Generelle egenskaber. Hydrosfæren som et vandlevende miljø 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. Verdenshavene sammenlignet 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 - pelagisk og bunden - benthal. Afhængigt af dybden opdeles benthal i sublitoral zone - område med gradvis tilbagegang af land til en dybde på 200 m, bathyal - stejle skråning område og afgrundszone - havbunden med en gennemsnitlig dybde på 3-6 km. De dybere bundområder, svarende til havbundens fordybninger (6-10 km), kaldes ultraabyssal. Kanten af ​​kysten, der er oversvømmet under højvande kaldes littoral Den del af kysten over tidevandsniveauet, der er fugtet af brændingens sprøjt, kaldes supralittoral.

Det åbne vand i Verdenshavet er også opdelt i lodrette zoner svarende til de bentiske zoner: epipelagisk, badypelagisk, abyssopelagisk(Fig. 5.3).

Ris. 5.3. Vertikal økologisk zonering af havet

(ifølge N.F. Reimers, 1990)

Vandmiljøet er hjemsted for ca. 150.000 dyrearter, eller ca. 7% af det 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 de ækvatoriale og tropiske områder, primært Stillehavet og Atlanterhavet, er kendetegnet ved mangfoldigheden og rigdommen af ​​flora og fauna. Nord og syd for disse bælter bliver kvalitetssammensætningen gradvist udtømt. For eksempel er der i området af det østindiske øhav mindst 40.000 dyrearter, mens der i Laptevhavet kun er 400. Hovedparten af ​​verdenshavets organismer er koncentreret i et relativt lille område havkyster 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 den forsyning af ferskvand, der er nødvendig for planter, dyr og mennesker.

Ris. 5.4. Fordeling af hovedklasserne af dyr efter miljø

habitat (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 levende stof Hydrosfæren, der påvirker habitatet, behandler det og inddrager det i stoffernes kredsløb. Det er blevet fastslået, at vandet i oceaner, have, floder og søer nedbrydes og genoprettes i det biotiske kredsløb over 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 fra tidligere geologiske epoker.

Et karakteristisk træk ved vandmiljøet er dets mobilitet, især i strømmende, hurtigt strømmende vandløb og floder. Havene og oceanerne oplever ebbe og flod, kraftige strømme og storme. I søer bevæger vandet sig under påvirkning af temperatur og vind.

Økologiske grupper af hydrobionter. Vandtykkelse, el pelagisk(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 miljøgruppe - benthos - danner bundens beboere.

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 overkomme lange afstande og stærke vandstrømme. De har en strømlinet kropsform og veludviklede bevægelsesorganer. Typiske nektoniske organismer omfatter fisk, blæksprutter, hvaler og pinnipeds. Ud over fisk omfatter nekton i ferskvand padder og aktivt bevægende insekter. Mange havfisk kan bevæge sig gennem vandet med enorme hastigheder: op til 45-50 km/t for blæksprutter (Oegophside), 100-150 km/t for sejlfisk (Jstiopharidae) og 130 km/t for sværdfisk (Xiphias glabius).

Plankton(planktos - vandrer, svævende) er et sæt pelagiske organismer, der ikke har evnen til hurtige aktive bevægelser. Som regel er disse små dyr - zooplankton og planter - planteplankton, som ikke kan modstå strømmene. Plankton omfatter også larverne fra mange dyr, der "flyder" i vandsøjlen. Planktoniske organismer findes både på vandoverfladen, i dybden og i bundlaget.

Organismer placeret på overfladen af ​​vandet udgør speciel gruppe - Neuston. Neustons sammensætning afhænger også af udviklingsstadiet for en række organismer. Når de passerer gennem larvestadiet og vokser op, forlader de det overfladelag, der tjente dem som et tilflugtssted, og flytter til at leve på bunden eller i de underliggende og dybere lag. Disse omfatter larverne af decapods, barnacles, copepoder, gastropoder og toskallede, pighuder, polychaetes, fisk osv.

De samme organismer, hvor en del af kroppen er over vandoverfladen, og den anden i vandet, kaldes plaiston. Disse omfatter andemad (Lemma), siphonophores (Siphonophora) osv.

Planteplankton spiller en vigtig rolle i vandområdernes liv, da det er hovedproducenten organisk stof. Fytoplankton omfatter primært kiselalger (Diatomeae) og grønalger (Chlorophyta), planteflagellater (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) og coccolithophorider (Coccolitophoridae). Ikke kun grønalger, men også blågrønalger (Cyanophyta) er udbredt i ferskvand.

Zooplankton og bakterier kan findes i forskellige dybder. I ferskvand, for det meste dårligt svømmende, er relativt store krebsdyr (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), mange hjuldyr (Rotatoria) og protozoer almindelige.

Marine zooplankton er domineret af små krebsdyr (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae) og protozoer (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Store repræsentanter omfatter vingede bløddyr (Pteropoda), vandmænd (Scyphozoa) og svømmende ctenophora (Ctenophora), salper (Salpae) og nogle orme (Aleiopidae, Tomopteridae).

Planktoniske organismer tjener som en vigtig fødekomponent for mange vandlevende dyr, herunder giganter 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 repræsenteret af vedhæftede eller langsomt bevægende eller gravende dyr. 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 foraminiforer, svampe, coelenterater, orme, brachiopoder, bløddyr, ascidianer, 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, Ruppia, Phyllospadix. Klippe- og stenede områder af bunden er rigest på phytobenthos.

I søer, som i havene, er der plankton, nekton Og benthos.

Men i søer og andre ferskvandsområder er der mindre zoobenthos end i have og oceaner, og dets artssammensætning er ensartet. Disse er hovedsageligt protozoer, svampe, cilierede og polychaete orme, igler, bløddyr, insektlarver osv.

Ferskvandsfytobenthos er repræsenteret af bakterier, kiselalger og grønne alger. Kystnære planter er placeret fra kysten inde i landet i klart definerede bælter. Første bælte - halvt neddykkede planter (rør, cattails, kværne og siv); andet bælte - nedsænkede planter med flydende blade (åkander, æggekapsler, åkander, andemad). I tredje bælte planter dominerer - damgræs, elodea osv. (Figur 5.7).

Ris. 5.7. Planter med bundrod (A):

1 - cattail; 2- rushwort; 3 - pilespids; 4 - åkande; 5, 6 - damgræs; 7 - hara. Fritsvævende alger (B): 8, 9 - filamentøse grønne; 10-13 - grøn; 14-17 - kiselalger; 18-20 - blå-grøn

Baseret på deres livsstil er vandplanter opdelt i to økologiske hovedgrupper: hydrofytter - planter, der er nedsænket i vand kun med deres nederste del og normalt rod i jorden, og hydatofytter - planter, der er helt nedsænket i vand og nogle gange flyder på overfladen eller har flydende blade.

I livet akvatiske organismer en stor rolle spilles af vand-, massefylde-, temperatur-, lys-, salt-, gas- (ilt- og kuldioxidindhold) regimer og koncentrationen af ​​hydrogenioner (pH).

Temperaturforhold. Den adskiller sig i vand, for det første ved mindre varmetilstrømning, og for det andet ved større stabilitet end på land. En del af den termiske energi, der kommer til vandoverfladen, reflekteres, mens en del bruges på fordampning. Fordampningen af ​​vand fra overfladen af ​​reservoirer, som forbruger omkring 2263x8 J/g, forhindrer overophedning af de nederste lag, og dannelsen af ​​is, som frigiver fusionsvarmen (333,48 J/g), bremser deres afkøling.

Temperaturændringer i strømmende vand følger ændringerne i den omgivende luft, idet de adskiller sig i 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: øvre - epilimnion, hvis temperatur oplever skarpe sæsonbestemte udsving; overgangs-, temperaturspringslag, - metalimnion, hvor der er en skarp temperaturændring; dybt hav (bund) - hypolimnion når helt ned til bunden, hvor temperaturen hele året rundt ændringer ubetydelig.

Om sommeren er de varmeste lag af vand placeret ved overfladen, og de koldeste er placeret i bunden. Denne type lag-for-lag 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. Temperaturen stiger således med dybden. Dette fænomen kaldes temperatur dikotomi. Den ses i de fleste af vores søer om sommeren og vinteren. Som et resultat afbrydes lodret cirkulation, tæthedsstratificering af vand dannes, og en periode med midlertidig stagnation begynder - stagnation(Fig. 5.8).

Med en yderligere temperaturstigning bliver de øverste vandlag mindre og mindre tætte og synker ikke længere - sommerstagnationen sætter ind. "

Om efteråret afkøles overfladevandet igen til 4°C og synker til bunden, hvilket forårsager en anden blanding af masser om året med temperaturudligning, dvs. begyndelsen af ​​efterårshomotermi.

I havmiljøet er der også termisk lagdeling bestemt af dybden. Havene har følgende lag Overflade- vand udsættes for vindpåvirkning, og analogt med atmosfæren kaldes dette lag troposfæren eller hav termosfære. Daglige udsving i vandtemperaturen observeres her til cirka 50 meters dybde, og sæsonbestemte udsving observeres endnu dybere. Tykkelsen af ​​termosfæren når 400 m. Mellem- repræsenterer konstant termoklin. Temperaturen i forskellige have og oceaner falder til 1-3°C. Strækker sig til en dybde på cirka 1500 m. Dyb hav - kendetegnet ved en ensartet temperatur på omkring 1-3°C, med undtagelse af polarområderne, hvor temperaturen er tæt på 0°C.

I 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, den er 30-35 °C.

Ris. 5.8. Lagdeling og blanding af vand i en sø

(efter E. Gunther et al., 1982)

Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande gennemsnitlig årlig temperatur I overfladelagene er det 26-27°C, i polarlagene er det omkring 0°C og derunder. Undtagelsen er termiske kilder, hvor overfladelagets temperatur når 85-93°C.

I vand som levende miljø er der på den ene side en ret betydelig variation af temperaturforhold, og på den anden side er der termodynamiske træk ved vandmiljøet, såsom høj specifik varmekapacitet, høj varmeledningsevne og ekspansion under frysning (i dette tilfælde dannes is kun på toppen, og hovedet fryser vandsøjlen ikke), skab gunstige forhold 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 bundlaget, hvor overvintringsknopper (turioner) af hornurt, blæreurt, vandurt osv. synker (fig. 5.9), samt hele bladplanter, såsom andemad og elodea.

Ris. 5.9. Akvarel (Hydrocharias morsus ranae) om efteråret.

Overvintrende knopper er synlige, synker til bunden

(fra T.K. Goryshinoya, 1979)

Det er fastslået, at nedsænkning er forbundet med ophobning af stivelse og vægtning af planter. Til foråret omdannes stivelse til opløselige sukkerarter og fedtstoffer, hvilket gør knopperne lettere og lader dem flyde.

Organismer i vandområder på tempererede breddegrader er godt tilpasset til sæsonbestemte lodrette bevægelser af vandlag, til forårs- og efterårshomotermi og til sommer- og vinterstagnation. Da temperaturregimet i vandområder er kendetegnet ved stor stabilitet, er stenothermi almindelig blandt vandlevende organismer i højere grad end blandt terrestriske organismer.

Eurytermiske arter findes hovedsageligt i lavvandede kontinentale reservoirer og i kystzonen af ​​have på høje og tempererede breddegrader, hvor daglige og sæsonbestemte udsving er betydelige.

Densitet af vand. Vand adskiller sig fra luft ved at være mere tæt. I denne henseende er den 800 gange bedre end luften. Densiteten af ​​destilleret vand ved en temperatur på 4 °C er 1 g/cm3. Massefylde naturlige farvande indeholdende opløste salte kan være mere: 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 hydrofytters kropsstruktur. Hvis det mekaniske væv i landplanter er veludviklet, hvilket giver styrken af ​​stammer og stængler, skaber arrangementet af mekaniske og ledende væv langs periferien af ​​stilken en "rør"-struktur, der er godt modstandsdygtig over for knæk og bøjninger, hydrofytter det mekaniske væv er stærkt reduceret, da planterne er understøttet af sig selv. Mekaniske elementer og ledende bundter er ret ofte koncentreret i midten af ​​stilken eller bladstilken, hvilket giver den mulighed for at bøje med vandbevægelser.

Neddykkede hydrofytter har god opdrift skabt af specielle anordninger (luftsække, hævelser). Frøbladene ligger således på vandoverfladen 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 tilfører ilt til rødderne.

Opdriften øges også med stigende kropsoverfladeareal. Dette er tydeligt synligt i mikroskopiske planktonalger. Forskellige udvækster af kroppen hjælper dem med at "svæve" frit i vandsøjlen.

