أنت تعرف بالفعل مفاهيم مثل "الموطن" و "بيئة الحياة". عليك أن تتعلم كيف تميز بينهما. ما هي "البيئة المعيشية"؟

البيئة المعيشية هي جزء من الطبيعة مع مجموعة خاصة من العوامل ، لوجود مجموعات منهجية مختلفة من الكائنات الحية شكلت تكيفات مماثلة.

على الأرض ، يمكن التمييز بين أربع بيئات رئيسية للحياة: الماء ، والهواء الأرضي ، والتربة ، والكائن الحي.

البيئة المائية

تتميز البيئة المائية للحياة بأنظمة كثافة عالية ودرجة حرارة خاصة وضوء وغاز وملح. تسمى الكائنات الحية التي تعيش في البيئة المائية هيدروبيونتس(من اليونانية. هيدرو- ماء، السير- الحياة).

نظام درجة حرارة البيئة المائية

في الماء ، تتغير درجة الحرارة إلى حد أقل مما هي عليه على الأرض ، بسبب السعة الحرارية العالية النوعية والتوصيل الحراري للمياه. تؤدي زيادة درجة حرارة الهواء بمقدار 10 درجات مئوية إلى زيادة درجة حرارة الماء بمقدار 1 درجة مئوية. تنخفض درجة الحرارة تدريجياً مع العمق. في الأعماق الكبيرة ، يكون نظام درجة الحرارة ثابتًا نسبيًا (لا يزيد عن +4 درجة مئوية). في الطبقات العليا هناك تقلبات يومية وموسمية (من 0 إلى +36 درجة مئوية). نظرًا لأن درجة الحرارة في البيئة المائية تختلف ضمن نطاق ضيق ، فإن معظم hydrobionts تتطلب درجة حرارة ثابتة. بالنسبة لهم ، حتى التقلبات الصغيرة في درجات الحرارة ، الناتجة ، على سبيل المثال ، عن طريق تصريف المياه العادمة الدافئة من الشركات ، ضارة. توجد Hydrobionts التي يمكن أن توجد في تقلبات كبيرة في درجات الحرارة فقط في المسطحات المائية الضحلة. نظرًا لصغر حجم المياه في هذه الخزانات ، لوحظت تقلبات كبيرة في درجات الحرارة اليومية والموسمية.

النظام الخفيف للبيئة المائية

يوجد ضوء أقل في الماء منه في الهواء. ينعكس جزء من أشعة الشمس عن سطحه ، ويمتص عمود الماء جزءًا منه.

اليوم تحت الماء أقصر منه على الأرض. في الصيف على عمق 30 م 5 ساعات وعلى عمق 40 م 15 دقيقة. يرجع الانخفاض السريع في الضوء مع العمق إلى امتصاصه بواسطة الماء.

تقع حدود منطقة التمثيل الضوئي في البحار على عمق حوالي 200 متر ، وتتراوح في الأنهار من 1.0 إلى 1.5 متر وتعتمد على شفافية المياه. يتم تقليل شفافية المياه في الأنهار والبحيرات بشكل كبير بسبب التلوث بالجسيمات العالقة. على عمق يزيد عن 1500 متر ، لا يوجد ضوء عمليًا.

نظام الغاز في البيئة المائية

في البيئة المائية ، يكون محتوى الأكسجين 20-30 مرة أقل من الهواء ، لذلك فهو عامل مقيد. يدخل الأكسجين إلى الماء بسبب عملية التمثيل الضوئي للنباتات المائية وقدرة الأكسجين الجوي على الذوبان في الماء. عندما يتم تقليب الماء ، يزداد محتوى الأكسجين فيه. تعتبر الطبقات العليا من الماء أكثر ثراءً بالأكسجين من الطبقات السفلية. مع نقص الأكسجين ، لوحظت الوفيات (الموت الجماعي للكائنات المائية). يحدث تجمد الشتاء عندما تكون المسطحات المائية مغطاة بالجليد. الصيف - عندما تنخفض قابلية ذوبان الأكسجين بسبب ارتفاع درجة حرارة الماء. قد يكون السبب أيضًا زيادة في تركيز الغازات السامة (الميثان ، كبريتيد الهيدروجين) ، التي تتشكل أثناء تحلل الكائنات الحية الميتة دون الوصول إلى الأكسجين. نظرًا لتنوع تركيز الأكسجين ، فإن معظم الكائنات المائية المرتبطة به هي eurybionts. ولكن هناك أيضًا ستينوبيونات (سمك السلمون المرقط ، المستورق ، يرقات ذباب مايو وذباب الكاديس) التي لا يمكنها تحمل نقص الأكسجين. إنها مؤشرات على نقاء الماء. يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء 35 مرة أفضل من الأكسجين ، وتركيزه فيه أعلى بـ 700 مرة من تركيزه في الهواء. في الماء ، يتراكم ثاني أكسيد الكربون بسبب تنفس الكائنات المائية ، تحلل المخلفات العضوية. يوفر ثاني أكسيد الكربون عملية التمثيل الضوئي ويستخدم في تكوين الهياكل العظمية الجيرية للافقاريات.

نظام الملح للبيئة المائية

تلعب ملوحة الماء دورًا مهمًا في حياة hydrobionts. وفقًا لمحتوى الملح ، يتم تقسيم المياه الطبيعية إلى مجموعات معروضة في الجدول:

في المحيط العالمي ، يبلغ متوسط ​​الملوحة 35 جم / لتر. تحتوي البحيرات المالحة على أعلى نسبة من الملح (حتى 370 جم / لتر). السكان النموذجيون للمياه العذبة والمالحة هم stenobionts. لا يتحملون تقلبات ملوحة الماء. يوجد عدد قليل نسبيًا من eurybionts (الدنيس ، سمك الكراكي ، الكراكي ، ثعبان البحر ، أبو شوكة ، سمك السلمون ، إلخ). يمكنهم العيش في المياه العذبة والمالحة.

تكيفات النبات مع الحياة في الماء

يتم استدعاء جميع النباتات في البيئة المائية النباتات المائية(من اليونانية. هيدرو- ماء، فيتون- مصنع). تعيش الطحالب فقط في المياه المالحة. لا ينقسم أجسامهم إلى أنسجة وأعضاء. تكيفت الطحالب مع التغير في تكوين الطيف الشمسي اعتمادًا على العمق عن طريق تغيير تكوين أصباغها. عند الانتقال من الطبقات العليا للمياه إلى الطبقات العميقة ، يتغير لون الطحالب في التسلسل: أخضر - بني - أحمر (أعمق الطحالب).

تحتوي الطحالب الخضراء على أصباغ خضراء وبرتقالية وصفراء. فهي قادرة على التمثيل الضوئي مع كثافة عالية بما فيه الكفاية لأشعة الشمس. لذلك ، تعيش الطحالب الخضراء في المسطحات المائية العذبة الصغيرة أو في مياه البحر الضحلة. وتشمل هذه: سبيروجيرا ، أولوتريكس ، أولفا ، إلخ. تحتوي الطحالب البنية ، بالإضافة إلى اللون الأخضر ، على أصباغ بنية وصفراء. إنهم قادرون على التقاط إشعاع شمسي أقل كثافة على عمق 40-100 متر. ممثلو الطحالب البنية هم الفوك وعشب البحر ، الذين يعيشون فقط في البحار. يمكن أن تعيش الطحالب الحمراء (البورفيرا ، الفيلوفورا) على عمق يزيد عن 200 متر ، بالإضافة إلى اللون الأخضر ، لديها صبغات حمراء وزرقاء يمكنها التقاط ضوء طفيف على أعماق كبيرة.

في أجسام المياه العذبة ، تحتوي سيقان النباتات العليا على أنسجة ميكانيكية ضعيفة التطور. على سبيل المثال ، إذا قمت بإخراج زنبق الماء الأبيض أو زنبق الماء الأصفر من الماء ، فإن جذوعها تتدلى ولن تكون قادرة على دعم الأزهار في وضع مستقيم. يعمل الماء كدعم لهم بسبب كثافته العالية. التكيف مع نقص الأكسجين في الماء هو وجود aerenchyma (النسيج الحامل للهواء) في أعضاء النبات. المعادن موجودة في الماء ، لذا فإن النظم الموصلة والجذرية ضعيفة التطور. قد تكون الجذور غائبة تمامًا (طحلب البط ، إلوديا ، عشب البركة) أو تعمل على الإصلاح في الركيزة (كاتيل ، رأس السهم ، تشاستوكا). لا يوجد شعر جذري على الجذور. غالبًا ما تكون الأوراق رفيعة وطويلة أو مشرحة بشدة. لا يتم التمييز بين الميزوفيل. توجد ثغور الأوراق العائمة في الجانب العلوي ، بينما تلك المغمورة في الماء غائبة. تتميز بعض النباتات بوجود أوراق بأشكال مختلفة (هيتيروفيليا) حسب مكان تواجدها. يختلف شكل الأوراق في الماء والهواء في زنبق الماء ورأس السهم.

يتم تكييف حبوب اللقاح والفواكه وبذور النباتات المائية لتشتت بواسطة الماء. لديهم نواتج من الفلين أو قذائف قوية تمنع الماء من الدخول والتعفن.

تكيفات الحيوانات مع الحياة في الماء

في البيئة المائية ، يكون عالم الحيوان أكثر ثراءً من عالم النبات. بفضل استقلالها عن ضوء الشمس ، سكنت الحيوانات العمود المائي بأكمله. وفقًا لنوع التكيفات المورفولوجية والسلوكية ، يتم تقسيمها إلى المجموعات البيئية التالية: العوالق ، والنيكتون ، والبنثوس.

العوالق(من اليونانية. بلانكتوس- مرتفع ، تائه) - الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء وتتحرك تحت تأثير تياره. هذه قشريات صغيرة ، تجاويف الأمعاء ، يرقات بعض اللافقاريات. تهدف جميع تكيفاتهم إلى زيادة طفو الجسم:

1. زيادة في سطح الجسم بسبب تسطيح واستطالة الشكل ، وتطور النتوءات والكرات ؛
2. انخفاض في كثافة الجسم بسبب تقلص الهيكل العظمي ، ووجود قطرات من الدهون ، وفقاعات الهواء ، والأغشية المخاطية.

السوابح(من اليونانية. نيكتوس- عائمة) - كائنات حية تعيش في عمود الماء وتؤدي أسلوب حياة نشط. ممثلو nekton هم الأسماك ، والحيتانيات ، و pinnipeds ، ورأسيات الأرجل. لمقاومة التيار ، يتم مساعدتهم من خلال التكيف مع السباحة النشطة وتقليل احتكاك الجسم. يتم تحقيق السباحة النشطة بسبب العضلات المتطورة. في هذه الحالة ، يمكن استخدام طاقة تدفق الماء المنبعث ، وانحناء الجسم ، والزعانف ، والزعانف ، وما إلى ذلك.
قشور الجلد والمخاط.

بينثوس(من اليونانية. benthos- العمق) - الكائنات الحية التي تعيش في قاع الخزان أو في سمك قاع التربة.

تهدف تكيفات الكائنات القاعية إلى تقليل الطفو:

1. وزن الجسم بسبب الأصداف (الرخويات) ، الأغطية الكيتينية (جراد البحر ، سرطان البحر ، الكركند ، الكركند الشوكي) ؛
2. التثبيت في الأسفل بمساعدة أعضاء التثبيت (المصاصون في العلقات ، الخطافات في يرقات العلبة) أو الجسم المسطح (الراي اللساع ، المفلطح). بعض الممثلين يحفرون في الأرض (الديدان متعددة الأشواك).

في البحيرات والبرك ، هناك مجموعة بيئية أخرى من الكائنات الحية - نيوستون. نيوستون- الكائنات الحية المرتبطة بالغشاء السطحي للماء وتعيش بشكل دائم أو مؤقت على هذا الفيلم أو حتى عمق 5 سم من سطحه. أجسامهم غير مبللة لأن كثافتها أقل من كثافة الماء. تسمح لك الأطراف المرتبة خصيصًا بالتحرك على سطح الماء دون غرق (حشرات سترايدر المائية ، الخنافس الدوامية). مجموعة غريبة من الكائنات المائية هي أيضا بيريفيتون- الكائنات الحية التي تشكل طبقة قذرة على الأجسام الموجودة تحت الماء. ممثلو periphyton هم: الطحالب ، البكتيريا ، الطلائعيات ، القشريات ، ذوات الصدفتين ، oligochaetes ، bryozoans ، الإسفنج.

على كوكب الأرض ، هناك أربع بيئات رئيسية للحياة: الماء والهواء الأرضي والتربة والكائن الحي. في البيئة المائية ، الأكسجين هو العامل المحدد. وفقًا لطبيعة التكيفات ، ينقسم سكان الأحياء المائية إلى مجموعات بيئية: العوالق ، النيكتون ، القاع.

الخصائص العامة.يحتل الغلاف المائي كبيئة مائية للحياة حوالي 71 ٪ من المساحة و 1/800 من حجم الكرة الأرضية. تتركز الكمية الرئيسية للمياه ، أكثر من 94٪ ، في البحار والمحيطات (الشكل 5.2).

أرز. 5.2 محيط العالم مقارنة بالأرض (وفقًا لـ N.F Reimers ، 1990)

في المياه العذبة للأنهار والبحيرات لا تزيد كمية المياه عن 0.016٪ من إجمالي حجم المياه العذبة.

في المحيط مع البحار المكونة له ، هناك منطقتان بيئيتان مميزتان بشكل أساسي: العمود المائي - بلاجيوالقاع بنتال.اعتمادا على العمق ، ينقسم البنتال إلى المنطقة الساحلية الفرعية -مساحة الانزال السلس للأرض حتى عمق 200 م ، باثيال -منطقة منحدر حاد و منطقة السحيقة -قاع محيطي بمتوسط ​​عمق 3-6 كم. تسمى المناطق العميقة العميقة المقابلة لمنخفضات قاع المحيط (6-10 كم) فوق الجسم.تسمى حافة الساحل التي تغمرها المياه عند ارتفاع المد الساحل.يسمى جزء الساحل فوق مستوى المد والجزر ، المبلل برذاذ الأمواج فوق السواحل.

تنقسم المياه المفتوحة للمحيط العالمي أيضًا إلى مناطق عمودية وفقًا للمناطق البنتالية: epipelagial ، أعماق البحار ، أعماق البحار(الشكل 5.3).

