reprezentanţi ai mediului acvatic. Conceptul de mediu de viață
Mediul acvatic include apele de suprafață și subterane. Apele de suprafață sunt concentrate în principal în ocean, cu un conținut de 1 miliard 375 milioane km 3 - aproximativ 98% din toată apa de pe Pământ. Suprafața oceanului (zona apei) este de 361 milioane km2. Este de aproximativ 2,4 ori mai mare decât suprafața de teren a teritoriului, care ocupă 149 milioane km 2. Apa oceanului este sărată, iar cea mai mare parte (mai mult de 1 miliard de km 3) păstrează o salinitate constantă de aproximativ 3,5% și o temperatură de aproximativ 3,7 ° C. Diferențe notabile de salinitate și temperatură se observă aproape exclusiv în stratul de apă de suprafață, precum și în mările marginale și mai ales în mările Mediterane. Conținutul de oxigen dizolvat în apă scade semnificativ la o adâncime de 50-60 de metri.
Apele subterane pot fi saline, salmastre (salinitate mai scazuta) si proaspete; apele geotermale existente au temperatură ridicată(peste 30°C). Pentru activitățile de producție ale omenirii și nevoile ei gospodărești, este necesară apă dulce, a cărei cantitate reprezintă doar 2,7% din volumul total de apă de pe Pământ, iar o foarte mică parte din aceasta (doar 0,36%) este disponibilă în locurile care sunt ușor accesibile pentru extracție. Cea mai mare parte a apei proaspete se găsește în zăpadă și în aisbergurile de apă dulce care se găsesc în zonele în principal din Cercul Antarctic. Scurgerea anuală a râului de apă dulce la nivel mondial este de 37,3 mii km3. În plus, poate fi utilizată o parte din apa subterană egală cu 13 mii km 3. Din pacate, majoritatea debitul fluviului în Rusia, în valoare de aproximativ 5000 km 3, cade pe infertile și slab populate teritoriile nordice. În absența apei dulci, se utilizează apă sărată de suprafață sau subterană, producând desalinizarea sau hiperfiltrarea acesteia: este trecută sub o scădere mare de presiune prin membrane polimerice cu orificii microscopice care captează moleculele de sare. Ambele procese sunt foarte consumatoare de energie, prin urmare, prezintă interes propunerea, care constă în utilizarea aisbergurilor de apă dulce (sau părți din acestea) ca sursă de apă dulce, care în acest scop sunt remorcate de-a lungul apei către țărmuri care nu au apă dulce, unde își organizează topirea. Conform calculelor preliminare ale dezvoltatorilor acestei propuneri, producția de apă dulce va fi de aproximativ jumătate mai consumatoare de energie în comparație cu desalinizarea și hiperfiltrarea. O circumstanță importantă inerentă mediului acvatic este aceea că bolile infecțioase se transmit în principal prin intermediul acestuia (aproximativ 80% din toate bolile). Cu toate acestea, unele dintre ele, cum ar fi tusea convulsivă, varicela, tuberculoza, se transmit prin aer. Pentru a combate răspândirea bolilor prin mediul acvatic, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a declarat deceniul actual deceniul apei potabile.
Bilanțul hidric al Pământului
Pentru a ne imagina câtă apă este implicată în ciclu, caracterizăm diferitele părți ale hidrosferei. Mai mult de 94% din el sunt oceane. Cealaltă parte (4%) este apa subterană. În același timp, trebuie avut în vedere faptul că majoritatea aparțin saramurilor de adâncime, iar apele proaspete reprezintă 1/15 din cotă. Volumul de gheață al ghețarilor polari este de asemenea semnificativ: în ceea ce privește apa, atinge 24 de milioane de km, sau 1,6% din volumul hidrosferei. Apa lacului este de 100 de ori mai puțină - 230 de mii de km, iar albiile râurilor conțin doar 1200 m. de apă, sau 0,0001% din întreaga hidrosferă. Cu toate acestea, în ciuda volumului mic de apă, râurile joacă un rol foarte important: ele, ca și apele subterane, satisfac o parte semnificativă a nevoilor populației, industriei și agriculturii irigate. Există destul de multă apă pe Pământ. Hidrosfera reprezintă aproximativ 1/4180 din masa planetei noastre. Cu toate acestea, ponderea apei dulci, excluzând apa legată în ghețarii polari, reprezintă puțin mai mult de 2 milioane de km, sau doar 0,15% din volumul total al hidrosferei.
Hidrosfera ca sistem natural
Hidrosfera este discontinuă coajă de apă Terenuri, totalitatea mărilor, oceanelor, apelor continentale (inclusiv apele subterane) și straturi de gheață. Mările și oceanele ocupă aproximativ 71% suprafața pământului, ele conțin aproximativ 96,5% din volumul total al hidrosferei. Suprafața totală a tuturor corpurilor de apă interioară este mai mică de 3% din suprafața acesteia. Ghețarii reprezintă 1,6% din rezervele de apă din hidrosferă, iar aria lor este de aproximativ 10% din suprafața continentelor.
Cea mai importantă proprietate a hidrosferei este unitatea tuturor tipurilor de ape naturale (Oceanul Mondial, apele terestre, vaporii de apă din atmosferă, apele subterane), care se realizează în procesul ciclului apei în natură. forţe motrice din acest proces global sunt furnizate la suprafața Pământului energie termală Soarele și gravitația, asigurând mișcarea și reînnoirea apelor naturale de tot felul.
Evaporarea de pe suprafața Oceanului Mondial și de pe suprafața terestră este veriga inițială a ciclului apei în natură, asigurând nu numai reînnoirea celei mai valoroase componente a acesteia - apa dulce de pe uscat, ci și calitatea lor ridicată. Un indicator al activității schimbului natural de apă este rata ridicată de reînnoire a acestora, deși diferite ape naturale sunt reînnoite (înlocuite) în ritmuri diferite. Cel mai mobil agent al hidrosferei sunt apele râurilor, a căror perioadă de reînnoire este de 10-14 zile.
Partea predominantă a apelor hidrosferice este concentrată în Oceanul Mondial. Oceanul mondial este principala verigă de închidere a ciclului apei în natură. Eliberează cea mai mare parte a umidității care se evaporă în atmosferă. Organismele acvatice care locuiesc în stratul de suprafață al Oceanului Mondial asigură întoarcerea în atmosferă a unei părți semnificative din oxigenul liber al planetei.
Volumul imens al Oceanului Mondial mărturisește inepuizabilitatea resurselor naturale ale planetei. În plus, Oceanul Mondial este un colector de ape râurilor terestre, primind anual aproximativ 39 mii m 3 de apă. Poluarea Oceanului Mondial, care a fost conturată în unele zone, amenință să perturbe procesul natural de circulație a umidității în cea mai critică legătură a sa - evaporarea de la suprafața oceanului.
Apa din punct de vedere chimic
Rolul imens al apei în viața umană și în natură a fost motivul pentru care a fost unul dintre primii compuși care a atras atenția oamenilor de știință. Cu toate acestea, studiul apei este departe de a se termina.
Proprietățile generale ale apei
Apa, datorită popularității moleculelor sale, contribuie la descompunerea moleculelor de sare în contact cu ea în ioni, dar apa în sine este mai stabilă și apa pură din punct de vedere chimic conține foarte puțini ioni H + și OH -.
Apa este un solvent inert; chimic nu se modifică sub influența majorității compușilor tehnici care nu se dizolvă. Acest lucru este foarte important pentru toate organismele vii de pe planeta noastră, deoarece nutrienții necesari țesuturilor vin în soluții apoase într-o formă relativ puțin modificată. În condiții naturale, apa conține întotdeauna una sau alta cantitate de impurități, interacționând nu numai cu substanțele solide și lichide, ci și cu gazele de dizolvare.
Chiar și din apa de ploaie proaspăt căzută, câteva zeci de miligrame de diferite substanțe dizolvate în ea pot fi izolate pe litru de volum. Apa absolut pură nu a fost niciodată obținută de nimeni în niciuna dintre stările sale de agregare; apa chimic pura, in mare parte lipsita de substante dizolvate, este produsa prin purificare indelungata si minutina in laboratoare sau in instalatii industriale speciale.
În condiții naturale, apa nu poate menține „puritatea chimică”. În contact constant cu tot felul de substanțe, este de fapt întotdeauna o soluție cu proprietăți diverse, adesea foarte complexe. ÎN apa dulce continutul de substante dizolvate depaseste de obicei 1 g/l. De la câteva până la zeci de grame pe litru, conținutul de sare din apa de mare fluctuează: de exemplu, în Marea Baltică există doar 5 g / l, în Marea Neagră - 18, iar în Marea Roșie - chiar și 41 g / l l.
Compoziția de sare a apei de mare este în principal 89% cloruri (în principal clorură de sodiu, potasiu, calciu), 10% sunt sulfați (sodiu, potasiu, magneziu) și 1% sunt carbonați (sodiu, calciu) și alte săruri. Apele dulci conțin de obicei cel mai mult până la 80% carbonați (sodiu, calciu), aproximativ 13% sulfați (sodiu, potasiu, magneziu) și 7% cloruri (sodiu și calciu).
Apa dizolvă bine gazele (mai ales când temperaturi scăzute), în principal oxigen, azot, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat. Cantitatea de oxigen ajunge uneori la 6 mg/l. În apele minerale precum Narzan, conținutul total de gaz poate fi de până la 0,1%. Apa naturală conține substanțe humice - compuși organici complecși formați ca urmare a degradarii incomplete a resturilor de țesuturi vegetale și animale, precum și compuși precum proteine, zaharuri, alcooli.
Apa are o capacitate termică excepțional de mare. Capacitatea termică a apei este luată ca unitate. Capacitatea termică a nisipului, de exemplu, este de 0,2, în timp ce fierul este doar 0,107 din capacitatea de căldură a apei. Capacitatea apei de a acumula rezerve mari de energie termică face posibilă atenuarea fluctuațiilor bruște de temperatură în zonele de coastă ale Pământului în diferite momente ale anului și în diferite momente ale zilei: apa acționează ca un regulator de temperatură pe întregul nostru planetă.
Ar trebui notat proprietate specială apă - tensiunea sa superficială ridicată - 72,7 erg / cm 2 (la 20 ° C). În acest sens, dintre toate tipurile de lichide, apa este a doua după mercur. O proprietate similară a apei se datorează în mare măsură legăturilor de hidrogen dintre moleculele individuale de H 2 O. Stresul de suprafață este evident în special în aderența apei la multe suprafețe - umezire. S-a stabilit că substanțele - argilă, nisip, sticlă, țesături, hârtie și multe altele, ușor umezite de apă, au cu siguranță atomi de oxigen în compoziția lor. Acest fapt s-a dovedit a fi esențial în explicarea naturii umezirii: moleculele dezechilibrate energetic ale stratului de suprafață de apă au posibilitatea de a forma legături suplimentare cu atomi de oxigen „străini”.
