Koncept životne sredine. Vodeno okruženje

Glavni faktori vodene sredine i njihov uticaj na organizme

1. Opće karakteristike vodene sredine

Hidrosfera kao vodena sredina života zauzima oko 71% površine i 1/800 zapremine zemaljske kugle. Glavna količina vode, više od 94%, koncentrirana je u morima i okeanima. U slatkim vodama rijeka i jezera količina vode ne prelazi 0,016% ukupne zapremine slatke vode. Ovi omjeri su konstantni, iako se u prirodi vodeni ciklus odvija bez prestanka (slika 1).

Slika 1 - Kruženje vode u prirodi

organizam adaptacije vodene sredine

U okeanu sa svojim sastavnim morima prvenstveno se razlikuju dvije ekološke regije: vodeni stupac - pelagijalni i dno - bental. Ovisno o dubini, bental se dijeli na sublitoralnu zonu - područje glatkog pada kopna do dubine od 200 m, batijal - područje strme padine i abisalnu zonu - dno okeana sa prosječna dubina 3-6 km. Dublje bentalne regije koje odgovaraju depresijama okeanskog dna (6-10 km) nazivaju se ultra-abisalima. Rub obale, poplavljen za vrijeme plime, naziva se litoral. Dio obale iznad razine plime, navlažen pljuskovima surfa, naziva se superlitoral (slika 2).

Otvorene vode okeana također su podijeljene na vertikalne zone koje odgovaraju bentalnim zonama: epipeligijalne, batipeligijalne, abisopegijalne.

U vodenoj sredini živi oko 150.000 životinjskih vrsta ili oko 7% njihovog ukupnog broja i 10.000 biljnih vrsta (8%).

Udio rijeka, jezera i močvara, kao što je ranije navedeno, je beznačajan u odnosu na mora i okeane. Međutim, oni stvaraju zalihe svježe vode neophodne za biljke, životinje i ljude.

Karakteristična karakteristika vodenog okoliša je njegova pokretljivost, posebno u tekućim, brzim potocima i rijekama. U morima i okeanima uočavaju se oseke i oseke, snažne struje i oluje. U jezerima se voda kreće pod uticajem temperature i vjetra.

Voda je po mnogo čemu potpuno jedinstven medij.Molekula vode, koja se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika, izuzetno je stabilna. Voda je jedino jedinjenje te vrste koje istovremeno postoji u gasovitom, tečnom i čvrstom stanju.

Voda nije samo izvor života za sve životinje i biljke na Zemlji, već je i stanište za mnoge od njih. Među njima su, na primjer, brojne vrste riba, među kojima su i karasi koji obitavaju u rijekama i jezerima regije, kao i akvarijske ribe u našim domovima. Kao što vidite, odlično se osjećaju među vodenim biljkama. Ribe dišu škrgama, izvlačeći kiseonik iz vode. Neke vrste riba, poput makropoda, udišu atmosferski zrak, pa se povremeno izdižu na površinu.

Voda je stanište mnogih vodenih biljaka i životinja. Neki od njih cijeli život provode u vodi, dok su drugi u vodenoj sredini tek na početku života. To se može vidjeti posjetom malom ribnjaku ili močvari. U elementu vode možete pronaći najmanje predstavnike - jednoćelijske organizme, koji zahtijevaju mikroskop za razmatranje. To uključuje brojne alge i bakterije. Njihov broj se mjeri u milionima po kubnom milimetru vode.

Slika 1 - Vertikalna zonalnost mora (prema A.S. Konstantinovu, 1967.)

Potpuno pročišćena voda postoji samo u laboratorijskim uslovima. Svaka prirodna voda sadrži mnogo različitih tvari. U "sirovoj vodi" to je uglavnom takozvani zaštitni sistem ili kompleks ugljične kiseline, koji se sastoji od soli ugljične kiseline, karbonata i bikarbonata. Ovaj faktor vam omogućava da odredite vrstu vode kisele, neutralne ili bazične, na osnovu njene pH vrednosti, što sa hemijske tačke gledišta znači udio vodonikovih jona sadržanih u vodi. Neutralna voda ima pH 7, niže vrijednosti pokazuju da je voda kisela, a više vrijednosti da je alkalna. U krečnjačkim područjima voda jezera i rijeka obično ima povišene pH vrijednosti u odnosu na vodna tijela na onim mjestima gdje je sadržaj krečnjaka u tlu zanemarljiv.

Ako se voda jezera i rijeka smatra slatkom, onda se morska voda naziva slanom ili bočatom. Postoji mnogo međutipova između slatke i slane vode.

Anatomske i morfološke karakteristike porodice ljiljana

Liliaceae su višegodišnje zeljaste lukovičaste ili rizomatozne biljke, rjeđe puzavice i drveće. Svi predstavnici ove porodice su geofiti, a delimično i efemeroidi. Struktura sijalice...

Anatomske i morfološke karakteristike porodice luka

Luk - višegodišnje začinsko bilje sa lukovicama, kukoljcima ili ponekad rizomima (pleme agapanthaceae - Agapantheae). Korijeni su obično tanki, filiformni, ali ponekad i zadebljani...

Biogeocenologija hidrosfere

Organizmi ne mogu postojati bez okoline, dok ova druga lako mogu bez živih tijela. Okolina je skup elemenata vanjskog svijeta sa kojima je organizam povezan adaptivnim odnosima. Elementi okruženja...

Vitamini (od lat. YITA - život) - grupa organskih jedinjenja različite hemijske prirode...

Biološki aktivne supstance

enzim vitamin hormon Hormoni su specifične tvari koje se proizvode u tijelu i reguliraju njegov razvoj i funkcioniranje. U prevodu sa grčkog - hormoni - znači pokrenuti, uzbuditi...

Biološke karakteristike sibirske ribice u vezi sa njenim veštačkim uzgojem

Temperatura vode jedan je od najvažnijih faktora koji utječu na životne funkcije ribe, određujući njen rast i razvoj...

