Pagrindinės sąvokos: aplinka - gyvenamoji aplinka - vandens aplinka - grunto ir oro aplinka - dirvožemio aplinka - organizmas kaip gyvenamoji aplinka
Ankstesnėse pamokose dažnai kalbėdavome apie „buveinę“, „gyvenamąją aplinką“ ir šios sąvokos netiksliai apibrėžėme. Intuityviai mes „aplinka“ supratome viską, kas supa kūną ir kažkaip jį veikia. Aplinkos įtaka kūnui - ir yra aplinkos veiksnių, kuriuos studijavome ankstesnėse pamokose. Kitaip tariant, gyvenamajai aplinkai būdingas tam tikras aplinkos veiksnių rinkinys.
Visuotinai priimtas aplinkos apibrėžimas yra Nikolajaus Pavlovičiaus Naumovo apibrėžimas:
APLINKA - viskas, kas supa organizmus, tiesiogiai ar netiesiogiai veikia jų būklę, vystymąsi, išgyvenimą ir dauginimąsi.
Žemėje yra didžiulė gyvenimo sąlygų įvairovė, užtikrinanti įvairias ekologines nišas ir jų „gyvenvietę“. Vis dėlto, nepaisant šios įvairovės, išskiriamos keturios kokybiškai skirtingos gyvenamosios aplinkos, kurios turi specifinį aplinkos veiksnių rinkinį, todėl reikalauja specifinio adaptacijų rinkinio. Tai yra gyvenimo aplinka:
požeminis vanduo (žemė);
kiti organizmai.
Susipažinkime su kiekvienos iš šių aplinkų ypatybėmis.
Vandeninis gyvenimas
Pasak daugumos autorių, tyrinėjančių gyvybės atsiradimą Žemėje, evoliucijos pirminė gyvenimo aplinka buvo būtent vandens aplinka. Mes randame nemažai netiesioginių šios situacijos patvirtinimų. Visų pirma, dauguma organizmų nesugeba aktyviai gyventi, kai vanduo nepatenka į kūną arba bent jau neišsaugo tam tikro skysčio kūno viduje. Kūno vidinė aplinka, kurioje vyksta pagrindiniai fiziologiniai procesai, akivaizdžiai vis dar išsaugo tos aplinkos, kurioje vyko pirmieji organizmai, evoliucijos ypatybes. Taigi druskos kiekis žmogaus kraujyje (palaikomas palyginti pastovus) yra panašus į vandenyno vandenyje. Vandeninio vandenyno aplinkos savybės daugiausia lėmė visų gyvybės formų cheminę-fizinę evoliuciją.
Galbūt pagrindinis skiriamasis vandens aplinkos bruožas yra santykinis konservatyvumas. Tarkime, sezoninių ar paros temperatūros svyravimų vandens aplinkoje amplitudė yra daug mažesnė nei žemės ore. Dugno reljefas, sąlygų skirtumai skirtinguose gyliuose, koralinių rifų buvimas ir pan. sukurti įvairias sąlygas vandens aplinkoje.
Vandens aplinkos ypatybes lemia fizikinės ir cheminės vandens savybės. Taigi didelis vandens tankis ir klampumas turi didelę reikšmę aplinkai. Specifinis vandens sunkis yra proporcingas gyvų organizmų kūnui. Vandens tankis yra apie 1000 kartų didesnis už oro tankį. Todėl vandens organizmai (ypač aktyviai judantys) patiria didelį hidrodinaminį pasipriešinimą. Dėl šios priežasties daugelio vandens gyvūnų grupių evoliucija vyko kūno formų ir judesių tipų formavimo linkme, kurie mažina pasipriešinimą, o tai lemia mažesnes energijos sąnaudas maudymui. Taigi, supaprastinta kūno forma randama įvairių vandenyje gyvenančių organizmų grupių - delfinų (žinduolių), kaulinių ir kremzlinių žuvų - atstovams.
Didelis vandens tankis taip pat yra priežastis, kad vandens aplinkoje gerai plinta mechaniniai virpesiai (virpesiai). Tai buvo svarbu, kuriant jutimus, erdvinę orientaciją ir bendraujant vandens gyventojams. Keturiskart didesnis nei ore garso greitis vandeninėje terpėje lemia aukštesnį echolokacijos signalų dažnį.
Dėl didelio vandens aplinkos tankio, jos gyventojams netaikomas privalomas ryšys su substratu, kuris būdingas sausumos formoms ir yra susijęs su gravitacinėmis jėgomis. Todėl yra visa grupė vandens organizmų (tiek augalų, tiek gyvūnų), kurie egzistuoja be privalomo ryšio su dugnu ar kitu substratu, „skęstančiu“ vandens stulpelyje.
Laidumas atvėrė galimybę evoliuciniu būdu formuoti elektrinius jutimo organus, gintis ir pulti.
Gyvenimo požeminis oras
Požemio ir oro aplinkai būdinga didžiulė gyvenimo sąlygų, ekologinių nišų ir jose gyvenančių organizmų įvairovė. Reikėtų pažymėti, kad organizmai vaidina svarbiausią vaidmenį formuojant gyvenimo požeminio ir oro aplinkos sąlygas, o svarbiausia - atmosferos dujų sudėtį. Beveik visas žemės atmosferoje esantis deguonis yra biogeninis.
Pagrindinės žemės ir oro aplinkos savybės yra didelis aplinkos veiksnių pokyčių amplitudė, terpės nevienalytiškumas, gravitacinių jėgų veikimas, mažas oro tankis. Fizinių, geografinių ir klimato veiksnių, būdingų tam tikrai natūraliai zonai, kompleksas lemia evoliucinį morfofiziologinį organizmų pritaikymą gyvenimui tokiomis sąlygomis ir gyvybės formų įvairovę.
Oro atmosferos orams būdinga maža ir kintama drėgmė. Ši aplinkybė įvairiais būdais ribojo (ribojo) sausumos ir oro aplinkos vystymo galimybes, taip pat vadovavosi vandens ir druskos metabolizmo evoliucija bei kvėpavimo sistemos struktūra.
