Лекция 3 СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (2ч)

Лекция 2. Среды жизни.

2.1 Среда как экологическое понятие.

2.2 Факторы среды.

2.3 Соответствие между организмом и средой их обитания.

Поверхность Земли — ее суша, воды и окружающее все это воздушное пространство, населенные живыми организма­ми, называется биосферой, то есть областью жизни.

Биосферу можно сравнить с огромной машиной, состоя­щей из миллионов составных частей (углерод, азот, минера­лы, растворы, воды, растения, животные и многие другие). Работа биосферы зависит от одного решающего фактора — энергии. В биосфере роль основной источник энергии -сол­нечное излучение, который обес­печивает не только климатические особенности, но и состав и распределение живых организмов в биосфере.

Живые организмы выступают как гигантский аккумулятор (накопитель) и уникальный трансформатор (преобразова­тель) этой энергии.

Биосфера характеризуется высоким разнообразием при­родных условий, зависящих от широты и рельефа местно­сти, от сезонных изменений климата. Но основной источ­ник разнообразия биосферы — это деятельность самих жи­вых организмов.

Между организмами и окружающей их неживой приро­дой происходит непрерывный обмен веществ. Поэтому в ка­ждый данный момент различные участки суши и моря от­личаются друг от друга по физическим и химическим пока­зателям. Деятель­ность живых организмов создает удивительное разнообразие окружающей нас природы. Это разнообразие служит гаран­тией сохранения жизни на Земле.

В биосферу выделяют четыре основные среды обитания — водная, наземно-воздушная среды, почва и организм.

Водаслужит средой обитания многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни веще­ства, следовательно, все они должны быть приспо­соблены к особенностям жизни в водной среде.

Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды. В толще воды постоянно находится большое число мел­ких представителей растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность их к парению обеспе­чивается не только физическими свойствами воды, обладаю­щей выталкивающей силой, но и специальными приспособ­лениями самих организмов. Например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими по­верхность тела относительно массы и, следовательно, повы­шающими трение об окружающую жидкость. Другой пример — медузы. Их способность удерживать­ся в толще воды определяется не только характерной фор­мой тела, напоминающей парашют, но и его сильной об­водненностью. Плотность тела медуз очень близка к плот­ности воды.

К передвижению в водной среде животные приспособле­ны по-разному. Активные пловцы (рыбы, дельфины и др.) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями строения внешних покровов и наличием спе­циальной смазки — слизи, снижающей трение о воду. У некоторых водных жуков выпущенный из дыхалец отработанный воздух задерживается между телом и над­крыльями благодаря не смачиваемым водой волоскам. С по­мощью такого приспособления водное насекомое быстро под­нимается на поверхность воды, где выпускает воздух в атмо­сферу. (Многие простейшие передвигаются при помощи ко­леблющихся ресничек (инфузории) или жгутиков (эвглена).)

Вода обладает очень высокой теплоемкостью, то есть свойством накапливать и удерживать тепло. По этой при­чине в воде не бывает резких колебаний температуры, ко­торые часто случаются на суше. Воды полярных морей мо­гут быть очень холодными — близкими к замерзанию. Од­нако постоянство температуры позволило развиться ряду приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих ус­ловиях. В то время как животные приспособились жить на огром­ных океанских глубинах, растения выживают только в верхнем слое воды, куда попадает свет — лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже наиболее прозрачные океанские воды имеют зону, в которой обитают растения не более 100 м. Большинство животных, обитающих ниже этой зоны, питаются либо живыми организмами, либо ос­танками животных и растений, постоянно опускающимися из верхнего слоя.

Одним из наиболее важных свойств воды является спо­собность растворять в себе другие вещества, которые могут использоваться водными организмами для дыхания и пита­ния. Для дыхания необходим кислород. Поэтому насыщен­ность им воды имеет очень большое значение. Количество растворенного в воде кислорода уменьшается с увеличением температуры. Причем в морской воде кисло­род растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине во­ды открытого моря тропического пояса бедны живыми ор­ганизмами. И наоборот, в полярных водах, где больше ки­слорода, наблюдается обилие планктона — мелких рачков, которыми кормятся представители богатой фауны, вклю­чая рыб и крупных китообразных. Дыхание водных организмов может совершаться всей по­верхностью тела или специальными органами — жабрами. Для успешности дыхания необходимо, чтобы вблизи тела происходило постоянное обновление воды. Это достигается различного рода движениями. Взвешенное состояние мелких частичек и их перенос движущейся водой определяют способы питания многих животных, органы принятия пищи которых устроены по принципу сита. Для того чтобы отцедить достаточное коли­чество пищевых частиц, приходится пропускать через это сито большое количество воды. Для многих организмов не­обходимо поддержание постоянного тока воды. Это может обеспечиваться движением самого животного или особыми приспособлениями, например колеблющимися ресничками или щупальцами, которые производят возле рта водоворот, загоняющий в него пищевые частицы.