Opšte informacije Voda je neuobičajena sredina za život ljudi, čije je tijelo prilagođeno životu u zraku. Istovremeno, voda je igrala i igra izuzetno važnu ulogu u istoriji Zemlje...

Utjecaj svojstava vodene sredine na ljudski organizam

Prema Arhimedovom zakonu, tijelo uronjeno u tečnost gubi na svojoj težini onoliko koliko teži zapremina tečnosti koju istisne. Na primjer, ako osoba teška 80 kg potopi 79 dm3 vode...

Utjecaj svojstava vodene sredine na ljudski organizam

U vodenoj sredini, zbog svojih posebnih fizičkih svojstava, aktivnost vizuelnog analizatora se menja...

Utjecaj svojstava vodene sredine na ljudski organizam

Funkcija slušnog analizatora tokom boravka ronioca pod vodom se menja zbog promene odnosa vazdušnog i koštanog provođenja zvučnih talasa do unutrašnjeg uha...

Utjecaj svojstava vodene sredine na ljudski organizam

Promjene u funkcijama proprioceptivnih i kožnih analizatora kod ronilaca povezane su sa smanjenjem tjelesne težine u vodenoj sredini (hipogravitacija), povećanjem otpora gustog medija tokom kretanja...

Kože životinja iz reda mesoždera iz porodice mačaka

Porodica Felidae (Felidae) Mačke su najspecijalizovanije od svih mesoždera, potpuno prilagođene dobijanju životinjske hrane uglavnom krađom, uhođenjem, rjeđe - jurnjanjem i hranjenjem mesom svojih žrtava...

Gustina vode je faktor koji određuje uslove za kretanje vodenih organizama i pritisak na različitim dubinama. Za destilovanu vodu, gustina je 1 g/cm3 na 4°C. Gustina prirodnih voda koje sadrže rastvorene soli može biti veća, do 1,35 g/cm 3 . Pritisak raste sa dubinom za otprilike 1 10 5 Pa (1 atm) u prosjeku na svakih 10 m.

Zbog oštrog gradijenta pritiska u vodnim tijelima, hidrobionti su općenito mnogo euribatniji od kopnenih organizama. Neke vrste, raspoređene na različitim dubinama, podnose pritisak od nekoliko do stotina atmosfera. Na primjer, holoturije iz roda Elpidia i crvi Priapulus caudatus naseljavaju od obalnog pojasa do ultraabisalnog područja. Čak i slatkovodni stanovnici, kao što su trepavice-cipele, suvojke, plivačice, itd., u eksperimentu izdrže do 6 10 7 Pa (600 atm).

Međutim, mnogi stanovnici mora i okeana relativno su od zida do zida i ograničeni su na određene dubine. Stenobatnost je najčešće karakteristična za plitke i dubokomorske vrste. Samo litoral naseljava prstenasti crv Arenicola, mekušci (Patella). Mnoge ribe, na primjer iz grupe pecaroša, glavonožaca, rakova, pogonofora, morskih zvijezda itd., nalaze se samo na velikim dubinama pri pritisku od najmanje 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400-500 atm).

Gustoća vode omogućava oslanjanje na nju, što je posebno važno za neskeletne oblike. Gustoća medijuma je uslov za lebdenje u vodi, a mnogi hidrobionti su prilagođeni upravo ovom načinu života. Suspendirani organizmi koji plutaju u vodi spojeni su u posebnu ekološku grupu hidrobionata - plankton ("planktos" - uzdizanje).

Rice. 39. Povećanje relativne površine tijela kod planktonskih organizama (prema S. A. Zernov, 1949):

A - štapićasti oblici:

1 - dijatomeja Synedra;

2 - cijanobakterija Aphanizomenon;

3 - peridinejska alga Amphisolenia;

4 - Euglena acus;

5 - glavonožac Doratopsis vermicularis;

6 - copepod Setella;

7 - larva Porcellana (Decapoda)

B - raščlanjeni oblici:

1 - mekušac Glaucus atlanticus;

2 - Tomopetris euchaeta crv;

3 - larva raka Palinurus;

4 - riblja larva grdobine Lophius;

5 – kopepod Calocalanus pavo

Plankton uključuje jednoćelijske i kolonijalne alge, protozoe, meduze, sifonofore, ctenofore, krilate i kobičaste mekušce, razne male ljuskare, ličinke pridnenih životinja, riblja jaja i mlađ i mnoge druge (Sl. 39). Planktonski organizmi imaju mnogo sličnih prilagodbi koje povećavaju njihovu plovnost i sprječavaju ih da potonu na dno. Takve adaptacije obuhvataju: 1) opšte povećanje relativne površine tela usled smanjenja veličine, spljoštenja, izduženja, razvoja brojnih izraslina ili seta, što povećava trenje o vodu; 2) smanjenje gustoće zbog smanjenja skeleta, nakupljanja u tijelu masti, mjehurića plina itd. Kod dijatomeja rezervne tvari se talože ne u obliku teškog škroba, već u obliku masti. Noćno svjetlo Noctiluca odlikuje se takvim obiljem plinskih vakuola i masnih kapljica u ćeliji da citoplazma u njoj izgleda kao niti koje se spajaju samo oko jezgra. Sifonofori, određeni broj meduza, planktonski gastropodi i drugi također imaju zračne komore.

Morske alge (fitoplankton) pasivno lebde u vodi, dok je većina planktonskih životinja sposobna za aktivno plivanje, ali u ograničenoj mjeri. Planktonski organizmi ne mogu savladati struje i njima se prenose na velike udaljenosti. mnoge vrste zooplankton međutim, sposobni su za vertikalne migracije u vodenom stupcu na desetine i stotine metara, kako zbog aktivnog kretanja, tako i regulacije uzgona svog tijela. Posebna vrsta planktona je ekološka grupa neuston ("nein" - plivati) - stanovnici površinskog filma vode na granici sa zrakom.