Organismer i vandmiljøet er fordelt i hele dets tykkelse. For eksempel i oceaniske lavninger findes dyr på dybder på over 10.000 m og tåler tryk fra flere til hundredvis af atmosfærer. Så, ferskvands indbyggere(svømmebiller, hjemmesko, suvoikaer osv.) kan tåle op til 600 atmosfærer i forsøg. Holothurians af slægten Elpidia og orme Priapulus caudatus lever fra kystzonen til ultra-abyssal zone. Samtidig skal det bemærkes, at mange indbyggere i havene og oceanerne er relativt stenobatiske og begrænset til visse dybder. Det gælder primært lavvandede og dybhavsarter. Kun kystzonen er beboet af annelidormen Arenicola, bløddyr - limpets(Patella). På store dybder ved et tryk på mindst 400-500 atmosfærer, fisk fra gruppen af ​​lystfiskere, blæksprutter, krebsdyr, havets stjerner, pogonophora og andre.

Tætheden af ​​vand gør det muligt for dyreorganismer at stole på det, hvilket er særligt vigtigt for ikke-skeletformer. Understøttelsen af ​​mediet tjener som en betingelse for at flyde i vand. Det er til denne livsstil, at mange vandlevende organismer er tilpasset.

Lys tilstand. Vandorganismer er i høj grad påvirket af lysforhold og vandgennemsigtighed. Lysintensiteten i vand er stærkt svækket (fig. 5.10), da en del af den indfaldende stråling reflekteres fra vandoverfladen, mens den anden absorberes af dens tykkelse. Lysdæmpningen er relateret til vandets gennemsigtighed. I havene falder for eksempel med stor gennemsigtighed 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 vand 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 absorberes forskelligt af vand, ændres lysets spektrale sammensætning også med dybden, og de røde stråler svækkes. Blågrønne stråler trænger ind i betydelige dybder. Tusmørket i havet, som bliver tykkere med dybden, er først grønt, derefter blåt, indigo, blåviolet, for senere at give plads til konstant mørke. Følgelig erstatter levende organismer hinanden med dybde.

Planter, der lever på vandoverfladen, oplever således ikke mangel på lys, mens nedsænkede og især dybhavsplanter klassificeres som "skyggeflora". De skal tilpasse sig ikke kun til manglen på lys, men også til ændringer i dets sammensætning ved at producere yderligere pigmenter. Dette kan ses i det kendte farvemønster i alger, der lever i forskellige dybder. I lavvandszoner, hvor planterne stadig har adgang til røde stråler, som i størst grad optages af klorofyl, har grønalger en tendens til at dominere. I dybere zoner findes brunalger, der udover klorofyl indeholder de brune pigmenter phycaffein, fucoxanthin osv. Rødalger indeholdende pigmentet phycoerythrin lever endnu dybere. Evnen til at fange sollys med forskellige længder bølger. Dette fænomen kaldes kromatisk tilpasning.

Dybhavsarter har en række fysiske træk, der er karakteristiske for skyggeplanter. Blandt dem skal det bemærkes det lave kompensationspunkt for fotosyntese (30-100 lux), "skyggenaturen" af fotosyntesens lyskurve med et lavmætningsplateau og i alger, for eksempel store kromatoforer. Hvorimod disse kurver for overflade- og flydende former er af en "lettere" type.

For at bruge svagt lys i processen med fotosyntese kræves et øget område med assimilerende organer. Pilespids (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. "Udløsermekanismen" for udviklingen af ​​"vand"-former af 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, blæreurt, eller har en tynd gennemskinnelig plade - undervandsblade af ægkapsler, åkander, blade af nedsænket damgræs.

Disse træk er også karakteristiske for alger, såsom trådalger, dissekeret thalli fra Characeae og tynd gennemsigtig thalli fra mange dybhavsarter. Dette gør det muligt for hydrofytter at øge forholdet mellem kropsareal og volumen og derfor udvikle et større overfladeareal til en relativt lav pris af organisk masse.

I planter, der er delvist nedsænket i vand heterofili, dvs. forskellen i strukturen af ​​overvands- og undervandsblade af samme plante: Dette er tydeligt synligt i den akvatiske ranunkel (Fig. 5.11) De overvandede har træk, der er fælles for bladene fra overjordiske planter (dorsoventrale) struktur, veludviklet integumentært væv og stomatalt apparat), under vandet - meget tynde eller dissekerede blade. Heterofili blev også bemærket i åkander og ægkapsler, pilespidser og andre arter.

Ris. 5.11. Heterofilt i den akvatiske ranunkel

Ranunculus diversifolius (fra T, G. Goryshina, 1979)

Blade: 1 - over vandet; 2 - under vandet

Et illustrativt eksempel er caddisfluen (Simn latifolium), på hvis stilk man kan se flere former for blade, der afspejler alle overgange fra typisk terrestrisk til typisk akvatisk.

Dybden af ​​vandmiljøet påvirker også dyr, deres farve, artssammensætning osv. I et søøkosystem er hovedlivet for eksempel koncentreret i det vandlag, hvori den mængde lys, der er tilstrækkelig til fotosyntese, trænger ind. Den nedre grænse af dette lag kaldes kompensationsniveauet. Over denne dybde frigiver planter mere ilt, end de forbruger, og det overskydende ilt kan bruges af andre organismer. Under denne dybde kan fotosyntese ikke give respiration, derfor 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 lever dyr, der er farvet med en rødlig nuance, som hjælper dem med at skjule sig for fjender, da den røde farve i blåviolette stråler opfattes som sort. Rød farve er karakteristisk for tusmørkedyr som havaborre, røde koraller, forskellige krebsdyr osv.

Optagelsen af ​​lys i vand er stærkere, jo lavere dens gennemsigtighed er, hvilket skyldes tilstedeværelsen af ​​mineralpartikler (ler, silt) i det. Vandets gennemsigtighed falder også med den hurtige vækst af vandvegetation om sommeren eller med massereproduktionen af ​​små organismer suspenderet i overfladelagene. 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 (mest klart vand) Secchi-skiven er 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 Syrdarya - et par centimeter. Derfor varierer grænserne for fotosyntesezoner meget i forskellige vandområder. I de fleste rent vand fotosyntesezonen, eller den eufotiske zone, når en dybde på højst 200 m, den tusmørke (dysfotiske) zone strækker sig til 1000-1500 m, og dybere, ind i den afotiske zone, trænger sollys slet ikke igennem.

Dagslyset i vand er meget kortere (især i dybe lag) end på land. Mængden af ​​lys i de øverste lag af reservoirer varierer med områdets breddegrad og årstiden. Lange polarnætter begrænser således i høj grad den tid, der er egnet til fotosyntese i de arktiske og antarktiske bassiner, og isdække gør det svært for lys at få adgang til alle frosne vandområder om vinteren.

Salt regime. Saltholdigheden af ​​vand eller salt regime spiller en vigtig rolle i livet af akvatiske organismer. Den kemiske sammensætning af vand dannes under indflydelse af naturlige historiske og geologiske forhold samt menneskeskabte påvirkninger. Indholdet af kemiske forbindelser (salte) i vand bestemmer dets saltholdighed og udtrykkes i gram pr. liter eller i per mil(°/od). Ifølge den generelle mineralisering kan vand opdeles i ferskvand med et saltindhold på op til 1 g/l, brak (1-25 g/l), havsaltholdighed (26-50 g/l) og saltlage (mere end 50 g/l). g/l). De vigtigste opløste stoffer i vand er carbonater, sulfater og chlorider (tabel 5.1).

Tabel 5.1

Sammensætning af basiske salte i forskellige reservoirer (ifølge R. Dazho, 1975)

Blandt ferskvand er der mange, der er 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 er arrangeret som følger: calcium - 64%, magnesium - 17%, natrium - 16%, kalium - 3%. Disse er gennemsnitsværdier, og i hvert enkelt 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 med lavt calciumindhold (mindre end 9 mg pr. 1 liter) og "hårdt" vand, som indeholder store mængder calcium (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. Der er fundet 13 metalloider og mindst 40 metaller i havvand. Med hensyn til vigtighed rangerer bordsalt først, derefter 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 ferskvandsvandorganismer tvinges til intensivt at fjerne det. De har veludtrykte osmoreguleringsprocesser. I protozoer opnås dette ved arbejdet med udskillelsesvakuoler, i flercellede organismer - ved at fjerne vand gennem udskillelsessystemet. Nogle ciliater udskiller en mængde vand svarende til deres kropsvolumen hvert 2-2,5 minut.

Med stigende saltholdighed 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 fra mange marine organismer er isotonisk med koncentrationen af ​​opløste salte i det omgivende vand. I denne henseende er deres osmoregulatoriske funktioner mindre udviklede end ferskvandsdyrs. Osmoregulering er en af ​​grundene til, at mange marine planter og dyr ikke kunne befolke ferskvandsområder og viste sig at være typiske marine beboere: coelenterata (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. Euryhaline 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) og fra havet - multefamilien (Mugilidae).

Planternes levested i vandmiljøet sætter ud over de ovenfor nævnte egenskaber et aftryk på andre aspekter af livet, især på vandregimet i planter bogstaveligt talt omgivet af vand. Sådanne planter har ikke transpiration, og derfor er der ingen "øvre motor", der opretholder vandstrømmen i anlægget. Og på samme tid eksisterer strømmen, der leverer næringsstoffer til vævene (dog meget svagere end i landplanter), med en klart defineret daglig frekvens: mere om dagen, fraværende om natten. En aktiv rolle i dets vedligeholdelse hører til rodtryk (i vedhæftede arter) og aktiviteten af ​​specielle celler, der udskiller vand - vandstomata eller hydatoder.

I ferskvand er planter fastgjort på bunden af ​​reservoiret almindelige. 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). Visse typer af højere ferskvandsplanter er rodløse og flyder frit eller vokser over undervandsgenstande, 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 - det vigtigste miljøfaktor. Det kommer ind i vand 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. Når temperaturen og saltindholdet af vand stiger, falder koncentrationen af ​​ilt i det. I lag, der er stærkt befolket af dyr og bakterier, kan der opstå iltmangel på grund af øget iltforbrug. I Verdenshavet er livsrige dybder fra 50 til 1000 m således karakteriseret ved en kraftig forringelse af luftningen. Det er 7-10 gange lavere end i overfladevand beboet af planteplankton. Forhold nær bunden af ​​reservoirer kan være tæt på anaerobe.

Ved stagnation i små vandmasser bliver vandet også kraftigt udtømt for ilt. Dens mangel kan også opstå om vinteren under is. Ved en koncentration under 0,3-3,5 ml/l er levetiden for aerobe i vand umulig. Iltindholdet i et reservoirs forhold viser sig at være en begrænsende faktor (tabel 5.2).

Tabel 5.2

Iltbehov hos forskellige arter ferskvandsfisk

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 euryoxybionter. Disse omfatter ferskvandsoligochaeter (Tubifex tubifex), gastropoder (Viviparus viviparus). Karper, suder og crucian karper kan modstå meget lav iltmætning af fisk fra fisk. Det er mange arter dog stenoxybiont, det vil sige, at de kun kan eksistere med en tilstrækkelig høj mætning af vand med ilt, f.eks. regnbueørred, fjeldørred, elritse osv. Mange arter af levende organismer er i stand til at falde i en inaktiv tilstand, den s.k. anoxybiose, og dermed opleve en ugunstig periode.

Respiration af akvatiske organismer sker både gennem overfladen af ​​kroppen og gennem specialiserede organer - gæller, lunger, luftrør. Ofte kan kroppens integument tjene som et ekstra åndedrætsorgan. Hos nogle arter er der en kombination af vand- og luftånding, f.eks. lungefisk, sifonophorer, diskofanter, mange lunge bløddyr, krebsdyr Yammarus lacustris osv. Sekundære vanddyr bevarer normalt den atmosfæriske type respiration som energimæssigt mere gunstig og kræver derfor kontakt med luftmiljøet. Disse omfatter pinnipeds, hvaler, vandbiller, myggelarver osv.

Carbondioxid. I vandmiljøet kan levende organismer, udover mangel på lys og ilt, mangle tilgængelig CO 2, for eksempel planter til fotosyntese. Kuldioxid kommer ind i vandet som følge af opløsning af CO 2 i luften, respiration af vandorganismer, nedbrydning af organiske rester og frigivelse fra karbonater. Kuldioxidindholdet 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 ilt. 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. Ved intens fotosyntese af planter er der et øget forbrug af kuldioxid (0,2-0,3 ml/l i timen), hvilket fører til dens mangel. Hydrofytter reagerer på en stigning i CO 2 -indholdet i vand ved at øge fotosyntesen.