Очень важным для жизни является солевой состав воды, особенное значение для организмов имеют ионы Са. Мол­люскам и ракообразным кальций совершенно необходим для построения раковины или панциря. Концентрация со­лей в воде может сильно изменяться. Вода считается пре­сной, если в ней содержится менее 0,5 г на литр растворен­ных солей. Морская вода отличается постоянством солено­сти и содержит в среднем 35 г солей в одном литре.

Наземно-воздушная среда, более сложна и разнообразна. Ей свойствен более высокий уровень организации живого.

Наиболее важным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотно­сти воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет. Формы движения крайне разнообразны: бегание, прыгание, полза­ние, полет и др. По воздуху передвигаются птицы и многие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, спо­ры, микроорганизмы.

Воздушные массы характеризуются огромным объемом и постоянно находятся в движении. Температура воздуха мо­жет меняться очень быстро и на больших пространствах. Поэтому живущие на суше организмы имеют многочислен­ные приспособления, позволяющие выдерживать резкие изменения температуры или избегать их. Наиболее замеча­тельным приспособлением является развитие теплокровно­сти, возникшее именно в наземно-воздушной среде.

Условия жизни здесь сильно меняются во вре­мени и в пространстве, это заметно даже на рас­стоянии в несколько десятков метров, например на границе леса и поля, на разной высоте в горах, даже на разных скло­нах небольших холмов. Вместе с тем здесь слабее выражены перепады давления, но часто возникает недостаток влаги. Поэтому у наземных обитателей развиты приспособления, связанные с обеспечением организма водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных, помимо особенностей строения внеш­них покровов, это и особенности поведения, способствую­щие поддержанию водного баланса, например миграции к водопоям или избегание иссушающих условий.

Большое значение для жизни наземных организмов име­ет состав воздуха (79% азота, 21% кислорода и 0,03% угле­кислого газа). Снижение удельного количества кислорода в воздухе в зависимости от повышения высоты местности оп­ределяет верхнюю границу жизни животных. Люди, напри­мер, никогда не образовывали постоянных поселений на высоте свыше 6000 м над уровнем моря. Углекислый газ (диоксид углерода) является важней­шим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Почвакак среда обитания — верхний слой суши, образо­ванный минеральными частицами, переработанными дея­тельностью почвенных обитателей. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые орга­низмы проводят в почве всю жизнь, другие — часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организ­мы. Огромную роль играет почва в жизни растений.

Условия жизни в почве во многом определяются клима­тическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колеба­ния температуры становятся все менее заметными; быстро затухают суточные колебания, а по мере увеличения глуби­ны сглаживаются и сезонные различия температур.

Другая особенность почвы - полная темнота. Содержание кислорода, по мере погружения в почву - уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, черви, членистоногие и даже крупные животные, прокладываю­щие ходы и строящие убежища.

Организмкак среда обитания для других организмов. Жизнь внутри другого организма характеризуется большим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы, находящие се­бе место в теле растений или животных, часто полностью утра­чивают органы и даже системы, необходимые свободноживущим видам. У поселившихся внутри других организмов не развиты органы чувств или органы движения, взамен которых возникают различные приспособления для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.

Живые организмы не только испытывают влияние со сторо­ны окружающей их среды, но сами активно влияют на сре­ду своего обитания. В результате их жизнедеятельности фи­зические и химические свойства среды (газовый состав воз­духа и воды, структура и свойства почвы, даже климат ме­стности) могут заметно меняться. Наиболее простым влиянием жизни на среду является ме­ханическое воздействие. Строя норы, прокладывая ходы, жи­вотные сильно изменяют свойства грунта. Почва изменяется и под действием корней растений: она укрепляется, становясь менее подверженной разрушению потоками воды или ветром. Всем хорошо известна строительная деятельность бобров, вы­зывающая серьезные изменения водного режима тех рек, на которых эти звери строят свои плотины, и связанные с этим изменения фауны и флоры. Способность растительноядных рыб (таких как толстолобики или амуры) очищать водотоки от зарослей водной растительности, которой они активно питают­ся, используется человеком в борьбе с зарастаниями ирригаци­онных каналов и других водных сооружений.