Gustoća i viskoznost vode uvelike utiču na mogućnost aktivnog plivanja. Životinje sposobne za brzo plivanje i savladavanje jačine struja objedinjene su u ekološku grupu. nekton ("nektos" - plutajući). Predstavnici nektona su ribe, lignje, delfini. Brzo kretanje u vodenom stupcu moguće je samo u prisustvu aerodinamičnog oblika tijela i visoko razvijenih mišića. Formu u obliku torpeda razvijaju svi dobri plivači, bez obzira na njihovu sistematsku pripadnost i način kretanja u vodi: reaktivno, savijanjem tijela, uz pomoć udova.

Način rada kisika. U vodi zasićenoj kiseonikom, njen sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Zbog toga su uslovi za disanje hidrobionata mnogo komplikovaniji. Kiseonik ulazi u vodu uglavnom zahvaljujući fotosintetskoj aktivnosti algi i difuziji iz zraka. Stoga su gornji slojevi vodenog stupca, u pravilu, bogatiji ovim plinom od donjih. S povećanjem temperature i saliniteta vode, koncentracija kisika u njoj se smanjuje. U slojevima koji su jako naseljeni životinjama i bakterijama može se stvoriti oštar nedostatak O 2 zbog njegove povećane potrošnje. Na primjer, u Svjetskom oceanu dubine bogate životom od 50 do 1000 m karakteriziraju naglo pogoršanje aeracije - to je 7-10 puta niže nego u površinskim vodama naseljenim fitoplanktonom. U blizini dna vodenih tijela uslovi mogu biti bliski anaerobnim.

Među vodenim stanovnicima postoje mnoge vrste koje mogu tolerirati velike fluktuacije u sadržaju kisika u vodi, sve do njegovog gotovo potpunog odsustva. (eurioksibionti - "oksi" - kiseonik, "biont" - stanovnik). To uključuje, na primjer, slatkovodne oligohete Tubifex tubifex, puževe Viviparus viviparus. Među ribama, šaran, linjak, karas mogu izdržati vrlo nisku zasićenost vode kisikom. Međutim, nekoliko vrsta stenoxybiont - mogu postojati samo pri dovoljno visokoj zasićenosti vode kiseonikom (dužičasta pastrmka, potočna pastrmka, gavčica, cilijarni crv Planaria alpina, larve majušice, kamena muha, itd.). Mnoge vrste su sposobne pasti u neaktivno stanje s nedostatkom kisika - anoksibioza - i samim tim doživite nepovoljan period.

Disanje hidrobionta vrši se ili preko površine tijela, ili kroz specijalizirane organe - škrge, pluća, dušnik. U ovom slučaju, poklopci mogu poslužiti kao dodatni respiratorni organ. Na primjer, riba vijuna u prosjeku troši do 63% kisika kroz kožu. Ako se razmjena plinova odvija kroz integument tijela, onda su oni vrlo tanki. Disanje se također olakšava povećanjem površine. To se postiže u toku evolucije vrsta stvaranjem raznih izraslina, spljoštenjem, izduženjem i općim smanjenjem veličine tijela. Neke vrste s nedostatkom kisika aktivno mijenjaju veličinu respiratorne površine. Tubifex tubifex crvi snažno izdužuju tijelo; hidre i morske anemone - pipci; bodljikaši - ambulakralne noge. Mnoge sjedeće i neaktivne životinje obnavljaju vodu oko sebe, bilo stvaranjem njezine usmjerene struje, bilo oscilatornim pokretima koji doprinose njenom miješanju. U tu svrhu školjkaši koriste cilije koje oblažu zidove šupljine plašta; rakovi - rad trbušnih ili torakalnih nogu. Pijavice, larve prstenastih komaraca (krvavica), mnoge oligohete njišu tijelom, naginjući se iz zemlje.

Neke vrste imaju kombinaciju disanja vode i zraka. Takve su plućke, diskofantne sifonofore, mnogi plućni mekušci, rakovi Gammarus lacustris i dr. Sekundarne vodene životinje obično zadržavaju atmosferski tip disanja kao energetski povoljnije i stoga im je potreban kontakt sa zrakom, na primjer peronožci, kitovi, vodena repa, larve komaraca itd.

Nedostatak kiseonika u vodi ponekad dovodi do katastrofalnih pojava - zamoram, praćeno smrću mnogih hidrobionta. zima se smrzavačesto uzrokovano stvaranjem leda na površini vodenih tijela i prestankom kontakta sa zrakom; ljeto- kao rezultat toga povećanje temperature vode i smanjenje rastvorljivosti kiseonika.

Često uginuće ribe i mnogih beskičmenjaka zimi tipično je, na primjer, za donji dio sliva rijeke Ob, čije su vode, koje teku iz močvarnih prostora Zapadnosibirske nizije, izuzetno siromašne otopljenim kisikom. Ponekad se zamora javlja u morima.

Pored nedostatka kiseonika, smrt može biti uzrokovana povećanjem koncentracije toksičnih gasova u vodi - metana, sumporovodika, CO 2 itd., nastalih kao rezultat razgradnje organskih materijala na dnu rezervoara. .

Salt mode. Održavanje ravnoteže vode hidrobionta ima svoje specifičnosti. Ako je za kopnene životinje i biljke najvažnije opskrbiti tijelo vodom u uvjetima njenog nedostatka, onda za hidrobionte nije manje važno održavati određenu količinu vode u tijelu kada je u okolini ima u višku. Prekomjerna količina vode u stanicama dovodi do promjene njihovog osmotskog tlaka i narušavanja najvažnijih vitalnih funkcija.