Udarea și tensiunea superficială fac parte dintr-un fenomen numit capilaritate: în canalele înguste, apa este capabilă să se ridice la o înălțime mult mai mare decât cea pe care gravitația o „permite” pentru o coloană dintr-o secțiune dată.
În capilare, apa are proprietăți uimitoare. B. V. Deryagin a stabilit că în capilare, apa condensată din vaporii de apă nu îngheață la 0°C și chiar atunci când temperatura scade cu zeci de grade.
Mediul de apă un habitat
HABITAT ŞI CARACTERISTICILE LOR
În curs dezvoltare istorica organismele vii au stăpânit patru habitate. Prima este apa. Viața a apărut și s-a dezvoltat în apă timp de multe milioane de ani. Al doilea - pământ-aer - pe uscat și în atmosferă au apărut plante și animale care s-au adaptat rapid la noile condiții. Transformând treptat stratul superior al pământului - litosfera, au creat un al treilea habitat - solul și ei înșiși au devenit al patrulea habitat.
habitat acvatic
Apa acoperă 71% din suprafața pământului. Cea mai mare parte a apei este concentrată în mări și oceane - 94-98%, în gheață polară conține aproximativ 1,2% apă și o proporție foarte mică - mai puțin de 0,5%, în apele dulci ale râurilor, lacurilor și mlaștinilor.
În mediul acvatic trăiesc aproximativ 150.000 de specii de animale și 10.000 de plante, ceea ce reprezintă doar 7, respectiv 8% din numărul total de specii de pe Pământ.
În mări-oceane, ca și în munți, se exprimă zonare verticală. Pelagialul - întreaga coloană de apă - și bentalul - fundul diferă deosebit de puternic în ecologie. Coloana de apă este pelagială, împărțită vertical în mai multe zone: epipeligial, batipeligial, abisopeligial și ultraabisopeligial(Fig. 2).
În funcție de abruptul coborârii și adâncimea de jos, se disting și mai multe zone, cărora le corespund zonele indicate ale pelagialului:
Litoral - marginea coastei, inundată în timpul mareelor înalte.
Supralitoral - parte a coastei deasupra liniei superioare a mareelor, unde ajung stropi de surf.
Sublitoral - o scădere treptată a terenului la 200m.
Batial - o cădere abruptă în pământ (pantă continentală),
Abyssal - o coborâre lină a fundului albiei oceanului; adâncimea ambelor zone împreună ajunge la 3-6 km.
ultraabisal - tranșee de adâncime de la 6 la 10 km.
Grupuri ecologice de hidrobionți. Cea mai mare varietate viețile sunt diferite mări calde iar oceanele (40.000 de specii de animale) în ecuator și tropice, la nord și la sud, flora și fauna mărilor sunt epuizate de sute de ori. În ceea ce privește distribuția organismelor direct în mare, volumul lor este concentrat în straturile de suprafață (epipelagiale) și în zona sublitorală. În funcție de modul de mișcare și de ședere în anumite straturi, viața marinăîmpărțit în trei grupe ecologice: necton, plancton și bentos.
Nekton (nektos - plutitor) - se deplasează activ animale mari care pot depăși distanțe lungi și curenți puternici: pești, calmari, pinipede, balene. În corpurile de apă dulce, nektonul include și amfibieni și multe insecte.
Plancton (planctos - rătăcire, zburătoare) - un ansamblu de plante (fitoplancton: diatomee, alge verzi și albastru-verzi (doar corpuri de apă dulce), flagelate vegetale, peridină etc.) și organisme animale mici (zooplancton: crustacee mici, de la mai mari). cele - pteropode moluște, meduze, ctenofore, unii viermi), care trăiesc la adâncimi diferite, dar nu sunt capabile de mișcare activă și rezistență la curenți. Compoziția planctonului include și larve de animale, formând un grup special - neuston . Aceasta este o populație „temporară” plutitoare pasiv a stratului de apă cel mai sus, reprezentată de diverse animale (decapode, barnacle și copepode, echinoderme, polihete, pești, moluște etc.) în stadiul larvar. Larvele, crescând, trec în straturile inferioare ale pelagela. Deasupra neustonului este situat pleiston - acestea sunt organisme la care partea superioară a corpului crește deasupra apei, iar partea inferioară crește în apă (linte de rață - Lemă, sifonofore etc.). Se joacă plancton rol importantîn relaţiile trofice ale biosferei, deoarece este hrana pentru multi viață acvatică, inclusiv hrana principală pentru balenele cu fani (Myatcoceti).
Bentos (bentos - adâncime) - hidrobionți de fund. Reprezentate în principal prin animale atașate sau care se mișcă încet (zoobentos: foraminefori, pești, bureți, celenterate, viermi, moluște, ascidie etc.), mai numeroase în apele puțin adânci. Plantele (fitobentos: diatomee, alge verzi, brune, roșii, bacterii) intră și ele în bentos în ape puțin adânci. La o adâncime în care nu există lumină, fitobentosul este absent. Zonele pietroase ale fundului sunt cele mai bogate în fitobentos.
În lacuri, zoobentosul este mai puțin abundent și divers decât în mare. Este format din protozoare (ciliate, dafnie), lipitori, moluște, larve de insecte etc. Fitobentosul lacurilor este format din diatomee care înot liber, alge verzi și albastru-verzi; algele brune și roșii sunt absente.
Densitatea mare a mediului acvatic determină compoziția și natura specială a modificării factorilor de susținere a vieții. Unele dintre ele sunt la fel ca pe uscat - căldură, lumină, altele sunt specifice: presiunea apei (cu adâncimea crește cu 1 atm la fiecare 10 m), conținutul de oxigen, compoziția sării, aciditatea. Datorită densității mari a mediului, valorile căldurii și luminii se schimbă mult mai repede cu gradientul de înălțime decât pe uscat.
Regimul termic. Mediul acvatic se caracterizează printr-un aport de căldură mai mic, deoarece o parte semnificativă din ea este reflectată și o parte la fel de semnificativă este cheltuită pentru evaporare. În concordanță cu dinamica temperaturilor pământului, temperatura apei are mai puține fluctuații ale temperaturilor zilnice și sezoniere. Mai mult, corpurile de apă egalizează în mod semnificativ cursul temperaturilor din atmosfera zonelor de coastă. În absența unei învelișuri de gheață, marea în sezonul rece are un efect de încălzire asupra zonelor de uscat adiacente, vara are un efect de răcire și hidratare.
Gama de temperaturi a apei în Oceanul Mondial este de 38° (de la -2 la +36°C), în apă dulce - 26° (de la -0,9 la +25°C). Temperatura apei scade brusc odată cu adâncimea. Până la 50 m, se observă fluctuații zilnice de temperatură, până la 400 - sezonier, mai adânc devine constant, coborând la + 1-3 ° С. Deoarece regim de temperaturăîn rezervoare este relativ stabilă, locuitorii lor se caracterizează prin stenotermie.
Datorită gradului diferit de încălzire a straturilor superioare și inferioare pe parcursul anului, fluxuri și reflux, curenți, furtuni, are loc o amestecare constantă a straturilor de apă. Rolul amestecării apei pentru viața acvatică este excepțional de mare, deoarece. in acelasi timp, distributia oxigenului si nutrientilor in interiorul rezervoarelor este nivelata, asigurand procese metabolice intre organisme si mediu.
În corpurile de apă stagnante (lacurile) de latitudini temperate, amestecarea verticală are loc primăvara și toamna, iar în aceste anotimpuri temperatura în întregul corp de apă devine uniformă, adică. vine homotermie. Vara și iarna, ca urmare a creșterii puternice a încălzirii sau răcirii straturilor superioare, amestecarea apei se oprește. Acest fenomen se numește dihotomie de temperatură, și perioada de stagnare temporară - stagnare(vara sau iarna). Vara, straturile calde mai ușoare rămân la suprafață, fiind situate deasupra celor grele reci (Fig. 3). În timpul iernii, dimpotrivă, stratul inferior are apă mai caldă, deoarece temperatura este direct sub gheață suprafata apei sub +4°C și datorită proprietăților fizice și chimice ale apei devin mai ușoare decât apa cu o temperatură de peste +4°C.
În perioadele de stagnare, se disting clar trei straturi: cel superior (epilimnion) cu cele mai mari fluctuații sezoniere ale temperaturii apei, mijlocul (metalimnion sau termoclină), în care există un salt brusc de temperatură și aproape de jos ( hipolimnion), în care temperatura variază puțin pe parcursul anului. În perioadele de stagnare, deficiența de oxigen se formează în coloana de apă - vara în partea inferioară și iarna în partea superioară, drept urmare perioada de iarna deseori apar moartea peștilor.
Modul de lumină. Intensitatea luminii în apă este mult atenuată datorită reflectării acesteia de către suprafață și absorbției de către apa însăși. Acest lucru afectează foarte mult dezvoltarea plantelor fotosintetice.
Absorbția luminii este cu atât mai puternică, cu atât este mai mică transparența apei, care depinde de numărul de particule suspendate în ea (suspensii minerale, plancton). Scade odată cu dezvoltarea rapidă a organismelor mici vara, iar în latitudinile temperate și nordice - tot iarna, după înființare. acoperire de gheațăși acoperind-o de sus cu zăpadă.
Transparența se caracterizează prin adâncimea maximă la care este încă vizibil un disc alb special coborât, cu un diametru de aproximativ 20 cm (discul Secchi). Cele mai limpezi ape sunt în Marea Sargasilor: discul este vizibil la o adâncime de 66,5 m. Oceanul Pacific discul Secchi este vizibil până la 59 m, în indian - până la 50, în mări de mică adâncime- pana la 5-15m. Transparența râurilor este în medie de 1-1,5 m, și în cea mai mare parte râuri noroioase doar cativa centimetri.