أرز. 5.3 المنطقة البيئية العمودية للمحيطات

(وفقًا لـ N.F Reimers ، 1990)

يعيش ما يقرب من 150000 نوع من الحيوانات في البيئة المائية ، أو حوالي 7٪ من العدد الإجمالي (الشكل 5.4) و 10000 نوع من النباتات (8٪).

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن ممثلي معظم مجموعات النباتات والحيوانات بقوا في البيئة المائية ("مهدهم") ، ولكن عدد أنواعهم أقل بكثير من الأنواع البرية. ومن هنا الاستنتاج - حدث التطور على الأرض بشكل أسرع.

يتميز تنوع وثراء النباتات والحيوانات بالبحار والمحيطات في المناطق الاستوائية والاستوائية ، وفي المقام الأول المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي. إلى الشمال والجنوب من هذه الأحزمة ، يتم استنفاد التركيب النوعي تدريجياً. على سبيل المثال ، يتم توزيع ما لا يقل عن 40000 نوع من الحيوانات في منطقة أرخبيل جزر الهند الشرقية ، بينما يوجد 400 نوع فقط في بحر لابتيف.

حصة الأنهار والبحيرات والمستنقعات ، كما ذكرنا سابقًا ، ضئيلة مقارنة بالبحار والمحيطات. ومع ذلك ، فإنها تخلق إمدادات المياه العذبة اللازمة للنباتات والحيوانات والبشر.

أرز. 5.4. توزيع الفئات الرئيسية للحيوانات حسب البيئة

الموائل (وفقًا لـ G.V. Voitkevich و V.A. Vronsky ، 1989)

ملحوظةالحيوانات الموضوعة تحت الخط المتموج تعيش في البحر ، وفوقه - في بيئة الأرض والجو

من المعروف أنه ليس فقط البيئة المائية لها تأثير قوي على سكانها ، ولكن أيضًا على المادة الحية للغلاف المائي ، مما يؤثر على الموائل ويعالجها ويشركها في تداول المواد. لقد ثبت أن مياه المحيطات والبحار والأنهار والبحيرات تتحلل وتستعيد في الدورة الحيوية خلال مليوني سنة ، أي أن كل ذلك مر عبر المادة الحية على الأرض أكثر من ألف مرة.

وبالتالي ، فإن الغلاف المائي الحديث هو نتاج النشاط الحيوي للمادة الحية ليس فقط للعهود الجيولوجية الماضية ، ولكن أيضًا للعهود الجيولوجية الماضية.

السمة المميزة للبيئة المائية هي إمكانية التنقل،خاصة في الجداول والأنهار سريعة التدفق. في البحار والمحيطات ، لوحظت موجات مد وجزر وتيارات قوية وعواصف. في البحيرات ، يتحرك الماء تحت تأثير درجة الحرارة والرياح.

المجموعات البيئية من hydrobionts.عمود الماء ، أو بلاجي(القواقع - البحر) ، تسكنها الكائنات البحرية التي لديها القدرة على السباحة أو البقاء في طبقات معينة (الشكل 5.5).

أرز. 5.5 لمحة عن المحيط وسكانه (وفقًا لـ N.N. Moiseev ، 1983)

في هذا الصدد ، تنقسم هذه الكائنات إلى مجموعتين: السوابحو العوالق.المجموعة البيئية الثالثة - benthos -من سكان القاع.

السوابح(nektos - العائمة) عبارة عن مجموعة من الحيوانات البحرية التي تتحرك بنشاط ليس لها اتصال مباشر بالقاع. هذه حيوانات كبيرة بشكل أساسي قادرة على السفر لمسافات طويلة والتيارات المائية القوية. لديهم شكل جسم انسيابي وأعضاء حركة متطورة. تشمل الكائنات الحية النموذجية للنيكتون الأسماك والحبار والحيتان والزعانف. يشمل النيكتون في المياه العذبة ، بالإضافة إلى الأسماك ، البرمائيات والحشرات المتحركة بنشاط. يمكن للعديد من الأسماك البحرية أن تتحرك في عمود الماء بسرعات كبيرة: تصل إلى 45-50 كم / ساعة - الحبار (Oegophside) ، 100-150 كم / ساعة - المراكب الشراعية (Jstiopharidae) و 130 كم / ساعة - سمك أبو سيف (Xiphias glabius).

العوالق(planktos - wandering، soing) عبارة عن مجموعة من الكائنات البحرية التي لا تملك القدرة على الحركة النشطة السريعة. كقاعدة عامة ، هذه حيوانات صغيرة - العوالق الحيوانيةوالنباتات - العوالق النباتيةمن لا يستطيع مقاومة التيارات. يتضمن تكوين العوالق أيضًا يرقات العديد من الحيوانات "العائمة" في عمود الماء. توجد الكائنات العوالق على سطح الماء وعلى العمق وفي الطبقة السفلية.

الكائنات الحية التي تعيش على سطح الماء تشكل مجموعة خاصة - نيوستون.يعتمد تكوين النيوستون أيضًا على مرحلة تطور عدد من الكائنات الحية. يمرون عبر مرحلة اليرقات ، ويكبرون ، ويتركون الطبقة السطحية التي خدمتهم كملاذ ، وينتقلون للعيش في القاع أو في الطبقات السفلية والعميقة. وتشمل هذه يرقات عشاري الأرجل ، البرنقيل ، مجدافيات الأرجل ، بطنيات الأرجل وذوات الصدفتين ، شوكيات الجلد ، متعدد الأشواك ، الأسماك ، إلخ.

تسمى نفس الكائنات التي يكون جزء من جسمها فوق سطح الماء والآخر في الماء حجر اللعب.وتشمل هذه الأعشاب البط (Lemma) ، و siphonophores (Siphonophora) ، وما إلى ذلك.

تلعب العوالق النباتية دورًا مهمًا في حياة المسطحات المائية ، حيث إنها المنتج الرئيسي للمواد العضوية. تشمل العوالق النباتية في المقام الأول الدياتومات (الدياتومات) والطحالب الخضراء (الكلوروفيتا) ، وسوط النبات (Phytomastigina) ، و peridineae (Peridineae) و coccolithophores (Coccolitophoridae). في المياه العذبة ، لا تنتشر الطحالب الخضراء فقط ، ولكن أيضًا الطحالب الخضراء المزرقة (Cyanophyta).

يمكن العثور على العوالق الحيوانية والبكتيريا في أعماق مختلفة. في المياه العذبة ، غالبًا ما تسبح بشكل سيئ من القشريات الكبيرة نسبيًا (Daphnia ، Cyclopoidea ، Ostrocoda) ، العديد من الروتيفيرات (Rotatoria) والأوليات شائعة.

تهيمن القشريات الصغيرة على العوالق الحيوانية البحرية (Copepoda ، Amphipoda ، Euphausiaceae) ، البروتوزوا (Foraminifera ، Radiolaria ، Tintinoidea). من الممثلين الكبار ، هؤلاء هم pteropods (Pteropoda) ، قنديل البحر (Scyphozoa) و ctenophores (Ctenophora) ، salps (Salpae) ، بعض الديدان (Aleiopidae ، Tomopteridae).

تعمل الكائنات العوالق كمكون غذائي مهم للعديد من الحيوانات المائية ، بما في ذلك عمالقة مثل حيتان البالين (Mystacoceti) ، التين. 5.6

الشكل 5.6. مخطط الاتجاهات الرئيسية للطاقة وتبادل المادة في المحيط

بينثوس(benthos - deep) عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية تعيش في قاع الخزانات (على الأرض وفي الأرض). وهي مقسمة إلى zoobenthosو نبات القاع.بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم تمثيله بواسطة حيوانات مرتبطة ، أو تتحرك ببطء ، أو تختبئ في الأرض. في المياه الضحلة ، تتكون من الكائنات الحية التي تصنع المادة العضوية (المنتجين) ، وتستهلكها (المستهلكون) وتدمرها (المُحلِّلات). في الأعماق التي لا يوجد فيها ضوء ، غائبة phytobenthos (المنتجين). يسود المنخربات البحرية ، الإسفنج ، الجوف ، الديدان ، ذراعي الأرجل ، الرخويات ، الأسكيديا ، الأسماك ، إلخ. الأشكال القاعية أكثر عددًا في المياه الضحلة. يمكن أن يصل إجمالي الكتلة الحيوية هنا إلى عشرات الكيلوجرامات لكل متر مربع.

تحتوي القاع النباتية في البحار بشكل أساسي على الطحالب (الدياتومات والأخضر والبني والأحمر) والبكتيريا. على طول السواحل توجد نباتات مزهرة - Zostera (Zostera) ، ruppia (Ruppia) ، phyllospodix (Phyllospadix). المناطق الصخرية والصخرية في القاع هي الأغنى في phytobenthos.

في البحيرات ، كما في البحار ، يميزون العوالق ، نيكتونو benthos.

ومع ذلك ، في البحيرات وغيرها من المسطحات المائية العذبة ، يوجد عدد أقل من zoobenthos مما هو عليه في البحار والمحيطات ، وتكوين الأنواع موحد. هذه هي بشكل أساسي البروتوزوا ، الإسفنج ، الديدان الهدبية والديدان الصغيرة ، العلق ، الرخويات ، يرقات الحشرات ، إلخ.

يتم تمثيل Phytobenthos في المياه العذبة بالبكتيريا والدياتومات والطحالب الخضراء. تقع النباتات الساحلية من الساحل في عمق أحزمة محددة بوضوح. الحزام الأول -النباتات شبه المغمورة (القصب ، والكاتيل ، والقصب) ؛ الحزام الثاني -نباتات مغمورة بأوراق عائمة (فودوكرا ، كبسولات ، زنابق الماء ، طحلب البط). في الحزام الثالثتسود النباتات - عشب البرك ، إلوديا ، إلخ (الشكل 5.7).

أرز. 5.7 تجذير النباتات في القاع (أ):

1 - كاتيل 2- الاندفاع 3 - رأس السهم. 4 - زنبق الماء 5 ، 6 - البرك. 7- الحراء. الطحالب العائمة الحرة (ب): 8 ، 9 - أخضر خيطي ؛ 10-13 - أخضر ؛ 14-17 - الدياتومات ؛ 18-20 - أخضر مزرق

وفقًا لطريقة الحياة ، تنقسم النباتات المائية إلى مجموعتين بيئيتين رئيسيتين: النباتات المائية -النباتات مغمورة فقط في قاع الماء وعادة ما تكون متجذرة في الأرض ، و نباتات مائية -نباتات مغمورة بالكامل في الماء ، وأحيانًا تطفو على السطح أو لها أوراق طافية.

في حياة الكائنات المائية ، تلعب أنظمة الحركة العمودية للماء والكثافة ودرجة الحرارة والضوء والملح والغاز (محتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) وتركيز أيونات الهيدروجين دورًا مهمًا.

نظام درجة الحرارة.إنه يختلف في الماء ، أولاً ، عن طريق تدفق أقل للحرارة ، وثانيًا ، عن طريق ثبات أكبر مما هو على الأرض. ينعكس جزء من الطاقة الحرارية التي تدخل سطح الماء ، ويتم إنفاق جزء منها على التبخر. إن تبخر الماء من سطح الخزانات ، والذي يستهلك حوالي 2263x8J / g ، يمنع ارتفاع درجة حرارة الطبقات السفلية ، وتكوين الجليد ، الذي يطلق حرارة الانصهار (333.48 J / g) ، يبطئ من تبريدها.

يتبع التغير في درجة حرارة المياه المتدفقة تغيراتها في الهواء المحيط ، والتي تختلف في اتساع أصغر.

في البحيرات والبرك في مناطق خطوط العرض المعتدلة ، يتم تحديد النظام الحراري من خلال ظاهرة فيزيائية معروفة - كثافة المياه قصوى عند 4 درجات مئوية. ينقسم الماء فيها بوضوح إلى ثلاث طبقات: الطبقة العليا - إبليمنيون ،درجة الحرارة التي تشهد تقلبات موسمية حادة ؛ طبقة الانتقال في درجة الحرارة الانتقالية - ميتاليمنيون ،حيث يوجد انخفاض حاد في درجة الحرارة ؛ أعماق البحار (القاع) - hypolimnionتصل إلى القاع حيث تكون درجة الحرارة على مدار العام التغييراتبعض الشيء.

في الصيف ، توجد طبقات الماء الأكثر دفئًا على السطح ، والأبرد - في القاع. يسمى هذا النوع من توزيع درجات الحرارة الطبقية في الخزان التقسيم الطبقي المباشرفي الشتاء ، حيث تنخفض درجة الحرارة ، التقسيم الطبقي العكسي.درجة حرارة الطبقة السطحية من الماء قريبة من 0 درجة مئوية. في الجزء السفلي ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 4 درجات مئوية ، وهو ما يتوافق مع أقصى كثافة لها. وهكذا ترتفع درجة الحرارة مع العمق. هذه الظاهرة تسمى انقسام درجة الحرارة.ويلاحظ في معظم بحيراتنا في الصيف والشتاء. نتيجة لذلك ، يتم إزعاج الدوران الرأسي ، يتم تكوين طبقة من الماء بكثافة ، وتبدأ فترة ركود مؤقت في - ركود(الشكل 5.8).

مع ارتفاع آخر في درجة الحرارة ، تصبح الطبقات العليا من الماء أقل كثافة ولم تعد تغرق - يبدأ الركود الصيفي. "

في الخريف ، تبرد المياه السطحية مرة أخرى إلى 4 درجات مئوية وتغرق في القاع ، مما يتسبب في اختلاط ثانوي للكتل في العام مع معادلة درجة الحرارة ، أي بداية فصل الخريف.

في البيئة البحرية ، هناك أيضًا طبقات حرارية يحددها العمق. تتميز الطبقات التالية في المحيطات سطح- تتعرض المياه لعمل الريح ، وقياسا على الغلاف الجوي تسمى هذه الطبقة التروبوسفيرأو البحرية الغلاف الحراري.يتم ملاحظة التقلبات اليومية في درجة حرارة الماء هنا حتى عمق حوالي 50 مترًا ، ويتم ملاحظة التقلبات الموسمية بشكل أعمق. يصل سمك الغلاف الحراري إلى 400 م. متوسط ​​-يمثل خط حراري ثابت.تنخفض درجة الحرارة فيه في البحار والمحيطات المختلفة إلى 1-3 درجة مئوية. يمتد إلى عمق حوالي 1500 م. بحر عميق -تتميز بنفس درجة الحرارة حوالي 1-3 درجة مئوية ، باستثناء المناطق القطبية ، حيث تقترب درجة الحرارة من 0 درجة مئوية.

