Generelle egenskaper. Hydrosfæren som et vannlevende miljø opptar omtrent 71 % av arealet og 1/800 av klodens volum. Hovedmengden vann, mer enn 94 %, er konsentrert i hav og hav (fig. 5.2).

Ris. 5.2. Verdenshavene sammenlignet med land (ifølge N. F. Reimers, 1990)

I ferskvann i elver og innsjøer overstiger ikke vannmengden 0,016 % av det totale volumet av ferskvann.

I havet med dets hav, skilles to økologiske områder først og fremst ut: vannsøylen - pelagisk og bunnen - benthal. Avhengig av dybden er benthal delt inn i sublitoral sone - område med gradvis nedgang av land til en dybde på 200 m, bathyal - brattbakkeområde og avgrunnssone - havbunn med en gjennomsnittlig dybde på 3-6 km. De dypere bunnområdene, tilsvarende havbunnens forsenkninger (6-10 km), kalles ultraabyssal. Kanten av fjæra som er oversvømmet under høyvann kalles littoral Den delen av kysten over tidevannsnivået, fuktet av sprut fra brenningene, kalles supralittoral.

Det åpne vannet i verdenshavet er også delt inn i vertikale soner som tilsvarer bunnsonene: epipelagisk, bathypelagisk, abyssopelagisk(Fig. 5.3).

Ris. 5.3. Vertikal økologisk sonering av havet

(ifølge N.F. Reimers, 1990)

Vannmiljøet huser ca. 150 000 dyrearter, eller ca. 7 % av det totale (fig. 5.4) og 10 000 plantearter (8 %).

Det bør også bemerkes at representanter for de fleste grupper av planter og dyr forble i vannmiljøet (deres "vugge"), men antallet av deres arter er mye mindre enn for landlevende. Derav konklusjonen - utviklingen på land skjedde mye raskere.

Havene og havene i de ekvatoriale og tropiske områdene, først og fremst Stillehavet og Atlanterhavet, utmerker seg ved mangfoldet og rikdommen av flora og fauna. Nord og sør for disse beltene blir kvalitetssammensetningen gradvis utarmet. For eksempel, i området til den østindiske skjærgården er det minst 40 000 dyrearter, mens det bare er 400 i Laptevhavet. Hoveddelen av organismene i verdenshavet er konsentrert i et relativt lite område havkyster temperert sone og blant mangrovene i tropiske land.

Andelen av elver, innsjøer og sumper, som nevnt tidligere, er ubetydelig sammenlignet med hav og hav. Imidlertid skaper de tilgangen på ferskvann som er nødvendig for planter, dyr og mennesker.

Ris. 5.4. Fordeling av hovedklassene av dyr etter miljø

habitat (ifølge G.V. Voitkevich og V.A. Vronsky, 1989)

Merk dyr plassert under bølgelinjen lever i havet, over det - i land-luft-miljøet

Det er kjent at ikke bare vannmiljøet har sterk innflytelse på innbyggerne, men også levende materie Hydrosfæren, som påvirker habitatet, behandler det og involverer det i syklusen av stoffer. Det er fastslått at vannet i hav, hav, elver og innsjøer brytes ned og gjenopprettes i den biotiske syklusen over 2 millioner år, det vil si at alt har gått gjennom levende stoffer på jorden mer enn tusen ganger.

Følgelig er den moderne hydrosfæren et produkt av den vitale aktiviteten til levende materie, ikke bare av moderne, men også fra tidligere geologiske epoker.

Et karakteristisk trekk ved vannmiljøet er dets mobilitet, spesielt i rennende, raskt rennende bekker og elver. Havet og havene opplever flo og fjære, kraftige strømmer og stormer. I innsjøer beveger vann seg under påvirkning av temperatur og vind.

Økologiske grupper av hydrobioner. Vanntykkelse, eller pelagisk(pelages - hav), bebodd av pelagiske organismer som har evnen til å svømme eller oppholde seg i visse lag (fig. 5.5).

Ris. 5.5. Profil av havet og dets innbyggere (ifølge N. N. Moiseev, 1983)

I denne forbindelse er disse organismene delt inn i to grupper: nekton Og plankton. Den tredje miljøgruppen - benthos - danne innbyggerne i bunnen.

Nekton(nektos - flytende) er en samling av pelagiske aktivt bevegelige dyr som ikke har direkte forbindelse med bunnen. Dette er hovedsakelig store dyr som er i stand til å overvinne lange avstander og sterke vannstrømmer. De har en strømlinjeformet kroppsform og velutviklede bevegelsesorganer. Typiske nektoniske organismer inkluderer fisk, blekksprut, hval og pinnipeds. I tillegg til fisk inkluderer nekton i ferskvann amfibier og aktivt bevegelige insekter. Mange marine fisker kan bevege seg gjennom vannet med enorme hastigheter: opptil 45-50 km/t for blekksprut (Oegophside), 100-150 km/t for seilfisk (Jstiopharidae) og 130 km/t for sverdfisk (Xiphias glabius).

Plankton(planktos - vandrende, svevende) er et sett av pelagiske organismer som ikke har evnen til raske aktive bevegelser. Som regel er dette små dyr - dyreplankton og planter - planteplankton, som ikke kan motstå strømmene. Plankton inkluderer også larvene til mange dyr som "flyter" i vannsøylen. Planktoniske organismer er lokalisert både på overflaten av vannet, i dypet og i bunnlaget.

Organismer som ligger på overflaten av vannet utgjør spesiell gruppe - Neuston. Sammensetningen av neuston avhenger også av utviklingsstadiet til en rekke organismer. Når de passerer gjennom larvestadiet og vokser opp, forlater de overflatelaget som tjente dem som et tilfluktssted og flytter for å leve på bunnen eller i de underliggende og dypere lagene. Disse inkluderer larvene til decapods, havkaker, copepoder, gastropoder og muslinger, pigghuder, polychaetes, fisk, etc.

De samme organismene, hvor en del av kroppen er over vannoverflaten, og den andre i vannet, kalles plaiston. Disse inkluderer andemat (Lemma), sifonophorer (Siphonophora), etc.

Planteplankton spiller en viktig rolle i reservoarenes levetid, siden det er hovedprodusenten organisk materiale. Fytoplankton inkluderer først og fremst kiselalger (Diatomeae) og grønnalger (Chlorophyta), planteflagellater (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) og kokkolitoforider (Coccolitophoridae). Ikke bare grønnalger, men også blågrønnalger (Cyanophyta) er utbredt i ferskvann.

Dyreplankton og bakterier kan finnes på forskjellige dyp. I ferskvann, for det meste dårlig svømmende, er relativt store krepsdyr (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), mange hjuldyr (Rotatoria) og protozoer vanlige.

Marint dyreplankton er dominert av små krepsdyr (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae) og protozoer (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Store representanter inkluderer vingede bløtdyr (Pteropoda), maneter (Scyphozoa) og svømmende ctenophora (Ctenophora), salper (Salpae) og noen ormer (Aleiopidae, Tomopteridae).

Planktoniske organismer tjener som en viktig matkomponent for mange vannlevende dyr, inkludert giganter som bardehvaler (Mystacoceti), fig. 5.6.

Figur 5.6. Skjema over hovedretningene for energi- og materieutveksling i havet

Benthos(benthos - dybde) er et sett med organismer som lever i bunnen (på bakken og i bakken) av reservoarer. Den er delt inn i zoobenthos Og fytobentos. For det meste representert ved festede, eller sakte bevegelige eller gravende dyr. På grunt vann består den av organismer som syntetiserer organisk materiale (produsenter), konsumerer det (forbrukere) og ødelegger det (nedbrytere). På dyp der det ikke er lys, er phytobenthos (produsenter) fraværende. Den marine zoobenthosen er dominert av foraminiforer, svamper, coelenterater, ormer, brachiopoder, bløtdyr, ascidianer, fisk osv. Bunnformene er mer tallrike på grunt vann. Deres totale biomasse her kan nå titalls kilo per 1 m2.

Havenes fytobentos inkluderer hovedsakelig alger (kiselalger, grønne, brune, røde) og bakterier. Langs kysten er det blomstrende planter - Zostera, Ruppia, Phyllospadix. Steinete og steinete områder på bunnen er rikest på fytobentos.

I innsjøer, som i hav, er det plankton, nekton Og bunndyr.

Imidlertid er det i innsjøer og andre ferskvannsforekomster mindre zoobenthos enn i hav og hav, og artssammensetningen er ensartet. Disse er hovedsakelig protozoer, svamper, cilierte og oligochaete ormer, igler, bløtdyr, insektlarver, etc.

Ferskvannsfytobentos er representert av bakterier, kiselalger og grønnalger. Kystplanter er lokalisert fra land og innover i klart definerte belter. Første belte - halvt nedsenkede planter (siv, cattails, sedges og siv); andre belte - nedsenkede planter med flytende blader (vannliljer, eggekapsler, vannliljer, andemat). I tredje belte planter dominerer - tjern, elodea, etc. (Figur 5.7).

Ris. 5.7. Planter med bunnrot (A):

1 - cattail; 2- rushwort; 3 - pilspiss; 4 - vannlilje; 5, 6 - pondweed; 7 - hara. Frittflytende alger (B): 8, 9 - filamentøs grønn; 10-13 - grønn; 14-17 - kiselalger; 18-20 - blågrønn

Basert på deres livsstil er vannplanter delt inn i to økologiske hovedgrupper: hydrofytter - planter som er nedsenket i vann bare med sin nedre del og vanligvis rot i bakken, og hydatofytter - planter som er helt nedsenket i vann og noen ganger flyter på overflaten eller har flytende blader.

I livet vannlevende organismer en stor rolle spilles av den vertikale bevegelsen av vann, tetthet, temperatur, lys, salt, gass (oksygen- og karbondioksidinnhold) og konsentrasjonen av hydrogenioner (pH).

Temperaturregime. Det skiller seg i vann, for det første ved mindre varmetilstrømning, og for det andre ved større stabilitet enn på land. En del av den termiske energien som kommer til overflaten av vannet reflekteres, mens en del brukes på fordampning. Fordampningen av vann fra overflaten av reservoarene, som forbruker omtrent 2263x8 J/g, forhindrer overoppheting av de nedre lagene, og dannelsen av is, som frigjør fusjonsvarmen (333,48 J/g), bremser nedkjølingen.

Temperaturendringer i rennende vann følger endringene i den omkringliggende luften, og varierer i mindre amplitude.

I innsjøer og dammer med tempererte breddegrader bestemmes det termiske regimet av et velkjent fysisk fenomen - vann har en maksimal tetthet ved 4°C. Vannet i dem er tydelig delt inn i tre lag: øvre - epilimnion, hvis temperatur opplever skarpe sesongsvingninger; overgangs-, temperaturhopplag, -metallimnion, der det er en kraftig temperaturendring; dyphavet (bunnen) - hypolimnion nå helt til bunnen, hvor temperaturen hele året Endringer ubetydelig.

Om sommeren er de varmeste vannlagene plassert ved overflaten, og de kaldeste ligger på bunnen. Denne typen lag-for-lag temperaturfordeling i et reservoar kalles direkte stratifisering Om vinteren, når temperaturen synker, omvendt stratifisering. Overflatelaget av vann har en temperatur nær 0°C. På bunnen er temperaturen ca. 4°C, som tilsvarer dens maksimale tetthet. Dermed øker temperaturen med dybden. Dette fenomenet kalles temperatur dikotomi. Den er observert i de fleste av våre innsjøer sommer og vinter. Som et resultat blir vertikal sirkulasjon forstyrret, tetthetsstratifisering av vann dannes, og en periode med midlertidig stagnasjon begynner - stagnasjon(Fig. 5.8).

Med en ytterligere temperaturøkning blir de øvre vannlagene mindre og mindre tette og synker ikke lenger - sommerstagnasjon setter inn. "

Om høsten avkjøles overflatevannet igjen til 4°C og synker til bunnen, noe som forårsaker en ny blanding av masser i året med temperaturutjevning, dvs. begynnelsen av høsthomotermi.

I det marine miljøet er det også termisk lagdeling bestemt av dybden. Havet har følgende lag Flate- vann er utsatt for vindpåvirkning, og analogt med atmosfæren kalles dette laget troposfæren eller havet termosfære. Daglige svingninger i vanntemperatur observeres her til omtrent 50 meters dyp, og sesongmessige svingninger observeres enda dypere. Tykkelsen på termosfæren når 400 m. Middels - representerer konstant termoklin. Temperaturen i forskjellige hav og hav faller til 1-3°C. Strekker seg til en dybde på ca. 1500 m. dypt hav - karakterisert ved en jevn temperatur på ca. 1-3°C, med unntak av de polare områdene, hvor temperaturen er nær 0°C.

I Generelt bør det bemerkes at amplituden av årlige temperatursvingninger i de øvre lagene av havet ikke er mer enn 10-15 °C i kontinentale farvann, den er 30-35 °C.

Ris. 5.8. Stratifisering og blanding av vann i en innsjø

(etter E. Gunter et al., 1982)

Dype vannlag er preget av konstant temperatur. I ekvatorialfarvann gjennomsnittlig årstemperatur I overflatelagene er det 26-27°C, i polarlagene er det ca 0°C og under. Unntaket er termiske kilder, hvor temperaturen på overflatelaget når 85-93°C.

I vann som levemiljø er det på den ene siden en ganske betydelig variasjon av temperaturforhold, og på den andre siden er det termodynamiske trekk ved vannmiljøet, som høy spesifikk varmekapasitet, høy varmeledningsevne og ekspansjon under frysing (i dette tilfellet dannes is bare på toppen, og hovedvannsøylen fryser ikke), lag gunstige forhold for levende organismer.

For overvintring av flerårige hydrofytter i elver og innsjøer er således den vertikale fordelingen av temperaturer under isen av stor betydning. Det tetteste og minst kalde vannet med en temperatur på 4°C ligger i bunnsjiktet, hvor overvintringsknoppene (turionene) av hornurt, blære, vannurt osv. synker (fig. 5.9), samt hele bladplanter, som andemat og elodea.

Ris. 5.9. Akvarell (Hydrocharias morsus ranae) om høsten.

Overvintrende knopper er synlige, synker til bunnen

(fra T.K. Goryshinoya, 1979)

Det er fastslått at nedsenking er forbundet med opphopning av stivelse og vekting av planter. Til våren blir stivelse omdannet til løselig sukker og fett, noe som gjør knoppene lettere og lar dem flyte.