Dirvožemis kaip gyvenimo terpė
Dirvožemis yra gyvų organizmų veiklos rezultatas. Organizmai, apgyvendinę paviršiaus-oro aplinką, lėmė dirvožemio, kaip unikalios buveinės, atsiradimą. Dirvožemis yra sudėtinga sistema, susidedanti iš kietosios fazės (mineralinių dalelių), skystosios fazės (dirvos drėgmė) ir dujinės fazės. Šių trijų fazių santykis lemia dirvožemio, kaip gyvenamosios aplinkos, savybes.
Svarbi dirvožemio savybė taip pat yra tam tikras organinių medžiagų kiekis. Jis susidaro dėl organizmų mirties ir yra jų išskyrų (sekretų) dalis.
Dirvožemio buveinės sąlygos lemia tokias dirvožemio savybes kaip jo aeracija (t. Y. Prisotinimas oru), drėgmė (drėgmės buvimas), šilumos talpa ir šiluminis režimas (dienos, sezoniniai, daugiametiai temperatūros svyravimai). Šiluminis režimas, palyginti su oro aplinka, yra konservatyvesnis, ypač esant dideliam gyliui. Apskritai, dirvožemis turi gana stabilias gyvenimo sąlygas.
Vertikalūs skirtumai būdingi ir kitoms dirvožemio savybėms, pavyzdžiui, šviesos skvarba natūraliai priklauso nuo gylio.
Daugelis autorių pažymi dirvožemio gyvenimo tarp vandens ir oro aplinkoje esančią tarpinę padėtį. Dirvožemyje organizmai gali kvėpuoti tiek vandeniu, tiek oru. Vertikalus šviesos prasiskverbimo į dirvožemį gradientas yra dar ryškesnis nei vandenyje. Mikroorganizmai randami visame dirvožemio storyje, o augalai (pirmiausia šaknų sistemos) yra susiję su išoriniais horizontais.
Dirvožemio organizmams būdingi specifiniai organai ir judėjimo tipai (kasti galūnių žinduoliams; galimybė pakeisti kūno storį; kai kurioms rūšims yra specializuotų galvos kapsulių); kūno forma (apvali, banguota, vermiforminė); stiprūs ir lankstūs dangteliai; akių sumažėjimas ir pigmentų išnykimas. Tarp dirvožemio gyventojų yra plačiai išplėtota saprofija - valgyti kitų gyvūnų lavonus, puvimo liekanas ir kt.
Organizmas kaip buveinė
Žodynas
Niša ekologiška
rūšies padėtis gamtoje, įskaitant ne tik rūšies vietą erdvėje, bet ir jos funkcinį vaidmenį natūralioje bendruomenėje, pozicija dėl abiotinių egzistavimo sąlygų, rūšies atskirų gyvenimo ciklo fazių vieta laike (pavyzdžiui, ankstyvo pavasario augalų rūšys užima visiškai savarankišką ekologinę nišą).
EVOLIUCIJA
negrįžtamas istorinis laukinės gamtos vystymasis, lydimas genetinės populiacijų sudėties pasikeitimo, rūšių formavimo ir išnykimo, ekosistemų ir visos biosferos transformacijos.
VIDAUS ORGANIZMO APLINKA
pasižymi santykiniu aplinkos sudėties ir savybių pastovumu, užtikrinančiu gyvenimo procesų kūną eigą. Žmonėms vidinė kūno aplinka yra kraujo, limfos ir audinių skysčių sistema.
Sonarą, vietą
padėties objekto erdvėje nustatymas pagal skleidžiamus ar atspindėtus signalus (echolokacijos atveju - garso signalų suvokimas). Jūrų kiaulytės, delfinai, šikšnosparniai turi galimybę atlikti echolokaciją. Radaras ir elektrinė vieta - atspindėtų radijo signalų ir elektrinio lauko signalų suvokimas. Galimybę šią vietą nustatyti turi kai kurios žuvys - Nilo ilgauodegis, hemarchas.
Minsko švietimo įstaiga „14-oji gimnazija“
Biologijos santrauka šia tema:
“ VANDENIS - HABITATAS ”
Parengė 11 „B“ klasės mokinys
Maslovskaya Evgenia
Mokytojas:
Bulva Ivanas Vasilievich
1. Vandens buveinė - hidrosfera.
2. Vanduo yra unikali aplinka.
3. Hidrobiontų ekologinės grupės.
4. Režimai.
5. Specifiniai hidrobiontų įtaisai.
6. Filtravimas kaip maisto rūšis.
7. Pritaikymas gyvenimui džiovintuose tvenkiniuose.
8. Išvada.
1. Vandens aplinka - hidrosfera
Istorinės raidos metu gyvieji organizmai įgijo keturias buveines. Pirmasis yra vanduo. Vandenyje gyvybė atsirado ir vystėsi per daugelį milijonų metų. Vanduo užima 71% žemės rutulio ir užima 1/800 žemės paviršiaus, arba 1370 m3. Didžioji vandens dalis yra koncentruota jūrose ir vandenynuose - 94–98%, poliariniame lede yra apie 1,2% vandens ir labai maža dalis - mažiau nei 0,5%, gėluose upių, ežerų ir pelkių vandenyse. Šie santykiai yra pastovūs, nors gamtoje, nenutrūkstant, yra žiediniai vandens vartai (1 pav.).
Vandens aplinkoje gyvena apie 150 000 rūšių gyvūnų ir 10 000 augalų, o tai sudaro tik 7 ir 8% viso žemės rūšių skaičiaus. Remiantis tuo buvo padaryta išvada, kad sausumoje evoliucija buvo daug intensyvesnė nei vandenyje.
Vandenynuose, kaip ir kalnuose, išreiškiamas vertikalus zonavimas. Pelaginis - visas vandens storis, o bentalis - dugnas yra ypač stipriai ekologiškai skiriasi.
Vandens storis yra pelaginis, vertikaliai suskirstytas į keletą zonų: epipeligeal, bathipeligeal, abyssopeligial ir ultra abyssopeligial (2 pav.).
Atsižvelgiant į nusileidimo statumą ir gylį apačioje, taip pat yra kelios zonos, atitinkančios nurodytas pelaginės zonos zonas:
Litoralas - pakrantės kraštas, užtvindytas aukštų potvynių metu.
