Специфика водной среды как арены жизни

Общая характеристика.

Тема 4. Среды жизни и адаптации к ним организмов.

Цель: ознакомиться со спецификой сред жизни и важнейшими особенностями адаптации к ним организмов различных экологических групп.

4. Среды жизни

4.1. Водная среда жизни.

4.1.1. Общая характеристика водной среды.

4.1.2. Специфика водной среды как арены жизни.

4.1.3. Специфика адаптаций и экологические группы гидробионтов.

.

4. Среды жизни.

В процессе эволюции нашей планеты на ней сформировалось довольно удобное вместилище жизни (биосфера), в которой выделяют четыре среды жизни: водная, наземно-воздушная, почва и другие организмы. Каждая из них отличается экологическими условиями и, соответственно, видовым составом, особенностями организации и экологии населяющих ее организмов.

4 .1. Водная среда жизни.

Водная среда является той средой, где возникла и более 3 млрд. лет развивается жизнь. Она сыграла важную роль в геологической истории Земли и сейчас определяет ее важнейшие параметры, выполняя тем самым важную экологическую роль. Она выполняет и важную социально-экономическую функцию, поскольку является обязательным компонентом всех технологических процессов и объем ее потребления служит своеобразным показателем уровня разви тия общества(человек каменного века потреблял около 10 л в сутки, в Римском государстве - до 70 л, столько же сейчас потребляется в развивающихся странах, в развитых странах уровень потребления составляет в среднем 320 л, а в отдельных случаях доходит до 700 л в сутки).

Общее количество воды на планете оценивается в 1,5- 2,5 млдр. куб. км. В действитель ности она занимает около 75% поверхности планеты, в т.ч. 71% занимают моря и океаны и бо лее 4% поверхностные воды(реки, озера, ледники); она обнаруживается в толще земли, содер жится и в атмосфере (до 3%). Большая часть воды - 96,5% сосредоточена в морях и океанах, 1,75%- в реках, озерах, ледниках, чуть меньше приходится на подземные воды. Большая часть воды соленая, а на долю пресной воды приходится лишь 2,1-2,53% (28-30 км3).

Вместе с тем все виды природных вод тесно связаны и это единство обеспечивается ее круговоротом, движущей силой которого является энергия Солнца и сила тяжести.

Значительная протяженность гидросферы и специфика физического состояния воды опре деляют многие ее свойства, отличающие от других сред. Это – большая плотность, значитель ные перепады давления, слабая насыщенность кислородом, сильное поглощение света. Водные объекты отличаются также солевым режимом, скоростью перемещения, содержанием взвешенных частиц, характером подстилающего грунта и другими показателями.

Первостепенная роль в гидросфере принадлежит давлению и плотности воды. При температуре +4 градуса у дистиллята плотность равна 1,0 г/см3, у природной воды – до 1,35 г/см3. Высокая плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, в связи с чем у растений слабо или вовсе не развивается механическая ткань, а у животных скелет. Они могут находится в толще воды во взвешенном состоянии (за счет выростов, сплющенности, накопления жира, пузырьков газа и т.д.). Плотность изменяется и с давлением, которое возрастает на 1 атм на каждые 10 м и, следовательно, на больших глубинах оно превышает 1100 атм.

Все водные обитатели (гидробионты) приспособлены к этому фактору и делятся на обитателей незначительных глубин, глубоководных, а некоторые виды(киты, акулы, осьминоги) способны переносить перепад до 600 атмосфер. В целом, все гидробионты более эврибатны, чем сухопут ные формы. Стенобатность свойственна преимущественно мелководным и глубоководным ви дам. Высокая ипдлотность воды определила также преимущественное использование при орие нтации в пространстве и коммуникации эхолокационных сигналов, другие воспринимают отраженные электрические импульсы или изменение гидростатического давления.

Важную роль играет подвижность воды, которая сказывается на форме тела гидробионтов, снабжнии их кислоронодом, питательными веществами, выравнивает температуру водоёмов, в которых летом выделяют три слоя: поверхностный(эпилимнион), в котором температура испытывает резкие суточные колебания; металимнион, где наблюдаются резкие сезонные перепады температур; придонный(гиполимнион), в котором температура изменяется незначительно.