En yderligere kilde til CO til fotosyntese af vandplanter er også kuldioxid, som frigives under nedbrydningen af ​​bicarbonatsalte og deres omdannelse til kuldioxid:

Ca(HCO 3) 2 -> CaCO 3 + CO, + H 2 O

De dårligt opløselige karbonater, der dannes i dette tilfælde, sætter sig på overfladen af ​​bladene i form af en kalk eller skorpe, som er tydeligt synlig, når mange vandplanter tørrer ud.

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 neutrale og med en pH-værdi på mere end 7,8 - alkaliske. 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 græshoppe (Jsoetes) og bjørneklo (Sparganium). I et alkalisk miljø (pH 7,7-8,8) er mange typer af tjern og elodea almindelige ved pH 8,4-9, Typha angustifolia når kraftig udvikling. Tørvemosernes sure vand fremmer udviklingen af ​​spagnummoser.

De fleste ferskvandsfisk kan tåle en pH mellem 5 og 9. Hvis pH er mindre end 5, sker der en massiv død af fisk, og over 10 dør alle fisk og andre dyr.

I søer med et surt miljø findes ofte larver af dipteraer af slægten Chaoborus, og i sumpenes sure vand er skaljordstængler (Testaceae) almindelige, lamelgrenede bløddyr af slægten Unio er fraværende, og andre bløddyr er sjældent. fundet.

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 ​​økologisk plasticitet af akvatiske organismer vurderes ikke kun som helhed til et kompleks af faktorer (eury- og stenobionticitet), men også individuelt.

Det er således blevet fastslået, at kystnære planter og dyr, i modsætning til indbyggerne i åbne zoner, hovedsageligt er eurytermiske og euryhaline organismer, på grund af det faktum, at temperaturforholdene 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 er en typisk stenotermisk art og kun vokser i lavvandede, godt opvarmede reservoirer. Indbyggere i overfladelagene, sammenlignet med dybhavsformer, viser sig af ovenstående årsager at være mere eurytermiske og euryhaline.

Økologisk plasticitet er en vigtig regulator for spredning af organismer. Det er bevist, at akvatiske organismer med høj økologisk plasticitet er udbredt, for eksempel Elodea. Det modsatte eksempel er artemia solina, som lever i små reservoirer med meget saltvand og er en typisk stenohalin-repræsentant med snæver økologisk plasticitet. I forhold til andre faktorer har den betydelig plasticitet og findes ret ofte i saltvandsområder.

Økologisk plasticitet afhænger af organismens alder og udviklingsfase. For eksempel havet gastropod Littorina som voksen ved lavvande dagligt lang tid gør uden vand, men dens larver fører en planktonisk livsstil og kan ikke tåle udtørring.

Funktioner af plantetilpasning til vandmiljøet. Vandparadis| Sthenia har betydelige forskelle fra landlevende planteorganismer. Vandplanters evne til at absorbere fugt og mineralsalte direkte fra det omgivende miljø afspejles således i deres morfologiske og fysiologiske organisation. Karakteristisk for vandplanter er den dårlige udvikling af ledende væv og rodsystemet. Rodsystemet tjener hovedsageligt til fastgørelse til undervandssubstratet og udfører ikke funktionerne som mineralernæring og vandforsyning, som i landplanter. Vandplanter lever af hele overfladen af ​​deres krop.

Den betydelige tæthed af vand gør det muligt for planter at bebo hele dens tykkelse. Lavere planter, der bor i forskellige lag og fører en flydende livsstil, har specielle vedhæng til dette formål, der øger deres opdrift og tillader dem at forblive suspenderet. Højere hydrofytter har dårligt udviklet mekanisk væv. Hvordan yni Som nævnt ovenfor er der i deres blade, stængler og rødder luftbærende intercellulære hulrum, der øger letheden og opdriften af ​​organer, der er suspenderet i vand og flyder på overfladen, hvilket også bidrager til bortvaskning af de indre celler med vand med salte og gasser opløst i det. Hydrofytter skelnes | De har en stor bladoverflade med et lille samlet volumen af ​​planten, hvilket giver dem intens gasudveksling med mangel på ilt og andre gasser opløst i vand.

En række vandlevende organismer har udviklet mangfoldighed af blade, eller heterofili. I Salvinia giver neddykkede blade således mineralnæring, mens flydende blade giver organisk næring.

Et vigtigt træk ved planters tilpasning til at leve i vand | Dette miljø skyldes også, at blade nedsænket i vand normalt er meget tynde. Ofte er klorofylet i dem placeret i epidermale celler, hvilket hjælper med at øge intensiteten af ​​fotosyntese i svagt lys. Sådanne anatomiske og morfologiske træk kommer tydeligst til udtryk i vandmoser (Riccia, Fontinalis), Vallisneria spiralis og damgræs (Potamageton).

Beskyttelse mod udvaskning eller udvaskning af mineralsalte fra vandplanters celler er udskillelsen af ​​slim fra specielle celler og dannelsen af ​​endoderm fra tykkere væggede celler i form af en ring.

Forholdsvis lav temperatur i vandmiljøet forårsager døden af ​​vegetative dele af planter nedsænket i vand efter dannelsen af ​​vinterknopper og udskiftning af tynde, ømme sommerblade med sejere og kortere vinterblade. Lav vandtemperatur påvirker vandplanternes generative organer negativt, og dens høje tæthed gør det vanskeligt at overføre pollen. I denne henseende reproducerer vandplanter sig intensivt ved vegetative midler. De fleste flydende og nedsænkede planter bærer blomstrende stængler op i luften og formerer sig seksuelt. Pollen bæres af vind- og overfladestrømme. De frugter og frø, der produceres, fordeles også af overfladestrømme. Dette fænomen kaldes hydrochoria. Vandholdige planter omfatter ikke kun vandplanter, men også mange kystplanter. Deres frugter er meget flydende, forbliver i vandet i lang tid og mister ikke deres spiring. For eksempel transporterer vand frugterne og frøene af pilespids (Sagittaria sagittofolia), almue (Butomus umbellatus) og chastukha (Alisma plantago-aguatica). Frugterne af mange kværne (Carex) er indesluttet i ejendommelige luftsække og bæres af vandstrømme. På samme måde spredte humai-ukrudtet (Sorgnum halepense) sig langs Vakht-floden langs kanalerne.

Egenskaber ved dyrs tilpasning til vandmiljøet. Hos dyr, der lever i et vandmiljø, sammenlignet med planter, er adaptive funktioner mere forskellige, disse omfatter f.eks anatomisk-morfologisk, adfærdsmæssig og osv.

Dyr, der lever i vandsøjlen, har primært tilpasninger, der øger deres opdrift og giver dem mulighed for at modstå bevægelse af vand og 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, bemærkes en reduktion i skeletformationer. I protozoer (Radiolaria, Rhizopoda) er skallerne således porøse, og skelettets flintrygge er hule indeni. Den specifikke tæthed af ctenophora og vandmænd (Scyphozoa) falder på grund af tilstedeværelsen af ​​vand i vævene. Ophobningen af ​​fedtdråber i kroppen (noctils - Noctiluca, radiolarians - Radiolaria) er med til at øge opdriften. Store ophobninger af fedt er observeret i nogle krebsdyr (Cladocera, Copepoda), fisk og hvaler. Kroppens specifikke tæthed reduceres og derved øget opdrift af gasfyldte svømmeblærer, som mange fisk har. Sifonophorer (Physalia, Velella) har kraftige lufthulrum.

Dyr, der passivt svømmer i vandsøjlen, er ikke kun kendetegnet ved et fald i massen, men også af en stigning i kroppens specifikke overfladeareal. 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 flad, rygsøjle, 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), hvirvlende biller (Gerridae) osv. løber frit hen over vandoverfladen Leddyr rører ved vandet med enderne af deres vedhæng dækket af vandafvisende hår, forårsager deformation af overfladen med dannelsen. af en konkav menisk. Når løftekraften (F) rettet opad er større end dyrets masse, vil sidstnævnte blive holdt på vandet på grund af overfladespænding.

Livet på vandoverfladen er således muligt for relativt små dyr, da massen stiger i forhold til terningens størrelse, og overfladespændingen stiger som en lineær værdi.

Aktiv svømning hos dyr udføres ved hjælp af cilia, flageller, bøjning af kroppen og på en reaktiv måde på grund af energien fra den udstødte vandstrøm. Jeg vil opnå den største perfektion inden for jettransport. blæksprutter. Nogle blæksprutter udvikler således hastigheder på op til 40-50 km/t, når de kaster vand ud (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 findes ubevægelige dyr, der fører en tilknyttet livsstil. Disse er hydroider (Hydroidea) og koralpolypper (Anthozoo), søliljer (Crinoidea), muslinger (Br/aMa) osv. De er karakteriseret ved en ejendommelig kropsform, let opdrift (kropsdensiteten er større end densiteten af ​​vand) og specielle anordninger til fastgørelse til underlag.

Vanddyr er for det meste poikilotermiske. Hos homotermiske pattedyr (hvaler, pinnipeds) dannes for eksempel et betydeligt lag af subkutant fedt, som udfører en varmeisolerende funktion.

Dybhavsdyr udmærker sig ved specifikke organisatoriske træk: forsvinden eller svag udvikling af det kalkholdige skelet, en stigning i kropsstørrelse, ofte en reduktion i synsorganerne, øget udvikling af taktile receptorer osv.

Det osmotiske tryk og den ioniske tilstand af opløsninger i dyrekroppen sikres af komplekse mekanismer for vand-saltmetabolisme. Den mest almindelige måde at opretholde konstant osmotisk tryk på er regelmæssigt at fjerne vand, der kommer ind i kroppen ved hjælp af pulserende vakuoler og udskillelsesorganer. Så ferskvandsfisk fjerner overskydende vand ved at arbejde hårdt udskillelsessystem, og salte absorberes gennem gællefilamenterne. Havfisk er tvunget til at genopbygge deres vandreserver og drikker derfor havvand, og overskydende salte tilført vand fjernes fra kroppen gennem gællefilamenterne (fig. 5.13).

Ris. 5.13. Udskillelse og osmoregulering i ferskvandsteleost

fisk (A), elasmobranchs (B) og marine benfisk (C)

Forkortelserne hypo-, iso- og hyper- angiver toniciteten af ​​det indre miljø i forhold til det ydre (fra N. Green et al., 1993)

En række hydrobionter har et særligt fodringsmønster - dette er filtrering eller sedimentering af partikler af organisk oprindelse suspenderet i vand, adskillige små organismer. Denne fodringsmetode kræver ikke store energiforbrug i jagten på bytte og er typisk for elastiske bløddyr, fastsiddende pighuder, ascidier, planktoniske krebsdyr osv. Filter-fodrende dyr spiller en vigtig rolle i biologisk behandling reservoirer.

Ferskvandsdafnier, cyclops såvel som det mest udbredte krebsdyr i havet, Calanus finmarchicus, filtrerer op til 1,5 liter vand pr. individ pr. dag. Muslinger, der lever på et areal på 1 m 2, kan drive 150-280 m 3 vand om dagen gennem kappehulen og udfælde suspenderede partikler.

På grund af den hurtige dæmpning af lysstråler i vand begrænser liv i konstant tusmørke eller mørke i høj grad vandorganismers visuelle orienteringsevne. Lyd bevæger sig hurtigere i vand end i luft, og akvatiske organismer har en bedre udviklet visuel orientering til lyd. Nogle arter opdager endda infralyde. 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 orienterer sig ved hjælp af ekkolokalisering - opfattelsen af ​​reflekterede lydbølger. Princippet med delfinlokalisatoren er at udsende lydbølger, der bevæger 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 forårsager lydrefleksionen.

Der kendes omkring 300 fiskearter, som er i stand til at generere elektricitet og bruge den til orientering og signalering. En række fisk (elektrisk rokke, elektrisk ål osv.) bruger elektriske felter til forsvar og angreb.

Karakteristisk for vandorganismer gammel måde orientering - opfattelse af miljøets kemi. Kemoreceptorerne i mange hydrobionter (laks, ål osv.) er ekstremt følsomme. I træk på tusindvis af kilometer finder de gyde- og fødepladser med forbløffende nøjagtighed.

Ændrede forhold i vandmiljøet forårsager også visse adfærdsmæssige reaktioner hos organismer. Lodret (ned i dybden, stiger til overfladen) og horisontal (gydning, overvintring og fodring) migrationer af dyr er forbundet med ændringer i belysning, temperatur, saltholdighed, gasregime og andre faktorer. I havene og oceanerne deltager millioner af tons vandorganismer i vertikale vandringer, og under vandrette vandringer kan vanddyr rejse hundreder og tusinder af kilometer.