Većina vodenih životinja poikilosmotički: osmotski pritisak u njihovom tijelu zavisi od saliniteta okolne vode. Stoga je za vodene organizme glavni način održavanja ravnoteže soli izbjegavanje staništa s neodgovarajućim salinitetom. Slatkovodni oblici ne mogu postojati u morima, morski oblici ne mogu tolerisati desalinizaciju. Ako je salinitet vode podložan promjenama, životinje se kreću u potrazi za povoljnim okruženjem. Na primjer, prilikom desalinizacije površinskih slojeva mora nakon obilnih kiša, radiolarije, morski rakovi Calanus i drugi spuštaju se na dubinu od 100 m. Kralježnjaci, viši rakovi, insekti i njihove ličinke koji žive u vodi pripadaju homoiosmotički vrste, održavajući konstantan osmotski pritisak u tijelu, bez obzira na koncentraciju soli u vodi.

Kod slatkovodnih vrsta, tjelesni sokovi su hipertonični u odnosu na okolnu vodu. Oni su u opasnosti da budu prezaliveni osim ako se njihov unos ne spriječi ili ako se višak vode ne ukloni iz tijela. Kod protozoa se to postiže radom vakuola za izlučivanje, kod višećelijskih organizama uklanjanjem vode kroz sistem za izlučivanje. Neke cilijate svakih 2-2,5 minuta ispuštaju količinu vode jednaku volumenu tijela. Ćelija troši mnogo energije na “ispumpavanje” viška vode. S povećanjem slanosti, rad vakuola se usporava. Dakle, u cipelama Paramecium, pri slanosti vode od 2,5% o, vakuola pulsira sa intervalom od 9 s, na 5% o - 18 s, na 7,5% o - 25 s. Pri koncentraciji soli od 17,5% o, vakuola prestaje da radi, jer nestaje razlika u osmotskom pritisku između ćelije i spoljašnje sredine.

Ako je voda hipertonična u odnosu na tjelesne tekućine hidrobionta, prijeti im dehidracija kao rezultat osmotskih gubitaka. Zaštita od dehidracije postiže se povećanjem koncentracije soli iu tijelu hidrobionta. Dehidraciju sprečavaju vodonepropusni omotači homoiosmotskih organizama - sisara, riba, viših rakova, vodenih insekata i njihovih ličinki.

Mnoge poikilosmotske vrste prelaze u neaktivno stanje - anabiozu kao rezultat nedostatka vode u tijelu sa povećanjem saliniteta. To je karakteristično za vrste koje žive u bazenima morske vode iu priobalju: rotifere, bičeve, trepavice, neke ljuskare, crnomorske polihete Nereis divesicolor itd. Hibernacija soli- sredstvo za preživljavanje nepovoljnih perioda u uslovima promenljivog saliniteta vode.

Zaista euryhaline Nema toliko vrsta koje mogu živjeti u aktivnom stanju iu slatkoj i u slanoj vodi među vodenim stanovnicima. To su uglavnom vrste koje naseljavaju riječna ušća, estuarije i druga bočata vodna tijela.

Temperaturni režim vodna tijela su stabilnija nego na kopnu. To je zbog fizičkih svojstava vode, prvenstveno visokog specifičnog toplinskog kapaciteta, zbog čega primanje ili oslobađanje značajne količine topline ne uzrokuje preoštre promjene temperature. Isparavanje vode sa površine rezervoara, koje troši oko 2263,8 J/g, sprečava pregrijavanje donjih slojeva, a stvaranje leda koji oslobađa toplotu fuzije (333,48 J/g) usporava njihovo hlađenje.

Amplituda godišnjih temperaturnih fluktuacija u gornjim slojevima okeana nije veća od 10-15 °C, u kontinentalnim vodama - 30-35 °C. Duboke slojeve vode karakteriše konstantna temperatura. U ekvatorijalnim vodama prosječna godišnja temperatura površinskih slojeva je + (26-27) ° C, u polarnim vodama - oko 0 ° C i niže. U toplim podzemnim izvorima temperatura vode može se približiti +100 °C, a u podvodnim gejzirima pod visokim pritiskom na dnu okeana zabilježena je temperatura od +380 °C.

Dakle, u rezervoarima postoji prilično značajna raznolikost temperaturnih uslova. Između gornjih slojeva vode sa izraženim sezonskim temperaturnim kolebanjima u njima i nižih, gdje je termički režim konstantan, nalazi se zona temperaturnog skoka, odnosno termokline. Termoklina je izraženija u toplim morima, gdje je temperaturna razlika između vanjskih i dubokih voda veća.

Zbog stabilnijeg temperaturnog režima vode među hidrobiontima, u znatno većoj mjeri nego među stanovništvom kopna, uobičajena je stenotermija. Euritermne vrste nalaze se uglavnom u plitkim kontinentalnim vodenim tijelima i u priobalju mora visokih i umjerenih geografskih širina, gdje su dnevne i sezonske fluktuacije temperature značajne.

Lagani način rada. U vodi ima mnogo manje svjetlosti nego u zraku. Dio zraka koji upadaju na površinu rezervoara odbija se u zrak. Odraz je jači što je Sunce niže, pa je dan pod vodom kraći nego na kopnu. Na primjer, ljetni dan u blizini ostrva Madeira na dubini od 30 m - 5 sati, a na dubini od 40 m - samo 15 minuta. Brzo smanjenje količine svjetlosti s dubinom nastaje zbog njene apsorpcije vodom. Zraci različitih talasnih dužina apsorbuju se različito: crvene nestaju blizu površine, dok plavo-zelene prodiru mnogo dublje. Sve dublji sumrak u okeanu je prvo zelen, zatim plavi, plavi i plavo-ljubičasti, da bi konačno ustupio mjesto trajnoj tami. U skladu s tim, zelene, smeđe i crvene alge zamjenjuju jedna drugu dubinom, specijalizirane za hvatanje svjetlosti različitih valnih dužina.