În oceane, unde apa este foarte transparentă, 1% din radiația luminoasă pătrunde până la o adâncime de 140 m, iar în lacurile mici la o adâncime de 2 m pătrund doar zecimi de procente. Razele din diferite părți ale spectrului sunt absorbite diferit în apă, razele roșii sunt absorbite mai întâi. Odată cu adâncimea devine mai închisă, iar culoarea apei devine la început verde, apoi albastru, albastru și în final albastru-violet, transformându-se în întuneric complet. În consecință, hidrobionții își schimbă și culoarea, adaptându-se nu numai la compoziția luminii, ci și la lipsa acesteia - adaptarea cromatică. În zonele luminoase, în apele puțin adânci, predomină algele verzi (Chlorophyta), a căror clorofilă absoarbe razele roșii, cu adâncime sunt înlocuite cu maronii (Phaephyta) și apoi roșii (Rhodophyta). Pe adâncimi mari fitobentosul este absent.
Plantele s-au adaptat lipsei de lumină prin dezvoltarea de cromatofori mari și prin creșterea suprafeței organelor de asimilare (indicele suprafeței frunzelor). Pentru algele de adâncime, frunzele puternic disecate sunt tipice, lamele frunzelor sunt subțiri, translucide. Pentru plantele semisubmerse și plutitoare, heterofila este caracteristică - frunzele de deasupra apei sunt aceleași cu cele ale plantelor terestre, au o placă întreagă, aparatul stomatic este dezvoltat, iar în apă frunzele sunt foarte subțiri, constau din lobi filiformi îngusti.
Animalele, ca și plantele, își schimbă în mod natural culoarea odată cu adâncimea. În straturile superioare, acestea sunt viu colorate Culori diferite, în zona crepusculară (biban de mare, corali, crustacee) sunt vopsite în culori cu o tentă roșie - este mai convenabil să te ascunzi de inamici. Speciile de adâncime sunt lipsite de pigmenți. În adâncurile întunecate ale oceanului, organismele folosesc lumina emisă de ființele vii ca sursă de informații vizuale. bioluminescență.
densitate mare(1 g/cm3, care este de 800 de ori densitatea aerului) și vâscozitatea apei ( de 55 de ori mai mare decât cea a aerului) a condus la dezvoltarea unor adaptări speciale ale hidrobionților :
1) Plantele au țesuturi mecanice foarte slab dezvoltate sau complet absente - sunt susținute de apă însăși. Majoritatea se caracterizează prin flotabilitate, datorită cavităților intercelulare purtătoare de aer. Caracterizat prin reproducere vegetativă activă, dezvoltarea hidrochoriei - îndepărtarea tulpinilor florale deasupra apei și răspândirea polenului, semințelor și sporilor prin curenții de suprafață.
2) La animalele care trăiesc în coloana de apă și înoată activ, corpul are o formă aerodinamică și este lubrifiat cu mucus, ceea ce reduce frecarea în timpul mișcării. Au fost dezvoltate adaptări pentru a crește flotabilitatea: acumulări de grăsime în țesuturi, vezici natatorii la pești, cavități de aer în sifonofori. La animalele care înoată pasiv, suprafața specifică a corpului crește din cauza excrescențelor, a coloanelor vertebrale și a anexelor; corpul se aplatizează, are loc reducerea organelor scheletice. Diferite moduri de locomoție: îndoirea corpului, cu ajutorul flagelilor, cililor, modul de locomoție cu jet (cefalopode).
La animalele bentonice, scheletul dispare sau este slab dezvoltat, dimensiunea corpului crește, reducerea vederii este frecventă și dezvoltarea organelor tactile.
curenti. O trăsătură caracteristică a mediului acvatic este mobilitatea. Este condus de flux și reflux curenții marini, furtuni, diferite niveluri cote ale albiilor râurilor. Adaptări ale hidrobionților:
1) În apele curgătoare, plantele sunt atașate ferm de obiectele subacvatice imobile. Suprafața inferioară pentru ei este în primul rând un substrat. Acestea sunt alge verzi și diatomee, mușchi de apă. Mușchii formează chiar o acoperire densă pe râurile cu curgere rapidă. În zona de maree a mărilor, multe animale au și dispozitive de atașare la fund (gastropode, barnacles), sau se ascunde în crăpături.
2) La peștii din ape curgătoare, corpul este rotund în diametru, iar la peștii care trăiesc lângă fund, ca la nevertebratele bentonice, corpul este plat. Multe pe partea ventrală există organe de fixare la obiectele subacvatice.
Salinitatea apei.
Corpurile naturale de apă au o anumită compoziție chimică. Predomină carbonații, sulfații și clorurile. În corpurile de apă dulce, concentrația de sare nu este mai mare de 0,5 ‰ (și aproximativ 80% sunt carbonați), în mări - de la 12 la 35 ‰ (în principal cloruri și sulfați). Cu o salinitate mai mare de 40 ppm, rezervorul se numește hiperhalin sau suprasărat.
1) În apa dulce (mediu hipotonic), procesele de osmoreglare sunt bine exprimate. Hidrobioții sunt forțați să elimine în mod constant apa care pătrunde în ei, sunt homoiosmotici (ciliații „pompează” prin ei înșiși o cantitate de apă egală cu greutatea sa la fiecare 2-3 minute). În apa sărată (mediu izotonic), concentrația de săruri în corpurile și țesuturile hidrobionților este aceeași (izotonică) cu concentrația de săruri dizolvate în apă - sunt poikiloosmotice. Prin urmare, funcțiile osmoreglatoare nu sunt dezvoltate în rândul locuitorilor corpurilor de apă sărată și nu ar putea popula corpurile de apă dulce.
2) Plantele acvatice sunt capabile să absoarbă apă și nutrienți din apă - „bulion”, cu întreaga suprafață, prin urmare, frunzele lor sunt puternic disecate și țesuturile conductoare și rădăcinile sunt slab dezvoltate. Rădăcinile servesc în principal pentru a se atașa de substratul subacvatic. Majoritatea plantelor de apă dulce au rădăcini.
De obicei maritim și de obicei specii de apă dulce- stenohalină, nu tolerează modificări semnificative ale salinității apei. Există puține specii eurihaline. Sunt frecvente în apele salmastre (leori de apă dulce, știucă, plătică, chefal, somon de coastă).
Habitatul organismelor este expus în mod constant la diverși factori în schimbare. Organismele sunt capabile să reflecte parametrii mediului. În cursul dezvoltării istorice, trei habitate au fost stăpânite de organismele vii. Apa este prima. În ea, viața a apărut și s-a dezvoltat de-a lungul a milioane de ani. Pământ-aer - al doilea mediu în care au apărut și s-au adaptat animalele și plantele. Transformând treptat litosfera, care este stratul superior al pământului, au creat solul, care a devenit al treilea habitat.
Fiecare specie de indivizi care trăiesc într-un anumit mediu își caracterizează propriul tip de energie și metabolism, a căror conservare este importantă pentru dezvoltarea sa normală. În starea mediului înconjurător, care amenință organismul cu un dezechilibru în schimbul de energie și substanțe, organismul fie își schimbă poziția în spațiu, fie se transpune într-un conditii favorabile, sau modifică activitatea de schimb.
habitat acvatic
Nu toți factorii joacă un rol egal în viața organismelor acvatice. Conform acestui principiu, ele pot fi împărțite în primare și secundare. Cele mai importante dintre ele sunt caracteristicile mecanice și dinamice ale solului de fund și a apei, temperatura, lumina, substanțele suspendate și dizolvate în apă și altele.
Factori acvatici
Habitatul acvatic, așa-numita hidrosferă, ocupă până la 71% din întreaga planetă. Volumul apei este de aproape 1,46 miliarde de metri cubi. km. Dintre acestea, 95% sunt oceane. este format din glaciare (85%) și subterană (14%). Lacurile, iazurile, rezervoarele, mlaștinile, râurile și pâraiele ocupă puțin mai mult de 0,6% din cantitatea totală de apă dulce, 0,35% este conținută în umiditatea solului și vaporii atmosferici.
Habitatul acvatic este locuit de 150.000 de specii de animale (care reprezintă 7% din toate ființele vii de pe Pământ) și 10.000 de specii de plante (8%).
în jurul ecuatorului şi zone tropicale lumea animalelor și a plantelor este cea mai diversă. Când se îndepărtează de aceste centuri în nordul şi spre sud compoziţia calitativă viața acvatică este din ce în ce mai săracă. Organismele Oceanului Mondial sunt concentrate în principal lângă coastă. Viața este practic inexistentă ape deschise situat departe de coastă.
Proprietățile apei
Determinați activitatea vitală a organismelor vii din el. Printre acestea, în primul rând, proprietățile termice sunt importante. Acestea includ capacitate ridicată de căldură, conductivitate termică scăzută, mare căldură latentă evaporare și topire, proprietate de expansiune înainte de congelare.
Apa este un solvent excelent. În stare dizolvată, toți consumatorii absorb substanțele anorganice și organice. Habitatul acvatic contribuie la transportul de substanțe în interiorul organismelor, produsele de degradare sunt, de asemenea, excretate cu apă.
Apa mare continuă să trăiască și obiecte neanimateși umple capilarele, datorită cărora plantele terestre se hrănesc.
Transparența apei favorizează fotosinteza la adâncimi mari.
Grupuri ecologice de organisme din mediul acvatic
- Bentos sunt organisme care sunt atașate de pământ, se întind pe acesta sau trăiesc în grosimea sedimentelor (fitobentos, bacteriobentos și zoobentos).
- Periphyton - animale și plante care sunt atașate sau ținute de tulpinile și frunzele plantelor sau de orice suprafață care se ridică deasupra fundului și plutește odată cu curgerea apei.
- Planctonul este organisme vegetale sau animale care plutesc liber.
- Nekton - organisme care înoată activ cu forme ale corpului raționalizate, care nu au legătură cu fundul (calamar, pinipede etc.).
- Neuston - microorganisme, plante și animale care trăiesc lângă suprafața apei între mediul acvatic și cel aerian. Acestea sunt bacterii, protozoare, alge, larve.
- Pleuston - hidrobionți, parțial localizați în apă și parțial deasupra suprafeței sale. Acestea sunt bărci cu pânze, sifonofore, linge de rață și artropode.
Locuitorii râurilor sunt numiți potamobionți.
Habitatul acvatic este caracterizat de condiții de viață deosebite. Distribuția organismelor este foarte influențată de temperatură, lumină, curenți de apă, presiune, gaze dizolvate și săruri. Condițiile de viață în apele marine și continentale sunt foarte diferite. este un mediu mai favorabil, aproape de apele continentale pentru locuitorii lor sunt mai puțin favorabile.
Caracteristici generale. Hidrosfera ca mediu acvatic al vieții ocupă aproximativ 71% din suprafață și 1/800 din volumul globului. Cantitatea principală de apă, mai mult de 94%, este concentrată în mări și oceane (Fig. 5.2).