Живущие в толще воды мелкие рачки, личинки насеко­мых, моллюски, многие рыбы имеют своеобразный тип пи­тания, который называется фильтрацией. Постоянно про­пуская воду через ротовой аппарат, эти животные непре­рывно отцеживают из нее пищевые частицы, содержащиеся в твердых взвесях. Такая деятельность значительно влияет на качество природных вод: животные осуществляют их по­стоянную очистку, как гигантские фильтры.

Однако механическое воздействие организмов на среду гораздо слабее, чем физико-химическое. Наибольшая роль здесь принадлежит зеленым растениям, благодаря которым формируется химический состав атмосферы. Фотосинтез является главным поставщиком кислорода в атмосферу.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние и на водный режим их местообитаний. Наличие раститель­ности способствует постоянному увлажнению воздуха. Кро­ме того, растительный покров смягчает суточные колебания температуры вблизи поверхности земли (под пологом леса или в траве), а также колебания влажности и ветра, оказы­вает воздействие на структуру и химический состав почв. Все это создает определенный микроклимат, оказывающий благотворное воздействие на другие организмы.

Деятельностью обитателей нашей планеты во многом контролируется образование таких газов, как азот, диоксид углерода, аммиак. Живое вещество изменяет и физические свойства среды: ее термические, электрические и механи­ческие показатели.

Живые организмы способны перемещать огромные мас­сы различных веществ. По законам физики неживое веще­ство перемещается на Земле только сверху вниз. Это опреде­ляется силой земного притяжения. Сверху вниз движутся реки, ледники, лавины, осыпи. Живые организмы могут осуществлять и обратные перемещения — снизу вверх. Стаи морских рыб мигрируют на нерест вверх по рекам, пе­ремещая большие количества живого органического вещества. Птицы, питающиеся морскими животными, возвра­щают на сушу то количество химических элементов, кото­рое реки в водном растворе уносят с суши в море.

Растения перемещают огромные массы воды и растворен­ные в ней вещества снизу вверх: из почвенного раствора в корни, стебли, листья. Живые организмы оказываются важнейшим звеном в глобальном переносе химических эле­ментов — постоянно происходящем в биосфере круговороте веществ. Организмы оказывают решающее влияние на состав и плодородие почв. Благодаря их деятельности, в частности переработке организмами мертвых корней, опавших листь­ев, иных омертвевших тканей, в почве образуется особое ве­щество — гумус. Гумус напоминает появляющееся в сердцевине гниюще­го бревна легкое пористое вещество бурого или коричневого цвета. В его образовании участвует огромное число организ­мов: бактерий, грибов, простейших, клещей, многоножек, дождевых червей, насекомых и их личинок, пауков, мол­люсков, кротов и других землероев. Питаясь, они не только преобразуют мертвое органическое вещество в гумус, но и перемешивают его, соединяют его с минеральными части­цами, формируя, тем самым, почвенную структуру.

Экологические факторы.

Экологическими факторами называют любые внешние факторы, оказываю­щие прямое или опосредованное влияние на численность (обилие) и географическое распространение организмов.

Экологические факторы очень многообразны как по сво­ей природе, так и по воздействию на живые организмы. Ус­ловно все факторы среды принято подразделять на три большие группы — абиотические, биотические и антропо­генные.

Абиотические факторы— это факторы неживой приро­ды.

Климатические (солнечный свет, темпера­тура, влажность воздуха) и местные (рельеф, свойства поч­вы, соленость, течения, ветер, радиация и т. п.). Могут быть пря­мыми и косвенными.

Биотические факторы— это всевозможные формы влия­ния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, поедание одних организмов другими, конкуренция между ними за те или иные виды ресурсов — пищу, пространство, свет и т. д., паразитизм и многое дру­гое). Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный и своеобразный характер и также могут быть пря­мыми и косвенными.

Антропогенные факторы— это те формы деятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, из­меняют условия обитания живых организмов или непосред­ственно влияют на отдельные виды растений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов явля­ется загрязнение.