Boja životinja se mijenja sa dubinom na isti način. Najsjajnije i najraznovrsnije su obojeni stanovnici primorskih i sublitoralnih zona. Mnogi duboko usađeni organizmi, poput pećinskih, nemaju pigmente. U zoni sumraka rasprostranjena je crvena boja koja je komplementarna plavo-ljubičastom svjetlu na ovim dubinama. Dodatne zrake boja tijelo najpotpunije apsorbira. To omogućava životinjama da se sakriju od neprijatelja, jer se njihova crvena boja u plavo-ljubičastim zracima vizualno percipira kao crna. Crvena boja je tipična za životinje zone sumraka kao što su brancin, crveni koralji, razni rakovi itd.

Kod nekih vrsta koje žive blizu površine vodenih tijela, oči su podijeljene na dva dijela s različitom sposobnošću prelamanja zraka. Jedna polovina oka vidi u vazduhu, druga polovina u vodi. Ova „četvorooka” je karakteristična za kovitlače, američku ribu Anableps tetraphthalmus, jednu od tropskih vrsta blennia Dialommus fuscus. Ova riba sjedi u udubljenjima za vrijeme oseke, izlažući dio svoje glave vodi (vidi sliku 26).

Apsorpcija svjetlosti je jača, što je manja prozirnost vode, što ovisi o broju čestica suspendiranih u njoj.

Transparentnost karakterizira najveća dubina na kojoj je još uvijek vidljiv posebno spušten bijeli disk promjera oko 20 cm (Secchi disk). Najprozirnije vode su u Sargaškom moru: disk je vidljiv do dubine od 66,5 m. U Tihom okeanu, Secchi disk je vidljiv do 59 m, u Indijskom okeanu - do 50, u plitkim morima - gore do 5-15 m. Prozirnost rijeka je u prosjeku 1-1,5 m, au najmuljevitijim rijekama, na primjer, u srednjoazijskoj Amu Darji i Sir Darji, svega nekoliko centimetara. Granica zone fotosinteze se stoga uvelike razlikuje u različitim vodnim tijelima. U najčistijim vodama eufotičan zona, ili zona fotosinteze, proteže se do dubine od najviše 200 m, sumrak ili disfotični, zona zauzima dubine do 1000-1500 m, a dublje, u afoticno zona, sunčeva svjetlost uopće ne prodire.

Količina svjetlosti u gornjim slojevima vodenih tijela uvelike varira u zavisnosti od geografske širine područja i doba godine. Duge polarne noći uvelike ograničavaju vrijeme dostupno za fotosintezu u arktičkim i antarktičkim basenima, a ledeni pokrivač otežava svjetlosti da dopre do svih ledenih vodenih tijela zimi.

U mračnim dubinama okeana, organizmi koriste svjetlost koju emituju živa bića kao izvor vizualnih informacija. Zove se sjaj živog organizma bioluminiscencija. Svjetleće vrste nalaze se u gotovo svim klasama vodenih životinja od protozoa do riba, kao i među bakterijama, nižim biljkama i gljivama. Čini se da se bioluminiscencija ponovo pojavila u različitim grupama u različitim fazama evolucije.

Hemija bioluminiscencije je sada prilično dobro shvaćena. Reakcije koje se koriste za stvaranje svjetlosti su različite. Ali u svim slučajevima to je oksidacija složenih organskih spojeva (luciferini) korištenjem proteinskih katalizatora (luciferaza). Luciferini i luciferaze imaju različite strukture u različitim organizmima. Tokom reakcije, višak energije pobuđenog molekula luciferina oslobađa se u obliku svjetlosnih kvanta. Živi organizmi emituju svjetlost u impulsima, obično kao odgovor na podražaje koji dolaze iz vanjskog okruženja.

Sjaj možda ne igra posebnu ekološku ulogu u životu vrste, ali može biti nusproizvod vitalne aktivnosti ćelija, kao, na primjer, kod bakterija ili nižih biljaka. Ekološki značaj dobija samo kod životinja sa dovoljno razvijenim nervnim sistemom i organima vida. Kod mnogih vrsta, svijetleći organi dobijaju vrlo složenu strukturu sa sistemom reflektora i sočiva koja pojačavaju zračenje (Sl. 40). Brojne ribe i glavonošci, koji nisu u stanju generirati svjetlost, koriste simbiotske bakterije koje se razmnožavaju u posebnim organima ovih životinja.

Rice. 40. Svjetleći organi vodenih životinja (prema S. A. Zernov, 1949):

1 - dubokomorski ribolovac sa baterijskom lampom preko nazubljenih usta;

2 - distribucija svetlećih organa u ribama ove porodice. Mystophidae;

3 - svjetleći organ ribe Argyropelecus affinis:

a - pigment, b - reflektor, c - svjetlosno tijelo, d - sočivo

Bioluminiscencija ima uglavnom signalnu vrijednost u životu životinja. Svetlosni signali se mogu koristiti za orijentaciju u jatu, privlačenje jedinki suprotnog pola, namamljivanje žrtava, za maskiranje ili odvraćanje pažnje. Bljesak svjetlosti može biti odbrana od predatora, zaslijepiti ga ili dezorijentirati. Na primjer, dubokomorske sipe, bježeći od neprijatelja, oslobađaju oblak svjetlećeg sekreta, dok vrste koje žive u osvijetljenim vodama za tu svrhu koriste tamnu tekućinu. Kod nekih donjih crva - poliheta - svijetleći organi se razvijaju do perioda sazrijevanja reproduktivnih proizvoda, a ženke blistaju jače, a oči su bolje razvijene kod mužjaka. Kod grabežljivih dubokomorskih riba iz reda morskih udlica, prvi zrak leđne peraje je pomaknut u gornju čeljust i pretvoren u savitljiv "štap", koji na kraju nosi crvičasti "mamac" - žlijezdu ispunjenu sluzom. sa sjajnim bakterijama. Regulirajući dotok krvi u žlijezdu, a time i opskrbu bakterije kisikom, riba može proizvoljno izazvati sjaj "mamca", oponašajući pokrete crva i mameći plijen.

