В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания . Это водная среда, наземно воздушная среда, почва и среда, образуемая самими живыми организмами.
Вода служит средой обитания для многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому, как бы ни были разнообразны водные организмы, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде. Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.
Гидробионты (обитатели водной среды) обитают как в пресной, так и в солёной воде и по месту обитания делятся на \(3\) группы:
- планктон - организмы, живущие на поверхности водоёмов и пассивно передвигающиеся за счёт движения воды;
- нектон - активно передвигающиеся в толще воды;
- бентос - организмы, обитающие на дне водоёмов или зарывающиеся в ил.
В толще воды постоянно парит множество мелких растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность к парению обеспечивается не только физическими свойствами воды, обладающей выталкивающей силой, но и специальными приспособлениями самих организмов, например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими поверхность их тела и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость.
Плотность тела таких животных, как медузы, очень близка к плотности воды.
Удерживаться в толще воды помогает им к тому же характерная форма тела, напоминающая парашют.
У активных пловцов (рыб, дельфинов, тюленей и др.) веретенообразная форма тела, а конечности в виде ласт.
Их передвижение в водной среде облегчается, кроме того, благодаря особому строению внешних покровов, выделяющих специальную смазку - слизь, снижающую трение о воду.
Вода обладает очень высокой теплоёмкостью, т.е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Очень глубокие воды могут быть очень холодными, однако благодаря постоянству температуры у животных смог развиться ряд приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.
Животные могут жить на огромных океанских глубинах. Растения же выживают только в верхнем слое воды, куда попадает лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Этот слой называют фотической зоной .
Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже в наиболее прозрачных океанских водах толщина фотической зоны не превышает \(100\) м. Животные больших глубин питаются либо живыми организмами, либо останками животных и растений, постоянно опускающимися вниз из верхнего слоя.
Подобно наземным организмам водные животные и растения дышат, им требуется кислород. Количество растворённого в воде кислорода снижается с увеличением температуры. Причём в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И, наоборот, полярные воды богаты планктоном - мелкими рачками, которыми кормятся рыбы и крупные китообразные.
Очень важен для жизни солевой состав воды. Особенное значение для организмов имеют ионы \(Ca2+\). Моллюскам и ракообразным кальций необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в одном её литре содержится менее \(0,5\) г растворенных солей. Морская вода отличается постоянством солености и содержит в среднем \(35\) г солей в одном литре.
Наземно воздушная среда
Наземно воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и разнообразна, и её населяют более высокоорганизованные живые организмы.
Наиболее важным фактором жизни обитающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани - внутренний и наружный скелет. Формы движения очень разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полёт и др. В воздухе летают птицы и некоторые виды насекомых. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Воздушные массы постоянно находятся в движении. Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах, поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие перепады температуры или избегать их.
Наиболее замечательным из них является развитие теплокровности, возникшее именно в наземно воздушной среде.
Важное значение для жизни растений и животных имеет химический состав воздуха (\(78%\) азота, \(21%\) кислорода и \(0,03%\) диоксида углерода). Диоксид углерода, например, является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.
Количество водяных паров в воздухе (относительная влажность) определяет интенсивность процессов транспирации у растений и испарения с кожи некоторых животных. Организмы, живущие в условиях низкой влажности, имеют многочисленные приспособления, предотвращающие сильные потери воды. Так, например, у пустынных растений мощная корневая система, способная насасывать в растение воду с большой глубины. Кактусы запасают воду в тканях и экономно её расходуют. У многих растений для уменьшения испарения листовые пластинки превращены в колючки. Многие пустынные животные в самый жаркий период впадают в спячку, которая может длиться несколько месяцев.
Почва - это верхний слой суши, преобразованной в результате жизнедеятельности живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими её частями. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие - часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Условия жизни в почве во многом определяются климатическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колебания температуры становятся всё менее заметными: быстро затухают суточные, а по мере увеличения глубины и сезонные изменения температур.
Даже на небольшой глубине в почве царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву падает содержание кислорода и растет содержание углекислого газа. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, круглые черви, членистоногие и даже относительно крупные животные, прокладывающие ходы и строящие убежища, например кроты, землеройки, слепыши.