Organismer i vannforekomster på tempererte breddegrader er godt tilpasset sesongmessige vertikale bevegelser av vannlag, til vår- og høsthomotermi og til sommer- og vinterstagnasjon. Siden temperaturregimet til vannforekomster er preget av stor stabilitet, er stenotermi vanlig blant vannlevende organismer i større grad enn blant landlevende organismer.

Eurytermiske arter finnes hovedsakelig i grunne kontinentale reservoarer og i kystsonen til hav med høye og tempererte breddegrader, hvor daglige og sesongmessige svingninger er betydelige.

Tetthet av vann. Vann skiller seg fra luft ved å være tettere. I så måte er den 800 ganger bedre enn luften. Tettheten til destillert vann ved en temperatur på 4 °C er 1 g/cm3. Tetthet naturlig vann som inneholder oppløste salter kan være mer: opptil 1,35 g/cm3. I gjennomsnitt, i vannsøylen, for hver 10 m dybde, øker trykket med 1 atmosfære. Den høye tettheten av vann gjenspeiles i kroppsstrukturen til hydrofytter. Således, hvis mekaniske vev i landplanter er godt utviklet, noe som sikrer styrken til stammer og stilker, skaper arrangementet av mekanisk og ledende vev langs periferien av stilken en "rør"-struktur som er godt motstandsdyktig mot knekk og bøyninger, hydrofytter det mekaniske vevet er sterkt redusert, siden plantene er støttet av seg selv. Mekaniske elementer og ledende bunter er ganske ofte konsentrert i midten av stilken eller bladstilken, noe som gir den muligheten til å bøye seg med vannbevegelser.

Nedsenkede hydrofytter har god oppdrift skapt av spesielle enheter (luftsekker, hevelser). Dermed ligger froskebladene på overflaten av vannet og under hvert blad har de en flytende boble fylt med luft. Som en liten redningsvest lar boblen bladet flyte på overflaten av vannet. Luftkamre i stilken holder planten oppreist og leverer oksygen til røttene.

Oppdriften øker også med økende kroppsoverflate. Dette er godt synlig i mikroskopiske planktonalger. Ulike utvekster av kroppen hjelper dem å "flyte" fritt i vannsøylen.

Organismer i vannmiljøet er fordelt over hele tykkelsen. For eksempel, i oseaniske depresjoner, finnes dyr på dyp på over 10 000 m og tåler trykk fra flere til hundrevis av atmosfærer. Så, ferskvannsinnbyggere(svømmende biller, tøfler, suvoikaer osv.) tåler opptil 600 atmosfærer i eksperimenter. Holothurians av slekten Elpidia og ormer Priapulus caudatus lever fra kystsonen til ultra-abyssal sonen. Samtidig bør det bemerkes at mange innbyggere i hav og hav er relativt stenobatiske og begrenset til visse dyp. Dette gjelder først og fremst grunn- og dyphavsarter. Bare kystsonen er bebodd av annelidormen Arenicola, bløtdyr - limpets(Patella). På store dyp ved et trykk på minst 400-500 atmosfærer, fisk fra gruppen av sportsfiskere, blekksprut, krepsdyr, sjøstjerner, pogonophora og andre.

Vannets tetthet gjør at dyreorganismer kan stole på det, noe som er spesielt viktig for ikke-skjelettformer. Støtten til mediet fungerer som en betingelse for flyting i vann. Det er til denne livsstilen mange vannlevende organismer er tilpasset.

Lysmodus. Vannorganismer er sterkt påvirket av lysforhold og vanngjennomsiktighet. Lysintensiteten i vann er sterkt svekket (fig. 5.10), siden en del av den innfallende strålingen reflekteres fra vannoverflaten, mens den andre absorberes av dens tykkelse. Dempningen av lys er relatert til gjennomsiktigheten til vannet. I hav, for eksempel, med stor gjennomsiktighet, faller fortsatt omtrent 1 % av strålingen til en dybde på 140 m, og i små innsjøer med noe lukket vann, allerede til en dybde på 2 m, bare tideler av en prosent.

Ris. 5.10. Belysning i vann på dagtid.

Tsimlyansk Reservoir (ifølge A. A. Potapov,

Dybde: 1 - på overflaten; 2-0,5m; 3-1,5 m; 4-2m

På grunn av det faktum at strålene fra forskjellige deler av solspekteret absorberes ulikt av vann, endres også lysets spektrale sammensetning med dybden, og de røde strålene svekkes. Blågrønne stråler trenger inn til betydelige dyp. Skumringen i havet, som tykner med dybden, er først grønn, deretter blå, indigo, blåfiolett, og viker senere for konstant mørke. Følgelig erstatter levende organismer hverandre med dybde.

Planter som lever på vannoverflaten opplever således ikke mangel på lys, mens neddykkede og spesielt dyphavsplanter klassifiseres som "skyggeflora". De må tilpasse seg ikke bare mangelen på lys, men også til endringer i sammensetningen ved å produsere flere pigmenter. Dette kan sees i det kjente fargemønsteret hos alger som lever på forskjellige dyp. I grunne vannsoner, hvor plantene fortsatt har tilgang til røde stråler, som i størst grad absorberes av klorofyll, har grønnalger en tendens til å dominere. I dypere soner finnes brunalger som i tillegg til klorofyll inneholder de brune pigmentene phycaffeine, fucoxanthin etc. Rødalger som inneholder pigmentet phycoerythrin lever enda dypere. Evnen til å fange sollys med forskjellige lengder bølger. Dette fenomenet kalles kromatisk tilpasning.

Dyphavsarter har en rekke fysiske egenskaper som er karakteristiske for skyggeplanter. Blant dem bør det bemerkes det lave punktet for kompensasjon for fotosyntese (30-100 lux), "skyggenaturen" til lyskurven til fotosyntese med et lavmetningsplatå, og i alger, for eksempel store kromatoforer. Mens for overflaten og flytende former er disse kurvene av en "lettere" type.

For å bruke svakt lys i prosessen med fotosyntese, er det nødvendig med et økt område med assimilerende organer. Pilspissen (Sagittaria sagittifolia) danner således blader av forskjellig form ved utvikling på land og i vann.

Det arvelige programmet koder for muligheten for utvikling i begge retninger. "Utløsermekanismen" for utvikling av "vann"-former av blader er skyggelegging, og ikke den direkte virkningen av vann.

Ofte er bladene til vannplanter, nedsenket i vann, sterkt dissekert i smale trådlignende fliker, som for eksempel i hornwort, uruti, bladderwort, eller har en tynn gjennomskinnelig plate - undervannsblader av eggkapsler, vannliljer, blader av nedsenket tjern.

Disse trekkene er også karakteristiske for alger, som trådalger, dissekerte thalli fra Characeae og tynne gjennomsiktige thalli fra mange dyphavsarter. Dette gjør det mulig for hydrofytter å øke forholdet mellom kroppsareal og volum, og derfor utvikle et større overflateareal til en relativt lav kostnad av organisk masse.

I planter som er delvis nedsenket i vann heterofili, dvs. forskjellen i strukturen til overvanns- og undervannsblader av samme plante: Dette er tydelig synlig i den akvatiske ranunkelen (Fig. 5.11) De over vannet har trekk som er felles for bladene til overjordiske planter (dorsoventral) struktur, velutviklet integumentært vev og stomatalt apparat), under vann - veldig tynne eller dissekerte blader. Heterofili ble også notert i vannliljer og eggkapsler, pilspisser og andre arter.

Ris. 5.11. Heterofilt i den akvatiske smørblomsten

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

Blader: 1 - over vann; 2 - under vann

Et illustrativt eksempel er caddisfly (Simn latifolium), på stammen som du kan se flere former for blader, som gjenspeiler alle overgangene fra typisk terrestrisk til typisk akvatisk.

Dybden av vannmiljøet påvirker også dyr, deres farge, artssammensetning osv. For eksempel, i et innsjøøkosystem er hovedlivet konsentrert i vannlaget, som mengden lys som er tilstrekkelig for fotosyntesen trenger inn i. Den nedre grensen til dette laget kalles kompensasjonsnivået. Over denne dybden frigjør planter mer oksygen enn de forbruker, og overskuddet av oksygen kan brukes av andre organismer. Under denne dybden kan ikke fotosyntese gi åndedrett, derfor er det kun oksygen som kommer med vann fra de flere overflatelagene i innsjøen.

Dyr med lys og forskjellig farge lever i lyse overflatelag med vann, mens dyphavsarter vanligvis er blottet for pigmenter. I havets skumringssone lever dyr som er farget med en rødlig fargetone, som hjelper dem å gjemme seg for fiender, siden den røde fargen i blåfiolette stråler oppfattes som svart. Rødfarging er karakteristisk for skumringssonedyr som havabbor, røde koraller, forskjellige krepsdyr, etc.

Absorpsjonen av lys i vann er sterkere, jo lavere gjennomsiktighet er, noe som skyldes tilstedeværelsen av mineralpartikler (leire, silt) i den. Gjennomsiktigheten til vannet avtar også med den raske veksten av vannvegetasjon om sommeren eller med massereproduksjon av små organismer suspendert i overflatelagene. Gjennomsiktighet er preget av ekstrem dybde, hvor en spesielt senket Secchi-skive (en hvit skive med en diameter på 20 cm) fortsatt er synlig. I Sargassohavet (mest klart vann) Secchi-skiven er synlig til en dybde på 66,5 m, i Stillehavet - opptil 59, i det indiske - opptil 50, i grunt hav - opp til 5-15 m. Gjennomsiktigheten til elver overstiger ikke 1 -. 1,5 m, og i de sentralasiatiske elvene Amu Darya og Syrdarya - noen få centimeter. Derfor varierer grensene for fotosyntesesoner sterkt i forskjellige vannmasser. I det meste rent vann fotosyntesesonen, eller eufotisk sone, når en dybde på ikke mer enn 200 m, skumringssonen (disfotisk) strekker seg til 1000-1500 m, og dypere, inn i den afotiske sonen, trenger ikke sollys inn i det hele tatt.

Dagslyset i vann er mye kortere (spesielt i dype lag) enn på land. Mengden lys i de øvre lagene av reservoarene varierer med områdets breddegrad og årstiden. Dermed begrenser lange polare netter i stor grad tiden som er egnet for fotosyntese i de arktiske og antarktiske bassengene, og isdekket gjør det vanskelig for lys å få tilgang til alle frosne vannforekomster om vinteren.

Salt regime. Saltholdigheten til vann eller saltregimet spiller en viktig rolle i livet til vannlevende organismer. Den kjemiske sammensetningen av vann dannes under påvirkning av naturlige historiske og geologiske forhold, så vel som menneskeskapt påvirkning. Innholdet av kjemiske forbindelser (salter) i vann bestemmer saltholdigheten og uttrykkes i gram per liter eller i per mil(°/od). I henhold til den generelle mineraliseringen kan vann deles inn i ferskt med saltinnhold på opptil 1 g/l, brakk (1-25 g/l), saltholdighet i havet (26-50 g/l) og saltlake (mer enn 50 g/l). g/l). De viktigste oppløste stoffene i vann er karbonater, sulfater og klorider (tabell 5.1).

Tabell 5.1

Sammensetning av basiske salter i ulike reservoarer (ifølge R. Dazho, 1975)

Blant ferskvann er det mange som er nesten rene, men det er også mange som inneholder opptil 0,5 g oppløste stoffer per liter. Kationer i henhold til innholdet i ferskvann er ordnet som følger: kalsium - 64%, magnesium - 17%, natrium - 16%, kalium - 3%. Dette er gjennomsnittsverdier, og i hvert enkelt tilfelle er svingninger, noen ganger betydelige, mulige.

Et viktig element i ferskvann er kalsiuminnhold. Kalsium kan virke som en begrensende faktor. Det er "mykt" vann, lite kalsium (mindre enn 9 mg per 1 liter), og "hardt" vann, som inneholder store mengder kalsium (mer enn 25 mg per 1 liter).

I sjøvann er gjennomsnittlig innhold av oppløste salter 35 g/l, i marginale hav er det mye lavere. 13 metalloider og minst 40 metaller er funnet i sjøvann. Når det gjelder viktighet, rangerer bordsalt først, deretter bariumklorid, magnesiumsulfat og kaliumklorid.

Mest vannlevende liv poikilosmotisk. Det osmotiske trykket i kroppen deres avhenger av saltholdigheten i miljøet. Ferskvannsdyr og -planter lever i miljøer hvor konsentrasjonen av oppløste stoffer er lavere enn i kroppsvæsker og vev. På grunn av forskjellen i osmotisk trykk utenfor og inne i kroppen, trenger vann hele tiden inn i kroppen, som et resultat av at vannlevende ferskvannsorganismer blir tvunget til å fjerne det intensivt. De har veluttrykte osmoreguleringsprosesser. I protozoer oppnås dette ved arbeidet med utskillelsesvakuoler, i flercellede organismer - ved å fjerne vann gjennom utskillelsessystemet. Noen ciliater skiller ut en mengde vann som tilsvarer kroppsvolumet hvert 2-2,5 minutt.

Med økende saltholdighet avtar vakuolenes arbeid, og ved en saltkonsentrasjon på 17,5 % slutter den å virke, siden forskjellen i osmotisk trykk mellom celler og eksternt miljø blir borte.

Konsentrasjonen av salter i kroppsvæskene og vevet til mange marine organismer er isotonisk med konsentrasjonen av oppløste salter i vannet rundt. I denne forbindelse er deres osmoregulatoriske funksjoner mindre utviklet enn hos ferskvannsdyr. Osmoregulering er en av grunnene til at mange marine planter og dyr ikke klarte å befolke ferskvann og viste seg å være typiske marine innbyggere: coelenterata (Coelenterata), pigghuder (Echinodermata), svamper (Spongia), tunicata (Tunicata), pogonophora (Pogonophora). ). På den annen side lever insekter praktisk talt ikke i hav og hav, mens ferskvannsbassenger er rikelig befolket av dem. Typisk marine og typisk ferskvannsorganismer tolererer ikke betydelige endringer i saltholdighet og er det stenohalin. Euryhaline organismer, spesielt dyr, ferskvann og marin opprinnelse ikke så mye. De finnes, ofte i store mengder, i brakkvann. Disse er som brasme (Abramis brama), ferskvannsgjedde (Stizostedion lucioperca), gjedde (Ezox lucios), og fra havet - multefamilien (Mugilidae).

Habitatet til planter i vannmiljøet, i tillegg til funksjonene nevnt ovenfor, setter avtrykk på andre aspekter av livet, spesielt på vannregime i planter bokstavelig talt omgitt av vann. Slike planter har ikke transpirasjon, og derfor er det ingen "øvre motor" som opprettholder vannstrømmen i planten. Og samtidig eksisterer strømmen som leverer næringsstoffer til vevet (men mye svakere enn i landplanter), med en klart definert daglig frekvens: mer på dagtid, fraværende om natten. En aktiv rolle i vedlikeholdet tilhører rottrykk (i vedlagte arter) og aktiviteten til spesielle celler som skiller ut vann - vannstomata eller hydatoder.

