Водоем
Адаптация животных к фактору солености воды. Особенности адаптации растений к водной среде

Адаптация животных к фактору солености воды. 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 .

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

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.

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие и др .

1 . Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям.

2 .Донные же организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне, включая и быстро текущие воды.

3 . У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые.

4 .Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях.

5 . Скопление капелек жира в теле (ночесветки, радиолярии) способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных

6 . Плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы снижают удельную плотность тела и тем самым повышают плавучесть. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости.

7 .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 и др.

8. Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды (поверхностную пленку). По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячк и др..

9. 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. Так, некоторые кальмары развивают скорость при выбрасывании воды до 40-50 км/ч (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Кальмар

10. У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело их обтекаемой формы и покрыто слизью.

11 . Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни, животные. Это такие, как гидроиды и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые.

Для них характерны своеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность тела больше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепления к субстрату.

12. Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомойтермных же, например, млекопитающих (китообразные, ластоногие) образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.

13.Глубоководные животные отличаются исчезновением или слабым развитием известкового скелета, увеличением размеров тела, нередко - редукцией органов зрения, усилением развития осязательных рецепторов ..

14. Поддержание постоянного осмотического давления осуществляется с помощью регулярного удаления 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 же рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьют морскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят из организма через жаберные лепестки (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Экскреция и осморегуляция у пресноводных костистых

рыб (А), пластинчатожаберных (Б) и морских костистых рыб (В)

Сокращения гипо-, изо- и гипер- указывают тоничность внутренней среды по отношению к внешней (из Н. Грина и др., 1993)

15.Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания - это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.

Пресноводные дафнии, циклопы, а также самый массовый в океане рачок отфильтровывают в сутки до 1,5 л воды на особь. Мидии, обитающие на площади 1 м 2 , могут прогонять через мантийную полость 150-280 м 3 воды за сутки, осаждая взвешенные частицы.

16. Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов.

17. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной.

Отдельные виды улавливают даже инфразвуки. Звуковая сигнализация служит больше всего для внутривидовых взаимоотношений.

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.

18. 300 видов рыб способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации.

Ряд рыб (электрический скат, электрический угорь и др.) используют электрические поля для защиты и нападения.

19.Водным организмам свойствен древний способ ориентации - восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососи, угри и др.) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.

20. Смена условий в водной среде вызывает определенные поведенческие реакции организмов, например, вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) и горизонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграции животных.

21.Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов является способность давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности -гипобиоза.

Вам уже известны такие понятия, как «среда обитания» и «среда жизни». Необходимо научиться их различать. Что же такое «среда жизни»?

Среда жизни — часть природы с особым комплексом факторов, для существования в которой у разных систематических групп организмов сформировались сходные адаптации.

На Земле можно выделить четыре основные среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную, живой организм.

Водная среда

Водная среда жизни характеризуется высокой плотностью, особыми температурным, световым, газовым и солевым режимами. Организмы, обитающие в водной среде, называются гидробионтами (от греч. hydor — вода, bios — жизнь).

Температурный режим водной среды

В воде температура изменяется в меньшей степени, чем на суше, из-за высокой удельной теплоемкости и теплопроводности воды. Повышение температуры воздуха на 10 °C вызывает повышение температуры воды на 1 °C. С глубиной температура постепенно снижается. На больших глубинах температурный режим относительно постоянен (не выше +4 °C). В верхних слоях наблюдаются суточные и сезонные колебания (от 0 до +36 °C). Поскольку в водной среде температура изменяется в узком диапазоне, то для большинства гидробионтов требуется стабильная температура. Для них губительны даже небольшие отклонения температуры, вызванные, например, сбросом предприятиями теплых сточных вод. Гидробионты, способные существовать при больших колебаниях температуры, встречаются только в мелких водоемах. Из-за небольшого объема воды в этих водоемах наблюдаются значительные суточные и сезонные перепады температуры.

Световой режим водной среды

Света в воде меньше, чем в воздухе. Часть солнечных лучей отражается от ее поверхности, а часть поглощается толщей воды.

День под водой короче, чем на суше. Летом на глубине 30 м он составляет 5 ч, а на глубине 40 м — 15 мин. Быстрое убывание света с глубиной связано с его поглощением водой.

Граница зоны фотосинтеза в морях находится на глубине около 200 м. В реках она колеблется от 1,0 до 1,5 м и зависит от прозрачности воды. Прозрачность воды в реках и озерах сильно снижается из-за загрязнения взвешенными частицами. На глубине более 1500 м свет практически отсутствует.

Газовый режим водной среды

В водной среде содержание кислорода в 20-30 раз меньше, чем в воздухе, поэтому он является лимитирующим фактором. Кислород поступает в воду за счет фотосинтеза водных растений и способности кислорода воздуха растворяться в воде. При перемешивании воды содержание кислорода в ней возрастает. Верхние слои воды богаче кислородом, чем нижние. При дефиците кислорода наблюдаются заморы (массовая гибель водных организмов). Зимние заморы бывают, когда водоемы покрываются льдом. Летние — когда из-за высокой температуры воды уменьшается растворимость кислорода. Причиной может быть и повышение концентрации токсичных газов (метана, сероводорода), образующихся при разложении отмерших организмов без доступа кислорода. Из-за непостоянства концентрации кислорода большинство водных организмов по отношению к нему являются эврибионтами. Но есть и стенобионты (форель, планария, личинки поденок и ручейников), которые не переносят недостатка кислорода. Они являются индикаторами чистоты воды. Углекислый газ растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода, и его концентрация в ней в 700 раз выше, чем в воздухе. В воде CO2 накапливается благодаря дыханию водных организмов, разложению органических остатков. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез и используется при образовании известковых скелетов беспозвоночных.