Der er mange midlertidige, lavvandede vandområder på Jorden, der dukker op efter flodoversvømmelser, kraftig regn, snesmeltning osv. Generelle egenskaber indbyggere i udtørrende reservoirer er evnen til at føde adskillige afkom på kort tid og udholde lange perioder uden vand og gå over i en tilstand af reduceret vital aktivitet - hypobiose.

Tidligere

Fordeling af organismer efter levende miljø

I processen med den lange historiske udvikling af levende stof og dannelsen af ​​stadig mere avancerede former for levende væsener, blev organismer, der mestrer nye levesteder, fordelt på Jorden i henhold til dens mineralskaller (hydrosfære, lithosfære, atmosfære) og tilpasset til eksistensen i nøje definerede betingelser.

Det første livsmedium var vand. Det var i den livet opstod. Efterhånden som den historiske udvikling skred frem, begyndte mange organismer at befolke land-luft-miljøet. Som et resultat dukkede landplanter og dyr op, som hurtigt udviklede sig og tilpassede sig nye livsbetingelser.

I processen med at fungere af levende stof på land blev litosfærens overfladelag gradvist omdannet til jord, til en slags, som V.I. Jorden begyndte at blive befolket af både akvatiske og terrestriske organismer, at skabe et specifikt kompleks af dets indbyggere.

Således på moderne jord Der skelnes klart mellem fire livsmiljøer - akvatiske, jord-luft, jord og levende organismer - som adskiller sig væsentligt i deres betingelser. Lad os se på hver af dem.

Generelle egenskaber. Livets vandmiljø, hydrosfæren, optager op til 71 % af klodens areal. Med hensyn til volumen anslås vandreserverne på Jorden til 1370 millioner kubikmeter. km, hvilket er 1/800 af klodens rumfang. Den største mængde vand, mere end 98%, er koncentreret i havene og oceanerne, 1,24% er repræsenteret af isen i polarområderne; i ferskvand i floder, søer og sumpe overstiger vandmængden ikke 0,45 %.

Omkring 150.000 dyrearter lever i vandmiljøet (ca. 7 % af deres samlede antal på globus) og 10.000 plantearter (8%). På trods af det faktum, at repræsentanter for langt de fleste grupper af planter og dyr forblev i vandmiljøet (i deres "vugge"), er antallet af deres arter betydeligt mindre end dem for terrestriske. Det betyder, at udviklingen på land foregik meget hurtigere.

Den mest forskelligartede og rige flora og fauna i havene og oceanerne i de ækvatoriale og tropiske regioner (især Stillehavet og Atlanterhavet). Syd og nord for disse bælter bliver den kvalitative sammensætning af organismer gradvist udtømt. I området af det østindiske øhav er der omkring 40.000 dyrearter, og i Laptevhavet er der kun 400. Desuden er hovedparten af ​​verdenshavets organismer koncentreret i et relativt lille område med havkysterne i den tempererede zone og blandt mangroverne i tropiske lande. I store vandområder langt fra kysten er der ørkenområder, praktisk talt blottet for liv.

Andelen af ​​floder, søer og sumpe i biosfæren er ubetydelig sammenlignet med havenes og oceanernes. Ikke desto mindre skaber de forsyningen af ​​ferskvand, der er nødvendig for et stort antal planter og dyr, såvel som for mennesker.

Vandmiljøet har en stærk indflydelse på dets indbyggere. Til gengæld påvirker det levende stof i hydrosfæren habitatet, behandler det, involverer det i stoffernes kredsløb. Det anslås, at vandet i havene og oceanerne, floder og søer nedbrydes og genoprettes i det biotiske kredsløb over 2 millioner år, det vil sige, at det hele har passeret gennem planetens levende stof mere end tusind gange*. Således 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 selv i stående reservoirer, for ikke at nævne strømmende, hurtigt strømmende floder og vandløb. Havene og oceanerne oplever ebbe og flod, kraftige strømme og storme; I søer bevæger vandet sig under påvirkning af vind og temperatur. Vandets bevægelse sikrer tilførsel af akvatiske organismer med ilt og næringsstoffer og fører til en udligning (fald) i temperaturen i hele reservoiret.

Indbyggerne i reservoirer har udviklet passende tilpasninger til miljøets mobilitet. For eksempel er der i strømmende reservoirer såkaldte "begroende" planter, der er fast knyttet til undervandsobjekter - grønne alger (Cladophora) med et spor af skud, kiselalger (Diatomeae), vandmoser (Fontinalis), der danner et tæt dække selv på sten i hurtige flodrifter.

Dyr tilpassede sig også vandmiljøets mobilitet. Hos fisk, der lever i hurtigt strømmende floder, er kroppen næsten rund i tværsnit (ørred, elritse). De bevæger sig normalt mod strømmen. Hvirvelløse dyr af strømmende vandområder forbliver normalt i bunden, deres krop er fladtrykt i dorso-ventral retning, mange har forskellige fikseringsorganer på den ventrale side, hvilket gør det muligt for dem at fæstne sig til undervandsobjekter. I havene opleves den stærkeste påvirkning af bevægende vandmasser af organismer i tidevands- og surfzonerne. På klippekyster i brændingen er smykker (Balanus, Chthamalus), gastropoder (Patella Haliotis) og nogle arter af krebsdyr, der gemmer sig i kystens sprækker, almindelige.

I livet af akvatiske organismer på tempererede breddegrader spiller vandets lodrette bevægelse i stående reservoirer en vigtig rolle. Vandet i dem er tydeligt opdelt i tre lag: den øvre epilimnion, hvis temperatur oplever skarpe sæsonudsving; temperaturspringslag – metalimnion (termoklin), hvor der observeres en skarp temperaturforskel; nederste dybe lag, hypolimnion, hvor temperaturen ændrer sig lidt hen over året.

Om sommeren er de varmeste lag af vand placeret ved overfladen, og de koldeste er placeret i bunden. Denne lag-for-lag fordeling af temperaturer i et reservoir kaldes direkte lagdeling. Om vinteren, med et fald i temperaturen, observeres en omvendt lagdeling: koldt overfladevand med temperaturer under 4 °C er placeret over relativt varme. Dette fænomen kaldes temperatur dikotomi. Den er især udtalt i de fleste af vores søer sommer og vinter. Som et resultat af temperaturdikotomi dannes en tæthedsstratificering af vand i et reservoir, dets vertikale cirkulation afbrydes, og en periode med midlertidig stagnation begynder.

Om foråret bliver overfladevand, på grund af opvarmning til 4 °C, tættere og synker dybere, og varmere vand stiger op fra dybet for at tage dets plads. Som et resultat af en sådan vertikal cirkulation i reservoiret opstår homotermi, dvs. i nogen tid temperaturen af ​​hele vandmasse jævnet ud. Med en yderligere temperaturstigning bliver de øverste vandlag mindre og mindre tætte og synker ikke længere - sommerstagnationen sætter ind.

Om efteråret afkøles overfladelaget, bliver tættere og synker dybere og fortrænger varmere vand til overfladen. Dette sker før starten af ​​efterårshomotermi. Når overfladevand afkøles til under 4 °C, bliver det igen mindre tæt og forbliver igen på overfladen. Som et resultat stopper vandcirkulationen, og der opstår vinterstagnation.

Organismer i vandområder på tempererede breddegrader er godt tilpasset til sæsonbestemte lodrette bevægelser af vandlag, til forårs- og efterårshomotermi og til sommer- og vinterstagnation (fig. 13).

I søer på tropiske breddegrader falder overfladevandstemperaturen aldrig under 4 °C, og temperaturgradienten i dem er tydeligt udtrykt ned til de dybeste lag. Blanding af vand sker som regel her uregelmæssigt i den koldeste tid af året.

Særlige livsbetingelser udvikler sig ikke kun i vandsøjlen, men også i bunden af ​​reservoiret, da der ikke er nogen luftning i jorden, og mineralforbindelser vaskes ud af dem. Derfor har de ikke frugtbarhed og tjener kun som et mere eller mindre fast substrat for akvatiske organismer, der hovedsageligt udfører en mekanisk-dynamisk funktion. I denne henseende får størrelsen af ​​jordpartikler, tætheden af ​​deres kontakt med hinanden og modstand mod udvaskning af strømme den største miljømæssige betydning.

Abiotiske faktorer i vandmiljøet. Vand som livsmiljø har særlige fysiske og kemiske egenskaber.

Hydrosfærens temperaturregime er fundamentalt anderledes end i andre miljøer. Temperaturudsving i verdenshavet er relativt små: den laveste er omkring –2 °C, og den højeste er cirka 36 °C. Amplituden af ​​oscillationer her falder derfor inden for 38 °C. Med dybden falder temperaturen på vandet i havene. Selv i tropiske områder i en dybde på 1000 m overstiger den ikke 4-5°C. I dybet af alle oceaner er der et lag koldt vand (fra -1,87 til + 2°C).

I friske indre reservoirer på tempererede breddegrader varierer temperaturen på overfladelagene af vand fra -0,9 til +25 ° C, i dybere vand er det 4-5 ° C. Undtagelsen er termiske kilder, hvor temperaturen på overfladelaget nogle gange når 85-93 °C.

Termodynamiske egenskaber ved vandmiljøet, såsom høj specifik varmekapacitet, høj varmeledningsevne og ekspansion ved frysning, skaber særligt gunstige betingelser for liv. Disse forhold er også sikret af den høje latente fusionsvarme af vand, som et resultat af hvilken om vinteren temperaturen under isen aldrig er under frysepunktet (for ferskvand ca. 0 ° C). Da vand har den største tæthed ved 4° C, og når det fryser udvider det sig, dannes der om vinteren kun is på toppen, men hovedtykkelsen fryser ikke.

Da vandområdernes temperaturregime er kendetegnet ved stor stabilitet, er de organismer, der lever i det, karakteriseret ved en relativ konstant kropstemperatur og har et snævert område af tilpasningsevne til udsving i miljøtemperaturen. Selv mindre afvigelser i termisk tilstand Alt sammen kan føre til væsentlige ændringer i dyrs og planters liv. Et eksempel er den "biologiske eksplosion" af lotus (Nelumbium caspium) i den nordligste del af dens habitat - i Volga-deltaet. I lang tid dette eksotisk plante beboede kun en lille bugt. I løbet af det sidste årti er arealet af lotuskrat vokset næsten 20 gange og optager nu over 1.500 hektar vandområde. Denne hurtige spredning af lotusen forklares af det generelle fald i niveauet af Det Kaspiske Hav, som blev ledsaget af dannelsen af ​​mange små søer og flodmundinger ved mundingen af ​​Volga. På varme dage sommermånederne Vandet her varmede mere op end før, hvilket bidrog til væksten af ​​lotuskrat.

Vand er også kendetegnet ved betydelig tæthed (i denne henseende er det 800 gange større end luftmediet) og viskositet. Disse træk påvirker planter i det faktum, at deres mekaniske væv udvikler sig meget svagt eller slet ikke, så deres stængler er meget elastiske og bøjer let. De fleste vandplanter er kendetegnet ved opdrift og evnen til at blive suspenderet i vandsøjlen. De stiger til overfladen og falder så igen. Hos mange vanddyr er integumentet rigeligt smurt med slim, hvilket reducerer friktionen under bevægelse, og kroppen får en strømlinet form.

Organismer i vandmiljøet er fordelt i hele dets tykkelse (i oceaniske lavninger blev dyr fundet i dybder på over 10.000 m). Naturligvis oplever de forskellige pres på forskellige dybder. Dybhavsdyr er tilpasset højt blodtryk(op til 1000 atm), er indbyggerne i overfladelagene ikke modtagelige for det. I gennemsnit, i vandsøjlen, for hver 10 m dybde, stiger trykket med 1 atm. Alle hydrobionter er tilpasset denne faktor og er følgelig opdelt i dybhavs- og dem, der lever på lave dybder.

Vandgennemsigtighed og dets lysregime har stor indflydelse på vandlevende organismer. Dette påvirker især fordelingen af ​​fotosyntetiske planter. I mudrede reservoirer lever de kun i overfladelaget, og hvor der er større gennemsigtighed, trænger de ned i betydelige dybder. En vis turbiditet af vand skabes af et stort antal partikler suspenderet i det, hvilket begrænser indtrængning af sollys. Turbiditet i vand kan være forårsaget af partikler af mineralske stoffer (ler, silt) og små organismer. Vandets gennemsigtighed falder også om sommeren med den hurtige vækst af vandvegetation og massereproduktionen af ​​små organismer suspenderet i overfladelagene. Lysregimet for reservoirer afhænger også af årstiden. I nord i tempererede breddegrader Når vandområder fryser, og isen på toppen stadig er dækket af sne, er lysets indtrængning i vandsøjlen stærkt begrænset.