Stanovnici vodenog okoliša dobili su uobičajeno ime u ekologiji hidrobiontima. Naseljavaju okeane, kontinentalne vode i podzemne vode. U bilo kojem rezervoaru, zone se mogu razlikovati prema uvjetima.

U okeanu i njegovim sastavnim morima prvenstveno se razlikuju dva ekološka područja: vodeni stub - pelagijalni i dno benthal. Stanovnici ponorskih i ultraabisalnih dubina postoje u mraku, na konstantnoj temperaturi i ogromnom pritisku. Imenovana je cjelokupna populacija okeanskog dna bentos.

Osnovna svojstva vodene sredine.

Gustina vode je faktor koji određuje uslove za kretanje vodenih organizama i pritisak na različitim dubinama. Za destilovanu vodu, gustina je 1 g/cm3 na 4°C. Gustina prirodnih voda koje sadrže rastvorene soli može biti veća, do 1,35 g/cm 3 . Pritisak raste sa dubinom u prosjeku za 1 · 10 5 Pa (1 atm) na svakih 10 m. Gustina vode omogućava da se na nju naslanja, što je posebno važno za neskeletne oblike. Gustoća medijuma je uslov za lebdenje u vodi, a mnogi hidrobionti su prilagođeni upravo ovom načinu života. Suspendirani organizmi koji lebde u vodi spojeni su u posebnu ekološku grupu hidrobionata - plankton("planktos" - uzdizanje). Planktonom dominiraju jednoćelijske i kolonijalne alge, protozoe, meduze, sifonofori, ctenofori, krilati i kobičasti mekušci, razni mali rakovi, larve pridnenih životinja, riblja jaja i mladice i mnogi drugi. Morske alge (fitoplankton) pasivno lebde u vodi, dok je većina planktonskih životinja sposobna za aktivno plivanje, ali u ograničenom obimu.. Posebna vrsta planktona je ekološka grupa neuston("nein" - plivati) - stanovnici površinskog filma vode na granici sa zrakom. Gustoća i viskoznost vode uvelike utiču na mogućnost aktivnog plivanja. Životinje sposobne za brzo plivanje i savladavanje jačine struja objedinjene su u ekološku grupu. nekton("nektos" - plutajući).

Način rada kisika. U vodi zasićenoj kiseonikom, njen sadržaj ne prelazi 10 ml po 1 litri, što je 21 puta manje nego u atmosferi. Zbog toga su uslovi za disanje hidrobionata mnogo komplikovaniji. Kiseonik ulazi u vodu uglavnom zahvaljujući fotosintetskoj aktivnosti algi i difuziji iz zraka. Stoga su gornji slojevi vodenog stupca, u pravilu, bogatiji ovim plinom od donjih. S povećanjem temperature i saliniteta vode, koncentracija kisika u njoj se smanjuje. U slojevima koji su jako naseljeni životinjama i bakterijama može se stvoriti oštar nedostatak O 2 zbog njegove povećane potrošnje. U blizini dna vodenih tijela uslovi mogu biti bliski anaerobnim.

Među vodenim stanovnicima postoje mnoge vrste koje mogu tolerirati velike fluktuacije u sadržaju kisika u vodi, sve do njegovog gotovo potpunog odsustva. (eurioksibionts - "oksi" - kiseonik, "biont" - stanovnik). To uključuje, na primjer, gastropode. Među ribama, šaran, linjak, karas mogu izdržati vrlo nisku zasićenost vode kisikom. Međutim, nekoliko vrsta stenoxybiont- mogu postojati samo uz dovoljno visoku zasićenost vode kisikom (dužičasta pastrmka, pastrmka, gavčica).

Salt mode. Održavanje ravnoteže vode hidrobionta ima svoje specifičnosti. Ako je za kopnene životinje i biljke najvažnije opskrbiti tijelo vodom u uvjetima njenog nedostatka, onda za hidrobionte nije manje važno održavati određenu količinu vode u tijelu kada je u okolini ima u višku. Prekomjerna količina vode u stanicama dovodi do promjene njihovog osmotskog tlaka i narušavanja najvažnijih vitalnih funkcija. Većina vodenih životinja poikilosmotički: osmotski pritisak u njihovom tijelu zavisi od saliniteta okolne vode. Stoga je glavni način da vodeni organizmi održavaju ravnotežu soli izbjegavanje staništa s neodgovarajućim salinitetom. Slatkovodni oblici ne mogu postojati u morima, morski oblici ne podnose desalinizaciju. Pripadaju kralježnjaci, viši rak, insekti i njihove ličinke koje žive u vodi homoiosmotički vrste, održavajući konstantan osmotski pritisak u tijelu, bez obzira na koncentraciju soli u vodi.

Lagani način rada. U vodi ima mnogo manje svjetlosti nego u zraku. Dio zraka koji upadaju na površinu rezervoara odbija se u zrak. Odraz je jači što je Sunce niže, pa je dan pod vodom kraći nego na kopnu. U mračnim dubinama okeana, organizmi koriste svjetlost koju emituju živa bića kao izvor vizualnih informacija. Zove se sjaj živog organizma bioluminiscencija. Reakcije koje se koriste za stvaranje svjetlosti su različite. Ali u svim slučajevima to je oksidacija složenih organskih spojeva (luciferini) korištenjem proteinskih katalizatora (luciferaza).

Načini orijentacije životinja u vodenoj sredini.Život u stalnom sumraku ili tami uvelike ograničava mogućnosti vizuelna orijentacija hidrobiontima. U vezi s brzim slabljenjem svjetlosnih zraka u vodi, čak i vlasnici dobro razvijenih organa vida orijentiraju se uz njihovu pomoć samo na blizinu.

