Ifølge flertallet af forfattere, der studerer fremkomsten af liv på Jorden, var det vandmiljøet, der var det evolutionære primære miljø for liv. Vi finder en masse indirekte beviser for denne holdning. Først og fremmest er de fleste organismer ikke i stand til at leve aktivt uden at vand kommer ind i kroppen, eller i det mindste uden at opretholde en vis mængde væske inde i kroppen. Organismens indre miljø, hvori de vigtigste fysiologiske processer finder sted, bevarer åbenbart stadig træk fra det miljø, hvori udviklingen af de første organismer fandt sted. Saltindholdet i menneskeblod (vedligeholdt på et relativt konstant niveau) er således tæt på saltindholdet i havvand. Egenskaberne ved det akvatiske oceaniske miljø bestemte i høj grad den kemiske og fysiske udvikling af alle former for liv. Måske er det vigtigste kendetegn ved vandmiljøet dets relative konservatisme. For eksempel er amplituden af sæsonbestemte eller daglige temperatursvingninger i vandmiljøet meget mindre end i jord-luft. Bundrelieffet, forskellen i forhold på forskellige dybder, tilstedeværelsen af koralrev og så videre. skabe en række forskellige forhold i vandmiljøet. Vandmiljøets egenskaber stammer fra vands fysisk-kemiske egenskaber. Vandets høje densitet og viskositet er således af stor økologisk betydning. Vands vægtfylde svarer til den for kroppen af levende organismer. Vandtætheden er omkring 1000 gange luftens. Vandorganismer (især aktivt bevægende) står derfor over for en stor kraft af hydrodynamisk modstand. Af denne grund gik udviklingen af mange grupper af vanddyr i retning af dannelsen af en kropsform og bevægelsestyper, der reducerer modstanden, hvilket fører til et fald i energiforbruget til svømning. Således findes den strømlinede form af kroppen i repræsentanter for forskellige grupper af organismer, der lever i vand - delfiner (pattedyr), knogle- og bruskfisk. Vandets høje tæthed er også årsagen til, at mekaniske vibrationer (vibrationer) forplanter sig godt i vandmiljøet. Det havde stor betydning i sanseorganernes udvikling, orientering i rummet og kommunikation mellem akvatiske indbyggere. Fire gange større end i luft bestemmer lydens hastighed i vandmiljøet den højere frekvens af ekkolokaliseringssignaler. På grund af vandmiljøets høje tæthed er dets indbyggere frataget den obligatoriske forbindelse med substratet, som er karakteristisk for terrestriske former og er forbundet med tyngdekraften. Derfor er der en hel gruppe af vandlevende organismer (både planter og dyr), der eksisterer uden den obligatoriske forbindelse med bunden eller andet substrat, "svævende" i vandsøjlen. Elektrisk ledningsevne åbnede muligheden for den evolutionære dannelse af elektriske sanseorganer, forsvar og angreb.
Spørgsmål 7. Livets jord-luft-miljø. Jord-luft-miljøet er kendetegnet ved et stort udvalg af levevilkår, økologiske nicher og organismer, der bor i dem. Det skal bemærkes, at organismer spiller en primær rolle i at forme betingelserne for livets jord-luft-miljø og frem for alt atmosfærens gassammensætning. Næsten al ilt i jordens atmosfære er af biogen oprindelse. Hovedtrækkene i jord-luftmiljøet er den store amplitude af ændringer i miljøfaktorer, miljøets heterogenitet, virkningen af tyngdekraften og lav lufttæthed. Komplekset af fysiografiske og klimatiske faktorer, der er iboende i en bestemt naturlig zone, fører til den evolutionære dannelse af morfofysiologiske tilpasninger af organismer til livet under disse forhold, en række forskellige livsformer. Det høje iltindhold i atmosfæren (ca. 21%) bestemmer muligheden for dannelsen af et højt (energi)niveau stofskifte. Atmosfærisk luft er kendetegnet ved lav og variabel luftfugtighed. Denne omstændighed begrænsede (begrænsede) stort set mulighederne for at mestre jord-luft-miljøet og styrede også udviklingen af vand-saltmetabolisme og strukturen af åndedrætsorganerne.
Spørgsmål 8. Jord som levemiljø . Jorden er resultatet af levende organismers aktiviteter. Organismer, der beboer jord-luft-miljøet, førte til fremkomsten af jord som et unikt levested. Jord er et komplekst system, der omfatter en fast fase (mineralpartikler), en flydende fase (jordfugtighed) og en gasfase. Forholdet mellem disse tre faser bestemmer jordens egenskaber som levemiljø. Et vigtigt træk ved jorden er også tilstedeværelsen af en vis mængde organisk materiale. Det dannes som følge af organismers død og er en del af deres udskillelse (udskillelse). Betingelserne for jordhabitatet bestemmer sådanne egenskaber af jorden som dens beluftning (dvs. luftmætning), fugtighed (tilstedeværelsen af fugt), varmekapacitet og termisk regime (daglig, sæsonbestemt, temperaturvariation året rundt). Det termiske regime, i sammenligning med jord-luft-miljøet, er mere konservativt, især på store dybder. Generelt er jorden præget af ret stabile levevilkår. Lodrette forskelle er også karakteristiske for andre jordegenskaber, for eksempel afhænger indtrængning af lys naturligt af dybden. Mange forfattere bemærker den mellemliggende position af jordmiljøet af liv mellem vand- og jord-luftmiljøet. I jorden er organismer med både vand- og lufttyper af respiration mulige. Den lodrette gradient af lysindtrængning i jord er endnu mere udtalt end i vand. Mikroorganismer findes i hele jordens tykkelse, og planter (primært rodsystemer) er forbundet med ydre horisonter. Jordorganismer er karakteriseret ved specifikke organer og bevægelsestyper (gravende lemmer hos pattedyr; evnen til at ændre kropstykkelse; tilstedeværelsen af specialiserede hovedkapsler hos nogle arter); kropsformer (afrundede, ulveformede, ormeformede); holdbare og fleksible betræk; reduktion af øjne og forsvinden af pigmenter. Blandt jordbeboerne er saprofagi bredt udviklet - spisning af lig af andre dyr, rådnende rester osv.
Minsk Uddannelsesinstitution "Gymnasium nr. 14"
Abstrakt om biologi om emnet:
“ VAND - HABITAT ”
Udarbejdet af en elev fra 11 "B" klasse
Maslovskaya Evgenia
Lærer:
Bulva Ivan Vasilievich
1. Akvatisk habitat - hydrosfære.
2. Vand er et unikt miljø.
3. Økologiske grupper af hydrobionter.
4. Tilstande.
5. Specifikke tilpasninger af hydrobionter.
6. Filtrering som fødevaretype.
7. Tilpasning til livet i udtørrende reservoirer.
8. Konklusion.
1. Vandmiljø - hydrosfære
I processen med historisk udvikling har levende organismer mestret fire levesteder. Den første er vand. Livet opstod og udviklede sig i vand i mange millioner år. Vand dækker 71 % af kloden og er 1/800 af landvolumenet eller 1370 m3. Størstedelen af vand er koncentreret i havene og oceanerne - 94-98%, polaris indeholder omkring 1,2% vand og en meget lille andel - mindre end 0,5%, i ferskvand i floder, søer og sumpe. Disse forhold er konstante, selvom der i naturen uden ophør er et vandkredsløb (fig. 1).
Omkring 150.000 dyrearter og 10.000 planter lever i vandmiljøet, hvilket er henholdsvis kun 7 og 8 % af samlet antal typer af jorden. Baseret på dette blev det konkluderet, at udviklingen var meget mere intens på land end i vand.
I havene, som i bjergene, udtrykkes lodret zonalitet. Pelagialet - hele vandsøjlen - og benthalen - bunden adskiller sig særligt stærkt i økologi.
Vandsøjlen er pelagial, lodret opdelt i flere zoner: epipeligial, bathypeligial, abyssopeligial og ultraabyssopeligial (fig. 2).
Afhængigt af nedstigningens stejlhed og dybden i bunden skelnes der også flere zoner, som de angivne zoner af pelagialet svarer til:
Littoral - kanten af kysten, oversvømmet under højvande.
Supralittoral - en del af kysten over den øvre tidevandslinje, hvor sprøjt af brænding når.
Sublittoral - et gradvist fald i land til 200m.
Batial - et stejlt fald i land (kontinentalskråning),
Abyssal - en jævn sænkning af bunden af havbunden; dybden af begge zoner når tilsammen 3-6 km.
Ultra-abyssal - dybvandssænkninger fra 6 til 10 km.
2. Vand er et unikt medium.
Vand er et helt unikt medium på mange måder Vandmolekylet, som består af to brintatomer og et oxygenatom, er bemærkelsesværdigt stabilt. Vand er den eneste forbindelse af sin art, der samtidig eksisterer i en gasformig, flydende og fast tilstand.
Vand er ikke kun en livgivende kilde for alle dyr og planter på Jorden, men er også et levested for mange af dem. Blandt dem er der for eksempel adskillige fiskearter, inklusive korsdyr, der bor i floderne og søerne i regionen, såvel som akvariefisk i vores hjem. Som du kan se, føler de sig godt blandt vandplanter. Fisk trækker vejret med gæller og udvinder ilt fra vandet. Nogle fiskearter, såsom makropoder, trækker vejret atmosfærisk luft, så de med jævne mellemrum stiger til overfladen.
Vand er levested for mange vandlevende planter og dyr. Nogle af dem tilbringer hele deres liv i vand, mens andre kun er i vandmiljøet i begyndelsen af deres liv. Dette kan ses ved at besøge en lille dam eller sump. I vandelementet kan du finde de mindste repræsentanter - encellede organismer, som kræver et mikroskop for at overveje. Disse omfatter talrige alger og bakterier. Deres antal måles i millioner pr. kubikmillimeter vand.
En anden interessant egenskab ved vand er erhvervelsen af en meget tæt tilstand ved en temperatur over fryseniveauet for ferskvand, disse parametre er henholdsvis 4 ° C og 0 ° C. Dette er afgørende for overlevelsen af vandlevende organismer om vinteren. Takket være den samme egenskab flyder is på overfladen af vand og danner et beskyttende lag på søer, floder og kystområder. Og den samme egenskab bidrager til den termiske lagdeling af vandlag og sæsonbestemt omsætning af vandmasser i søer i områder med koldt klima, hvilket er meget vigtigt for vandorganismers liv. Vandets tæthed gør det muligt at læne sig op af det, hvilket er især vigtigt for ikke-skeletformer. Miljøets støtte tjener som betingelse for at svæve i vand, og mange hydrobionter er tilpasset netop denne livsstil. Suspenderede organismer, der svæver i vand, kombineres til en særlig økologisk gruppe af akvatiske organismer - plankton.
