Densitet af vand- dette er en faktor, der bestemmer bevægelsesbetingelserne akvatiske organismer og tryk i forskellige dybder. For destilleret vand er densiteten 1 g/cm 3 ved 4 °C. Tætheden af ​​naturligt vand indeholdende opløste salte kan være større, op til 1,35 g/cm 3 . Trykket stiger med dybden med et gennemsnit på 1 × 10 5 Pa (1 atm) for hver 10 m.

På grund af den skarpe trykgradient i vandområder er akvatiske organismer generelt meget mere eurybatiske sammenlignet med landorganismer. Nogle arter, fordelt på forskellige dybder, tolererer tryk fra flere til hundredvis af atmosfærer. For eksempel lever holothurianere af slægten Elpidia og ormene Priapulus caudatus fra kystzonen til ultra-afgrundszonen. Også selvom ferskvandsindbyggere f.eks. kan ciliater, tøffelciliater, svømmebiller osv. tåle op til 6 × 10 7 Pa (600 atm) i forsøget.

Imidlertid er mange indbyggere i havene og oceanerne relativt stenobatiske og begrænset til visse dybder. Stenobacy er oftest karakteristisk for lavvandede og dybhavsarter. De lever kun i kystzonen ringorm sandorm Arenicola, limpet bløddyr (Patella). Mange fisk, for eksempel fra gruppen af ​​lystfiskere, blæksprutter, krebsdyr, pogonophorer, havets stjerner og andre findes kun på store dybder ved et tryk på mindst 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400-500 atm).

Tætheden af ​​vand giver evnen til at læne sig op af det, hvilket er især vigtigt for ikke-skeletformer. Tætheden af ​​miljøet tjener som betingelse for at flyde i vand, og mange vandlevende organismer er tilpasset specifikt til denne livsstil. Suspenderede organismer, der flyder i vand, kombineres til en særlig økologisk gruppe af akvatiske organismer - plankton ("planktos" - svævende).

Ris. 39. Forøgelse i den relative kropsoverflade af planktoniske organismer (ifølge S. A. Zernov, 1949):

A - stangformet:

1 - kiselalger Synedra;

2 - cyanobacterium Aphanizomenon;

3 - peridinalge Amphisolenia;

4 - Euglena acus;

5 - blæksprutte Doratopsis vermicularis;

6 - copepod Setella;

7 - Porcellana larve (Decapoda)

B - dissekerede former:

1 - bløddyr Glaucus atlanticus;

2 - orm Tomopetris euchaeta;

3 - Palinurus krebs larve;

4 - fiskelarve havtaske Lophius;

5 - copepod Calocalanus pavo

Plankton omfatter encellede og koloniale alger, protozoer, vandmænd, sifonophorer, ctenophorer, pteropoder og kølfodsbløddyr, forskellige små krebsdyr, larver af bunddyr, fiskeæg og yngel og mange andre (fig. 39). Planktoniske organismer har mange lignende tilpasninger, der øger deres opdrift og forhindrer dem i at synke til bunds. Sådanne tilpasninger omfatter: 1) en generel stigning i den relative overflade af kroppen på grund af reduktion i størrelse, udfladning, forlængelse, udvikling af talrige fremspring eller setae, hvilket øger friktionen med vand; 2) et fald i densitet på grund af reduktion af skelettet, ophobning af fedtstoffer, gasbobler osv. I kiselalger aflejres reservestoffer ikke i form af tung stivelse, men i form af fedtdråber . Natlyset Noctiluca er kendetegnet ved en sådan overflod af gasvakuoler og fedtdråber i cellen, at cytoplasmaet i det har udseende af tråde, der kun smelter sammen omkring kernen. Sifonophorer, en række vandmænd, planktonsnegle osv. har også luftkamre.

Tang (fytoplankton) svæver passivt i vandet, mens de fleste planktondyr er i stand til at svømme aktivt, men i inden for begrænsede grænser. Planktoniske organismer kan ikke overvinde strømme og transporteres af dem over lange afstande. Mange typer zooplankton De er dog i stand til lodrette migrationer i vandsøjlen i ti og hundreder af meter, både på grund af aktiv bevægelse og ved at regulere deres krops opdrift. En særlig type plankton er en økologisk gruppe Neuston ("nein" - svømme) - indbyggere i overfladefilmen af ​​vand på grænsen til luftmiljø.

Vandets tæthed og viskositet har stor indflydelse på muligheden for aktiv svømning. Dyr, der er i stand til hurtigt at svømme og overvinde strømmens kraft, er forenet i en økologisk gruppe nekton ("nektos" - flydende). Repræsentanter for nekton er fisk, blæksprutter og delfiner. Hurtig bevægelse i vandsøjlen er kun mulig, hvis du har en strømlinet kropsform og højt udviklede muskler. Den torpedoformede form er udviklet hos alle gode svømmere, uanset deres systematiske tilhørsforhold og bevægelsesmetode i vandet: reaktiv, på grund af bøjning af kroppen, ved hjælp af lemmer.

Ilt regime. I iltmættet vand overstiger dets indhold ikke 10 ml pr. 1 liter, hvilket er 21 gange lavere end i atmosfæren. Derfor er vejrtrækningsforholdene for vandorganismer betydeligt komplicerede. Ilt kommer hovedsageligt ind i vandet gennem algernes fotosyntetiske aktivitet og diffusion fra luften. Derfor er de øverste lag af vandsøjlen som regel rigere på denne gas end de nederste. Når temperaturen og saltindholdet af vand stiger, falder koncentrationen af ​​ilt i det. I lag, der er tæt befolket af dyr og bakterier, kan der skabes en kraftig mangel på O 2 på grund af dets øgede forbrug. For eksempel i Verdenshavet er livsrige dybder fra 50 til 1000 m kendetegnet ved en kraftig forringelse af luftningen - den er 7-10 gange lavere end i overfladevand beboet af fytoplankton. Forhold nær bunden af ​​reservoirer kan være tæt på anaerobe.

Blandt akvatiske indbyggere er der mange arter, der kan tolerere store udsving i iltindholdet i vand, op til dets næsten fuldstændige fravær (euryoxybionts - "oxy" - oxygen, "biont" - indbygger). Disse omfatter for eksempel ferskvandsoligochaeten Tubifex tubifex og gastropoden Viviparus viviparus. Blandt fisk kan karper, suder og karper modstå meget lav iltmætning af vand. Dog en række typer stenoxybiont - de kan kun eksistere med tilstrækkelig høj iltmætning af vandet (regnbueørred, fjeldørred, elritse, øjenvippeorm Planaria alpina, larver af majfluer, stenfluer osv.). Mange arter er i stand til at falde i en inaktiv tilstand, når der er mangel på ilt - anoxybiose - og dermed opleve en ugunstig periode.