Солевой режим водной среды

Соленость воды играет важную роль в жизни гидробионтов. Природные воды по содержанию солей разделяют на группы, представленные в таблице:

В Мировом океане соленость составляет в среднем 35 г/л. Самое высокое содержание солей в соленых озерах (до 370 г/л). Типичные обитатели пресных и соленых вод являются стенобионтами. Они не переносят колебаний солености воды. Эврибионтов сравнительно немного (лещ, судак, щука, угорь, колюшка, лосось и др.). Они могут жить как в пресной, так и в соленой воде.

Адаптации растений к жизни в воде

Все растения водной среды называются гидрофитами (от греч. hydor — вода, phyton — растение). В соленых водах обитают только водоросли. Тело у них не разделено на ткани и органы. К изменению состава солнечного спектра в зависимости от глубины водоросли приспособились путем изменения состава своих пигментов. При переходе от верхних слоев воды к глубинным окраска водорослей изменяется в последовательности: зеленые — бурые — красные (самые глубоководные водоросли).

Зеленые водоросли содержат зеленый, оранжевый и желтый пигменты. Они способны к фотосинтезу при достаточно высокой интенсивности солнечного света. Поэтому обитают зеленые водоросли в мелких пресных водоемах или на морском мелководье. К ним относятся: спирогира, улотрикс, ульва и др. У бурых водорослей, помимо зеленого, содержатся бурый и желтый пигменты. Они способны улавливать менее интенсивное солнечное излучение на глубине 40-100 м. Представителями бурых водорослей являются фукус и ламинария, обитающие только в морях. Красные водоросли (порфира, филлофора) могут жить на глубине более 200 м. Кроме зеленого, они имеют красный и синий пигменты, способные улавливать даже незначительный свет на большой глубине.

В пресных водоемах в стеблях высших растений слабо развита механическая ткань. Например, если извлечь из воды кувшинку белую или кубышку желтую, то их стебли поникают и не способны поддерживать цветки в вертикальном положении. Опорой для них служит вода за счет ее высокой плотности. Адаптацией к недостатку кислорода в воде является наличие в органах растений аэренхимы (воздухоносной ткани). Минеральные вещества находятся в воде, поэтому слабо развиты проводящая и корневая системы. Корни могут вообще отсутствовать (ряска, элодея, рдест) либо служить для закрепления в субстрате (рогоз, стрелолист, частуха). Корневых волосков на корнях нет. Листья чаще тонкие и длинные либо сильно рассеченные. Мезофилл не дифференцирован. Устьица у плавающих листьев находятся на верхней стороне, а у погруженных в воду — отсутствуют. Для некоторых растений характерно наличие листьев разной формы (гетерофилия) в зависимости от того, где они находятся. У кувшинки и стрелолиста форма листьев в воде и на воздухе разная.

Пыльца, плоды и семена водных растений приспособлены к распространению водой. Они имеют пробковые выросты или прочные оболочки, предотвращающие попадание воды внутрь и загнивание.

Адаптации животных к жизни в воде

В водной среде животный мир более богат, чем растительный. Благодаря независимости от солнечного света животные заселили всю толщу воды. По типу морфологических и поведенческих адаптаций их разделяют на следующие экологические группы: планктон, нектон, бентос.

Планктон (от греч. planktos — парящий, блуждающий) — организмы, обитающие в толще воды и передвигающиеся под действием ее тока. Это мелкие ракообразные, кишечнополостные, личинки некоторых беспозвоночных. Все их адаптации направлены на повышение плавучести тела:

увеличение поверхности тела за счет сплющивания и удлинения формы, развития выростов и щетинок;
уменьшение плотности тела в связи с редукцией скелета, наличием жировых капель, пузырьков воздуха, слизистых чехлов.

Нектон (от греч. nektos — плавающий) — организмы, обитающие в толще воды и ведущие активный образ жизни. Представителями нектона являются рыбы, китообразные, ластоногие, головоногие моллюски. Противостоять течению им помогают адаптации к активному плаванию и уменьшению трения тела. Активное плавание достигается за счет хорошо развитой мускулатуры. При этом могут использоваться энергия выбрасываемой струи воды, изгибание тела, плавники, ласты и т. д. Уменьшению трения тела способствуют адаптации: обтекаемая форма тела, эластичность кожных покровов, наличие на
коже чешуи и слизи.

Бентос (от греч. benthos — глубина) — организмы, обитающие на дне водоема или в толще донного грунта.

Адаптации бентосных организмов направлены на уменьшение плавучести:

утяжеление тела за счет раковин (моллюски), хитинизированных покровов (раки, крабы, омары, лангусты);
закрепление на дне с помощью органов фиксации (присоски у пиявок, крючки у личинок ручейника) или уплощенного тела (скаты, камбала). Некоторые представители зарываются в грунт (многощетинковые черви).

В озерах и прудах выделяют еще одну экологическую группу организмов — нейстон. Нейстон — организмы, связанные с поверхностной пленкой воды и обитающие постоянно или временно на этой пленке или до 5 см в глубь от ее поверхности. Их тело не смачивается, поскольку его плотность меньше плотности воды. Особым образом устроенные конечности позволяют передвигаться по поверхности воды, не погружаясь (клопы водомерки, жуки вертячки). Своеобразной группой водных организмов является также перифитон — организмы, образующие на подводных объектах пленку обрастания. Представителями перифитона являются: водоросли, бактерии, протисты, ракообразные, двустворчатые моллюски, малощетинковые черви, мшанки, губки.

На планете Земля выделяют четыре основные среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и живой организм. В водной среде лимитирующим фактором является кислород. По характеру адаптаций водных обитателей разделяют на экологические группы: планктон, нектон, бентос.