فيبشكل عام ، تجدر الإشارة إلى أن سعة التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا من المحيط لا تزيد عن 10-15 درجة مئوية في المياه القارية 30-35 درجة مئوية.

أرز. 5.8 التقسيم الطبقي وخلط المياه في البحيرة

(وفقًا لـ E.Günther et al. ، 1982)

تتميز الطبقات العميقة من الماء بدرجة حرارة ثابتة. في المياه الاستوائية ، يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية للطبقات السطحية 26-27 درجة مئوية ، وفي المياه القطبية حوالي 0 درجة مئوية وأقل. الاستثناء هو الينابيع الحرارية ، حيث تصل درجة حرارة الطبقة السطحية إلى 85-93 درجة مئوية.

في الماء كوسيط حي ، من ناحية ، هناك مجموعة كبيرة إلى حد ما من ظروف درجات الحرارة ، ومن ناحية أخرى ، الخصائص الديناميكية الحرارية للبيئة المائية ، مثل الحرارة النوعية العالية ، والتوصيل الحراري العالي ، والتوسع أثناء التجميد ( في هذه الحالة ، يتشكل الجليد فقط من الأعلى ، ولا يتجمد عمود الماء الرئيسي) ، مما يخلق ظروفًا مواتية للكائنات الحية.

وبالتالي ، بالنسبة لفصل الشتاء للنباتات المائية الدائمة في الأنهار والبحيرات ، فإن التوزيع الرأسي لدرجات الحرارة تحت الجليد له أهمية كبيرة. يقع الماء الأكثر كثافة والأقل برودة بدرجة حرارة 4 درجات مئوية في الطبقة القريبة من القاع ، حيث تنحدر براعم الشتاء (توريون) من نباتات الزهقرنية ، والفقاع ، والأعشاب المائية ، وما إلى ذلك (الشكل 5.9) ، وكذلك النباتات الورقية الكاملة ، مثل duckweed ، elodea.

أرز. 5.9. الفودوكراس (Hydrocharias morsus ranae) في الخريف.

البراعم الشتوية مرئية ، وتغرق في القاع

(من TK Goryshinoya ، 1979)

كان يعتقد أن الغمر يرتبط بتراكم النشا ووزن النباتات. بحلول الربيع ، يتم تحويل النشا إلى سكريات ودهون قابلة للذوبان ، مما يجعل البراعم أخف وزنا ويسمح لها بالطفو.

تتكيف الكائنات الحية الموجودة في مستودعات خطوط العرض المعتدلة جيدًا مع الحركات الرأسية الموسمية لطبقات المياه ، والحرارة المتجانسة في الربيع والخريف ، والركود في الصيف والشتاء. نظرًا لأن نظام درجة حرارة المسطحات المائية يتميز باستقرار كبير ، فإن الحرارة المتضخمة أكثر شيوعًا بين الكائنات المائية منه بين الكائنات البرية.

تم العثور على الأنواع Eurythermal بشكل رئيسي في المسطحات المائية القارية الضحلة وفي سواحل البحار في خطوط العرض العالية والمعتدلة ، حيث تكون التقلبات اليومية والموسمية كبيرة.

كثافة الماء.الماء أكثر كثافة من الهواء. في هذا الصدد ، فهي أفضل 800 مرة من بيئة الهواء. كثافة الماء المقطر عند 4 درجات مئوية 1 جم / سم 3. يمكن أن تكون كثافة المياه الطبيعية المحتوية على أملاح مذابة أعلى: حتى 1.35 جم / سم 3. في المتوسط ​​، في عمود الماء ، لكل 10 أمتار من العمق ، يزداد الضغط بمقدار 1 جو. تنعكس الكثافة العالية للماء في بنية جسم النباتات المائية. لذلك ، إذا تم تطوير الأنسجة الميكانيكية جيدًا في النباتات الأرضية ، والتي تضمن قوة الجذوع والسيقان ، فإن موقع الأنسجة الميكانيكية والموصلية على طول محيط الجذع يخلق بنية "أنبوبية" تقاوم مكامن الخلل والانحناء جيدًا ، ثم في النباتات المائية ، يتم تقليل الأنسجة الميكانيكية بشكل كبير ، حيث يتم دعم النباتات من تلقاء نفسها .. الماء. غالبًا ما تتركز العناصر الميكانيكية والحزم الموصلة في وسط الساق أو سويقات الأوراق ، مما يعطي القدرة على الانحناء عندما يتحرك الماء.

تمتلك النباتات المائية المغمورة طفوًا جيدًا تم إنشاؤه بواسطة أجهزة خاصة (الأكياس الهوائية والتورمات). لذلك ، فإن أوراق بركة التجديف تقع على سطح الماء وتحت كل ورقة توجد فقاعة عائمة مملوءة بالهواء. مثل سترة نجاة صغيرة ، تسمح الفقاعة للورقة بأن تطفو على سطح الماء. تحافظ غرف الهواء في الجذع على النبات في وضع مستقيم وتوصيل الأكسجين إلى الجذور.

كما يزيد الطفو مع زيادة سطح الجسم. يظهر هذا بوضوح في الطحالب المجهرية العوالق. تساعد نواتج الجسم المختلفة على "الطفو" بحرية في عمود الماء.

تتوزع الكائنات الحية في البيئة المائية عبر سمكها. على سبيل المثال ، في الخنادق المحيطية ، تم العثور على الحيوانات على أعماق تزيد عن 10000 متر ويمكنها تحمل الضغط من عدة إلى مئات من الأجواء. وبالتالي ، فإن سكان المياه العذبة (الخنافس العائمة ، والنعال ، و suvoyi ، وما إلى ذلك) يتحملون ما يصل إلى 600 الغلاف الجوي في التجارب. Holothurians من جنس Elpidia والديدان Priapulus caudatus يسكنون من المنطقة الساحلية إلى فوق الجسم. في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن العديد من سكان البحار والمحيطات يعتمدون نسبيًا على الجدران ويقتصرون على أعماق معينة. هذا ينطبق في المقام الأول على أنواع المياه الضحلة والعميقة. يسكن الساحل فقط الدودة الحلقية Arenicola والرخويات - طيور البحر (الرضفة). في أعماق كبيرة عند ضغط ما لا يقل عن 400-500 من الغلاف الجوي ، تم العثور على أسماك من مجموعة الصيادين ورأسيات الأرجل والقشريات ونجم البحر و pogonophores وغيرها.

توفر كثافة الماء فرصة للكائنات الحيوانية للاعتماد عليها ، وهو أمر مهم بشكل خاص للأشكال غير الهيكلية. يعمل دعم الوسط كشرط للارتفاع في الماء. يتم تكييف العديد من hydrobionts مع طريقة الحياة هذه.

وضع الضوء.تتأثر الكائنات المائية بشكل كبير بنظام الضوء وشفافية المياه. تضعف شدة الضوء في الماء بشكل كبير (الشكل 5.10) ، حيث ينعكس جزء من الإشعاع الساقط من سطح الماء ، بينما يمتص الجزء الآخر بسمكه. يرتبط توهين الضوء بشفافية الماء. في المحيطات ، على سبيل المثال ، بشفافية عالية ، لا يزال حوالي 1٪ من الإشعاع يسقط على عمق 140 مترًا ، وفي البحيرات الصغيرة ذات المياه المغلقة إلى حد ما بالفعل على عمق 2 متر - فقط أعشار بالمائة.

أرز. 5.10. إضاءة في الماء أثناء النهار.

خزان Tsimlyansk (وفقًا لـ A. A. Potapov ،

العمق: 1 - على السطح ؛ 2-0.5 م ؛ 3 - 1.5 م 4-2 م

نظرًا لحقيقة أن أشعة أجزاء مختلفة من الطيف الشمسي لا تمتصها المياه بشكل متساوٍ ، فإن التركيب الطيفي للضوء يتغير أيضًا مع العمق ، وتضعف الأشعة الحمراء. تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء إلى أعماق كبيرة. يتحول الشفق الذي يزداد عمقًا مع عمق المحيط إلى اللون الأخضر في البداية ، ثم الأزرق ، ثم الأزرق ، ثم الأزرق البنفسجي ، ثم يتغير لاحقًا إلى ظلام مستمر. وفقًا لذلك ، تحل الكائنات الحية محل بعضها البعض بالعمق.

لذلك ، لا تعاني النباتات التي تعيش على سطح الماء من نقص في الضوء ، ويشار إلى النباتات المغمورة وخاصة النباتات الموجودة في أعماق البحار باسم "نباتات الظل". يجب عليهم التكيف ليس فقط مع نقص الضوء ، ولكن أيضًا مع التغيير في تكوينه عن طريق إنتاج أصباغ إضافية. يمكن ملاحظة ذلك في نمط الألوان المعروف في الطحالب التي تعيش في أعماق مختلفة. في مناطق المياه الضحلة ، حيث لا يزال بإمكان النباتات الوصول إلى الأشعة الحمراء ، والتي يمتصها الكلوروفيل إلى أقصى حد ، تسود الطحالب الخضراء عادةً. في المناطق العميقة ، تم العثور على الطحالب البنية ، والتي ، بالإضافة إلى الكلوروفيل ، لديها أصباغ بنية مثل phycofein ، fucoxanthin ، وما إلى ذلك. الطحالب الحمراء التي تحتوي على Phycoerythrin الصباغ تعيش بشكل أعمق. يظهر بوضوح القدرة على التقاط ضوء الشمس بأطوال موجية مختلفة. تم تسمية هذه الظاهرة التكيف اللوني.

تمتلك أنواع أعماق البحار عددًا من السمات الفيزيائية الموجودة في نباتات الظل. من بينها ، تجدر الإشارة إلى النقطة المنخفضة لتعويض التمثيل الضوئي (30-100 لوكس) ، "سمة الظل" لمنحنى الضوء لعملية التمثيل الضوئي مع هضبة تشبع منخفضة ، في الطحالب ، على سبيل المثال ، الحجم الكبير للكروماتوفور. بينما بالنسبة للأشكال السطحية والعائمة ، تكون هذه المنحنيات من النوع "الأفتح".

لاستخدام الضوء الضعيف في عملية التمثيل الضوئي ، يلزم زيادة مساحة الأعضاء الممتلئة. وهكذا ، فإن رأس السهم (Sagittaria sagittifolia) يشكل أوراقًا بأشكال مختلفة عند التطور على الأرض وفي الماء.

يشفر البرنامج الوراثي إمكانية التطور في كلا الاتجاهين. إن "الزناد" لتطوير الأشكال "المائية" للأوراق هو التظليل ، وليس التأثير المباشر للمياه.

في كثير من الأحيان ، يتم تشريح أوراق النباتات المائية ، المغمورة في الماء ، بقوة إلى فصوص ضيقة تشبه الخيوط ، على سبيل المثال ، في نباتات الزهقرنية ، أو uruti ، أو الفقاع ، أو لها صفيحة شفافة رقيقة - أوراق تحت الماء من قرون البيض ، وزنابق الماء ، أوراق الأعشاب المغمورة.

هذه السمات هي أيضًا سمة من سمات الطحالب ، مثل الطحالب الخيطية ، والثالث المقطوع من الشعيرات ، والثالث الشفاف الرقيق للعديد من أنواع أعماق البحار. هذا يجعل من الممكن للنباتات المائية زيادة نسبة مساحة الجسم إلى الحجم ، وبالتالي تطوير مساحة سطح كبيرة بتكلفة منخفضة نسبيًا للكتلة العضوية.

النباتات المغمورة جزئيًا في الماء لها تعريف جيد هيتيروفيلياعلى سبيل المثال ، الاختلاف في بنية الأوراق السطحية وتحت الماء في نفس النبات: هذا واضح للعيان في الحوذان المائية للأوراق المختلفة (الشكل 5.11) يتميز السطح بسمات مشتركة لأوراق النباتات الموجودة فوق سطح الأرض (هيكل ظهري مركزي ، متطور جيدًا الأنسجة الغشائية وجهاز الفم) ، تحت الماء - شفرات أوراق رقيقة جدًا أو مقطوعة. كما لوحظ الهتيروفيليا في زنابق الماء وكبسولات البيض ورؤوس الأسهم والأنواع الأخرى.

أرز. 5.11. Heterophilia في الماء الحوذان

حوذان متنوعة (من T ، G. Goryshina ، 1979)

الأوراق: 1 - السطح ؛ 2 - تحت الماء

مثال توضيحي هو الخطمي (Simn latifolium) ، حيث يمكن للمرء أن يرى عدة أشكال من الأوراق على جذعها ، مما يعكس جميع التحولات من الأرضية النموذجية إلى المائية النموذجية.

يؤثر عمق البيئة المائية أيضًا على الحيوانات ، وتلوينها ، وتكوين الأنواع ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، في النظام البيئي للبحيرة ، تتركز الحياة الرئيسية في طبقة الماء ، حيث تخترق كمية من الضوء كافية لعملية التمثيل الضوئي. الحد الأدنى لهذه الطبقة يسمى مستوى التعويض. فوق هذا العمق ، تطلق النباتات أكسجينًا أكثر مما تستهلكه ، ويمكن للكائنات الأخرى استخدام الأكسجين الزائد. تحت هذا العمق ، لا يمكن لعملية التمثيل الضوئي أن توفر التنفس ؛ فيما يتعلق بهذا ، يتوفر الأكسجين فقط للكائنات الحية ، والتي تأتي مع الماء من الطبقات السطحية للبحيرة.

تعيش الحيوانات ذات الألوان الزاهية والمتنوعة في الطبقات السطحية الخفيفة من الماء ، بينما عادة ما تكون أنواع أعماق البحار خالية من الأصباغ. في منطقة الشفق بالمحيط ، يتم رسم الحيوانات بألوان ذات صبغة حمراء ، مما يساعدها على الاختباء من الأعداء ، حيث يُنظر إلى اللون الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنه أسود. يعتبر اللون الأحمر نموذجيًا لمثل هذه الحيوانات في منطقة الشفق مثل القاروص والمرجان الأحمر والقشريات المختلفة وما إلى ذلك.