Условия среды.

Условиями среды, или экологическими условиями, называют изменяющиеся во времени и про­странстве абиотические факторы среды, на которые орга­низмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. Ус­ловия среды налагают определенные ограничения на орга­низмы.

К наиболее важным факторам, определяющим условия существования организмов, практически во всех средах жизни относятся температура, влажность и свет.

Температура.

Любой организм способен жить только в пре­делах определенного интервала температур: особи вида поги­бают при слишком высоких либо слишком низких температу­рах. Пределы температурной выносливости у разных организ­мов различны. Существуют виды, способные выносить коле­бания температуры в широких пределах. Например, лишай­ники и многие бактерии способны жить при самой различной температуре. Среди животных наибольшим диапазоном тем­пературной выносливости характеризуются теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малай­ского архипелага. Но есть и такие виды, которые могут жить только в более или менее узких температурных пределах. В наземно-воздушной среде и даже во многих участках водной среды температура не остается постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или от вре­мени суток. В тропических областях годовые колебания температуры могут быть даже менее заметны, чем суточ­ные. И наоборот, в умеренных областях температура значи­тельно различается в разные времена года. Животные и рас­тения вынуждены приспосабливаться к неблагоприятному зимнему сезону, в течение которого активная жизнь затруд­нена или просто невозможна. В тропических областях такие приспособления выражены слабее. В холодном периоде с неблагоприятными температурными условиями в жизни многих организмов как бы наступает пауза: спячка у млеко­питающих, сбрасывание листвы у растений и т. д. Некото­рые животные совершают длительные миграции в места с более подходящим климатом.

Влажность.

Вода является составной частью значительного большинства живых существ: она необходима для их нормального функционирования. Нормально разви­вающийся организм постоянно теряет воду и поэтому не мо­жет жить в абсолютно сухом воздухе. Рано или поздно такие потери могут привести к гибели организма.

Наиболее простым и удобным пока­зателем, характеризующим влажность той или иной мест­ности, является количество осадков, выпадающих здесь за год или иной период времени.

Растения извлекают воду из почвы при помощи корней. Лишайники могут улавливать водяной пар из воздуха. Расте­ния обладают рядом приспособлений, обеспечивающих ми­нимальную потерю воды. Все сухопутные животные для ком­пенсации неизбежной потери воды за счет испарения или вы­деления нуждаются в ее периодическом поступлении. Мно­гие животные пьют воду; другие, например амфибии, некоторые насекомые и клещи, через покровы тела всасыва­ют ее в жидком или парообразном состоянии. Большая часть животных пустынь никогда не пьет. Они удовлетворя­ют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более слож­ным путем — в процессе окисления жиров, например верблюд. У животных, как и у растений, существует множество приспособлений для экономии расходов воды.

Свет.

Различают светолюбивые растения, которые способны развиваться только под солнечными лучами, и растения теневыносливые, которые способны хорошо расти под пологом леса. Это имеет большое практическое значение для естественного возобновления древостоя: молодая по­росль многих древесных пород способна развиваться под прикрытием больших деревьев. У многих животных нормальные условия освещенности проявляются в положительной или отрицательной реакции на свет. Ночные насекомые слетаются на свет, а тараканы разбегаются в поисках укрытия, если только в темной комнате зажигают свет. Фотопериодизм (смена дня и ночи) имеет большое экологическое значение для многих животных, которые ведут исключительно дневной образ жизни (большинство воробьиных) либо исключительно ночной (многие мелкие грызуны, летучие мыши). Мелкие рачки, парящие в толще воды, держатся ночью в поверхностных водах, а днем опускаются на глуби­ну, избегая слишком яркого света.

Свет поч­ти не оказывает непосредственного влияния на животных. Он служит лишь сигналом к перестройке протекающих в организме процессов.

Свет, влажность, температура вовсе не исчерпывают набор экологических условий, определяющих жизнь и распространение организмов. Важное значение имеют и такие факторы,как ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря. Ветер обладает косвенным действием: усиливая испарение, увеличивает сухость. Сильный ветер способствует охлажде­нию. Это действие оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях.