Respiration af akvatiske organismer sker enten gennem overfladen af ​​kroppen eller gennem specialiserede organer - gæller, lunger, luftrør. I dette tilfælde kan integumentet tjene som et ekstra åndedrætsorgan. For eksempel forbruger loach-fisken i gennemsnit 63 % ilt gennem sin hud. Hvis der sker gasudveksling gennem kroppens integumenter, er de meget tynde. Vejrtrækningen bliver også lettere ved at øge overfladearealet. Dette opnås under arternes udvikling ved dannelse af forskellige udvækster, udfladning, forlængelse og et generelt fald i kropsstørrelse. Nogle arter, når der er mangel på ilt, ændrer aktivt størrelsen af ​​åndedrætsoverfladen. Tubifex tubifex orme forlænger deres krop meget; hydra og søanemone - tentakler; pighuder - ambulacrale ben. Mange fastsiddende og stillesiddende dyr fornyer vand omkring sig, enten ved at skabe en rettet strøm eller oscillerende bevægelser fremme dets blanding. Toskallede bløddyr bruger cilia, der forer væggene i kappehulen til dette formål; krebsdyr - arbejdet i mave- eller thoraxbenene. Igler, klokkemyggelarver (blodorme) og mange oligochaeter svajer deres kroppe og stikker op af jorden.

Hos nogle arter forekommer en kombination af vand- og luftånding. Det er lungefisk, sifonophorer, diskofanter, mange lunge bløddyr, krebsdyr Gammarus lacustris osv. Sekundære vanddyr beholder normalt atmosfærisk type respiration som mere gunstig energimæssigt og kræver derfor kontakt med luftmiljøet, f.eks. pinnipeds, hvaler, vandbiller, myggelarver mv.

Iltmangel i vand fører nogle gange til katastrofale fænomener - Jeg dør, ledsaget af mange akvatiske organismers død. Vinteren fryser ofte forårsaget af dannelsen af ​​is på overfladen af ​​vandmasser og ophør af kontakt med luft; sommer- en stigning i vandtemperaturen og et deraf følgende fald i iltopløseligheden.

Hyppig død af fisk og mange hvirvelløse dyr om vinteren er karakteristisk for f.eks. den nedre del af Ob-flodbassinet, hvis vand, der strømmer fra vådområderne i det vestsibiriske lavland, er ekstremt fattigt på opløst ilt. Nogle gange sker døden i havene.

Ud over mangel på ilt kan døden skyldes en stigning i koncentrationen af ​​giftige gasser i vand - metan, svovlbrinte, CO 2 osv., dannet som følge af nedbrydning af organisk materiale i bunden af ​​reservoirer .

Salt regime. Opretholdelse af vandbalancen i vandorganismer har sine egne detaljer. Hvis det for landdyr og planter er vigtigst at forsyne kroppen med vand under forhold med dets mangel, så er det for hydrobionter ikke mindre vigtigt at opretholde en vis mængde vand i kroppen, når der er et overskud af det i miljøet . Overdreven mængde vand i celler fører til en ændring i osmotisk tryk i dem og forstyrrelse af de vigtigste vitale funktioner.

Mest vandlevende liv poikilosmotisk: det osmotiske tryk i deres krop afhænger af saltindholdet i det omgivende vand. Derfor er den vigtigste måde for vandorganismer at opretholde deres saltbalance på at undgå levesteder med uegnet saltholdighed. Ferskvandsformer kan ikke eksistere i havene, og marine former kan ikke tolerere afsaltning. Hvis vandets saltholdighed er udsat for ændringer, bevæger dyr sig på jagt efter et gunstigt miljø. For eksempel ved afsaltning af havets overfladelag efter kraftig regn radiolarier, havkrebsdyr Calanus og andre falder ned til en dybde på 100 m. Hvirveldyr, højere krebsdyr, insekter og deres larver, der lever i vand homoiosmotisk arter, der opretholder konstant osmotisk tryk i kroppen uanset koncentrationen af ​​salte i vandet.

Hos ferskvandsarter er kropsjuicer hypertoniske ift omgivende vand. De er i fare for overdreven vanding, hvis tilførslen af ​​vand ikke forhindres eller overskydende vand ikke fjernes fra kroppen. 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. Cellen bruger meget energi på at "pumpe" overskydende vand ud. Med stigende saltholdighed bremses vakuolernes arbejde. I Paramecium-tøfler pulserer vakuolen således ved en vandsaltholdighed på 2,5 %o med intervaller på 9 s, ved 5 %o - 18 s, ved 7,5 %o - 25 s. Ved en saltkoncentration på 17,5 % o holder vakuolen op med at virke, da forskellen i osmotisk tryk mellem cellen og det ydre miljø forsvinder.

Hvis vand er hypertonisk i forhold til vandorganismers kropsvæsker, risikerer de at blive dehydreret som følge af osmotiske tab. Beskyttelse mod dehydrering opnås ved at øge koncentrationen af ​​salte også i kroppen af ​​vandlevende organismer. Dehydrering forhindres af vanduigennemtrængelige integumenter af homoiosmotiske organismer - pattedyr, fisk, højere krebs, akvatiske insekter og deres larver.

Mange poikilosmotiske arter overgår til en inaktiv tilstand - suspenderet animation som følge af mangel på vand i kroppen med stigende saltholdighed. Dette er karakteristisk for arter, der lever i puljer af havvand og i kystzonen: hjuldyr, flagellater, ciliater, nogle krebsdyr, sortehavets polychaete Nereis divesicolor osv. Salt suspenderet animation- et middel til at overleve ugunstige perioder under forhold med varierende saltholdighed i vand.

Virkelig euryhalin Der er ikke mange arter blandt akvatiske indbyggere, der kan leve i aktiv tilstand i både fersk- og saltvand. Disse er hovedsageligt arter, der lever i flodmundinger, flodmundinger og andre brakvandsforekomster.

Temperatur reservoirer er mere stabile end på land. Dette skyldes vandets fysiske egenskaber, primært dets høje specifikke varmekapacitet, på grund af hvilken modtagelse eller frigivelse af en betydelig mængde varme ikke forårsager for pludselige temperaturændringer. Fordampningen af ​​vand fra overfladen af ​​reservoirer, som forbruger omkring 2263,8 J/g, forhindrer overophedning af de nederste lag, og dannelsen af ​​is, som frigiver fusionsvarmen (333,48 J/g), bremser deres afkøling.

Amplituden af ​​årlige temperatursvingninger i de øvre lag af havet er ikke mere end 10-15 °C, i kontinentale farvande - 30-35 °C. Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er den gennemsnitlige årlige temperatur for overfladelag +(26-27) °C, i polære farvande er den omkring 0 °C og derunder. I varme landbaserede kilder kan vandtemperaturen nærme sig +100 °C, og i undervandsgejsere er der ved højtryk på havbunden registreret temperaturer på +380 °C.

Der er således en ret betydelig variation af temperaturforhold i reservoirer. Mellem de øvre lag af vand med sæsonbestemte temperaturudsving udtrykt i dem og de nedre, hvor det termiske regime er konstant, er der en zone med temperaturspring eller termoklin. Termoklinen er mere udtalt i varmt hav, hvor temperaturforskellen mellem eksternt og dybt vand er større.

På grund af vandets mere stabile temperaturregime er stenothermi almindelig blandt vandlevende organismer i langt højere grad end blandt landbefolkningen. Eurytermiske arter findes hovedsageligt i lavvandede kontinentale reservoirer og i kystzonen af ​​have på høje og tempererede breddegrader, hvor daglige og sæsonbestemte temperaturudsving er betydelige.