Среда, образуемая самими живыми организмами
Очевидно, что условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с условиями внешней среды.
Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и системы, необходимые свободноживущим видам. У них не развиты органы чувств или органы движения, зато возникают приспособления (часто весьма изощрённые) для удержания в теле хозяина и эффективного размножения.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. 9 класс // ДРОФА
Каменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10-11 класс // ДРОФА
Обитатели водной среды получили в экологии общее название гидробионтов. Они населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды. В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны.
В океане и входящих в него морях различают прежде всего две экологические области: толщу воды – пелагиаль и дно – бенталь . Обитатели абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при постоянной температуре и огромном давлении. Все население дна океана получило название бентоса.
Основные свойства водной среды.
Плотность воды – это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см 3 при 4 °C. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1,35 г/см 3 . Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 1 · 10 5 Па (1 атм) на каждые 10 м. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов – планктон («планктос» – парящий). В составе планктона преобладают одноклеточные и колониальные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие. Водоросли (фитопланктон) парят в воде пассивно, большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах.. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстона («нейн» – плавать) – обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой. Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона («нектос» – плавающий).
Кислородный режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О 2 из‑за усиленного его потребления. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным.
Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионт ы – «окси» – кислород, «бионт» – обитатель). К ним относятся, например, брюхоногие моллюски. Среди рыб очень слабое насыщение воды кислородом могут выдерживать сазан, линь, караси. Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны – они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом (радужная форель, кумжа, гольян).
Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций. Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс – это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские – не переносят опреснения. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.
Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции. Реакции, используемые для генерации света, разнообразны. Но во всех случаях это окисление сложных органических соединений (люциферинов ) с помощью белковых катализаторов (люцифераз) .
Способы ориентации животных в водной среде. Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.
Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие (например, медузы). Многие обитатели водоемов – млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные – сами издают звуки. Ряд гидробионтов отыскивает пищу и ориентируется при помощи эхолокации – восприятия отраженных звуковых волн (китообразные). Многие воспринимают отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды разной частоты. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения (электрический скат, электрический угорь и др.).
Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления . Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и других органов.
Фильтрация как тип питания. Многие гидробионты обладают особым характером питания – это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов.
Форма тела. Большинство гидробионтов имеют обтекаемую форму тела.
Плотность воды - это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см 3 при 4 °C. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1,35 г/см 3 . Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 1 · 10 5 Па (1 атм) на каждые 10 м.
В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами. Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер. Например, голотурии рода Elpidia, черви Priapulus caudatus обитают от прибрежной зоны до ультраабиссали. Даже пресноводные обитатели, например инфузории‑туфельки, сувойки, жуки‑плавунцы и др., выдерживают в опыте до 6 · 10 7 Па (600 атм).
Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Стенобатность чаще всего свойственна мелководным и глубоководным видам. Только на литорали обитают кольчатый червь пескожил Arenicola, моллюски морские блюдечки (Patella). Многие рыбы, например из группы удильщиков, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и др. встречаются лишь на больших глубинах при давлении не менее 4 · 10 7 - 5 · 10 7 Па (400-500 атм).
Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов - планктон («планктос» - парящий).
Рис. 39. Увеличение относительной поверхности тела у планктонных организмов (по С. A. Зернову, 1949):
A - палочковидные формы:
1 - диатомея Synedra;
2 - цианобактерия Aphanizomenon;
3 - перидинеевая водоросль Amphisolenia;
4 - Euglena acus;
5 - головоногий моллюск Doratopsis vermicularis;
6 - веслоногий рачок Setella;
7 - личинка Porcellana (Decapoda)
Б - расчлененные формы:
1 - моллюск Glaucus atlanticus;
2 - червь Tomopetris euchaeta;
3 - личинка рака Palinurus;
4 - личинка рыбы морского черта Lophius;
5 - веслоногий рачок Calocalanus pavo
В составе планктона - одноклеточные и колониальные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие (рис. 39). Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение относительной поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов или щетинок, что увеличивает трение о воду; 2) уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т. п. У диатомовых водорослей запасные вещества отлагаются не в виде тяжелого крахмала, а в виде жировых капель. Ночесветка Noctiluca отличается таким обилием газовых вакуолей и капелек жира в клетке, что цитоплазма в ней имеет вид тяжей, сливающихся только вокруг ядра. Воздухоносные камеры есть и у сифонофор, ряда медуз, планктонных брюхоногих моллюсков и др.