Orez. 5.2. Oceanul mondial în comparație cu pământul (conform lui N. F. Reimers, 1990)
În apele dulci ale râurilor și lacurilor, cantitatea de apă nu depășește 0,016% din volumul total de apă dulce.
În oceanul cu mările sale constitutive, se disting în primul rând două zone ecologice: coloana de apă - pelagială iar fundul benthal.În funcție de adâncime, bental este împărțit în zona sublitoral - zona de coborâre lină a terenului la o adâncime de 200 m, batial - zona de panta abrupta si zona abisala - pat oceanic cu o adâncime medie de 3-6 km. Zonele mai adânci ale bentalului, corespunzătoare depresiunilor fundului oceanic (6-10 km), se numesc ultraabisal. Se numește marginea coastei care este inundată la maree înaltă litoral. Se numește porțiunea de coastă de deasupra nivelului mareelor, umezită de stropii de apă supralitoral.
Apele deschise ale oceanelor sunt, de asemenea, împărțite în zone verticale în funcție de zonele bentale: epipelagial, batipelagial, abisopelagial(Fig. 5.3).
Orez. 5.3. Zonalitatea ecologică verticală a oceanului
(după N. F. Reimers, 1990)
În mediul acvatic trăiesc aproximativ 150.000 de specii de animale, sau aproximativ 7% din numărul lor total (Fig. 5.4) și 10.000 de specii de plante (8%).
De asemenea, trebuie acordată atenție faptului că reprezentanții majorității grupurilor de plante și animale au rămas în mediul acvatic („leagănul lor”), dar numărul speciilor lor este mult mai mic decât cel al celor terestre. De aici concluzia – evoluția pe uscat a avut loc mult mai repede.
Mările şi oceanele ecuatoriale şi zone tropicaleîn principal în Oceanele Pacific și Atlantic. La nord și la sud de aceste centuri, compoziția calitativă se epuizează treptat. De exemplu, cel puțin 40.000 de specii de animale sunt distribuite în zona Arhipelagului Indiilor de Est, în timp ce sunt doar 400 în Marea Laptev. mangroveleţări tropicale.
Ponderea râurilor, lacurilor și mlaștinilor, așa cum sa menționat mai devreme, este nesemnificativă în comparație cu mările și oceanele. Cu toate acestea, ele creează o sursă de apă dulce necesară plantelor, animalelor și oamenilor.
Orez. 5.4. Distribuția principalelor clase de animale în funcție de mediu
habitate (după G. V. Voitkevich și V. A. Vronsky, 1989)
Notă animalele plasate sub linia ondulată trăiesc în mare, deasupra acesteia - în mediul terestre-aer
Se știe că nu numai mediul acvatic are influență puternică asupra locuitorilor săi, dar și substanța vie a hidrosferei, influențând habitatul, îl reciclează și îl implică în circulația substanțelor. S-a stabilit că apa oceanelor, mărilor, râurilor și lacurilor se descompune și este restabilită în ciclul biotic în 2 milioane de ani, adică toată ea a trecut prin materia vie de pe Pământ de mai mult de o mie de ori.
În consecință, hidrosfera modernă este un produs al activității vitale a materiei vii nu numai a epocilor geologice moderne, ci și a trecutului.
O trăsătură caracteristică a mediului acvatic este sa mobilitate,în special în pâraiele și râurile curgătoare, cu curgere rapidă. În mări și oceane, se observă fluxuri și refluxuri, curenți puternici și furtuni. În lacuri, apa se mișcă sub influența temperaturii și a vântului.
Grupuri ecologice de hidrobionți. coloană de apă, sau pelagială(pelaje - mare), locuit de organisme pelagice care au capacitatea de a înota sau de a sta în anumite straturi (Fig. 5.5).
Orez. 5.5. Profilul oceanului și al locuitorilor săi (conform lui N. N. Moiseev, 1983)
În acest sens, aceste organisme sunt împărțite în două grupe: nectonȘi plancton. Al treilea grup ecologic - bentos - formează locuitorii de jos.
Nekton(nektos - plutitor) este o colecție de animale pelagice care se mișcă activ, care nu au o legătură directă cu fundul. Acestea sunt în principal animale mari care sunt capabile să parcurgă distanțe lungi și curenți puternici de apă. Au o formă a corpului raționalizată și organe de mișcare bine dezvoltate. Organismele tipice de necton includ peștii, calmarii, balenele și pinipedele. Nectonul din apele dulci, pe lângă pești, include amfibieni și insecte care se mișcă activ. Mulți pești marini se pot deplasa în coloana de apă cu viteze mari: până la 45-50 km/h - calmar (Oegophside), 100-150 km/h - bărci cu pânze (Jstiopharidae) și 130 km/h - pește-spadă (Xiphias glabius).
Plancton(planctos - rătăcire, înălțare) este o colecție de organisme pelagice care nu au capacitatea de mișcare activă rapidă. De regulă, acestea sunt animale mici - zooplancton si plante - fitoplancton, care nu poate rezista curenților. Compoziția planctonului include și larvele multor animale care „plutesc” în coloana de apă. Organismele planctonice sunt situate atât la suprafața apei, la adâncime, cât și în stratul inferior.
Organismele care trăiesc la suprafața apei alcătuiesc un grup special - neuston. Compoziția neustonului depinde și de stadiul de dezvoltare a unui număr de organisme. Trecând prin stadiul larvar, crescând, părăsesc stratul de suprafață care le-a servit drept refugiu, se mută să trăiască pe fund sau în straturile dedesubt și adânci. Acestea includ larve de decapode, barnacles, copepode, gasteropode și bivalve, echinoderme, polihete, pești etc.
Se numesc aceleași organisme, al căror corp este deasupra suprafeței apei, iar cealaltă în apă piatră de joc. Acestea includ linga de rață (Lema), sifonoforele (Siphonophora), etc.
Fitoplanctonul joacă un rol important în viața corpurilor de apă, deoarece este principalul producător de materie organică. Fitoplanctonul include în principal diatomee (Diatomeae) și alge verzi (Chlorophyta), flagelate de plante (Phytomastiga), peridineae (Peridineae) și cocolitofore (Coccolitophoridae). În apele dulci, nu numai algele verzi, ci și albastru-verzi (Cyanophyta) sunt răspândite.
Zooplanctonul și bacteriile pot fi găsite la diferite adâncimi. În apele dulci, în mare parte prost înot crustacee relativ mari (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), multe rotifere (Rotatoria) și protozoare sunt comune.
Zooplanctonul marin este dominat de mici crustacee (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), protozoare (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Dintre marii reprezentanți, aceștia sunt pteropodele (Pteropoda), meduzele (Scyphozoa) și ctenoforele plutitoare (Ctenophora), salpii (Salpae), unii viermi (Aleiopidae, Tomopteridae).
Organismele planctonice servesc ca o componentă alimentară importantă pentru multe animale acvatice, inclusiv giganți precum balenele cu fani (Mystacoceti), fig. 5.6.
Figura 5.6. Schema principalelor direcții ale schimbului de energie și materie în ocean
Bentos(bentos - adâncime) este un ansamblu de organisme care trăiesc în fundul (pe pământ și în pământ) rezervoare. Este subdivizat în zoobentosȘi fitobentos.În cea mai mare parte, este reprezentat de animale atașate, sau care se mișcă încet sau care se îngroapă în pământ. În apele puțin adânci, este format din organisme care sintetizează materie organică(producători), consumându-l (consumatori) și distrugându-l (descompunetori). La adâncimi unde nu există lumină, fitobentos (producătorii) sunt absenți. Zoobentosul marin este dominat de foraminifore, bureți, celenterate, viermi, brahiopode, moluște, ascidii, pești etc. Formele bentonice sunt mai numeroase în apele puțin adânci. Biomasa lor totală aici poate ajunge la zeci de kilograme pe 1 m2.
Fitobentosul mărilor include în principal alge (diatomee, verde, maro, roșu) și bacterii. Pe coastele se întâlnesc plante cu flori- zostera (Zostera), ruppia (Ruppia), phyllospodix (Phyllospadix). Zonele stâncoase și pietroase ale fundului sunt cele mai bogate în fitobentos.
În lacuri, ca și în mări, se disting plancton, nectonȘi bentos.
Cu toate acestea, în lacuri și alte corpuri de apă dulce există mai puțin zoobentos decât în mări și oceane, iar compoziția sa de specii este uniformă. Acestea sunt în principal protozoare, bureți, viermi ciliari și oligoheți, lipitori, moluște, larve de insecte etc.
Fitobentosul apelor dulci este reprezentat de bacterii, diatomee și alge verzi. Plantele de coastă sunt situate de pe coastă adânc în centuri clar definite. Prima centura - plante semisubmerse (tuf, coada, rogoz și stuf); a doua centura - plante scufundate cu frunze plutitoare (vodokras, capsule, nuferi, linte de rață). ÎN a treia centură predomină plantele - pondweed, elodea etc. (Fig. 5.7).
Orez. 5.7. Plantele care se înrădăcinează în partea de jos (A):
1 - coada; 2- papură; 3 - vârf de săgeată; 4 - nufăr; 5, 6 - buruieni; 7 - hara. Alge plutitoare libere (B): 8, 9 - verde filamentos; 10-13 - verde; 14-17 - diatomee; 18-20 - albastru-verde
În funcție de modul de viață, plantele acvatice sunt împărțite în două grupe ecologice principale: hidrofite - plante scufundate în apă fundși de obicei înrădăcinate în pământ și hidatofite - plante care sunt complet scufundate în apă și, uneori, plutesc la suprafață sau au frunze plutitoare.
În viața organismelor acvatice, mișcarea pe verticală a apei, densitatea, temperatura, lumina, sare, gaz (conținutul de oxigen și dioxid de carbon) moduri, concentrația ionilor de hidrogen (рН).
Regimul de temperatură. Diferă în apă, în primul rând, printr-un aflux mai mic de căldură și, în al doilea rând, printr-o stabilitate mai mare decât pe uscat. O parte din energia termică care intră pe suprafața apei este reflectată, o parte este cheltuită pentru evaporare. Evaporarea apei de la suprafața rezervoarelor, care consumă aproximativ 2263x8J/g, previne supraîncălzirea straturilor inferioare, iar formarea gheții, care eliberează căldura de fuziune (333,48 J/g), încetinește răcirea acestora.
Schimbarea temperaturii în apele curgătoare urmează modificările acesteia în aerul înconjurător, diferă într-o amplitudine mai mică.