كلما كان امتصاص الضوء في الماء أقوى ، كلما قلت شفافيته ، وذلك بسبب وجود جزيئات من المواد المعدنية (الطين ، الطمي) فيه. تتناقص شفافية المياه أيضًا مع النمو السريع للنباتات المائية في الصيف أو مع التكاثر الجماعي للكائنات الحية الصغيرة الموجودة في الطبقات السطحية المعلقة. تتميز الشفافية بعمق شديد ، حيث لا يزال قرص Secchi منخفض بشكل خاص (قرص أبيض بقطر 20 سم) مرئيًا. في بحر سارجاسو (أكثر المياه شفافية) ، يمكن رؤية قرص Secchi على عمق 66.5 مترًا ، في المحيط الهادئ - حتى 59 مترًا ، في الهند - حتى 50 مترًا ، في البحار الضحلة - حتى 5-15 مترًا لا تتجاوز شفافية الأنهار 1 - 1.5 متر ، وفي نهري آسيا الوسطى آمو داريا وسير داريا - بضعة سنتيمترات. وبالتالي ، تختلف حدود مناطق التمثيل الضوئي اختلافًا كبيرًا في المسطحات المائية المختلفة. في أنقى المياه ، تصل منطقة التمثيل الضوئي ، أو منطقة euphotic ، إلى عمق لا يزيد عن 200 متر ، وتمتد منطقة الشفق (dysphotic) حتى 1000-1500 متر ، وأعمق ، في منطقة الانقطاع ، لا يخترق ضوء الشمس في الكل.

ساعات النهار في الماء أقصر بكثير (خاصة في الطبقات العميقة) منها على الأرض. تختلف كمية الضوء في الطبقات العليا من المسطحات المائية باختلاف خط عرض المنطقة والوقت من العام. وبالتالي ، فإن الليالي القطبية الطويلة تحد بشدة من الوقت المناسب لعملية التمثيل الضوئي في حوض القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، كما أن الغطاء الجليدي يجعل من الصعب على الضوء الوصول إلى جميع المسطحات المائية المتجمدة في الشتاء.

وضع الملح.تلعب ملوحة الماء أو نظام الملح دورًا مهمًا في حياة الكائنات المائية. يتكون التركيب الكيميائي للمياه تحت تأثير الظروف التاريخية والجيولوجية الطبيعية ، وكذلك تحت تأثير الإنسان. يحدد محتوى المركبات الكيميائية (الأملاح) في الماء ملوحة الماء ويعبر عنها بالجرام لكل لتر أو في جزء في المليون(° / od). وفقًا للمعادن العامة للمياه ، يمكن تقسيمها إلى مياه عذبة بمحتوى ملح يصل إلى 1 جم / لتر ، قليل الملوحة (1-25 جم / لتر) ، ملوحة البحر (26-50 جم / لتر) ومحلول ملحي (المزيد من 50 جم / لتر). أهم المواد الذائبة في الماء هي الكربونات والكبريتات والكلوريدات (الجدول 5.1).

الجدول 5.1

تكوين الأملاح الرئيسية في المسطحات المائية المختلفة (حسب R. Dazho ، 1975)

من بين المياه العذبة ، يوجد العديد من المياه النقية تقريبًا ، ولكن هناك أيضًا العديد منها يحتوي على ما يصل إلى 0.5 جرام من المواد المذابة لكل لتر. يتم ترتيب الكاتيونات حسب محتواها في المياه العذبة على النحو التالي: الكالسيوم - 64٪ ، المغنيسيوم - 17٪ ، الصوديوم - 16٪ ، البوتاسيوم - 3٪. هذه قيم متوسطة ، وفي كل حالة ، من الممكن حدوث تقلبات ، تكون كبيرة في بعض الأحيان.

عنصر مهم في المياه العذبة هو محتوى الكالسيوم. يمكن أن يعمل الكالسيوم كعامل مقيد. توجد مياه "لينة" ، فقيرة بالكالسيوم (أقل من 9 مجم لكل لتر) ، ومياه "صلبة" بكميات كبيرة (أكثر من 25 مجم لكل 1 لتر).

في مياه البحر ، يبلغ متوسط ​​محتوى الأملاح الذائبة 35 جم / لتر ، وهو أقل بكثير في البحار الهامشية. تم العثور على 13 فلزات وما لا يقل عن 40 معدنًا في مياه البحر. يحتل ملح الطعام المرتبة الأولى من حيث الأهمية ، يليه كلوريد الباريوم وكبريتات المغنيسيوم وكلوريد البوتاسيوم.

معظم الحياة المائية تسمم.يعتمد الضغط الاسموزي في أجسامهم على ملوحة البيئة. تعيش حيوانات ونباتات المياه العذبة في بيئات يكون فيها تركيز المواد المذابة أقل من تركيز سوائل وأنسجة الجسم. بسبب الاختلاف في الضغط الاسموزي خارج وداخل الجسم ، يتغلغل الماء باستمرار في الجسم ، ونتيجة لذلك تضطر hydrobionts المياه العذبة إلى إزالته بشكل مكثف. لديهم عمليات محددة بشكل جيد لتنظيم التناضح. في البروتوزوا ، يتم تحقيق ذلك من خلال عمل الفجوات الإخراجية ، في الكائنات متعددة الخلايا ، عن طريق إزالة الماء من خلال نظام الإخراج. تطلق بعض الأهداب كل 2-2.5 دقيقة كمية من الماء تساوي حجم الجسم.

مع زيادة الملوحة ، يتباطأ عمل الفجوات ، وعند تركيز ملح بنسبة 17.5٪ يتوقف عن العمل ، حيث يختفي الاختلاف في الضغط الاسموزي بين الخلايا والبيئة الخارجية.

يكون تركيز الأملاح في سوائل الجسم وأنسجة العديد من الكائنات البحرية متساوي التوتر مع تركيز الأملاح الذائبة في المياه المحيطة. في هذا الصدد ، فإن وظائفها التنظيمية التناضحية أقل تطوراً منها في المياه العذبة. التنظيم العضلي هو أحد الأسباب التي أدت إلى فشل العديد من النباتات والحيوانات البحرية في ملء المسطحات المائية العذبة وتبين أنها تعيش في الأحياء البحرية النموذجية: تجاويف الأمعاء (Coelenterata) ، وشوكيات الجلد (Echinodermata) ، والإسفنج (Spongia) ، و tunicates (Tunicata) ، و pogonophora ( بوجونوفورا). من ناحية أخرى ، لا تعيش الحشرات عمليًا في البحار والمحيطات ، في حين أن أحواض المياه العذبة مأهولة بكثرة. عادة لا تتحمل الكائنات البحرية وكائنات المياه العذبة تغيرات كبيرة في الملوحة وهي كذلك ستينوهالين. يوريالينيلا يوجد الكثير من الكائنات الحية ، ولا سيما الحيوانات ، من أصل المياه العذبة والبحرية. توجد ، غالبًا بأعداد كبيرة ، في المياه قليلة الملوحة. هذه هي الدنيس (Abramis brama) ، سمك رمح المياه العذبة (Stizostedion lucioperca) ، البايك (Ezox lucios) ، من البحر - عائلة البوري (Mugilidae).

إن استيطان النباتات في البيئة المائية ، بالإضافة إلى الميزات المذكورة أعلاه ، يترك بصمة على جوانب أخرى من الحياة ، لا سيما على نظام المياه للنباتات التي تحيط بها المياه حرفياً. مثل هذه النباتات ليس لها نتح ، وبالتالي لا يوجد "محرك علوي" يحافظ على تدفق المياه في النبات. وفي الوقت نفسه ، يوجد التيار الذي يوصل المغذيات إلى الأنسجة (على الرغم من أنه أضعف بكثير مما هو عليه في النباتات البرية) ، مع دورية يومية ملحوظة: أكثر خلال النهار ، غائبة في الليل. دور فعال في الحفاظ عليه ينتمي إلى ضغط الجذر (في الأنواع المرتبطة) ونشاط الخلايا الخاصة التي تفرز الماء - ثغور الماء أو الهيداثود.

تنتشر النباتات في المياه العذبة ، وتكون محصنة في قاع الخزان. غالبًا ما يقع سطحها الضوئي فوق الماء. وتشمل هذه القصب (Scirpus) ، زنابق الماء (Nymphaea) ، كبسولات البيض (Nyphar) ، cattails (Typha) ، رأس السهم (Sagittaria). في حالات أخرى ، يتم غمر أعضاء التمثيل الضوئي في الماء. هذه هي البركة (Potamogeton) ، urut (Myriophyllum) ، Elodea (Elodea). أنواع معينة من النباتات العليا للمياه العذبة خالية من الجذور وتسبح بحرية أو تفرط في النمو تحت الماء ، الطحالب ، الملتصقة بالأرض.

وضع الغاز.الغازات الرئيسية في البيئة المائية هي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. الباقي ، مثل كبريتيد الهيدروجين أو الميثان ، له أهمية ثانوية.

الأكسجينللبيئة المائية - أهم عامل بيئي. يدخل الماء من الهواء وتطلقه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي. معامل انتشار الأكسجين في الماء أقل بحوالي 320 ألف مرة من الهواء ، ومحتواه الإجمالي في الطبقات العليا من الماء 6-8 مل / لتر ، أو 21 مرة أقل من الغلاف الجوي. يتناسب محتوى الأكسجين في الماء عكسياً مع درجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين فيه. في الطبقات المكتظة بالحيوانات والبكتيريا ، يمكن أن يحدث نقص الأكسجين بسبب زيادة استهلاكه. وهكذا ، في المحيط العالمي ، تتميز الأعماق الغنية بالحياة من 50 إلى 1000 متر بتدهور حاد في التهوية. وهو أقل بـ7-10 مرات مما هو عليه في المياه السطحية التي تسكنها العوالق النباتية. بالقرب من قاع المسطحات المائية ، يمكن أن تكون الظروف قريبة من اللاهوائية.

في النظام الراكد في الخزانات الصغيرة ، يتم أيضًا استنفاد الأكسجين بشكل حاد في المياه. يمكن أن يحدث نقصه أيضًا في الشتاء تحت الجليد. بتركيزات أقل من 0.3-3.5 مل / لتر ، يكون عمر الأيروبس في الماء مستحيلاً. تبين أن محتوى الأكسجين في ظروف الخزان عامل مقيد (الجدول 5.2).

الجدول 5.2

متطلبات الأكسجين لمختلف أنواع أسماك المياه العذبة

بين الأحياء المائية ، هناك عدد كبير من الأنواع التي يمكنها تحمل تقلبات واسعة في محتوى الأكسجين في الماء ، بالقرب من غيابه. هذه هي ما يسمى ب يوريوكسيبيونتس.وتشمل هذه oligochaetes المياه العذبة (Tubifex tubifex) ، بطنيات الأقدام (Viviparus viviparus). يمكن أن يتحمل تشبع الماء الضعيف جدًا بالأكسجين من الأسماك الكارب ، التنش ، مبروك الدوع. ومع ذلك ، فإن العديد من الأنواع ستينوكسيبيونت ،على سبيل المثال ، يمكن أن تتواجد فقط مع تشبع عالٍ بدرجة كافية من الماء بالأكسجين ، على سبيل المثال ، تراوت قوس قزح ، التراوت ، أسماك المنوة ، إلخ. العديد من أنواع الكائنات الحية قادرة على الوقوع في حالة غير نشطة مع نقص الأكسجين ، لذلك اتصل anoxybiosis ،وبالتالي البقاء على قيد الحياة في الفترة غير المواتية.

يتم تنفس hydrobionts من خلال سطح الجسم ومن خلال الأعضاء المتخصصة - الخياشيم والرئتين والقصبة الهوائية. غالبًا ما يكون تكامل الجسم بمثابة جهاز تنفسي إضافي. في بعض الأنواع ، يحدث مزيج من تنفس الماء والهواء ، على سبيل المثال ، الأسماك الرئوية ، السيفونوفورات ، الديسكوفانت ، العديد من الرخويات الرئوية ، القشريات ياماروس لاكوستريس ، إلخ. مع بيئة الهواء. وتشمل هذه القواقع ، والحيتانيات ، وخنافس الماء ، ويرقات البعوض ، وما إلى ذلك.

ثاني أكسيد الكربون.في البيئة المائية ، قد تعاني الكائنات الحية ، بالإضافة إلى نقص الضوء والأكسجين ، من نقص في ثاني أكسيد الكربون المتاح ، على سبيل المثال ، نباتات التمثيل الضوئي. يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى الماء نتيجة لانحلال ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء ، وتنفس الكائنات المائية ، وتحلل المخلفات العضوية والانبعاث من الكربونات. محتوى ثاني أكسيد الكربون في الماء يتراوح بين 0.2-0.5 مل / لتر ، أو 700 مرة أكثر من الغلاف الجوي. يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء 35 مرة أفضل من الأكسجين. مياه البحر هي الخزان الرئيسي لثاني أكسيد الكربون ، حيث تحتوي على 40 إلى 50 سم 3 من الغاز لكل لتر بشكل حر أو مقيد ، وهو أعلى بـ 150 مرة من تركيزه في الغلاف الجوي.

يشارك ثاني أكسيد الكربون الموجود في الماء في تكوين التكوينات الهيكلية الجيرية لللافقاريات ويضمن التمثيل الضوئي للنباتات المائية. مع التمثيل الضوئي المكثف للنباتات ، هناك زيادة في استهلاك ثاني أكسيد الكربون (0.2-0.3 مل / لتر في الساعة) ، مما يؤدي إلى نقصه. تستجيب النباتات المائية لزيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الماء عن طريق زيادة التمثيل الضوئي.

مصدر إضافي لثاني أكسيد الكربون لعملية التمثيل الضوئي للنباتات المائية هو أيضًا ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتم إطلاقه أثناء تحلل أملاح البيكربونات وانتقالها إلى ثاني أكسيد الكربون:

Ca (HCO 3) 2 -> CaCO 3 + CO، + H 2 O

تستقر الكربونات القابلة للذوبان بشكل طفيف ، والتي تتشكل في هذه الحالة ، على سطح الأوراق على شكل قشرة أو قشرة ، والتي تظهر بوضوح عندما تجف العديد من النباتات المائية.

تركيز أيون الهيدروجين(الرقم الهيدروجيني) غالبًا ما يؤثر على توزيع الكائنات المائية. تعتبر أحواض المياه العذبة ذات الرقم الهيدروجيني 3.7-4.7 حمضية ، و 6.95-7.3 محايدة ، وتلك التي تحتوي على درجة حموضة تزيد عن 7.8 تعتبر قلوية. في المسطحات المائية العذبة ، يتعرض الأس الهيدروجيني لتقلبات كبيرة ، غالبًا أثناء النهار. مياه البحر قلوية بدرجة أكبر ويتغير الرقم الهيدروجيني لها بدرجة أقل من المياه العذبة. يتناقص الرقم الهيدروجيني مع العمق.