Водоросли (фитопланктон) парят в воде пассивно, большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды зоопланктона способны, однако, к вертикальным миграциям в толще воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстона («нейн» - плавать) - обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.
Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона («нектос» - плавающий). Представители нектона - рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших пловцов независимо от их систематической принадлежности и способа движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью конечностей.
Кислородный режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О 2 из‑за усиленного его потребления. Например, в Мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации - она в 7‑10 раз ниже, чем в поверхностных водах, населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным.
Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты - «окси» - кислород, «бионт» - обитатель). К ним относятся, например, пресноводные олигохеты Tubifex tubifex, брюхоногие моллюски Viviparus viviparus. Среди рыб очень слабое насыщение воды кислородом могут выдерживать сазан, линь, караси. Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны - они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом (радужная форель, кумжа, гольян, ресничный червь Planaria alpina, личинки поденок, веснянок и др.). Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние - аноксибиоз - и таким образом переживать неблагоприятный период.
Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы - жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Например, рыба вьюн через кожу потребляет в среднем до 63 % кислорода. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при недостатке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Черви Tubifex tubifex сильно вытягивают тело в длину; гидры и актинии - щупальцы; иглокожие - амбулакральные ножки. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию. Двустворчатым моллюскам для этой цели служат реснички, выстилающие стенки мантийной полости; ракообразным - работа брюшных или грудных ножек. Пиявки, личинки комаров‑звонцов (мотыль), многие олигохеты колышут тело, высунувшись из грунта.
У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания. Таковы двоякодышащие рыбы, сифонофоры дискофанты, многие легочные моллюски, ракообразные Gammarus lacustris и др. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с воздушной средой, например ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и др.
Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям - заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние - повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода.
Частая гибель рыб и многих беспозвоночных зимой характерна, например, для нижней части бассейна реки Оби, воды которой, стекающие из заболоченных пространств Западно‑Сибирской низменности, крайне бедны растворенным кислородом. Иногда заморы возникают и в морях.
Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов - метана, сероводорода, СО 2 и др., образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.
Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс - это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские - не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Например, при опреснении поверхностных слоев моря после сильных дождей радиолярии, морские рачки Calanus и другие спускаются на глубину до 100 м. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.
У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей воде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных - удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 мин выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется. Так, у туфелек Paramecium при солености воды 2,5%о вакуоль пульсирует с интервалом в 9 с, при 5%о - 18 с, при 7,5%о - 25 с. При концентрации солей 17,5%о вакуоль перестает работать, так как разница осмотического давления между клеткой и внешней средой исчезает.
Если вода гипертонична по отношению к жидкостям тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосмотических организмов - млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок.
Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию - анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам, черноморским полихетам Nereis divesicolor и др. Солевой анабиоз - средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.
Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие солоноватоводные водоемы.
Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Испарение воды с поверхности водоемов, при котором затрачивается около 2263,8 Дж/г, препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления (333,48 Дж/г), замедляет их охлаждение.
Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15 °C, в континентальных водоемах - 30-35 °C. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +(26-27) °С, в полярных - около 0 °C и ниже. В горячих наземных источниках температура воды может приближаться к +100 °C, а в подводных гейзерах при высоком давлении на дне океана зарегистрирована температура +380 °C.
Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.
В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши, распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания температуры.
Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Например, летний день около острова Мадейра на глубине 30 м - 5 ч, а на глубине 40 м всего 15 мин. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине‑зеленые проникают значительно глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине‑фиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливании света с разной длиной волны.
Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине‑фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине‑фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.
У некоторых видов, обитающих у поверхности водоемов, глаза разделяются на две части с разной способностью к преломлению лучей. Одна половина глаза видит в воздухе, другая - в воде. Такая «четырехглазость» характерна для жуков‑вертячек, американской рыбки Anableps tetraphthalmus, одного из тропических видов морских собачек Dialommus fuscus. Эта рыбка при отливах сидит в углублениях, выставляя часть головы из воды (см. рис. 26).
Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц.
Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды - в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском - до 50, в мелких морях - до 5‑15 м. Прозрачность рек в среднем 1-1,5 м, а в самых мутных реках, например в среднеазиатских Амударье и Сырдарье, всего несколько сантиметров. Граница зоны фотосинтеза поэтому сильно варьирует в разных водоемах. В самых чистых водах эуфотическая зона, или зона фотосинтеза, простирается до глубин не свыше 200 м, сумеречная, или дисфотическая, зона занимает глубины до 1000-1500 м, а глубже, в афотическую зону, солнечный свет не проникает совсем.
Количество света в верхних слоях водоемов сильно меняется в зависимости от широты местности и от времени года. Длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза, в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.
В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции. Светящиеся виды есть почти во всех классах водных животных от простейших до рыб, а также среди бактерий, низших растений и грибов. Биолюминесценция, по‑видимому, многократно возникала в разных группах на разных этапах эволюции.
Химия биолюминесценции сейчас довольно хорошо изучена. Реакции, используемые для генерации света, разнообразны. Но во всех случаях это окисление сложных органических соединений (люциферинов) с помощью белковых катализаторов (люцифераз). Люциферины и люциферазы у разных организмов имеют неодинаковую структуру. В ходе реакции избыточная энергия возбужденной молекулы люциферина выделяется в виде квантов света. Живые организмы испускают свет импульсами, обычно в ответ на раздражения, поступающие из внешней среды.
Свечение может и не играть особой экологической роли в жизни вида, а быть побочным результатом жизнедеятельности клеток, как, например, у бактерий или низших растений. Экологическую значимость оно получает только у животных, обладающих достаточно развитой нервной системой и органами зрения. У многих видов органы свечения приобретают очень сложное строение с системой отражателей и линз, усиливающих излучение (рис. 40). Ряд рыб и головоногих моллюсков, неспособных генерировать свет, используют симбиотических бактерий, размножающихся в специальных органах этих животных.
Рис. 40. Органы свечения водных животных (по С. А. Зернову, 1949):
1 - глубоководный удильщик с фонариком над зубатой пастью;
2 - распределение светящихся органов у рыбы сем. Mystophidae;
3 - светящийся орган рыбы Argyropelecus affinis:
а - пигмент, б - рефлектор, в - светящееся тело, г - линза
Биолюминесценция имеет в жизни животных в основном сигнальное значение. Световые сигналы могут служить для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, подманивания жертв, для маскировки или отвлечения. Вспышка света может быть защитой от хищника, ослепляя или дезориентируя его. Например, глубоководные каракатицы, спасаясь от врага, выпускают облако светящегося секрета, тогда как виды, обитающие в освещенных водах, используют для этой цели темную жидкость. У некоторых донных червей - полихет - светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов, причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. У хищных глубоководных рыб из отряда удильщиковидных первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» - железу, заполненную слизью со светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжение бактерии кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движения червя и подманивая добычу.
Федеральное агентство по рыболовству
ФГОУ ВПО Камчатский Государственный технический университет
Кафедра экологии и природопользования
Дисциплина экология
Реферат на тему
“Водная среда жизни и адаптация к ней организмов ”
Выполнил Проверил
Студент группы 11ПЖб Доцент
Сазонов П.А. Ступникова Н.А.
Петропавловск-Камчатский
Введение…………………………………….3
Общая характеристика……………………...3- 4
Экологические зоны Мирового океана………….4
Основные свойства водной среды………………….5
· Плотность…………………………………….5- 6
· Кислородный режим…………………………6-7
· Солевой режим……………………………….7-8
· Температурный режим………………………8
· Световой режим………………………………..8- 9
Специфические приспособления гидробионтов………..10- 11
Особенности адаптации растений к водной среде………11- 12
Особенности адаптации животных к водной среде……..12- 14
Список литературы…………………………………………15
Введение
На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды
обитания. Водная среда была первой, в которой возникла и
распространилась жизнь. Только потом организмы овладели
наземно-воздушной, создали и заселили почву и сами стали четвертой
специфической средой жизни.
Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких как
большая плотность, сильные перепады давления, малое содержание
кислорода, сильное поглощение солнечных лучей. Кроме того, водоемы и
их отдельные участки различаются солевым режимом, скоростью течений,
также свойства грунта, режим разложения органических остатков и т.д.
Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее
обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным
условиям.
Все обитатели водной среды получили в экологии общее название
гидробионтов.
Гидробионты населяют Мировой океан, континентальные водоемы и
подземные воды.
Общая характеристика
Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71% площади и 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды, более 94%, сосредоточено в морях и океанах. В пресных водах рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.
В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды - пелагиаль и дно - бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону - область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную - область крутого склона и абиссальную зону - океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Более глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа (6-10 км) называются ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, называется суперлиторалью.
Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответствующие зонам бентали: эпипелигиаль, батипелигиаль, абиссопелигиаль.
В водной среде обитает примерно 150 000 видов животных, или около 7% общего их количества и 10 000 видов растений (8%).
Удельный вес рек, озер и болот, как уже было отмечено ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной воды.
Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озерах вода перемещается под действием температуры и ветра.
Экологические зоны Мирового океана
В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане
вместе с входящими в него морями различают, прежде всего, две
экологические области: пелагиаль – толща воды и бенталь –
В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону – область плавного понижения суши до глубины
примерно 200 м, батиальную – область крутого склона и абиссальную
зону – океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Еще более
глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа,
называют ультрабенталью. Кромка берега, заливаемая во время приливов,
называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая
брызгами, называется супралиторалью.
Естественно, что, например, обитатели сублиторали живут в условиях
относительно невысокого давления, дневного солнечного освещения, часто
довольно значительных изменений температурного режима. Обитатели
абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при
постоянной температуре и давлении в несколько сотен, а иногда и около
тысячи атмосфер. Поэтому одно лишь указание на то, в какой зоне
бентали обитает тот или иной вид организмов, уже говорит о том, какими
общими экологическими свойствами он должен обладать.
Все население дна океана получило название бентоса. Организмы,
обитающие в толще воды, или пелагиали, относятся к пелагосу.
Пелагиаль также делят на вертикальные зоны, соответствующие по глубине
зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя
граница эпипелагиали (не более 200 м) определяется проникновением
солнечного света в количестве, достаточном для фотосинтеза. Зеленые
растения глубже этих зон существовать на могут. В сумеречных
батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь
микроорганизмы и животные. Разные экологические зоны выделяются и во
всех других типах водоемов: озерах, болотах, прудах, реках и т.д.
Разнообразие гидробионтов, освоивших все эти места обитания, очень
Основные свойства водной среды
1. Плотность воды
это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и
давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна
1 г/см 3 при +4 0 С. Плотность природных вод, содержащих растворенные
соли, может быть больше, до 1, 35 г/см 3 . Давление возрастает с
глубиной примерно в среднем на 1 атмосферу на каждые 10 м.
В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом
значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами.
Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят
давление от нескольких до сотен атмосфер.
Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и
приурочены к определенным глубинам. Стенобатность обычно свойственна
мелководным и глубоководным видам.
Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что
особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием
парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому
образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую
экологическую группу гидробионтов планктон.
В составе планктона одноклеточные водоросли, простейшие, медузы,
сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные
мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие
другие. Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями,
повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким
приспособлениям относятся: 1) общее увеличение поверхности тела за
счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития
многочисленных выростов и щетинок, что увеличивает трение о воду; 2)
уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле
жиров, пузырьков газа и т.д.
Одноклеточные водоросли фитопланктон парят в воде пассивно,
большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но
в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать
течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды
зоопланктона способны, однако, на к вертикальным миграциям в толще
воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так
и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность
планктона составляет экологическая группа нейстона обитатели
поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.
Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного
плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы
течений, объединяют в экологическую группу нектона. Представители
нектона рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще
возможно, лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой
мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших
пловцов, независимо от их систематической принадлежности и способа
движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью
конечностей.
2. Кислородный режим
Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже,
чем в воздухе, а общее содержание его не превышает 10 мл в 1 литре
воды, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания
гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в
основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии
из воздуха. Поэтому верхние соли водной толщи, как правило, богаче
кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды
концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных
бактериями и животными, может создаваться резкий дефицит кислорода
изза усиленного его потребления.
Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие
отсутствия (эвриоксибионты). Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны
они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды
кислородом. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в
неактивное состояние аноксибиоз и таким образом переживать
неблагоприятный период.
Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела,
либо через специализированные органы жабры, легкие, трахеи.
При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Если
через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание
облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе
эволюции видов образованием различных выростов, уплощением,
удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при
нехватке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности.
Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду,
либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями
способствуя ее перемешиванию.
У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного
дыхания. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферное дыхание
как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с
воздушной средой.
Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим
явлениям заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.
Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов
льда и прекращением контакта с воздухом; летние повышением температуры
воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Заморы
чаще возникают чаще возникают в прудах, озерах, реках. Реже заморы
происходят в морях. Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть
вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов метана,
сероводорода и других, образующихся в результате разложения
органических материалов на дне водоемов.
3. Солевой режим
Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если
для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма
водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно
поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в
окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к
изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление
в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для
гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс это
избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы
не могут существовать в морях, морские не переносят опреснения. Если
соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках
благоприятной среды. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их
личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам,
сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от
концентрации солей в воде.
У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к
окружающей среде. Им угрожает излишнее обводнение, если не
препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У
простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у
многоклеточных удалением воды через выделительную систему. Некоторые
инфузории каждые 2-2,5 минуты выделяют количество воды, равное объему
тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много
энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется.
Если вода гипертонична по отношению к сокам тела гидробионтов, им
грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от
обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле
гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды
покровы гомойосматических организмов млекопитающих, рыб, высших раков,
водных насекомых и их личинок. Многие пойкилосмотические виды
переходят к неактивному состоянию анабиозу в результате дефицита воды
в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в
лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям,
некоторым рачкам и др. Солевой анабиоз средство переживать
неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.
Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать
как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так уж
много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие
солоноватоводные водоемы.
4. Температурный режим водоемов
более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами
воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой
получение или отдача значительного количества тепла не вызывает
слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний
температуры в верхних слоях океана не более 10-15 0 С, в
континентальных водоемах 30-35 0 С. Глубокие слои воды отличаются
постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая
температура поверхностных слоев +26...+27 0 С, в полярных около 0 0 С
и ниже. Таким образом, в водоемах существует довольно значительное
разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с
выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где
тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или
термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее
перепад температуры наружных и глубинных вод.
В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди
гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши,
распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном
в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и
умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания
температуры.
5. Световой режим водоемов
Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на
поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем
сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем
на суше. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с
поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются
неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как
синезеленые проникают гораздо глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки
имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и синефиолетовый цвет,
сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга
с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на
улавливание света с разной длиной волны. Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно.
Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и
сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не
имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная
окраска, которая является дополнительной к синефиолетовому свету на
этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются
телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный
цвет в синефиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный.
Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая
зависит от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность
характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально
опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки).
Специфические приспособления гидробионтов
Способы ориентации животных в водной среде
Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает
возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым
затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых
органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии.
Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на
звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов
улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки),
возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается
перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие. Многие
обитатели водоемов млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные сами
издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга
разных частей тела; рыбы с помощью плавательного пузыря, глоточных
зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая
сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений
например, для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, и
особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в
Ряд гидробионтов отыскивает пище и ориентируется при помощи
эхолокации восприятия отраженных звуковых волн. Многие воспринимают
отраженные электрические импульсы, производя при плавании разряды
разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать
электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд
рыб использует электрические поля также для защиты и нападения.
Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Оно осуществляется при помощи статоцистов, газовых камер и
других органов.
Наиболее древний способ, свойственный всем водным животным,
восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов обладают
чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях,
которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном
по запахам, с поразительной точностью находя места нерестилищ или
Фильтрация как тип питания
Некоторые гидробионты обладают особым характером питания это
отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического
происхождения и многочисленных мелких организмов. Такой способ
питания, не требующий больших затрат энергии на поиски добычи,
характерен для пластинчатожабренных моллюсков, сидячих иглокожих,
полихет, мшанок, асцидий, планктонных рачков и других. Животные
фильтраторы выполняют важнейшую роль в биологической очистке водоемов.