Fuldstændig renset vand findes kun under laboratorieforhold. Ethvert naturligt vand indeholder mange forskellige stoffer. I "råvand" er det hovedsageligt det såkaldte beskyttelsessystem eller kuldioxidkompleks, bestående af salt kulsyre carbonat og bicarbonat. Denne faktor giver dig mulighed for at bestemme typen af surt, neutralt eller basisk vand baseret på dets pH-værdi, hvilket fra et kemisk synspunkt betyder andelen af hydrogenioner indeholdt i vand. Neutralt vand har en pH-værdi på 7, lavere værdier indikerer, at vandet er surt, og højere værdier indikerer, at det er basisk. I kalkstensområder har vandet i søer og floder normalt forhøjede pH-værdier sammenlignet med vandområder på de steder, hvor kalkindholdet i jorden er ubetydeligt.
Hvis vandet i søer og floder betragtes som friskt, kaldes havvand for salt eller brak. Der er mange mellemtyper mellem fersk- og saltvand.
3. Økologiske grupper af hydrobioner.
Økologiske grupper af hydrobioner. Største variation varme hav og oceaner (40.000 dyrearter) i ækvator og troperne er kendetegnet ved liv; mod nord og syd er havenes flora og fauna udtømt hundredvis af gange. Hvad angår fordeling af organismer direkte i havet, er deres bulk koncentreret i overfladelagene (epipelagial) og i den sublitorale zone. Afhængigt af bevægelsesmåden og opholdet i visse lag er livet i havet opdelt i tre økologiske grupper: nekton, plankton og benthos.
Nekton (nektos - flydende) - aktivt bevægende store dyr, der kan overvinde lange afstande og stærke strømme: fisk, blæksprutter, pinnipeds, hvaler. I ferskvandsområder omfatter nekton også padder og mange insekter.
Plankton (planktos - vandrer, svævende) - en samling af planter (fytoplankton: kiselalger, grønne og blågrønne (kun ferskvand) alger, planteflagellater, peridinea osv.) og små dyreorganismer (zooplankton: små krebsdyr, fra større dem - pteropoder, vandmænd, ctenophorer, nogle orme), der lever i forskellige dybder, men er ikke i stand til aktiv bevægelse og modstand mod strømme. Sammensætningen af plankton omfatter også dyrelarver, der danner en speciel gruppe - neuston. Dette er en passivt flydende "midlertidig" population af det øverste vandlag, repræsenteret af forskellige dyr (dekapoder, bjælker og copepoder, pighuder, polychaetes, fisk, bløddyr osv.) i larvestadiet. Larverne, der vokser op, passerer ind i de nederste lag af pelagela. Over neustonen er pleustonen - disse er organismer, hvor den øvre del af kroppen vokser over vandet, og den nederste del vokser i vandet (andemad - Lemma, sifonophorer osv.). Plankton spiller vigtig rolle i biosfærens trofiske forhold, fordi er mad for mange vandlevende liv, herunder den vigtigste føde for bardehvaler (Myatcoceti).
Benthos (benthos - dybde) - hydrobioner af bunden. Repræsenteret hovedsageligt af vedhæftede eller langsomt bevægende dyr (zoobenthos: foraminforer, fisk, svampe, coelenterater, orme, brachiopoder, ascidianer osv.), mere talrige på lavt vand. Planter (phytobenthos: kiselalger, grønne, brune, røde alger, bakterier) trænger også ind i benthos på lavt vand. I en dybde, hvor der ikke er lys, er phytobenthos fraværende. På kysterne mødes blomstrende planter zoster, rupee. De stenede områder af bunden er rigest på phytobenthos.
I søer er zoobenthos mindre udbredt og forskelligartet end i havet. Den er dannet af protozoer (ciliater, dafnier), igler, bløddyr, insektlarver osv. Søernes phytobenthos er dannet af fritsvømmende kiselalger, grønne og blågrønne alger; brune og røde alger er fraværende.
Rodende kystplanter i søer danner tydelige bælter, hvis artssammensætning og udseende er i overensstemmelse med miljøforholdene i land-vand-grænsezonen. Hydrofytter vokser i vandet nær kysten - planter halvt nedsænket i vand (pilespids, calla, siv, cattail, siv, trichaetes, siv). De erstattes af hydatofytter - planter nedsænket i vand, men med flydende blade (lotus, andemad, æggebælg, chilim, takla) og - yderligere - helt nedsænket (ukrudt, elodea, hara). Hydatofytter omfatter også planter, der flyder på overfladen (andemad).
Vandmiljøets høje tæthed bestemmer den særlige sammensætning og karakter af ændringen i livsunderstøttende faktorer. Nogle af dem er de samme som på land - varme, lys, andre er specifikke: vandtryk (med dybdestigninger med 1 atm for hver 10 m), iltindhold, saltsammensætning, surhedsgrad. På grund af mediets høje tæthed ændres varme- og lysværdier meget hurtigere med højdegradienten end på land.
4. Tilstande.
Temperatur regime vandområder er mere stabile end på land. Dette skyldes vandets fysiske egenskaber, primært høje specifik varme hvorigennem at modtage eller give betydeligt beløb varme forårsager ikke for pludselige temperaturændringer. Amplitude årlige udsving temperaturer i de øvre lag af havet er ikke mere end 10-150 С, i kontinentale vandområder - 30-350 С. Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er overfladelagenes gennemsnitlige årlige temperatur +26...+270С, i polære farvande - omkring 00С og lavere. I reservoirer er der således en ret betydelig variation af temperaturforhold. Mellem de øvre lag af vand med sæsonbestemte temperaturudsving udtrykt i dem og de nedre, hvor det termiske regime er konstant, er der en zone med temperaturspring eller termoklin. Termoklinen er mere udtalt i varme hav, hvor temperaturforskellen mellem det ydre og dybe vand er stærkere.
På grund af vandets mere stabile temperaturregime blandt hydrobionter er stenothermi almindelig i langt højere grad end blandt befolkningen i landet. Eurytermiske arter findes hovedsageligt i lavvandede kontinentale vandområder og i kysterne af havene på høje og tempererede breddegrader, hvor daglige og sæsonbestemte temperaturudsving er betydelige.
HABITAT OG DERES KARAKTERISTIKA
levevilkår forskellige slags organismer er meget forskellige. Afhængigt af hvor repræsentanterne for forskellige arter lever, påvirkes de af forskellige komplekser miljømæssige faktorer. På vores planet er der flere hovedlivsmiljøer, der adskiller sig meget med hensyn til eksistensbetingelserne:
akvatiske levesteder
· Jord-luft miljø et levested
Jord som levested
I processen med historisk udvikling har levende organismer mestret fire levesteder. Den første er vand. Livet opstod og udviklede sig i vand i mange millioner år. Den anden - land-luft - på land og i atmosfæren opstod planter og dyr og tilpassede sig hurtigt nye forhold. Gradvist omdannede de det øverste lag af jord - litosfæren, skabte de et tredje habitat - jorden, og selv blev det fjerde habitat.
Akvatisk habitat - hydrosfære
Vand dækker 71 % af kloden og er 1/800 af landvolumenet eller 1370 m 3 . Størstedelen af vand er koncentreret i havene og oceanerne - 94-98%, polaris indeholder omkring 1,2% vand og en meget lille andel - mindre end 0,5%, i ferskvand i floder, søer og sumpe. Disse forhold er konstante, selvom vandets kredsløb i naturen fortsætter uden ophør.
Omkring 150.000 dyrearter og 10.000 planter lever i vandmiljøet, hvilket kun er henholdsvis 7 og 8 % af det samlede antal arter på Jorden. Baseret på dette blev det konkluderet, at udviklingen var meget mere intens på land end i vand.
Alle akvatiske indbyggere skal, på trods af forskelle i livsstil, tilpasses deres miljøs hovedtræk. Disse funktioner er primært vands fysiske egenskaber:
Massefylde
varmeledningsevne,
Evne til at opløse salte og gasser
lodret bevægelse af vand
Lys tilstand
Hydrogenionkoncentration (pH-niveau)
Massefylde vand bestemmer dets betydelige flydekraft. Det betyder, at vægten af organismer lettes i vandet, og det bliver muligt at leve et permanent liv i vandsøjlen uden at synke til bunds. Et sæt små arter, der ikke er i stand til hurtig aktiv svømning og er suspenderet i vand, kaldes plankton.
Plankton(planktos - vandrer, svævende) - en samling af planter (fytoplankton: kiselalger, grønne og blågrønne (kun ferskvand) alger, planteflagellater, peridin osv.) og små dyreorganismer (zooplankton: små krebsdyr, fra større - pteropoder bløddyr, vandmænd, ctenophorer, nogle orme), der lever i forskellige dybder, men ikke er i stand til aktiv bevægelse og modstand mod strømme.
På grund af mediets høje tæthed og tilstedeværelsen af plankton i vandmiljøet er en filtreringstype af fodring mulig. Det er udviklet både i svømning (hvaler) og i fastsiddende vanddyr (søliljer, muslinger, østers). Sitning af suspenderet stof fra vand giver sådanne dyr mad. En stillesiddende livsstil ville være umulig for akvatiske indbyggere, hvis det ikke var for den tilstrækkelige tæthed af miljøet.
Densiteten af destilleret vand ved en temperatur på 4 0 C er 1 g/cm3. Tætheden af naturligt vand indeholdende opløste salte kan være højere, op til 1,35 g/cm 3 .
På grund af vands høje tæthed stiger trykket med dybden. I gennemsnit stiger trykket med 1 atmosfære for hver 10 m dybde. Dybhavsdyr er i stand til at udholde presset, som er tusindvis af gange højere end landdyrene (flyndre, rokker). De har specielle tilpasninger: en kropsform fladt på begge sider, massive finner. Vandtætheden gør det svært at bevæge sig i det, så hurtigtsvømmende dyr skal have stærke muskler og en strømlinet kropsform (delfiner, hajer, blæksprutter, fisk).
Termisk regime. Vandmiljøet er karakteriseret ved en lavere varmetilførsel, pga en væsentlig del af det reflekteres, og en lige så væsentlig del bruges på fordampning. Vand har en høj varmekapacitet. I overensstemmelse med dynamikken i landtemperaturer har vandtemperaturen mindre udsving i daglige og sæsonbestemte temperaturer. Vandbeboere står derfor ikke over for behovet for at tilpasse sig hård frost eller 40 graders varme. Kun i varme kilder kan vandtemperaturen nærme sig kogepunktet. Desuden udligner vandområder i væsentlig grad temperaturforløbet i atmosfæren. kystområder. I mangel af en isskal virker havet i den kolde årstid opvarmende på de tilstødende landområder, om sommeren har det en kølende og fugtgivende effekt.