ينمو نبات الأرقطيون (Sparganium) من النباتات ذات الأس الهيدروجيني أقل من 7.5. في البيئة القلوية (درجة الحموضة 7.7-8.8) ، تنتشر أنواع كثيرة من الأعشاب البركانية والإيلوديا ؛ عند درجة الحموضة 8.4-9 ، تصل Typha angustifolia إلى تطور قوي. تساعد المياه الحمضية لأراضي الخث على تطوير طحالب الطحالب.

يمكن لمعظم أسماك المياه العذبة تحمل الأس الهيدروجيني من 5 إلى 9. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 5 ، فهناك موت جماعي للأسماك ، وفوق 10 ، تموت جميع الأسماك والحيوانات الأخرى.

في البحيرات ذات البيئة الحمضية ، غالبًا ما توجد يرقات dipteran من جنس Chaoborus ، وفي المياه الحمضية للمستنقعات ، تكون جذور القشرة (Testaceae) شائعة ، ولا توجد رخويات صفائحية من جنس (Unio) ، وغيرها من الرخويات نادرة.

اللدونة البيئية للكائنات الحية في البيئة المائية.تعتبر المياه بيئة أكثر استقرارًا ، وتخضع العوامل اللاأحيائية لتقلبات طفيفة نسبيًا ، وبالتالي فإن الكائنات المائية لديها مرونة بيئية أقل مقارنة بالعوامل الأرضية. تعتبر نباتات وحيوانات المياه العذبة من البلاستيك أكثر من النباتات والحيوانات البحرية ، لأن المياه العذبة كبيئة معيشية أكثر تنوعًا. يتم تقييم اتساع اللدونة البيئية للهيدروبيونات ليس فقط ككل لمجموعة معقدة من العوامل (eury- و stenobiontness) ، ولكن أيضًا بشكل فردي.

وبالتالي ، فقد ثبت أنه ، على عكس سكان المناطق المفتوحة ، فإن النباتات والحيوانات الساحلية هي كائنات حية دافئة للحرارة وذات قدرة عالية على الملوحة ، وذلك بسبب حقيقة أن ظروف درجات الحرارة ونظام الملح بالقرب من الساحل متغيران تمامًا - الاحترار بسبب الشمس و التبريد المكثف نسبيًا ، وتحلية المياه عن طريق تدفق المياه من الأنهار والجداول ، ولا سيما خلال موسم الأمطار ، وما إلى ذلك. ومن الأمثلة على ذلك نبات اللوتس ، الذي ينتمي إلى الأنواع المعتادة للحرارة الخافضة للحرارة ، وينمو فقط في الخزانات الضحلة والمدفئة جيدًا. يتضح أن سكان الطبقات السطحية ، مقارنة بأشكال أعماق البحار ، للأسباب المذكورة أعلاه ، أكثر قدرة على تحمل درجات الحرارة والأملاح.

اللدونة البيئية هي منظم مهم لتشتت الكائنات الحية. لقد ثبت أن hydrobionts ذات اللدونة البيئية العالية منتشرة على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، elodea. مثال معاكس ، قشريات Artemia solina ، التي تعيش في خزانات صغيرة بمياه شديدة الملوحة ، هي ممثل ستينوهالين نموذجي مع مرونة بيئية ضيقة. فيما يتعلق بالعوامل الأخرى ، فهي تتمتع بمرونة كبيرة وهي شائعة جدًا في المسطحات المائية المالحة.

تعتمد اللدونة البيئية على عمر ومرحلة تطور الكائن الحي. على سبيل المثال ، رخويات بطنيات الأقدام البحرية البالغة Littorina ، عند انخفاض المد ، تمر بدون ماء لفترة طويلة كل يوم ، لكن يرقاتها تعيش أسلوب حياة بلانكتوني ولا يمكنها تحمل الجفاف.

ملامح تكيف النبات مع البيئة المائية.الجنة المائية | النحافة لها اختلافات كبيرة عن الكائنات الحية النباتية الأرضية. وبالتالي ، فإن قدرة النباتات المائية على امتصاص الرطوبة والأملاح المعدنية مباشرة من البيئة تنعكس في تنظيمها المورفولوجي والفسيولوجي. من سمات النباتات المائية التطور الضعيف للأنسجة الموصلة ونظام الجذر. يعمل نظام الجذر بشكل أساسي على الالتصاق بالركيزة تحت الماء ولا يؤدي وظائف التغذية المعدنية وإمدادات المياه ، كما هو الحال في النباتات الأرضية. يتم تغذية النباتات المائية من خلال سطح الجسم بالكامل.

تسمح الكثافة الكبيرة للماء للنباتات بالعيش بكامل سمكها. النباتات السفلية التي تعيش في طبقات مختلفة وتقود أسلوب حياة عائم لها ملاحق خاصة لذلك ، مما يزيد من قابليتها للطفو وتسمح لها بالبقاء في حالة تعليق. تحتوي النباتات المائية العالية على أنسجة ميكانيكية ضعيفة التطور. كيف ينيالمذكورة أعلاه ، في أوراقها وسيقانها وجذورها ، توجد تجاويف بين الخلايا تحمل الهواء تزيد من خفة وطفو الأعضاء المعلقة في الماء وتطفو على السطح ، مما يساهم أيضًا في غسل الخلايا الداخلية بالماء بالأملاح والغازات المذابة فيه. نباتات مائية تتفوق | تنمو بسطح كبير من الأوراق بحجم إجمالي صغير من النبات ، مما يوفر لها تبادلًا مكثفًا للغازات مع نقص الأكسجين والغازات الأخرى المذابة في الماء.

طور عدد من الكائنات المائية عدم تجانس ، أو غيتيو روفيليا.لذلك ، في سالفينيا (سالفينيا) ، توفر الأوراق المغمورة تغذية معدنية وعائمة - عضوية.

سمة مهمة لتكييف النباتات للعيش في المياه | بيئة أخرى هي أن الأوراق المغمورة في الماء ، كقاعدة عامة ، رقيقة جدًا. في كثير من الأحيان ، يوجد الكلوروفيل فيها في خلايا البشرة ، مما يساهم في زيادة شدة التمثيل الضوئي في الإضاءة المنخفضة. يتم التعبير عن هذه السمات التشريحية والمورفولوجية بشكل أكثر وضوحًا في طحالب الماء (Riccia ، Fontinalis) ، فاليسنيريا (Vallisneria spiralis) ، وأعشاب البرك (Potamageton).

الحماية ضد النض أو النض من خلايا الملح المعدنية في النباتات المائية هي إفراز المخاط بواسطة خلايا خاصة وتكوين الأديم الباطن من الخلايا ذات الجدران السميكة على شكل حلقة.

تتسبب درجة الحرارة المنخفضة نسبيًا في البيئة المائية في موت الأجزاء النباتية للنباتات المغمورة في الماء بعد تكوين براعم الشتاء واستبدال الأوراق الصيفية الرقيقة بأوراق شتوية أقصر وأصلب. تؤثر درجة حرارة الماء المنخفضة سلبًا على الأعضاء التوليدية للنباتات المائية ، وتعيق كثافتها العالية نقل حبوب اللقاح. في هذا الصدد ، تتكاثر النباتات المائية بشكل مكثف بوسائل نباتية. تحمل معظم النباتات العائمة والمغمورة سيقانها المزهرة في الهواء وتتكاثر جنسيًا. يتم نقل حبوب اللقاح بواسطة الرياح والتيارات السطحية. تتشتت الثمار والبذور التي تتشكل أيضًا بواسطة التيارات السطحية. هذه الظاهرة تسمى هيدروكوريا.لا يشمل Hydrochorus النباتات المائية فحسب ، بل يشمل أيضًا العديد من النباتات الساحلية. تتمتع ثمارها بقدرة عالية على الطفو ، وتبقى في الماء لفترة طويلة ولا تفقد قدرتها على الإنبات. على سبيل المثال ، تحمل المياه ثمار وبذور رأس السهم (Sagittaria sagittofolia) و susak (Butomus umbellatus) و chastukha (Alisma plantago-aguatica). يتم وضع ثمار العديد من البردي (Carex) في نوع من الأكياس بالهواء وتحملها التيارات المائية. وبنفس الطريقة ، انتشرت عشبة الهيماي (Sorgnum halepense) على طول نهر فاخت عبر القنوات.

ملامح تكيف الحيوانات مع البيئة المائية.في الحيوانات التي تعيش في البيئة المائية ، بالمقارنة مع النباتات ، تكون الميزات التكيفية أكثر تنوعًا ، وتشمل هذه على سبيل المثال التشريحية الصرفية والسلوكيةوإلخ.

الحيوانات التي تعيش في عمود الماء ، أولاً وقبل كل شيء ، لديها تكيفات تزيد من طفوها وتسمح لها بمقاومة حركة المياه والتيارات. تطور هذه الكائنات تكيفات تمنعها من الصعود إلى عمود الماء أو تقلل من طفوها ، مما يسمح لها بالبقاء في القاع ، بما في ذلك المياه سريعة التدفق.

في الأشكال الصغيرة التي تعيش في عمود الماء ، هناك انخفاض في التكوينات الهيكلية. لذلك ، في البروتوزوا (Radiolaria ، Rhizopoda) ، تكون الأصداف مسامية ، وتكون إبر الصوان في الهيكل العظمي مجوفة من الداخل. تنخفض الكثافة النوعية للكتينوفورات (Ctenophora) وقنديل البحر (Scyphozoa) بسبب وجود الماء في الأنسجة. يساهم تراكم قطرات الدهون في الجسم (Noctiluca ، Radiolarians - Radiolaria) في زيادة الطفو. لوحظ تراكمات كبيرة من الدهون في بعض القشريات (Cladocera، Copepoda) والأسماك والحيتانيات. يتم تقليل الثقل النوعي للجسم وبالتالي زيادة الطفو بواسطة مثانات السباحة المليئة بالغاز التي تمتلكها العديد من الأسماك. تمتلك Siphonophores (Physalia و Velella) تجاويف هوائية قوية.

بالنسبة للحيوانات التي تطفو بشكل سلبي في عمود الماء ، ليس فقط انخفاض الكتلة هو سمة مميزة ، ولكن أيضًا زيادة في السطح المحدد للجسم. هذا يرجع إلى حقيقة أنه كلما زادت لزوجة الوسط وزادت مساحة السطح المحددة لجسم الكائن الحي ، كلما كان غرقه في الماء أبطأ. في الحيوانات ، يتم تسطيح الجسم ، وتشكيل النتوءات ، والنمو ، والملاحق عليه ، على سبيل المثال ، في السوطيات (Leptodiscus ، Craspeditella) ، Radiolarians (Aulacantha ، Chalengeridae) ، إلخ.

تستخدم مجموعة كبيرة من الحيوانات التي تعيش في المياه العذبة التوتر السطحي للماء (طبقة سطحية) عند الحركة. تتدفق حشرات سترايدر المائية (Gyronidae ، Veliidae) ، والخنافس (Gerridae) ، وما إلى ذلك بحرية على سطح الماء. تسبب المفصليات التي تلامس الماء مع نهاية أطرافها المغطاة بشعر طارد للماء تشوه سطحها مع تشكيل هلالة مقعرة. عندما تكون قوة الرفع (F) الموجهة لأعلى أكبر من كتلة الحيوان ، فإن الأخير سيبقى على الماء بسبب التوتر السطحي.

وبالتالي ، فإن الحياة على سطح الماء ممكنة للحيوانات الصغيرة نسبيًا ، حيث تزداد الكتلة مع زيادة حجم المكعب ، ويزداد التوتر السطحي كقيمة خطية.

يتم ممارسة السباحة النشطة في الحيوانات بمساعدة الأهداب ، الأسواط ، ثني الجسم ، بطريقة نفاثة بسبب طاقة نفاثة الماء المقذوفة. سيتم تحقيق أقصى درجات الكمال في وضع الحركة النفاثة بواسطة رأسيات الأرجل. لذلك ، تتطور سرعة بعض الحبار عند رمي الماء حتى 40-50 كم / ساعة (الشكل 5.12).

أرز. 5.12. حبار

غالبًا ما يكون للحيوانات الكبيرة أطرافًا متخصصة (زعانف ، زعانف) ، أجسامها مبسطة ومغطاة بالمخاط.

فقط في البيئة المائية غير متحركة ، مما يؤدي إلى نمط حياة مرتبط ، والحيوانات. وهي مثل hydroids (Hydroidea) والسلائل المرجانية (Anthozoo) ، crinoids (Crinoidea) ، ذوات الصدفتين (Br / aMa) وغيرها. تتميز بشكل جسم غريب ، طفو طفيف (كثافة الجسم أكبر من كثافة الماء) و أجهزة خاصة للتثبيت على الركيزة.

الحيوانات المائية هي في الغالب شديدة الحرارة. Homoi-Thermal ، على سبيل المثال ، تشكل الثدييات (الحيتانيات ، pinnipeds) طبقة مهمة من الدهون تحت الجلد ، والتي تؤدي وظيفة العزل الحراري.

تتميز حيوانات أعماق البحار بسمات تنظيمية محددة: اختفاء الهيكل العظمي الكلسي أو تطوره الضعيف ، وزيادة حجم الجسم ، وغالبًا ما يكون هناك انخفاض في أعضاء الرؤية ، وزيادة في تطور المستقبلات اللمسية ، إلخ.

يتم توفير الضغط الاسموزي والحالة الأيونية للحلول في جسم الحيوانات من خلال آليات معقدة لاستقلاب الماء والملح. الطريقة الأكثر شيوعًا للحفاظ على ضغط تناضحي ثابت هي إزالة المياه الواردة بانتظام بمساعدة الفجوات النابضة والأعضاء المفرزة. لذلك ، تزيل أسماك المياه العذبة المياه الزائدة عن طريق زيادة عمل نظام الإخراج ، وتمتص الأملاح من خلال خيوط الخياشيم. من ناحية أخرى ، تُجبر الأسماك البحرية على تجديد إمدادات المياه وبالتالي شرب مياه البحر ، ويتم إزالة الأملاح الزائدة التي تأتي مع الماء من الجسم من خلال خيوط الخياشيم (الشكل 5.13).