Lys tilstand. Der er meget mindre lys i vand end i luft. Nogle af de stråler, der falder ind på overfladen af ​​et reservoir, reflekteres i luften. Jo lavere Solens position er, jo stærkere er refleksionen, så dagen under vand er kortere end på land. For eksempel, sommerdag nær øen Madeira i en dybde på 30 m - 5 timer, og i en dybde på 40 m kun 15 minutter. Det hurtige fald i mængden af ​​lys med dybden er forbundet med dets absorption af vand. Stråler med forskellige bølgelængder absorberes forskelligt: ​​røde forsvinder tæt på overfladen, mens blågrønne trænger meget dybere ind. Tumringen i havet, der bliver dybere med dybden, er først grøn, derefter blå, indigo og blåviolet, og viger til sidst for konstant mørke. Derfor erstatter grønne, brune og røde alger, specialiseret i at fange lys med forskellige bølgelængder, hinanden med dybde.

Dyrenes farve skifter lige så naturligt med dybden. Indbyggerne i de littorale og sublitorale zoner er mest lysende og varieret i farver. Mange dybe organismer, ligesom huleorganismer, har ikke pigmenter. I skumringszonen er rød farve udbredt, hvilket er komplementært til det blåviolette lys på disse dybder. Stråler af yderligere farve absorberes mest fuldstændigt af kroppen. Dette gør det muligt for dyr at gemme sig for fjender, da deres røde farve i blåviolette stråler visuelt opfattes som sort. Rødfarvning er karakteristisk for skumringszonedyr som f.eks havaborre, røde koraller, forskellige krebsdyr mv.

Hos nogle arter, der lever nær overfladen af ​​vandområder, er øjnene opdelt i to dele med forskellige evner til at bryde stråler. Den ene halvdel af øjet ser i luften, den anden i vand. En sådan "firøjethed" er karakteristisk for spindebiller, den amerikanske fisk Anableps tetraphthalmus og en af ​​de tropiske arter af blenny Dialommus fuscus. Under lavvande sidder denne fisk i fordybninger og blotter en del af hovedet fra vandet (se fig. 26).

Lysabsorptionen er stærkere, jo lavere gennemsigtigheden af ​​vandet er, hvilket afhænger af antallet af partikler, der er suspenderet i det.

Gennemsigtighed er karakteriseret ved den maksimale dybde, hvor en specielt sænket hvid skive med en diameter på ca. 20 cm (Secchi disk) stadig er synlig. Det klareste vand er i Sargassohavet: skiven er synlig i en dybde på 66,5 m. Stillehavet Secchi-skiven er synlig op til 59 m, i Det Indiske Hav - op til 50, i lavvandet hav - op til 5-15 m Gennemsigtigheden af ​​floder er i gennemsnit 1-1,5 m, og i de mest mudrede floder for. eksempel i de centralasiatiske Amu Darya og Syr Darya, kun et par centimeter. Grænsen for den fotosyntetiske zone varierer derfor meget i forskellige vandområder. I de fleste rent vand eufotiske zone, eller zone af fotosyntese, strækker sig til dybder på ikke over 200 m, crepuskulær eller dysfotisk, zonen indtager dybder på op til 1000-1500 m og dybere, i afotisk zone, sollys trænger slet ikke igennem.

Mængden af ​​lys i de øverste lag af reservoirer varierer meget afhængigt af områdets breddegrad og årstiden. Lange polare nætter begrænser i høj grad den tid, der er til rådighed for fotosyntese i arktiske og antarktiske bassiner, og isdække gør det svært for lys at nå alle frosne vandområder om vinteren.

I havets mørke dyb bruger organismer lys udsendt af levende ting som en kilde til visuel information. En levende organismes glød kaldes bioluminescens. Lysende arter findes i næsten alle klasser af vanddyr fra protozoer til fisk, såvel som blandt bakterier, lavere planter og svampe. Bioluminescens ser ud til at have fundet sted flere gange i forskellige grupper på forskellige stadier udvikling.

Bioluminescens kemi er nu ret godt forstået. De reaktioner, der bruges til at generere lys, er varierede. Men i alle tilfælde er dette oxidation af komplekse organiske forbindelser (luciferiner) ved brug af proteinkatalysatorer (luciferase). Luciferiner og luciferaser har forskellige strukturer i forskellige organismer. Under reaktionen frigives den overskydende energi af det exciterede luciferinmolekyle i form af lyskvanter. Levende organismer udsender lys i impulser, normalt som reaktion på stimuli, der kommer fra det ydre miljø.

Gløden spiller måske ikke meget økologisk rolle i en arts liv, men at være et biprodukt af cellers vitale aktivitet, som for eksempel i bakterier eller lavere planter. Det får kun økologisk betydning hos dyr, der har udviklet sig tilstrækkeligt nervesystem og synsorganer. Hos mange arter erhverver de selvlysende organer meget kompleks struktur med et system af reflektorer og linser, der forstærker strålingen (fig. 40). En række fisk og blæksprutter, der ikke er i stand til at generere lys, bruger symbiotiske bakterier, der formerer sig i disse dyrs særlige organer.

Ris. 40. Luminescensorganer fra vanddyr (ifølge S. A. Zernov, 1949):

1 - en havtaske med en lommelygte over den tandede mund;

2 - fordeling af lysende organer i fisk af familien. Mystophidae;

3 - lysende organ af fisken Argyropelecus affinis:

a - pigment, b - reflektor, c - lysende krop, d - linse

Bioluminescens har hovedsageligt en signalværdi i dyrenes liv. Lyssignaler kan tjene til orientering i en flok, tiltrække individer af det modsatte køn, lokke ofre til, til camouflage eller distraktion. Et lysglimt kan fungere som et forsvar mod et rovdyr ved at blænde eller desorientere det. For eksempel frigiver dybhavsblæksprutter, der flygter fra en fjende, en sky af lysende sekretion, mens arter, der lever i oplyste farvande, bruger mørk væske til dette formål. I nogle bundorme - polychaetes - udvikles lysende organer i løbet af modningen af ​​reproduktive produkter, og hunnerne lyser lysere, og øjnene er bedre udviklet hos mænd. Hos rovdyr dybhavsfisk fra havtaske-ordenen flyttes den første stråle af rygfinnen til overkæben og omdannes til en fleksibel "stang", der i enden bærer en ormeformet "lokkemad" - en kirtel fyldt med slim med lysende bakterier. Ved at regulere blodtilførslen til kirtlen og dermed tilførslen af ​​ilt til bakterien, kan fisken frivilligt få "lokkemaden" til at gløde, efterligne ormens bevægelser og lokke bytte ind.

Ifølge moderne hypoteser om livets oprindelse er det generelt accepteret, at det evolutionært primære miljø på vores planet var vandmiljøet. Bekræftelse af de accepterede udsagn er, at koncentrationen af ​​ilt, calcium, kalium, natrium og klor i vores blod er tæt på koncentrationen i havvand.

Akvatisk habitat

Udover Havhavet omfatter det alle floder, søer og grundvand. Sidstnævnte er til gengæld en fødekilde for floder, søer og have. Således er vandets kredsløb i naturen Drivkraft hydrosfære og vigtig kilde ferskvand på land.