Supralittoral - pakrantės dalis virš viršutinės potvynio linijos, kur siekia banglenčių purslai.
Sublitorinis - laipsniškas žemės sumažėjimas iki 200m.
Batial - staigus žemės nuleidimas (žemyno nuolydis),
Abyssal - sklandus vandenyno dugno dugno nusileidimas; abiejų zonų gylis kartu siekia 3–6 km.
Itin bedugnis - giliavandeniai baseinai nuo 6 iki 10 km.
2. Vanduo yra unikali aplinka.
Vanduo daugeliu aspektų yra visiškai unikali terpė.Vandens molekulė, susidedanti iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo, yra stebėtinai stabili. Vanduo yra tokio tipo junginys, kuris tuo pat metu egzistuoja dujinėje, skystoje ir kietoje būsenoje.
Vanduo yra ne tik gyvybės šaltinis visiems gyvūnams ir augalams Žemėje, bet ir daugelio jų buveinė. Pavyzdžiui, joms priklauso daugybė žuvų rūšių, įskaitant kruopinius karpius, gyvenančius regiono upėse ir ežeruose, taip pat akvariumo žuvis mūsų namuose. Kaip matote, jie puikiai jaučiasi tarp vandens augalų. Žuvys kvėpuoja žiaunomis, ištraukdamos iš vandens deguonį. Kai kurių rūšių žuvys, pavyzdžiui, makro ankštys įkvepia atmosferos orą, todėl jos periodiškai kyla į paviršių.
Vanduo yra daugelio vandens augalų ir gyvūnų buveinė. Kai kurie iš jų visą savo gyvenimą praleidžia vandenyje, kiti - vandens aplinkoje tik gyvenimo pradžioje. Tai patikrinti galite apsilankę mažame tvenkinyje ar pelkėje. Vandens elemente galite rasti mažiausius atstovus - vienaląsčius organizmus, kuriems reikia įvertinti mikroskopą. Tai apima daugybę dumblių ir bakterijų. Jų kiekis matuojamas milijonais vandens viename kubiniame milimetre.
Kita įdomi vandens savybė yra ta, kad esant aukštesnei nei gėlo vandens užšalimo temperatūrai, vanduo įgyja labai tankią būseną, šie parametrai yra atitinkamai 4 ° С ir О ° С. Tai labai svarbu vandens organizmų išgyvenimui žiemą. Dėl tos pačios savybės ledas plūduriuoja vandens paviršiuje, sudarydamas apsauginį sluoksnį ežeruose, upėse ir pakrančių zonose. Ir ta pati savybė prisideda prie šiluminio vandens sluoksnių stratifikacijos ir sezoninės vandens masės cirkuliacijos ežeruose, kuriuose yra šaltas klimatas, o tai labai svarbu vandens organizmų gyvenimui. Vandens tankis leidžia juo pasikliauti, o tai ypač svarbu skeleto formoms. Aplinkos palaikymas yra slydimo vandenyje sąlyga, ir daugelis vandens organizmų yra pritaikyti būtent tokiam gyvenimo būdui. Vandenyje skęstantys suspenduoti organizmai sujungiami į specialią ekologinę hidrobiontų grupę - planktoną.
Visiškai išgrynintas vanduo egzistuoja tik laboratorinėmis sąlygomis. Bet kuriame natūraliame vandenyje yra daug skirtingų medžiagų. „Neapdorotame vandenyje“ tai iš esmės yra vadinamoji apsauginė sistema arba anglies dioksido kompleksas, susidedantis iš angliarūgštės, karbonato ir bikarbonato druskos. Šis koeficientas leidžia jums nustatyti rūgštinio, neutralaus ar šarminio vandens tipą, remiantis jo pH verte, o tai cheminiu požiūriu reiškia vandenilio jonų dalį vandenyje. Neutraliame vandenyje, kurio pH \u003d 7, žemesnės vertės rodo padidėjusį vandens rūgštingumą, o aukštesnės vertės rodo, kad jis yra šarminis. Kalkakmenio vietose ežerų ir upių vandens pH lygis paprastai yra padidėjęs, palyginti su vandens telkiniais tose vietose, kur dirvožemyje mažai kalkakmenio.
Jei ežerų ir upių vanduo laikomas gaiviu, tada jūros vanduo vadinamas sūrus arba sūrus. Tarp gėlo ir druskingo vandens yra daugybė tarpinių rūšių.
3. Ekologinės hidrobiontų grupės.
Ekologinės hidrobiontų grupės. Didžiausią gyvenimo įvairovę apibūdina šiltos jūros ir vandenynai (40 000 gyvūnų rūšių) pusiaujuose ir tropikuose, šiaurėje ir pietuose šimtus kartų nyksta jūrų flora ir fauna. Kalbant apie organizmų pasiskirstymą tiesiai į jūrą, jų didžioji dalis yra sutelkta paviršiniuose sluoksniuose (epipelagialiniai) ir sublititorinėje zonoje. Atsižvelgiant į judėjimo ir buvimo tam tikruose sluoksniuose būdą, jūrų gyventojai yra suskirstyti į tris ekologines grupes: nektoną, planktoną ir bentosą.
Nektonas (nektos - plaukimas) - aktyviai judantys dideli gyvūnai, galintys nukeliauti didelius atstumus ir stiprias sroves: žuvis, kalmarai, nykštukiai, banginiai. Gėlame vandenyje varliagyviai ir daugybė vabzdžių priklauso nektonui.