أرز. 5.13. إفراز وتنظيم التناضح في تيليوستات المياه العذبة

الأسماك (A) ، والخياشيم الرقائقي (B) والأسماك العظمية البحرية (C)

تشير الاختصارات hypo- و iso- و hyper- إلى توتر البيئة الداخلية فيما يتعلق بالبيئة الخارجية (من N. Green et al. ، 1993)

عدد من الكائنات المائية لها طبيعة خاصة للتغذية - هذا هو غربلة أو ترسيب الجسيمات ذات الأصل العضوي المعلقة في الماء ، والعديد من الكائنات الصغيرة. لا تتطلب طريقة التغذية هذه الكثير من الطاقة للبحث عن الفريسة وهي نموذجية للرخويات اللامينية ، وشوكيات الجلد اللاطئة ، والزقديات ، والقشريات العوالق ، وغيرها. تلعب الحيوانات التي تتغذى بالترشيح دورًا مهمًا في التنقية البيولوجية للمسطحات المائية.

دافنيا المياه العذبة ، و cyclops ، بالإضافة إلى أكبر قشريات المحيط ، Calanus finmarchicus ، تقوم بتصفية ما يصل إلى 1.5 لتر من الماء للفرد في اليوم. يمكن لبلح البحر الذي يسكن مساحة 1 م 2 أن يدفع 150-280 م 3 من الماء يوميًا عبر تجويف الوشاح ، مما يؤدي إلى ترسيب الجزيئات العالقة.

بسبب التوهين السريع لأشعة الضوء في الماء ، فإن الحياة في الشفق أو الظلام المستمر تحد بشكل كبير من إمكانيات التوجه البصري للكائنات المائية. ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء ، ولهيدروبيونتات اتجاه صوت أفضل من التوجيه البصري. حتى أن بعض الأنواع تلتقط الأشعة تحت الصوتية. تخدم الإشارات الصوتية في المقام الأول العلاقات غير المحددة: التوجيه في قطيع ، وجذب الأفراد من الجنس الآخر ، وما إلى ذلك. الحيتانيات ، على سبيل المثال ، تبحث عن الطعام وتنقل باستخدام تحديد الموقع بالصدى - إدراك الموجات الصوتية المنعكسة. مبدأ محدد موقع الدلفين هو إصدار موجات صوتية تنتشر أمام الحيوان السباح. عند مواجهة عقبة ، مثل سمكة ، تنعكس الموجات الصوتية وتعود إلى الدلفين ، الذي يسمع الصدى الناتج وبالتالي يكتشف الجسم الذي يتسبب في انعكاس الصوت.

من المعروف أن حوالي 300 نوع من الأسماك قادرة على توليد الكهرباء واستخدامها للتوجيه والإشارات. يستخدم عدد من الأسماك (الراي اللساع ، ثعبان السمك الكهربائي ، إلخ) الحقول الكهربائية للدفاع والهجوم.

تتميز الكائنات المائية بالطريقة القديمة للتوجيه - إدراك كيمياء البيئة. تعتبر المستقبلات الكيميائية للعديد من الكائنات المائية (السلمون والأنقليس وما إلى ذلك) حساسة للغاية. في آلاف الكيلومترات من الهجرة ، يجدون مناطق التفريخ والتغذية بدقة مذهلة.

تؤدي الظروف المتغيرة في البيئة المائية أيضًا إلى تفاعلات سلوكية معينة للكائنات الحية. ترتبط التغيرات في الإضاءة ودرجة الحرارة والملوحة ونظام الغاز وعوامل أخرى بالهجرات الرأسية (النزول إلى الأعماق والارتفاع إلى السطح) والأفقية (التبويض والشتاء والتغذية). في البحار والمحيطات ، تشارك ملايين الأطنان من الكائنات المائية في الهجرات الرأسية ، وفي الهجرات الأفقية ، يمكن للحيوانات المائية السفر مئات وآلاف الكيلومترات.

على الأرض ، هناك العديد من المسطحات المائية الضحلة المؤقتة التي تنشأ بعد فيضانات الأنهار والأمطار الغزيرة وذوبان الجليد وما إلى ذلك. وتتمثل السمات المشتركة لسكان تجفيف المسطحات المائية في القدرة على إنتاج العديد من النسل في وقت قصير وتحمل فترات طويلة بدون ماء ، يمر في حالة من النشاط الحيوي المنخفض - قصور.

سابق

الموائل المائية

الموئل وخصائصه

في عملية التطور التاريخي ، أتقنت الكائنات الحية أربعة موائل. الأول هو الماء. نشأت الحياة وتطورت في الماء لعدة ملايين من السنين. الثاني - الأرض - الهواء - على الأرض وفي الغلاف الجوي ، نشأت النباتات والحيوانات وتكيفت بسرعة مع الظروف الجديدة. وبالتدريج ، قاموا بتحويل الطبقة العليا من الأرض - الغلاف الصخري ، وأنشأوا موطنًا ثالثًا - التربة ، وأصبحوا هم أنفسهم الموطن الرابع.

الموائل المائية

تغطي المياه 71٪ من مساحة الأرض. يتركز الجزء الأكبر من المياه في البحار والمحيطات - 94-98٪ ، يحتوي الجليد القطبي على حوالي 1.2٪ من المياه ونسبة صغيرة جدًا - أقل من 0.5٪ ، في المياه العذبة للأنهار والبحيرات والمستنقعات.

يعيش حوالي 150000 نوع من الحيوانات و 10000 نبات في البيئة المائية ، وهو ما يمثل 7 و 8 ٪ فقط من إجمالي عدد الأنواع على الأرض ، على التوالي.

في البحار والمحيطات ، كما في الجبال ، يتم التعبير عن المنطقة العمودية. يختلف القاع - العمود المائي بأكمله - والجزء السفلي - بشدة بشكل خاص في البيئة. العمود المائي عبارة عن عمود الماء ، مقسم رأسياً إلى عدة مناطق: الظهارية ، الأعماق ، السحيقة ، فوق الديانة(الصورة 2).

اعتمادًا على شدة الانحدار والعمق في الأسفل ، يتم أيضًا تمييز عدة مناطق تتوافق معها المناطق المشار إليها من السطح:

Littoral - حافة الساحل ، غمرت المياه أثناء ارتفاع المد.

Supralittoral - جزء من الساحل فوق خط المد العلوي ، حيث تصل رشاشات الأمواج.

شاطئي - انخفاض تدريجي في الأرض إلى 200 متر.

باتيال - هبوط حاد في الأرض (منحدر قاري) ،

Abyssal - انخفاض سلس لقاع المحيط ؛ يصل عمق المنطقتين معًا إلى 3-6 كم.

فائقة السحيقة - منخفضات المياه العميقة من 6 إلى 10 كم.

المجموعات البيئية من hydrobionts.تتميز أحر البحار والمحيطات (40000 نوع من الحيوانات) بأكبر تنوع في الحياة في المنطقة الاستوائية والمناطق الاستوائية ؛ وفي الشمال والجنوب ، تُستنفد نباتات وحيوانات البحار مئات المرات. بالنسبة لتوزيع الكائنات الحية مباشرة في البحر ، يتركز حجمها في الطبقات السطحية (epipelagial) وفي المنطقة تحت الساحلية. اعتمادًا على طريقة الحركة والبقاء في طبقات معينة ، تنقسم الحياة البحرية إلى ثلاث مجموعات بيئية: nekton والعوالق والقيعان.

السوابح (nektos - العائمة) - تتحرك بنشاط الحيوانات الكبيرة التي يمكنها التغلب على المسافات الطويلة والتيارات القوية: الأسماك ، والحبار ، والزعانف ، والحيتان. في المسطحات المائية العذبة ، تشمل النيكتون أيضًا البرمائيات والعديد من الحشرات.

العوالق (بلانكتوس - متجول ، مرتفع) - مجموعة من النباتات (العوالق النباتية: دياتومات ، خضراء وزرقاء خضراء (مياه عذبة فقط) طحالب ، سوط نبات ، بيريدين ، إلخ) وكائنات حيوانية صغيرة (عوالق حيوانية: قشريات صغيرة ، من قشريات كبيرة - الرخويات الزاحفة الأرجل ، قنديل البحر ، ctenophores ، بعض الديدان) ، تعيش على أعماق مختلفة ، ولكنها غير قادرة على الحركة النشطة ومقاومة التيارات. يشمل تكوين العوالق أيضًا يرقات حيوانية ، وتشكل مجموعة خاصة - نيوستون . هذه مجموعة "مؤقتة" عائمة بشكل سلبي للطبقة العلوية من الماء ، ممثلة بحيوانات مختلفة (عشاري الأرجل ، البرنقيل ومجدافيات الأرجل ، شوكيات الجلد ، متعدد الأشواك ، الأسماك ، الرخويات ، إلخ) في مرحلة اليرقات. اليرقات ، التي تكبر ، تنتقل إلى الطبقات السفلية من البيلاجيلا. يقع فوق نيوستون مكبس - هذه هي الكائنات الحية التي ينمو فيها الجزء العلوي من الجسم فوق الماء ، وينمو الجزء السفلي في الماء (طحلب البط - Lemma ، siphonophores ، إلخ). تلعب العوالق دورًا مهمًا في العلاقات الغذائية للمحيط الحيوي ، منذ ذلك الحين هو غذاء للعديد من الأحياء المائية ، بما في ذلك الغذاء الرئيسي لحيتان البالين (Myatcoceti).

بينثوس (benthos - deep) - hydrobionts القاع. يتم تمثيلها بشكل أساسي من قبل الحيوانات المتصلة أو التي تتحرك ببطء (zoobenthos: foraminephores ، والأسماك ، والإسفنج ، والجوف ، والديدان ، والرخويات ، والزقديات ، وما إلى ذلك) ، وأكثر عددًا في المياه الضحلة. النباتات (phytobenthos: الدياتومات ، والطحالب الخضراء ، والبنية ، والطحالب الحمراء ، والبكتيريا) تدخل أيضًا القاع في المياه الضحلة. في العمق حيث لا يوجد ضوء ، غائبة phytobenthos. المناطق الصخرية في القاع هي الأكثر ثراءً في القاع النباتي.

في البحيرات ، يكون zoobenthos أقل وفرة وتنوعًا مما هو عليه في البحر. يتكون من البروتوزوا (ciliates ، daphnia) ، العلق ، الرخويات ، يرقات الحشرات ، إلخ. يتكون القاع النباتي في البحيرات من الدياتومات الحرة السباحة ، الطحالب الخضراء والأزرق والأخضر. الطحالب البنية والحمراء غائبة.

تحدد الكثافة العالية للبيئة المائية التكوين الخاص وطبيعة التغيير في العوامل الداعمة للحياة. بعضها هو نفسه الموجود على الأرض - الحرارة ، والضوء ، والبعض الآخر محدد: ضغط الماء (مع زيادة العمق بمقدار 1 ضغط جوي لكل 10 أمتار) ، ومحتوى الأكسجين ، وتركيب الملح ، والحموضة. نظرًا للكثافة العالية للوسط ، تتغير قيم الحرارة والضوء بشكل أسرع مع تدرج الارتفاع مقارنة بالأرض.

النظام الحراري. تتميز البيئة المائية بإدخال حرارة أقل ، لأن ينعكس جزء كبير منه ، ويتم إنفاق جزء مهم بنفس القدر على التبخر. تماشياً مع ديناميكيات درجات حرارة الأرض ، فإن درجة حرارة الماء بها تقلبات أقل في درجات الحرارة اليومية والموسمية. علاوة على ذلك ، فإن المسطحات المائية تعادل بشكل كبير مسار درجات الحرارة في الغلاف الجوي للمناطق الساحلية. في حالة عدم وجود قشرة جليدية ، يكون للبحر في موسم البرد تأثير احتراري على مناطق اليابسة المجاورة ، وفي الصيف يكون له تأثير تبريد وترطيب.

نطاق درجات حرارة المياه في المحيط العالمي هو 38 درجة (من -2 إلى + 36 درجة مئوية) ، في المياه العذبة - 26 درجة (من -0.9 إلى + 25 درجة مئوية). تنخفض درجة حرارة الماء بشكل حاد مع العمق. حتى 50 مترًا ، يتم ملاحظة تقلبات درجات الحرارة اليومية ، حتى 400 - موسمية ، أعمق تصبح ثابتة ، تنخفض إلى + 1-3 درجة مئوية. نظرًا لأن نظام درجة الحرارة في الخزانات مستقر نسبيًا ، فإن سكانها يتميزون بـ ستينثرمي.

نظرًا لاختلاف درجة تسخين الطبقتين العلوية والسفلية خلال العام ، والمد والجزر ، والتيارات ، والعواصف ، هناك اختلاط مستمر لطبقات المياه. دور خلط الماء للحياة المائية كبير بشكل استثنائي ، لأنه. في الوقت نفسه ، يتم توزيع الأكسجين والمغذيات داخل الخزانات ، مما يوفر عمليات التمثيل الغذائي بين الكائنات الحية والبيئة.

في المسطحات المائية الراكدة (البحيرات) في خطوط العرض المعتدلة ، يحدث الاختلاط الرأسي في الربيع والخريف ، وخلال هذه المواسم تصبح درجة الحرارة في الجسم المائي بأكمله موحدة ، أي يأتي homothermy.في الصيف والشتاء ، نتيجة للزيادة الحادة في تدفئة أو تبريد الطبقات العليا ، يتوقف اختلاط الماء. هذه الظاهرة تسمى انقسام درجة الحرارةوفترة الركود المؤقت - ركود(صيفا او شتاءا). في الصيف ، تبقى الطبقات الدافئة الفاتحة على السطح ، وتقع فوق الطبقات شديدة البرودة (الشكل 3). في فصل الشتاء ، على العكس من ذلك ، تحتوي الطبقة السفلية على ماء أكثر دفئًا ، نظرًا لأن درجة حرارة الماء السطحي تحت الجليد مباشرة تقل عن +4 درجة مئوية ، وبسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء ، تصبح أخف من الماء بدرجة حرارة أعلى من + 4 درجات مئوية.

خلال فترات الركود ، يتم تمييز ثلاث طبقات بوضوح: الطبقة العلوية (epilimnion) مع التقلبات الموسمية الحادة في درجة حرارة الماء ، الوسط (metalimnion أو خط حراري) ، حيث يوجد قفزة حادة في درجة الحرارة ، وقريبة من القاع ( hypolimnion) ، حيث تختلف درجة الحرارة قليلاً خلال العام. خلال فترات الركود ، يتشكل نقص الأكسجين في عمود الماء - في الصيف في الجزء السفلي ، وفي الشتاء في الجزء العلوي ، مما يؤدي إلى نفوق الأسماك غالبًا في فصل الشتاء.

وضع الضوء.يتم تخفيف شدة الضوء في الماء بشكل كبير بسبب انعكاسه عن طريق السطح وامتصاصه بواسطة الماء نفسه. هذا يؤثر بشكل كبير على تطوير نباتات التمثيل الضوئي.