I ferskvann er planter festet på bunnen av reservoaret vanlige. Ofte er deres fotosyntetiske overflate plassert over vannet. Disse inkluderer siv (Scirpus), vannliljer (Nymphaea), eggkapsler (Nyphar), cattails (Typha), pilspiss (Sagittaria). I andre er de fotosyntetiske organene nedsenket i vann. Disse er dammen (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Visse typer høyere ferskvannsplanter er rotløse og flyter fritt eller vokser over undervannsobjekter, alger, som er festet til bakken.

Gassmodus. Hovedgassene i vannmiljøet er oksygen og karbondioksid. Resten, som hydrogensulfid eller metan, er av underordnet betydning.

Oksygen for vannmiljøet - det viktigste miljøfaktor. Det kommer inn i vann fra luften og frigjøres av planter under fotosyntesen. Diffusjonskoeffisienten for oksygen i vann er omtrent 320 tusen ganger lavere enn i luft, og dens totale innhold i de øvre vannlagene er 6-8 ml/l, eller 21 ganger lavere enn i atmosfæren. Oksygeninnholdet i vann er omvendt proporsjonalt med temperaturen. Når temperaturen og saltholdigheten til vannet øker, synker konsentrasjonen av oksygen i det. I lag som er tett befolket av dyr og bakterier, kan oksygenmangel oppstå på grunn av økt oksygenforbruk. I Verdenshavet er således livsrike dybder fra 50 til 1000 m preget av en kraftig forringelse av lufting. Den er 7-10 ganger lavere enn i overflatevann bebodd av planteplankton. Forhold nær bunnen av reservoarer kan være nær anaerobe.

Ved stagnasjon i små vannmasser blir vannet også kraftig utarmet for oksygen. Dens mangel kan også oppstå om vinteren under is. Ved en konsentrasjon under 0,3-3,5 ml/l er levetiden til aerobe i vann umulig. Oksygeninnholdet under reservoarforhold viser seg å være en begrensende faktor (tabell 5.2).

Tabell 5.2

Oksygenbehov hos ulike arter ferskvannsfisk

Blant akvatiske innbyggere er det et betydelig antall arter som tåler store svingninger i oksygeninnhold i vann, nær dets fravær. Disse er de såkalte euryoxybionts. Disse inkluderer ferskvannsoligochaeter (Tubifex tubifex), gastropoder (Viviparus viviparus). Karpe, suter og crucian karpe tåler svært lav oksygenmetning av fisk fra fisk. Det er imidlertid mange arter stenoxybiont, det vil si at de kun kan eksistere med en tilstrekkelig høy metning av vann med oksygen, for eksempel regnbueørret, ørret, ørekyt osv. Mange arter av levende organismer er i stand til å falle inn i en inaktiv tilstand, den s.k. anoksybiose, og dermed oppleve en ugunstig periode.

Respirasjon av vannlevende organismer skjer både gjennom overflaten av kroppen og gjennom spesialiserte organer - gjeller, lunger, luftrør. Ofte kan kroppens integument tjene som et ekstra åndedrettsorgan. Hos noen arter er det en kombinasjon av vann- og luftåndedrett, for eksempel lungefisk, sifonoforer, diskofanter, mange lunge bløtdyr, krepsdyr Yammarus lacustris, etc. Sekundære vannlevende dyr beholder vanligvis den atmosfæriske typen respirasjon som energimessig mer gunstig, og krever derfor kontakt med luftmiljøet. Disse inkluderer pinnipeds, hvaler, vannbiller, mygglarver, etc.

Karbondioksid. I vannmiljøet kan levende organismer, i tillegg til mangel på lys og oksygen, mangle tilgjengelig CO 2, for eksempel planter for fotosyntese. Karbondioksid kommer inn i vann som følge av oppløsning av CO 2 i luften, respirasjon av vannlevende organismer, nedbrytning av organiske rester og utslipp fra karbonater. Karbondioksidinnholdet i vann varierer fra 0,2-0,5 ml/l, eller 700 ganger mer enn i atmosfæren. CO 2 løses i vann 35 ganger bedre enn oksygen. Sjøvann er hovedreservoaret for karbondioksid, siden det inneholder fra 40 til 50 cm 3 gass per liter i fri eller bundet form, som er 150 ganger høyere enn konsentrasjonen i atmosfæren.

Karbondioksid inneholdt i vann tar del i dannelsen av kalkholdige skjelettformasjoner av virvelløse dyr og sikrer fotosyntese av vannplanter. Med intens fotosyntese av planter er det et økt forbruk av karbondioksid (0,2-0,3 ml/l per time), noe som fører til mangel. Hydrofytter reagerer på en økning i CO 2 -innhold i vann ved å øke fotosyntesen.

En ekstra kilde til CO for fotosyntese av vannplanter er også karbondioksid, som frigjøres under nedbrytningen av bikarbonatsalter og deres transformasjon til karbondioksid:

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

De dårlig løselige karbonatene som dannes i dette tilfellet legger seg på overflaten av bladene i form av en kalk eller skorpe, som er godt synlig når mange vannplanter tørker ut.

Hydrogenionkonsentrasjon(pH) påvirker ofte distribusjonen av vannlevende organismer. Ferskvannsbassenger med en pH på 3,7-4,7 regnes som sure, 6,95-7,3 nøytrale, og med en pH på mer enn 7,8 - alkaliske. I ferskvannsområder opplever pH betydelige svingninger, ofte i løpet av dagen. Sjøvann er mer alkalisk og pH endres mindre enn ferskvann. pH synker med dybden.

Fra planter med pH mindre enn 7,5 vokser gresshoppe (Jsoetes) og bjørneklo (Sparganium). I et alkalisk miljø (pH 7,7-8,8) er mange arter av tjern og elodea vanlige ved pH 8,4-9, Typha angustifolia når sterk utvikling. Det sure vannet i torvmoser fremmer utviklingen av spagnummoser.

De fleste ferskvannsfisker tåler en pH mellom 5 og 9. Hvis pH er mindre enn 5, er det en massiv død av fisk, og over 10 dør all fisk og andre dyr.

I innsjøer med surt miljø finner man ofte larver av dipteraer av slekten Chaoborus, og i det sure vannet i sumper er skjellrotstokker (Testaceae) vanlige, elastiske bløtdyr av slekten Unio er fraværende, og andre bløtdyr finnes sjelden.

Økologisk plastisitet av organismer i vannmiljøet. Vann er et mer stabilt miljø, og abiotiske faktorer gjennomgår relativt små fluktuasjoner, og derfor har vannlevende organismer mindre økologisk plastisitet sammenlignet med terrestriske. Ferskvannsplanter og -dyr er mer plastiske enn marine, siden ferskvann som levemiljø er mer varierende. Bredden av økologisk plastisitet av akvatiske organismer vurderes ikke bare som en helhet til et kompleks av faktorer (eury- og stenobiontisitet), men også individuelt.

Dermed er det fastslått at kystplanter og -dyr, i motsetning til innbyggerne i åpne soner, hovedsakelig er eurytermiske og euryhaline organismer, på grunn av det faktum at temperaturforholdene og saltregimet nær kysten er ganske varierende - oppvarming av solen og relativt intens avkjøling, avsalting ved tilstrømning av vann fra bekker og elver, spesielt i regntiden osv. Et eksempel er lotus, som er en typisk stenotermisk art og vokser kun i grunne, godt oppvarmede reservoarer. Innbyggere i overflatelagene, sammenlignet med dyphavsformer, av de ovennevnte grunnene, viser seg å være mer eurytermiske og euryhaline.

Økologisk plastisitet er en viktig regulator for spredning av organismer. Det er bevist at vannlevende organismer med høy økologisk plastisitet er utbredt, for eksempel Elodea. Det motsatte eksempelet er saltlake (Artemia solina), som lever i små reservoarer med svært salt vann og er en typisk stenohalin-representant med smal økologisk plastisitet. I forhold til andre faktorer har den betydelig plastisitet og finnes ganske ofte i saltvannsforekomster.

Økologisk plastisitet avhenger av organismens alder og utviklingsfase. For eksempel havet gastropod Littorina som voksen ved lavvann daglig lang tid gjør uten vann, men larvene fører en planktonisk livsstil og tåler ikke uttørking.

Egenskaper ved plantetilpasning til vannmiljøet. Vannparadis| Sthenia har betydelige forskjeller fra landlevende planteorganismer. Dermed gjenspeiles vannplanters evne til å absorbere fuktighet og mineralsalter direkte fra omgivelsene i deres morfologiske og fysiologiske organisering. Karakteristisk for vannplanter er dårlig utvikling av ledende vev og rotsystemet. Rotsystemet tjener hovedsakelig for festing til undervannssubstratet og utfører ikke funksjonene til mineralernæring og vannforsyning, som i landplanter. Vannplanter lever av hele overflaten av kroppen.

Den betydelige tettheten av vann gjør det mulig for planter å bo i hele tykkelsen. Lavere planter som bor i forskjellige lag og fører en flytende livsstil har spesielle vedheng for dette formålet som øker oppdriften og lar dem forbli suspendert. Høyere hydrofytter har dårlig utviklet mekanisk vev. Hvordan yni Som nevnt ovenfor, i bladene, stilkene og røttene deres er det luftbærende intercellulære hulrom som øker lettheten og oppdriften til organer som er suspendert i vann og flyter på overflaten, noe som også bidrar til å vaske bort de indre cellene med vann med salter og gasser oppløst i den. Hydrofytter skilles | De har en stor bladoverflate med et lite totalt volum av planten, som gir dem intens gassutveksling med mangel på oksygen og andre gasser oppløst i vann.

En rekke vannlevende organismer har utviklet mangfold av blader, eller heterofili. I Salvinia gir derfor neddykkede blader mineralnæring, mens flytende blader gir organisk næring.

Et viktig trekk ved plantens tilpasning til å leve i vann | Dette miljøet skyldes også at blader nedsenket i vann vanligvis er veldig tynne. Ofte er klorofyllet i dem lokalisert i epidermale celler, noe som bidrar til å øke intensiteten av fotosyntese i lite lys. Slike anatomiske og morfologiske trekk kommer tydeligst til uttrykk i vannmoser (Riccia, Fontinalis), Vallisneria spiralis og tjern (Potamageton).

Beskyttelsen mot utvasking eller utvasking av mineralsalter fra cellene til vannplanter er sekresjon av slim fra spesielle celler og dannelse av endoderm fra celler med tykkere vegger i form av en ring.

Relativt lav temperatur i vannmiljøet forårsaker døden av vegetative deler av planter nedsenket i vann etter dannelsen av vinterknopper og erstatning av tynne, ømme sommerblader med tøffere og kortere vinterblader. Lav vanntemperatur påvirker generasjonsorganene til vannplanter negativt, og dens høye tetthet gjør det vanskelig å overføre pollen. I denne forbindelse reproduserer vannplanter seg intensivt med vegetative midler. De fleste flytende og nedsenkede planter bærer blomstrende stengler opp i luften og formerer seg seksuelt. Pollen bæres av vind- og overflatestrømmer. Fruktene og frøene som produseres fordeles også av overflatestrømmer. Dette fenomenet kalles hydrochoria. Vannholdige planter inkluderer ikke bare vannplanter, men også mange kystplanter. Fruktene deres er svært flytende, forblir i vann i lang tid og mister ikke spireevnen. Vann transporterer for eksempel fruktene og frøene til pilspiss (Sagittaria sagittofolia), almue (Butomus umbellatus) og chastukha (Alisma plantago-aguatica). Fruktene til mange sir (Carex) er innelukket i særegne luftsekker og bæres av vannstrømmer. På samme måte spredte humai-ugraset (Sorgnum halepense) seg langs Vakht-elven langs kanalene.

Egenskaper ved dyrs tilpasning til vannmiljøet. Hos dyr som lever i et vannmiljø, sammenlignet med planter, er adaptive funksjoner mer mangfoldige, disse inkluderer f.eks anatomisk-morfologisk, atferdsmessig og så videre.

Dyr som lever i vannsøylen har først og fremst tilpasninger som øker oppdriften og lar dem motstå bevegelsen av vann og strømmer. Disse organismene utvikler tilpasninger som hindrer dem i å stige opp i vannsøylen eller reduserer oppdriften, noe som gjør at de kan holde seg på bunnen, inkludert hurtigflytende vann.

I små former som lever i vannsøylen, noteres en reduksjon i skjelettformasjoner. Således, i protozoer (Radiolaria, Rhizopoda), er skjellene porøse, og flintryggene på skjelettet er hule innvendig. Den spesifikke tettheten til ctenophora og maneter (Scyphozoa) avtar på grunn av tilstedeværelsen av vann i vevet. Opphopning av fettdråper i kroppen (noctils - Noctiluca, radiolarians - Radiolaria) bidrar til å øke oppdriften. Store ansamlinger av fett er observert hos noen krepsdyr (Cladocera, Copepoda), fisk og hvaler. Kroppens spesifikke tetthet reduseres og dermed økt oppdrift av gassfylte svømmeblærer, som mange fisker har. Sifonoforer (Physalia, Velella) har kraftige lufthulrom.

Dyr som passivt svømmer i vannsøylen er ikke bare preget av en reduksjon i massen, men også av en økning i det spesifikke overflatearealet av kroppen. Dette skyldes det faktum at jo større viskositeten til mediet og jo høyere det spesifikke overflatearealet til kroppen til organismen er, jo saktere synker det ned i vann. Hos dyr er kroppen flatet, ryggrader, utvekster og vedheng dannes på den, for eksempel i flagellater (Leptodiscus, Craspeditella), radiolarier (Aulacantha, Chalengeridae), etc.

En stor gruppe dyr som lever i ferskvann bruker overflatespenningen til vann (overflatefilm) når de beveger seg. Vann strider bugs (Gyronidae, Veliidae), hvirvlende biller (Gerridae), etc. løper fritt over overflaten av vannet. Leddyr berører vannet med endene av vedhengene dekket med vannavstøtende hår, forårsaker deformering av overflaten. av en konkav menisk. Når løftekraften (F) rettet oppover er større enn massen til dyret, vil sistnevnte holdes på vannet på grunn av overflatespenning.

Dermed er liv på vannoverflaten mulig for relativt små dyr, siden massen øker proporsjonalt med størrelseskuben, og overflatespenningen øker som en lineær verdi.