Baseret på ovenstående skal hydrosfæren opdeles i:

• overflade (overfladehydrosfæren omfatter have og oceaner, søer, floder, sumpe, gletsjere osv.);
• underjordisk.

Hovedtræk ved overfladehydrosfæren er, at den ikke danner et kontinuerligt lag, men samtidig optager et betydeligt område - 70,8% af jordens overflade.

Sammensætningen af ​​den underjordiske hydrosfære er repræsenteret af grundvand. Den samlede mængde vandreserver på Jorden er omkring 1370 millioner km3, hvoraf omkring 94% er koncentreret i havet, 4,12% i grundvand, 1,65% - i gletsjere og mindre end 0,02% af vandet er indeholdt i søer og floder.

I hydrosfæren, baseret på levevilkårene for levende organismer, skelnes følgende zoner:

• pelagisk - vandsøjle og bentisk - bund;
• i benthalen, afhængigt af dybden, skelnes sublitoralen - et område med jævn stigning i dybden op til 200 m;
• batial - bundhældning;
• abyssal - oceanisk seng, op til 6 km dyb;
• ultraabyssal, repræsenteret ved fordybninger af havbunden;
• littoral, der repræsenterer kanten af ​​kysten, regelmæssigt oversvømmet under højvande og drænet af lavvande og sublitoral, der repræsenterer den del af kysten, der er fugtet af sprøjt af brændingen.

Baseret på typen af ​​habitat og livsstil er levende organismer, der bor i hydrosfæren, opdelt i følgende grupper:

1. pelagos - er en samling af organismer, der lever i vandsøjlen. Blandt pelagoerne skelnes plankton - en gruppe af organismer, der omfatter planter (fytoplankton) og dyr (zooplankton), som ikke er i stand til selvstændig bevægelse i vandsøjlen og bevæges af strømme, samt nekton - en gruppe levende organismer, der er i stand til selvstændig bevægelse i vandsøjlen (fisk, skaldyr osv.).
2. benthos er en gruppe af organismer, der lever på bunden og i jorden. Til gengæld er benthos opdelt i phytobenthos, repræsenteret af alger og højere planter, og zoobenthos (søstjerner, krebsdyr, bløddyr osv.).

Økologiske faktorer i akvatiske levesteder

De vigtigste miljøfaktorer i det akvatiske habitat er repræsenteret af strømme og bølger, der fungerer næsten uafbrudt. De er i stand til at yde indirekte påvirkning på organismer, ændring af vands ioniske sammensætning, dets mineralisering, hvilket igen bidrager til ændringer i næringsstofkoncentrationer. Hvad angår den direkte påvirkning af ovennævnte faktorer, bidrager de til tilpasningen af ​​levende organismer til strømmen. Så for eksempel fisk, der lever i roligt vand, har en krop, der er fladtrykt i siderne (brasen), mens de i hurtige farvande har en afrundet krop (ørred).

Som et ret tæt medium giver vand betydelig modstand mod bevægelsen af ​​levende organismer, der bor i det. Det er derfor, de fleste af indbyggerne i hydrosfæren har en strømlinet kropsform (fisk, delfiner, blæksprutter osv.).

Note 1

Det er værd at bemærke, at det menneskelige embryo i de første uger af dets udvikling på mange måder ligner et fiskeembryo og først i en alder af halvanden til to måneder får karakteristika for mennesker. Alt dette indikerer vandmiljøets kritiske betydning for livets udvikling.

På vores planet mestrede levende organismer i løbet af en lang historisk udvikling fire levende miljøer, som var fordelt efter mineralskallene: hydrosfære, lithosfære, atmosfære (fig. 1).

Ris. 1.

habitat akvatisk luft jord organisme liv

Vandmiljø var den første, hvor liv opstod og bredte sig. Senere, i løbet af den historiske udvikling, begyndte organismer at befolke jord-luftmiljøet. Landplanter og dyr dukkede op, udviklede sig hurtigt og tilpassede sig nye livsbetingelser. Levende stofs funktion på land førte til den gradvise transformation af litosfærens overfladelag til jord, med V.I Vernadskys ord (1978), til en slags bio-inert legeme af planeten. Jorden var beboet af både akvatiske og terrestriske organismer, at skabe et specifikt kompleks af dets indbyggere.

Vandlevende miljø

Generelle egenskaber. Hydrosfæren som et akvatisk levende 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. 2).

Ris. 2.

I ferskvandet i floder og søer overstiger mængden af ​​vand 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. Afhængig af dybden opdeles benthal i subtidal zone -- område med gradvis tilbagegang af land til en dybde på 200 m, bathyal -- stejle skråning område og afgrundszone -- havbund med en gennemsnitlig dybde på 3-6 km. De dybere områder af bentisk, svarende til havbundens lavninger (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. 3).

Ris. 3.

Vandmiljøet er hjemsted for ca. 150.000 dyrearter, eller ca. 7% af det samlede antal (fig. 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. 4.

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), er beboet af pelagiske organismer, der har evnen til at svømme eller opholde sig i bestemte lag (fig. 5).

Ris.

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 - blæksprutte (Oegophside), 100--150 km/t - sejlfisk (Jstiopharidae) og 130 km/t - 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 mv.

De samme organismer, hvis krop 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 af ​​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 vingefodede bløddyr (Pteropoda), vandmænd (Scyphozoa) og svømmende ctenophora (Ctenophora), salper (Salpae) og nogle orme (Aleiopidae, Tomopteridae).

Planktoniske organismer tjener som en vigtig fødekomponent for mange vanddyr, herunder giganter som bardehvaler (Mystacoceti), fig. 6.

Figur 6.

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 oligochaete orme, igler, bløddyr, insektlarver osv.

Ferskvandsfytobenthos er repræsenteret af bakterier, kiselalger og grønne alger. Kystplanter 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 - dammen, elodea osv. (Fig. 7).

Ris. 7. Planter, der roder i bunden (A): 1 - cattail; 2- rushwort; 3 -- pilespids; 4 - åkande; 5, 6 - damgræs; 7 - hara. Fritsvævende alger (B): 8, 9 -- filamentøs grøn; 10-13 -- grøn; 14-17 -- kiselalger; 18-20 -- blå-grøn

Baseret på deres livsstil er vandplanter opdelt i to hovedplanter: miljøgrupper: 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 af akvatiske organismer spilles en vigtig rolle af den lodrette bevægelse af vand, tæthed, temperatur, lys, salt, gas (ilt- og kuldioxidindhold) 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 på tempererede breddegrader er det termiske regime bestemt af det velkendte fysiske fænomen-- vand har maksimal densitet ved 4°C. Vandet i dem er tydeligt opdelt i tre lag: det øverste - epilimnion, hvis temperatur oplever skarpe sæsonbestemte udsving; overgangslag af temperaturspring, -- metalimnion, hvor der er en skarp temperaturændring; dybt hav (bund) -- hypolimnion når helt ned til bunden, hvor temperaturen er 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-fordelingen af ​​temperaturer 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. 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 havmiljø Der er 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 den er forskellige have og havene falder til 1--3°C. Strækker sig til en dybde på cirka 1500 m. Dyb hav -- kendetegnet ved den samme temperatur på omkring 1--3°C, med undtagelse af polarområderne, hvor temperaturen er tæt på 0°C.

