсбергов - огромных замерзших глыб пресной воды. Самым соленым на планете является Мертвое море. В нем нет ни одного вида живых организмов. Его соленость приближается к 350 промиле. Из химических элементов в воде преобладает хлор, натрий и магний.

Итак, главной особенностью водной среды обитания является ее высокая плотность, вязкость, низкий показатель перепада температур. Жизнь организмов с увеличением глубины ограничена количеством солнечной энергии и кислорода. Водные обитатели, которые называются гидробионты, могут перемещаться потоками воды или двигаться самостоятельно. Для жизни в данной среде у них существует ряд приспособлений: наличие жаберного дыхания, плавников, обтекаемая форма тела, небольшая относительная масса тела, наличие характерных выростов.

fb.ru

428 Пресные воды как среда жизни

Выделяют два основных типа континентальных водоемов: стоячие (озера, болота, водохранилища) и проточные (источники, ручьи, реки). Эти типы связаны переходными формами (речные старицы, проточные озера, временные водотоки). Среди обитателей водоемов различают реофильных (обитающих в быстротекущих реках и ручьях) и лимнофильных (связанных со стоячими водами). Реофильные виды обладают приспособлениями, позволяющими им удерживаться на быстрине или преодолевать быстрое течение: сильной мускулатурой, способностью прикрепляться к субстрату и противостоять быстрому течению (многие беспозвоночные и их личинки) и обтекаемой формой тела (овальной или округлой в поперечном сечении у рыб). Лимнофильные виды рыб характеризуются телом, сильно уплощенным с боков.

Многие виды растений и животных сочетают водную среду обитания с наземной, ведут водно-наземный образ жизни. К ним относятся растения, лишь частично погруженные в воду (тростник, рогозы, камыши, частуха, стрелолист и др.), а также животные, связанные и с сушей, и с водой (бобр, выдра, норка, водяная

428

полевка, водоплавающие птицы). Значительно и число видов, ведущих водный образ жизни только на ранних стадиях развития (личинка, нимфа), а в имагинальной фазе пребывающих на суше (комары, мошки, стрекозы и др.). Некоторые виды, обитая в воде, сохранили способность передвигаться по воздуху (многие жуки, водяные клопы и др.).

Условия существования организмов в проточных водоемах на всем протяжении неодинаковы. Реки и ручьи имеют, как правило, быстрое течение в горах и предгорьях. При выходе рек на равнины течение их замедляется, а затем более глубокие участки с относительно спокойным течением (плесы) чередуются с мелководными перекатами, где скорость вод довольно высока. Зачастую реки образуют старицы, отчленяющиеся от них в сухие периоды года. Все это увеличивает разнообразие обитателей проточных водоемов.

По условиям существования для растений и животных стоячие водоемы могут быть поделены на три типа:

олиготрофные, бедные кормовыми ресурсами;

мезотрофные, со "средними" запасами кормов;

эвтрофные, имеющие богатые кормовые ресурсы.

Олиготрофные, малокормные озера характеризуются обычно значительной глубиной, скудной литоральной растительностью, малочисленностью планктона, невысокой первичной продукцией. В их глубинных областях обитают стенотермные холодолюбивые рыбы, в том числе озерная форель, сиги. К этому типу помимо менее крупных и более молодых озер следует отнести глубокие древние озера, например Байкал, Танганьика, Охридское.

Среди внутренних водоемов большое значение приобрели водохранилища. Их строительство резко меняет весь режим реки и условия существования в ней животных и растений. На дне водохранилищ при затоплении остается много наземных растений, в том числе и деревьев, постепенно перегнивающих и обогащающих воды органическими веществами. Замедление течения реки в результате устройства плотины приводит к отложению на дне значительной толщи ила. Возникает препятствие для доступа на икрометание проходных рыб. Подтапливаются и зачастую заболачиваются берега. Все негативные последствия должны быть тщательно взвешены при решении вопроса о целесообразности создания водохранилищ.

Температурный режим внутренних водоемов связан в первую очередь с общими климатическими условиями. В озерах умеренного пояса летом поверхностные воды прогреваются сильнее придонных, поэтому циркуляция воды происходит только в более теплом поверхностном слое. Между поверхностным слоем воды (эпилимнионом) и глубинным (гиполимнионом) образуется слой температурного скачка - термоклин. С наступлением холодной погоды, когда температуры вод в эпилимнионе и гиполимнионе сравниваются,

429

происходит их осеннее перемешивание. Когда вода верхних слоев озера охлаждается ниже 4 "С, она уже не опускается и при дальнейшем понижении температуры может даже замерзнуть на поверхности. Весной после таяния льда при 4 °С происходит весеннее перемешивание воды.