In lacurile si iazurile de latitudini temperate, regimul termic este determinat de un fenomen fizic binecunoscut - apa are o densitate maxima la 4°C. Apa din ele este clar împărțită în trei straturi: partea superioară - epilimnion, a cărui temperatură se confruntă cu fluctuații sezoniere bruște; strat de tranziție, salt de temperatură, - metalimnion, unde se sarbatoreste scădere bruscă temperaturile; de adâncime (de fund) - hipolimnion ajungând până la fund, unde temperatura pe tot parcursul anului schimbări puțin.
Vara, cele mai calde straturi de apă sunt situate la suprafață, iar cele mai reci - în partea de jos. Acest tip distribuția stratificată a temperaturilor într-un rezervor se numește stratificare directă Iarna, pe măsură ce temperatura scade, stratificare inversă. Stratul de suprafață al apei are o temperatură apropiată de 0°C. În partea de jos, temperatura este de aproximativ 4°C, ceea ce corespunde densității sale maxime. Astfel, temperatura crește odată cu adâncimea. Acest fenomen se numește dihotomie de temperatură. Se observă în majoritatea lacurilor noastre vara și iarna. Ca urmare, circulația verticală este perturbată, se formează stratificarea densității apei, se instalează o perioadă de stagnare temporară - stagnare(Fig. 5.8).
Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, straturile superioare de apă devin mai puțin dense și nu se mai scufundă - se instalează stagnarea verii. "
Toamna, apele de suprafață se răcesc din nou la 4°C și se scufundă în fund, determinând o amestecare secundară a maselor în anul cu egalizarea temperaturii, adică declanșarea homotermiei de toamnă.
În mediul marin există și stratificarea termică determinată de adâncime. Următoarele straturi se disting în oceane Suprafaţă- apele sunt expuse acţiunii vântului, iar prin analogie cu atmosfera se numeşte acest strat troposfera sau marine termosferă. Aici se observă fluctuații zilnice ale temperaturii apei până la aproximativ 50 de metri adâncime, iar fluctuațiile sezoniere sunt observate și mai adânc. Grosimea termosferei ajunge la 400 m. Intermediar - reprezintă termoclină constantă. Temperatura din ea mări diferite iar oceanele scade la 1-3°C. Se extinde până la o adâncime de aproximativ 1500 m. Marea Adâncă - caracterizat prin aceeași temperatură de aproximativ 1-3°C, cu excepția regiunilor polare, unde temperatura este apropiată de 0°C.
ÎNÎn general, trebuie remarcat faptul că amplitudinea fluctuațiilor anuale de temperatură în straturile superioare ale oceanului nu este mai mare de 10 - 15 "C în apele continentale 30-35 ° C.
Orez. 5.8. Stratificarea și amestecarea apei în lac
(conform lui E. Günther et al., 1982)
Straturile adânci de apă sunt caracterizate de o temperatură constantă. În apele ecuatoriale, temperatura medie anuală a straturilor de suprafață este de 26-27°C, în apele polare este de aproximativ 0°C și mai mică. O excepție fac izvoarele termale, unde temperatura stratului superficial ajunge la 85-93°C.
În apă ca mediu de viață, pe de o parte, există o varietate destul de semnificativă de condiții de temperatură și, pe de altă parte, caracteristicile termodinamice ale mediului acvatic, cum ar fi căldura specifică, conductivitatea termică ridicată și expansiunea în timpul înghețului (în acest caz, gheața se formează numai de sus, iar coloana principală de apă nu îngheață), creează condiții favorabile pentru organismele vii.
Deci, pentru iernarea hidrofitelor perene în râuri și lacuri mare importanță are o distribuție verticală a temperaturii sub gheață. Cea mai densă și mai puțin rece apă cu o temperatură de 4 ° C este situată în stratul aproape inferior, unde coboară mugurii de iernat (turioni) de cornwort, pemfigus, vopsea de apă etc. (Fig. 5.9), precum și frunze întregi. plante, cum ar fi linte de rață, elodea.
Orez. 5.9. Vodokras (Hydrocharias morsus ranae) toamna.
Mugurii de iarnă sunt vizibili, scufundându-se în fund
(din T.K. Goryshinoya, 1979)
Se credea că imersiunea este asociată cu acumularea de amidon și cu greutatea plantelor. Până în primăvară, amidonul este transformat în zaharuri și grăsimi solubile, ceea ce face mugurii mai ușori și le permite să plutească.
Organismele din corpurile de apă de latitudini temperate sunt bine adaptate la mișcările verticale sezoniere ale straturilor de apă, la homotermia de primăvară și toamnă și la stagnarea de vară și iarnă. Deoarece regimul de temperatură al corpurilor de apă este caracterizat de o mare stabilitate, stenotermia este mai frecventă în rândul hidrobionților decât în rândul organismelor terestre.
Speciile euritermale se găsesc în principal în corpurile de apă continentale de mică adâncime și în litoralul mărilor de latitudini înalte și temperate, unde fluctuațiile zilnice și sezoniere sunt semnificative.
Densitatea apei. Apa este mai densă decât aerul. În acest sens, este de 800 de ori superior mediului aerian. Densitatea apei distilate la 4 °C este de 1 g/cm3. Densitatea apelor naturale care conțin săruri dizolvate poate fi mai mare: până la 1,35 g/cm 3 . În medie, în coloana de apă, la fiecare 10 m de adâncime, presiunea crește cu 1 atmosferă. Densitatea mare a apei se reflectă în structura corpului hidrofiților. Deci, dacă țesuturile mecanice sunt bine dezvoltate la plantele terestre, care asigură rezistența trunchiurilor și a tulpinilor, amplasarea țesuturilor mecanice și conductoare de-a lungul periferiei tulpinii creează o structură de „țeavă” care rezistă bine la îndoire și îndoire, apoi la hidrofite. , tesuturile mecanice sunt mult reduse, deoarece plantele sunt sustinute de ele insele.apa. Elementele mecanice și fasciculele conductoare sunt destul de des concentrate în centrul tulpinii sau al pețiolului frunzei, ceea ce oferă capacitatea de a se îndoi atunci când apa se mișcă.
Hidrofitele scufundate au o flotabilitate bună creată de dispozitive speciale (saci de aer, umflături). Așadar, frunzele piscinei se află pe suprafața apei și sub fiecare frunză au o bulă plutitoare umplută cu aer. Ca o vestă de salvare minusculă, bula permite frunzei să plutească pe suprafața apei. Camerele de aer din tulpină mențin planta în poziție verticală și furnizează oxigen la rădăcini.
Flotabilitatea crește, de asemenea, odată cu creșterea suprafeței corpului. Acest lucru se vede clar la microscop alge planctonice. Diverse excrescențe ale corpului îi ajută să „plutească” liber în coloana de apă.
Organismele din mediul acvatic sunt distribuite pe toată grosimea acestuia. De exemplu, în tranșeele oceanice, animalele au fost găsite la adâncimi de peste 10.000 m și pot rezista la presiuni de la câteva până la sute de atmosfere. Astfel, locuitorii de apă dulce (gândaci plutitori, papuci, suvoyi etc.) rezistă până la 600 de atmosfere în experimente. Holoturii din genul Elpidia și viermii Priapulus caudatus locuiesc din zona de coastă până în ultraabisal. În același timp, trebuie remarcat faptul că mulți locuitori ai mărilor și oceanelor sunt relativ bazați pe pereți și limitați la anumite adâncimi. Acest lucru se aplică în primul rând speciilor de apă mică și adâncă. Trăiește doar pe litoral vierme inelat Vierme de nisip Arenicola, moluște - lapei de mare (Patella). La adâncimi mari la o presiune de cel puțin 400-500 de atmosfere se găsesc pești din grupa pescarilor, cefalopode, crustacee, stele de mare, pogonofori și altele.
Densitatea apei oferă organismelor animale o oportunitate de a se baza pe ea, ceea ce este deosebit de important pentru formele non-scheletice. Sprijinul mediului servește ca o condiție pentru înălțarea în apă. Mulți hidrobioți sunt adaptați acestui mod de viață.
Modul de lumină. Organismele acvatice sunt foarte influențate de regimul de lumină și de transparența apei. Intensitatea luminii în apă este foarte slăbită (Fig. 5.10), deoarece o parte din radiația incidentă este reflectată de la suprafața apei, în timp ce cealaltă parte este absorbită de grosimea acesteia. Atenuarea luminii este legată de transparența apei. În oceane, de exemplu, cu o transparență ridicată, aproximativ 1% din radiație cade încă la o adâncime de 140 m, iar în lacurile mici cu apă oarecum închisă deja la o adâncime de 2 m - doar zecimi de procent.
Orez. 5.10. Iluminare în apă în timpul zilei.
Rezervorul Tsimlyansk (conform lui A. A. Potapov,
Adâncime: 1 - la suprafață; 2-0,5m; 3- 1,5m; 4-2m
Datorită faptului că razele diferitelor părți ale spectrului solar nu sunt absorbite în mod egal de apă, compoziția spectrală a luminii se modifică și cu adâncimea, razele roșii sunt atenuate. Razele albastru-verzui pătrund adâncimi semnificative. Amurgul care se adâncește cu adâncimea în ocean este inițial verde, apoi albastru, albastru, albastru-violet, trecând ulterior în întuneric constant. În consecință, organismele vii se înlocuiesc cu profunzime.
Așadar, plantele care trăiesc la suprafața apei nu se confruntă cu o lipsă de lumină, iar plantele scufundate și în special cele de adâncime sunt denumite „floră din umbră”. Ei trebuie să se adapteze nu numai la lipsa luminii, ci și la o modificare a compoziției sale prin producerea de pigmenți suplimentari. Acest lucru poate fi văzut în modelul bine-cunoscut de culoare al algelor care trăiesc la diferite adâncimi. În zonele cu apă mică, unde plantele încă mai au acces la razele roșii, care sunt absorbite de clorofilă în cea mai mare măsură, predomină de obicei algele verzi. În zonele mai profunde se găsesc algele brune care, pe lângă clorofilă, au pigmenți bruni ficofeină, fucoxantina etc. Algele roșii care conțin pigmentul ficoeritrina trăiesc și mai adânc. Arată clar capacitatea de a capta lumina soarelui cu lungimi de undă diferite. Acest fenomen a fost numit adaptare cromatică.