Et karakteristisk træk ved vandmiljøet er dets mobilitet, især i strømmende, hurtigt strømmende vandløb og floder. I havene og oceanerne observeres ebbe og flod, kraftige strømme, storme. I søer bevæger vandets temperatur sig under indflydelse af temperatur og vind. Ændringen i temperatur i strømmende vand følger dens ændringer i den omgivende luft og er karakteriseret ved en mindre amplitude.
I søer og damme på tempererede breddegrader er vandet tydeligt opdelt i tre lag:
| I perioder med stagnation skelnes der tydeligt mellem tre lag: det øverste lag (epilimnion) med de skarpeste sæsonbestemte udsving i vandtemperaturen, det midterste lag (metalimnion eller termoklin), hvor der er et kraftigt spring i temperaturen, og det nærmest bunden lag (hypolimnion), hvor temperaturen ændrer sig lidt i løbet af året. Om sommeren er de varmeste lag placeret ved overfladen, og de koldeste i bunden. Denne type lagdelt temperaturfordeling i et reservoir kaldes DIREKTE STRATIFIKATION. Om vinteren, med et fald i temperaturen, forekommer OMSTILLING AF STRATIFIKATION. Overfladelaget har en temperatur tæt på nul. I bunden er temperaturen omkring 4 0 C. Således stiger temperaturen med dybden. Som følge heraf forstyrres lodret cirkulation, og en periode med midlertidig stagnation indtræder om vinteren STAGNATION. |
Med en yderligere temperaturstigning bliver de øverste vandlag mindre tætte og falder ikke længere ned - sommerstagnationen sætter ind. Om efteråret afkøles overfladevandet igen til 4 0 C og synker til bunds, hvilket medfører sekundær blanding af vandmasser med temperaturudligning.
Området for vandtemperaturer i verdenshavet er 38° (fra -2 til +36°C), i ferskvand - 26° (fra -0,9 til +25°C). Vandtemperaturen falder kraftigt med dybden. Op til 50 m er der daglige udsving i temperatur, op til 400 m - sæsonbestemt, dybere bliver det konstant, falder til + 1-3 ° С (i Arktis er det tæt på 0 ° С).
Således er der i vand som et levende medium på den ene side en ret betydelig variation af temperaturforhold, og på den anden side de termodynamiske træk ved vandmiljøet (høj specifik varme, høj varmeledningsevne, ekspansion ved frysning) skab gunstige forhold for levende organismer.
Lys tilstand. Lysintensiteten i vand er stærkt dæmpet på grund af dets refleksion af overfladen og absorption af vandet selv. Dette påvirker i høj grad udviklingen af fotosyntetiske planter. Jo mindre gennemsigtigt vandet er, jo mere lys absorberes. Vandgennemsigtighed er begrænset af mineralsuspensioner og plankton. Det falder kl hurtig udvikling små organismer om sommeren, og på tempererede og nordlige breddegrader - også om vinteren, efter etableringen af et isdække og dækker det med sne fra oven.
I havene, hvor vandet er meget gennemsigtigt, trænger 1 % af lysstrålingen ned til en dybde på 140 m, og i små søer på 2 m dybde trænger kun tiendedele af en procent ind. Stråler forskellige dele spektre absorberes forskelligt i vand, røde stråler absorberes først. Det bliver mørkere med dybden, og farven på vandet bliver først grøn, derefter blå, blå og til sidst blåviolet, og bliver til fuldstændig mørke. Tilsvarende ændrer hydrobionter også farve, tilpasser sig ikke kun til lysets sammensætning, men også til dets mangel - kromatisk tilpasning. I lyse zoner, i lavt vand, dominerer grønne alger (Chlorophyta), hvis klorofyl absorberer røde stråler, med dybde erstattes de af brune (Phaephyta) og derefter røde (Rhodophyta).
Lys trænger kun ind til en relativt lav dybde, så planteorganismer (phytobenthos) kan kun eksistere i vandsøjlens øvre horisont. Der er ingen planter på store dybder, og dybhavsdyr lever i fuldstændig mørke og tilpasser sig på en ejendommelig måde til en sådan livsstil.
Dagslyset er meget kortere (især i de dybe lag) end på landjorden. Mængden af lys i de øverste lag af vandområder varierer både fra områdets breddegrad og fra årstiden. Lange polarnætter begrænser således i høj grad den tid, der er egnet til fotosyntese i Arktis og Antarktis, og isdækket gør det svært for lyset at nå alle frysende vandområder om vinteren.
Gastilstand. De vigtigste gasser i vand er ilt og kuldioxid. Resten er af sekundær betydning (sulfidbrinte, metan).
En begrænset mængde ilt er en af de største vanskeligheder i livet for akvatiske indbyggere. Det samlede iltindhold i de øverste lag af vand (hvad hedder det?) er 6-8 ml/l eller i 21 gange lavere end i atmosfæren (husk tallene!).
Iltindholdet er omvendt proportionalt med temperaturen. Med en stigning i temperatur og saltholdighed af vand falder koncentrationen af ilt i det. I lag, der er stærkt befolket af dyr og bakterier, kan der skabes iltmangel på grund af dets øgede forbrug. I Verdenshavet er dybder rige på liv fra 50 til 1000 meter således karakteriseret ved en kraftig forringelse af beluftningen. Det er 7-10 gange lavere end i overfladevand beboet af planteplankton. Nær bunden af vandområder kan forholdene være tæt på anaerobe.
I reservoirer kan der nogle gange være fryser- massedød af indbyggere på grund af iltmangel. Årsagerne er det stagnerende regime i små reservoirer. Is, der dækker overfladen af et reservoir om vinteren, forurening af et reservoir, en stigning i vandtemperaturen. Ved en iltkoncentration under 0,3-3,5 ml/l er levetiden for aerober i vand umulig.
Carbondioxid. Hvordan kuldioxid kommer ind i vand:
Opløsning af kulstof indeholdt i luften;
Respiration af akvatiske organismer;
Nedbrydning af organiske rester;
frigivelse fra karbonater.
Generelle egenskaber. Hydrosfæren som et akvatisk livsmiljø optager omkring 71% af arealet og 1/800 af klodens volumen. Hovedmængden af vand, mere end 94 %, er koncentreret i havene og oceanerne (fig. 5.2).
Ris. 5.2. Verdenshavet i sammenligning med land (ifølge N. F. Reimers, 1990)
I ferskvandet i floder og søer overstiger vandmængden ikke 0,016 % af den samlede mængde ferskvand.
I havet med dets konstituerende have skelnes der primært to økologiske områder: vandsøjlen - pelagial og bunden benthal. Afhængigt af dybden opdeles benthal i sublitoral zone - området med jævn sænkning af jorden til en dybde på 200 m, bathyal - stejle skråning område og afgrundszone - havbund med en gennemsnitlig dybde på 3-6 km. De dybere områder af benthalen, svarende til havbundens fordybninger (6-10 km), kaldes ultraabyssal. Kanten af kysten, der er oversvømmet ved højvande kaldes littoral. Den del af kysten, der ligger over tidevandets niveau, fugtet af brændingens sprøjt, kaldes supralittoral.
Havenes åbne vand er også opdelt i lodrette zoner i henhold til benthalzonerne: epipelagial, bathypelagial, abyssopelagial(Fig. 5.3).
Ris. 5.3. Vertikal økologisk zonalitet af havet
(ifølge N. F. Reimers, 1990)
Cirka 150.000 dyrearter lever i vandmiljøet eller omkring 7 % af deres samlede antal (fig. 5.4) og 10.000 plantearter (8 %).
Det skal også bemærkes, at repræsentanter for de fleste grupper af planter og dyr forblev i vandmiljøet (deres "vugge"), men antallet af deres arter er meget mindre end dem for terrestriske. Deraf konklusionen - udviklingen på land foregik meget hurtigere.
Havene og oceanerne i ækvatorial og tropiske områder primært i Stillehavet og Atlanterhavet. Nord og syd for disse bælter kvalitativ sammensætning udtømmes gradvist. For eksempel er mindst 40.000 dyrearter fordelt i området af det østindiske øhav, mens der kun er 400 i Laptevhavet. tempereret zone og blandt mangroverne i tropiske lande.
Andelen af floder, søer og sumpe er, som tidligere nævnt, ubetydelig sammenlignet med have og oceaner. Men de skaber en forsyning af ferskvand, der er nødvendig for planter, dyr og mennesker.
Ris. 5.4. Fordeling af hovedklasserne af dyr efter miljø
habitater (ifølge G. V. Voitkevich og V. A. Vronsky, 1989)
Bemærk dyr placeret under bølgelinjen lever i havet, over det - i land-luft-miljøet
Det er kendt, at ikke kun vandmiljøet har en stærk indflydelse på dets indbyggere, men også det levende stof i hydrosfæren, der påvirker miljøet, behandler det og involverer det i cirkulationen af stoffer. Det er blevet fastslået, at vandet i oceanerne, havene, floder og søer nedbrydes og genoprettes i det biotiske kredsløb om 2 millioner år, det vil sige, at det hele har passeret gennem levende stof på Jorden mere end tusind gange.
Følgelig er den moderne hydrosfære et produkt af den vitale aktivitet af levende stof, ikke kun af moderne, men også af tidligere geologiske epoker.
Et karakteristisk træk ved vandmiljøet er dets mobilitet, især i strømmende, hurtigt strømmende vandløb og floder. I havene og oceanerne observeres ebbe og flod, kraftige strømme og storme. I søer bevæger vandet sig under påvirkning af temperatur og vind.
Økologiske grupper af hydrobioner. vandsøjle, eller pelagial(pelager - hav), beboet af pelagiske organismer, der har evnen til at svømme eller opholde sig i bestemte lag (fig. 5.5).
Ris. 5.5. Profil af havet og dets indbyggere (ifølge N. N. Moiseev, 1983)
I denne henseende er disse organismer opdelt i to grupper: nekton og plankton. Den tredje økologiske gruppe - benthos - danne bundbeboere.