Aktiv svømming hos dyr utføres ved hjelp av flimmerhår, flageller, bøyning av kroppen, og på en reaktiv måte på grunn av energien til den utkastede vannstrømmen. Jeg vil oppnå den største perfeksjon i jet-transporten. blekksprut. Dermed utvikler noen blekksprut hastigheter på opptil 40-50 km/t når de kaster ut vann (fig. 5.12).

Ris. 5.12. Akkar

Store dyr har ofte spesialiserte lemmer (finner, svømmefødder), kroppen deres er strømlinjeformet og dekket med slim.

Bare i vannmiljøet finner man ubevegelige dyr som fører en tilknyttet livsstil. Disse er for eksempel hydroider (Hydroidea) og korallpolypper (Anthozoo), sjøliljer (Crinoidea), muslinger (Br/aMa), etc. De er preget av en særegen kroppsform, svak oppdrift (kroppstettheten er større enn tettheten av vann) og spesielle enheter for festing til underlag.

Vanndyr er for det meste poikilotermiske. Hos homotermiske pattedyr, for eksempel (hvaler, pinnipeds), dannes et betydelig lag med subkutant fett, som utfører en varmeisolerende funksjon.

Dyphavsdyr utmerker seg ved spesifikke organisatoriske trekk: forsvinningen eller svak utvikling av det kalkholdige skjelettet, en økning i kroppsstørrelse, ofte en reduksjon i synsorganene, økt utvikling av taktile reseptorer, etc.

Det osmotiske trykket og ioniske tilstanden til løsninger i dyrekroppen sikres av komplekse mekanismer for vann-saltmetabolisme. Den vanligste måten å opprettholde konstant osmotisk trykk på er å regelmessig fjerne vann som kommer inn i kroppen ved hjelp av pulserende vakuoler og utskillelsesorganer. Så ferskvannsfisk fjerner overflødig vann ved å jobbe hardt ekskresjonssystem, og salter absorberes gjennom gjellefilamentene. Marin fisk blir tvunget til å fylle på vannreservene og drikker derfor sjøvann, og overflødig salt tilført vann fjernes fra kroppen gjennom gjellefilamentene (fig. 5.13).

Ris. 5.13. Utskillelse og osmoregulering i ferskvannsteleost

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

Forkortelsene hypo-, iso- og hyper- indikerer toniciteten til det indre miljøet i forhold til det ytre (fra N. Green et al., 1993)

En rekke hydrobioner har et spesielt fôringsmønster - dette er siling eller sedimentering av partikler av organisk opprinnelse suspendert i vann, mange små organismer. Denne fôringsmetoden krever ikke store energiforbruk for å lete etter byttedyr og er typisk for elasmobranch bløtdyr, fastsittende pigghuder, ascidianer, planktoniske krepsdyr osv. Filtermatende dyr spiller en viktig rolle i biologisk behandling reservoarer.

Ferskvannsdafnier, cyclops, så vel som det mest tallrike krepsdyret i havet, Calanus finmarchicus, filtrerer opptil 1,5 liter vann per individ per dag. Blåskjell som lever på et område på 1 m 2 kan drive 150-280 m 3 vann per dag gjennom mantelhulen, og feller ut suspenderte partikler.

På grunn av den raske dempingen av lysstråler i vann, begrenser liv i konstant skumring eller mørke i stor grad de visuelle orienteringsevnene til vannlevende organismer. Lyd beveger seg raskere i vann enn i luft, og vannlevende organismer har en bedre utviklet visuell orientering til lyd. Noen arter oppdager til og med infralyder. Lydsignalering tjener mest av alt for intraspesifikke forhold: orientering i en flokk, tiltrekke seg individer av det motsatte kjønn, etc. Hvaler leter for eksempel etter mat og orienterer seg ved hjelp av ekkolokalisering - oppfatningen av reflekterte lydbølger. Prinsippet til delfinlokalisatoren er å sende ut lydbølger som beveger seg foran det svømmende dyret. Når du møter en hindring, for eksempel en fisk, reflekteres lydbølgene og returneres til delfinen, som hører det resulterende ekkoet og dermed oppdager objektet som forårsaker lydrefleksjonen.

Det er kjent rundt 300 fiskearter som er i stand til å generere elektrisitet og bruke den til orientering og signalering. En rekke fisker (elektrisk rokke, elektrisk ål, etc.) bruker elektriske felt til forsvar og angrep.

Karakteristisk for vannlevende organismer eldgammel måte orientering - oppfatning av miljøets kjemi. Kjemoreseptorene til mange hydrobionter (laks, ål, etc.) er ekstremt følsomme. I migrasjoner på tusenvis av kilometer finner de gyte- og fôringsplasser med utrolig nøyaktighet.

Endre forhold i vannmiljøet forårsaker også visse atferdsreaksjoner hos organismer. Endringer i belysning, temperatur, saltholdighet, gassregime og andre faktorer er assosiert med vertikale (ned i dypet, stiger til overflaten) og horisontale (gyting, overvintring og fôring) migrasjoner av dyr. I hav og hav deltar millioner av tonn vannlevende organismer i vertikale migrasjoner, og under horisontale migrasjoner kan vannlevende dyr reise hundrevis og tusenvis av kilometer.

Det er mange midlertidige, grunne vannmasser på jorden som dukker opp etter elveflom, kraftig regn, snøsmelting osv. Generelle funksjoner innbyggere i uttørking av reservoarer er evnen til å føde mange avkom på kort tid og tåle lange perioder uten vann, og gå over i en tilstand med redusert vital aktivitet - hypobiose.

Tidligere

Fordeling av organismer etter livsmiljø

I prosessen med den lange historiske utviklingen av levende materie og dannelsen av mer og mer avanserte former for levende vesener, ble organismer, som mestrer nye habitater, fordelt på jorden i henhold til dens mineralskjell (hydrosfære, litosfære, atmosfære) og tilpasset til eksistens under strengt definerte forhold.

Det første livsmediet var vann. Det var i den livet oppsto. Etter hvert som den historiske utviklingen skred frem, begynte mange organismer å befolke land-luft-miljøet. Som et resultat dukket det opp landplanter og dyr, som raskt utviklet seg og tilpasset seg nye levekår.

I prosessen med å fungere på land, ble overflatelagene til litosfæren gradvis forvandlet til jord, til en slags, som V.I. Vernadsky sa det, en bioinert kropp av planeten. Jorda begynte å bli befolket av både akvatiske og terrestriske organismer, skaper et spesifikt kompleks av innbyggerne.

Dermed på moderne jord Fire livsmiljøer skilles tydelig fra hverandre - vannlevende, jord-luft-, jord- og levende organismer - som er betydelig forskjellige i forhold. La oss se på hver av dem.

Generelle egenskaper. Livets vannmiljø, hydrosfæren, opptar opptil 71 % av klodens areal. Når det gjelder volum, er vannreservene på jorden estimert til 1370 millioner kubikkmeter. km, som er 1/800 av klodens volum. Hovedmengden vann, mer enn 98%, er konsentrert i hav og hav, 1,24% er representert av isen i polarområdene; i ferskvann i elver, innsjøer og sumper overstiger ikke vannmengden 0,45 %.

Omtrent 150 000 dyrearter lever i vannmiljøet (omtrent 7 % av deres totale antall på kloden) og 10 000 plantearter (8%). Til tross for at representanter for det store flertallet av grupper av planter og dyr forble i vannmiljøet (i deres "vugge"), er antallet av deres arter betydelig mindre enn for landlevende. Dette betyr at utviklingen på land skjedde mye raskere.

Den mest mangfoldige og rike floraen og faunaen i hav og hav i de ekvatoriale og tropiske områdene (spesielt Stillehavet og Atlanterhavet). Sør og nord for disse beltene blir den kvalitative sammensetningen av organismer gradvis utarmet. I området til den østindiske skjærgården er det rundt 40 000 dyrearter, og i Laptevhavet er det bare 400. Dessuten er hoveddelen av organismene i verdenshavet konsentrert i et relativt lite område med havkystene i den tempererte sonen og blant mangrovene i tropiske land. I store vannområder langt fra kysten er det ørkenområder, praktisk talt blottet for liv.

Andelen elver, innsjøer og sumper i biosfæren er ubetydelig sammenlignet med hav og hav. Likevel skaper de tilgangen på ferskvann som er nødvendig for et stort antall planter og dyr, så vel som for mennesker.

Vannmiljøet har sterk innflytelse på innbyggerne. I sin tur påvirker det levende stoffet i hydrosfæren habitatet, behandler det, involverer det i syklusen av stoffer. Det anslås at vannet i hav og hav, elver og innsjøer brytes ned og gjenopprettes i den biotiske syklusen over 2 millioner år, det vil si at alt har gått gjennom den levende materie på planeten mer enn tusen ganger*. Dermed er den moderne hydrosfæren et produkt av den vitale aktiviteten til levende materie, ikke bare av moderne, men også fra tidligere geologiske epoker.

Et karakteristisk trekk ved vannmiljøet er dets mobilitet selv i stillestående vannmasser, for ikke å nevne rennende, raskt rennende elver og bekker. Havene og havene opplever flo og fjære, kraftige strømmer og stormer; I innsjøer beveger vannet seg under påvirkning av vind og temperatur. Vannets bevegelse sikrer tilførsel av akvatiske organismer med oksygen og næringsstoffer og fører til en utjevning (reduksjon) i temperatur gjennom hele reservoaret.

Innbyggerne i reservoarene har utviklet passende tilpasninger til miljøets mobilitet. For eksempel, i rennende reservoarer er det såkalte "begroende" planter som er godt festet til undervannsobjekter - grønne alger (Cladophora) med et spor av skudd, kiselalger (Diatomeae), vannmoser (Fontinalis), som danner et tett dekke selv på steiner i raske elverifler .

Dyr tilpasset seg også mobiliteten i vannmiljøet. Hos fisk som lever i raskt rennende elver er kroppen nesten rund i tverrsnitt (ørret, ørekyte). De beveger seg vanligvis mot strømmen. Virvelløse dyr av rennende vannforekomster holder seg vanligvis på bunnen, kroppen deres er flatet ut i dorso-ventral retning, mange har forskjellige fikseringsorganer på den ventrale siden, slik at de kan feste seg til undervannsobjekter. I havet oppleves den sterkeste påvirkningen av bevegelige vannmasser av organismer i tidevanns- og surfesonene. På steinete strender i bølgene er det vanlig med snakker (Balanus, Chthamalus), gastropoder (Patella Haliotis) og noen arter av krepsdyr som gjemmer seg i sprekkene i kysten.

I livet til vannlevende organismer på tempererte breddegrader spiller den vertikale bevegelsen av vann i stående reservoarer en viktig rolle. Vannet i dem er tydelig delt inn i tre lag: den øvre epilimnion, hvis temperatur opplever skarpe sesongsvingninger; temperaturhopplag - metalimnion (termoklin), hvor det observeres en skarp temperaturforskjell; bunn dypt lag, hypolimnion, hvor temperaturen endres noe gjennom året.

Om sommeren er de varmeste vannlagene plassert ved overflaten, og de kaldeste ligger på bunnen. Denne lag-for-lag-fordelingen av temperaturer i et reservoar kalles direkte lagdeling. Om vinteren, med en nedgang i temperaturen, observeres en omvendt lagdeling: kaldt overflatevann med temperaturer under 4 ° C ligger over relativt varme. Dette fenomenet kalles temperaturdikotomi. Den er spesielt uttalt i de fleste av våre innsjøer sommer og vinter. Som et resultat av temperaturdikotomi dannes en tetthetsstratifisering av vann i et reservoar, dets vertikale sirkulasjon blir forstyrret og en periode med midlertidig stagnasjon begynner.

Om våren blir overflatevann, på grunn av oppvarming til 4 °C, tettere og synker dypere, og varmere vann stiger opp fra dypet for å ta plass. Som et resultat av slik vertikal sirkulasjon i reservoaret oppstår homotermi, dvs. i noen tid temperaturen på hele vannmasse jevnet seg ut. Med en ytterligere temperaturøkning blir de øvre vannlagene mindre og mindre tette og synker ikke lenger - sommerstagnasjon setter inn.

Om høsten avkjøles overflatelaget, blir tettere og synker dypere, og fortrenger varmere vann til overflaten. Dette skjer før utbruddet av høsthomotermi. Når overflatevann avkjøles under 4 °C, blir de igjen mindre tett og blir igjen på overflaten. Som et resultat stopper vannsirkulasjonen og vinterstagnasjon oppstår.

Organismer i vannforekomster på tempererte breddegrader er godt tilpasset sesongmessige vertikale bevegelser av vannlag, til vår- og høsthomotermi og til sommer- og vinterstagnasjon (fig. 13).

I innsjøer på tropiske breddegrader synker aldri overflatevannstemperaturen under 4 °C og temperaturgradienten i dem kommer tydelig til uttrykk ned til de dypeste lagene. Blanding av vann skjer som regel her uregelmessig på den kaldeste tiden av året.

Spesielle forhold for livet utvikler seg ikke bare i vannsøylen, men også i bunnen av reservoaret, siden det ikke er lufting i jorda og mineralforbindelser vaskes ut av dem. Derfor har de ikke fruktbarhet og tjener bare som et mer eller mindre fast substrat for vannlevende organismer, og utfører hovedsakelig en mekanisk-dynamisk funksjon. I denne forbindelse får størrelsen på jordpartikler, tettheten av deres kontakt med hverandre og motstand mot utvasking av strømmer den største miljømessige betydningen.

Abiotiske faktorer i vannmiljøet. Vann som levemiljø har spesielle fysiske og kjemiske egenskaper.

Temperaturregimet i hydrosfæren er fundamentalt forskjellig fra det i andre miljøer. Temperatursvingningene i verdenshavet er relativt små: den laveste er omtrent -2 °C, og den høyeste er omtrent 36 °C. Amplituden av oscillasjoner her faller derfor innenfor 38 °C. Med dybden synker temperaturen på vannet i havene. Selv i tropiske områder på 1000 m dyp overstiger den ikke 4–5°C. På dypet av alle hav er det et lag med kaldt vann (fra -1,87 til + 2°C).

I ferske innlandsvannforekomster med tempererte breddegrader varierer temperaturen på overflatelagene av vann fra – 0,9 til +25 ° C, i dypere vann er den 4–5 ° C. Unntaket er termiske kilder, hvor temperaturen på overflatelaget noen ganger når 85–93 °C.