Planktonas (planktos - klajojantis, sparčiai didėjantis) - augalų (fitoplanktono: diatomės, žali ir melsvai žali (tik gėlavandeniai) dumbliai, augalų žvyneliai, peridinea ir kt.) Ir mažų gyvūnų organizmai (zooplanktonas: maži vėžiagyviai, iš didesnių) sparnuoti moliuskai, medūzos, ctenoforai, kai kurie kirminai), gyvenantys skirtinguose gyliuose, tačiau negalintys aktyviai judėti ir atlaikyti srovių. Į planktoną taip pat įeina gyvūnų lervos, sudarančios specialią grupę - Neustoną. Tai pasyviai plūduriuojanti „laikina“ viršutinio vandens sluoksnio populiacija, kuriai lervų stadijoje atstovauja skirtingi gyvūnai (pelynai, baravykai ir vėžiagyviai, vėžiagyviai, dygiaodžiai, poličetai, žuvys, moliuskai ir kt.). Lervos, augančios, pereina į apatinius pelagelio sluoksnius. Pleistonas yra virš Neustono - tai organizmai, kurių viršutinė kūno dalis auga virš vandens, o apatinė dalis - vandenyje (ančių dumbliai - Lemma, sifonoforai ir kt.). Planktonas vaidina svarbų vaidmenį trofiniuose biosferos ryšiuose, nes Tai yra daugelio vandens būtybių maistas, įskaitant pagrindinį maistą baleniniams banginiams (Myatcoceti).
Bentosas (bentosas - gylis) - dugno hidrobiontai. Jį daugiausia reprezentuoja prisirišę arba lėtai judantys gyvūnai (zoobentosas: foramineforai, žuvys, kempinės, virškinimo traktas, kirminai, brachopod moliuskai, ascidijos ir kt.), Gausesni sekliame vandenyje. Sekliame vandenyje bentosas taip pat apima augalus (fitobentosas: diatomės, žali, rudi, raudonieji dumbliai, bakterijos). Gylyje, kur nėra šviesos, fitobentoso nėra. Netoli kranto yra žydinčių zosterų, rupijų augalai. Turtingiausi dugno skyriai yra turtingiausi fitobentose.
Ežeruose zoobentosas yra mažiau gausus ir įvairus nei jūroje. Jis susidaro iš pirmuonių (silikatų, dafnijų), dėlių, moliuskų, vabzdžių lervų ir kt. Ežerų fitobentosas susidaro laisvai plūduriuojančių diatomitų, žaliųjų ir mėlynai žaliųjų dumblių pavidalu; rudųjų ir raudonųjų dumblių nėra.
Ežeruose įsišakniję pakrančių augalai formuoja skirtingas juostas, kurių rūšių sudėtis ir išvaizda atitinka aplinkos sąlygas sausumos ir vandens pasienio zonoje. Hidrofitai auga vandenyje prie kranto - vandenyje yra pusiau panardinti augalai (rodyklė, baltažiedis, nendrės, varnalėša, gyvatvorė, drebulė, nendrės). Jie pakeičiami hydatophytes - augalais, panardintais į vandenį, bet su plūduriuojančiais lapais (lotosai, ančių pienelis, kiaušinių kapsulės, chilim, takla) ir - toliau - visiškai panardinti (kenkėjai, elodea, hara). Hydatophytes taip pat apima augalus, plūduriuojančius ant paviršiaus (antis).
Didelis vandens aplinkos tankis lemia ypatingą gyvybę palaikančių veiksnių sudėtį ir pobūdį. Kai kurie iš jų yra tokie patys kaip sausumoje - šiluma, šviesa, kiti būdingi: vandens slėgis (kai gylis padidėja 1 atm. Kas 10 m), deguonies kiekis, druskos sudėtis, rūgštingumas. Dėl didelio terpės tankio šilumos ir šviesos vertės su aukščio gradientu keičiasi daug greičiau nei sausumoje.
4. Režimai.
Temperatūros režimas vandens telkiniai yra stabilesni nei sausumoje. Taip yra dėl fizinių vandens savybių, ypač dėl didelės savitosios šilumos, dėl kurios didelis šilumos kiekis, gaunamas ar išleidžiamas, nesukelia per aštrių temperatūros pokyčių. Metinių temperatūros svyravimų viršutiniuose vandenyno sluoksniuose amplitudė ne didesnė kaip 10–150С, žemyniniuose vandens telkiniuose - 30–350С. Giliesiems vandens sluoksniams būdinga pastovi temperatūra. Pusiaujo vandenyse vidutinė metinė paviršiaus sluoksnių temperatūra yra +26 ... + 270С, poliniuose vandenyse - apie 00С ir žemesnė. Taigi vandens telkiniuose yra gana didelė temperatūros sąlygų įvairovė. Tarp viršutinių vandens sluoksnių su sezoniniais temperatūros svyravimais, išreikštais juose, ir apatinių, kur šiluminis režimas yra pastovus, yra temperatūros šuolio zona, arba termoklina. Termokrinija ryškesnė šiltoje jūroje, kur stipresnis yra išorinių ir giliųjų vandenų temperatūrų skirtumas.
Dėl stabilesnio vandens temperatūros režimo tarp hidrobiontų stenoterma yra plačiai paplitusi nei tarp sausumos gyventojų. Euriterminės rūšys daugiausia aptinkamos sekliuose žemyniniuose vandenyse ir aukštų bei vidutinių platumų pakrantėse, kur dienos ir sezoniniai temperatūros svyravimai yra dideli.
Mūsų planetos vandens apvalkalas (vandenynų, jūrų, žemynų vandenų, ledo sluoksnių rinkinys) vadinamas hidrosfera. Plačiąja prasme hidrosferą taip pat sudaro požeminis vanduo, ledas ir sniegas Arktyje ir Antarktidoje, taip pat atmosferos vanduo ir vanduo, esantis gyvuose organizmuose.
Didžioji dalis hidrosferos vandens yra sutelkta jūrose ir vandenynuose, požeminiai vandenys užima antrąją vietą, o ledas ir sniegas Arkties ir Antarkties regionuose užima trečiąją vietą. Bendras natūralaus vandens tūris yra maždaug 1,39 milijardo km 3 (1/780 planetos tūrio). Vanduo užima 71% žemės rutulio (361 mln. Km 2).
Vandens atsargos planetoje (% visų) pasiskirstė taip:
Vanduo - neatsiejama visų biosferos elementų, ne tik vandens telkinių, bet ir oro, gyvų būtybių dalis. Tai yra labiausiai paplitęs natūralus junginys planetoje. Be vandens negali egzistuoti nei gyvūnai, nei augalai, nei žmonės. Bet kuriam organizmui išgyventi reikalingas tam tikras vandens kiekis kasdien, todėl laisvas vandens patekimas yra gyvybiškai būtina.