Nekton(nektos - flydende) er en samling af pelagiske aktivt bevægende dyr, som ikke har direkte forbindelse med bunden. Det er hovedsageligt store dyr, der er i stand til at rejse lange afstande og stærke vandstrømme. De har en strømlinet kropsform og veludviklede bevægelsesorganer. Typiske nekton-organismer omfatter fisk, blæksprutter, hvaler og pinnipeds. Nektonen i ferskvand omfatter udover fisk padder og aktivt bevægende insekter. Mange havfisk kan bevæge sig gennem vandsøjlen med stor fart: op til 45-50 km/t - blæksprutter (Oegophside), 100-150 km/t - sejlbåde (Jstiopharidae) og 130 km/t - sværdfisk (Xiphias glabius).
Plankton(planktos - vandrer, svævende) er en samling af pelagiske organismer, der ikke har evnen til hurtig aktiv bevægelse. Som regel er disse små dyr - zooplankton og planter - planteplankton, som ikke kan modstå strømmene. Sammensætningen af plankton omfatter også larverne fra mange dyr, der "flyder" i vandsøjlen. Planktoniske organismer findes både på vandoverfladen, i dybden og i bundlaget.
Organismer, der lever på overfladen af vand, udgør en særlig gruppe - neuston. Neustonens sammensætning afhænger også af udviklingsstadiet for en række organismer. Når de passerer gennem larvestadiet, vokser op, forlader de overfladelaget, der tjente dem som et tilflugtssted, flytter til at leve på bunden eller i de underliggende og dybe lag. Disse omfatter larver af decapods, havpuder, copepoder, gastropoder og toskallede, pighuder, polychaetes, fisk osv.
De samme organismer, hvis krop er over vandoverfladen og den anden i vandet, kaldes playstone. Disse omfatter andemad (Lemma), sifonophorer (Siphonophora) osv.
Planteplankton spiller en vigtig rolle i livet i vandområder, da det er hovedproducenten af organisk stof. Fytoplankton omfatter primært kiselalger (Diatomeae) og grønalger (Chlorophyta), planteflagellater (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) og coccolithophores (Coccolitophoridae). I ferskvand er ikke kun grønne, men også blågrønne (Cyanophyta) alger udbredte.
Zooplankton og bakterier kan findes i forskellige dybder. I ferskvand er for det meste dårligt svømmende relativt store krebsdyr (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), mange hjuldyr (Rotatoria) og protozoer almindelige.
Det marine zooplankton er domineret af små krebsdyr (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), protozoer (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Af de store repræsentanter er disse pteropoder (Pteropoda), vandmænd (Scyphozoa) og flydende ctenophorer (Ctenophora), salper (Salpae), nogle orme (Aleiopidae, Tomopteridae).
Planktoniske organismer er vigtige fødevarekomponent for mange vanddyr, herunder kæmper som bardehvaler (Mystacoceti), fig. 5.6.
Figur 5.6. Skema over hovedretningerne for energi- og stofudveksling i havet
Benthos(benthos - dybde) er et sæt af organismer, der lever i bunden (på jorden og i jorden) af reservoirer. Det er opdelt i zoobenthos og phytobenthos. For det meste er det repræsenteret af dyr, der er fastgjort, eller langsomt bevæger sig eller graver sig ned i jorden. På lavt vand består det af organismer, der syntetiserer organisk stof (producenter), forbruger det (forbrugere) og ødelægger det (nedbrydere). På dybder, hvor der ikke er lys, er phytobenthos (producenter) fraværende. Den marine zoobenthos er domineret af foraminiphora, svampe, coelenterater, orme, brachiopoder, bløddyr, ascidier, fisk osv. Bentiske former er mere talrige i lavt vand. Deres samlede biomasse her kan nå op på ti kilo pr. 1 m2.
Havenes phytobenthos omfatter hovedsageligt alger (kiselalger, grønne, brune, røde) og bakterier. Langs kysterne er der blomstrende planter - Zostera (Zostera), ruppia (Ruppia), phyllospodix (Phyllospadix). Klippe- og stenede områder af bunden er de rigeste på phytobenthos.
I søer, som i havene, skelner de plankton, nekton og benthos.
Men i søer og andre ferskvandsområder er der mindre zoobenthos end i havene og oceanerne, og dets artssammensætning er ensartet. Disse er hovedsageligt protozoer, svampe, ciliære og oligochaete orme, igler, bløddyr, insektlarver osv.
Phytobenthos i ferskvand er repræsenteret af bakterier, kiselalger og grønne alger. Kystplanter er placeret fra kysten dybt ind i klart definerede bælter. Første bælte - halvt neddykkede planter (rør, kathale, sav og rør); andet bælte - nedsænkede planter med flydende blade (vodokras, kapsler, åkander, andemad). V tredje bælte planter dominerer - damgræs, elodea osv. (Fig. 5.7).
Ris. 5.7. Planter, der roder i bunden (A):
1 - cattail; 2- haste; 3 - pilespids; 4 - åkande; 5, 6 - damgræs; 7 - hara. Fritsvævende alger (B): 8, 9 - trådformede grønne; 10-13 - grøn; 14-17 - kiselalger; 18-20 - blå-grøn
I henhold til livsstilen er vandplanter opdelt i to økologiske hovedgrupper: hydrofytter - planter nedsænket kun i bunden af vandet og normalt rodfæstet i jorden, og hydatofytter - planter, der er helt nedsænket i vand, og nogle gange flyder på overfladen eller har flydende blade.
I vandlevende organismers liv, lodret bevægelse af vand, tæthed, temperatur, lys, salt, gas (iltindhold og carbondioxid) tilstande, koncentration af hydrogenioner (рН).
Temperatur regime. Den adskiller sig i vand, for det første ved en mindre tilstrømning af varme, og for det andet ved større stabilitet end på land. En del af den termiske energi, der kommer ind i vandoverfladen, reflekteres, en del bruges på fordampning. Fordampning af vand fra overfladen af reservoirer, som forbruger omkring 2263x8J/g, forhindrer overophedning af de nederste lag, og dannelsen af is, som frigiver fusionsvarmen (333,48 J/g), bremser deres afkøling.
Ændringen i temperatur i strømmende vand følger dens ændringer i den omgivende luft, og adskiller sig i en mindre amplitude.
I søer og damme med tempererede breddegrader er det termiske regime bestemt af et velkendt fysisk fænomen - vand har en maksimal tæthed ved 4°C. Vandet i dem er tydeligt opdelt i tre lag: det øverste - epilimnion, hvis temperatur oplever skarpe sæsonbestemte udsving; overgangs-, temperaturspringslag, - metalimnion, hvor der er et kraftigt temperaturfald; dybt hav (bund) - hypolimnion når helt ned til bunden, hvor temperaturen hele året rundt ændringer en anelse.
Om sommeren er de varmeste lag af vand placeret ved overfladen, og de koldeste - i bunden. Denne type lagdelt temperaturfordeling i et reservoir kaldes direkte lagdeling Om vinteren, når temperaturen falder, omvendt lagdeling. Overfladelaget af vand har en temperatur tæt på 0°C. I bunden er temperaturen omkring 4°C, hvilket svarer til dens maksimale tæthed. Således stiger temperaturen med dybden. Dette fænomen kaldes temperatur dikotomi. Den ses i de fleste af vores søer om sommeren og vinteren. Som et resultat forstyrres lodret cirkulation, tæthedsstratificering af vand dannes, en periode med midlertidig stagnation sætter ind - stagnation(Fig. 5.8).
Med en yderligere temperaturstigning bliver de øverste vandlag mindre tætte og synker ikke længere - sommerstagnationen sætter ind. "
Om efteråret afkøles overfladevandet igen til 4°C og synker til bunden, hvilket forårsager en sekundær blanding af masserne i året med temperaturudligning, det vil sige begyndelsen af efterårshomotermi.
I havmiljøet er der også termisk lagdeling bestemt af dybden. Følgende lag skelnes i havene Overflade- vandet er udsat for vindens påvirkning, og i analogi med atmosfæren kaldes dette lag troposfæren eller marine termosfære. Daglige udsving i vandtemperaturen observeres her op til omkring 50 meters dybde, og sæsonudsving observeres endnu dybere. Tykkelsen af termosfæren når 400 m. Mellem- repræsenterer konstant termoklin. Temperaturen i den forskellige have og havene falder til 1-3°C. Det strækker sig til en dybde på cirka 1500 m. Dyb hav - kendetegnet ved den samme temperatur på omkring 1-3°C, med undtagelse af polarområderne, hvor temperaturen er tæt på 0°C.
V Generelt skal det bemærkes, at amplituden af årlige temperatursvingninger i de øvre lag af havet ikke er mere end 10 - 15 "C i kontinentale farvande 30-35 ° C.
Ris. 5.8. Lagdeling og opblanding af vand i søen
(ifølge E. Günther et al., 1982)
Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er overfladelagenes gennemsnitlige årlige temperatur 26-27°C, i polære farvande er den omkring 0°C og lavere. Undtagelsen er termiske kilder, hvor overfladelagets temperatur når 85-93°C.
I vand som et levende medium er der på den ene side en ret betydelig variation af temperaturforhold, og på den anden side de termodynamiske egenskaber ved vandmiljøet, såsom høj specifik varme, høj varmeledningsevne og ekspansion under frysning ( i dette tilfælde dannes is kun ovenfra, og den vigtigste vandsøjlen fryser ikke), skaber gunstige betingelser for levende organismer.
For overvintringen af flerårige hydrofytter i floder og søer er den vertikale fordeling af temperaturer under isen således af stor betydning. Det tætteste og mindst kolde vand med en temperatur på 4 ° C er placeret i det nærmest nederste lag, hvor overvintrende knopper (turioner) af hornurt, pemphigus, vandgræs osv. går ned (fig. 5.9) samt hele bladplanter , såsom andemad, elodea.
Ris. 5.9. Vodokras (Hydrocharias morsus ranae) om efteråret.
Overvintrende knopper er synlige, synker til bunden
(fra T.K. Goryshinoya, 1979)
Det blev antaget, at nedsænkning er forbundet med ophobning af stivelse og vægten af planter. Til foråret omdannes stivelsen til opløselige sukkerarter og fedtstoffer, hvilket gør knopperne lettere og lader dem flyde.
Organismer i reservoirer med tempererede breddegrader er godt tilpasset til sæsonbestemte vertikale bevægelser af vandlag, til forårs- og efterårshomotermi og til sommer- og vinterstagnation. For så vidt temperatur regime vandområder er kendetegnet ved stor stabilitet, blandt hydrobionter er stenothermi i højere grad end blandt terrestriske organismer almindelig.
Eurytermiske arter findes hovedsageligt i lavvandede kontinentale vandområder og i kystnære have på høje og tempererede breddegrader, hvor daglige og sæsonbestemte udsving er betydelige.