Termodynamiske egenskaper ved vannmiljøet, som høy spesifikk varmekapasitet, høy varmeledningsevne og ekspansjon ved frysing, skaper spesielt gunstige forhold for liv. Disse forholdene er også sikret av den høye latente fusjonsvarmen av vann, som et resultat av at temperaturen under isen om vinteren aldri er under frysepunktet (for ferskvann ca. 0 ° C). Siden vann har størst tetthet ved 4°C, og når det fryser utvider det seg, om vinteren dannes det bare is på toppen, men hovedtykkelsen fryser ikke.

Siden temperaturregimet til vannforekomster er preget av stor stabilitet, er organismene som bor i det preget av en relativ konstant kroppstemperatur og har et smalt spekter av tilpasningsevne til svingninger i miljøtemperaturen. Selv mindre avvik i termisk modus Alle kan føre til betydelige endringer i livet til dyr og planter. Et eksempel er den "biologiske eksplosjonen" av lotus (Nelumbium caspium) i den nordligste delen av habitatet - i Volga-deltaet. I lang tid dette eksotisk plante bebodd bare en liten bukt. I løpet av det siste tiåret har arealet med lotuskratt økt nesten 20 ganger og okkuperer nå over 1500 hektar vannområde. Denne raske spredningen av lotusen forklares av det generelle fallet i nivået av Det kaspiske hav, som ble ledsaget av dannelsen av mange små innsjøer og elvemunninger ved munningen av Volga. På varme dager sommermånedene Vannet her ble varmere enn før, noe som bidro til veksten av lotuskratt.

Vann er også preget av betydelig tetthet (i denne forbindelse er det 800 ganger større enn luftmediet) og viskositet. Disse funksjonene påvirker plantene ved at deres mekaniske vev utvikler seg veldig svakt eller ikke i det hele tatt, så stilkene deres er veldig elastiske og bøyes lett. De fleste vannplanter er preget av oppdrift og evne til å være suspendert i vannsøylen. De stiger til overflaten og faller så igjen. Hos mange vannlevende dyr er integumentet rikelig smurt med slim, noe som reduserer friksjonen under bevegelse, og kroppen får en strømlinjeformet form.

Organismer i vannmiljøet er fordelt over hele tykkelsen (i havbunner ble det funnet dyr på over 10 000 m dyp). Naturligvis opplever de forskjellige press på forskjellige dyp. Dyphavsdyr er tilpasset høyt blodtrykk(opptil 1000 atm), er innbyggerne i overflatelagene ikke mottakelige for det. I gjennomsnitt, i vannsøylen, for hver 10 m dybde, øker trykket med 1 atm. Alle hydrobionter er tilpasset denne faktoren og er følgelig delt inn i dypvann og de som lever på grunne dyp.

Vanngjennomsiktighet og dets lysregime har stor innflytelse på vannlevende organismer. Dette påvirker spesielt distribusjonen av fotosyntetiske planter. I gjørmete reservoarer lever de kun i overflatelaget, og der det er større gjennomsiktighet trenger de ned til betydelige dyp. En viss turbiditet av vann skapes av et stort antall partikler suspendert i det, noe som begrenser penetrasjonen av sollys. Turbiditet i vann kan være forårsaket av partikler av mineralske stoffer (leire, silt) og små organismer. Gjennomsiktigheten til vannet avtar også om sommeren med den raske veksten av vannvegetasjon og massereproduksjonen av små organismer suspendert i overflatelagene. Lysregimet til reservoarene avhenger også av sesongen. I nord i tempererte breddegrader Når reservoarene fryser og isen på toppen fortsatt er dekket av snø, begrenses lysets inntrengning i vannsøylen sterkt.

Lysregimet bestemmes også av den naturlige reduksjonen i lys med dybden på grunn av at vann absorberer sollys. Samtidig absorberes stråler med forskjellige bølgelengder ulikt: røde absorberes raskest, mens blågrønne trenger inn til betydelige dyp. Havet blir mørkere med dybden. Fargen på miljøet endres, og beveger seg gradvis fra grønnaktig til grønn, deretter til blå, blå, blåfiolett, og gir plass til konstant mørke. Følgelig, med dybde, erstattes grønne alger (Chlorophyta) med brune (Phaeophyta) og røde (Rhodophyta), hvis pigmenter er tilpasset for å fange sollys med forskjellige bølgelengder. Fargen på dyr endres også naturlig med dybden. I overflaten lever vanligvis lyse lag med vann, klare og forskjellig fargede dyr, mens dyphavsarter er blottet for pigmenter. I havets skumringssone lever dyr som er farget med en rødlig fargetone, som hjelper dem å gjemme seg for fiender, siden den røde fargen i blåfiolette stråler oppfattes som svart.

Vannets saltholdighet spiller en viktig rolle i livet til vannlevende organismer. Som du vet, er vann et utmerket løsningsmiddel for mange mineralforbindelser. Som et resultat er naturlige reservoarer preget av en viss kjemisk oppbygning. Høyeste verdi har karbonater, sulfater, klorider. Mengden av oppløste salter per 1 liter vann i ferskvannsforekomster overstiger ikke 0,5 g (vanligvis mindre i hav og hav når den 35 g (tabell 6).

Tabell 6.Distribusjon av basiske salter i ulike reservoarer (ifølge R. Dazho, 1975)

Kalsium spiller en viktig rolle i livet til ferskvannsdyr. Bløtdyr, krepsdyr og andre virvelløse dyr bruker det til å bygge skjell og eksoskjelettet. Men ferskvannsforekomster, avhengig av en rekke omstendigheter (tilstedeværelsen av visse løselige salter i jorda i reservoaret, i jorda og jorda på breddene, i vannet i innstrømmende elver og bekker) varierer sterkt både i sammensetning og i konsentrasjonen av salter oppløst i dem. Sjøvannet er mer stabilt i denne forbindelse. Nesten alle kjente elementer ble funnet i dem. Men når det gjelder viktighet, tar bordsalt først plass, deretter magnesiumklorid og sulfat og kaliumklorid.

Ferskvannsplanter og dyr lever i et hypotont miljø, det vil si et miljø der konsentrasjonen av oppløste stoffer er lavere enn i kroppsvæsker og vev. På grunn av forskjellen i osmotisk trykk utenfor og inne i kroppen, trenger vann hele tiden inn i kroppen, og ferskvannshydrobionter blir tvunget til å fjerne det intensivt. I denne forbindelse er deres osmoreguleringsprosesser godt uttrykt. Konsentrasjonen av salter i kroppsvæskene og vevet til mange marine organismer er isotonisk med konsentrasjonen av oppløste salter i vannet rundt. Derfor er deres osmoregulatoriske funksjoner ikke utviklet i samme grad som hos ferskvannsdyr. Vanskeligheter med osmoregulering er en av grunnene til at mange marine planter og spesielt dyr ikke var i stand til å befolke ferskvannsforekomster og viste seg, med unntak av visse representanter, å være typiske marine innbyggere (coelenterata - Coelenterata, pigghuder - Echinodermata, pogonophora - Pogonophora , svamper - Spongia, kappedyr – Tunicata). På det samme Insekter lever praktisk talt ikke i hav og hav, mens ferskvannsbassenger er rikelig befolket av dem. Typisk marine og typisk ferskvannsarter tolererer ikke betydelige endringer i saltholdighet i vannet. Alle av dem er stenohaline organismer. Det er relativt få euryhaline dyr av ferskvann og marin opprinnelse. De finnes vanligvis, og i betydelige mengder, i brakkvann. Disse er ferskvannsgjeddeabbor (Stizostedion lucioperca), brasme (Abramis brama), gjedde (Esox lucius) og multefamilien (Mugilidae).

I ferskvann er planter festet på bunnen av reservoaret vanlige. Ofte er deres fotosyntetiske overflate plassert over vannet. Disse er cattails (Typha), siv (Scirpus), pilspisser (Sagittaria), vannliljer (Nymphaea), eggkapsler (Nuphar). I andre er de fotosyntetiske organene nedsenket i vann. Disse inkluderer pondweed (Potamogeton), urut (Myriophyllum) og elodea (Elodea). Noen høyere planter ferskvann er blottet for røtter. De flyter enten fritt eller vokser over undervannsobjekter eller alger festet til bakken.

Mens oksygen ikke spiller en vesentlig rolle i luftmiljøet, er det den viktigste miljøfaktoren i vannmiljøet. Innholdet i vann er omvendt proporsjonalt med temperaturen. Med synkende temperatur øker oppløseligheten av oksygen, som andre gasser. Akkumuleringen av oksygen oppløst i vann skjer som et resultat av dets inntreden fra atmosfæren, så vel som på grunn av den fotosyntetiske aktiviteten til grønne planter. Når vann blandes, som er typisk for rennende reservoarer og spesielt for hurtigstrømmende elver og bekker, øker også oksygeninnholdet.

Ulike dyr har ulike behov for oksygen. For eksempel er ørret (Salmo trutta) og ørekyte (Phoxinus phoxinus) svært følsomme for mangelen og lever derfor kun i raskt rennende, kaldt og godt blandet vann. Mort (Rutilus rutilus), ruffe (Acerina cernua), karpe (Cyprinus carpio), karpe (Carassius carassius) er upretensiøse i denne forbindelse, og larvene til chironomid-mygg (Chironomidae) og tubifex-ormer (Tubifex) lever på stort dyp. hvor det ikke er oksygen i det hele tatt eller svært lite av det. Vanninsekter og bløtdyr (Pulmonata) kan også leve i vannmasser med lavt oksygennivå. Imidlertid stiger de systematisk til overflaten og lagrer frisk luft i noen tid.

Karbondioksid er omtrent 35 ganger mer løselig i vann enn oksygen. Det er nesten 700 ganger mer av det i vann enn i atmosfæren der det kommer fra. I tillegg er karbonater og bikarbonater av alkali- og jordalkalimetaller en kilde til karbondioksid i vann. Karbondioksid inneholdt i vann sikrer fotosyntese av vannplanter og deltar i dannelsen av kalkholdige skjelettstrukturer hos virvelløse dyr.

Konsentrasjonen av hydrogenioner (pH) er av stor betydning i livet til vannlevende organismer. Ferskvannsbassenger med en pH på 3,7–4,7 anses som sure, 6,95–7,3 anses som nøytrale, og de med en pH større enn 7,8 er alkaliske. I ferskvannsområder opplever pH til og med daglige svingninger. Sjøvann er mer alkalisk og pH endres mye mindre enn ferskvann. pH synker med dybden.

Konsentrasjonen av hydrogenioner spiller en stor rolle i distribusjonen av vannlevende organismer. Ved en pH på mindre enn 7,5 vokser gresshoppe (Isoetes) og burberry (Sparganium) ved 7,7–8,8, dvs. i et alkalisk miljø, utvikles mange typer tjern og elodea. I det sure vannet i sumpene dominerer sphagnummoser (Sphagnum), men elasmobranch-bløtdyr av slekten Unio er fraværende, men skjellrotstokker (Testacea) er rikelig. De fleste ferskvannsfisk tåler en pH-verdi mellom 5 og 9. Er pH-verdien mindre enn 5 er det en massiv død av fisk, og over 10 dør all fisk og andre dyr.

Økologiske grupper av hydrobioner. Vannsøylen - pelagisk (pelagos - hav) er bebodd av pelagiske organismer som aktivt kan svømme eller oppholde seg (flyte) i visse lag. I samsvar med dette er pelagiske organismer delt inn i to grupper - nekton og plankton. Bunnbeboere utgjør den tredje økologiske gruppen av organismer - benthos.

Nekton (nekios–· flytende)– Dette er en samling av pelagiske aktivt bevegelige dyr som ikke har direkte forbindelse med bunnen. Dette er hovedsakelig store dyr som er i stand til å reise lange avstander og sterke vannstrømmer. De er preget av en strømlinjeformet kroppsform og velutviklede bevegelsesorganer. Typiske nektoniske organismer er fisk, blekksprut, pinnipeds og hval. I ferskvann inkluderer nekton i tillegg til fisk amfibier og aktivt bevegelige insekter. Mange marine fisker kan bevege seg gjennom vannet i stor hastighet. Noen blekksprut (Oegopsida) svømmer veldig raskt, opptil 45–50 km/t, seilfisk (Istiopharidae) når hastigheter på opptil 100–10 km/t, og sverdfisk (Xiphias glabius) når hastigheter på opptil 130 km/t.

Plankton– sveve, vandrende)– Dette er et sett med pelagiske organismer som ikke har evnen til raske aktive bevegelser. Planktoniske organismer kan ikke motstå strømmer. Dette er hovedsakelig små dyr - dyreplankton og planter - planteplankton. Planktonet inkluderer med jevne mellomrom larvene til mange dyr som flyter i vannsøylen.

Planktoniske organismer er lokalisert enten på overflaten av vannet, eller på dypet, eller til og med i bunnlaget. De første danner en spesiell gruppe - neuston. Organismer, hvis kropp ligger i vann, og en del er over overflaten, kalles pleuston. Dette er sifonophorer (Siphonophora), andemat (Lemna), etc.

Planteplankton er av stor betydning i livet til vannforekomster, siden det er hovedprodusenten av organisk materiale. Det inkluderer først og fremst kiselalger (Diatomeae) og grønnalger (Chlorophyta), planteflagellater (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) og coccolitophorids (Coccolitophoridae). I nordlige farvann Verdenshavene domineres av kiselalger, og i tropiske og subtropiske områder - pansrede flagellater. I ferskvann er det i tillegg til kiselalger vanlig med grønn- og blågrønnalger (Suanophyta).

Dyreplankton og bakterier finnes på alle dyp. Marint dyreplankton er dominert av små krepsdyr (Copepoda, Amphipoda, Euphausiacea) og protozoer (Foraminifera, Radiolaria, Tintinnoidea). Dens større representanter er pteropoder (Pteropoda), maneter (Scyphozoa) og flytende ctenophora (Ctenophora), salper (Salpae) og noen ormer (Alciopidae, Tomopteridae). I ferskvann er dårlig svømmende, relativt store krepsdyr (Daphnia, Cyclopoidea, Ostracoda, Simocephalus; Fig. 14), mange hjuldyr (Rotatoria) og protozoer vanlige.

Det største artsmangfoldet oppnås av plankton i tropiske farvann.

Grupper av planktoniske organismer er differensiert etter størrelse. Nannoplankton (nannos - dverg) er de minste algene og bakteriene; mikroplankton (mikro - små) - de fleste alger, protozoer, hjuldyr; mesoplankton (mesos - midten) - copepoder og cladocerans, reker og en rekke dyr og planter, ikke mer enn 1 cm i lengde; makroplankton (makroer – store) – maneter, mysider, reker og andre organismer større enn 1 cm; megaloplankton (megalos – enormt) – veldig stort, over 1 m, dyr. For eksempel når svømmektenophoren (Cestus veneris) en lengde på 1,5 m, og cyanea-maneten (Suapea) har en klokke med en diameter på opptil 2 m og tentakler 30 m lange.