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. 8.

Dybe lag af vand er karakteriseret ved konstant temperatur. I ækvatorialfarvande er den gennemsnitlige årlige temperatur af overfladelag 26-27°C, i polære farvande er den omkring 0°C og derunder. Undtagelsen er termiske kilder, hvor overfladelagets temperatur når 85--93°C.

I vand som levemiljø er der på den ene side en ret betydelig variation af temperaturforhold, og på den anden side er der termodynamiske træk ved vandmiljøet, som f.eks. specifik varme, høj termisk ledningsevne og ekspansion under frysning (i dette tilfælde dannes is kun på toppen, og hovedvandsøjlen fryser ikke), skaber gunstige betingelser for levende organismer.

Så til overvintring af flerårige hydrofytter i floder og søer stor betydning har en lodret temperaturfordeling under isen. Det tætteste og mindst kolde vand med en temperatur på 4°C er placeret i bundlaget, hvor de overvintrende knopper (turioner) af hornurt, blæreurt, vandurt osv. synker (fig. 9) samt hele bladplanter. såsom andemad og elodea.

Ris. 9.

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 sæsonbestemte lodrette bevægelser af vandlag, forår og efterår homotermi og 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. Tætheden af ​​naturligt vand indeholdende opløste salte kan være større: 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 sikrer styrken af ​​stammer og stilke, 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. Således kan ferskvandsindbyggere (dykkerbiller, hjemmesko, suvoikaer osv.) modstå op til 600 atmosfærer i eksperimenter. 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 og bløddyr - limpets (Patella). På store dybder ved et tryk på mindst 400-500 atmosfærer findes fisk fra gruppen af ​​lystfiskere, blæksprutter, krebsdyr, søstjerner, 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. 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. 10.

Dybde: 1 -- på overfladen; 2-0,5m; 3-- 1,5m; 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, som udover klorofyl indeholder brune pigmenter phycaffein, fucoxanthin osv. Rødalger indeholdende pigmentet phycoerythrin lever endnu dybere. Evnen til at fange solstråler af forskellige bølgelængder er tydeligt synlig her. 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 overfladen 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 udvikling 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 den samme plante: Dette er tydeligt synligt i den akvatiske ranunkel (Fig. 11 De overvandede har træk, der er fælles for bladene fra overjordiske planter). dorsoventral 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. elleve.

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 fotosyntesen ikke give respiration, derfor er det kun ilt, der er tilgængeligt for organismer, som kommer med vand fra søens mere overfladiske lag.

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 (det klareste vand) er Secchi-skiven synlig i en dybde på 66,5 m, i Stillehavet - op til 59, i Det Indiske Ocean - op til 50, i lavvandet hav - op til 5-15 m Gennemsigtigheden af ​​floder overstiger ikke 1 - 1,5 m, og i de centralasiatiske floder Amu Darya og Syr Darya - flere centimeter. Derfor varierer grænserne for fotosyntesezoner meget i forskellige vandområder. I de reneste farvande når den fotosyntetiske zone, eller den eufotiske zone, en dybde på højst 200 m, skumringszonen (disfotisk) 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. Indhold kemiske forbindelser(salte) i vand bestemmer dets saltholdighed og er udtrykt i gram pr. liter eller in 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 1).

tabel 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 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 virke 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. Osmotisk tryk i deres krop afhænger af saltholdighed miljø. 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 cellerne og det 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 havplanter og dyrene formåede ikke at 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 Der er ikke så mange organismer, især dyr, af ferskvands- og havoprindelse. 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).

Planters habitat i et vandmiljø efterlader ud over de ovenfor nævnte funktioner et aftryk på andre aspekter af livet, især på vandregimet for planter, der bogstaveligt talt er omgivet af vand. Sådanne planter har ikke transpiration, og derfor er der ingen "øvre motor", der opretholder vandstrømmen i anlægget. Og på samme tid leverer strømmen til vævene næringsstoffer, eksisterer (dog meget svagere end i landplanter), med en klart defineret daglig periodicitet: 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 dammen (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Udvalgte arter højere planter ferskvand er blottet for rødder og flyder frit eller overgroer 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 er det den 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 tæt 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 kendetegnet ved en kraftig forringelse af beluftningen. Det er 7-10 gange lavere end i overfladevand beboet af planteplankton. Forhold nær bunden af ​​reservoirer kan være tæt på anaerobe.

Med stagnation i små vandmasser bliver vandet også kraftigt iltfattigt. 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 under reservoirforhold viser sig at være en begrænsende faktor (tabel 2).

tabel 2

Iltbehov for forskellige arter af 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 forekommer en kombination af akvatisk og luftrespiration, for eksempel lungefisk, sifonophorer, discofanter, mange lungebløddyr, krebsdyr Yammarus lacustris osv. Sekundære akvatiske dyr bevarer normalt den atmosfæriske type respiration som energetisk 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 oxygen. Havvand er hovedreservoiret for kuldioxid, da det indeholder fra 40 til 50 cm 3 gas pr. liter i fri eller bundet form, hvilket er 150 gange højere end dets koncentration i atmosfæren.

Kuldioxid indeholdt i vand deltager i dannelsen af ​​kalkholdige skeletformationer hos hvirvelløse dyr og sikrer fotosyntese af vandplanter. 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 arter 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 modstå en pH-værdi på 5 til 9. Hvis pH-værdien er mindre end 5, er 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 grunde at være mere euryterme 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 går den marine gastropod Littorina som voksen uden vand i lang tid hver dag under lavvande, men dens larver fører en planktonisk livsstil og kan ikke tåle udtørring.

Funktioner af plantetilpasning til vandmiljøet. Vandparadis| Sthenias 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 nedsænkede 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.

Den relativt lave 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 temperatur vand påvirker de generative organer af vandplanter negativt, og dets høje tæthed gør det vanskeligt at overføre pollen. I denne henseende reproducerer vandplanter sig intensivt med 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 (natlys - Noctiluca, radiolarier - Radiolaria) hjælper med 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. Den største perfektion af den reaktive bevægelsesmetode opnås af blæksprutter. Nogle blæksprutter udvikler således hastigheder på op til 40-50 km/t, når de kaster vand ud (fig. 12).

Ris. 12.

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 knyttet livsstil. Disse er såsom hydroider (Hydroidea) og koralpolypper(Anthozoo), søliljer (Crinoidea), muslinger (Br/aMa) osv. De er kendetegnet ved en ejendommelig kropsform, let opdrift (kroppens tæthed er større end vandets tæthed) og specielle anordninger til fastgørelse til substratet.

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.

Osmotisk tryk og ionisk tilstand opløsninger i dyrenes krop er tilvejebragt 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 overskydende vand fjernes hårdt arbejde 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. 13).

Ris. 13.

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 rigelige 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 vandlevende organismer 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. Ændringer i belysning, temperatur, saltholdighed, gasregime og andre faktorer er forbundet med lodrette (faldende ned i dybet, stigende til overfladen) og horisontale (gydende, overvintrende og fodring) migrationer af dyr. 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.