Skystas apvalkalas, dengiantis Žemę, išskiria ją iš kaimyninių planetų. Hidrosfera yra svarbi gyvybės vystymuisi ne tik chemine prasme. Taip pat puikus jos vaidmuo palaikant santykinai pastovų klimatą, kuris leido daugintis daugiau nei tris milijardus metų. Kadangi visą gyvenimą būtina, kad vyraujanti temperatūra būtų 0–100 ° C, t. neperžengiant ribų, kurios leidžia hidrosferoje likti daugiausia skystoje fazėje, galime daryti išvadą, kad temperatūra Žemėje didžiąją savo istorijos dalį išsiskyrė lyginamąja, santykine pastovumu.
Hidrosfera tarnauja kaip neorganinių ir organinių medžiagų planetinis kaupiklis, kurį upės, atmosferos srautai į vandenyną ir kitus vandens telkinius atneša, o jį taip pat suformuoja patys vandens telkiniai. Vanduo yra puikus šilumos paskirstytojas Žemėje. Šildoma saulės prie pusiaujo, ji perduoda šilumą milžiniškomis jūros srovių srovėmis vandenynuose.
Vanduo yra mineralų dalis, yra augalų ir gyvūnų ląstelėse, veikia klimato formavimąsi, dalyvauja medžiagų apykaitoje gamtoje, prisideda prie nuosėdinių uolienų nusėdimo ir dirvožemio formavimo, yra pigios elektros energijos šaltinis: jis naudojamas pramonėje, žemės ūkyje ir buities reikmėms. .
Nepaisant tariamai pakankamo vandens kiekio planetoje, gėlo vandens, reikalingo žmonių ir daugelio kitų organizmų gyvenimui, labai trūksta. Iš viso pasaulio vandens 97–98% sudaro jūros ir vandenynų sūrus vanduo. Žinoma, šio vandens neįmanoma naudoti kasdieniame gyvenime, žemės ūkyje, pramonėje, maisto gamybai. Ir dar vienas dalykas yra daug rimtesnis: 75% gėlo vandens Žemėje yra ledo pavidalu, nemaža jo dalis yra požeminis vanduo ir tik 1% yra gyvų organizmų. Žmogus negailestingai teršia ir smarkiai praleidžia šias brangias trupinius, o vandens suvartojimas nuolat didėja. Hidrosferos tarša pirmiausia atsiranda dėl upių, ežerų ir jūrų nuotekų išleidimo pramoninių, žemės ūkio ir buitinių nuotekų.
Gėlas vanduo - ne tik nepakeičiamas gėrimo šaltinis. Jų drėkinamos žemės užima apie 40% viso derliaus; Apie 20% visos elektros energijos pagaminama hidroelektrinėse; 12% žmonių vartojamų žuvų yra upių ir ežerų rūšys.
Vandens aplinkos ypatybes lemia fizikinės ir cheminės vandens savybės. Taigi didelis vandens tankis ir klampumas turi didelę reikšmę aplinkai. Specifinis vandens sunkis yra proporcingas gyvų organizmų kūnui. Vandens tankis yra maždaug 1000 kartų didesnis už oro tankį. Todėl vandens organizmai (ypač aktyviai judantys) susiduria su didele hidrodinaminio pasipriešinimo jėga. Dėl šios priežasties daugelio vandens gyvūnų grupių evoliucija vyko kūno formų ir judesio rūšių, kurios mažina pasipriešinimą, formavimo linkme, dėl to sumažėjo energijos sąnaudos plaukimo metu. Taigi, supaprastinta kūno forma randama įvairių vandenyje gyvenančių organizmų grupių - delfinų (žinduolių), kaulinių ir kremzlinių žuvų - atstovams.
Didelis vandens tankis taip pat prisideda prie to, kad jame gerai sklinda mechaniniai virpesiai (virpesiai). Tai buvo svarbu, kuriant jutimus, erdvinę orientaciją ir bendraujant vandens gyventojams. Keturiskart didesnis nei ore garso greitis vandeninėje terpėje lemia aukštesnį echolokacijos signalų dažnį.
Dėl didelio vandens aplinkos tankio daugeliui jos gyventojų netaikomas privalomas ryšys su substratu, būdingas sausumos formoms ir dėl sunkio jėgos. Yra visa grupė vandens organizmų (tiek augalų, tiek gyvūnų), kurie visą savo gyvenimą praleidžia plūduriuojančioje būsenoje.
Vanduo pasižymi ypač aukšta šilumos talpa. Vandens šilumos talpa laikoma vienetu. Pavyzdžiui, smėlio šilumos talpa yra 0,2, o geležies - tik 0,107 vandens šilumos talpos. Vandens gebėjimas kaupti didelius šiluminės energijos rezervus leidžia išlyginti staigius temperatūros svyravimus Žemės pakrančių teritorijose skirtingais metų laikais ir skirtingu paros metu: vanduo veikia kaip savotiškas temperatūros reguliatorius planetoje.
Bendrosios savybės. Hidrosfera, kaip vandens gyvenimo aplinka, užima apie 71% ploto ir 1/800 žemės rutulio tūrio. Pagrindinis vandens kiekis, daugiau kaip 94%, yra sutelktas jūrose ir vandenynuose (5.2 pav.).
Fig. 5.2. Vandenynai, palyginti su žeme (pagal N. F. Reimers, 1990)
Gėluose upių ir ežerų vandenyse vandens kiekis neviršija 0,016% bendro gėlo vandens tūrio.
Vandenyne, į kurį patenka jūros, pirmiausia išskiriamos dvi ekologinės zonos: vandens kolona - pelagialinis o apačia - benthalė. Atsižvelgiant į gylį, bentalis yra padalintas į subliterolio zona - sklandaus žemės nuleidimo į 200 m gylį plotas, bathylic - stataus šlaito plotas ir bedugnės zona -vandenyno dugnas, kurio vidutinis gylis yra 3–6 km. Kviečiami gilesni bentalo plotai, atitinkantys vandenyno dugno slėnius (6–10 km) nepaprastai bedugnė. Kranto kraštas, išlietas potvynių metu, vadinamas pakrantės. Kranto dalis, esanti virš potvynio lygio, sudrėkinta banglenčių purslais, vadinama viršvalstybinis.