Lysregimet er også bestemt af det naturlige fald i lyset med dybden på grund af det faktum, at vand absorberer sollys. I dette tilfælde absorberes stråler med forskellige bølgelængder forskelligt: ​​røde absorberes hurtigst, mens blågrønne trænger ind i betydelige dybder. Havet bliver mørkere med dybden. Farven på miljøet ændrer sig, gradvist bevæger sig fra grønlig til grøn, derefter til blå, blå, blå-violet, hvilket giver plads til konstant mørke. I overensstemmelse hermed erstattes grønne alger (Chlorophyta) med brune (Phaeophyta) og røde (Rhodophyta), hvis pigmenter er tilpasset til at fange sollys med forskellige bølgelængder. Dyrenes farve ændrer sig også naturligt med dybden. I overfladen lever normalt lette lag af vand, klart og forskelligt farvede dyr, mens dybhavsarter er blottet for pigmenter. I havets skumringszone lever dyr, der er farvet med en rødlig nuance, som hjælper dem med at skjule sig for fjender, da den røde farve i blåviolette stråler opfattes som sort.

Vandets saltholdighed spiller en vigtig rolle i vandorganismers liv. Som du ved, er vand et glimrende opløsningsmiddel for mange mineralske forbindelser. Som et resultat er naturlige reservoirer karakteriseret ved en vis kemisk sammensætning. Højeste værdi har carbonater, sulfater, chlorider. Mængden af ​​opløste salte pr. 1 liter vand i ferskvandsområder overstiger ikke 0,5 g (normalt mindre i havene og oceanerne når den 35 g).

Tabel 6.Fordeling af basiske salte i forskellige reservoirer (ifølge R. Dazho, 1975)

Calcium spiller en væsentlig rolle i ferskvandsdyrs liv. Bløddyr, krebsdyr og andre hvirvelløse dyr bruger det til at bygge skaller og eksoskeletet. Men ferskvandsforekomster, afhængigt af en række omstændigheder (tilstedeværelsen af ​​visse opløselige salte i reservoirets jord, i jorden og jorden på bankerne, i vandet fra tilstrømmende floder og vandløb) varierer meget både i sammensætning og i koncentrationen af ​​salte opløst i dem. Havvandene er mere stabile i denne henseende. Næsten alle kendte elementer blev fundet i dem. Men med hensyn til vigtighed indtager bordsalt først pladsen, derefter magnesiumchlorid og magnesiumsulfat og kaliumchlorid.

Ferskvandsplanter og -dyr lever i et hypotont miljø, det vil sige et miljø, 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, og ferskvandshydrobionter er tvunget til intensivt at fjerne det. I denne henseende er deres osmoreguleringsprocesser godt udtrykt. Koncentrationen af ​​salte i kropsvæsker og væv fra mange marine organismer er isotonisk med koncentrationen af ​​opløste salte i det omgivende vand. Derfor udvikles deres osmoregulatoriske funktioner ikke i samme omfang som hos ferskvandsdyr. Vanskeligheder med osmoregulering er en af ​​grundene til, at mange marine planter og især dyr ikke var i stand til at befolke ferskvandsområder og viste sig, med undtagelse af visse repræsentanter, at være typiske marine beboere (coelenterata - Coelenterata, pighuder - Echinodermata, pogonophora - Pogonophora , svampe - Spongia, sækdyr – Tunicata). På det eller Insekter lever praktisk talt ikke i havene og oceanerne, mens ferskvandsbassiner er rigeligt befolket af dem. Typisk marine og typisk ferskvandsarter tolererer ikke væsentlige ændringer i vands saltholdighed. Alle af dem er stenohaline organismer. Der er relativt få euryhaline dyr af ferskvands- og marin oprindelse. De findes normalt, og i betydelige mængder, i brakvand. Disse er ferskvandsgedde (Stizostedion lucioperca), brasen (Abramis brama), gedde (Esox lucius) og multefamilien (Mugilidae).

I ferskvand er planter fastgjort på bunden af ​​reservoiret almindelige. Ofte er deres fotosyntetiske overflade placeret over vandet. Disse er cattails (Typha), siv (Scirpus), pilespidser (Sagittaria), åkander (Nymphaea), ægkapsler (Nuphar). I andre er de fotosyntetiske organer nedsænket i vand. Disse omfatter damklods (Potamogeton), urut (Myriophyllum) og elodea (Elodea). Nogle højere planter ferskvand er blottet for rødder. De flyder enten frit eller vokser over undervandsobjekter eller alger knyttet til jorden.

Selvom ilt ikke spiller en væsentlig rolle i luftmiljøet, er det den vigtigste miljøfaktor i vandmiljøet. Dens indhold i vand er omvendt proportional med temperaturen. Med faldende temperatur øges iltens opløselighed ligesom andre gasser. Akkumuleringen af ​​ilt opløst i vand sker som følge af dets indtræden fra atmosfæren såvel som på grund af grønne planters fotosyntetiske aktivitet. Når vand blandes, hvilket er typisk for strømmende reservoirer og især for hurtigt strømmende floder og vandløb, stiger iltindholdet også.

Forskellige dyr har forskellige behov for ilt. For eksempel er ørred (Salmo trutta) og elritse (Phoxinus phoxinus) meget følsomme over for dens mangel og lever derfor kun i hurtigt strømmende, kolde og velblandede farvande. Roach (Rutilus rutilus), ruffe (Acerina cernua), karper (Cyprinus carpio), karpe (Carassius carassius) er uhøjtidelige i denne henseende, og larverne af chironomid-myg (Chironomidae) og tubifex-orme (Tubifex) lever i stor dybde. hvor der slet ikke er ilt eller meget lidt af det. Vandinsekter og bløddyr (Pulmonata) kan også leve i vandområder med lavt iltniveau. Men de stiger systematisk til overfladen og opbevarer frisk luft i nogen tid.

Kuldioxid er omkring 35 gange mere opløseligt i vand end oxygen. Der er næsten 700 gange mere af det i vand end i atmosfæren, hvorfra det kommer. Derudover er carbonater og bikarbonater af alkali- og jordalkalimetaller en kilde til kuldioxid i vand. Kuldioxid indeholdt i vand sikrer fotosyntese af vandplanter og deltager i dannelsen af ​​kalkholdige skeletstrukturer hos hvirvelløse dyr.

Koncentrationen af ​​brintioner (pH) er af stor betydning for vandorganismers liv. Ferskvandsbassiner med en pH-værdi på 3,7-4,7 betragtes som sure, 6,95-7,3 betragtes som neutrale, og dem med en pH-værdi på over 7,8 er alkaliske. I ferskvandsområder oplever pH endda daglige udsving. Havvand er mere basisk, og dets pH ændres meget mindre end ferskvand. pH falder med dybden.

Koncentrationen af ​​brintioner spiller en stor rolle i fordelingen af ​​akvatiske organismer. Ved en pH-værdi på mindre end 7,5 vokser græshoppe (Isoetes) og burberry (Sparganium) ved 7,7-8,8, dvs. i et basisk miljø udvikles mange typer af damgræs og elodea. I sumpenes sure vand dominerer sphagnummoser (Sphagnum), men elasmobranch-bløddyr af slægten Unio er fraværende, men skaljordstængler (Testacea) er rigelige. De fleste ferskvandsfisk kan modstå en pH mellem 5 og 9. Hvis pH er mindre end 5, sker der en massiv død af fisk, og over 10 dør alle fisk og andre dyr.

Økologiske grupper af hydrobionter. Vandsøjlen - pelagisk (pelagos - hav) er beboet af pelagiske organismer, der aktivt kan svømme eller opholde sig (flyde) i bestemte lag. I overensstemmelse med dette er pelagiske organismer opdelt i to grupper - nekton og plankton. Bundbeboere udgør den tredje økologiske gruppe af organismer - benthos.

Nekton (nekios–· flydende)– Dette er en samling af pelagiske aktivt bevægende dyr, der ikke har en direkte forbindelse med bunden. Det er hovedsageligt store dyr, der kan overkomme lange afstande og stærke vandstrømme. De er kendetegnet ved en strømlinet kropsform og veludviklede bevægelsesorganer. Typiske nektoniske organismer er fisk, blæksprutter, pinnipeds og hvaler. I ferskvand omfatter nekton udover fisk padder og aktivt bevægende insekter. Mange havfisk kan bevæge sig gennem vandet med stor hastighed. Nogle blæksprutter (Oegopsida) svømmer meget hurtigt, op til 45-50 km/t, sejlfisk (Istiopharidae) når hastigheder på op til 100-10 km/t, og sværdfisk (Xiphias glabius) når hastigheder på op til 130 km/t.

Plankton– svævende, vandrer)– Dette er et sæt pelagiske organismer, der ikke har evnen til hurtige aktive bevægelser. Planktoniske organismer kan ikke modstå strømme. Disse er hovedsageligt små dyr - zooplankton og planter - fytoplankton. Planktonet omfatter periodisk larverne fra mange dyr, der flyder i vandsøjlen.

Planktoniske organismer er placeret enten på overfladen af ​​vandet eller i dybden eller endda i bundlaget. De første danner en særlig gruppe - neuston. Organismer, hvis krop er placeret i vand, og en del af dem er over overfladen, kaldes pleuston. Disse er sifonophorer (Siphonophora), andemad (Lemna) osv.

Planteplankton er af stor betydning i vandområdernes liv, da det er hovedproducenten af ​​organisk stof. Det omfatter primært kiselalger (Diatomeae) og grønalger (Chlorophyta), planteflagellater (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) og coccolitophorider (Coccolitophoridae). I nordlige farvande Verdenshavene er domineret af kiselalger, og i tropiske og subtropiske områder - pansrede flagellater. I ferskvand er udover kiselalger grøn- og blågrønalger (Suanophyta) almindelige.

Zooplankton og bakterier findes i alle dybder. Marine zooplankton er domineret af små krebsdyr (Copepoda, Amphipoda, Euphausiacea) og protozoer (Foraminifera, Radiolaria, Tintinnoidea). Dens større repræsentanter er pteropoder (Pteropoda), vandmænd (Scyphozoa) og svømmende ctenophora (Ctenophora), salper (Salpae) og nogle orme (Alciopidae, Tomopteridae). I ferskvand er dårligt svømmende, relativt store krebsdyr (Daphnia, Cyclopoidea, Ostracoda, Simocephalus; Fig. 14), mange hjuldyr (Rotatoria) og protozoer almindelige.

Den største artsdiversitet opnås af plankton i tropiske farvande.

Grupper af planktoniske organismer er differentierede efter størrelse. Nannoplankton (nannos - dværg) er de mindste alger og bakterier; mikroplankton (mikro - små) - de fleste alger, protozoer, hjuldyr; mesoplankton (mesos - midten) - copepoder og cladocerans, rejer og en række dyr og planter, ikke mere end 1 cm i længden; makroplankton (makroer – store) – vandmænd, mysider, rejer og andre organismer større end 1 cm; megaloplankton (megalos – enormt) – meget stort, over 1 m, dyr. For eksempel når den svømmende ctenophore (Cestus veneris) en længde på 1,5 m, og cyanea goplerne (Suapea) har en klokke med en diameter på op til 2 m og tentakler 30 m lange.

Planktoniske organismer er en vigtig fødebestanddel for mange vanddyr (herunder sådanne giganter som bardehvaler - Mystacoceti), især i betragtning af, at de, og især fytoplankton, er karakteriseret ved sæsonbestemte udbrud af massereproduktion (vandopblomstringer).

Benthos– dybde)– et sæt organismer, der lever i bunden (på jorden og i jorden) af vandområder. Det er opdelt i phytobenthos og zoobenthos. Hovedsageligt repræsenteret af vedhæftede eller langsomt bevægende dyr, såvel som gravende dyr. Kun på lavt vand består den af ​​organismer, der syntetiserer organisk stof (producenter), forbruger (forbrugere) og ødelægger (nedbrydere) det. På store dybder, hvor lys ikke trænger ind, er phytobenthos (producenter) fraværende.

Bundorganismer adskiller sig i deres livsstil - mobile, stillesiddende og immobile; ved fodringsmetode - fotosyntetisk, kødædende, planteædende, detrivorous; efter størrelse – makro-, meso-mikrobenthos.

Havenes phytobenthos omfatter hovedsageligt bakterier og alger (kiselalger, grøn, brun, rød). Langs kysterne er der også blomstrende planter: Zostera, Phyllospadix, Rup-pia. Den rigeste phytobenthos er i stenede og stenede områder af bunden. Langs kysterne danner tang (Laminaria) og fucus (Fucus) nogle gange en biomasse på op til 30 kg pr. m. På blød jord, hvor planter ikke kan fæstne sig, udvikles phytobenthos hovedsageligt på steder, der er beskyttet mod bølger.