Densitet af vand. Vand er tættere end luft. I denne henseende er den 800 gange overlegen i forhold til luftmiljøet. Densiteten af destilleret vand ved 4 °C er 1 g/cm3. Tætheden af naturligt vand indeholdende opløste salte kan være højere: op til 1,35 g/cm 3 . I gennemsnit, i vandsøjlen, for hver 10 m dybde, stiger trykket med 1 atmosfære. Den høje tæthed af vand afspejles i strukturen af kroppen af hydrofytter. Så hvis mekaniske væv er veludviklede i landplanter, som sikrer styrken af stammer og stængler, skaber placeringen af mekaniske og ledende væv langs periferien af stilken en "rør" struktur, der modstår knæk og bøjer godt, så i hydrofytter , mekaniske væv er stærkt reduceret, da planter understøttes af sig selv. Mekaniske elementer og ledende bundter er ofte koncentreret i midten af stilken eller bladstilken, hvilket giver mulighed for at bøje, når vandet bevæger sig.
Neddykkede hydrofytter har god opdrift skabt af specielle anordninger (luftsække, hævelser). Så soppebassinets blade ligger på overfladen af vandet, og under hvert blad har de en flydende boble fyldt med luft. Som en lille redningsvest tillader boblen bladet at flyde på vandoverfladen. Luftkamre i stilken holder planten oprejst og leverer ilt til rødderne.
Opdriften øges også med stigende kropsoverflade. Dette ses tydeligt i mikroskop planktonalger. Forskellige udvækster af kroppen hjælper dem med at "svæve" frit i vandsøjlen.
Organismer i vandmiljøet er fordelt i hele dets tykkelse. For eksempel er dyr i havgrave blevet fundet i dybder på over 10.000 m og kan modstå tryk fra flere til hundredvis af atmosfærer. Således tåler ferskvandsindbyggere (flydende biller, hjemmesko, suvoyi osv.) op til 600 atmosfærer i eksperimenter. Holothurians af slægten Elpidia og orme Priapulus caudatus bor fra kystzonen til ultraabyssal. Samtidig skal det bemærkes, at mange indbyggere i havene og oceanerne er relativt vægbaserede og begrænset til visse dybder. Dette gælder primært lavt- og dybvandsarter. Bor kun i kyst ringmærket orm Sandorm Arenicola, skaldyr - havunderkopper(Patella). På store dybder ved et tryk på mindst 400-500 atmosfærer, fisk fra gruppen af lystfiskere, blæksprutter, krebsdyr, havets stjerner, skulderstropper og andre.
Vandmassefylden giver dyreorganismer mulighed for at stole på det, hvilket er særligt vigtigt for ikke-skeletformer. Understøttelsen af mediet tjener som en betingelse for at svæve i vand. Mange hydrobionter er tilpasset denne livsstil.
Lys tilstand. Vandorganismer er i høj grad påvirket af vandets lysregime og gennemsigtighed. Lysintensiteten i vand er stærkt svækket (fig. 5.10), da en del af den indfaldende stråling reflekteres fra vandoverfladen, mens den anden del absorberes af dens tykkelse. Lysdæmpningen er relateret til vandets gennemsigtighed. I have, for eksempel med høj gennemsigtighed, falder omkring 1% af strålingen stadig til en dybde på 140 m, og i små søer med noget lukket vand allerede til en dybde på 2 m - kun tiendedele af en procent.
Ris. 5.10. Belysning i vandet i løbet af dagen.
Tsimlyansk reservoir (ifølge A. A. Potapov,
Dybde: 1 - på overfladen; 2-0,5 m; 3-1,5 m; 4-2m
På grund af det faktum, at strålerne fra forskellige dele af solspektret ikke absorberes ligeligt af vand, ændres lysets spektrale sammensætning også med dybden, de røde stråler dæmpes. Blågrønne stråler trænger ind i betydelige dybder. Tumringen, der bliver dybere med dybden i havet, er til at begynde med grøn, derefter blå, blå, blåviolet, senere skiftende til konstant mørke. Følgelig erstatter levende organismer hinanden med dybde.
Så planter, der lever på vandoverfladen, oplever ikke mangel på lys, og nedsænkede og især dybhavsplanter omtales som "skyggeflora". De skal tilpasse sig ikke kun til mangel på lys, men også til en ændring i dets sammensætning ved at producere yderligere pigmenter. Dette kan ses i det velkendte farvemønster hos alger, der lever i forskellige dybder. I lavvandede områder, hvor planterne stadig har adgang til røde stråler, som i størst udstrækning optages af klorofyl, dominerer grønalger normalt. I dybere zoner er der brune alger, som udover klorofyl har brune pigmenter phycofein, fucoxanthin osv. Røde alger indeholdende pigmentet phycoerythrin lever endnu dybere. Her er evnen til at fange solstråler med forskellig bølgelængde. Dette fænomen har fået navn kromatisk tilpasning.
Dybhavsarter har en række fysiske træk, der findes i skyggeplanter. Blandt dem er det værd at bemærke lavpunktet for fotosyntesekompensation (30-100 lux), "skyggekarakteren" af fotosyntesens lyskurve med et lavmætningsplateau, i alger, for eksempel den store størrelse af kromatoforer. Hvorimod for overfladen og flydende former er disse kurver af en "lettere" type.
For at bruge svagt lys i processen med fotosyntese kræves et øget område med assimilerende organer. Pilespidsen (Sagittaria sagittifolia) danner således blade af forskellig form, når den udvikler sig på land og i vand.
Det arvelige program koder for muligheden for udvikling i begge retninger. "Udløseren" for udviklingen af "vandede" former for blade er skygge, og ikke vandets direkte virkning.
Ofte er bladene fra vandplanter, nedsænket i vand, stærkt dissekeret i smalle trådlignende lapper, som for eksempel i hornurt, uruti, pemphigus, eller har en tynd gennemskinnelig plade - undervandsblade af æggebælge, åkander , blade af nedsænket damgræs.
Disse egenskaber er også karakteristiske for alger, som f.eks filamentøse alger, dissekeret thalli af characeae, tynd gennemsigtig thalli af mange dybhavsarter. Dette gør det muligt for hydrofytter at øge forholdet mellem kropsareal og volumen og følgelig udvikle et stort overfladeareal til en relativt lav pris af organisk masse.
Planter delvist nedsænket i vand har en veldefineret heterofili, dvs. forskellen i strukturen af overflade- og undervandsblade i samme plante: Dette er tydeligt synligt i den akvatiske ranunculus af forskellige blade (Fig. 5.11) Overfladen har træk, der er fælles for bladene fra overjordiske planter (dorsoventral struktur, veludviklet integumentære væv og stomatale apparater), under vandet - meget tynde eller dissekerede blade. Heterofili blev også bemærket i åkander og ægkapsler, pilespidser og andre arter.
Ris. 5.11. Heterofili i vandet smørblomst
Ranunculus diversifolius (fra T, G. Goryshina, 1979)
Blade: 1 - overflade; 2 - under vandet
Et illustrativt eksempel er skumfidusen (Simn latifolium), på hvis stilk man kan se flere former for blade, der afspejler alle overgange fra typisk terrestrisk til typisk akvatisk.
Vandmiljøets dybde påvirker også dyr, deres farve, artssammensætning osv. I et søøkosystem er hovedlivet for eksempel koncentreret i vandlaget, hvor der trænger en mængde lys ind, der er tilstrækkelig til fotosyntese. Den nedre grænse af dette lag kaldes kompensationsniveauet. Over denne dybde frigiver planter mere ilt, end de forbruger, og andre organismer kan bruge det overskydende ilt. Nedenfor denne dybde kan fotosyntesen ikke give respiration, i forbindelse hermed er der kun ilt til rådighed for organismer, som kommer med vand fra søens mere overfladelag.
Lyse og forskelligt farvede dyr lever i lyse overfladelag af vand, mens dybhavsarter normalt er blottet for pigmenter. I havets skumringszone er dyr malet i farver med en rødlig nuance, som hjælper dem med at skjule sig for fjender, da den røde farve i de blåviolette stråler opfattes som sort. Rød farve er typisk for sådanne dyr i tusmørkezonen som havaborre, røde koraller, forskellige krebsdyr mv.
Optagelsen af lys i vand er jo stærkere, jo lavere er dens gennemsigtighed, hvilket skyldes tilstedeværelsen af partikler af mineralske stoffer (ler, silt) i det. Vandets gennemsigtighed falder også med den hurtige vækst af vandvegetation i sommerperiode eller under massereproduktion af små organismer i overfladelagene i suspension. Gennemsigtighed er karakteriseret ved ekstrem dybde, hvor en specielt sænket Secchi-skive (en hvid skive med en diameter på 20 cm) stadig er synlig. I Sargassohavet (det mest gennemsigtige farvand) er Secchi-skiven synlig i en dybde på 66,5 m, i Stillehavet - op til 59, i det indiske - op til 50, i lavvandede hav - op til 5-15 m Gennemsigtigheden af floder overstiger ikke 1 -1,5 m, og i de centralasiatiske floder Amu Darya og Syr Darya - nogle få centimeter. Derfor varierer grænserne for fotosyntesezoner meget i forskellige vandområder. I de fleste klart vand fotosyntesezonen, eller den eufotiske zone, når en dybde på højst 200 m, den tusmørke (dysfotiske) zone strækker sig op til 1000-1500 m og dybere ind i den afotiske zone, sollys trænger slet ikke igennem.
Dagslyset i vand er meget kortere (især i de dybe lag) end på land. Mængden af lys i de øverste lag af vandområder varierer både fra områdets breddegrad og fra årstiden. Lange polarnætter begrænser således i høj grad den tid, der er egnet til fotosyntese i de arktiske og antarktiske bassiner, og isdækket gør det svært for lyset at nå alle frysende vandområder om vinteren.
Salt tilstand. Saltholdighed eller salt regime spiller en vigtig rolle i livet af akvatiske organismer. Den kemiske sammensætning af vand er dannet under påvirkning af naturlige historiske og geologiske forhold såvel som under menneskeskabt påvirkning. Indhold kemiske forbindelser(salte) i vand bestemmer dets saltholdighed og er udtrykt i gram pr. liter eller in ppm(°/od). I henhold til den generelle mineralisering af vand kan det opdeles i fersk med et saltindhold på op til 1 g/l, brak (1-25 g/l), saltholdighed i havet (26-50 g/l) og saltlage (mere end 50 g/l). De vigtigste af de opløste stoffer i vand er karbonater, sulfater og klorider (tabel 5.1).