Антропогенные факторы.Ан­тропогенные факторы весьма разнообразны по своему соста­ву. Человек воздействует на живую природу, прокладывая дороги, строя города, ведя сельское хозяйство, перегоражи­вая реки и т. д. Современная деятельность человека все ча­ще проявляется и в загрязнении окружающей среды побоч­ными, часто ядовитыми продуктами. В промышленных районах концентрации загрязняющих веществ достигают подчас пороговых, то есть смертельных для многих организмов, значений. Однако, несмотря ни на что, почти всегда найдется хотя бы несколько особей не­скольких видов, способных выжить в таких условиях. При­чина в том, что в природных популяциях из­редка попадаются устойчивые особи. С повышением уровня загрязнений устойчивые особи могут оказаться единствен­ными выжившими. Более того, они могут стать основателя­ми устойчивой популяции, унаследовавшей невосприимчи­вость к данному виду загрязнения. По этой причине загряз­нение дает нам возможность как бы наблюдать эволюцию в действии. Однако, свойством противостоять загрязне­нию, наделена не каждая популяция. Таким образом, действие любого загрязняющего вещества двояко.

Закон оптимума.

Многие факторы переносятся организмом лишь в определенных пределах. Организм погибает, если, например, температура среды слишком низка или слишком высока. В среде, где температура близка к этим крайним значениям, живые обитатели встречаются редко. Однако их число увеличивается, по мере того как температура приближается к среднему значению, которое является наилучшим (оптимальным) для данного вида. И эта закономерность может быть перенесена на любой другой фактор.

Диапазон параметров фактора, при которых организм чувствует себя комфортно, являются оптимальными. Организмы с широкими границами устойчивости, конечно, имеют шансы на более широкое распространение. Однако ши­рокие границы выносливости по одному фактору вовсе не оз­начают широких границ по всем факторам. Растение может быть выносливым к большим колебаниям температуры, но об­ладать узкими диапазонами стойкости по отношению к воде. Животное, подобное форели, может быть очень требователь­ным к температуре, но питаться разнообразной пищей.

Иногда в течение жизни особи ее толерантность (избирательность) может измениться. Организм, попадая в суровые условия, через некоторое время как бы привыкает, адаптируется к ним. Следствием этого является изменение физиологического оптимума, а процесс называют адаптаци­ей или акклиматизацией.

Закон минимумабыл сформулирован ос­новоположником науки о минеральных удобрениях Юсту­сом Либихом (1803—1873).

Ю. Либих обнаружил, что урожай растений мо­жет ограничиваться любым из основных элементов питания, если только этот элемент находится в недостатке. Известно, что разные факторы среды могут взаимодейст­вовать, то есть недостаток одного вещества может приводить к дефициту других веществ. Поэтому в целом закон миниму­ма можно сформулировать следующим образом: элемент или фактор среды находящийся в минимуме, в наибольшей степени ограничивает (лимитирует) жизнедеятельность организма.

При всей сложности взаимоотношений организмов и среды их обитания не все факторы имеют одинаковое экологическое значение. Так, на­пример, кислород является фактором физиологической необ­ходимости для всех животных, но с экологической точки зре­ния он становится лимитирующим лишь в определенных ме­стообитаниях. Если в реке гибнет рыба, то в первую очередь должна быть измерена концентрация кислорода в воде, так как она сильно изменчива, запасы кислорода легко истоща­ются и его часто не хватает. Если в природе наблюдается ги­бель птиц, необходимо искать другую причину, так как со­держание кислорода в воздухе относительно постоянно и дос­таточно с точки зрения требований наземных организмов.

· Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите основные среды жизни.

2. Что такое условия среды?

3. Охарактеризуйте условия жизни организмов в почве, в водной и наземно-воздушной средах обитания.

4. Приведите примеры приспособления организмов к обитанию в различных средах обитания?

5. Назовите приспособления организмов, использующих другие организмы как среду обитания?

6. Какое влияние оказывает температура на различные виды организмов?

7. Каким способом животные и растения получают необходимую им воду?

8. Какое влияние оказывает на организмы освещенность?

9. Как проявляется воздействие на организмы загрязняющих веществ?

10. Обоснуйте что такое экологические факторы, каким образом они влияют на живые организмы?

11. Какие факторы называют лимитирующими?

12. Что такое акклиматизация и какое значение она имеет в расселении организмов?

13. Каким образом проявляются законы оптимума и минимума?

 

Лекция 3 СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (2ч)

1.Водная среда обитания

2.Наземно-воздушная среда обитания

3.Почва, как среда обитания

4.Организм, как среда обитания

 

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая – наземно-воздушная – на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши - литосферы, они создали третью среду обитания – почву, а сами стали четвертой средой обитания.