Zvuk putuje brže u vodi nego u vazduhu. Orijentacija na zvuk općenito je bolje razvijena kod hidrobionata nego vizualna. Brojne vrste čak primaju vibracije vrlo niske frekvencije (infrazvuk) , nastaje kada se ritam valova promijeni, i spušta se unaprijed prije oluje iz površinskih slojeva u dublje (na primjer, meduze). Mnogi stanovnici vodenih tijela - sisari, ribe, mekušci, rakovi - sami proizvode zvukove. Određeni broj hidrobionta traži hranu i koristi se za navigaciju eholokacija– percepcija reflektovanih zvučnih talasa (kitovi). Mnogi percipiraju reflektirane električne impulse , stvaraju pražnjenja različite frekvencije prilikom plivanja. Određeni broj riba također koristi električna polja za odbranu i napad (električna raža, električna jegulja, itd.).

Za dubinu orijentacije percepcija hidrostatskog pritiska. Izvodi se uz pomoć statocista, plinskih komora i drugih organa.

Filtracija kao vrsta hrane. Mnogi vodeni organizmi imaju posebnu prirodu ishrane - to je prosijavanje ili taloženje čestica organskog porekla suspendovanih u vodi i brojnih malih organizama.

Oblik tijela. Većina hidrobionta ima aerodinamičan oblik tijela.

Voda je dugo bila ne samo neophodan uslov za život, već i stanište mnogih organizama. Ima niz jedinstvenih svojstava o kojima ćemo govoriti u našem članku.

Vodeno stanište: karakteristično

U svakom staništu se očituje djelovanje niza okolišnih faktora - uslova u kojima žive populacije različitih vrsta. U poređenju sa okruženjem kopno-vazduh, vodena staništa (5. razred uči ovu temu iz geografije) karakteriše velika gustina i primetni padovi pritiska. Njegova prepoznatljiva karakteristika je nizak sadržaj kiseonika. Vodene životinje, koje se nazivaju hidrobiontima, prilagodile su se životu u takvim uvjetima na različite načine.

Ekološke grupe hidrobionata

Većina živih organizama je koncentrisana u debljini, a dijele se u dvije grupe: planktonske i nektonske. U prvu spadaju bakterije, modrozelene alge, meduze, mali rakovi itd. Iako mnogi od njih mogu samostalno plivati, nisu u stanju da izdrže jake struje. Stoga se planktonski organizmi kreću sa protokom vode. Prilagodljivost na vodenu sredinu očituje se u njihovoj maloj veličini, maloj specifičnoj težini i prisutnosti karakterističnih izraslina.

Nektonski organizmi uključuju ribe i vodene sisare. Ne ovise o jačini i smjeru struje i kreću se samostalno u vodi. To je olakšano aerodinamičnim oblikom njihovog tijela i dobro razvijenim perajima.

Drugu grupu hidrobionta predstavlja perifeton. Uključuje vodene stanovnike koji se vezuju za podlogu. To su spužve, neke alge.Neuston živi na granici vodene i kopneno-zračne sredine. To su uglavnom insekti koji su povezani sa vodenim filmom.

Svojstva vodenog staništa

Osvetljenje rezervoara

Još jedna glavna karakteristika vodenog staništa je da se količina sunčeve energije smanjuje sa dubinom. Stoga organizmi čiji život ovisi o ovom pokazatelju ne mogu živjeti na značajnim dubinama. Prije svega, to se tiče algi. Dublje od 1500 m svjetlost uopće ne prodire. Neki rakovi, koelenterati, ribe i mekušci imaju svojstvo bioluminiscencije. Ove dubokomorske životinje proizvode vlastitu svjetlost oksidacijom lipida. Oni koriste ove signale da komuniciraju jedni s drugima.

pritisak vode

Posebno snažno pri uranjanju se osjeća povećanje pritiska vode. Na 10 m, ovaj indikator se povećava za atmosferu. Stoga je većina životinja prilagođena samo određenoj dubini i pritisku. Na primjer, anelidi žive samo u međuplimnoj zoni, a celakant se spušta do 1000 m.

Kretanje vodenih masa

Kretanje vode može imati različitu prirodu i uzroke. Dakle, promjena položaja naše planete u odnosu na Sunce i Mjesec određuje prisustvo oseka i oseka u morima i okeanima. Sila gravitacije i uticaj vjetra uzrokuje protok u rijekama. Stalno kretanje vode igra važnu ulogu u prirodi. Uzrokuje migraciona kretanja različitih grupa hidrobionta, izvora hrane i kiseonika, što je posebno važno. Činjenica je da je sadržaj ovog vitalnog gasa u vodi 20 puta manji nego u zemljino-vazdušnoj sredini.

Odakle dolazi kiseonik u vodi? To je zbog difuzije i aktivnosti algi, koje provode fotosintezu. Budući da se njihov broj smanjuje s dubinom, smanjuje se i koncentracija kisika. U donjim slojevima ovaj indikator je minimalan i stvara gotovo anaerobne uslove. Glavna karakteristika vodenog staništa je činjenica da koncentracija kisika opada s povećanjem saliniteta i temperature.

Indeks slanosti

Svi znaju da su vodena tijela svježa i slana. Posljednja grupa uključuje mora i okeane. Salinitet se mjeri u ppm. Ovo je količina čvrstih materija koja se nalazi u 1 g vode. Prosječan salinitet okeana je 35 ppm. Najnižu stopu imaju mora koja se nalaze na polovima naše planete. To je zbog periodičnog topljenja santi leda - ogromnih zamrznutih blokova slatke vode. Najslanije na planeti je Mrtvo more. Ne sadrži nijednu vrstu živih organizama. Njegov salinitet se približava 350 ppm. Od hemijskih elemenata u vodi prevladavaju hlor, natrijum i magnezijum.

Dakle, glavna karakteristika vodenog staništa je njegova velika gustina, viskoznost, niska temperaturna razlika. Život organizama sa povećanjem dubine ograničen je količinom sunčeve energije i kiseonika. Vodeni stanovnici, koji se nazivaju hidrobiontima, mogu se kretati s tokovima vode ili samostalno. Za život u ovoj sredini imaju niz prilagodbi: prisutnost škržnog disanja, peraja, aerodinamičan oblik tijela, mala relativna tjelesna težina i prisutnost karakterističnih izraslina.