Tabel 5.1
Sammensætningen af hovedsaltene i forskellige vandområder (ifølge R. Dazho, 1975)
Blandt ferskvand er der mange næsten rene, men der er også mange, der indeholder op til 0,5 g opløste stoffer pr. Kationer i henhold til deres indhold i ferskvand arrangeret som følger: calcium - 64%, magnesium - 17%, natrium - 16%, kalium - 3%. Disse er gennemsnitlige værdier, og i hvert tilfælde er udsving, nogle gange betydelige, mulige.
Et vigtigt element i ferskvand er calciumindholdet. Calcium kan fungere som en begrænsende faktor. Der er "blødt" vand, fattigt på calcium (mindre end 9 mg pr. 1 liter), og "hårdt" vand, dets indhold i store mængder (mere end 25 mg pr. 1 liter).
I havvand er det gennemsnitlige indhold af opløste salte 35 g/l, i randhave er det meget lavere. 13 metalloider og mindst 40 metaller blev fundet i havvand. Bordsalt rangerer først i betydning, efterfulgt af bariumchlorid, magnesiumsulfat og kaliumchlorid.
Mest vandlevende liv poikilosmotisk. Det osmotiske tryk i deres krop afhænger af miljøets saltholdighed. Ferskvandsdyr og -planter lever i miljøer, hvor koncentrationen af opløste stoffer er lavere end i kropsvæsker og væv. På grund af forskellen i osmotisk tryk uden for og inde i kroppen trænger vand konstant ind i kroppen, som et resultat af, at ferskvandshydrobionter tvinges til intensivt at fjerne det. De har veldefinerede processer for osmoregulering. I protozoer opnås dette ved arbejdet med udskillelsesvakuoler, i flercellede organismer, ved fjernelse af vand gennem udskillelsessystemet. Nogle ciliater frigiver hvert 2.-2.5 minut en mængde vand svarende til kroppens volumen.
Med en stigning i saltindholdet bremses vakuolernes arbejde, og ved en saltkoncentration på 17,5% holder det op med at virke, da forskellen i osmotisk tryk mellem celler og ydre miljø forsvinder.
Koncentrationen af salte i kropsvæsker og væv hos mange marine organismer isotonisk til koncentrationen af opløste salte i omgivende vand. I denne henseende er deres osmoregulatoriske funktioner mindre udviklede end i ferskvand. Osmoregulering er en af grundene til, at mange marine planter og dyr ikke kunne befolke ferskvandsområder og viste sig at være typiske marine beboere: tarmhuler (Coelenterata), pighuder (Echinodermata), svampe (Spongia), sækdyr (Tunicata), pogonophora ( Pogonophora). På den anden side lever insekter praktisk talt ikke i havene og oceanerne, mens ferskvandsbassiner er rigeligt befolket af dem. Typisk marine og typisk ferskvandsorganismer tolererer ikke væsentlige ændringer i saltholdighed og er det stenohalin. euryhalin organismer, især dyr, ferskvand og marin oprindelse ikke så meget. De findes ofte i store mængder, i brakvand. Disse er såsom brasen (Abramis brama), ferskvandsgedde (Stizostedion lucioperca), gedde (Ezox lucios), fra havet - multefamilien (Mugilidae).
Beboelsen af planter i vandmiljøet, ud over de funktioner, der er anført ovenfor, efterlader et aftryk på andre aspekter af livet, især på vandregimet for planter, der bogstaveligt talt er omgivet af vand. Sådanne planter har ikke transpiration, og derfor er der ingen "øvre motor", der opretholder strømmen af vand i anlægget. Og på samme tid eksisterer strømmen, der leverer næringsstoffer til vævene (dog meget svagere end i landplanter), med en tydeligt markeret daglig periodicitet: mere om dagen, fraværende om natten. En aktiv rolle i at opretholde det tilhører rodtrykket (i vedhæftede arter) og aktiviteten af specielle celler, der udskiller vand - vandstomata eller hydatoder.
I ferskvand er planter almindelige, befæstede i bunden af reservoiret. Ofte er deres fotosyntetiske overflade placeret over vandet. Disse omfatter siv (Scirpus), åkander (Nymphaea), ægkapsler (Nyphar), cattails (Typha), pilespids (Sagittaria). I andre er de fotosyntetiske organer nedsænket i vand. Disse er damgræs (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Separate typer højere planter af ferskvand er blottet for rødder og frit svømme eller overgroe undervandsobjekter, alger, som er knyttet til jorden.
gastilstand. De vigtigste gasser i vandmiljøet er ilt og kuldioxid. Resten, såsom svovlbrinte eller metan, er af sekundær betydning.
Ilt for vandmiljøet - den vigtigste miljøfaktor. Det kommer ind i vandet fra luften og frigives af planter under fotosyntesen. Iltdiffusionskoefficienten i vand er cirka 320 tusind gange lavere end i luft, og dens samlede indhold i de øverste vandlag er 6-8 ml/l eller 21 gange lavere end i atmosfæren. Iltindholdet i vand er omvendt proportional med temperaturen. Med en stigning i temperatur og saltholdighed af vand falder koncentrationen af ilt i det. I lag, der er stærkt befolket af dyr og bakterier, kan der skabes iltmangel på grund af dets øgede forbrug. I Verdenshavet er dybder rige på liv fra 50 til 1000 m kendetegnet ved en kraftig forringelse af luftningen. Det er 7-10 gange lavere end i overfladevand beboet af fytoplankton. Nær bunden af vandområder kan forholdene være tæt på anaerobe.
I et stillestående regime i små reservoirer er vandet også stærkt udtømt for ilt. Dens mangel kan også opstå om vinteren under isen. Ved koncentrationer under 0,3-3,5 ml / l er levetiden for aerobe i vand umulig. Iltindholdet i reservoirets forhold viser sig at være en begrænsende faktor (tabel 5.2).
Tabel 5.2
Iltbehov for forskellige ferskvandsfiskearter
Blandt akvatiske indbyggere er der et betydeligt antal arter, der kan tolerere store udsving i iltindholdet i vand tæt på dets fravær. Disse er de såkaldte euryoxybionts. Disse omfatter ferskvandsoligochaeter (Tubifex tubifex), gastropoder (Viviparus viviparus). Meget svag mætning af vand med ilt fra fisk kan modstå karper, suder, crucian karper. Det er mange arter dog stenoxybiont, dvs. de kan kun eksistere med en tilstrækkelig høj mætning af vand med ilt, for eksempel regnbueørred, ørred, elritse osv. Mange arter af levende organismer er i stand til at falde i en inaktiv tilstand med mangel på ilt, dvs. hedder anoxybiose, og dermed overleve den ugunstige periode.
Respiration af hydrobionter udføres både gennem overfladen af kroppen og gennem specialiserede organer - gæller, lunger, luftrør. Ofte kan kroppens integument tjene som et ekstra åndedrætsorgan. Hos nogle arter forekommer en kombination af vand- og luftånding, f.eks. lungefisk, sifonophorer, diskofanter, mange lungebløddyr, krebsdyr Yammarus lacustris osv. Sekundære vanddyr bevarer normalt atmosfærisk respiration som energetisk mere gunstig, og har derfor brug for kontakt med luftmiljøet. Disse omfatter pinnipeds, hvaler, vandbiller, myggelarver osv.
Carbondioxid. I vandmiljøet kan levende organismer, udover mangel på lys og ilt, opleve mangel på tilgængelig CO 2, for eksempel planter til fotosyntese. Kuldioxid kommer i vandet som følge af opløsning af CO 2 i luften, respiration af vandlevende organismer, nedbrydning af organiske rester og frigivelse fra karbonater. Indholdet af kuldioxid i vand varierer fra 0,2-0,5 ml / l, eller 700 gange mere end i atmosfæren. CO 2 opløses i vand 35 gange bedre end oxygen. Havvand er hovedreservoiret for kuldioxid, da det indeholder fra 40 til 50 cm 3 gas pr. liter i fri eller bundet form, hvilket er 150 gange højere end dets koncentration i atmosfæren.
Kuldioxid indeholdt i vand deltager i dannelsen af kalkholdige skeletformationer hos hvirvelløse dyr og sikrer fotosyntese af vandplanter. Med intensiv fotosyntese af planter er der et øget forbrug af kuldioxid (0,2-0,3 ml / l i timen), hvilket fører til dets mangel. Hydrofytter reagerer på en stigning i CO 2 -indholdet i vand ved at øge fotosyntesen.
En yderligere kilde til CO til fotosyntesen af vandplanter er også kuldioxid, som frigives under nedbrydningen af bicarbonatsalte og deres overgang til kuldioxid:
Ca (HCO 3) 2 -> CaCO 3 + CO, + H 2 O
Lidt opløselige karbonater, som dannes i dette tilfælde, sætter sig på overfladen af bladene i form af kalk eller skorpe, hvilket er tydeligt synligt, når mange vandplanter tørrer.
Hydrogenionkoncentration(pH) påvirker ofte fordelingen af akvatiske organismer. Ferskvandsbassiner med en pH-værdi på 3,7-4,7 betragtes som sure, 6,95-7,3 er neutrale, og dem med en pH-værdi på mere end 7,8 betragtes som basiske. I ferskvandsområder oplever pH betydelige udsving, ofte i løbet af dagen. Havvand er mere basisk, og dets pH ændres mindre end ferskvand. pH falder med dybden.
Fra planter med en pH mindre end 7,5 vokser halvblomstrede (Jsoetes), burre (Sparganium). I et alkalisk miljø (pH 7,7-8,8) er mange arter af damgræs og elodea almindelige; ved pH 8,4-9 når Typha angustifolia en kraftig udvikling. Det sure vand i tørveområder fremmer udviklingen af spagnummoser.
De fleste ferskvandsfisk kan modstå en pH på 5 til 9. Hvis pH er mindre end 5, er der en massedød af fisk, og over 10 dør alle fisk og andre dyr.
I søer med et surt miljø findes ofte dipteran-larver af slægten Chaoborus, og i surt vand i sumpe er skal-rhizomer (Testaceae) almindelige, der er ingen lamel-gællebløddyr af slægten tandløse (Unio) og andre bløddyr er sjældne.
Økologisk plasticitet af organismer i vandmiljøet. Vand er et mere stabilt miljø, og abiotiske faktorer undergår relativt små udsving, og derfor har vandorganismer mindre økologisk plasticitet sammenlignet med terrestriske. Ferskvandsplanter og -dyr er mere plastiske end marine, da ferskvand som levemiljø er mere varierende. Bredden af hydrobionternes økologiske plasticitet vurderes ikke kun som helhed til et kompleks af faktorer (eury- og stenobiontitet), men også individuelt.