Ferskvandsfytobenzos er repræsenteret af bakterier, kiselalger og grønne alger. Kystnære planter er rigelige, beliggende inde i landet fra kysten i klart definerede bælter. I den første zone vokser der halvt neddykkede planter (rør, siv, kathale og sav). Den anden zone er besat af nedsænkede planter med flydende blade (åkander, andemad, åkander). Den tredje zone er domineret af nedsænkede planter - dammen, elodea osv.

I henhold til deres livsstil kan alle vandplanter opdeles i to økologiske hovedgrupper: hydrofytter - planter, der kun er nedsænket i vand med deres nederste del og sædvanligvis rod i jorden, og hydatofytter - planter, der er helt nedsænket i vand, men nogle gange flyde på overfladen eller har flydende blade.

Den marine zoobenthos er domineret af foraminiferer, svampe, coelenterater, nemerteaner, polychaete-orme, sipunculider, bryozoer, brachiopoder, bløddyr, ascidianer og fisk. Bentiske former er mest talrige i lavvandede farvande, hvor deres samlede biomasse ofte når titusvis af kilogram pr. 1 kvadratmeter. m. Med dybden falder antallet af benthos kraftigt og på store dybder beløber sig til milligram pr. m.

I ferskvandsområder er der mindre zoobenthos end i havene og oceanerne, og artssammensætningen er mere ensartet. Disse er hovedsageligt protozoer, nogle svampe, cilierede og polychaete orme, igler, bryozoer, bløddyr og insektlarver.

Økologisk plasticitet af akvatiske organismer. Vandorganismer har mindre økologisk plasticitet end terrestriske, da vand er et mere stabilt miljø, og dets abiotiske faktorer undergår relativt små udsving. Marine planter og dyr er mindst plastik. De er meget følsomme over for ændringer i vandets saltholdighed og temperatur. Således kan madrepore-koraller ikke modstå selv svag afsaltning af vand og lever kun i havene, desuden på fast grund ved en temperatur ikke lavere end 20 ° C. Disse er typiske stenobionter. Der er dog arter med øget økologisk plasticitet. For eksempel er rhizomet Cyphoderia ampulla en typisk eurybiont. Den lever i have og ferskvand, i varme damme og kolde søer.

Ferskvandsdyr og -planter er generelt meget mere fleksible end marine, da ferskvand som levemiljø er mere varierende. De mest fleksible er brakvandsbeboerne. De er tilpasset både høje koncentrationer af opløste salte og betydelig afsaltning. Der er dog et relativt lille antal arter, da miljøfaktorer undergår betydelige ændringer i brakvand.

Bredden af ​​akvatiske organismers økologiske plasticitet vurderes ikke kun i forhold til hele komplekset af faktorer (eury- og stanobionticitet), men også til enhver af dem. Kystnære planter og dyr, i modsætning til indbyggerne i åbne zoner, er hovedsageligt eurytermiske og euryhaline organismer, da temperaturforholdene 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.). En typisk stenotermisk art er lotus. Den vokser kun i godt opvarmede lavvandede reservoirer. Af samme grunde viser indbyggerne i overfladelagene sig at være mere euryterme og euryhaline i sammenligning med dybhavsformer.

Økologisk plasticitet tjener som en vigtig regulator for spredning af organismer. Som regel er akvatiske organismer med høj økologisk plasticitet ret udbredt. Det gælder for eksempel elodea. Imidlertid er krebsdyret artemia (Artemia salina) diametralt modsat det i denne forstand. Den lever i små vandmasser med meget saltvand. Dette er en typisk stenohaline-repræsentant med snæver økologisk plasticitet. Men i forhold til andre faktorer er den meget plastisk og findes derfor overalt i saltvandsforekomster.

Økologisk plasticitet afhænger af organismens alder og udviklingsfase. Således går den marine gastropod Littorina som voksen uden vand i lang tid hver dag ved lavvande, og dens larver fører en rent planktonisk livsstil og kan ikke tåle udtørring.

Adaptive egenskaber ved vandplanter. Vandplanters økologi er som nævnt meget specifik og adskiller sig markant fra økologien for de fleste landlevende planteorganismer. Vandplanters evne til at absorbere fugt og mineralsalte direkte fra miljøet afspejles i deres morfologiske og fysiologiske organisation. Vandplanter er primært karakteriseret ved dårlig udvikling af ledende væv og rodsystemer. Sidstnævnte tjener hovedsageligt til fastgørelse til undervandssubstratet og udfører i modsætning til landplanter ikke funktionen af ​​mineralernæring og vandforsyning. I denne henseende er rødderne af rodfæstede vandplanter blottet for rodhår. De lever af hele kroppens overflade. De kraftigt udviklede jordstængler af nogle af dem tjener til vegetativ formering og opbevaring. næringsstoffer. Disse er mange damweeds, åkander og ægkapsler.

Den høje vandtæthed gør det muligt for planter at bebo hele dens tykkelse. Til dette formål har lavere planter, der bor i forskellige lag og fører en flydende livsstil, specielle vedhæng, der øger deres opdrift og tillader dem at forblive suspenderet. Mekanisk væv er dårligt udviklet i højere hydrofytter. I deres blade, stængler og rødder er der som nævnt luftbærende intercellulære hulrum. Dette øger letheden og opdriften af ​​organer, der er suspenderet i vand og flyder på overfladen, og hjælper også med at vaske indre celler væk med vand med gasser og salte opløst i det. Hydatofytter er generelt karakteriseret ved en stor bladoverflade med et lille samlet plantevolumen. Dette giver dem en intens gasudveksling, når der er mangel på ilt og andre gasser opløst i vand. Mange damkruder (Potamogeton lusens, P. perfoliatus) har tynde og meget lange stængler og blade, deres dæksler er let gennemtrængelige for ilt. Andre planter har stærkt dissekerede blade (vandsmørblomst – Ranunculus aquatilis, urut – Myriophyllum spicatum, hornurt – Ceratophyllum dernersum).

En række vandplanter har udviklet sig heterophyly (forskellige blade). For eksempel i Salvinia tjener nedsænkede blade som mineralernæring, mens flydende blade giver organisk næring. I åkander og ægkapsler er de flydende og nedsænkede blade væsentligt forskellige fra hinanden. Den øvre overflade af de flydende blade er tæt og læderagtig med et stort antal stomata. Dette fremmer bedre gasudveksling med luft. Der er ingen stomata på undersiden af ​​flydende eller nedsænkede blade.

Et lige så vigtigt adaptivt træk ved planter til at leve i et vandmiljø er, at bladene nedsænket i vand normalt er meget tynde. Klorofyl i dem er ofte placeret i cellerne i epidermis. Dette fører til øgede fotosyntesehastigheder under dårlige lysforhold. Sådanne anatomiske og morfologiske egenskaber kommer tydeligst til udtryk i mange damgræs (Potamogeton), elodea (Helodea canadensis), vandmoser (Riccia, Fontinalis) og Vallisneria spiralis.

Beskyttelsen af ​​vandplanter mod udvaskning af mineralsalte fra celler er udskillelsen af ​​slim af specielle celler og dannelsen af ​​endoderm i form af en ring af tykkere væggede celler.

Den relativt lave temperatur i vandmiljøet forårsager døden af ​​vegetative dele af planter nedsænket i vand efter dannelsen af ​​vinterknopper, samt udskiftning af ømme tynde sommerblade med sejere og kortere vinterblade. Samtidig påvirker lav vandtemperatur de generative organer i vandplanter negativt, og dens høje tæthed gør pollenoverførsel vanskelig. Derfor formerer vandplanter sig intensivt ved vegetative midler. Den seksuelle proces er undertrykt i mange af dem. Tilpasning til vandmiljøets karakteristika bærer de fleste nedsænkede og flydende planter blomstrende stængler op i luften og formerer sig seksuelt (pollen bæres af vind- og overfladestrømme). De resulterende frugter, frø og andre rudimenter fordeles også af overfladestrømme (hydrokory).

Vandholdige planter omfatter ikke kun vandplanter, men også mange kystplanter. Deres frugter er meget flydende og kan forblive i vandet i lang tid uden at miste deres spiring. Vand bærer frugter og frø af chastukha (Alisma plantago-aquatica), pilespids (Sagittaria sagittifolia), sageweed (Butomusumbellatus), damweed og andre planter. Frugterne af mange kværne (Sagekh) er indesluttet i ejendommelige luftsække og bæres også af vandstrømme. Det menes, at selv kokospalmer spredte sig over hele øgrupperne på de tropiske øer i Stillehavet takket være deres frugters opdrift - kokosnødder. Langs Vakhsh-floden, langs kanalerne, spredte gumai-ukrudt (Sorgnum halepense) sig på samme måde.

Adaptive egenskaber hos vanddyr. Dyrenes tilpasning til vandmiljøet er endnu mere forskelligartet end planters. De har anatomiske, morfologiske, fysiologiske, adfærdsmæssige og andre adaptive egenskaber. Selv blot at liste dem er svært. Derfor vil vi i generelle vendinger kun nævne de mest karakteristiske af dem.

Dyr, der lever i vandsøjlen, har først og fremmest tilpasninger, der øger deres opdrift og giver dem mulighed for at modstå bevægelse af vand og strømme. Bundorganismer udvikler tværtimod tilpasninger, der forhindrer dem i at stige op i vandsøjlen, det vil sige, at de reducerer opdriften og giver dem mulighed for at blive i bunden selv i hurtigt strømmende farvande.

I små former, der lever i vandsøjlen, observeres en reduktion i skeletformationer. Hos protozoer (Rhizopoda, Radiolaria) er skallerne porøse, og skelettets flintrygge er hule indeni. Den specifikke tæthed af vandmænd (Scyphozoa) og ctenophora (Ctenophora) falder på grund af tilstedeværelsen af ​​vand i vævene. En stigning i opdrift opnås også ved ophobning af fedtdråber i kroppen (natlys - Noctiluca, radiolarier - Radiolaria). Større ophobninger af fedt er også observeret i nogle krebsdyr (Cladocera, Copepoda), fisk og hvaler. Kroppens specifikke tæthed reduceres også af gasbobler i protoplasmaet af testatamøber og luftkamre i bløddyrs skaller. Mange fisk har svømmeblærer fyldt med gas. Sifonoforerne Physalia og Velella udvikler kraftige luftkaviteter.

Dyr, der passivt svømmer i vandsøjlen, er ikke kun kendetegnet ved et fald i vægt, men også af en stigning i kroppens specifikke overfladeareal. Faktum er, at jo større viskositeten af ​​mediet og jo højere det specifikke overfladeareal af organismens krop er, jo langsommere synker det ned i vandet. Som et resultat bliver dyrets krop flad, og der dannes alle mulige rygsøjler, udvækster og vedhæng på den. Dette er karakteristisk for mange radiolarier (Chalengeridae, Aulacantha), flagellater (Leptodiscus, Craspedotella) og foraminiferer (Globigerina, Orbulina). Da vands viskositet falder med stigende temperatur og stiger med stigende saltholdighed, er tilpasninger til øget friktion mest udtalt, når høje temperaturer og lavt saltindhold. Fx flagellater Ceratium fra Det indiske ocean bevæbnet med længere hornlignende vedhæng end dem, der lever i det kolde vand i det østlige Atlanterhav.

Aktiv svømning hos dyr udføres ved hjælp af cilia, flageller og kropsbøjning. Sådan bevæger protozoer, cilierede orme og hjuldyr sig.

Blandt vanddyr er reaktiv svømning almindelig på grund af energien fra den udstødte vandstrøm. Dette er typisk for protozoer, vandmænd, guldsmedelarver og nogle muslinger. Den reaktive bevægelsesmåde når sin højeste perfektion hos blæksprutter. Nogle blæksprutter udvikler en hastighed på 40-50 km/t, når de kaster vand ud. Større dyr udvikler specialiserede lemmer (svømmeben hos insekter, krebsdyr; finner, svømmefødder). Kroppen af ​​sådanne dyr er dækket af slim og har en strømlinet form.

Stor gruppe dyr, hovedsageligt ferskvandsdyr, bruger en overfladefilm af vand (overfladespænding), når de bevæger sig. For eksempel løber spindebiller (Gyrinidae) og vandstride-bugs (Gerridae, Veliidae) frit på den. Små Hydrophilidae biller bevæger sig langs den nederste overflade af filmen, og damsnegle (Limnaea) og myggelarver er suspenderet fra den. Alle af dem har en række funktioner i strukturen af ​​deres lemmer, og deres integumenter fugtes ikke af vand.