Зимой запасы кислорода обычно уменьшаются незначительно, так как активность бактерий и дыхание животных низки. Если лед покрывается мощным слоем снега, фотосинтез в озере прекращается, запасы кислорода истощаются и наступает зимний замор рыбы. Летом недостаток кислорода в гиполимнионе зависит от количества разлагающихся веществ и глубины термоклина. В высокопродуктивных озерах органическое вещество проникает из верхних слоев в гиполимнион в значительно больших количествах, чем в малопродуктивных, поэтому расход кислорода также выше. Если термоклин располагается ближе к поверхности и свет проникает в верхнюю часть гиполимниона, то фотосинтез происходит и в гиполимнионе, и недостатка кислорода в этом слое воды может и не быть. В озерах тех регионов, где температура не поднимается выше 4 °С, имеет место лишь одно (летнее) ее перемешивание. Они покрываются льдом на продолжительное время - 5 месяцев и более. В субтропических озерах, в которых температура воды не падает ниже 4 °С, имеется также лишь одно (зимнее) ее перемешивание.

Весьма своеобразны термальные (горячие и теплые) источники, температура воды в которых может достигать точки кипения. В горячих источниках с температурой, превышающей температуру свертывания живого белка и составляющей от 55 до 81 °С, могут существовать синезеленые водоросли, бактерии, некоторые водные беспозвоночные.

В любом стоячем водоеме можно выделить три основных местообитания: хорошо освещенную, богатую растениями прибрежную зону - литораль; доступный для света верхний слой открытой воды - пелагиаль и лишенную света глубоководную зону - профундаль. Четвертым типом местообитания можно считать пленку поверхностного натяжения воды, населенную не многими, но своеобразными живыми существами как сверху, так и снизу.

По образу жизни все живое население водоемов подразделяется на бентос, перифитон, планктон, нектон и нейстон. Каждый вид растений и животных занимает определенное местообитание, отличающееся набором признаков среды, наиболее полно отвечающим потребностям развития, питания, роста и размножения организмов данного вида. К факторам среды, лимитирующим жизнедеятельность, относятся проточность, температура, прозрачность воды, концентрация в ней углекислоты и кислорода, биогенных солей и побочных химических веществ, растительной и животной пищи.

430

Водные животные в целом составляют лишь 7 % общего числа видов животных биосферы, а водные растения - 8 % общего числа видов растений. Соотношение их по группам можно иллюстрировать данными последней ревизии населения бассейна Волги (табл. 11).

Наибольшим видовым разнообразием в водоемах с замедленным водообменом отличается литоральная зона - мелководные участки, в которых свет проникает до дна. В этой зоне в основном обитают все высшие растения и наиболее обилен перифитон (обрастатели). Больше всего придонных обитателей, многие из которых зарываются в грунт, питаясь корнями водных растений, целиком или наполовину погруженных в воду. В воде между растениями проходит жизнь бесчисленных мелких рачков (листоногих, веслоногих, ракушковых, равноногих и бокоплавов), коловраток и различных одноклеточных. Встречаются также моллюски, особенно на растениях: прудовики с их заостренными раковинами и плоские катушки. На дне обитают пресноводные моллюски: беззубки и перловицы, дрейссены, маленькие шаровки и крошечные горошинки. Еще мельче, но все же хорошо заметны ярко окрашенные водяные клещи, единственные из паукообразных, полностью приспособившиеся к жизни в воде. Вблизи берега можно поймать и большинство рыб, живущих в озере. Здесь в густых зарослях водных растений кормятся и мечут икру плотва и красноперка, линь и сазан, горчак и колюшка, а также хищные рыбы: щука, окунь и судак. В прибрежной зоне обитают сиги, ряпушки и другие лососевые рыбы. Здесь же встречаются тритоны, лягушки и жерлянки, а также многие птицы, кормящиеся у берегов или устраивающие тут гнезда. К сообществу литорали принадлежат и

Таблица 11

Видовой состав населения Волги

Группы растений и животных	Число видов	Группы растений и животных	Число видов
Водоросли	1018	Кольчатые черви	94
Высшие растения	342	Моллюски	126
Простейшие животные	334	Щупальцевые	12
Губки	6	Членистоногие	936
Кишечнополостные	5	Круглоротые	2
Плоские черви	243	Рыбы	83
Первичнополостные	482

431

разнообразные насекомые: водяные клопы, жуки-плавунцы и водяные жуки, личинки поденок, стрекоз, ручейников и комаров.