Akvatisk habitat

HABITAT OG DERES KARAKTERISTIKA

I processen med historisk udvikling har levende organismer mestret fire levesteder. Den første er vand. Livet opstod og udviklede sig i vand i mange millioner år. Den anden - jord-luft - planter og dyr opstod på landjorden og i atmosfæren og tilpassede sig hurtigt nye forhold. Gradvist omdannede det øverste lag af jord - litosfæren, skabte de et tredje habitat - jord, og selv blev det fjerde habitat.

Akvatisk habitat

Vand dækker 71 % af jordens areal. Størstedelen af ​​vandet er koncentreret i havene og oceanerne - 94-98%, polaris indeholder omkring 1,2% vand og en meget lille andel - mindre end 0,5%, i ferskvand i floder, søer og sumpe.

Omkring 150.000 dyrearter og 10.000 planter lever i vandmiljøet, hvilket er henholdsvis kun 7 og 8 % af det samlede antal arter på Jorden.

I havene, som i bjergene, udtrykkes lodret zoneinddeling. Det pelagiske - hele vandsøjlen - og det bentiske - bunden - adskiller sig især meget i økologi. Vandsøjlen, den pelagiske zone, er lodret opdelt i flere zoner: epipeligal, bathypeligal, abyssopeligal og ultraabyssopeligal(Fig. 2).

Afhængigt af nedstigningens stejlhed og dybden i bunden skelnes der også flere zoner, som svarer til de angivne pelagiske zoner:

Littoral - kanten af ​​kysten, der bliver oversvømmet under højvande.

Supralittoral - den del af kysten over den øvre tidevandslinje, hvor surfsprøjt når.

Sublittoral - et gradvist fald i land op til 200m.

Bathial - en stejl fordybning af land (kontinentalskråning),

Abyssal - et gradvist fald i bunden af ​​havbunden; dybden af ​​begge zoner når tilsammen 3-6 km.

Ultra-abyssal - dybhavsdybninger fra 6 til 10 km.

Økologiske grupper af hydrobionter. Den største variation af liv findes i varme hav og oceaner (40.000 dyrearter) i ækvator og troperne, mod nord og syd er havenes flora og fauna hundredvis af gange udtømt. Hvad angår fordeling af organismer direkte i havet, er hovedparten af ​​dem koncentreret i overfladelagene (epipelagiske) og i den sublittorale zone. Afhængig af bevægelsesmetoden og opholdet i bestemte lag, Marine liv er opdelt i tre økologiske grupper: nekton, plankton og benthos.

Nekton (nektos - flydende) - aktivt bevægende store dyr, der kan overvinde lange afstande og stærke strømme: fisk, blæksprutter, pinnipeds, hvaler. I ferskvandsområder omfatter nekton padder og mange insekter.

Plankton (planktos - vandrer, svævende) - en samling af planter (fytoplankton: kiselalger, grønne og blågrønne (kun ferskvandsforekomster) alger, planteflagellater, peridiner osv.) og smådyreorganismer (zooplankton: små krebsdyr, af større - pteropoder bløddyr, vandmænd, ctenophores, nogle orme), der lever i forskellige dybder, men er ikke i stand til aktiv bevægelse og modstand mod strømme. Plankton omfatter også dyrelarver, der danner en særlig gruppe - Neuston . Dette er en passivt flydende "midlertidig" population af det øverste vandlag, repræsenteret af forskellige dyr (dekapoder, bjælker og copepoder, pighuder, polychaetes, fisk, bløddyr osv.) i larvestadiet. Larverne, der vokser op, bevæger sig ind i de nederste lag af pelagelen. Over neuston er placeret plaiston - disse er organismer, hvor den øverste del af kroppen vokser over vand, og den nederste del i vand (andemad - Lemma, sifonophorer osv.). Plankton spiller en vigtig rolle i biosfærens trofiske forhold, pga er føde for mange akvatiske indbyggere, herunder hovedføden for bardehvaler (Myatcoceti).

Benthos (benthos – dybde) – bundhydrobionter. Det er hovedsageligt repræsenteret af vedhæftede eller langsomt bevægende dyr (zoobenthos: foraminforer, fisk, svampe, coelenterater, orme, bløddyr, ascidianer osv.), mere talrige på lavt vand. På lavt vand omfatter benthos også planter (phytobenthos: kiselalger, grønne, brune, røde alger, bakterier). På dybder, hvor der ikke er lys, er phytobenthos fraværende. Rocky områder af bunden er rigest på phytobenthos.

I søer er zoobenthos mindre udbredt og forskelligartet end i havet. Den er dannet af protozoer (ciliater, dafnier), igler, bløddyr, insektlarver osv. Fytobenthos i søer er dannet af fritsvævende kiselalger, grønne og blågrønne alger; brune og røde alger er fraværende.

Vandmiljøets høje tæthed bestemmer den særlige sammensætning og karakter af ændringer i livsunderstøttende faktorer. Nogle af dem er de samme som på land - varme, lys, andre er specifikke: vandtryk (stiger med dybden med 1 atm for hver 10 m), iltindhold, saltsammensætning, surhedsgrad. På grund af miljøets høje tæthed ændres værdierne af varme og lys meget hurtigere med en højdegradient end på land.

Termisk tilstand. Vandmiljøet er præget af mindre varmetilvækst, pga en væsentlig del af det reflekteres, og en lige så væsentlig del bruges på fordampning. I overensstemmelse med dynamikken i landtemperaturer udviser vandtemperaturer mindre udsving i daglige og sæsonmæssige temperaturer. Desuden udligner reservoirer markant temperaturen i atmosfæren i kystområder. I mangel af en isskal virker havene en opvarmende effekt på de tilstødende landområder i den kolde årstid og en kølende og fugtende effekt om sommeren.

Området for vandtemperaturer i verdenshavet er 38° (fra -2 til +36°C), i ferskvandsområder – 26° (fra -0,9 til +25°C). Med dybden falder vandtemperaturen kraftigt. Op til 50 m er der daglige temperatursvingninger, op til 400 - sæsonbestemt, dybere bliver det konstant, falder til +1-3°C. Da temperaturregimet i reservoirer er relativt stabilt, har deres indbyggere en tendens til det stenotermicitet.

På grund af i varierende grad opvarmning af de øvre og nedre lag hele året, ebbe og flod, strømme og storme blander konstant vandlagene. Vandblandingens rolle for vandlevende liv er ekstremt vigtig, fordi samtidig udlignes fordelingen af ​​ilt og næringsstoffer i reservoirer, hvilket sikrer metaboliske processer mellem organismer og miljøet.

I stillestående reservoirer (søer) af tempererede breddegrader sker lodret blanding forår og efterår, og i disse årstider bliver temperaturen i hele reservoiret ensartet, dvs. kommer homotermi. Om sommeren og vinteren som følge af en kraftig stigning i opvarmning eller afkøling øverste lag blanding af vand stopper. Dette fænomen kaldes temperatur dikotomi, og perioden med midlertidig stagnation er stagnation(sommer eller vinter). Om sommeren forbliver lettere varme lag på overfladen, placeret over tunge kolde (fig. 3). Om vinteren er der tværtimod varmere vand i bundlaget, da direkte under isen overfladevands temperatur er mindre end +4°C og de p.g.a. fysiske og kemiske egenskaber vand bliver lettere end vand med en temperatur over +4°C.