Planktoniske organismer er en viktig næringskomponent for mange vannlevende dyr (inkludert giganter som bardehvaler - Mystacoceti), spesielt med tanke på at de, og spesielt planteplankton, er preget av sesongmessige utbrudd av massereproduksjon (vannoppblomstring).

Benthos– dybde)– et sett med organismer som lever på bunnen (på bakken og i bakken) av vannforekomster. Den er delt inn i phytobenthos og zoobenthos. Hovedsakelig representert av festede eller sakte bevegelige dyr, samt gravende dyr. Bare på grunt vann består den av organismer som syntetiserer organisk materiale (produsenter), forbruker (forbrukere) og ødelegger (nedbrytere) det. På store dyp, hvor lys ikke trenger inn, er phytobenthos (produsenter) fraværende.

Bunnorganismer er forskjellige i livsstil - mobile, stillesittende og immobile; ved fôringsmetode - fotosyntetisk, kjøttetende, planteetende, detrivorous; etter størrelse – makro-, meso-mikrobentos.

Havets fytobentos inkluderer hovedsakelig bakterier og alger (kiselalger, grønn, brun, rød). Langs kysten er det også blomstrende planter: zoster (Zostera), phyllospodix (Phyllospadix), rupia (Rup-pia). Den rikeste phytobenthos er i steinete og steinete områder av bunnen. Langs kysten danner tare (Laminaria) og fucus (Fucus) noen ganger en biomasse på opptil 30 kg per 1 kvm. m. På myk jord, hvor planter ikke kan feste seg godt, utvikles phytobenthos hovedsakelig på steder som er beskyttet mot bølger.

Ferskvannsfytobenzos er representert av bakterier, kiselalger og grønnalger. Kystplanter er rikelig, plassert innover land fra kysten i klart definerte belter. I den første sonen vokser halvt nedsenkede planter (siv, siv, starr og stang). Den andre sonen er okkupert av nedsenkede planter med flytende blader (vannliljer, andemat, vannliljer). Den tredje sonen er dominert av nedsenkede planter - damveis, elodea, etc.

Alle vannplanter kan deles inn i to økologiske hovedgrupper i henhold til deres livsstil: hydrofytter - planter som er nedsenket i vann bare med sin nedre del og vanligvis rot i bakken, og hydatofytter - planter som er helt nedsenket i vann, men noen ganger flyter på overflaten eller har flytende blader.

Den marine zoobenthosen er dominert av foraminiferer, svamper, coelenterates, nemerteans, polychaete ormer, sipunculider, mosdyr, brachiopoder, bløtdyr, ascidianer og fisk. Bunnformer er mest tallrike på grunt vann, hvor deres totale biomasse ofte når titalls kilo per 1 kvadratmeter. m. Med dybde synker antallet benthos kraftig og på store dybder utgjør milligram per 1 kvm. m.

I ferskvann er det mindre dyrebentos enn i hav og hav, og artssammensetningen er mer ensartet. Dette er hovedsakelig protozoer, noen svamper, cilierte og oligochaete ormer, igler, mosdyr, bløtdyr og insektlarver.

Økologisk plastisitet av akvatiske organismer. Vannorganismer har mindre økologisk plastisitet enn terrestriske, siden vann er et mer stabilt miljø og dets abiotiske faktorer gjennomgår relativt små svingninger. Marine planter og dyr er minst plastisk. De er svært følsomme for endringer i saltholdighet og temperatur i vannet. Således kan madrepore-koraller ikke tåle selv svak avsalting av vann og lever bare i havet, dessuten på fast grunn ved en temperatur ikke lavere enn 20 ° C. Dette er typiske stenobionter. Det finnes imidlertid arter med økt økologisk plastisitet. For eksempel er rhizomet Cyphoderia ampulla en typisk eurybiont. Den lever i hav og ferskvann, i varme dammer og kalde innsjøer.

Ferskvannsdyr og -planter er generelt mye mer fleksible enn marine, siden ferskvann som levemiljø er mer varierende. De mest fleksible er brakkvannsinnbyggerne. De er tilpasset både høye konsentrasjoner av oppløste salter og betydelig avsalting. Det er imidlertid et relativt lite antall arter, siden miljøfaktorer gjennomgår betydelige endringer i brakkvann.

Bredden av økologisk plastisitet til akvatiske organismer vurderes ikke bare i forhold til hele komplekset av faktorer (eury- og stanobiontisitet), men også til enhver av dem. Kystplanter og dyr, i motsetning til innbyggerne i åpne soner, er hovedsakelig eurytermiske og euryhaline organismer, siden nær kysten er temperaturforholdene og saltregimet ganske varierende (oppvarming av solen og relativt intens avkjøling, avsalting ved tilstrømning av vann fra bekker og elver, spesielt i regntiden osv.). En typisk stenotermisk art er lotus. Den vokser bare i godt oppvarmede grunne reservoarer. Av samme grunner viser innbyggerne i overflatelagene seg å være mer eurytermiske og euryhaline sammenlignet med dyphavsformer.

Økologisk plastisitet fungerer som en viktig regulator for spredning av organismer. Som regel er akvatiske organismer med høy økologisk plastisitet ganske utbredt. Dette gjelder for eksempel elodea. Imidlertid er krepsdyret saltlake (Artemia salina) diametralt i motsetning til det i denne forstand. Den lever i små vannmasser med veldig salt vann. Dette er en typisk stenohaline-representant med smal økologisk plastisitet. Men i forhold til andre faktorer er den veldig plastisk og finnes derfor overalt i saltvannsforekomster.

Økologisk plastisitet avhenger av organismens alder og utviklingsfase. Således går den marine gastropoden Littorina, som voksen, uten vann i lang tid hver dag under lavvann, og larvene fører en rent planktonisk livsstil og tåler ikke uttørking.

Tilpasningsegenskaper til vannplanter.Økologien til vannplanter, som nevnt, er veldig spesifikk og skiller seg kraftig fra økologien til de fleste landlevende planteorganismer. Vannplanters evne til å absorbere fuktighet og mineralsalter direkte fra miljøet gjenspeiles i deres morfologiske og fysiologiske organisering. Vannplanter er først og fremst preget av dårlig utvikling av ledende vev og rotsystemer. Sistnevnte tjener hovedsakelig for festing til undervannssubstratet og, i motsetning til landplanter, utfører ikke funksjonen mineralernæring og vannforsyning. I denne forbindelse er røttene til rotfestede vannplanter blottet for rothår. De lever av hele overflaten av kroppen. De kraftig utviklede rhizomene til noen av dem tjener til vegetativ forplantning og lagring. næringsstoffer. Dette er mange tjerner, vannliljer og eggekapsler.

Den høye tettheten av vann gjør det mulig for planter å bo i hele tykkelsen. For dette formålet har lavere planter som bor i forskjellige lag og fører en flytende livsstil spesielle vedheng som øker oppdriften og lar dem forbli suspendert. Mekanisk vev er dårlig utviklet hos høyere hydrofytter. I bladene, stilkene og røttene deres, som nevnt, er det luftbærende intercellulære hulrom. Dette øker lettheten og oppdriften til organer som er suspendert i vann og flyter på overflaten, og hjelper også til å vaske bort indre celler med vann med gasser og salter oppløst i det. Hydatofytter er generelt preget av en stor bladoverflate med et lite totalt plantevolum. Dette gir dem intens gassutveksling når det er mangel på oksygen og andre gasser oppløst i vann. Mange tjerntang (Potamogeton lusens, P. perfoliatus) har tynne og veldig lange stilker og blader, dekslene deres er lett gjennomtrengelige for oksygen. Andre planter har sterkt dissekerte blader (vannsmørblomst – Ranunculus aquatilis, urut – Myriophyllum spicatum, hornurt – Ceratophyllum dernersum).

En rekke vannplanter har utviklet seg heterophyly (ulike blader). For eksempel, i Salvinia, tjener nedsenkede blader som mineralnæring, mens flytende blader gir organisk næring. I vannliljer og eggkapsler er de flytende og nedsenkede bladene betydelig forskjellige fra hverandre. Den øvre overflaten av de flytende bladene er tett og læraktig med et stort antall stomata. Dette fremmer bedre gassutveksling med luft. Det er ingen stomata på undersiden av flytende eller nedsenkede blader.

Et like viktig adaptivt trekk ved planter for å leve i et vannmiljø er at bladene nedsenket i vann vanligvis er veldig tynne. Klorofyll i dem er ofte lokalisert i cellene i epidermis. Dette fører til økte fotosyntesehastigheter under dårlige lysforhold. Slike anatomiske og morfologiske trekk kommer tydeligst til uttrykk i mange dammene (Potamogeton), elodea (Helodea canadensis), vannmoser (Riccia, Fontinalis) og Vallisneria spiralis.

Beskyttelsen av vannplanter mot utvasking av mineralsalter fra celler er sekresjon av slim fra spesielle celler og dannelse av endoderm i form av en ring av tykkere vegger.

Den relativt lave temperaturen i vannmiljøet forårsaker død av vegetative deler av planter nedsenket i vann etter dannelsen av vinterknopper, samt erstatning av ømme, tynne sommerblader med tøffere og kortere vinterblader. Samtidig påvirker lav vanntemperatur de generative organene til vannplanter negativt, og dens høye tetthet gjør pollenoverføring vanskelig. Derfor formerer vannplanter seg intensivt med vegetative midler. Den seksuelle prosessen er undertrykt hos mange av dem. Ved å tilpasse seg egenskapene til vannmiljøet, bærer de fleste nedsenkede og flytende planter blomstrende stengler opp i luften og formerer seg seksuelt (pollen bæres av vind- og overflatestrømmer). De resulterende fruktene, frøene og andre rudimentene fordeles også av overflatestrømmer (hydrokory).

Vannholdige planter inkluderer ikke bare vannplanter, men også mange kystplanter. Fruktene deres er svært flytende og kan forbli i vann i lang tid uten å miste spiringen. Vann transporterer fruktene og frøene til chastukha (Alisma plantago-aquatica), pilspiss (Sagittaria sagittifolia), sageweed (Butomusumbellatus), damweed og andre planter. Fruktene til mange sarg (Sagekh) er innelukket i særegne luftsekker og bæres også av vannstrømmer. Det antas at til og med kokospalmer spredte seg over skjærgårdene til de tropiske øyene i Stillehavet takket være oppdriften til fruktene deres - kokosnøtter. Langs Vakhsh-elven, langs kanalene, spredte gumai-ugressen (Sorgnum halepense) seg på samme måte.

Tilpasningsegenskaper til vannlevende dyr. Dyrenes tilpasning til vannmiljøet er enda mer mangfoldig enn planters. De har anatomiske, morfologiske, fysiologiske, atferdsmessige og andre adaptive egenskaper. Selv bare å liste dem opp er vanskelig. Derfor vil vi i generelle termer kun nevne de mest karakteristiske av dem.

Dyr som lever i vannsøylen har for det første tilpasninger som øker oppdriften og lar dem motstå bevegelse av vann og strømmer. Bunnorganismer utvikler tvert imot tilpasninger som hindrer dem i å stige opp i vannsøylen, det vil si at de reduserer oppdriften og lar dem holde seg på bunnen selv i raskt rennende vann.

I små former som lever i vannsøylen, observeres en reduksjon i skjelettformasjoner. Hos protozoer (Rhizopoda, Radiolaria) er skjellene porøse, og flintryggene på skjelettet er hule innvendig. Den spesifikke tettheten til maneter (Scyphozoa) og ctenophora (Ctenophora) reduseres på grunn av tilstedeværelsen av vann i vevet. En økning i oppdrift oppnås også ved akkumulering av fettdråper i kroppen (nattlys - Noctiluca, radiolarians - Radiolaria). Større ansamlinger av fett er også observert hos noen krepsdyr (Cladocera, Copepoda), fisk og hvaler. Den spesifikke tettheten til kroppen reduseres også av gassbobler i protoplasmaet til testate amøber og luftkamre i skjellene til bløtdyr. Mange fisker har svømmeblærer fylt med gass. Sifonoforene Physalia og Velella utvikler kraftige lufthulrom.

Dyr som passivt svømmer i vannsøylen er ikke bare preget av en reduksjon i vekt, men også av en økning i det spesifikke overflatearealet av kroppen. Faktum er at jo større viskositeten til mediet og jo høyere det spesifikke overflatearealet til kroppen er, jo saktere synker det ned i vann. Som et resultat blir dyrets kropp flatet og alle slags ryggrader, utvekster og vedheng dannes på den. Dette er karakteristisk for mange radiolarier (Chalengeridae, Aulacantha), flagellater (Leptodiscus, Craspedotella) og foraminifera (Globigerina, Orbulina). Siden viskositeten til vannet avtar med økende temperatur, og øker med økende saltholdighet, er tilpasninger til økt friksjon mest uttalt når høye temperaturer og lave saltinnhold. For eksempel flagellater Ceratium fra indiske hav bevæpnet med lengre hornlignende vedheng enn de som lever i det kalde vannet i det østlige Atlanterhavet.

Aktiv svømming hos dyr utføres ved hjelp av flimmerhår, flageller og kroppsbøyning. Dette er hvordan protozoer, cilierte ormer og hjuldyr beveger seg.

Blant vannlevende dyr er reaktiv svømming vanlig på grunn av energien til den utstøpte vannstrømmen. Dette er typisk for protozoer, maneter, øyenstikkerlarver og noen muslinger. Den reaktive bevegelsesmåten når sin høyeste perfeksjon hos blekksprut. Noen blekksprut utvikler en hastighet på 40–50 km/t når de kaster ut vann. Større dyr utvikler spesialiserte lemmer (svømmebein hos insekter, krepsdyr; finner, svømmeføtter). Kroppen til slike dyr er dekket med slim og har en strømlinjeformet form.

Stor gruppe dyr, hovedsakelig ferskvann, bruker en overflatefilm av vann (overflatespenning) når de beveger seg. For eksempel løper spinnbiller (Gyrinidae) og vannstrider (Gerridae, Veliidae) fritt på den. Små Hydrophilidae biller beveger seg langs den nedre overflaten av filmen, og damsnegler (Limnaea) og mygglarver er suspendert fra den. Alle av dem har en rekke funksjoner i strukturen til lemmer, og integumentene deres blir ikke fuktet av vann.