Uvod

Na našoj planeti živi organizmi su ovladali četiri staništa. Vodena sredina bila je prva u kojoj je nastao i širio se život. Tek kasnije su organizmi ovladali zemno-vazdušnim okruženjem, stvorili i naselili tlo i sami postali četvrta specifična životna sredina. Voda kao stanište ima niz specifičnih svojstava, kao što su velika gustina, jaki padovi pritiska, nizak sadržaj kiseonika, jaka apsorpcija sunčeve svetlosti. Osim toga, vodna tijela i njihovi pojedinačni dijelovi razlikuju se po režimu soli, brzini struje i sadržaju suspendiranih čestica. Za neke organizme važna su i svojstva tla, način razgradnje organskih ostataka i tako dalje. Stoga, uz prilagođavanje općim svojstvima vodene sredine, njeni stanovnici moraju biti prilagođeni i raznim posebnim uvjetima.

Voda je medij koji je mnogo puta gušći od zraka. Zbog toga vrši određeni pritisak na organizme koji žive u njemu, a istovremeno ima sposobnost da podupire tijela, prema Arhimedovom zakonu, prema kojem svako tijelo u vodi gubi na težini onoliko koliko voda istisne teži.

Svi stanovnici vodenog okoliša dobili su u ekologiji opći naziv hidrobionta.

Hidrobionti naseljavaju Svjetski okean, kontinentalne vode i podzemne vode.

Opće karakteristike vodene sredine

Hidrosfera kao vodena sredina života zauzima oko 71% površine i 1/800 zapremine zemaljske kugle. Glavna količina vode, više od 94%, koncentrirana je u morima i okeanima. U slatkim vodama rijeka i jezera količina vode ne prelazi 0,016% ukupne zapremine slatke vode. Ovi omjeri su konstantni, iako se u prirodi vodeni ciklus odvija bez prestanka (slika 1).

Slika 1 - Kruženje vode u prirodi

organizam adaptacije vodene sredine

U okeanu sa svojim sastavnim morima prvenstveno se razlikuju dvije ekološke regije: vodeni stupac - pelagijalni i dno - bental. Ovisno o dubini, bental se dijeli na sublitoralnu zonu - područje glatkog pada kopna do dubine od 200 m, batijal - područje strme padine i abisalnu zonu - dno okeana sa prosječna dubina 3-6 km. Dublje bentalne regije koje odgovaraju depresijama okeanskog dna (6-10 km) nazivaju se ultra-abisalima. Rub obale, poplavljen za vrijeme plime, naziva se litoral. Dio obale iznad razine plime, navlažen pljuskovima surfa, naziva se superlitoral (slika 2).

Otvorene vode okeana također su podijeljene na vertikalne zone koje odgovaraju bentalnim zonama: epipeligijalne, batipeligijalne, abisopegijalne.

U vodenoj sredini živi oko 150.000 životinjskih vrsta ili oko 7% njihovog ukupnog broja i 10.000 biljnih vrsta (8%).

Udio rijeka, jezera i močvara, kao što je ranije navedeno, je beznačajan u odnosu na mora i okeane. Međutim, oni stvaraju zalihe svježe vode neophodne za biljke, životinje i ljude.

Karakteristična karakteristika vodenog okoliša je njegova pokretljivost, posebno u tekućim, brzim potocima i rijekama. U morima i okeanima uočavaju se oseke i oseke, snažne struje i oluje. U jezerima se voda kreće pod uticajem temperature i vjetra.

Voda je po mnogo čemu potpuno jedinstven medij.Molekula vode, koja se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika, izuzetno je stabilna. Voda je jedino jedinjenje te vrste koje istovremeno postoji u gasovitom, tečnom i čvrstom stanju.

Voda nije samo izvor života za sve životinje i biljke na Zemlji, već je i stanište za mnoge od njih. Među njima su, na primjer, brojne vrste riba, među kojima su i karasi koji obitavaju u rijekama i jezerima regije, kao i akvarijske ribe u našim domovima. Kao što vidite, odlično se osjećaju među vodenim biljkama. Ribe dišu škrgama, izvlačeći kiseonik iz vode. Neke vrste riba, poput makropoda, udišu atmosferski zrak, pa se povremeno izdižu na površinu.

Voda je stanište mnogih vodenih biljaka i životinja. Neki od njih cijeli život provode u vodi, dok su drugi u vodenoj sredini tek na početku života. To se može vidjeti posjetom malom ribnjaku ili močvari. U elementu vode možete pronaći najmanje predstavnike - jednoćelijske organizme, koji zahtijevaju mikroskop za razmatranje. To uključuje brojne alge i bakterije. Njihov broj se mjeri u milionima po kubnom milimetru vode.

Slika 1 - Vertikalna zonalnost mora (prema A.S. Konstantinovu, 1967.)

Potpuno pročišćena voda postoji samo u laboratorijskim uslovima. Svaka prirodna voda sadrži mnogo različitih tvari. U "sirovoj vodi" to je uglavnom takozvani zaštitni sistem ili kompleks ugljične kiseline, koji se sastoji od soli ugljične kiseline, karbonata i bikarbonata. Ovaj faktor vam omogućava da odredite vrstu vode kisele, neutralne ili bazične, na osnovu njene pH vrednosti, što sa hemijske tačke gledišta znači udio vodonikovih jona sadržanih u vodi. Neutralna voda ima pH 7, niže vrijednosti pokazuju da je voda kisela, a više vrijednosti da je alkalna. U krečnjačkim područjima voda jezera i rijeka obično ima povišene pH vrijednosti u odnosu na vodna tijela na onim mjestima gdje je sadržaj krečnjaka u tlu zanemarljiv.

Ako se voda jezera i rijeka smatra slatkom, onda se morska voda naziva slanom ili bočatom. Postoji mnogo međutipova između slatke i slane vode.