1. Водная среда обитания - гидросфера

Экологические группы гидробионтов. Наибольшим разнообразием жизни отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение флоры и фауны морей в сотни раз. Что касается распределения организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и в сублиторальной зоне. В зависимости от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели подразделяются на три экологические группы: нектон, планктон и бентос.

Нектон(nektos – плавающий) - активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения: рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.

Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – совокупность растений (фитопланктон: диатомовые, зеленые и сине-зеленые (только пресные водоемы) водоросли, растительные жгутиконосцы, перидинеи и др.) и мелких животных организмов (зоопланктон: мелкие ракообразные, из более крупных – крылоногие моллюски, медузы, гребневики, некоторые черви), обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям. В состав планктона входят и личинки животных, образуя особую группу – нейстон. Это пассивно плавающее «временное» население самого верхнего слоя воды, представленное разными животными (десятиногие, усоногие и веслоногие ракообразные, иглокожие, полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной стадии. Личинки, взрослея, переходят в нижние слои пелагели. Выше нейстона располагается плейстон – это организмы, у которых верхняя часть тела растет над водой, а нижняя – в воде (ряска – Lemma, сифонофоры и др.). Планктон играет важную роль в трофических связях биосферы, т.к. является пищей для многих водных обитателей, в том числе основным кормом для усатых китов (Myatcoceti).

Бентос (benthos – глубина) – гидробионты дна. Представлен в основном прикрепленными или медленно передвигающимися животными (зообентос: фораминефоры, рыбы, губки, кишечнополостные, черви, плеченогие моллюски, асцидии, и др.), более многочисленными на мелководье. На мелководье в бентос входят и растения (фитобентос: диатомовые, зеленые, бурые, красные водоросли, бактерии). На глубине, где нет света, фитобентос отсутствует. У побережий встречаются цветковые растения зостера, рупия. Наиболее богаты фитобентосом каменистые участки дна.

В озерах зообентос менее обилен и разнообразен, чем в море. Его образуют простейшие (инфузории, дафнии), пиявки, моллюски, личинки насекомых и др. Фитобентос озер образован свободно плавающими диатомеями, зелеными и сине-зелеными водорослями; бурые и красные водоросли отсутствуют.

Укореняющиеся прибрежные растения в озерах образуют четко выраженные пояса, видовой состав и облик которых согласуются с условиями среды в пограничной зоне «суша-вода». В воде у самого берега растут гидрофиты – полупогруженные в воду растения (стрелолист, белокрыльник, камыши, рогоз, осоки, трищетинник, тростник). Они сменяются гидатофитами – растениями, погруженными в воду, но с плавающими листьями (лотос, ряски, кубышки, чилим, такла) и – далее – полностью погруженными (рдесты, элодея, хара). К гидатофитам относятся и плавающие на поверхности растения (ряска).

Высокая плотность водной среды определяет особый состав и характер изменения жизнеобеспечивающих факторов. Одни из них те же, что и на суше – тепло, свет, другие специфические: давление воды (с глубиной увеличивается на 1 атм. на каждые 10 м), содержание кислорода, состав солей, кислотность. Благодаря высокой плотности среды, значения тепла и света с градиентом высоты изменяются гораздо быстрее, чем на суше.

Тепловой режим. Для водной среды характерен меньший приход тепла, т.к. значительная часть его отражается, и не менее значительная часть расходуется на испарение. Согласуясь с динамикой наземных температур, температура воды обладает меньшими колебаниями суточных и сезонных температур. Более того, водоемы существенно выравнивают ход температур в атмосфере прибрежных районов. При отсутствии ледового панциря моря в холодное время года оказывают отепляющее действие на прилегающие территории суши, летом – охлаждающее и увлажняющее.

Диапазон значений температуры воды в Мировом океане составляет 38° (от -2 до +36°С), в пресных водоемах – 26° (от -0,9 до +25°С). С глубиной температура воды резко падает. До 50 м наблюдаются суточные колебания температуры, до 400 – сезонные, глубже она становится постоянной, опускаясь до +1-3°С (в Заполярье близка к 0°С). Поскольку температурный режим в водоемах сравнительно стабилен, их обитателям свойственна стенотермность. Незначительные колебания температуры в ту или иную сторону сопровождается существенными изменениями в водных экосистемах.