I perioder med stagnation skelnes der tydeligt mellem tre lag: det øverste (epilimnion) med de skarpeste sæsonbestemte udsving i vandtemperaturen, det midterste (metalimnion eller termoklin), hvor der er et kraftigt spring i temperatur og bund ( hypolimnion), hvor temperaturen varierer lidt i løbet af året. I perioder med stagnation opstår der iltmangel i vandsøjlen - i den nederste del om sommeren og i den øverste del om vinteren, som følge af, at der ofte sker fiskedrab om vinteren.

Lys tilstand. Lysintensiteten i vand er stærkt svækket på grund af dets refleksion af overfladen og absorption af vandet selv. Dette påvirker i høj grad udviklingen af ​​fotosyntetiske planter.

Absorptionen af ​​lys er stærkere, jo lavere gennemsigtighed af vandet er, hvilket afhænger af antallet af partikler suspenderet i det (mineralsuspensioner, plankton). Det falder med den hurtige udvikling af små organismer om sommeren og på tempererede og nordlige breddegrader selv om vinteren, efter etableringen af ​​isdække og dækker det med sne på toppen.

Gennemsigtighed er karakteriseret ved den maksimale dybde, hvor en specielt sænket hvid skive med en diameter på ca. 20 cm (Secchi disk) stadig er synlig. Det klareste vand er i Sargassohavet: skiven er synlig i en dybde på 66,5 m I Stillehavet er Secchi-skiven synlig op til 59 m, i Det Indiske Ocean - op til 50, i lavvandet hav - op til. 5-15 m. Gennemsigtigheden af ​​floder er i gennemsnit 1-1,5 m, og i de mest mudrede floder kun få centimeter.

I havene, hvor vandet er meget gennemsigtigt, trænger 1 % af lysstrålingen ned til en dybde på 140 m, og i små søer på 2 m dybde trænger kun tiendedele af en procent ind. Stråler forskellige dele spektrum absorberes forskelligt i vand, røde stråler absorberes først. Med dybden bliver det mørkere, og farven på vandet bliver først grøn, derefter blå, indigo og til sidst blåviolet, og bliver til fuldstændig mørke. Hydrobionter ændrer også farve i overensstemmelse hermed og tilpasser sig ikke kun til lysets sammensætning, men også til dets manglende kromatiske tilpasning. I lyse zoner, i lavt vand, dominerer grønne alger (Chlorophyta), hvis klorofyl absorberer røde stråler, med dybde erstattes de af brune (Phaephyta) og derefter røde (Rhodophyta). På store dybder er phytobenthos fraværende.

Planter tilpasset sig manglen på lys ved at udvikle store kromatoforer, samt øge arealet af assimilerende organer (bladoverfladeindeks). Dybhavsalger er karakteriseret ved stærkt dissekerede blade og tynde, gennemskinnelige blade. Halvt nedsænkede og flydende planter er karakteriseret ved heterophylli - bladene over vandet er de samme som landplanternes, de har et solidt blad, stomatalapparatet er udviklet, og i vandet er bladene meget tynde, bestående af smalle trådlignende lapper.

Dyr, ligesom planter, ændrer naturligt deres farve med dybden. I de øverste lag er de farvestrålende i forskellige farver, i skumringszonen (havaborre, koraller, krebsdyr) er de malet i farver med en rød nuance - det er mere bekvemt at skjule sig for fjender. Dybhavsarter mangler pigmenter. I havets mørke dyb bruger organismer lys udsendt af levende væsener som en kilde til visuel information. bioluminescens.

Stor tæthed(1 g/cm3, hvilket er 800 gange luftens tæthed) og vand viskositet ( 55 gange højere end luftens) førte til udviklingen af ​​særlige tilpasninger af akvatiske organismer :

1) Planter har meget dårligt udviklet eller helt fraværende mekaniske væv - de understøttes af selve vandet. De fleste er karakteriseret ved opdrift på grund af luftførende intercellulære hulrum. Karakteriseret ved aktiv vegetativ reproduktion, udvikling af hydrochory - fjernelse af blomsterstængler over vandet og fordeling af pollen, frø og sporer ved overfladestrømme.

2) Hos dyr, der lever i vandsøjlen og svømmer aktivt, har kroppen en strømlinet form og er smurt ind med slim, hvilket mindsker friktionen ved bevægelse. Udviklede enheder til at øge opdriften: ophobninger af fedt i væv, svømmeblærer hos fisk, lufthulrum i sifonophorer. Hos passivt svømmende dyr øges kroppens specifikke overfladeareal på grund af udvækster, rygsøjler og vedhæng; kroppen er fladtrykt, og skeletorganer reduceres. Forskellige veje bevægelse: bøjning af kroppen ved hjælp af flageller, cilia, reaktiv bevægelsesmåde (blæksprutter).

Hos bunddyr forsvinder skelettet eller er dårligt udviklet, kropsstørrelsen øges, synsnedsættelse er almindelig, og føleorganer udvikles.

Strømme. Et karakteristisk træk ved vandmiljøet er mobilitet. Det er forårsaget af ebbe og flod, havstrømme, storme, på forskellige niveauer højdemærker af flodsenge. Tilpasninger af hydrobionter:

1) I strømmende reservoirer er planter fast knyttet til stationære undervandsobjekter. Bundfladen er primært et substrat for dem. Disse er grønne og kiselalger, vandmoser. Mosser danner endda et tæt dække på hurtige floder. I havenes tidevandszone har mange dyr anordninger til at fæstne sig til bunden (snegle, bjælker) eller gemme sig i sprækker.

2) Hos fisk i rindende vand er kroppen rund i diameter, og hos fisk, der lever nær bunden, som hos hvirvelløse bunddyr, er kroppen flad. Mange har fastgørelsesorganer til undervandsgenstande på den ventrale side.

Saltholdighed af vand.

Naturlige reservoirer er karakteriseret ved en vis kemisk sammensætning. Carbonater, sulfater og chlorider dominerer. I ferskvandsforekomster er saltkoncentrationen ikke mere end 0,5 ‰ (og omkring 80% er karbonater), i havene - fra 12 til 35 ‰ (hovedsageligt klorider og sulfater). Når saltholdigheden er mere end 40 ppm, kaldes vandmassen hypersaline eller oversaline.

1) I ferskvand (hypotonisk miljø) er osmoreguleringsprocesser godt udtrykt. Hydrobionter er tvunget til konstant at fjerne vand, der trænger ind i dem, de er homoyosmotiske (ciliater "pumper" gennem sig selv en mængde vand svarende til dets vægt hvert 2.-3. minut). I saltvand (isotonisk miljø) er koncentrationen af ​​salte i hydrobionternes kroppe og væv den samme (isotoniske) med koncentrationen af ​​salte opløst i vand - de er poikiloosmotiske. Derfor har indbyggerne i saltvandsforekomster ikke udviklede osmoregulerende funktioner, og de var ude af stand til at befolke ferskvandsforekomster.