Bare i vannmiljøet finner man ubevegelige dyr som fører en tilknyttet livsstil. De er preget av en særegen kroppsform, liten oppdrift (kroppens tetthet er større enn tettheten til vann) og spesielle enheter for feste til underlaget. Noen fester seg til bakken, andre kryper langs den eller fører en gravende livsstil, noen slår seg ned på undervannsobjekter, spesielt bunnen av skip.

Av dyrene festet til bakken er de mest karakteristiske svamper, mange coelenterater, spesielt hydroider (Hydroidea) og korallpolypper (Anthozoa), crinoider (Crinoidea), muslinger(Bivalvia), havkaker (Cirripedia), etc.

Blant gravende dyr er det spesielt mange ormer, insektlarver og bløtdyr. Visse fisk (piggfisk - Cobitis taenia, flyndre - Pleuronectidae, rokker - Rajidae) og lampreylarver (Petromyzones) tilbringer betydelig tid i bakken. Overfloden av disse dyrene og deres artsmangfold avhenger av typen jord (stein, sand, leire, silt). Det er vanligvis færre av dem på steinete jord enn på gjørmete jord. Virvelløse dyr som koloniserer gjørmete jord i massevis, skaper optimale forhold for livet til en rekke større bunnlevende rovdyr.

De fleste vannlevende dyr er poikiloterme, og kroppstemperaturen deres avhenger av temperaturen i miljøet. Hos homeotermiske pattedyr (pinnipeds, hvaler) dannes et tykt lag av subkutant fett, som utfører en termisk isolasjonsfunksjon.

For vannlevende dyr er miljøbelastningen viktig. I denne forbindelse er det stenobathiske dyr, som ikke tåler store trykksvingninger, og eurybatiske dyr, som lever både ved høyt og lavt trykk. Holothurians (Elpidia, Myriotrochus) lever på dybder fra 100 til 9000 m, og mange arter av Storthyngura-kreps, pogonophora, crinoider er lokalisert på dybder fra 3000 til 10 000 m. Slike dyphavsdyr har spesifikke organisatoriske trekk ; forsvinning eller dårlig utvikling av det kalkholdige skjelettet; ofte – reduksjon av synsorganene; styrking av utviklingen av taktile reseptorer; mangel på kroppspigmentering eller omvendt mørk farge.

Opprettholdelse av et visst osmotisk trykk og ionisk tilstand av løsninger i dyrekroppen er sikret av komplekse mekanismer for vann-saltmetabolisme. Imidlertid er de fleste vannlevende organismer poikilosmotiske, det vil si at det osmotiske trykket i kroppen deres avhenger av konsentrasjonen av oppløste salter i vannet rundt. Bare virveldyr, høyere krepsdyr, insekter og deres larver er homoiosmotiske - de opprettholder konstant osmotisk trykk i kroppen, uavhengig av saltholdigheten i vannet.

Marine virvelløse dyr har generelt ikke mekanismer for vann-saltmetabolisme: anatomisk er de lukket for vann, men osmotisk er de åpne. Det vil imidlertid være feil å si at de absolutt ikke har noen mekanismer som kontrollerer vann-saltmetabolismen.

De er rett og slett ufullkomne, og dette forklares med at saltholdigheten i sjøvann er nær saltholdigheten til kroppsjuicene. Faktisk, i ferskvannshydrobioner er saltholdigheten og iontilstanden til mineralstoffer i kroppsjuicene som regel høyere enn i det omkringliggende vannet. Derfor er deres osmoregulatoriske mekanismer godt uttrykt. Den vanligste måten å opprettholde konstant osmotisk trykk på er å regelmessig fjerne vann som kommer inn i kroppen ved hjelp av pulserende vakuoler og utskillelsesorganer. Hos andre dyr utvikles ugjennomtrengelige dekker av kitin eller kåte formasjoner for disse formålene. Noen mennesker produserer slim på overflaten av kroppen.

Vanskeligheten med å regulere osmotisk trykk i ferskvannsorganismer forklarer deres artsfattigdom sammenlignet med sjøinnbyggere.

La oss bruke eksemplet med fisk for å se hvordan osmoregulering av dyr skjer i sjø og ferskvann. Ferskvannsfisk fjerner overflødig vann gjennom det intensive arbeidet med ekskresjonssystemet, og absorberer salter gjennom gjellefilamentene. Marin fisk, tvert imot, blir tvunget til å fylle på vannreservene sine og drikker derfor sjøvann, og overskuddssaltene som følger med fjernes fra kroppen gjennom gjellefilamentene (fig. 15).

Endre forhold i vannmiljøet forårsaker visse atferdsreaksjoner hos organismer. Vertikale migrasjoner av dyr er assosiert med endringer i belysning, temperatur, saltholdighet, gassregime og andre faktorer. I hav og hav deltar millioner av tonn vannlevende organismer i slike migrasjoner (senker ned i dypet, stiger til overflaten). Under horisontale migrasjoner kan akvatiske dyr reise hundrevis og tusenvis av kilometer. Dette er gyte-, overvintrings- og fôringsvandringene til mange fisker og akvatiske pattedyr.

Biofiltre og deres økologiske rolle. En av de spesifikke egenskapene til vannmiljøet er tilstedeværelsen i det stor kvantitet fine partikler organisk materiale - detritus dannet av døende planter og dyr. Enorme masser av disse partiklene legger seg på bakterier og, takket være gassen som frigjøres som følge av bakterieprosessen, blir de konstant suspendert i vannsøylen.

Detritus er en mat av høy kvalitet for mange vannlevende organismer, så noen av dem, de såkalte biofiltrene, har tilpasset seg for å få det ved hjelp av spesifikke mikroporøse strukturer. Disse strukturene filtrerer så å si vannet, og holder på partikler suspendert i det. Denne fôringsmetoden kalles filtrering. En annen gruppe dyr avleirer detritus på overflaten av enten sin egen kropp eller på spesielle fangstinnretninger. Denne metoden kalles sedimentering. Ofte lever den samme organismen ved både filtrering og sedimentering.

Dyrebiofiltre (elasmobranch bløtdyr, fastsittende pigghuder og polychaete ringformer, mosdyr, ascidianer, planktoniske krepsdyr og mange andre) spiller en stor rolle i den biologiske rensingen av vannforekomster. For eksempel, en koloni med blåskjell (Mytilus) per 1 kvm. m passerer gjennom mantelhulen opp til 250 kubikkmeter. m vann per dag, filtrering og utfelling av suspenderte partikler. Det nesten mikroskopiske krepsdyret Calanoida renser opptil 1,5 liter vann per dag. Hvis vi tar i betraktning det enorme antallet av disse krepsdyrene, virker arbeidet de utfører i biologisk rensing av vannforekomster virkelig enormt.

I ferskvann er aktive biofiltre perlebygg (Unioninae), tannløse blåskjell (Anodontinae), sebramuslinger (Dreissena), dafnia (Daphnia) og andre virvelløse dyr. Deres betydning som et slags biologisk "rensesystem" av vannforekomster er så stor at det er nesten umulig å overvurdere det.

Soneinndeling av vannmiljøet. Det akvatiske bomiljøet er preget av klart definert horisontal og spesielt vertikal sonering. Alle hydrobionter er strengt begrenset til å leve i visse soner som er forskjellige i forskjellige livsbetingelser.

I verdenshavet kalles vannsøylen pelagisk, og bunnen er bunndyr. Følgelig skilles også økologiske grupper av organismer som lever i vannsøylen (pelagisk) og på bunnen (bunnfisk).

Bunnen, avhengig av dybden av dens forekomst fra vannoverflaten, er delt inn i sublitoral (et område med gradvis nedgang til en dybde på 200 m), bathyal (bratt skråning), abyssal (havbunn med en gjennomsnittlig dybde på 3–6 km), ultra-abyssal (bunnen av oseaniske depresjoner som ligger på en dybde på 6 til 10 km). Litoralsonen utmerker seg også - kanten av kysten, som periodisk oversvømmes under høyvann (fig. 16).

Åpent vann Verdenshavene (pelagiale) er også delt inn i vertikale soner som tilsvarer de bentiske sonene: epipelagisk, bathypelagisk, abyssopelagisk.

De littorale og sublitorale sonene er rikest befolket av planter og dyr. Det er mange sollys, lavt trykk, betydelige temperatursvingninger. Innbyggerne i det avgrunns- og ultra-avgrunnsdypet lever ved konstant temperatur, i mørket, og opplever et enormt trykk, og når flere hundre atmosfærer i havbunnene.

En lignende, men mindre klart definert sonering er også karakteristisk for ferskvannsforekomster i innlandet.

Nøkkelbegreper: miljø - bomiljø - vannmiljø - jord-luftmiljø - jordmiljø - organisme som livsmiljø

I tidligere leksjoner snakket vi ofte om "habitat", "bomiljø" og ga ikke dette konseptet en eksakt definisjon. Intuitivt forsto vi med "miljø" alt som omgir organismen og påvirker den på en eller annen måte. Miljøets påvirkning på kroppen er miljøfaktorene som vi studerte i tidligere leksjoner. Bomiljøet er med andre ord preget av et visst sett av miljøfaktorer.

Den generelt aksepterte definisjonen av miljøet er Nikolai Pavlovich Naumov:

MILJØ - alt som omgir organismer, påvirker direkte eller indirekte deres tilstand, utvikling, overlevelse og reproduksjon.

Det er et stort utvalg av levekår på jorden, som gir en rekke økologiske nisjer og deres "befolkning". Til tross for dette mangfoldet er det imidlertid fire kvalitativt ulike miljøer liv som har et spesifikt sett med miljøfaktorer, og derfor krever et spesifikt sett med tilpasninger. Dette er bomiljøene:

bakken-akvatisk (land);

andre organismer.

La oss bli kjent med funksjonene til hvert av disse miljøene.

Vannlevende miljø

I følge flertallet av forfattere som studerer opprinnelsen til liv på jorden, var det evolusjonært primære miljøet for liv vannmiljøet. Vi finner ganske mange indirekte bekreftelser på denne posisjonen. For det første er de fleste organismer ikke i stand til å leve aktivt uten at vann kommer inn i kroppen eller i det minste uten å opprettholde et visst væskeinnhold inne i kroppen. Det indre miljøet til organismen, der de viktigste fysiologiske prosessene forekommer, beholder åpenbart fortsatt egenskapene til miljøet der utviklingen av de første organismene fant sted. Dermed er saltinnholdet i menneskeblod (opprettholdt på et relativt konstant nivå) nær det i havvann. Egenskapene til det akvatiske havmiljøet avgjorde i stor grad den kjemiske og fysiske utviklingen av alle former for liv.

Kanskje det viktigste særpreg vannmiljøet er dets relative konservatisme. For eksempel er amplituden til sesongmessige eller daglige temperatursvingninger i vannmiljøet mye mindre enn i land-luft-miljøet. Bunntopografi, forskjeller i forhold på forskjellige dyp, tilstedeværelse av korallrev, etc. skape en rekke forhold i vannmiljøet.

Egenskapene til vannmiljøet stammer fra de fysiske og kjemiske egenskapene til vann. Derfor er den høye tettheten og viskositeten til vann av stor miljømessig betydning. Vannets egenvekt er sammenlignbar med den til kroppen til levende organismer. Vannets tetthet er omtrent 1000 ganger høyere enn luftens tetthet. Derfor møter vannlevende organismer (spesielt aktivt bevegelige) en stor kraft av hydrodynamisk motstand. Av denne grunn gikk utviklingen av mange grupper av vannlevende dyr i retning av dannelsen av kroppsformer og typer bevegelser som reduserer luftmotstanden, noe som fører til en reduksjon i energikostnadene for svømming. Dermed finnes en strømlinjeformet kroppsform hos representanter for ulike grupper av organismer som lever i vann - delfiner (pattedyr), bein- og bruskfisk.

Den høye tettheten av vann er også årsaken til at mekaniske vibrasjoner forplanter seg godt i vannmiljøet. Dette var viktig i utviklingen av sanseorganer, romlig orientering og kommunikasjon mellom akvatiske innbyggere. Fire ganger større enn i luft, avgjør lydhastigheten i et vannmiljø mer høy frekvens ekkolokaliseringssignaler.

På grunn av den høye tettheten til vannmiljøet, er innbyggerne fratatt den obligatoriske forbindelsen med underlaget, som er karakteristisk for terrestriske former og er assosiert med tyngdekreftene. Derfor er det en hel gruppe vannlevende organismer (både planter og dyr) som eksisterer uten obligatorisk tilknytning til bunnen eller annet substrat, "flytende" i vannsøylen.

Elektrisk ledningsevne åpnet muligheten for evolusjonær dannelse av elektriske sanseorganer, forsvar og angrep.

Livets bakke-luft-miljø

Bakke-luft-miljøet er preget av et stort utvalg av levekår, økologiske nisjer og organismer som bor i dem. Det skal bemerkes at organismer spiller en primær rolle i å forme forholdene til livets land-luftmiljø, og fremfor alt gasssammensetningen i atmosfæren. Nesten alt oksygenet jordens atmosfære er av biogen opprinnelse.

Hovedtrekkene i bakke-luft-miljøet er den store amplituden av endringer i miljøfaktorer, heterogeniteten til miljøet, virkningen av gravitasjonskrefter og lav lufttetthet. Et kompleks av fysisk-geografiske og klimatiske faktorer som er karakteristiske for en viss naturområde, fører til den evolusjonære dannelsen av morfofysiologiske tilpasninger av organismer til livet under disse forholdene, mangfoldet av livsformer.

Atmosfærisk luft er preget av lav og variabel luftfuktighet. Denne omstendigheten begrenset (begrenset) i stor grad mulighetene for å mestre bakke-luft-miljøet, og ledet også utviklingen av vann-saltmetabolismen og strukturen til luftveisorganene.

Jord som levemiljø

Jord er et resultat av aktiviteten til levende organismer. Organismene som befolket jord-luft-miljøet førte til fremveksten av jord som et unikt habitat. Jord er et komplekst system som inkluderer en fast fase (mineralpartikler), en flytende fase (jordfuktighet) og en gassfase. Forholdet mellom disse tre fasene bestemmer egenskapene til jorda som livsmiljø.

Et viktig trekk ved jorda er også tilstedeværelsen av en viss mengde organisk materiale. Det dannes som et resultat av organismers død og er en del av deres ekskrementer (sekreter).

Forhold jordmiljø habitater bestemmes av slike jordegenskaper som dens lufting (det vil si metning med luft), fuktighet (tilstedeværelse av fuktighet), varmekapasitet og termisk regime (daglige, sesongmessige, årlige temperaturvariasjoner). Termisk modus, sammenlignet med bakken-luft-miljøet, mer konservativ, spesielt på stor dybde. Generelt er jorda ganske forskjellig stabile forhold liv.