Kun i vandmiljøet findes ubevægelige dyr, der fører en tilknyttet livsstil. De er kendetegnet ved en ejendommelig kropsform, let opdrift (kroppens tæthed er større end tætheden af ​​vand) og specielle anordninger til fastgørelse til underlaget. Nogle knytter sig til jorden, andre kravler langs den eller fører en gravende livsstil, nogle slår sig ned på undervandsgenstande, især bunden af ​​skibe.

Af de dyr, der er knyttet til jorden, er de mest karakteristiske svampe, mange coelenterater, især hydroider (Hydroidea) og koralpolypper (Anthozoa), crinoider (Crinoidea), toskallede(Bivalvia), ildhuder (Cirripedia) osv.

Blandt gravende dyr er der især mange orme, insektlarver og bløddyr. Visse fisk (pigfisk - Cobitis taenia, skrubber - Pleuronectidae, rokker - Rajidae) og lampreylarver (Petromyzones) tilbringer betydelig tid i jorden. Mængden af ​​disse dyr og deres artsdiversitet afhænger af jordtypen (sten, sand, ler, silt). Der er normalt færre af dem på stenet jord end på mudret jord. Invertebrater, der koloniserer mudret jord i massevis, skaber optimale forhold for livet for en række større bundlevende rovdyr.

De fleste vanddyr er poikiloterme, og deres kropstemperatur afhænger af miljøets temperatur. Hos homøotermiske pattedyr (pinnipeds, hvaler) dannes et tykt lag af subkutant fedt, som udfører en termisk isoleringsfunktion.

For vanddyr er miljøbelastningen afgørende. I den forbindelse er der stenobathiske dyr, som ikke kan modstå store trykudsving, og eurybatiske dyr, som lever ved både høj- og lavtryk. Holothurians (Elpidia, Myriotrochus) lever på dybder fra 100 til 9000 m, og mange arter af Storthyngura-krebs, pogonophora, crinoider er placeret på dybder fra 3000 til 10.000 m. Sådanne dybhavsdyr har specifikke organisatoriske træk ; forsvinden eller dårlig udvikling af det kalkholdige skelet; ofte – reduktion af de visuelle organer; styrkelse af udviklingen af ​​taktile receptorer; mangel på kropspigmentering eller omvendt mørk farve.

Opretholdelse af et vist osmotisk tryk og ionisk tilstand af opløsninger i dyrekroppen sikres af komplekse mekanismer for vand-saltmetabolisme. De fleste akvatiske organismer er dog poikilosmotiske, det vil sige, at det osmotiske tryk i deres krop afhænger af koncentrationen af ​​opløste salte i det omgivende vand. Kun hvirveldyr, højere krebsdyr, insekter og deres larver er homoiosmotiske - de opretholder konstant osmotisk tryk i kroppen, uanset vandets saltholdighed.

Marine hvirvelløse dyr har generelt ikke mekanismer for vand-salt-metabolisme: anatomisk er de lukket for vand, men osmotisk er de åbne. Det ville dog være forkert at sige, at de absolut ingen mekanismer har, der styrer vand-salt-metabolismen.

De er simpelthen ufuldkomne, og det forklares med, at saltindholdet i havvand er tæt på saltindholdet i kropssafterne. I ferskvandshydrobionter er saltindholdet og iontilstanden af ​​mineralske stoffer i kropssaft som regel højere end i det omgivende vand. Derfor er deres osmoregulatoriske mekanismer godt udtrykt. Den mest almindelige måde at opretholde konstant osmotisk tryk på er regelmæssigt at fjerne vand, der kommer ind i kroppen ved hjælp af pulserende vakuoler og udskillelsesorganer. Hos andre dyr udvikles uigennemtrængelige dæksler af kitin eller liderlige formationer til disse formål. Nogle mennesker producerer slim på overfladen af ​​deres krop.

Vanskeligheden ved at regulere osmotisk tryk i ferskvandsorganismer forklarer deres artsfattigdom sammenlignet med havets indbyggere.

Lad os bruge eksemplet med fisk til at se, hvordan osmoregulering af dyr forekommer i hav og ferskvand. Ferskvandsfisk fjerner overskydende vand gennem det intensive arbejde i udskillelsessystemet, og absorberer salte gennem gællefilamenterne. Havfisk er tværtimod tvunget til at genopbygge deres vandreserver og drikker derfor havvand, og de overskydende salte, der følger med, fjernes fra kroppen gennem gællefilamenterne (fig. 15).

Ændrede forhold i vandmiljøet forårsager visse adfærdsmæssige reaktioner hos organismer. Vertikale migrationer af dyr er forbundet med ændringer i belysning, temperatur, saltholdighed, gasregime og andre faktorer. I havene og oceanerne deltager millioner af tons vandorganismer i sådanne migrationer (sænker sig ned i dybet, stiger til overfladen). Under vandrette migrationer kan vanddyr rejse hundreder og tusinder af kilometer. Det er mange fisks og vandpattedyrs gyde-, overvintrings- og fødevandringer.

Biofiltre og deres økologiske rolle. Et af de specifikke træk ved vandmiljøet er tilstedeværelsen i det stor mængde fine partikler organisk stof - detritus dannet af døende planter og dyr. Enorme masser af disse partikler sætter sig på bakterier og er, takket være den gas, der frigives som følge af bakterieprocessen, konstant suspenderet i vandsøjlen.

Detritus er en højkvalitetsfødevare for mange akvatiske organismer, så nogle af dem, de såkaldte biofiltre, har tilpasset sig til at opnå det ved hjælp af specifikke mikroporøse strukturer. Disse strukturer filtrerer så at sige vandet og tilbageholder partikler suspenderet i det. Denne fodringsmetode kaldes filtrering. En anden gruppe dyr afsætter detritus på overfladen af ​​enten deres egen krop eller på specielle fangstanordninger. Denne metode kaldes sedimentation. Ofte lever den samme organisme ved både filtrering og sedimentation.

Dyrebiofiltre (elasmobranch bløddyr, fastsiddende pighuder og polychaete ringformede, bryozoer, ascidianer, planktoniske krebsdyr og mange andre) spiller en stor rolle i den biologiske rensning af vandområder. For eksempel en koloni af muslinger (Mytilus) pr. 1 kvm. m passerer gennem kappehulen op til 250 kubikmeter. m vand om dagen, filtrering og udfældning af suspenderede partikler. Det næsten mikroskopiske krebsdyr Calanoida renser op til 1,5 liter vand om dagen. Hvis vi tager det enorme antal af disse krebsdyr i betragtning, virker det arbejde, de udfører i den biologiske rensning af vandområder, virkelig enormt.

I ferskvand er aktive biofiltre perlebyg (Unioninae), tandløse muslinger (Anodontinae), zebramuslinger (Dreissena), dafnier (Daphnia) og andre hvirvelløse dyr. Deres betydning som en slags biologisk "rensningssystem" af vandområder er så stor, at det næsten er umuligt at overvurdere det.

Zoneinddeling af vandmiljøet. Det akvatiske opholdsmiljø er kendetegnet ved klart defineret horisontal og især vertikal zoneinddeling. Alle hydrobionter er strengt begrænset til at leve i visse zoner, der adskiller sig i forskellige livsbetingelser.

I Verdenshavet kaldes vandsøjlen pelagisk, og bunden er bunddyr. Følgelig skelnes der også mellem økologiske grupper af organismer, der lever i vandsøjlen (pelagisk) og på bunden (bundet).

Bunden, afhængigt af dybden af ​​dens forekomst fra vandoverfladen, er opdelt i sublitoral (et område med gradvis tilbagegang til en dybde på 200 m), bathyal (stejl skråning), abyssal (havbund med en gennemsnitlig dybde på 3-6 km), ultra-abyssal (bunden af ​​oceaniske lavninger beliggende i en dybde på 6 til 10 km). Den littorale zone er også kendetegnet - kanten af ​​kysten, som periodisk oversvømmes under højvande (fig. 16).

Åbent vand Verdenshavene (pelagiale) er også opdelt i lodrette zoner svarende til de bentiske zoner: epipelagisk, bathypelagisk, abyssopelagisk.

De kystnære og sublitorale zoner er rigest befolket af planter og dyr. Der er mange sollys, lavt tryk, betydelige temperaturudsving. Indbyggerne i de afgrunds- og ultra-afgrundsdybder lever ved en konstant temperatur, i mørke, og oplever et enormt tryk, der når flere hundrede atmosfærer i de oceaniske lavninger.

En lignende, men mindre klart defineret zoneinddeling er også karakteristisk for indre ferskvandsforekomster.

Nøglebegreber: miljø - levemiljø - vandmiljø - jord-luftmiljø - jordmiljø - organisme som levende miljø

I tidligere lektioner talte vi ofte om "habitat", "levende miljø" og gav ikke dette begreb en nøjagtig definition. Intuitivt forstod vi med "miljø" alt, hvad der omgiver organismen og påvirker den på den ene eller anden måde. Miljøets indflydelse på kroppen er de miljøfaktorer, som vi studerede i tidligere lektioner. Bomiljøet er med andre ord præget af et vist sæt miljøfaktorer.

Den generelt accepterede definition af miljøet er Nikolai Pavlovich Naumov:

MILJØ - alt, hvad der omgiver organismer, påvirker direkte eller indirekte deres tilstand, udvikling, overlevelse og reproduktion.

Der er et stort udvalg af levevilkår på Jorden, som giver en række økologiske nicher og deres "befolkning". Men på trods af denne mangfoldighed er der fire kvalitativt forskellige miljøer liv, der har et bestemt sæt af miljøfaktorer, og derfor kræver et specifikt sæt tilpasninger. Disse er levemiljøerne:

jord-akvatisk (land);

andre organismer.

Lad os stifte bekendtskab med funktionerne i hvert af disse miljøer.

Vandlevende miljø

Ifølge flertallet af forfattere, der studerer livets oprindelse på Jorden, var det evolutionært primære miljø for liv vandmiljøet. Vi finder en del indirekte bekræftelser på 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 et vist væskeindhold inde i kroppen. Organismens indre miljø, hvori de vigtigste fysiologiske processer finder sted, bevarer åbenbart stadig træk ved 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 den vigtigste særpræg vandmiljøet er dets relative konservatisme. For eksempel er amplituden af ​​sæsonbestemte eller daglige temperatursvingninger i vandmiljøet meget mindre end i land-luft-miljøet. Bundtopografi, forskelle i forhold på forskellige dybder, tilstedeværelsen af ​​koralrev mv. skabe en række forskellige forhold i vandmiljøet.

Vandmiljøets egenskaber stammer fra vands fysiske og kemiske egenskaber. Vandets høje densitet og viskositet er således af stor miljømæssig betydning. Vandets vægtfylde er sammenlignelig med den for kroppen af ​​levende organismer. Vandtætheden er cirka 1000 gange højere end luftens densitet. Derfor møder vandorganismer (især aktivt bevægende) en stor kraft af hydrodynamisk modstand. Af denne grund gik udviklingen af ​​mange grupper af vanddyr i retning af dannelsen af ​​kropsformer og bevægelsestyper, der reducerer modstanden, hvilket fører til et fald i energiomkostningerne til svømning. Således findes en strømlinet kropsform 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 forplanter sig godt i vandmiljøet. Dette var vigtigt i udviklingen af ​​sanseorganer, rumlig orientering og kommunikation mellem akvatiske indbyggere. Fire gange større end i luft, afgør lydens hastighed i et vandmiljø mere høj frekvens 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 en obligatorisk forbindelse med bunden eller andet substrat, "svævende" i vandsøjlen.

Elektrisk ledningsevne åbnede muligheden for den evolutionære dannelse af elektriske sanseorganer, forsvar og angreb.

Livets jord-luft-miljø

Jord-luft-miljøet er karakteriseret ved et stort udvalg af levevilkår, økologiske nicher og organismer, der beboer dem. Det skal bemærkes, at organismer spiller en primær rolle i at forme betingelserne for livets land-luft-miljø og frem for alt atmosfærens gassammensætning. Næsten al ilten jordens atmosfære er af biogen oprindelse.

Hovedtrækkene i jord-luft-miljøet er den store amplitude af ændringer i miljøfaktorer, miljøets heterogenitet, virkningen af ​​gravitationskræfter og lav lufttæthed. Et kompleks af fysisk-geografiske og klimatiske faktorer, der er karakteristiske for en bestemt naturområde, fører til den evolutionære dannelse af morfofysiologiske tilpasninger af organismer til livet under disse forhold, mangfoldigheden af ​​livsformer.