Vandenynų atvirieji vandenys taip pat skirstomi į vertikalias zonas pagal bentalo zonas: tipeligialinis, maudžiamasis-peligialinisis, abscesinis (5.3 pav.).
Fig. 5.3. Vertikalus vandenyno ekologinis zonavimas
(pagal N. F. Reimersą, 1990 m.)
Vandens aplinkoje gyvena apie 150 000 gyvūnų rūšių arba apie 7% visų jų rūšių (5.4 pav.) Ir 10 000 augalų rūšių (8%).
Reikėtų pažymėti, kad daugumos augalų ir gyvūnų grupių atstovai liko vandens aplinkoje (jų „lopšyje“), tačiau jų rūšių skaičius yra daug mažesnis nei sausumos. Taigi išvada - sausumoje evoliucija buvo daug spartesnė.
Dėl floros ir faunos įvairovės ir turtingumo išsiskiria pusiaujo ir atogrąžų regionų, pirmiausia Ramiojo vandenyno ir Atlanto vandenynų, jūros ir vandenynai. Į šiaurę ir pietus nuo šių zonų kokybės sudėtis pamažu išeikvojama. Pavyzdžiui, Rytų Indijos salyno regione pasiskirsto mažiausiai 40 000 rūšių gyvūnų, o Laptevo jūroje - tik 400. Didžioji dalis Pasaulio vandenyno organizmų yra susitelkę santykinai mažoje vidutinio klimato zonos pakrantės zonose ir tarp atogrąžų šalių mangrovių.
Kaip jau minėta, upių, ežerų ir pelkių savitasis sunkis, palyginti su jūromis ir vandenynais, yra nereikšmingas. Tačiau jie sukuria gėlo vandens, reikalingo augalams, gyvūnams ir žmonėms, tiekimą.
Fig. 5.4. Pagrindinių gyvūnų klasių pasiskirstymas trečiadieniais
buveinė (pagal G. V. Voitkevič ir V. A. Vronsky, 1989)
Pastaba gyvūnai, išdėstyti žemiau banguotos linijos, gyvena jūroje, virš jos - oro ir žemės aplinkoje
Žinoma, kad ne tik vandens aplinka daro didelę įtaką jos gyventojams, bet ir gyvosios hidrosferos medžiagos, veikdamos buveinę, ją apdoroja ir įtraukia į medžiagų ciklą. Nustatyta, kad vandenynų, jūrų, upių ir ežerų vanduo skyla ir yra atkuriamas biotiniame cikle 2 milijonus metų, t.y., visa tai per gyvas medžiagas Žemėje praėjo daugiau nei tūkstantį kartų.
Taigi šiuolaikinė hidrosfera yra gyvųjų medžiagų gyvybinės veiklos produktas ne tik iš šiuolaikinių, bet ir iš praeities geologinių erų.
Būdingas vandens aplinkos bruožas yra jos mobilumasypač tekančiuose, greitai tekančiuose upeliuose ir upėse. Jūrose ir vandenynuose tvyro orbitos ir srautai, stiprios srovės, audros. Ežeruose vanduo juda veikiamas temperatūros ir vėjo.
Ekologinės hidrobiontų grupės. Vandens kolona, \u200b\u200barba pelagialinis (pelages - jūra), gyvena pelaginių organizmų, gebančių plaukti ar išsilaikyti tam tikruose sluoksniuose (5.5 pav.).
Fig. 5.5. Vandenyno ir jo gyventojų apibūdinimas (pagal N. N. Moisejevą, 1983 m.)
Šiuo atžvilgiu šie organizmai yra suskirstyti į dvi grupes: nektonas ir planktonas. Trečioji aplinkosaugos grupė yra bentosas - sudaro dugno gyventojus.
Nektonas (nektos - plūduriuojantys) yra pelaginių augalų, aktyviai judančių gyvūnų, kurie neturi tiesioginio ryšio su dugnu, kolekcija. Tai daugiausia dideli gyvūnai, galintys nukeliauti didelius atstumus ir stiprią vandens srovę. Jie turi supaprastintą kūno formą ir gerai išvystytus judėjimo organus. Tipiški nektoniniai organizmai yra žuvys, kalmarai, banginiai, nykštukiai. Be žuvų, varliagyviai ir aktyviai judantys vabzdžiai priklauso nektonui gėluose vandenyse. Vandens stulpelyje daugybė jūrų žuvų gali judėti dideliu greičiu: iki 45–50 km / h - kalmarai (Oegophside), iki 100–150 km / h - burlaiviai (Jstiopharidae) ir iki 130 km / h - kardžuvės (Xiphias glabius).
Planktonas (planktos - klajoja, sparčiai auga) - tai pelaginių organizmų, neturinčių galimybių greitai suaktyvinti judesius, visuma. Paprastai tai yra maži gyvūnai - zooplanktonas ir augalai - fitoplanktonas, kuris negali atlaikyti srovių. Į planktono sudėtį įeina ir daugelio gyvūnų lervos. Planktoniniai organizmai yra ir vandens paviršiuje, ir gylyje, ir apatiniame sluoksnyje.
Organizmai, esantys vandens paviršiuje, sudaro specialią grupę - neustone. Neustono sudėtis taip pat priklauso nuo daugelio organizmų išsivystymo stadijos. Praėję lervos stadiją, užauga, jie palieka paviršinį sluoksnį, kuris buvo jų prieglobstis, ir juda gyventi dugne arba apatiniame ir apatiniame sluoksniuose. Tai apima nendrinių, baravykų, elniasparnių, pilvakojų ir dvigeldžių lervų, ichtiroidų, poličetų, žuvų ir kt.
Vadinami tie patys organizmai, kurių kūno dalis yra virš vandens paviršiaus, o kita - vandenyje pleistonas. Tai apima ančių dumblius (Lemma), sifonoforus (Siphonophora) ir kt.