Vertikale forskjeller er også karakteristiske for andre jordegenskaper, for eksempel avhenger lysinntrengning naturlig av dybden.

Mange forfattere noterer seg mellomposisjonen til jordsmonnets livsmiljø mellom vannlevende og bakke-luft miljø. Jord kan huse organismer som har både akvatisk og luftbåren respirasjon. Den vertikale gradienten av lysinntrengning i jord er enda mer uttalt enn i vann. Mikroorganismer finnes i hele jordens tykkelse, og planter (først og fremst rotsystemer) er knyttet til ytre horisonter.

Jordorganismer er preget av spesifikke organer og typer bevegelse (gravende lemmer hos pattedyr; evnen til å endre kroppstykkelse; tilstedeværelsen av spesialiserte hodekapsler hos noen arter); kroppsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible deksler; reduksjon av øyne og forsvinning av pigmenter. Blant jordinnbyggere er saprofagi mye utviklet - å spise likene til andre dyr, råtnende rester, etc.

Organisme som habitat

Ordliste

ØKOLOGISK NISJE

posisjonen til en art i naturen, inkludert ikke bare artens plass i rommet, men også dens funksjonelle rolle i det naturlige samfunnet, posisjon i forhold til abiotiske eksistensforhold, sted for individuelle faser Livssyklus representanter for en art i tide (for eksempel har plantearter tidlig på våren en helt uavhengig økologisk nisje).

UTVIKLING

irreversibel historisk utvikling av levende natur, ledsaget av endringer i den genetiske sammensetningen av populasjoner, dannelse og utryddelse av arter, transformasjon av økosystemer og biosfæren som helhet.

ORGANISMENS INDRE MILJØ

et miljø preget av relativ bestandighet av sammensetning og egenskaper som sikrer flyten av livsprosesser i kroppen. For menn Internt miljø Kroppen er et system av blod, lymfe og vevsvæske.

EKHOLOKASJON, BELIGGENHET

bestemmelse av posisjonen i rommet til et objekt ved utsendte eller reflekterte signaler (i tilfelle av ekkolokalisering - persepsjon lydsignaler). De har evnen til å ekkolokalisere marsvin, delfiner, flaggermusene. Radar og elektrolokalisering - persepsjon av reflekterte radiosignaler og signaler elektrisk felt. Noen fisk har evnen til denne typen lokalisering - Nilens langsnut, gimarsj.

I følge flertallet av forfattere som studerer opprinnelsen til liv på jorden, var det evolusjonært primære miljøet for liv vannmiljøet. Vi finner mye indirekte bekreftelse på denne posisjonen. For det første er de fleste organismer ikke i stand til å leve aktivt uten at vann kommer inn i kroppen eller i det minste uten å opprettholde et visst væskeinnhold inne i kroppen. Det indre miljøet til organismen, der de viktigste fysiologiske prosessene forekommer, beholder åpenbart fortsatt egenskapene til miljøet der utviklingen av de første organismene fant sted. Dermed er saltinnholdet i menneskeblod (opprettholdt på et relativt konstant nivå) nær det i havvann. Egenskapene til det akvatiske havmiljøet avgjorde i stor grad den kjemiske og fysiske utviklingen av alle former for liv. Kanskje det viktigste kjennetegnet ved vannmiljøet er dets relative konservatisme. For eksempel er amplituden til sesongmessige eller daglige temperatursvingninger i vannmiljøet mye mindre enn i land-luft-miljøet. Bunntopografi, forskjeller i forhold på forskjellige dyp, tilstedeværelse av korallrev, etc. skape en rekke forhold i vannmiljøet. Egenskapene til vannmiljøet stammer fra de fysiske og kjemiske egenskapene til vann. Derfor er den høye tettheten og viskositeten til vann av stor miljømessig betydning. Vannets egenvekt er sammenlignbar med den til kroppen til levende organismer. Vannets tetthet er omtrent 1000 ganger høyere enn luftens tetthet. Derfor møter vannlevende organismer (spesielt aktivt bevegelige) en stor kraft av hydrodynamisk motstand. Av denne grunn gikk utviklingen av mange grupper av vannlevende dyr i retning av dannelsen av kroppsformer og typer bevegelser som reduserer luftmotstanden, noe som fører til en reduksjon i energikostnadene for svømming. Dermed finnes en strømlinjeformet kroppsform hos representanter for ulike grupper av organismer som lever i vann - delfiner (pattedyr), bein- og bruskfisk. Den høye tettheten av vann er også årsaken til at mekaniske vibrasjoner forplanter seg godt i vannmiljøet. Dette var av stor betydning i utviklingen av sanseorganer, romlig orientering og kommunikasjon mellom akvatiske innbyggere. Fire ganger større enn i luften, bestemmer lydhastigheten i vannmiljøet den høyere frekvensen av ekkolokaliseringssignaler. På grunn av den høye tettheten til vannmiljøet, er innbyggerne fratatt den obligatoriske forbindelsen med underlaget, som er karakteristisk for terrestriske former og er assosiert med tyngdekreftene. Derfor er det en hel gruppe vannlevende organismer (både planter og dyr) som eksisterer uten obligatorisk tilknytning til bunnen eller annet substrat, "flytende" i vannsøylen. Elektrisk ledningsevne åpnet muligheten for evolusjonær dannelse av elektriske sanseorganer, forsvar og angrep.

Spørsmål 7. Livets bakke-luft-miljø. Bakke-luft-miljøet er preget av et stort utvalg av levekår, økologiske nisjer og organismer som bor i dem. Det skal bemerkes at organismer spiller en primær rolle i å forme forholdene til livets land-luftmiljø, og fremfor alt gasssammensetningen i atmosfæren. Nesten alt oksygenet i jordens atmosfære er av biogen opprinnelse. Hovedtrekkene i bakke-luft-miljøet er den store amplituden av endringer i miljøfaktorer, heterogeniteten til miljøet, virkningen av gravitasjonskrefter og lav lufttetthet. Et kompleks av fysisk-geografiske og klimatiske faktorer som er karakteristiske for en viss naturlig sone, fører til den evolusjonære dannelsen av morfofysiologiske tilpasninger av organismer til livet under disse forholdene og mangfoldet av livsformer. Det høye oksygeninnholdet i atmosfæren (ca. 21%) bestemmer muligheten for dannelse av et høyt (energi)nivå metabolisme. Den atmosfæriske luften er preget av lav og variabel luftfuktighet. Denne omstendigheten begrenset (begrenset) i stor grad mulighetene for å mestre bakke-luft-miljøet, og ledet også utviklingen av vann-saltmetabolismen og strukturen til luftveisorganene.

Spørsmål 8. Jord som levemiljø . Jord er et resultat av aktiviteten til levende organismer. Organismene som befolket jord-luft-miljøet førte til fremveksten av jord som et unikt habitat. Jord er et komplekst system som inkluderer en fast fase (mineralpartikler), en flytende fase (jordfuktighet) og en gassfase. Forholdet mellom disse tre fasene bestemmer egenskapene til jorda som livsmiljø. Et viktig trekk ved jorda er også tilstedeværelsen av en viss mengde organisk materiale. Det dannes som et resultat av organismers død og er en del av deres ekskrementer (sekreter). Forholdene til jordhabitatet bestemmer slike egenskaper til jorda som dens lufting (det vil si luftmetning), fuktighet (tilstedeværelse av fuktighet), varmekapasitet og termisk regime (daglige, sesongmessige, årlige temperaturvariasjoner). Det termiske regimet, sammenlignet med bakke-luft-miljøet, er mer konservativt, spesielt på store dyp. Generelt har jorda ganske stabile levekår. Vertikale forskjeller er også karakteristiske for andre jordegenskaper, for eksempel avhenger lysinntrengning naturlig av dybden. Mange forfattere noterer seg den mellomliggende posisjonen til livets jordmiljø mellom vann- og land-luftmiljøene. Jord kan huse organismer som har både akvatisk og luftbåren respirasjon. Den vertikale gradienten av lysinntrengning i jord er enda mer uttalt enn i vann. Mikroorganismer finnes i hele jordens tykkelse, og planter (først og fremst rotsystemer) er knyttet til ytre horisonter. Jordorganismer er preget av spesifikke organer og typer bevegelse (gravende lemmer hos pattedyr; evnen til å endre kroppstykkelse; tilstedeværelsen av spesialiserte hodekapsler hos noen arter); kroppsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible deksler; reduksjon av øyne og forsvinning av pigmenter. Blant jordinnbyggere er saprofagi mye utviklet - å spise likene til andre dyr, råtnende rester, etc.

Akvatisk bomiljø.

Hydrosfære okkuperer omtrent 71% av planetens areal. Hovedmengden er konsentrert i hav og hav (94%). I ferskvannsforekomster er vannmengden mye mindre (0,016%).

Vannmiljøet er hjemsted for rundt 150 tusen dyrearter (7% av det totale antallet på jorden) og 10 tusen arter av planter (8%).

Egenskaper ved vannmiljøet: mobilitet, tetthet, spesielt salt, lys- og temperaturforhold, surhet (konsentrasjon av hydrogenioner), innhold av oksygen, karbondioksid og næringsstoffer.

En viktig egenskap ved vannmiljøet er dens mobilitet. I bekker og elver øker vanligvis den gjennomsnittlige strømningshastigheten når den beveger seg nedstrøms. Faktisk rask strøm Det vokser planter som omslutter underlaget, eller trådalger, moser og levermoser. I en svak strøm - planter flyter rundt strømmen, og gir ikke mye motstand mot den og er sikkert festet til en stasjonær gjenstand med en rikelig vekst av tilfeldige røtter. Ubundne, frittflytende planter finnes på steder med sakte strømmer eller hvor det ikke er strøm i det hele tatt.

Virvelløse dyr ville elver har en ekstremt flat kropp.

Vann er 800 ganger sterkere enn luft etter tetthet. Tettheten av naturlig vann er 1,35 g/cm3 på grunn av saltinnholdet. For hver 10 m dybde øker trykket med 1 atmosfære. I hydrobionter er mekanisk vev sterkt redusert. Støtten fra miljøet fungerer som en betingelse for å sveve og opprettholde ikke-skjelettformer i vann. Mange vannlevende organismer er tilpasset denne livsstilen.

Salt regime viktig for vannlevende organismer I henhold til den generelle mineraliseringen kan vann deles inn i ferskt med saltinnhold på opptil 1 g/l, brakk (1 - 25 g/l). saltholdighet i havet(26 – 50 g/l) og saltlake (mer enn 50 g/l). De viktigste oppløste stoffene i vann er karbonater, sulfater og klorider.

Kalsium kan virke som en begrensende faktor. Det er "mykt" vann - kalsiuminnhold mindre enn 9 mg per 1 liter og "hardt" vann som inneholder kalsium mer enn 25 mg per 1 liter.

13 metalloider og minst 40 metaller er funnet i sjøvann.

Vannets saltholdighet kan ha en betydelig innvirkning på utbredelsen og forekomsten av organismer.

Strålene fra forskjellige deler av solspekteret absorberes ulikt av vann, lysets spektrale sammensetning endres med dybden, og de røde strålene svekkes. Blågrønne stråler trenger inn til betydelige dyp. Den dypere skumringen i havet er først grønn, deretter blå, indigo, blåfiolett, senere blandet med konstant mørke.

I grunne vannsoner bruker planter røde stråler, som er mest absorbert av klorofyll, som regel dominerer grønne alger. I dypere soner finnes brunalger som i tillegg til klorofyll inneholder de brune pigmentene phycaffeine, fucoxanthin etc. Rødalger som inneholder pigmentet phycoerythrin lever enda dypere. Dette fenomenet kalles kromatografisk tilpasning.

Dyr med lys og forskjellig farge lever i lyse, overflatelag av vann i dyphavsarter som vanligvis er blottet for pigmenter. Organismer med en rødlig fargetone lever i skumringssonen, noe som hjelper dem å gjemme seg for fiender.

Amplituden av årlige temperatursvingninger i de øvre lagene av havet er ikke mer enn 10-15 0 C , i kontinentalt farvann 30-35 0 C. Dype vannlag er preget av konstant temperatur. I ekvatorialfarvann er gjennomsnittlig årlig temperatur på overflatelag 26–27 0 C, i polare farvann er den ca 0 0 C og lavere. Unntaket er termiske kilder, hvor temperaturen på overflatelaget når 85 – 93 0 C.

Termodynamiske trekk ved vannmiljøet - høy spesifikk varme, høy varmeledningsevne og ekspansjon under frysing, skaper gunstige forhold for levende organismer.

Med opprykk surhet vann, avtar vanligvis artsmangfoldet av dyr som bor i elver, dammer og innsjøer.

Ferskvannsforekomster av vann med en pH på 3,7 - 4,7 anses som sure, 6,95 - 7,3 - alkaliske og med en pH på mer enn 7,8 - alkaliske. I ferskvannsområder opplever pH betydelige svingninger, ofte i løpet av dagen. Sjøvann er mer alkalisk og pH endres mindre enn ferskvann. pH synker med dybden.

De fleste ferskvannsfisk tåler en pH på 5 til 9. Hvis pH er mindre enn 5, er det en massiv død av fisk, og over 10 dør all fisk og andre dyr.

Hovedgassene i vannmiljøet er oksygen og karbondioksid, og hydrogensulfid eller metan er av sekundær betydning.

Oksygen for vannmiljøet er den viktigste miljøfaktoren. Det kommer inn i vann fra luften og frigjøres av planter under prosessen med fotosyntese. Når temperaturen og saltholdigheten til vannet øker, synker konsentrasjonen av oksygen i det. I lag som er tett befolket av dyr og bakterier, kan oksygenmangel oppstå på grunn av økt oksygenforbruk. Forhold nær bunnen av reservoarer kan være nær anaerobe.

Det er 700 ganger mer karbondioksid enn i atmosfæren, fordi det er 35 ganger mer løselig i vann.

I vannmiljøet kan tre økologiske grupper av vannlevende organismer skilles:

1)nekton (flytende) - Dette er en samling av aktivt bevegelige dyr som ikke har direkte forbindelse med bunnen. Dette er hovedsakelig store dyr som er i stand til å reise lange avstander og sterke strømmer.

2)plankton (vandrende, flytende)- en samling av organismer som ikke har evnen til rask aktiv bevegelse. Den er delt inn i planteplankton (planter) og dyreplankton (dyr). Planktoniske organismer er lokalisert både på overflaten av vannet, i dypet og i bunnlaget.

3) bentos (dybde) er en samling av organismer som lever på bunnen (på bakken og i bakken) av vannforekomster. Den er delt inn i zoobenthos og phytobenthos.