Det er således fastslået, at kystnære planter og dyr i modsætning til beboerne i åbne områder hovedsageligt er eurytermiske og euryhaline organismer, pga. temperaturforhold og saltregimet nær kysten er ret varierende - opvarmning af solen og relativt intens afkøling, afsaltning ved tilstrømning af vand fra vandløb og floder, især i regntiden osv. Et eksempel er lotus, som tilhører bl.a. typiske stenotermiske arter, vokser kun i lavvandede, godt opvarmede reservoirer. Indbyggerne i overfladelagene viser sig i sammenligning med dybhavsformerne af ovenstående grunde at være mere eurytermiske og euryhaline.
Økologisk plasticitet er en vigtig regulator for spredning af organismer. Det er bevist, at hydrobionter med høj økologisk plasticitet er vidt udbredt, for eksempel elodea. Det modsatte eksempel er Artemia-krebsdyret (Artemia solina), der lever i små reservoirer med meget saltvand, er en typisk stenohalin-repræsentant med snæver økologisk plasticitet. I forhold til andre faktorer har den betydelig plasticitet og er ret almindelig i saltvandsområder.
Økologisk plasticitet afhænger af organismens alder og udviklingsfase. For eksempel går den voksne havsnegle Littorina, ved lavvande, uden vand i lang tid hver dag, men dens larver fører en planktonisk livsstil og kan ikke tolerere udtørring.
Funktioner af plantetilpasning til vandmiljøet. Vandparadis| stenia har betydelige forskelle fra landlevende planteorganismer. Vandplanters evne til at absorbere fugt og mineralsalte direkte fra miljøet afspejles således i deres morfologiske og fysiologiske organisation. Karakteristisk for vandplanter er den svage udvikling af det ledende væv og rodsystem. Rodsystemet tjener hovedsageligt til fastgørelse til undervandssubstratet og udfører ikke funktionen mineralernæring og vandforsyning, som i landplanter. Ernæringen af vandplanter udføres af hele overfladen af deres krop.
Vandets betydelige tæthed gør det muligt for planter at leve i hele dens tykkelse. Lavere planter, der bor i forskellige lag og fører en flydende livsstil, har specielle vedhæng til dette, som øger deres opdrift og giver dem mulighed for at forblive i suspension. Højere hydrofytter har dårligt udviklet mekanisk væv. Hvordan yni Det blev bemærket ovenfor, at luftbærende intercellulære hulrum er placeret i deres blade, stængler, rødder, hvilket øger letheden og opdriften af organer, der er suspenderet i vand og flyder på overfladen, hvilket også bidrager til at skylle den indre celle med vand med salte og gasser opløst i det. Hydrofytter udmærker sig | De vokser med en stor overflade af blade med et lille samlet volumen af planten, hvilket giver dem en intensiv gasudveksling med mangel på ilt og andre gasser opløst i vand.
En række akvatiske organismer har udviklet heterogenitet, eller getyo rophilia. Så i Salvinia (Salvinia) giver nedsænkede blade mineralernæring og flydende - økologiske.
Et vigtigt træk ved planters tilpasning til at leve i vand | et andet miljø er, at bladene nedsænket i vand, som regel, er meget tynde. Ofte er klorofyl i dem placeret i cellerne i epidermis, hvilket bidrager til en stigning i intensiteten af fotosyntese i svagt lys. Sådanne anatomiske og morfologiske træk kommer tydeligst til udtryk i vandmoser (Riccia, Fontinalis), valisneria (Vallisneria spiralis), damgræs (Potamageton).
Beskyttelse mod udvaskning eller udvaskning fra mineralsaltceller i vandplanter er udskillelse af slim fra specielle celler og dannelse af endoderm fra tykkere væggede celler i form af en ring.
Den relativt lave temperatur i vandmiljøet forårsager døden af de vegetative dele af planter nedsænket i vand efter dannelse af vinterknopper og udskiftning af sommer tynde. ømme blade hårdere og kortere vinter. Lav vandtemperatur påvirker de generative organer af vandplanter negativt, og dens høje tæthed hindrer overførslen af pollen. I denne henseende reproducerer vandplanter sig intensivt ved vegetative midler. De fleste flydende og nedsænkede planter bærer deres blomstrende stængler op i luften og formerer sig seksuelt. Pollen bæres af vind- og overfladestrømme. Frugterne og frøene, der dannes, spredes også af overfladestrømme. Dette fænomen kaldes hydrochoria. Hydrochorus omfatter ikke kun vandplanter, men også mange kystplanter. Deres frugter har høj opdrift, bliver i vand i lang tid og mister ikke deres spireevne. For eksempel bæres frugterne og frøene fra pilespidsen (Sagittaria sagittofolia), susak (Butomus umbellatus), chastukha (Alisma plantago-aguatica) af vand. Frugterne af mange kværne (Carex) er indesluttet i en slags sække med luft og båret af vandstrømme. På samme måde spredte humai-ukrudtet (Sorgnum halepense) sig langs Vakht-floden gennem kanaler.
Funktioner ved tilpasning af dyr til vandmiljøet. Hos dyr, der lever i vandmiljøet, i sammenligning med planter, er adaptive egenskaber mere forskellige, disse omfatter som f.eks. anatomisk-morfologisk, adfærdsmæssig og osv.
Dyr, der lever i vandsøjlen, har først og fremmest tilpasninger, der øger deres opdrift og giver dem mulighed for at modstå bevægelsen af vand, strømme. Disse organismer udvikler tilpasninger, der forhindrer dem i at stige op i vandsøjlen eller reducerer deres opdrift, hvilket giver dem mulighed for at blive på bunden, inklusive hurtigtstrømmende vand.
I små former, der lever i vandsøjlen, er der en reduktion i skeletformationer. Så i protozoer (Radiolaria, Rhizopoda) er skaller porøse, flintnåle i skelettet er hule indeni. Den specifikke tæthed af ctenophores (Ctenophora), vandmænd (Scyphozoa) falder på grund af tilstedeværelsen af vand i vævene. Ophobning af fedtdråber i kroppen (natdyr - Noctiluca, radiolarier - Radiolaria) bidrager til en stigning i opdrift. Store ophobninger af fedt er observeret i nogle krebsdyr (Cladocera, Copepoda), fisk og hvaler. Kroppens vægtfylde reduceres og dermed øget opdrift af de gasfyldte svømmeblærer, som mange fisk har. Sifonophorer (Physalia, Velella) har kraftige lufthulrum.
For dyr, der passivt flyder i vandsøjlen, er ikke kun et fald i massen karakteristisk, men også en stigning i den specifikke overflade af kroppen. Dette skyldes det faktum, at jo større viskositeten af mediet og jo højere det specifikke overfladeareal af organismens krop er, jo langsommere synker det ned i vandet. Hos dyr er kroppen fladtrykt, pigge, udvækster og vedhæng dannes på den, for eksempel i flagellater (Leptodiscus, Craspeditella), radiolarier (Aulacantha, Chalengeridae) osv.
En stor gruppe dyr, der lever i ferskvand, bruger vandets overfladespænding (overfladefilm), når de bevæger sig. Vand strider bugs (Gyronidae, Veliidae), biller (Gerridae) osv. løber frit på vandoverfladen. En leddyr, der rører vandet med enden af sine vedhæng dækket af vandafvisende hår, forårsager deformation af overfladen med dannelse af en konkav menisk. Når løftekraften (F) rettet opad er større end dyrets masse, vil sidstnævnte blive holdt på vandet på grund af overfladespænding.
Således er liv på vandoverfladen muligt for relativt små dyr, da massen stiger med størrelseskuben, og overfladespændingen stiger som en lineær værdi.
Aktiv svømning hos dyr udføres ved hjælp af cilia, flageller, bøjning af kroppen, på en jet måde på grund af energien fra den udstødte vandstråle. Jet-transportformen vil opnå den største perfektion blæksprutter. Så nogle blæksprutter udvikler hastighed, når de kaster vand op til 40-50 km/t (fig. 5.12).
Ris. 5.12. Blæksprutte
Store dyr har ofte specialiserede lemmer (finner, svømmefødder), deres krop er strømlinet og dækket af slim.
Kun i vandmiljøet er ubevægelige dyr, der fører en tilknyttet livsstil. Disse er såsom hydroider (Hydroidea) og koralpolypper (Anthozoo), søliljer (Crinoidea), toskallede (Br / aMa) og andre substrat.
Vanddyr er for det meste poikilotermiske. Homoi-termisk, for eksempel, danner pattedyr (hvaler, pinnipeds) et betydeligt lag af subkutant fedt, som udfører en varmeisolerende funktion.
Dybhavsdyr er forskellige specifikke funktioner organisering: forsvinden eller svag udvikling af kalkskelettet, en stigning i kropsstørrelsen, ofte en reduktion i synsorganerne, en stigning i udviklingen af taktile receptorer mv.
Det osmotiske tryk og ioniske tilstand af opløsninger i dyrekroppen er tilvejebragt af komplekse mekanismer for vand-saltmetabolisme. Den mest almindelige måde at opretholde et konstant osmotisk tryk på er regelmæssigt at fjerne indkommende vand ved hjælp af pulserende vakuoler og udskillelsesorganer. Så ferskvandsfisk fjerner overskydende vand ved det øgede arbejde i ekskretionssystemet og absorberer salte gennem gællefilamenterne. Havfisk er på den anden side tvunget til at genopbygge vandforsyningen og drikker derfor havvand, og overskydende salte, der kommer med vand, fjernes fra kroppen gennem gællefilamenterne (fig. 5.13).
Ris. 5.13. Udskillelse og osmoregulering i ferskvandsteleost
fisk (A), lamelgrene (B) og marine benfisk(V)
Forkortelser hypo-, iso- og hyper- indikerer tonicitet indre miljø i forhold til det ydre (fra N. Green et al., 1993)
En række akvatiske organismer har en særlig ernæringsart - dette er sigtning eller sedimentering af partikler af organisk oprindelse suspenderet i vand, talrige små organismer. Denne fodringsmetode kræver ikke meget energi til at søge efter bytte og er typisk for bløddyr med laminabranch, fastsiddende pighuder, ascidianer, planktoniske krebsdyr m.fl.. Filterfodrende dyr spiller en vigtig rolle i den biologiske rensning af vandområder.
Ferskvandsdafnier, cyclops såvel som det mest massive krebsdyr i havet, Calanus finmarchicus, filtrerer op til 1,5 liter vand per individ om dagen. Muslinger med et areal på 1 m 2 kan drive 150-280 m 3 vand om dagen gennem kappehulen og bundfælde suspenderede partikler.