كلما كان امتصاص الضوء أقوى ، كلما قلت شفافية الماء ، والتي تعتمد على عدد الجسيمات العالقة فيه (المعلقات المعدنية ، العوالق). يتناقص مع التطور السريع للكائنات الحية الصغيرة في الصيف ، وفي خطوط العرض المعتدلة والشمالية يتناقص أيضًا في الشتاء ، بعد تكوين غطاء جليدي وتغطيته بالثلج من فوق.

تتميز الشفافية بالعمق الأقصى الذي لا يزال فيه قرص أبيض منخفض بشكل خاص يبلغ قطره حوالي 20 سم (قرص Secchi) مرئيًا. المياه الأكثر شفافية في بحر سارجاسو: القرص مرئي حتى عمق 66.5 متر. في المحيط الهادئ ، يمكن رؤية قرص Secchi حتى 59 مترًا ، في الهند - حتى 50 ، في البحار الضحلة - حتى 5-15 م. يبلغ متوسط ​​شفافية الأنهار 1-1.5 مترًا ، وفي معظم الأنهار الموحلة لا تتجاوز بضعة سنتيمترات.

في المحيطات ، حيث المياه شديدة الشفافية ، يخترق 1٪ من الضوء الإشعاعي إلى عمق 140 مترًا ، وفي البحيرات الصغيرة على عمق 2 متر ، يخترق أعشار النسبة المئوية فقط. يتم امتصاص أشعة أجزاء مختلفة من الطيف في الماء بشكل مختلف ، ويتم امتصاص الأشعة الحمراء أولاً. مع العمق يصبح أكثر قتامة ، ويصبح لون الماء أخضر في البداية ، ثم أزرق ، وأزرق وأخيراً أزرق بنفسجي ، ويتحول إلى ظلام دامس. وفقًا لذلك ، يغير hydrobionts أيضًا اللون ، ويتكيف ليس فقط مع تكوين الضوء ، ولكن أيضًا مع نقصه - التكيف اللوني. في المناطق الخفيفة ، في المياه الضحلة ، تسود الطحالب الخضراء (الكلوروفيتا) ، حيث يمتص الكلوروفيل الأشعة الحمراء ، مع العمق يتم استبدالها باللون البني (Phaephyta) ثم الأحمر (Rhodophyta). Phytobenthos غائب في أعماق كبيرة.

تكيفت النباتات مع نقص الضوء من خلال تطوير حوامل كروماتوفور كبيرة وزيادة مساحة أعضاء الاستيعاب (مؤشر سطح الورقة). بالنسبة لطحالب أعماق البحار ، فإن الأوراق شديدة التشريح نموذجية ، وشفرات الأوراق رفيعة وشفافة. بالنسبة للنباتات شبه المغمورة والعائمة ، فإن الأشكال غير المتجانسة مميزة - الأوراق الموجودة فوق الماء هي نفس أوراق النباتات الأرضية ، ولديها لوحة كاملة ، وتم تطوير الجهاز الفموي ، وفي الماء تكون الأوراق رقيقة جدًا ، وتتكون من فصوص خيطية ضيقة.

الحيوانات ، مثل النباتات ، تغير لونها بشكل طبيعي مع العمق. في الطبقات العليا ، يتم تلوينها بألوان زاهية بألوان مختلفة ، في منطقة الشفق (باس البحر ، والشعاب المرجانية ، والقشريات) مطلية بألوان ذات صبغة حمراء - وهي أكثر ملاءمة للاختباء من الأعداء. أنواع أعماق البحار خالية من الأصباغ. في أعماق المحيط المظلمة ، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية كمصدر للمعلومات المرئية. تلألؤ بيولوجي.

كثافة عالية(1 جم / سم 3 ، كثافة الهواء 800 مرة) ولزوجة الماء ( 55 مرة أعلى من الهواء) أدى إلى تطوير تكيفات خاصة من hydrobionts :

1) النباتات لديها أنسجة ميكانيكية ضعيفة النمو أو غائبة تمامًا - فهي مدعومة بالمياه نفسها. تتميز معظمها بالطفو ، بسبب التجاويف الحاملة للهواء بين الخلايا. تتميز بالتكاثر الخضري النشط ، وتطور الهيدروكوريا - إزالة سيقان الزهور فوق الماء وانتشار حبوب اللقاح والبذور والجراثيم بواسطة التيارات السطحية.

2) في الحيوانات التي تعيش في عمود الماء وتسبح بنشاط ، يكون للجسم شكل انسيابي ويتم تشحيمه بالمخاط ، مما يقلل الاحتكاك أثناء الحركة. تم تطوير تكيفات لزيادة الطفو: تراكمات الدهون في الأنسجة ، مثانات السباحة في الأسماك ، تجاويف الهواء في السيفونوفورات. في الحيوانات التي تسبح بشكل سلبي ، يزداد السطح المحدد للجسم بسبب النتوءات ، والعمود الفقري ، والزوائد ؛ يتسطح الجسم ، ويحدث انخفاض في أعضاء الهيكل العظمي. أنماط مختلفة من الحركة: ثني الجسم بمساعدة الأسواط والأهداب ووضع الحركة النفاثة (رأسيات الأرجل).

في الحيوانات القاعية ، يختفي الهيكل العظمي أو يتطور بشكل ضعيف ، ويزداد حجم الجسم ، ويكون انخفاض الرؤية أمرًا شائعًا ، وتطور الأعضاء اللمسية.

التيارات.السمة المميزة للبيئة المائية هي التنقل. وهو ناتج عن المد والجزر ، والتيارات البحرية ، والعواصف ، ومستويات مختلفة من ارتفاعات قاع الأنهار. تكييفات hydrobionts:

1) في المياه المتدفقة ، ترتبط النباتات بقوة بالأجسام غير المنقولة تحت الماء. السطح السفلي بالنسبة لهم هو الركيزة في المقام الأول. هذه هي الطحالب الخضراء والمشطورة والطحالب المائية. تشكل الطحالب غطاءً كثيفًا على الأنهار سريعة الجريان. في منطقة المد والجزر في البحار ، تمتلك العديد من الحيوانات أيضًا أجهزة للربط بالقاع (بطنيات الأرجل ، البرنقيل) ، أو تختبئ في الشقوق.

2) في أسماك المياه المتدفقة ، يكون الجسم مستديرًا في القطر ، وفي الأسماك التي تعيش بالقرب من القاع ، كما هو الحال في اللافقاريات القاعية ، يكون الجسم مسطحًا. العديد من على الجانب البطني لديهم أعضاء للتثبيت للأجسام تحت الماء.

ملوحة الماء.

المسطحات المائية الطبيعية لها تركيبة كيميائية معينة. تسود الكربونات والكبريتات والكلوريدات. في المسطحات المائية العذبة ، لا يزيد تركيز الملح عن 0.5 ‰ (وحوالي 80 ٪ كربونات) ، في البحار - من 12 إلى 35 ‰ (بشكل رئيسي الكلوريدات والكبريتات). مع ملوحة تزيد عن 40 جزء في المليون ، يسمى الخزان بفرط الملوحة أو مفرط الملوحة.

1) في المياه العذبة (بيئة منخفضة التوتر) ، يتم التعبير عن عمليات تنظيم التناضح بشكل جيد. تُجبر Hydrobionts على إزالة الماء الذي يخترقها باستمرار ، فهي متجانسة (تضخ "ciliates" من خلال نفسها كمية من الماء تساوي وزنها كل 2-3 دقائق). في الماء المالح (وسط متساوي التوتر) ، يكون تركيز الأملاح في أجسام وأنسجة hydrobionts هو نفسه (متساوي التوتر) مع تركيز الأملاح الذائبة في الماء - فهي متسمرة بالتسمم. لذلك ، لا يتم تطوير وظائف التنظيم التناضحي بين سكان المسطحات المائية المالحة ، ولا يمكنهم ملء المسطحات المائية العذبة.

2) النباتات المائية قادرة على امتصاص الماء والمغذيات من الماء - "المرق" ، مع السطح بأكمله ، لذلك يتم تشريح أوراقها بقوة ، والأنسجة والجذور الموصلة ضعيفة النمو. تعمل الجذور بشكل أساسي على الالتصاق بالركيزة تحت الماء. معظم نباتات المياه العذبة لها جذور.

عادةً ما تكون الأنواع البحرية وأنواع المياه العذبة عادةً من الأنواع الملحية ولا تتحمل التغيرات الكبيرة في ملوحة المياه. هناك عدد قليل من الأنواع euryhaline. وهي شائعة في المياه معتدلة الملوحة (عين السمكة في المياه العذبة ، سمك الكراكي ، الدنيس ، البوري ، السلمون الساحلي).

داخل المحيط الحيوي ، يمكن للمرء أن يميز أربعة موائل رئيسية. هذه هي البيئة المائية وبيئة الأرض والجو والتربة والبيئة التي تشكلها الكائنات الحية نفسها.

البيئة المائية

يعمل الماء كموطن للعديد من الكائنات الحية. يحصلون من الماء على جميع المواد الضرورية للحياة: الطعام والماء والغازات. لذلك ، بغض النظر عن مدى تنوع الكائنات المائية ، يجب تكييفها جميعًا مع السمات الرئيسية للحياة في البيئة المائية. يتم تحديد هذه الميزات من خلال الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء.

تعيش Hydrobionts (سكان البيئة المائية) في كل من المياه العذبة والمالحة وتنقسم إلى \ (3 \) مجموعات حسب بيئتها:

• العوالق - الكائنات الحية التي تعيش على سطح المسطحات المائية وتتحرك بشكل سلبي بسبب حركة الماء ؛
• nekton - تتحرك بنشاط في عمود الماء ؛
• benthos - الكائنات الحية التي تعيش في قاع المسطحات المائية أو تحفر في الطمي.

في عمود الماء ، تحوم العديد من النباتات والحيوانات الصغيرة باستمرار ، مما يؤدي إلى تعليق الحياة. يتم توفير القدرة على الارتفاع ليس فقط من خلال الخصائص الفيزيائية للمياه ، التي لها قوة طفو ، ولكن أيضًا من خلال التكيفات الخاصة للكائنات الحية نفسها ، على سبيل المثال ، العديد من النواتج والملحقات التي تزيد بشكل كبير من سطح الجسم ، وبالتالي ، زيادة الاحتكاك مع السائل المحيط.

كثافة جسم الحيوانات مثل قنديل البحر قريبة جدًا من كثافة الماء.

لديهم أيضًا شكل جسم مميز يشبه المظلة ، مما يساعدهم على البقاء في عمود الماء.

السباحون النشطون (الأسماك ، والدلافين ، والفقمات ، وما إلى ذلك) لديهم جسم مغزل وأطراف على شكل زعانف.

يتم تسهيل حركتهم في البيئة المائية ، بالإضافة إلى ذلك ، بسبب الهيكل الخاص للأغطية الخارجية ، التي تطلق مادة تشحيم خاصة - مخاط ، مما يقلل من الاحتكاك ضد الماء.

يتمتع الماء بسعة حرارية عالية جدًا ، أي القدرة على تخزين الحرارة والاحتفاظ بها. لهذا السبب ، لا توجد تقلبات حادة في درجات الحرارة في الماء ، والتي تحدث غالبًا على الأرض. يمكن أن تكون المياه العميقة شديدة البرودة ، ولكن بسبب درجة الحرارة الثابتة ، تمكنت الحيوانات من تطوير عدد من التعديلات التي تضمن الحياة حتى في هذه الظروف.

يمكن للحيوانات أن تعيش في أعماق المحيطات الشاسعة. من ناحية أخرى ، تعيش النباتات فقط في الطبقة العليا من الماء ، حيث تدخل الطاقة المشعة اللازمة لعملية التمثيل الضوئي. هذه الطبقة تسمى منطقة ضوئية .

نظرًا لأن سطح الماء يعكس معظم الضوء ، حتى في مياه المحيط الأكثر شفافية ، فإن سمك المنطقة الضوئية لا يتجاوز \ (100 \) م. تتغذى الحيوانات ذات الأعماق الكبيرة إما على الكائنات الحية أو على بقايا الحيوانات والنباتات التي تغرق باستمرار من الطبقة العليا.

مثل الكائنات الأرضية ، تتنفس الحيوانات والنباتات المائية وتتطلب الأكسجين. تتناقص كمية الأكسجين المذاب في الماء مع زيادة درجة الحرارة. علاوة على ذلك ، يذوب الأكسجين في مياه البحر بشكل أسوأ منه في المياه العذبة. لهذا السبب ، فإن مياه البحر المفتوح في المنطقة الاستوائية فقيرة في الكائنات الحية. على العكس من ذلك ، فإن المياه القطبية غنية بالعوالق - وهي قشريات صغيرة تتغذى على الأسماك والحيتانيات الكبيرة.

يعتبر تكوين الملح في الماء مهمًا جدًا للحياة. الأيونات \ (Ca2 + \) لها أهمية خاصة للكائنات الحية. تحتاج الرخويات والقشريات إلى الكالسيوم لبناء أصدافها. يمكن أن يختلف تركيز الأملاح في الماء اختلافًا كبيرًا. يعتبر الماء طازجًا إذا كان اللتر الواحد يحتوي على أقل من \ (0.5 \) جم من الأملاح الذائبة. تتميز مياه البحر بملوحة ثابتة وتحتوي على متوسط ​​\ (35 \) جم من الأملاح لكل لتر.

بيئة الهواء الأرضي

إن بيئة الهواء الأرضية ، التي يتم إتقانها في مسار التطور بعد البيئة المائية ، أكثر تعقيدًا وتنوعًا ، ويسكنها كائنات حية أكثر تنظيماً.

العامل الأكثر أهمية في حياة الكائنات الحية التي تعيش هنا هو خصائص وتكوين الكتل الهوائية المحيطة. كثافة الهواء أقل بكثير من كثافة الماء ، لذلك فإن الكائنات الحية الأرضية لديها أنسجة داعمة متطورة للغاية - الهيكل العظمي الداخلي والخارجي. أشكال الحركة متنوعة للغاية: الجري ، والقفز ، والزحف ، والطيران ، وما إلى ذلك. الطيور وبعض أنواع الحشرات تطير في الهواء. تحمل التيارات الهوائية بذور النباتات والجراثيم والكائنات الحية الدقيقة.

الكتل الهوائية تتحرك باستمرار. يمكن أن تتغير درجة حرارة الهواء بسرعة كبيرة وعلى مساحات كبيرة ، لذلك فإن الكائنات التي تعيش على الأرض لديها العديد من التكيفات لتحمل أو تجنب التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة.