Fitoplanktonas vaidina svarbų vaidmenį vandens telkinių gyvenime, nes yra pagrindinis organinių medžiagų gamintojas. Fitoplanktonas visų pirma apima diatominius (Diatomeae) ir žaliuosius (Chlorophyta) dumblius, augalų žvynelius (Phytomastigina), peridinea (Peridineae) ir kokolitoforidus (Coccolitophoridae). Gėluose vandenyse plačiai paplitę ne tik žali, bet ir melsvai žali (Cyanophyta) dumbliai.
Zooplanktoną ir bakterijas galima rasti įvairiuose gyliuose. Gėluose vandenyse, dažniausiai santykinai prastai plaukiantys, palyginti dideli vėžiagyviai (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), plačiai paplitę daugybė rotiferių (Rotatoria) ir pirmuonys.
Jūrų zooplanktone dominuoja maži vėžiagyviai (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae), pirmuonys (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Iš stambiųjų atstovų tai sparnuočiai moliuskai (Pteropoda), medūzos (Scyphozoa) ir plūduriuojantys ctenoforai (Ctenophora), salsvai (Salpae), kai kurie kirminai (Aleiopidae, Tomopteridae).
Planktoniniai organizmai yra svarbus maisto komponentas daugeliui vandens gyvūnų, įskaitant tokius milžinus kaip baleniniai banginiai (Mystacoceti), pav. 5.6.
5.6 pav. Pagrindinių energijos ir materijos mainų vandenyne krypčių schema
Bentos (bentosas - gylis) - organizmų, gyvenančių vandens telkinių dugne (žemėje ir žemėje), visuma. Jis yra padalintas į zoobentosas ir fitobentosas. Dažniausiai atstovaujama pritvirtintiems arba lėtai judantiems ar kasiantiems žemės gyvūnus. Sekliame vandenyje jį sudaro organizmai, sintetinantys organines medžiagas (gamintojai), vartojantys juos (vartotojai) ir naikinantys (reduktoriai). Gylyje, kur nėra šviesos, fitobentoso (gamintojų) nėra. Jūrų zoobentose vyrauja foraminiformai, kempinės, žarnos ertmės, kirminai, brachopodai, moliuskai, ascidijos, žuvys ir kt. Bentos formos gausesnės sekliuose vandenyse. Jų bendra biomasė čia gali siekti dešimtis kilogramų 1 m 2.
Jūrų fitobentosas daugiausia apima dumblius (diatomus, žalius, rudus, raudonus) ir bakterijas. Pakrantėse yra žydinčių augalų - zoster (Zostera), rupia (Ruppia), phyllospodix (Phyllospadix). Turtingiausi fitobentoso yra uolėti ir akmenuoti dugno skyriai.
Ežeruose, kaip ir jūrose, jie išsiskiria planktono nektonas ir bentosas.
Tačiau ežeruose ir kituose gėlo vandens telkiniuose zoobentoso yra mažiau nei jūrose ir vandenynuose, o jo rūšių sudėtis yra vienoda. Tai daugiausia pirmuonys, kempinės, ciliariniai ir smulkiųjų šerių kirminai, dėlės, moliuskai, vabzdžių lervos ir kt.
Gėlavandeniui fitobentosui atstovauja bakterijos, diatomės ir žali dumbliai. Pakrantės augalai yra iš vidaus nuo kranto su skirtingais diržais. Pirmasis diržas yra pusiau panardinti augalai (nendrės, varnalėša, sedulos ir nendrės); antrasis diržas - povandeniniai augalai su plūduriuojančiais lapais (raudonplaukiai, kiaušinių kapsulės, vandens lelijos, ančių vėgėlės). Į trečias diržas vyrauja augalai - rdests, elodea ir kt. (5.7 pav.).
Fig. 5.7. Augalai, įsišakniję apačioje (A):
1 varnėnas; 2 - chintnik; 3 - strėlės galvutė; 4 - vandens lelija; 5, 6 - pestles; 7 - hara. Laisvai plūduriuojantys dumbliai (B): 8, 9 - siūliniai žali; 10-13 - žalia; 14–17 - diatomos; 18-20 - mėlynai žalia
Pagal savo gyvenimo būdą vandens augalai yra suskirstyti į dvi pagrindines ekologines grupes: hidrofitai - augalai, panardinti į vandenį tik apatinėje dalyje ir paprastai įsišakniję žemėje, ir hydatophytes - augalai, visiškai panardinti į vandenį, o kartais plūduriuojantys paviršiuje arba su plūduriuojančiais lapais.
Vandens organizmų gyvenime svarbų vaidmenį vaidina vertikalus vandens judėjimas, tankis, temperatūra, šviesa, druska, dujos (deguonis ir anglies dioksidas) ir vandenilio jonų koncentracija (pH).
Temperatūros režimas. Vandenyje jis skiriasi, pirma, mažesnėmis šilumos sąnaudomis, antra, didesniu stabilumu nei sausumoje. Dalis šiluminės energijos, patenkančios į vandens paviršių, atsispindi, dalis išleidžiama garinimui. Išgarinant vandenį iš rezervuarų paviršiaus, kuriame išeikvojama apie 2263 × 8 J / g, neleidžiama perkaisti apatiniams sluoksniams, o susidarant ledui, kuris išskiria lydymosi šilumą (333,48 J / g), sulėtėja jų aušinimas.
Temperatūros pokytis tekančiuose vandenyse atitinka aplinkos oro pokyčius, skiriasi mažesne amplitude.
Vidutinių platumų ežeruose ir tvenkiniuose šiluminį režimą lemia gerai žinomas fizinis reiškinys - vandens didžiausias tankis yra 4 ° C. Juose esantis vanduo aiškiai padalintas į tris sluoksnius: viršutinį - epilimnionas, kurio temperatūra patiria didelius sezoninius svyravimus; pereinamasis temperatūros šuolio sluoksnis, -metalimnionas, kur yra didelis temperatūros skirtumas; giliavandenis (dugnas) - hipolimnionaspasiekia dugną, kur temperatūra ištisus metus keičiasi šiek tiek.