Температурный режим водной среды более устойчив, чем на суше, что обусловлено её большей теплоёмкостью. Обычно в верхних слоях океанов перепад температур не превышает 10-15, а в континентальных водоемах 30 градусов(на суше перепад достигает 130 град.). По этой причине болинство гидробионтов стенотермны, а к эвритермным относятся обитатели мелких континентальных водоемов, виды совершающие большие суточные и сезонные миграции и широко распространенные теплокровные животные.

Отличается водная среда содержанием кислорода и углекислого газа. Кислород поступает в воду при фотосинтезе водорослей и диффузии из воздуха, в сваязи с чем наиболее богаты им верхние слои. Ряд гидробионтов существует только при высоком содержании кислорода (фо -рель), другие переносят широкие колебания его содержания(карась), третьи при нехватке кислорода впадают в анабиоз. Нехватка кислорода порой приводит к катастрофическим заморам.

Углекислый газ используется для формирования скелета ряда беспозвоночных и обеспечивает фотосинтез.

Важную роль в жизни водных организмов играет и содержание солей в водных объектах. В пресных водах их обычно содержится до 0,5 г/л, в морских до 35 г/л. У большинства гидробинтов(особенно морских) осмотическое давление зависит от солености окружающей среды и слабо развиты механизмы осморегуляции. Это пойкилоосмотические виды, у которых основным способом поддержания гомеостаза является избегание мест с неподходящей соленостю. Позвоночные и ряд членистоногих относятся к гомойоосмотическим видам, сохраняющим постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде. Это обеспечивается непроницаемостью покровов тела или постоянным удалением избытка воды. Трудности осморегуляции являются одной из причин того, что истинно эвригалинных видов очень мало, это в основном обитатели солоноватых водоемов (судак, щука, лещ).

Большое значение для гидробионтов имеет прозрачность воды и ее световой режим, поскольку часть лучей отражается или поглощается водой. При этом у поверхности поглощаются красные лучи, а сине-зеленые проникают глубже. Соответственно на мелководьях преобладают зеленые водоросли которые с глубиной сменяются бурыми и красными.

Наибольшее количество лучей проникает до 200 м – это зона синтеза или эуфотическая зона. Ниже царят сумерки (дисфотическая зона), а глубже 1,5-2,0 км свет не проникает совсем (афотическая зона). У животных наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литорали и сублиторали; в сумеречной зоне широко распространена красная окраска водных животных, а на больших глубинах черная.

В связи с быстрым затуханием света в воде, у большинства гидробионтов зрительная ориентация развита слабо или действует лишь на близком расстоянии. Наиболее древним способом ориентации, известным у всех водных животных, является восприятие химизма ср еды. У многих видов, особенно хищных и совершающих дальние миграции, хеморецепторы обладают исключительной чувствительностью. Некоторые водные организмы обладают и особым способом питания – отцеживанием (фильтрацией) или осаждением(седиментацией) взвешенных веществ.

Значительная протяженность гидросферы определяет ее неоднородность. В океане с входящими в него морями различают толщу воды (пелагиаль) и дно (бенталь), в которых в зависимости от глубины выделяют ряд зон. Каждая из этих зон отличается определенными условиями и специфическими наборами видов. В целом в водной среде обитает 160000 видов животных (7 % от их общего количества на Земле) и около 15000 видов растений (6 %). В то же время число крупных таксонов и животных, и растений в воде больше, чем на суше. При этом многие из них представлены только одним видом (одно из доказательств зарождения жизни в воде). Наиболее разнообразен растительный и животный мир в морях и океанах экваториальной и тропической областей, а с продвижением в высокие широты видовой состав биоты обедняется почти в 100 раз. Максимальное количество видов сосредоточено до глубины 200 м, где идет фотосинтез, в сумеречной зоне их становится меньше, а на больших глубинах обитают лишь немногие хищники, трупоеды, черви и микроорганизмы.

В целом основная масса организмов океана сосредоточена на относительно небольшой по площади (около 8 %) зоне морских побережий

Дата добавления: 2014-01-04