Наименьшее видовое разнообразие отмечается в профундальной зоне - на дне и в толще воды над ним, куда почти не проникает солнечный свет и нет волн. Между литоралью и профундалью часто можно выделить сублитораль - переходную зону с динамической средой и значительным видовым разнообразием обитателей, отличающихся составом видов и от литорали, и от профундали. В глубоких слоях воды, где свет уже недоступен для усвоения растениями, прежде всего меняются кормовые условия. Обитающие здесь животные помимо остатков отмерших растений питаются животными из верхних слоев воды. Речь идет о всеядных формах, безоговорочно хищных форм в глубине немного. Существенное влияние на состав сообщества оказывает и уровень снабжения кислородом, тесно связанный с температурой воды в озере и характером протекающих в нем биологических процессов. В толще воды - пелагиали - иногда выделяется лимническая зона эффективной освещенности, идущая до глубины, на которую проникает приблизительно 1 % солнечного света. Это зона активной жизнедеятельности фито- и зоопланктона и питающихся ими животных, где видовое разнообразие достаточно велико.

В качестве примера трофоэнергетических связей сообщества растений и животных можно привести анализ потоков энергии в Рыбинском водохранилище, где суммарная продукция всех рыб, находящихся на третьем - пятом трофических уровнях, составляет всего 5 % продукции первого трофического уровня, а человеку, птицам и рыбоядным животным (шестой трофический уровень) достается примерно 0,1 % первичной продукции водоема. Несмотря на кажущееся видовое однообразие водоема, в нем существует множество биотопов с различными местными экологическими условиями, которые и обеспечивают все биоразнообразие организмов водоема. Основными биотопами здесь являются: в литорали - защищенное прибрежье с растительностью и без нее, характеризующееся слабой проточностью, и открытое прибрежье с песками и галечно-валунным грунтом, где проточность относительно высока; в сублиторали - участки песка и размываемых почв с высокой проточностью и неразмываемые почвы со слабой проточностью; в профундали - пески с высокой гидродинамической активностью пелагиали над ними и серые илы с повышенным или слабым илонакоплением. Не все биотопы одинаково пригодны для жизни растений и животных. Среди них выделяют участки литорали - биоценозы защищенного прибрежья с растительностью и зон активного илонакопления профундали. Занимают они, как правило, небольшую площадь (примерно 8 % акватории), но производят большую часть биомассы и определяют продуктивность водоема в целом.

432

Местообитания речных организмов характеризуются обычно двумя основными факторами. Поступающая в родник грунтовая вода имеет относительно постоянную температуру, зависящую от температуры данной местности. Уже в некотором отдалении от источника начинает сказываться летнее потепление или зимнее охлаждение, так что по мере удаления от истока реки сезонная амплитуда колебаний температуры воды возрастает. Не менее важна скорость течения воды. Она также закономерно изменяется по мере удаления от истока, но имеет непосредственное значение только для нектона, например для рыб, которые держатся в толще потока, а для бентоса важен лишь ток воды непосредственно у поверхности камней или дна, где скорость течения значительно меньше. Бентосные животные здесь обладают многими приспособлениями, которые позволяют им прикрепляться к субстрату. Правда, им не всегда удается противостоять напору воды, особенно там, где возле камней образуются водовороты.

Однако течение не только осложняет жизнь обитателей ручьев. Если им удается удержаться в определенном месте, они могут использовать постоянно поступающую пищу, которую вода несет с собой: попавших в воду насекомых, полуразрушенные кусочки листьев, сносимые течением водоросли, мелких животных. К экологической группе фильтраторов принадлежат, к примеру, пресноводные губки, пищей которым служат микроскопически малые составные части "дрейфующего планктона".

Для биоценозов быстрых ручьев и рек характерно всегда хорошее снабжение свежей водой с более чем достаточным количеством кислорода, так как в холодной воде растворяется больше кислорода, чем в теплой. В родниках обитает сообщество организмов, приспособленных к химическим особенностям поступающих грунтовых вод и предпочитающих постоянную температуру. В умеренных широтах эта температура колеблется от 6 до 10°С. Здесь нашли последнее прибежище многие теплолюбивые формы, широко распространенные в Центральной Европе в теплое межледниковое время. Например, некоторые моллюски выжили лишь в холодных родниках гор Средней Европы, не замерзающих даже в суровые зимы. Поскольку и в самое жаркое лето температура родников поднимается лишь незначительно, то здесь встречаются и холодолюбивые реликтовые формы, широко распространенные на севере.

При удалении от истока ручья быстро уменьшается скорость течения, в воде падает содержание кислорода, увеличивается количество взвесей и растворенных солей, поднимается температура. Такие изменения происходят неодинаково в разных природных зонах: на севере и на большом удалении от места зарождения ручья качество воды и состав населяющих его живых организмов остаются практически постоянными. В умеренных зонах протяженность

433

ручьев на равнинах невелика, они доминируют в горах, а в тропиках - на высотах более 2500 - 3000 м над уровнем моря. В предустьевой зоне рек, впадающих в моря, начинает сказываться влияние приливов и периодического повышения солености воды. Здесь образуется зона солоноватой воды, в которой рядом уживаются некоторые морские и пресноводные обитатели.

studfiles.net