Atmosfærisk luft er kendetegnet ved lav og variabel luftfugtighed. Denne omstændighed begrænsede (begrænsede) stort set mulighederne for at mestre land-luft-miljøet og styrede også udviklingen af ​​vand-saltmetabolisme og strukturen af ​​åndedrætsorganerne.

Jord som levemiljø

Jord er resultatet af levende organismers aktivitet. De organismer, der befolkede 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 et resultat af organismers død og er en del af deres ekskreter (sekreter).

Betingelser jordmiljø habitater bestemmes af sådanne jordegenskaber som dens beluftning (det vil sige luftmætning), fugtighed (tilstedeværelse af fugt), varmekapacitet og termisk regime (daglige, sæsonbestemte, årlige temperaturvariationer). Termisk tilstand, sammenlignet med jord-luft-miljøet, mere konservativ, især på stor dybde. Generelt adskiller jorden sig ganske stabile forhold liv.

Lodrette forskelle er også karakteristiske for andre jordegenskaber, for eksempel afhænger lysindtrængning naturligvis af dybden.

Mange forfattere noterer sig den mellemliggende position af jordens levende miljø mellem vand og jord-luft miljø. Jord kan rumme organismer, der har både vand- og luftbåren respiration. 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); kropsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible betræk; reduktion af øjne og forsvinden af ​​pigmenter. Blandt jordbeboere er saprofagi bredt udviklet - spisning af lig af andre dyr, rådnende rester osv.

Organisme som levested

Ordliste

ØKOLOGISK NICHE

en arts position i naturen, herunder ikke kun artens plads i rummet, men også dens funktionelle rolle i det naturlige samfund, position i forhold til abiotiske eksistensbetingelser, sted for individuelle faser livscyklus repræsentanter for en art i tide (for eksempel indtager de tidlige forårsplanter en helt uafhængig økologisk niche).

UDVIKLING

irreversibel historisk udvikling af levende natur, ledsaget af ændringer i den genetiske sammensætning af populationer, dannelse og udryddelse af arter, transformation af økosystemer og biosfæren som helhed.

ORGANISMENS INDRE MILJØ

et miljø præget af relativ konstanthed af sammensætning og egenskaber, der sikrer strømmen af ​​livsprocesser i kroppen. For mand indre miljø Kroppen er et system af blod, lymfe og vævsvæske.

EKHOLOCATION, BELIGGENHED

bestemmelse af en genstands position i rummet ved udsendte eller reflekterede signaler (i tilfælde af ekkolokalisering - perception lydsignaler). De har evnen til at ekkolokalisere marsvin, delfiner, flagermusene. Radar og elektrolokalisering - perception af reflekterede radiosignaler og signaler elektrisk felt. Nogle fisk har evnen til denne type placering - Nillangsnout, gimarch.

Ifølge flertallet af forfattere, der studerer livets oprindelse på Jorden, var det evolutionært primære miljø for liv vandmiljøet. Vi finder meget indirekte bekræftelse af 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 et vist væskeindhold inde i kroppen. Organismens indre miljø, hvori de vigtigste fysiologiske processer finder sted, bevarer åbenbart stadig træk ved 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. Vandmiljøets vigtigste kendetegn er måske dets relative konservatisme. For eksempel er amplituden af ​​sæsonbestemte eller daglige temperatursvingninger i vandmiljøet meget mindre end i land-luft-miljøet. Bundtopografi, forskelle i forhold på forskellige dybder, tilstedeværelsen af ​​koralrev mv. skabe en række forskellige forhold i vandmiljøet. Vandmiljøets karakteristika stammer fra vands fysiske og kemiske egenskaber. Vandets høje densitet og viskositet er således af stor miljømæssig betydning. Vands vægtfylde er sammenlignelig med den for kroppen af ​​levende organismer. Vandtætheden er cirka 1000 gange højere end luftens densitet. Derfor møder vandorganismer (især aktivt bevægende) en stor kraft af hydrodynamisk modstand. Af denne grund gik udviklingen af ​​mange grupper af vanddyr i retning af dannelsen af ​​kropsformer og bevægelsestyper, der reducerer modstanden, hvilket fører til et fald i energiomkostningerne til svømning. Således findes en strømlinet kropsform 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 forplanter sig godt i vandmiljøet. Dette var af stor betydning i udviklingen af ​​sanseorganer, rumlig orientering og kommunikation mellem akvatiske indbyggere. Fire gange større end i luften 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 en obligatorisk 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 karakteriseret ved et stort udvalg af levevilkår, økologiske nicher og organismer, der beboer dem. Det skal bemærkes, at organismer spiller en primær rolle i at forme betingelserne for livets land-luft-miljø og frem for alt atmosfærens gassammensætning. Næsten al ilten i jordens atmosfære er af biogen oprindelse. Hovedtrækkene i jord-luft-miljøet er den store amplitude af ændringer i miljøfaktorer, miljøets heterogenitet, virkningen af ​​gravitationskræfter og lav lufttæthed. Et kompleks af fysisk-geografiske og klimatiske faktorer, der er karakteristiske for en bestemt naturlig zone, fører til den evolutionære dannelse af morfofysiologiske tilpasninger af organismer til livet under disse forhold og mangfoldigheden af ​​livsformer. Det høje iltindhold i atmosfæren (ca. 21%) bestemmer muligheden for dannelsen af ​​et højt (energi)niveau stofskifte. Den atmosfæriske luft er kendetegnet ved lav og variabel luftfugtighed. Denne omstændighed begrænsede (begrænsede) stort set mulighederne for at mestre land-luft-miljøet og styrede også udviklingen af ​​vand-saltmetabolisme og strukturen af ​​åndedrætsorganerne.

Spørgsmål 8. Jord som levemiljø . Jord er resultatet af levende organismers aktivitet. De organismer, der befolkede jord-luftmiljøet, 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 et resultat af organismers død og er en del af deres ekskreter (sekreter). Betingelserne for jordhabitatet bestemmer sådanne egenskaber af jorden som dens beluftning (det vil sige mætning med luft), fugtighed (tilstedeværelse af fugt), varmekapacitet og termisk regime (daglige, sæsonbestemte, årlige temperaturvariationer). Det termiske regime, sammenlignet med jord-luft-miljøet, er mere konservativt, især på store dybder. Generelt har jorden ret stabile levevilkår. Lodrette forskelle er også karakteristiske for andre jordegenskaber, for eksempel afhænger lysindtrængning naturligvis af dybden. Mange forfattere bemærker den mellemliggende position af jordmiljøet af liv mellem vand- og land-luft-miljøet. Jord kan rumme organismer, der har både vand- og luftbåren respiration. 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); kropsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible betræk; reduktion af øjne og forsvinden af ​​pigmenter. Blandt jordbeboere er saprofagi bredt udviklet - spisning af lig af andre dyr, rådnende rester osv.

Vandlevende miljø.

Hydrosfære optager cirka 71% af planetens areal. Dens hovedmængde er koncentreret i havene og oceanerne (94%). I ferskvandsforekomster af vand er mængden af ​​vand meget mindre (0,016%).

Vandmiljøet er hjemsted for omkring 150 tusinde dyrearter (7% af det samlede antal på Jorden) og 10 tusinde arter af planter (8%).

Egenskaber ved vandmiljøet: mobilitet, massefylde, specielle salt-, lys- og temperaturforhold, surhedsgrad (koncentration af brintioner), indhold af ilt, kuldioxid og næringsstoffer.

Et vigtigt træk ved vandmiljøet er dets mobilitet. I vandløb og floder stiger den gennemsnitlige strømningshastighed normalt, når den bevæger sig nedstrøms. Rent faktisk hurtig strøm der vokser planter, der omslutter underlaget, eller trådformede alger, mosser og leverurter. I en svag strøm - planter flyder rundt i strømmen og giver ikke meget modstand mod det og er sikkert fastgjort til et stationært objekt med en rigelig vækst af utilsigtede rødder. Ubundne, fritsvævende planter findes på steder med langsom strøm, eller hvor der slet ikke er strøm.

hvirvelløse dyr vilde floder har en ekstremt flad krop.

Vand er 800 gange stærkere end luft efter tæthed. Tætheden af ​​naturligt vand er 1,35 g/cm3 på grund af saltindholdet. For hver 10 m dybde stiger trykket med 1 atmosfære. I hydrobionter er mekaniske væv stærkt reduceret. Støtten fra miljøet tjener som en betingelse for at svæve og opretholde ikke-skeletformer i vand. Mange hydrobionter er tilpasset denne livsstil.

Salt regime vigtigt for vandlevende organismer Ifølge den generelle mineralisering kan vand opdeles i fersk med et saltindhold på op til 1 g/l, brak (1 - 25 g/l). havets saltholdighed(26 – 50 g/l) og saltlage (mere end 50 g/l). De vigtigste opløste stoffer i vand er carbonater, sulfater og chlorider.

Calcium kan fungere som en begrænsende faktor. Der er "blødt" vand - calciumindhold mindre end 9 mg pr. 1 liter og "hårdt" vand, der indeholder calcium mere end 25 mg pr. 1 liter.

Der er fundet 13 metalloider og mindst 40 metaller i havvand.

Vands saltholdighed kan have en betydelig indflydelse på udbredelsen og forekomsten af ​​organismer.

Strålerne fra forskellige dele af solspektret absorberes forskelligt af vand, lysets spektrale sammensætning ændres med dybden, og de røde stråler svækkes. Blågrønne stråler trænger ind i betydelige dybder. Den dybere tusmørke i havet er først grøn, derefter blå, indigo, blå-violet, senere blandet med konstant mørke.

I lavvandszoner bruger planter røde stråler, som er mest absorberet af klorofyl, som regel dominerer grønne alger. I dybere zoner findes brunalger, der udover klorofyl indeholder de brune pigmenter phycaffein, fucoxanthin osv. Rødalger indeholdende pigmentet phycoerythrin lever endnu dybere. Dette fænomen kaldes kromatografisk tilpasning.

Lyse og forskelligt farvede dyr lever i lyse, overfladelag af vand, der normalt er blottet for pigmenter. Organismer med en rødlig farvetone lever i tusmørkezonen, dette hjælper dem med at skjule sig for fjender.

Amplituden af ​​årlige temperatursvingninger i de øvre lag af havet er ikke mere end 10-15 0 C , i kontinentale farvande 30-35 0 C. Dybe vandlag er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er den gennemsnitlige årlige temperatur af overfladelag 26–27 0 C, i polære farvande er den omkring 0 0 C og lavere. Undtagelsen er termiske kilder, hvor overfladelagets temperatur når 85 – 93 0 C.

Termodynamiske egenskaber i vandmiljøet - høj specifik varme, høj varmeledningsevne og ekspansion under frysning, skaber gunstige betingelser for levende organismer.

Med forfremmelse surhedsgrad vand, falder artsdiversiteten af ​​dyr, der bor i floder, damme og søer, normalt.

Ferskvandsforekomster af vand med en pH på 3,7 - 4,7 betragtes som sure, 6,95 - 7,3 - alkaliske og med en pH på mere end 7,8 - alkaliske. 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.

De fleste ferskvandsfisk kan modstå en pH på 5 til 9. Hvis pH er mindre end 5, så er der en massiv død af fisk, og over 10 dør alle fisk og andre dyr.

De vigtigste gasser i vandmiljøet er oxygen og kuldioxid, og svovlbrinte eller metan er af sekundær betydning.

Ilt til vandmiljøet er den vigtigste miljøfaktor. Det kommer ind i vand fra luften og frigives af planter under fotosynteseprocessen. Når temperaturen og saltindholdet af vand stiger, falder koncentrationen af ​​ilt i det. I lag, der er stærkt befolket af dyr og bakterier, kan der opstå iltmangel på grund af øget iltforbrug. Forhold nær bunden af ​​reservoirer kan være tæt på anaerobe.

Der er 700 gange mere kuldioxid end i atmosfæren, fordi det er 35 gange mere opløseligt i vand.

I vandmiljøet kan der skelnes mellem tre økologiske grupper af akvatiske organismer:

1)nekton (flydende) - Dette er en samling af aktivt bevægende dyr, der ikke har en direkte forbindelse med bunden. Disse er hovedsageligt store dyr, der er i stand til at rejse lange afstande og stærke strømme.

2)plankton (vandrende, flydende)- en samling af organismer, der ikke har evnen til hurtig aktiv bevægelse. Det er opdelt i fytoplankton (planter) og zooplankton (dyr). Planktoniske organismer findes både på vandoverfladen, i dybden og i bundlaget.

3) benthos (dybde) er en samling af organismer, der lever i bunden (på jorden og i jorden) af vandområder. Det er opdelt i zoobenthos og phytobenthos.