2) Vandplanter er i stand til at absorbere vand og næringsstoffer fra vand - "bouillon", med hele deres overflade, derfor er deres blade stærkt dissekeret og ledende væv og rødder er dårligt udviklet. Rødderne tjener hovedsageligt til fastgørelse til undervandssubstratet. De fleste ferskvandsplanter har rødder.

Typisk marine og typisk ferskvandsarter, stenohaline, tolererer ikke væsentlige ændringer i vands saltholdighed. Der er få euryhaline arter. De er almindelige i brakvand (ferskvandsgedde, gedde, brasen, multe, kystlaks).

Indbyggerne i vandmiljøet fik et fælles navn inden for økologi hydrobionter. De bebor verdenshavet, kontinentale reservoirer og grundvand. I ethvert vandområde kan der skelnes mellem zoner med forskellige forhold.

I havet og dets have er der primært to økologiske områder: vandsøjlen - pelagisk og bunden - benthal. Indbyggerne i de afgrunds- og ultra-afgrundsdybder eksisterer i mørke, ved konstant temperatur og enormt tryk. Hele befolkningen på havbunden blev navngivet benthos.

Vandmiljøets grundlæggende egenskaber.

Densitet af vand er en faktor, der bestemmer betingelserne for bevægelse af vandorganismer og tryk i forskellige dybder. For destilleret vand er densiteten 1 g/cm 3 ved 4 °C. Tætheden af ​​naturligt vand indeholdende opløste salte kan være større, op til 1,35 g/cm 3 . Trykket stiger med dybden med et gennemsnit på 1 × 10 5 Pa (1 atm) for hver 10 m. Densiteten af ​​vand gør det muligt at stole på det, hvilket er særligt vigtigt for ikke-skeletformer. Tætheden af ​​miljøet tjener som betingelse for at flyde i vand, og mange vandlevende organismer er tilpasset specifikt til denne livsstil. Suspenderede organismer, der flyder i vand, kombineres til en særlig økologisk gruppe af akvatiske organismer - plankton("planktos" - svævende). Planktonet er domineret af encellede og koloniale alger, protozoer, vandmænd, sifonophorer, ctenophorer, pteropoder og kølfodsbløddyr, forskellige små krebsdyr, larver af bunddyr, fiskeæg og yngel og mange andre. Tang (fytoplankton) svæver passivt i vandet, mens de fleste planktondyr er i stand til at svømme aktivt, men inden for begrænsede grænser. En særlig type plankton er en økologisk gruppe Neuston("nein" - svømme) - indbyggere i overfladefilmen af ​​vand ved grænsen til luften. Vandets tæthed og viskositet har stor indflydelse på muligheden for aktiv svømning. Dyr, der er i stand til hurtigt at svømme og overvinde strømmens kraft, er forenet i en økologisk gruppe nekton("nektos" - flydende).

Ilt regime. I iltmættet vand overstiger dets indhold ikke 10 ml pr. 1 liter, hvilket er 21 gange lavere end i atmosfæren. Derfor er vejrtrækningsforholdene for vandorganismer betydeligt komplicerede. Ilt kommer hovedsageligt ind i vandet gennem algernes fotosyntetiske aktivitet og diffusion fra luften. Derfor er de øverste lag af vandsøjlen som regel rigere på denne gas end de nederste. Når temperaturen og saltindholdet af vand stiger, falder koncentrationen af ​​ilt i det. I lag, der er tæt befolket af dyr og bakterier, kan der skabes en kraftig mangel på O 2 på grund af dets øgede forbrug. Forhold nær bunden af ​​reservoirer kan være tæt på anaerobe.

Blandt akvatiske indbyggere er der mange arter, der kan tolerere store udsving i iltindholdet i vand, op til dets næsten fuldstændige fravær (euryoxybionts – “oxy” – oxygen, “biont” – indbygger). Disse omfatter for eksempel gastropoder. Blandt fisk kan karper, suder og karper modstå meget lav iltmætning af vand. Dog en række typer stenoxybiont– de kan kun eksistere med tilstrækkelig høj iltmætning af vandet (regnbueørred, fjeldørred, elritse).

Salt regime. Opretholdelse af vandbalancen i vandorganismer har sine egne detaljer. Hvis det for landdyr og planter er vigtigst at forsyne kroppen med vand under forhold med dets mangel, så er det for hydrobionter ikke mindre vigtigt at opretholde en vis mængde vand i kroppen, når der er et overskud af det i miljøet . Overdreven mængde vand i celler fører til en ændring i osmotisk tryk i dem og forstyrrelse af de vigtigste vitale funktioner. Mest vandlevende liv poikilosmotisk: det osmotiske tryk i deres krop afhænger af saltindholdet i det omgivende vand. Derfor er den vigtigste måde for vandorganismer at opretholde deres saltbalance på at undgå levesteder med uegnet saltholdighed. Ferskvandsformer kan ikke eksistere i havene, og marine former kan ikke tolerere afsaltning. Hvirveldyr, højere krebsdyr, insekter og deres larver, der lever i vand, hører til homoiosmotisk arter, der opretholder konstant osmotisk tryk i kroppen uanset koncentrationen af ​​salte i vandet.

Lys tilstand. Der er meget mindre lys i vand end i luft. Nogle af de stråler, der falder ind på overfladen af ​​et reservoir, reflekteres i luften. Jo lavere Solens position er, jo stærkere er refleksionen, så dagen under vand er kortere end på land. I havets mørke dyb bruger organismer lys udsendt af levende ting som en kilde til visuel information. En levende organismes glød kaldes bioluminescens. De reaktioner, der bruges til at generere lys, er varierede. Men i alle tilfælde er dette oxidation af komplekse organiske forbindelser (luciferiner) under anvendelse af proteinkatalysatorer (luciferase).

Metoder til orientering af dyr i vandmiljøet. At leve i konstant tusmørke eller mørke begrænser i høj grad dine muligheder visuel orientering hydrobionter. På grund af den hurtige dæmpning af lysstråler i vand kan selv dem med veludviklede synsorganer kun bruge dem til at navigere på nært hold.

Lyd bevæger sig hurtigere i vand end i luft. Lydorientering er generelt bedre udviklet hos vandlevende organismer end visuel orientering. En række arter registrerer selv meget lavfrekvente vibrationer (infralyde) , opstår, når bølgernes rytme ændres og går ned fra overfladelagene til dybere før stormen (f.eks. vandmænd). Mange indbyggere i vandområder - pattedyr, fisk, bløddyr, krebsdyr - laver selv lyde. En række hydrobionter finder føde og navigerer ved hjælp af ekkolokalisering– opfattelse af reflekterede lydbølger (hvaler). Mange opfatter reflekterede elektriske impulser , producerer udladninger af forskellige frekvenser under svømning. En række fisk bruger også elektriske felter til forsvar og angreb (elektrisk rokke, elektrisk ål osv.).

Til orientering i dybden bruges den opfattelse af hydrostatisk tryk. Det udføres ved hjælp af statocyster, gaskamre og andre organer.

Filtrering som en form for ernæring. Mange hydrobionter har et særligt fødemønster - dette er filtrering eller sedimentering af partikler af organisk oprindelse suspenderet i vand og adskillige små organismer.

Kropsform. De fleste hydrobionter har en strømlinet kropsform.