Литоральная зона океана, особенно богатая скоплениями фильтрующих
организмов, работает как эффективная очистительная система.
Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах
На Земле существует много временных, неглубоких водоемов,
возникающие после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т.п. В
этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются
разнообразные гидробионты. Общими особенностями обитателей
пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки
многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды.
Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в
состояние пониженной жизнедеятельности гипобиоза. Многие мелкие виды
образуют цисты, выдерживающие засуху. Другие переживают
неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Некоторым видам
пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до
состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие.
Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко, например, элодея. Противоположный пример - рачок артемия, живущий в небольших водоемах с очень соленой водой, является типичным стеногалинным представителем с узкой экологической пластичностью. По отношению же к другим факторам он обладает значительной пластичностью и в соленых водоемах встречается довольно часто.
Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы развития организма. Например, морской брюхоногий моллюск Littorina во взрослом состоянии при отливах ежедневно длительное время находится без воды, однако его личинки ведут планктонный образ жизни и не переносят высыхания.
Особенности адаптации растений к водной среде
Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации. Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит главным образом для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений. Питание же водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность обитания растений во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.
У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие - органическое.
Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении. Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водных мхов, валиснерии, рдестов.
От вымывания у водных растений из клеток минеральных солей или выщелачивания защитой является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца.
Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нижних листьев более жесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца разносится ветром и поверхностными течениями. Плоды и семена, которые образуются, также распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории. К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. Их плоды имеют высокую плавучесть, длительное время находятся в воде и не теряют при этом всхожесть. Например, водой переносятся плоды и семена стрелолиста, сусака, частухи. Плоды многих осок заключены в своеобразные мешочки с воздухом и разносятся водными течениями.
Особенности адаптации животных к водной среде
У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие и др.
Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям. Данные организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удерживаться на дне, включая и быстро текущие воды.
У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших (радиолярии) раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые. Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных. Удельную плотность тела снижают и тем самым повышают плавучесть плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости.
Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела. Это связано с тем, что чем больше вязкость среды и выше удельная поверхность тела организма, тем он медленнее погружается в воду. У животных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки, например у жгутиковых, радиолярий.
Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды. По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячки и др. Членистоногое, касающееся воды окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. Когда подъемная сила, направленная вверх, больше массы животного, последнее и будет удерживаться на воде благодаря поверхностному натяжению.
Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально кубу размера, а поверхностное натяжение увеличивается как линейная величина.
Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Наибольшего совершенства реактивный способ передвижения достиг у головоногих моллюсков.
У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело их обтекаемой формы и покрыто слизью.
Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни, животные. Это такие, как гидроиды и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые и др. Для них характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.
Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомойотермных же (китообразные, ластоногие) образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.
Глубоководные животные отличаются специфическими чертами организации: исчезновение или слабое развитие известкового скелета, увеличение размеров тела, нередко - редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов и т.д.
Осмотическое давление и ионное состояние растворов в теле животных обеспечивается сложными механизмами водно-солевого обмена. Наиболее распространенным способом поддержания постоянного осмотического давления является регулярное удаление поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения. Так, пресноводные рыбы избыток воды удаляют усиленной работой выделительной системы, а соли поглощают через жаберные лепестки. Морские рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки.
Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания - это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Этот способ питания не требует больших затрат энергии на поиски добычи и характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.
В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже ультразвуки. Звуковая сигнализация служит больше всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т.д. Китообразные, например, отыскивают пищу и ориентируются при помощи эхолокации - восприятия отраженных звуковых волн. Принцип локатора дельфина заключается в излучении звуковых волн, которые распространяются перед плывущим животным. Встречая препятствие, например рыбу, звуковые волны отражаются и возвращаются к дельфину, который слышит возникающее эхо и таким образом обнаруживает предмет, вызывающий отражение звука.
Известно около 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Ряд рыб (электрический скат, электрический угорь) используют электрические поля для защиты и нападения.