Speciile de adâncime au o serie de trăsături fizice găsite în plantele de umbră. Printre acestea trebuie remarcat Punct scăzut compensarea fotosintezei (30-100 lux), „caracterul de umbră” al curbei de lumină a fotosintezei cu un platou de saturație scăzută, la alge, de exemplu, dimensiuni mari cromatofori. În timp ce pentru formele de suprafață și plutitoare, aceste curbe sunt de tip „mai ușor”.
Pentru a utiliza lumina slabă în procesul de fotosinteză, este necesară o zonă crescută a organelor de asimilare. Astfel, vârful de săgeată (Sagittaria sagittifolia) formează frunze de diferite forme atunci când se dezvoltă pe uscat și în apă.
Programul ereditar codifică posibilitatea dezvoltării în ambele direcții. „Declanșatorul” pentru dezvoltarea formelor „acvatice” de frunze este umbrirea, și nu acțiunea directă a apei.
Adesea, frunzele plantelor acvatice scufundate în apă sunt puternic disecate în lobi filamentoși îngusti, cum ar fi, de exemplu, în hornwort, uruti, pemfigus sau au o placă subțire translucidă - frunze subacvatice de capsule de ou, nuferi, frunze de buruieni scufundate. .
Aceste trăsături sunt, de asemenea, caracteristice algelor, cum ar fi algele filamentoase, talii disecați de characee, talii subțiri și transparenti ai multor specii de adâncime. Acest lucru face posibil ca hidrofitele să mărească raportul dintre suprafața corpului și volumul și, în consecință, să dezvolte o suprafață mare la un cost relativ scăzut al masei organice.
Plantele parțial scufundate în apă au un aspect bine definit heterofilie, adică diferența de structură a frunzelor de suprafață și subacvatice la aceeași plantă: Aceasta este clar vizibilă în ranunculus acvatic al diferitelor frunze (Fig. 5.11) Suprafața are caracteristici comune frunzelor plantelor supraterane (structură dorsoventrală, bine dezvoltată). țesuturi tegumentare și aparat stomatic) , sub apă - lame de frunze foarte subțiri sau disecate. Heterofilia a fost observată și la nuferi și capsulele de ouă, vârfuri de săgeți și alte specii.
Orez. 5.11. Heterofilie în apă
Ranunculus diversifolius (din T, G. Goryshina, 1979)
Frunze: 1 - suprafata; 2 - sub apă
Un exemplu ilustrativ este marshmallow (Simn latifolium), pe tulpina căreia se pot vedea mai multe forme de frunze, reflectând toate tranzițiile de la tipic terestru la tipic acvatic.
Adâncimea mediului acvatic afectează și animalele, colorarea acestora, compoziția speciilor etc. De exemplu, într-un ecosistem de lac, viața principală este concentrată în stratul de apă, unde pătrunde o cantitate de lumină suficientă pentru fotosinteză. Limita inferioară a acestui strat se numește nivel de compensare. Peste această adâncime, plantele eliberează mai mult oxigen decât consumă, iar alte organisme pot folosi excesul de oxigen. Sub această adâncime, fotosinteza nu poate asigura respirația; prin urmare, doar oxigenul este disponibil organismelor, care vine cu apa din straturile mai superficiale ale lacului.
Animalele viu și colorate variat trăiesc în straturi ușoare de apă de suprafață, în timp ce speciile de adâncime sunt de obicei lipsite de pigmenți. În zona crepusculară a oceanului, animalele sunt pictate în culori cu o tentă roșiatică, ceea ce le ajută să se ascundă de inamici, deoarece culoarea roșie din razele albastru-violet este percepută ca neagră. Culoarea roșie este tipică pentru astfel de animale din zona crepusculară, cum ar fi bibanul de mare, coralul roșu, diverse crustacee etc.
Absorbția luminii în apă este cu atât mai puternică, cu atât este mai scăzută transparența, ceea ce se datorează prezenței particulelor în ea. minerale(argilă, nămol). Transparența apei scade și odată cu creșterea rapidă a vegetației acvatice vara sau cu reproducerea în masă a organismelor mici care se află în straturile de suprafață în suspensie. Transparența este caracterizată de adâncime extremă, unde un disc Secchi special coborât (un disc alb cu un diametru de 20 cm) este încă vizibil. În Marea Sargasso (cele mai transparente ape), discul Secchi este vizibil la o adâncime de 66,5 m, în Oceanul Pacific - până la 59, în Indian - până la 50, în mările puțin adânci - până la 5-15 m Transparența râurilor nu depășește 1 -1,5 m, iar în râurile din Asia Centrală Amu Darya și Syr Darya - câțiva centimetri. Prin urmare, limitele zonelor de fotosinteză variază foarte mult în diferite corpuri de apă. În cele mai multe ape limpezi zona de fotosinteză sau zona eufotică atinge o adâncime de cel mult 200 m, zona crepusculară (disfotică) se extinde până la 1000-1500 m, iar mai adânc, în zona afotică, lumina soarelui nu pătrunde deloc.
Orele de lumină în apă sunt mult mai scurte (mai ales în straturile adânci) decât pe uscat. Cantitatea de lumină din straturile superioare ale corpurilor de apă variază atât de la latitudinea zonei, cât și de la perioada anului. Astfel, nopțile polare lungi limitează sever timpul potrivit pentru fotosinteză în bazinele arctice și antarctice, iar stratul de gheață îngreunează luminii să ajungă în toate corpurile de apă înghețate în timpul iernii.
Modul de sare. Salinitatea joacă un rol important în viața organismelor acvatice. regim de sare. Compoziție chimică apa se formează sub influența condițiilor naturale istorice și geologice, precum și sub impactul antropic. Conținutul de compuși chimici (săruri) în apă determină salinitatea acesteia și se exprimă în grame pe litru sau în ppm(°/od). În funcție de mineralizarea generală a apei, aceasta poate fi împărțită în apă dulce cu un conținut de sare de până la 1 g / l, salmastru (1-25 g / l), salinitatea mării(26-50 g/l) și saramură (mai mult de 50 g/l). Cele mai importante dintre substanțele dizolvate în apă sunt carbonații, sulfații și clorurile (Tabelul 5.1).
Tabelul 5.1
Compoziția principalelor săruri în diferite corpuri de apă (conform lui R. Dazho, 1975)
Printre apele dulci, sunt multe cele aproape pure, dar sunt și multe care conțin până la 0,5 g de substanțe dizolvate pe litru. Cationii în funcție de conținutul lor în apă dulce sunt aranjați astfel: calciu - 64%, magneziu - 17%, sodiu - 16%, potasiu - 3%. Acestea sunt medii și în fiecare caz concret sunt posibile fluctuații, uneori semnificative.
Un element important în apele proaspete este conținutul de calciu. Calciul poate acționa ca un factor limitator. Există ape „moale”, sărace în calciu (mai puțin de 9 mg la 1 litru), și ape „dure”, conținutul său în cantități mari (mai mult de 25 mg la 1 litru).
În apa de mare, conținutul mediu de săruri dizolvate este de 35 g/l, în mările marginale este mult mai mic. 13 metaloizi și cel puțin 40 de metale au fost găsite în apa de mare. Sarea de masă ocupă primul loc ca importanță, urmată de clorura de bariu, sulfatul de magneziu și clorura de potasiu.
Cea mai mare parte a vieții acvatice poikilosmotic. Presiunea osmotică din corpul lor depinde de salinitatea mediului. Animalele și plantele de apă dulce trăiesc în medii în care concentrația de substanțe dizolvate este mai mică decât în fluidele și țesuturile corpului. Datorită diferenței de presiune osmotică în exterior și în interiorul corpului, apa pătrunde constant în organism, drept urmare hidrobionții de apă dulce sunt forțați să o elimine intens. Au procese bine definite de osmoreglare. La protozoare, acest lucru se realizează prin activitatea vacuolelor excretoare, în organismele multicelulare, prin îndepărtarea apei prin sistemul excretor. Unii ciliati la fiecare 2-2,5 minute elibereaza o cantitate de apa egala cu volumul corpului.
Odată cu creșterea salinității, activitatea vacuolelor încetinește, iar la o concentrație de sare de 17,5% nu mai funcționează, deoarece diferența de presiune osmotică dintre celule și Mediul extern dispare.
Concentrația de săruri în fluidele corporale și țesuturile multor organisme marine este izotonică cu concentrația de săruri dizolvate în apa înconjurătoare. În acest sens, funcțiile lor osmoreglatoare sunt mai puțin dezvoltate decât în apa dulce. Osmoreglarea este unul dintre motivele pentru care multe plante și animale marine nu au reușit să populeze corpurile de apă dulce și s-au dovedit a fi locuitori marini tipici: cavități intestinale (Coelenterata), echinoderme (Echinodermata), bureți (Spongia), tunicate (Tunicata), pogonophora ( Pogonophora) . Pe de altă parte, insectele practic nu trăiesc în mări și oceane, în timp ce bazinele de apă dulce sunt populate din abundență de ele. Organismele de obicei marine și de cele de apă dulce nu tolerează modificări semnificative ale salinității și sunt stenohalină. eurihalină nu există atât de multe organisme, în special animale, de apă dulce și de origine marină. Se găsesc, adesea în număr mare, în apele sălmastre. Acestea sunt precum platica (Abramis brama), bibanul de apa dulce (Stizostedion lucioperca), stiuca (Ezox lucios), din mare - familia chefinului (Mugilidae).
Locuirea plantelor în mediul acvatic, pe lângă caracteristicile enumerate mai sus, lasă o amprentă asupra altor aspecte ale vieții, în special asupra regimului de apă al plantelor care sunt literalmente înconjurate de apă. Astfel de plante nu au transpirație și, prin urmare, nu există un „motor superior” care să mențină fluxul de apă în plantă. Și în același timp, curentul care furnizează substanțe nutritive către țesuturi există (deși mult mai slab decât la plantele terestre), cu o periodicitate zilnică clar marcată: mai mult ziua, absent noaptea. Un rol activ în menținerea acesteia revine presiunii radiculare (la speciile atașate) și activității celulelor speciale care secretă apă - stomate sau hidatode de apă.
În apele dulci, plantele sunt comune, fortificate în fundul rezervorului. Adesea, suprafața lor fotosintetică este situată deasupra apei. Acestea includ stuf (Scirpus), nuferi (Nymphaea), capsule de ou (Nyphar), cattail (Typha), vârf de săgeată (Sagittaria). În altele, organele fotosintetice sunt scufundate în apă. Acestea sunt plantele de baltă (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Tipuri separate plantele superioare ale apelor dulci sunt lipsite de rădăcini și înoată liber sau cresc excesiv obiectele subacvatice, algele, care sunt atașate la pământ.
modul de gaz. Principalele gaze din mediul acvatic sunt oxigenul și dioxidul de carbon. Restul, cum ar fi hidrogenul sulfurat sau metanul, au o importanță secundară.