وأبرزها هو تطور ذوات الدم الحار ، الذي نشأ على وجه التحديد في بيئة الأرض والجو.
التركيب الكيميائي للهواء (\ (78٪ \) نيتروجين ، \ (21٪ \) أكسجين و \ (0.03٪ \) ثاني أكسيد الكربون) مهم لحياة النباتات والحيوانات. ثاني أكسيد الكربون ، على سبيل المثال ، هو أهم مادة خام لعملية التمثيل الضوئي. نيتروجين الهواء ضروري لتخليق البروتينات والأحماض النووية.

تحدد كمية بخار الماء في الهواء (الرطوبة النسبية) شدة عمليات النتح في النباتات والتبخر من جلد بعض الحيوانات. الكائنات الحية التي تعيش في ظروف منخفضة الرطوبة لديها العديد من التكيفات لمنع فقدان الماء الشديد. على سبيل المثال ، تمتلك النباتات الصحراوية نظامًا جذريًا قويًا قادرًا على امتصاص الماء إلى النبات من عمق كبير. يخزن الصبار الماء في أنسجته ويستخدمه باعتدال. في العديد من النباتات ، للحد من التبخر ، يتم تحويل شفرات الأوراق إلى أشواك. تدخل العديد من الحيوانات الصحراوية في سبات خلال الفترة الأكثر سخونة ، والتي يمكن أن تستمر عدة أشهر.

التربة - هذه هي الطبقة العليا من الأرض ، والتي تحولت نتيجة للنشاط الحيوي للكائنات الحية. هذا عنصر مهم ومعقد للغاية للمحيط الحيوي ، وثيق الصلة بأجزاءه الأخرى. حياة التربة غنية بشكل غير عادي. بعض الكائنات الحية تقضي حياتها كلها في التربة ، والبعض الآخر - جزء من حياتها. يوجد بين جزيئات التربة العديد من التجاويف التي يمكن ملؤها بالماء أو الهواء. لذلك ، يسكن التربة كائنات مائية ومتنفس الهواء. تلعب التربة دورًا مهمًا في الحياة النباتية.

تتحدد الظروف المعيشية في التربة إلى حد كبير بالعوامل المناخية ، وأهمها درجة الحرارة. ومع ذلك ، عندما تغرق في التربة ، تصبح تقلبات درجات الحرارة أقل وأقل ملحوظة: التغيرات في درجات الحرارة اليومية تتلاشى بسرعة ، ومع زيادة العمق ، تتغير درجات الحرارة الموسمية.

حتى في العمق الضحل في التربة ، يسود الظلام الدامس. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تغرق في التربة ، ينخفض ​​محتوى الأكسجين ويزداد محتوى ثاني أكسيد الكربون. لذلك ، يمكن للبكتيريا اللاهوائية فقط أن تعيش على عمق كبير ، بينما في الطبقات العليا من التربة ، بالإضافة إلى البكتيريا والفطريات والأوليات والديدان المستديرة والمفصليات وحتى الحيوانات الكبيرة نسبيًا التي تصنع الممرات وتبني الملاجئ ، على سبيل المثال ، الشامات ، الزبابة ، والجرذان الخلدية ، بكثرة.

البيئة التي شكلتها الكائنات الحية نفسها

من الواضح أن ظروف الحياة داخل كائن حي آخر تتميز بثبات أكبر مقارنة بظروف البيئة الخارجية.

لذلك ، فإن الكائنات الحية التي تجد مكانًا لها في جسم النباتات أو الحيوانات غالبًا ما تفقد تمامًا الأعضاء والأنظمة اللازمة للأنواع الحية الحرة. ليس لديهم أعضاء حسية متطورة أو أعضاء للحركة ، ولكن هناك تكيفات (غالبًا ما تكون متطورة جدًا) للحفاظ على جسم المضيف والتكاثر الفعال.

مصادر:

Kamensky A.A.، Kriksunov E.A.، Pasechnik V.V. مادة الاحياء. الصف 9 // DROFA
Kamensky A.A.، Kriksunov E.A.، Pasechnik V.V. مادة الاحياء. علم الأحياء العام (المستوى الأساسي) للصفوف 10-11 // DROFA

المفاهيم الأساسية: البيئة - البيئة المعيشية - البيئة المائية - البيئة الأرضية والجوية - بيئة التربة - الكائن الحي كبيئة معيشية

في الدروس السابقة ، تحدثنا كثيرًا عن "البيئة" و "بيئة الحياة" ولم نعطِ هذا المفهوم تعريفًا دقيقًا. حدسيًا ، نفهم من خلال "البيئة" كل ما يحيط بالكائن الحي ويؤثر عليه بطريقة أو بأخرى. تأثير البيئة على الجسم - وهناك عوامل بيئية درسناها في الدروس السابقة. بمعنى آخر ، تتميز البيئة المعيشية بمجموعة معينة من العوامل البيئية.

التعريف المقبول عمومًا للبيئة هو تعريف نيكولاي بافلوفيتش نوموف:

البيئة - كل ما يحيط بالكائنات الحية يؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على حالتها وتطورها وبقائها وتكاثرها.

على الأرض ، هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من ظروف البيئة المعيشية ، والتي تضمن مجموعة متنوعة من المجالات البيئية و "استقرارها". ومع ذلك ، على الرغم من هذا التنوع ، هناك أربع بيئات معيشية مختلفة نوعياً تحتوي على مجموعة محددة من العوامل البيئية ، وبالتالي تتطلب مجموعة محددة من التكيفات. هذه هي البيئات المعيشية:

مياه الأرض (الأرض) ؛

كائنات أخرى.

دعنا نتعرف على ميزات كل من هذه البيئات.

بيئة الحياة المائية

وفقًا لغالبية المؤلفين الذين درسوا ظهور الحياة على الأرض ، كانت البيئة المائية هي البيئة التطورية الأولية للحياة. نجد بعض التأكيدات غير المباشرة لهذا الموقف. بادئ ذي بدء ، معظم الكائنات الحية غير قادرة على الحياة النشطة دون دخول الماء إلى الجسم ، أو على الأقل دون الاحتفاظ بكمية معينة من السوائل داخل الجسم. من الواضح أن البيئة الداخلية للكائن الحي ، التي تحدث فيها العمليات الفسيولوجية الرئيسية ، لا تزال تحتفظ بخصائص البيئة التي حدث فيها تطور الكائنات الحية الأولى. وبالتالي ، فإن محتوى الملح في دم الإنسان (يتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت نسبيًا) قريب من محتوى مياه المحيط. تحدد خصائص البيئة المحيطية المائية إلى حد كبير التطور الكيميائي والفيزيائي لجميع أشكال الحياة.

ربما تكون السمة المميزة الرئيسية للبيئة المائية هي المحافظة النسبية. على سبيل المثال ، سعة التقلبات الموسمية أو اليومية في درجات الحرارة في البيئة المائية أقل بكثير مما هي عليه في الأرض والجو. تضاريس القاع ، والاختلاف في الظروف في الأعماق المختلفة ، ووجود الشعاب المرجانية ، وما إلى ذلك. خلق مجموعة متنوعة من الظروف في البيئة المائية.

تنبع ميزات البيئة المائية من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء. وبالتالي ، فإن الكثافة العالية ولزوجة الماء لها أهمية بيئية كبيرة. تتناسب الثقل النوعي للماء مع جاذبية جسم الكائنات الحية. تبلغ كثافة الماء حوالي 1000 ضعف كثافة الهواء. لذلك ، فإن الكائنات المائية (خاصة تلك التي تتحرك بنشاط) تواجه قوة كبيرة من المقاومة الهيدروديناميكية. لهذا السبب ، تطور العديد من مجموعات الحيوانات المائية في اتجاه تكوين شكل الجسم وأنواع الحركات التي تقلل السحب ، مما يؤدي إلى انخفاض في استهلاك الطاقة للسباحة. لذلك ، تم العثور على شكل الجسم الانسيابي في ممثلي مجموعات مختلفة من الكائنات الحية التي تعيش في الماء - الدلافين (الثدييات) والأسماك العظمية والغضروفية.

كما أن الكثافة العالية للمياه هي السبب في انتشار الاهتزازات الميكانيكية (الاهتزازات) بشكل جيد في البيئة المائية. كان هذا مهمًا في تطور أعضاء الحس والتوجه في الفضاء والتواصل بين الأحياء المائية. أربع مرات أكبر من الهواء ، تحدد سرعة الصوت في البيئة المائية التردد العالي لإشارات تحديد الموقع بالصدى.

نظرًا للكثافة العالية للبيئة المائية ، فإن سكانها محرومون من الاتصال الإلزامي بالركيزة ، والتي تتميز بالأشكال الأرضية وترتبط بقوى الجاذبية. لذلك ، هناك مجموعة كاملة من الكائنات المائية (نباتات وحيوانات على حد سواء) التي توجد دون اتصال إلزامي بالقاع أو الركيزة الأخرى ، "تطفو" في عمود الماء.

فتحت الموصلية الكهربائية إمكانية التكوين التطوري لأجهزة الإحساس الكهربائية والدفاع والهجوم.

بيئة الحياة الأرضية والجوية

تتميز البيئة الأرضية والجوية بمجموعة كبيرة ومتنوعة من الظروف المعيشية والمنافذ البيئية والكائنات الحية التي تعيش فيها. وتجدر الإشارة إلى أن الكائنات الحية تلعب دورًا أساسيًا في تشكيل ظروف بيئة الحياة الأرضية والجوية ، وقبل كل شيء ، تكوين الغاز في الغلاف الجوي. تقريبا كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو من أصل حيوي.

الملامح الرئيسية لبيئة الأرض - الهواء هي السعة الكبيرة للتغيرات في العوامل البيئية ، وعدم تجانس البيئة ، وتأثير قوى الجاذبية ، وانخفاض كثافة الهواء. يؤدي مجمع العوامل الفيزيوجرافية والمناخية المتأصلة في منطقة طبيعية معينة إلى التكوين التطوري للتكيفات الفيزيولوجية المورفولوجية للكائنات الحية في الحياة في هذه الظروف ، مجموعة متنوعة من أشكال الحياة.

هواء الغلاف الجوي يتميز الهواء برطوبة منخفضة ومتغيرة. أدى هذا الظرف إلى الحد (المقيّد) إلى حد كبير من إمكانيات إتقان بيئة الأرض والجو ، كما وجه تطور استقلاب الماء والملح وهيكل أعضاء الجهاز التنفسي.

التربة كبيئة معيشية

التربة هي نتيجة أنشطة الكائنات الحية. أدت الكائنات الحية التي تعيش في البيئة الأرضية والجوية إلى ظهور التربة كموطن فريد. التربة نظام معقد يتضمن مرحلة صلبة (جزيئات معدنية) ومرحلة سائلة (رطوبة التربة) ومرحلة غازية. تحدد نسبة هذه المراحل الثلاث خصائص التربة كبيئة معيشية.

من السمات المهمة للتربة أيضًا وجود كمية معينة من المادة العضوية. تتشكل نتيجة موت الكائنات الحية وهي جزء من إفرازاتهم (إفرازات).

تحدد ظروف موائل التربة خصائص التربة مثل تهويتها (أي تشبع الهواء) ، والرطوبة (وجود الرطوبة) ، والسعة الحرارية والنظام الحراري (تغير درجات الحرارة يوميًا ، موسميًا ، على مدار السنة). النظام الحراري ، مقارنة ببيئة الأرض والجو ، أكثر تحفظًا ، خاصة في الأعماق الكبيرة. بشكل عام ، تتميز التربة بظروف معيشية مستقرة إلى حد ما.

الاختلافات العمودية هي أيضًا سمة مميزة لخصائص التربة الأخرى ، على سبيل المثال ، يعتمد اختراق الضوء ، بالطبع ، على العمق.

لاحظ العديد من المؤلفين الموقع الوسيط لبيئة التربة للحياة بين البيئات المائية والأرضية الجوية. في التربة ، الكائنات الحية مع كل من الماء ونوع الهواء من الممكن التنفس. يكون التدرج الرأسي لاختراق الضوء في التربة أكثر وضوحًا منه في الماء. توجد الكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء سماكة التربة ، وترتبط النباتات (أنظمة الجذر بشكل أساسي) بآفاق خارجية.

تتميز كائنات التربة بأعضاء وأنواع معينة من الحركة (أطراف مختبئة في الثدييات ؛ القدرة على تغيير سمك الجسم ؛ وجود كبسولات رأس متخصصة في بعض الأنواع) ؛ أشكال الجسم (دائرية ، على شكل ذئب ، على شكل دودة) ؛ أغطية متينة ومرنة ؛ تقليل العيون واختفاء الصبغات. بين سكان التربة ، تم تطوير البلعمة على نطاق واسع - أكل جثث الحيوانات الأخرى ، والبقايا المتعفنة ، وما إلى ذلك.

الجسم كموطن

قائمة المصطلحات

NICHE بيئي

موقع النوع في الطبيعة ، والذي لا يشمل فقط مكان النوع في الفضاء ، ولكن أيضًا دوره الوظيفي في المجتمع الطبيعي ، والموقف فيما يتعلق بظروف الوجود اللاأحيائية ، ومكان المراحل الفردية لدورة حياة ممثلي الأنواع في الوقت المناسب (على سبيل المثال ، الأنواع النباتية المبكرة في الربيع تحتل مكانة بيئية مستقلة تمامًا).

تطور

التطور التاريخي الذي لا رجعة فيه للحياة البرية ، مصحوبًا بتغيير في التركيب الجيني للسكان ، وتكوين الأنواع وانقراضها ، وتحول النظم البيئية والمحيط الحيوي ككل.

البيئة الداخلية للمنظمة

بيئة تتميز بثبات نسبي في التكوين والخصائص ، مما يضمن تدفق العمليات الحيوية في الجسم. بالنسبة للإنسان ، البيئة الداخلية للجسم هي نظام الدم والليمفاوية وسوائل الأنسجة.

صدى ، الموقع

تحديد الموقع في الفضاء لجسم ما عن طريق الإشارات المنبعثة أو المنعكسة (في حالة تحديد الموقع بالصدى ، إدراك الإشارات الصوتية). تمتلك خنازير غينيا والدلافين والخفافيش القدرة على تحديد الموقع بالصدى. الرادار والتحديد الكهربائي - إدراك إشارات الراديو المنعكسة وإشارات المجال الكهربائي. تمتلك بعض الأسماك القدرة على هذا النوع من المواقع - النيل طويل الأنف ، gimarchus.