Чинники водного середовища

Водні умови створюють своєрідне середовище незаселеного організмів, відмінне від наземної перш за все густиною і в'язкістю. Густина води приблизно в 800 разів, а в'язкість приблизно в 55 разів вище, ніж у повітря. Разом з густиною і в'язкістю найважливішими физико-хімічними властивостями водного середовища є: постійні переміщення водних мас в просторі, сприяючі збереженню фізичних і хімічних характеристик; температурна стратификация, тобто зміна температури по глибині водного об'єкту; періодичні зміни температури; прозорість води, що визначає світловий режим під її поверхнею. Від прозорості залежить фотосинтез зелених і пурпурних водоростей, фітопланктону, вищих рослин.

Як і в атмосфері важливу роль грає газовий склад водного середовища. У водних місцепроживаннях кількість кисню, вуглекислого газу і інших атмосферних газів, розчинених у воді і тому доступних організмам, сильно варіює в часі. У водоймищах з високим змістом органічних речовин кисень є лімітуючим чинником першорядної ваги.

Вміст кисню в поверхневому шарі води залежить, головним чином, від обміну газом між повітрям і водою і варіює в межах 6 -12 млн-1. Розчинність газу зменшується при підвищенні температури і збільшенні солоності води. Проте на великій глибині, де відсутній контакт з атмосферою, цей обмін залежить від витрати кисню на біологічні процеси і поповнення його запасів при змішуванні з водою, більш багатою киснем. Як правило, в гідросфері відсутній рівномірний розподіл кисню. Зональна розподілу, головним чином, обумовлена обмеженими швидкостями змішування і дифузії кисню, які у свою чергу залежать від різниці температур, густини, змісту солі і розчиненого кисню, а також від швидкості і напряму руху суміші відносно навколишньої маси води. Швидкість дифузії розчиненого кисню в масу води, виснажену по кисню, є, таким чином, вельми невизначеною змінною величиною, що зменшується в часі залежно від різниці у вмісті кисню в двох сусідніх областях, і тому є локальною характеристикою.

Всякий раз, коли споживання кисню перевищує відновлення його запасів, виникає більш менш стійкий стан виснаження, що робить помітний вплив на існування живих організмів в суміші води і відходів, збідненої киснем. Масштаби цього впливу залежать від відносних швидкостей споживання і відновлення кисню, рухи води і можуть бути повністю визначений тільки після завданого збитку.

Коли концентрація розчиненого кисню знижується дуже сильно (менше 2 млн-1), деякі види бактерій починають одержувати необхідний їм кисень за рахунок відновлення сульфат-іона. В цьому випадку водна маса розглядається як безкиснева система. Для системи стають характерними абсолютно інші хімічні процеси, ніж для звичайної води, що містить кисень; так, наприклад, домінуючу роль в процесі продукції органічної речовини в екосистемі гратиме бактерійний фотосинтез.

Система діоксид вуглецю - карбонат є одним з найскладніших і важливих для гідросфери. Вона бере участь в обміні повітря - поверхневі шари води, впливає на хімію водної системи, біологічну структуру організмів і відкладення осаду, що містить вуглець. Від цієї системи залежить рН середовища, що безпосередньо впливає на деякі хімічні рівноваги в даній локальній системі, особливо відносно іонів, створюючих комплекси. Вона безпосередньо впливає на біологічний цикл організмів, в яких вуглець використовується в процесах розвитку, загибелі і розкладання.

В даний час прийнятий загальний вміст СО2 в гідросфері, рівне приблизно 4(10-3 міль/л, з них більше 80% у формі НСО3-. Розподіл діоксиду вуглецю нерівномірно і частково залежить від біологічної активності в даному районі. Подібно кисню, вміст СО2 в поверхневих шарах води є функцією його вмісту в атмосфері і парциального тиску. Проте схеми розподілу діоксиду вуглецю і кисню сильно відрізняються один від одного: спостерігається єдина тенденція, до підвищення змісту вуглецю у міру збільшення глибини унаслідок осідання продуктів розпаду загиблих організмів з біологічно більш багатого поверхневого шару води.

Засвоюваний вуглець є істотною частиною живильних речовин і має першорядне значення у всій екологічній структурі гідросфери і локалізованих районів особливо. Діоксид вуглецю грає основну роль в процесі фотосинтезу, і його концентрація, мабуть, корелює з освітленістю або надходженням енергії для таких районів, де реакція фотосинтезу не пригнічується іншими физико-хімічними процесами. Проте високий зміст СО2 є лімітуючим чинником для тварин, оскільки воно супроводиться низьким змістом кисню. Наприклад, при дуже високому вмісті вільного вуглекислого газу у воді гинуть багато риб.

Кислотність - концентрація (активність) іонів водню - тісно пов'язана з карбонатною системою. Характеризується величиною рН (рН = -lg [ H+]). Величина рН змінюється в діапазоні 0? рН? 14; при рН = 7 середовище нейтральне, при рН<7 - кисла, при рН>7 - лужна. Якщо кислотність не наближається до крайніх значень, то співтовариства здатні компенсувати зміни цього чинника - толерантність співтовариства до діапазону рН вельми значна. Кислотність може служити індикатором швидкості загального метаболізму співтовариства. У водах з низьким рН міститься мало біогенних елементів, тому продуктивність тут украй мала.

Солоність - зміст карбонатов, сульфатів, хлоридів і т.д. - є ще одним значущим абиотическим чинником у водних об'єктах. В прісних водах солей мало, причому близько 80% складають карбонаты. Вміст же мінеральних речовин в світовому океані складає в середньому 35 г/л. Організми відкритого океану звичайно стеногалинны, тоді як організми прибережних солоноватых вод загалом эвригалинны. Концентрація солей в рідинах тіла і тканинах більшості морських організмів изотонична концентрації солей в морській воді, так що тут не виникає проблем з осморегуляцией.

Течія не тільки сильно впливає на концентрацію газів і живильних речовин, але і прямо діє як лімітуючий чинник. Багато річкових рослин і тварин морфологічно і фізіологічно особливим чином пристосовано до збереження свого положення в потоці: у них є цілком певні межі толерантності до чинника течії.

Гідростатичний тиск в океані має велике значення. Із зануренням у воду на 10 м тиск зростає на 1 атмосферу. В найглибшій частині океану тиск досягає 1000 атмосфер. Багато тварин здатні переносити різкі коливання тиску, особливо, якщо у них в тілі немає вільного повітря. В осоружному випадку можливо розвиток газової емболії. Високий тиск, характерний для великих глибин, як правило, пригноблюють процеси життєдіяльності.

Дата добавления: 2014-01-07