Oxigen pentru mediul acvatic – cel mai important factor de mediu. Intră în apă din aer și este eliberat de plante în timpul fotosintezei. Coeficientul de difuzie al oxigenului în apă este de aproximativ 320 de mii de ori mai mic decât în aer, iar conținutul său total în straturile superioare de apă este de 6-8 ml/l, sau de 21 de ori mai mic decât în atmosferă. Conținutul de oxigen al apei este invers proporțional cu temperatura. Odată cu creșterea temperaturii și a salinității apei, concentrația de oxigen din aceasta scade. În straturile puternic populate de animale și bacterii, deficitul de oxigen poate fi creat datorită consumului crescut al acestuia. Astfel, în Oceanul Mondial, adâncimi bogate în viață de la 50 la 1000 m se caracterizează printr-o deteriorare bruscă a aerării. Este de 7-10 ori mai mică decât în apele de suprafață locuite de fitoplancton. Aproape de fundul corpurilor de apă, condițiile pot fi apropiate de anaerobe.
Într-un regim de stagnare în rezervoare mici, apa este, de asemenea, epuizată brusc de oxigen. Deficiența acestuia poate apărea și iarna sub gheață. La concentrații sub 0,3-3,5 ml/l, viața aerobilor în apă este imposibilă. Conținutul de oxigen în condițiile rezervorului se dovedește a fi un factor limitativ (Tabelul 5.2).
Tabelul 5.2
Necesarul de oxigen al diferitelor specii de pești de apă dulce
Printre locuitorii acvatici, există un număr semnificativ de specii care pot tolera fluctuații largi ale conținutului de oxigen din apă, aproape de absența acesteia. Acestea sunt așa-numitele eurioxibionte. Acestea includ oligochetele de apă dulce (Tubifex tubifex), gasteropodele (Viviparus viviparus). Saturația foarte slabă a apei cu oxigen din pește poate rezista la crap, lic, caras. Cu toate acestea, multe specii sunt stenoxibiont, adică pot exista numai cu o saturație suficient de mare a apei cu oxigen, de exemplu, păstrăv curcubeu, păstrăv, piscicol etc. Multe specii de organisme vii sunt capabile să cadă într-o stare inactivă cu o lipsă de oxigen, astfel încât numit anoxibioza,și astfel să supraviețuiască perioadei nefavorabile.
Respirația hidrobionților se realizează atât prin suprafața corpului, cât și prin organe specializate - branhii, plămâni, trahee. Adesea, tegumentul corpului poate servi ca un organ respirator suplimentar. La unele specii se găsește o combinație de respirație a apei și a aerului, de exemplu, peștii pulmonari, sifonoforii, discofanții, multe moluște pulmonare, crustaceele Yammarus lacustris etc. Animalele acvatice secundare păstrează de obicei tipul atmosferic de respirație ca fiind mai favorabil din punct de vedere energetic și, prin urmare, au nevoie de contact cu mediul aerian. Acestea includ pinipede, cetacee, gândaci de apă, larve de țânțari etc.
Dioxid de carbon.În mediul acvatic, organismele vii, pe lângă lipsa de lumină și oxigen, pot experimenta o lipsă de CO 2 disponibil, de exemplu, plantele pentru fotosinteză. Dioxidul de carbon intră în apă ca urmare a dizolvării CO 2 conținut în aer, a respirației organismelor acvatice, a descompunerii reziduurilor organice și a eliberării din carbonați. Conținutul de dioxid de carbon din apă variază între 0,2-0,5 ml/l sau de 700 de ori mai mult decât în atmosferă. CO 2 se dizolvă în apă de 35 de ori mai bine decât oxigenul. Apa de mare este principalul rezervor de dioxid de carbon, deoarece conține de la 40 la 50 cm 3 de gaz pe litru sub formă liberă sau legată, ceea ce este de 150 de ori mai mare decât concentrația sa în atmosferă.
Dioxidul de carbon conținut în apă participă la formarea formațiunilor scheletice calcaroase ale nevertebratelor și asigură fotosinteza plantelor acvatice. Odată cu fotosinteza intensivă a plantelor, există un consum crescut de dioxid de carbon (0,2-0,3 ml/l pe oră), ceea ce duce la deficiența acestuia. Hidrofitele răspund la o creștere a conținutului de CO 2 din apă prin creșterea fotosintezei.
O sursă suplimentară de CO pentru fotosinteza plantelor acvatice este, de asemenea, dioxidul de carbon, care este eliberat în timpul descompunerii sărurilor de bicarbonat și al tranziției lor la dioxid de carbon:
Ca (HCO3)2 -> CaC03 + CO, + H2O
Carbonații ușor solubili, care se formează în acest caz, se depun pe suprafața frunzelor sub formă de calcar sau crustă, care este clar vizibilă atunci când multe plante acvatice se usucă.
Concentrația ionilor de hidrogen(pH) afectează adesea distribuția organismelor acvatice. Piscinele cu apă dulce cu un pH de 3,7-4,7 sunt considerate acide, 6,95-7,3 sunt neutre, iar cele cu un pH mai mare de 7,8 sunt considerate alcaline. În corpurile de apă dulce, pH-ul suferă fluctuații semnificative, adesea în timpul zilei. Apa de mare este mai alcalină și pH-ul ei se modifică mai puțin decât apa dulce. pH-ul scade cu adâncimea.
Din plante cu un pH mai mic de 7,5 cresc semifloare (Jsoetes), brusture (Sparganium). Într-un mediu alcalin (pH 7,7-8,8), sunt frecvente multe tipuri de buruieni și elodei; la pH 8,4-9, Typha angustifolia atinge o dezvoltare puternică. Apele acide ale turbăriilor favorizează dezvoltarea mușchilor sphagnum.
Majoritatea peștilor de apă dulce pot rezista la un pH de 5 până la 9. Dacă pH-ul este mai mic de 5, există o moarte în masă a peștilor, iar peste 10, toți peștii și alte animale mor.
În lacurile cu mediu acid, se găsesc adesea larve de diptere din genul Chaoborus, iar în ape acideÎn mlaștini, rizomii de coajă (Testaceae) sunt obișnuiți, moluștele lamelă-branhiale din genul Toothless (Unio) sunt absente, iar alte moluște sunt rare.
Plasticitatea ecologică a organismelor din mediul acvatic. Apa este un mediu mai stabil și factori abiotici suferă fluctuații relativ minore și, prin urmare, organismele acvatice au mai puține decât cele terestre plasticitate ecologică. Plantele și animalele de apă dulce sunt mai plastice decât cele marine, deoarece apa dulce ca mediu de viață este mai variabilă. Amploarea plasticității ecologice a hidrobionților este evaluată nu numai în ansamblu la un complex de factori (eury- și stenobiontness), ci și individual.
Astfel, s-a stabilit că, spre deosebire de locuitorii zonelor deschise, plantele și animalele de coastă sunt în principal organisme euritermale și eurihaline, datorită faptului că conditii de temperatura iar regimul de sare din apropierea coastei sunt destul de variabile - încălzirea de către soare și răcirea relativ intensă, desalinizarea prin afluxul apei din pâraie și râuri, în special în timpul sezonului ploios etc. Un exemplu este lotusul, care aparține specie stenotermă tipică, crește numai în rezervoare puțin adânci, bine încălzite. Locuitorii straturilor de suprafață, în comparație cu formele de adâncime, din motivele de mai sus, se dovedesc a fi mai euritermi și eurihalini.
Plasticitatea ecologică este un regulator important al dispersării organismelor. S-a dovedit că hidrobionții cu plasticitate ecologică ridicată sunt răspândiți pe scară largă, de exemplu, elodea. Un exemplu opus, crustaceul Artemia solina, care trăiește în mici rezervoare cu apă foarte sărată, este un reprezentant tipic stenohalin cu plasticitate ecologică îngustă. În raport cu alți factori, are plasticitate semnificativă și este destul de comună în corpurile de apă sărată.
Plasticitatea ecologică depinde de vârsta și faza de dezvoltare a organismului. De exemplu, moluștea gastropodă marina adultă Littorina, la maree joasă, rămâne fără apă mult timp în fiecare zi, dar larvele sale duc un stil de viață planctonic și nu pot tolera uscarea.
Caracteristici ale adaptării plantelor la mediul acvatic. Paradis acvatic| stenia prezintă diferențe semnificative față de organismele vegetale terestre. Astfel, capacitatea plantelor acvatice de a absorbi umezeala și sărurile minerale direct din mediu se reflectă în organizarea lor morfologică și fiziologică. Caracteristica plantelor acvatice este dezvoltarea slabă a țesutului conducător și a sistemului radicular. Sistemul rădăcină servește în principal pentru atașarea la substratul subacvatic și nu îndeplinește funcțiile de nutriție minerală și de alimentare cu apă, ca la plantele terestre. Hrănirea plantelor acvatice se realizează pe întreaga suprafață a corpului lor.
Densitatea semnificativă a apei face posibil ca plantele să trăiască în toată grosimea ei. Plantele inferioare care locuiesc în diferite straturi și duc un stil de viață plutitor au anexe speciale pentru aceasta, care le măresc flotabilitatea și le permit să rămână în suspensie. Hidrofitele superioare au țesut mecanic slab dezvoltat. Cum yni S-a remarcat mai sus că în frunzele, tulpinile, rădăcinile lor există cavități intercelulare purtătoare de aer care cresc ușurința și flotabilitatea organelor suspendate în apă și plutind la suprafață, ceea ce contribuie și la spălarea celulei interne cu apă cu săruri și gaze. dizolvat în ea. Hidrofitele excelează | Ele cresc cu o suprafață mare de frunze cu un volum total mic al plantei, ceea ce le asigură un schimb intensiv de gaze cu lipsă de oxigen și alte gaze dizolvate în apă.
Un număr de organisme acvatice au dezvoltat eterogenitate sau getyo rophilia. Deci, în Salvinia (Salvinia), frunzele scufundate oferă nutriție minerală, iar plutitoare - organice.
O caracteristică importantă a adaptării plantelor la trăirea în ape | un alt mediu este că frunzele scufundate în apă, de regulă, sunt foarte subțiri. Adesea, clorofila din ele este localizată în celulele epidermei, ceea ce contribuie la creșterea intensității fotosintezei în lumină slabă. Astfel de trăsături anatomice și morfologice sunt cel mai clar exprimate în mușchi de apă (Riccia, Fontinalis), valisneria (Vallisneria spiralis), pondweeds (Potamageton).