Примеры: «биологический взрыв» в дельте Волги из-за понижения уровня Каспийского моря – разрастание зарослей лотоса (Nelumbakaspium), в южном Приморье – зарастание белокрыльником стариц рек (Комаровка, Илистая и др.) по берегам которых вырублена и сожжена древесная растительность.

В связи с разной степенью прогревания верхних и нижних слоев в течение года, приливами и отливами, течениями, штормами происходит постоянное перемешивание водных слоев. Роль перемешивания воды для водных обитателей (гидробионтов) исключительно велика, т.к. при этом выравнивается распределение кислорода и питательных веществ внутри водоемов, обеспечивая обменные процессы между организмами и средой.

В стоячих водоемах (озерах) умеренных широт весной и осенью имеет место вертикальное перемешивание, и в эти сезоны температура во всем водоеме становится однородной, т.е. наступает гомотермия. Летом и зимой в результате резкого усиления прогревания или охлаждения верхних слоев перемешивание воды прекращается. Это явление называется температурной дихотомией, а период временного застоя – стагнацией (летней или зимней). Летом более легкие теплые слои остаются на поверхности, располагаясь над тяжелыми холодными (рис. 3). Зимой, наоборот, в придонном слое более теплая вода, так как непосредственно подо льдом температура поверхностных вод меньше +4°С и они в силу физико-химических свойств воды становятся более легкими, чем вода с температурой выше +4°С. В периоды стагнаций четко выделяются три слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры воды, средний (металимнион или термоклин), в котором происходит резкий скачок температур, и придонный (гиполимнион), в котором температура в течение года изменяется слабо. В периоды стагнаций в толще воды образуется дефицит кислорода – летом в придонной части, а зимой и в верхней, вследствие чего в зимний период нередко происходят заморы рыбы.

Световой режим.Интенсивность света в воде сильно ослаблена из-за его отражения поверхностью и поглощения самой водой. Это сильно сказывается на развитии фотосинтезирующих растений. Чем меньше прозрачность воды, тем сильнее поглощается свет. Прозрачность воды лимитируется минеральными взвесями, планктоном. Уменьшается она при бурном развитии мелких организмов летом, а в умеренных и северных широтах – еще и зимой, после установления ледового покрова и укрытия его сверху снегом.

В океанах, где вода очень прозрачна, на глубину 140 м проникает 1% световой радиации, а в небольших озерах на глубине 2 м проникает всего лишь десятые доли процента. Лучи разных частей спектра поглощаются в воде неодинаково, вначале поглощаются красные лучи. С глубиной становится все темнее, и цвет воды становится вначале зеленым, затем голубым, синим и в конце – сине-фиолетовым, переходя в полный мрак. Соответственно меняют цвет и гидробионты, адаптирующиеся не только к составу света, но и к его недостатку – хроматическая адаптация. В светлых зонах, на мелководьях, преобладают зеленые водоросли (Chlorophyta), хлорофилл которых поглощают красные лучи, c глубиной они сменяются бурыми (Phaephyta) и далее красными (Rhodophyta). На больших глубинах фитобентос отсутствует.

К недостатку света растения приспособились развитием хроматофоров крупных размеров, обеспечивающих низкую точку компенсации фотосинтеза, а также увеличением площади ассимилирующих органов (индекса листовой поверхности). Для глубоководных водорослей типичны сильно рассеченные листья, пластинки листьев тонкие, просвечивающиеся. Для полупогруженных и плавающих растений характерна гетерофиллия – листья над водой такие же, как у наземных растений, имеют цельную пластинку, развит устьичный аппарат, а в воде листья очень тонкие, состоят из узких нитевидных долей.

Гетерофиллия: кубышки, кувшинки, стрелолист, чилим (водяной орех).

Животные, как и растения, закономерно меняют свою окраску с глубиной. В верхних слоях они ярко окрашены в разные цвета, в сумеречной зоне (морской окунь, кораллы, ракообразные) окрашены в цвета с красным оттенком – удобнее скрываться от врагов. Глубоководные виды лишены пигментов.

Характерными свойствами водной среды, отличными от суши, являются высокая плотность, подвижность, кислотность, способность растворения газов и солей. Для всех этих условий у гидробионтов исторически выработаны соответствующие приспособления-адаптации.

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1784; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!