På grund af den hurtige dæmpning af lysstråler i vand, begrænser liv i konstant tusmørke eller mørke i høj grad mulighederne for visuel orientering af vandorganismer. Lyd bevæger sig hurtigere i vand end i luft, og hydrobionter har bedre lydorientering end visuel orientering. Nogle arter opfanger endda infralyd. Lydsignalering tjener mest af alt til intraspecifikke forhold: orientering i en flok, tiltrækning af individer af det modsatte køn osv. Hvaler leder for eksempel efter føde og navigerer ved hjælp af ekkolokalisering - opfattelsen af reflekterede lydbølger. Princippet med delfinlokalisatoren er at udsende lydbølger, der forplanter sig foran det svømmende dyr. Når man støder på en forhindring, såsom en fisk, reflekteres lydbølgerne og returneres til delfinen, som hører det resulterende ekko og dermed registrerer det objekt, der får lyden til at blive reflekteret.
Omkring 300 fiskearter er kendt for at kunne generere elektricitet og bruge den til orientering og signalering. Række af fisk ( elektrisk Stingray, elektrisk ål osv.) bruge elektriske felter til forsvar og angreb.
Vandorganismer er gammel måde orientering - opfattelsen af miljøets kemi. Kemoreceptorerne for mange vandlevende organismer (laks, ål osv.) er ekstremt følsomme. I tusindvis af kilometers migration finder de gyde- og fødepladser med forbløffende nøjagtighed.
Ændrede forhold i vandmiljøet forårsager også visse adfærdsreaktioner hos organismer. Ændringer i belysning, temperatur, saltholdighed, gasregime og andre faktorer er forbundet med lodrette (nedgang i dybet, stigning til overfladen) og horisontale (gydning, overvintring og fodring) migrationer af dyr. I havene og oceanerne deltager millioner af tons vandorganismer i lodrette vandringer, og i vandrette vandringer kan vanddyr rejse hundreder og tusinder af kilometer.
På Jorden er der mange midlertidige, lavvandede reservoirer, der opstår efter oversvømmelsen af floder, kraftig regn smeltende sne osv. Fælles træk indbyggere i tørre vandområder er evnen til at producere talrige afkom på kort tid og udholde lange perioder uden vand og gå over i en tilstand af reduceret vital aktivitet - hypobiose.
| Tidligere |
Vand som levested har en række specifikke egenskaber, såsom høj massefylde, kraftige trykfald, relativt lavt iltindhold, kraftig absorption af sollys osv. Reservoarer og deres individuelle sektioner adskiller sig desuden i saltregimet, hastigheden af horisontale bevægelser (strømme), indholdet af suspenderede partikler. For bundlevende organismers liv er jordens egenskaber, nedbrydningsmåden af organiske rester osv. vigtige. Derfor sammen med tilpasninger til generelle egenskaber af vandmiljøet skal dets indbyggere også være tilpasset en række særlige forhold. Indbyggerne i vandmiljøet modtaget i økologi almindeligt navn hydrobionter. De bor i havene, kontinentale farvande og grundvand. I ethvert reservoir kan zoner skelnes efter forholdene.
Overvej vandets grundlæggende egenskaber som levested.
Densitet af vand - dette er en faktor, der bestemmer betingelserne for bevægelse af vandorganismer og tryk på forskellige dybder. Tætheden af naturligt vand indeholdende opløste salte kan være højere, op til 1,35 g/cm 3 . Trykket stiger med dybden med cirka 101,3 kPa (1 atm) i gennemsnit for hver 10 m.
I forbindelse med en kraftig trykændring i vandområder tolereres hydrobioner generelt lettere end terrestriske organismer ved trykændringer. Nogle arter, fordelt på forskellige dybder, tåler tryk fra flere til hundredvis af atmosfærer. For eksempel lever holothurianere af slægten Elpidia i området fra kystzone til den største zone havets dybder, 6-11 km. Men de fleste af indbyggerne i havene og oceanerne lever i en vis dybde.
Vandets tæthed gør det muligt at læne sig op af det, hvilket er især vigtigt for ikke-skeletformer. Mediets massefylde tjener som betingelse for at svæve i vand, og mange hydrobionter er tilpasset netop denne livsstil. Suspenderede organismer, der flyder i vand, kombineres til en særlig økologisk gruppe af hydrobioner - plankton("planktos" - svævende). Plankton omfatter encellede og koloniale alger, protozoer, vandmænd, forskellige små krebsdyr, larver af bunddyr, fiskeæg og yngel og mange andre.
Vandets tæthed og viskositet påvirker i høj grad muligheden for aktiv svømning. Dyr, der er i stand til hurtigt at svømme og overvinde strømmens kraft, kombineres i en økologisk gruppe. nekton("nektos" - flydende). Repræsentanter for nekton er fisk, blæksprutter, delfiner. Hurtig bevægelse i vandsøjlen er kun mulig i nærværelse af en strømlinet kropsform og højt udviklede muskler.
1. Ilttilstand. I iltmættet vand overstiger dets indhold ikke 10 ml pr. 1 liter, hvilket er 21 gange lavere end i atmosfæren. Derfor er betingelserne for respiration af hydrobionter meget mere komplicerede. Ilt kommer hovedsageligt ind i vandet på grund af algernes fotosyntetiske aktivitet og diffusion fra luften. Derfor er de øverste lag af vandsøjlen som regel rigere på denne gas end de nederste. Med en stigning i temperatur og saltholdighed af vand falder koncentrationen af ilt i det.
Respiration af hydrobionter udføres enten gennem overfladen af kroppen eller gennem specialiserede organer - gæller, lunger, luftrør. I dette tilfælde kan dækslerne tjene som et ekstra åndedrætsorgan. For eksempel forbruger loach fisk i gennemsnit op til 63% ilt gennem huden. Mange stillesiddende og inaktive dyr fornyer vandet omkring dem, enten ved at skabe dets rettede strøm eller ved at oscillerende bevægelser bidrager til dets blanding. toskallede til dette formål tjener cilia, der beklæder kappehulens vægge; krebsdyr - arbejdet i mave- eller thoraxbenene. Igler, larver af ringende myg (blodorme) svajer kroppen og læner sig op af jorden.
Pattedyr, der i processen med evolutionær udvikling er gået fra et land til en akvatisk levevis, for eksempel pinnipeds, hvaler, vandbiller, myggelarver, bevarer normalt en atmosfærisk type vejrtrækning og har derfor brug for kontakt med luften.
Mangel på ilt i vand fører nogle gange til katastrofale fænomener - død, ledsaget af mange vandorganismers død. Vinterfrysninger er ofte forårsaget af dannelsen af is på overfladen af vandområder og ophør af kontakt med luft; sommer - ved en stigning i vandtemperaturen og et fald i opløseligheden af ilt som følge heraf.
- 2. Salt tilstand. Opretholdelse af vandbalancen i hydrobionter har sine egne specifikationer. Hvis det for landdyr og planter er vigtigst at forsyne kroppen med vand under forhold med dens mangel, så er det for hydrobionter ikke mindre vigtigt at opretholde en vis mængde vand i kroppen, når det er i overskud i miljøet. En for stor mængde vand i cellerne fører til en ændring i deres osmotiske tryk og en krænkelse af de vigtigste vitale funktioner. Derfor kan ferskvandsformer ikke eksistere i havene, marine kan ikke tolerere afsaltning. Hvis vandets saltholdighed kan ændre sig, bevæger dyrene sig på jagt efter et gunstigt miljø.
- 3. Temperatur regime vandområder, som allerede nævnt, er mere stabile end på land. Amplituden af årlige temperatursvingninger i de øvre lag af havet er ikke mere end 10-15 ° С, i kontinentale vandområder - 30-35 ° С. Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er overfladelagenes gennemsnitlige årlige temperatur +26-27 ° С, i polære farvande - omkring 0 ° С og lavere. I varme terrestriske kilder kan vandtemperaturen nærme sig +100 °C, og i undervandsgejsere kl. højt tryk På bunden af havet blev der registreret en temperatur på +380 °C. Men langs lodret er temperaturregimet forskelligt, for eksempel vises sæsonbestemte temperaturudsving i de øvre lag, og det termiske regime er konstant i de nedre lag.
- 4. Lys tilstand. Der er meget mindre lys i vand end i luft. En del af de stråler, der falder ind på overfladen af reservoiret, reflekteres i luften. Refleksionen er stærkere, jo lavere Solens position er, så dagen under vand er kortere end på land. Det hurtige fald i mængden af lys med dybden skyldes dets absorption af vand. Stråler med forskellige bølgelængder absorberes forskelligt: Røde forsvinder tæt på overfladen, mens blågrønne trænger meget dybere ind. Dette påvirker hydrobionternes farve, for eksempel med dybden ændres farven på alger: grønne, brune og røde alger, som er specialiserede i at fange lys med forskellige bølgelængder. Dyrenes farve ændrer sig med dybden på samme måde. Mange dybe organismer har ikke pigmenter.
I havets mørke dyb bruger organismer det lys, der udsendes af levende væsener, som en kilde til visuel information. En levende organismes glød kaldes bioluminescens.
Således bestemmer miljøets egenskaber i høj grad indbyggernes tilpasningsmåder, deres levevis og måder at bruge ressourcer på, hvilket skaber kæder af årsag-og-virkningsafhængigheder. Vandets høje tæthed gør således eksistensen af plankton mulig, og tilstedeværelsen af organismer, der svæver i vandet, er en forudsætning for udviklingen af en filtreringstype af ernæring, hvor en stillesiddende livsstil for dyr også er mulig. Som et resultat dannes en kraftfuld mekanisme til selvrensning af vandområder af biosfærisk betydning. Det involverer et stort antal hydrobionter, både bentiske (lever på jorden og i jorden i bunden af vandområder) og pelagiske (planter eller dyr, der lever i vandsøjlen eller på overfladen), fra encellede protozoer til hvirveldyr. For eksempel er det kun planktoniske marine copepoder (Calanus) der er i stand til at filtrere vandet i hele Verdenshavet på få år; cirka 1,37 milliarder km 3. Krænkelse af aktiviteten af filterfødere af forskellige menneskeskabte påvirkninger udgør en alvorlig trussel mod at opretholde renheden af vand.
Spørgsmål og opgaver til selvkontrol
- 1. Angiv de vigtigste egenskaber for det akvatiske habitat.
- 2. Forklar, hvordan tætheden af vand bestemmer formen på dyr, der er i stand til at svømme hurtigt.
- 3. Nævn årsagen til blokeringer.
- 4. Hvilket fænomen kaldes "bioluminescens"? Kender du levende organismer, der har denne egenskab?
- 5. Hvilken økologisk rolle spiller filterfødere?
Indlæser...