Protecția împotriva leșierii sau a leșierii din celulele sărurilor minerale din plantele acvatice este secreția de mucus de către celulele speciale și formarea endodermului din celulele cu pereți mai groși sub formă de inel.
Temperatura relativ scăzută a mediului acvatic determină moartea părților vegetative ale plantelor scufundate în apă după formarea mugurilor de iarnă și înlocuirea frunzelor fragede subțiri de vară cu altele de iarnă mai rigide și mai scurte. Temperatura scăzută a apei afectează negativ organele generatoare ale plantelor acvatice, iar densitatea mare a acesteia împiedică transferul de polen. În acest sens, plantele acvatice se reproduc intensiv prin mijloace vegetative. Majoritatea plantelor plutitoare și scufundate își duc tulpinile înflorite în aer și se reproduc sexual. Polenul este transportat de vânt și de curenții de suprafață. Fructele și semințele care se formează sunt, de asemenea, dispersate de curenții de suprafață. Acest fenomen se numește hidrochorie. Hydrochorus include nu numai plante acvatice, ci și multe plante de coastă. Fructele lor au flotabilitate mare, stau mult timp in apa si nu isi pierd capacitatea de germinare. De exemplu, fructele și semințele vârfului de săgeată (Sagittaria sagittofolia), susak (Butomus umbellatus), chastukha (Alisma plantago-aguatica) sunt transportate de apă. Fructele multor rogoz (Carex) sunt închise într-un fel de saci cu aer și purtate de curenții de apă. În același mod, buruiana humai (Sorgnum halepense) s-a răspândit de-a lungul râului Vakht prin canale.
Caracteristici de adaptare a animalelor la mediul acvatic. La animalele care trăiesc în mediul acvatic, în comparație cu plantele, caracteristicile adaptive sunt mai diverse, acestea includ cum ar fi anatomo-morfologice, comportamentale si etc.
Animalele care trăiesc în coloana de apă au, în primul rând, adaptări care le măresc flotabilitatea și le permit să reziste mișcării apei, curenților. Aceste organisme dezvoltă adaptări care le împiedică să se ridice în coloana de apă sau să le reducă flotabilitatea, ceea ce le permite să rămână pe fund, inclusiv în apele cu curgere rapidă.
În formele mici care trăiesc în coloana de apă, există o reducere a formațiunilor scheletice. Deci, la protozoare (Radiolaria, Rhizopoda), cochiliile sunt poroase, acele de silex ale scheletului sunt goale în interior. Densitatea specifică a ctenoforilor (Ctenophora), a meduzelor (Scyphozoa) scade din cauza prezenței apei în țesuturi. Acumularea picăturilor de grăsime în organism (Noctiluca, radiolarians – Radiolaria) contribuie la creșterea flotabilității. Se observă acumulări mari de grăsime la unele crustacee (Cladocera, Copepoda), pești și cetacee. Greutatea specifică a corpului este redusă și, prin urmare, flotabilitatea crescută de vezica natatoare plină de gaz pe care o au mulți pești. Sifonoforii (Physalia, Velella) au cavități puternice de aer.
Pentru animalele care plutesc pasiv în coloana de apă, este caracteristică nu numai o scădere a masei, ci și o creștere a suprafeței specifice a corpului. Acest lucru se datorează faptului că, cu cât este mai mare vâscozitatea mediului și cu cât suprafața specifică a corpului organismului este mai mare, cu atât se scufundă mai lent în apă. La animale, corpul este turtit, pe el se formează vârfuri, excrescențe și apendice, de exemplu, în flagelate (Leptodiscus, Craspeditella), radiolari (Aulacantha, Chalengeridae) etc.
Un grup mare de animale care trăiesc în apă dulce utilizează tensiunea superficială a apei (film de suprafață) atunci când se mișcă. Pe suprafața apei aleargă liber gândacii (Gyronidae, Veliidae), gândacii (Gerridae), etc. Un artropod care atinge apa cu capătul anexelor acoperit cu fire de păr hidrofug provoacă deformarea suprafeței sale cu formarea unui menisc concav. Când forta de ridicare(F) îndreptată în sus, mai mult decât masa animalului, acesta din urmă va fi ținut pe apă prin tensiunea superficială.
Astfel, viața la suprafața apei este posibilă pentru animalele relativ mici, deoarece masa crește odată cu dimensiunea cubului, iar tensiunea superficială crește ca valoare liniară.
Înotul activ la animale se realizează cu ajutorul cililor, flagelilor, îndoirea corpului, în mod jet, datorită energiei jetului de apă ejectat. Cea mai mare perfecțiune a modului de mișcare cu jet va fi atinsă de cefalopode. Deci, unii calmari dezvoltă viteză atunci când aruncă apă până la 40-50 km/h (Fig. 5.12).
Orez. 5.12. Calmar
Animalele mari au adesea membre specializate (înotatoare, aripi), corpul lor este aerodinamic și acoperit cu mucus.
Numai în mediul acvatic sunt imobile, ducând un stil de viață atașat, animalele. Acestea sunt precum hidroizii (Hydroidea) și polipi de corali(Anthozoo), crini de mare (Crinoidea), bivalve (Br / aMa), etc. Se caracterizează printr-o formă particulară a corpului, o ușoară flotabilitate (densitatea corpului este mai mare decât densitatea apei) și dispozitive speciale pentru atașarea la substratul.
Animalele acvatice sunt în mare parte poikiloterme. Homoi-termale, de exemplu, mamiferele (cetacee, pinipede) formează un strat semnificativ de grăsime subcutanată, care îndeplinește o funcție de termoizolare.
Animalele de adâncime sunt diferite caracteristici specifice organizare: dispariția sau slaba dezvoltare a scheletului calcaros, o creștere a dimensiunii corpului, adesea o reducere a organelor de vedere, o creștere a dezvoltării receptorilor tactili etc.
Presiunea osmotică și starea ionică a soluțiilor din corpul animalelor este asigurată de mecanisme complexe ale metabolismului apă-sare. Cea mai obișnuită modalitate de a menține o presiune osmotică constantă este eliminarea regulată a apei care intră cu ajutorul vacuolelor pulsatorie și a organelor excretoare. Asa de, peste de apa dulce excesul de apă este îndepărtat prin activitatea sporită a sistemului excretor, iar sărurile sunt absorbite prin filamentele branhiale. Peștii marini, pe de altă parte, sunt nevoiți să reînnoiască rezervele de apă și, prin urmare, să bea apă de mare, iar sărurile în exces care vin cu apă sunt îndepărtate din corp prin filamentele branhiale (Fig. 5.13).
Orez. 5.13. Excreția și osmoreglarea la teleosteii de apă dulce
pești (A), laminate (B) și marine peste osos(ÎN)
Abrevierile hipo-, izo- și hiper- indică tonicitatea mediului intern în raport cu cel extern (din N. Green et al., 1993)
O serie de hidrobionți au caracter special nutriția este strecurarea sau sedimentarea particulelor de origine organică suspendate în apă, a numeroase organisme mici. Această metodă de hrănire nu necesită multă energie pentru a căuta prada și este tipică pentru moluștele laminabranch, echinodermele sesile, ascidie, crustaceele planctonice etc. Animalele care se hrănesc cu filtrare joacă un rol important în purificarea biologică a corpurilor de apă.
Dafnia de apă dulce, ciclopii, precum și cel mai masiv crustaceu din ocean, Calanus finmarchicus, filtrează până la 1,5 litri de apă pe individ pe zi. Midiile care locuiesc pe o suprafață de 1 m 2 pot conduce 150-280 m 3 de apă pe zi prin cavitatea mantalei, depunând particulele în suspensie.
Datorită atenuării rapide a razelor de lumină în apă, viața în amurg constant sau întuneric limitează foarte mult posibilitățile de orientare vizuală a organismelor acvatice. Sunetul circulă mai repede în apă decât în aer, iar hidrobioții au o orientare mai bună a sunetului decât orientarea vizuală. Unele specii captează chiar infrasunetele. Semnalizarea sonoră servește mai ales pentru relațiile intraspecifice: orientarea într-un stol, atragerea indivizilor de sex opus etc. Cetaceele, de exemplu, caută hrană și navighează folosind ecolocația - percepția undelor sonore reflectate. Principiul localizatorului delfinilor este de a emite unde sonore care se propagă în fața animalului care înoată. Întâlnind un obstacol, cum ar fi un pește, undele sonore sunt reflectate și returnate delfinului, care aude ecoul care iese și detectează astfel obiectul care face ca sunetul să fie reflectat.
Se știe că aproximativ 300 de specii de pești sunt capabile să genereze electricitate și să o folosească pentru orientare și semnalizare. O serie de pești (rază electrică, anghilă electrică etc.) folosesc câmpuri electrice pentru apărare și atac.
Organismele acvatice se caracterizează printr-un mod străvechi de orientare - percepția chimiei mediului. Chemoreceptorii multor organisme acvatice (somon, anghile etc.) sunt extrem de sensibili. În mii de kilometri de migrație, ei găsesc locuri de depunere și hrănire cu o precizie uimitoare.
Condițiile în schimbare în mediul acvatic provoacă și anumite reacții comportamentale ale organismelor. Modificările de iluminare, temperatură, salinitate, regimul gazelor și alți factori sunt asociate cu migrațiile verticale (coborâre în adâncuri, ridicare la suprafață) și orizontale (depunere a icrelor, iernare și hrănire) ale animalelor. În mări și oceane, milioane de tone de organisme acvatice iau parte la migrațiile verticale, iar în migrațiile orizontale, animalele acvatice pot călători sute și mii de kilometri.
Pe Pământ, există multe corpuri de apă temporare, puțin adânci, care apar după inundațiile râurilor, ploile abundente, topirea zăpezii etc. Trăsăturile comune ale locuitorilor corpurilor de apă uscate sunt capacitatea de a produce numeroși descendenți într-un timp scurt și de a rezista perioade lungi fără apă, trecând într-o stare de activitate vitală redusă - hipobioză.
Anterior |
- Robotul deschide un cont Dezvoltarea pieței serviciilor de evaluare din Rusia
- Cum să dezactivați Wi-Fi pe un router: instrucțiuni pas cu pas Cum să dezactivați utilizatorii de la Wi-Fi
- Ce oferă like-urile în VKontakte VKserfing - bani pentru aprecieri, alăturarea unor grupuri și repostări în VKontakte
- Cele mai neobișnuite telefoane