Водным организмам свойственен древний способ ориентации - восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососи, угри) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.
Список литературы
1. Акимова Т.А. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин М.: ЮНИТИ, 1998 г.
2. Одум Ю. Общая экология / Ю. Одум М.: Мир. 1986 г.
3. Степановских А.С. Экология / А.С. Степановских М.: ЮНИТИ - 2001
4. Экологический энциклопедический словарь. М.: "Ноосфера", 1999 г.
Водная среда обитания характеристики и особенности, её обитатели.
Среда обитания - элемент мира, используемый живыми организмами для существования.
Она имеет определённые условия и факторы, к которым должны приспосабливаться организмы, живущие в этой области.
Есть 4 вида:
- Наземно-воздушный
- Почвенный
- Водный
- Организменный
По одной теории первые организмы образовались 3,7 млрд лет назад, по другой - 4,1 миллиарда. Первые формы жизни появились в воде. Поверхность Земли на 71% залита водой, которая очень важна для жизни на планете в целом.
Без воды не смогут существовать растения, животные. Это удивительная жидкость, которая может находиться в трех пребываниях. Вода - часть всего, некоторый её процент содержится в атмосфере, почве и живых организмах, минералах, влияет на погодные условия и климат.
Она имеет способность запасать тепловую энергию, благодаря чему не происходят резки перепады температуры на прибрежных участках.
Характеристика
В водной среде ограниченные ресурсы как света, так и кислорода. Количество воздуха может пополняться главным образом с помощью фотосинтеза. Показатель кислорода напрямую зависит от глубины толщи воды, т.к. свет не проникает ниже 270 метров. Именно там растут красные водоросли, поглощающие рассеянные лучи солнца и переделывающие их в кислород. Благодаря давлению на разных глубинах, организмы могут жить на определенных уровнях.
Обитатели и животные
На то, какие существа живут в воде, большое влияние оказывают:
- температура воды, её кислотность и плотность;
- подвижность (приливы и отливы);
- минерализация;
- световой режим;
- газовый режим (процент содержания кислорода).
В водной среде живет огромное множество представителей разнообразных видов животных и растений. Млекопитающие могут проживать как на суше, так и в воде. Из пресноводных можно выделить таких, как гиппопотам, использующий воду в целях охлаждения, амазонский дельфин, проживающий в руслах реки Амазонки, ламантин, который может обитать как в соленых, так и в пресных водах.
К морским млекопитающим относятся киты, самые большие животные на планете, белые медведи, проводящие не всю жизнь в воде, но значительную часть; морские львы, выходящие на берег ради отдыха.
Из пресноводных амфибий можно выделить различные виды: тритонов; саламандр; лягушек; червяг, раки, омары, и многих других. Земноводные не живут в солёной воде из-за того, что их икра погибает даже в слабосолёных водоемах, а амфибии обитают там же, где и размножаются, хотя исключения из правил есть.
Так же лягушки не могут жить в солёной воде из-за того, что у них очень тонкая кожа, и соли вытягивают влагу из амфибии, вследствие чего она погибает. Пресмыкающиеся населяют как пресные, так и солёные воды. Там проживают некоторые виды ящериц, змей, крокодилов и черепах, приспособившихся к данной среде.
растения водной среды фото
Для рыб водная среда - это их дом.
Они могут обитать в соленоватой либо пресной воде. Многие насекомые, такие как комары, стрекозы, водомерки, водяные пауки и им подобные обитают в водной среде.
Так же здесь присутствует большое количество растений. В пресноводных водоемах растет озерной камыш (по заболоченным берегам), кувшинка (болота, пруды, заводи), аир большой (на мелководье). В соленой воде по большей части растут водоросли и морские травы (посидония, взморник).
Организмы водной среды
Помимо многоклеточных животных в воде обитаю и простые одноклеточные. Планктон или "блуждающий" не может самостоятельно передвигаться. Именно поэтому его переносит течение как солёных, так и пресных водоемах. В понятие планктона входят как растения (фитопланктон), живущие на поверхности ради солнечного света, так и животные (зоопланктон), обитающие во всей толще воды. Здесь есть и амёбы, одноклеточные одиночки, проживающие везде, где есть вода.