Vasarą šilčiausi vandens sluoksniai yra paviršiuje, o šalčiausi - apačioje. Šis sluoksnių sluoksnių temperatūros pasiskirstymas rezervuare yra vadinamas tiesioginis stratifikacijaŽiemą, sumažėjus temperatūrai, atvirkštinis stratifikacija. Paviršinio vandens sluoksnio temperatūra yra artima 0 ° C. Apačioje temperatūra yra apie 4 ° C, tai atitinka maksimalų jos tankį. Taigi temperatūra pakyla gyliu. Šis reiškinys vadinamas temperatūros dichotomija. Jis stebimas daugumoje mūsų ežerų vasarą ir žiemą. Dėl to sutrinka vertikali cirkuliacija, susidaro vandens tankis stratifikacijos būdu, laikinas sąstingis prasideda - sąstingis (5.8 pav.).
Toliau didėjant temperatūrai, viršutiniai vandens sluoksniai tampa vis mažiau tankūs ir nebegrimsta - prasideda vasaros sąstingis. "
Rudenį paviršiniai vandenys vėl atšaldomi iki 4 ° C ir nugrimzta į dugną, sukeldami antrą metų masių susimaišymą su temperatūros išlyginimu, t. Y. Rudens homotermijos pradžia.
Jūros aplinkoje taip pat yra terminis stratifikacija, kurią lemia gylis. Vandenynuose išskiriami šie sluoksniai Paviršutiniškas - vanduo yra veikiamas vėjo, ir pagal atmosferą šis sluoksnis vadinamas troposfera ar jūra ter-mosferoi. Kasdien vandens temperatūros svyravimai stebimi iki maždaug 50 metrų gylio, o sezoniniai svyravimai taip pat stebimi giliau. Termosferos storis siekia 400 m. Tarpinis -sudaro nuolatinė termoklinė. Temperatūra jame skirtingose \u200b\u200bjūrose ir vandenynuose nukrenta iki 1–3 ° C. Driekiasi maždaug iki 1500 m gylio. Giluminis vanduo - būdinga ta pati temperatūra apie 1–3 ° C, išskyrus polinius regionus, kur temperatūra artima 0 ° C.
Į Apskritai reikia pažymėti, kad metinių temperatūros svyravimų viršutiniuose vandenyno sluoksniuose amplitudė yra ne didesnė kaip 10_15 "С kontinentiniuose vandenyse 30-35 ° С.
Fig. 5.8. Vandens stratifikacija ir maišymas ežere
(pagal E. Gunther ir kt., 1982)
Giliesiems vandens sluoksniams būdinga pastovi temperatūra. Pusiaujo vandenyse vidutinė metinė paviršiaus sluoksnių temperatūra yra 26–27 ° С, poliniuose vandenyse - apie 0 ° С ir žemesnė. Išimtis yra šiluminės spyruoklės, kai paviršiaus sluoksnio temperatūra siekia 85–93 ° C.
Viena vertus, vandenyje, kaip gyvenamojoje aplinkoje, yra gana didelė temperatūros sąlygų įvairovė, kita vertus, vandens aplinkos termodinaminės savybės, tokios kaip didelis savitasis šiluma, didelis šilumos laidumas ir plėtimasis užšalimo metu (šiuo atveju ledas formuojasi tik iš viršaus, bet pagrindinės). vandens kolona neužšąla), sudaryti palankias sąlygas gyviesiems organizmams.
Taigi daugiamečių hidrofitų žiemojimui upėse ir ežeruose didelę reikšmę turi vertikalus temperatūrų pasiskirstymas po ledu. Tankiausias ir mažiausiai šaltas vanduo, kurio temperatūra yra 4 ° C, yra apatiniame sluoksnyje, kur krinta šaltalankių, pemfigus, wadocras ir kt. Žiemojimo pumpurai (turionės) (5.9 pav.), Taip pat ištisų lapinių augalų, pavyzdžiui, ančių, žiedų. Elodea.
Fig. 5.9. Krioklys (Hydrocharias morsus ranae) rudenį.
Matomi žiemojantys pumpurai, nuskendę dugne
(iš T. K. Goryshinoi, 1979 m.)
Buvo teigiama, kad panardinimas yra susijęs su krakmolo kaupimu ir augalų svoriu. Iki pavasario krakmolas virsta tirpiu cukrumi ir riebalais, kurie palengvina inkstus ir leidžia jiems plaukti.
Organizmai vidutinio platumos vandens telkiniuose yra gerai pritaikyti sezoniniams vertikaliems vandens sluoksnių judesiams, pavasario ir rudens homotermijai, vasaros ir žiemos sąstingiui. Kadangi vandens telkinių temperatūros režimas pasižymi dideliu stabilumu, stenoterma plačiau paplitusi tarp vandens organizmų nei tarp sausumos organizmų.
Euriterminės rūšys daugiausia aptinkamos sekliuose žemyniniuose vandenyse ir atvirų bei vidutinio sunkumų jūrų pakrantėse, kur dideli dienos ir sezono svyravimai.
Vandens tankis. Vanduo skiriasi nuo oro didesnio tankio. Šiuo atžvilgiu jis yra 800 kartų pranašesnis už oro aplinką. Distiliuoto vandens tankis esant 4 ° C yra 1 g / cm 3. Natūralaus vandens, kuriame yra ištirpusių druskų, tankis gali būti didesnis: iki 1,35 g / cm 3. Vidutiniškai vandens stulpelyje kiekvienam 10 m gyliui slėgis padidėja 1 atmosfera. Didelis vandens tankis atsispindi hidrofitų kūno struktūroje. Taigi, jei antžeminiai augalai turi gerai išvystytus mechaninius audinius, užtikrinančius kamienų ir stiebų tvirtumą, mechaninių ir laidžiųjų audinių vieta palei stiebo periferiją sukuria „vamzdelio“ struktūrą, kuri yra gerai atspari alkūnėms ir lenkimams, tada hidrofitai turi stiprų mechaninį redukciją, nes augalus palaiko vandens. Mechaniniai elementai ir laidūs pluoštai dažnai sutelkiami stiebo ar lapkočio centre, o tai suteikia galimybę sulenkti vandens judesiais.
Povandeniniai hidrofitai turi gerą plūdrumą, kurį sukuria specialūs įtaisai (oro pagalvės, patinimai). Irklinio baseino lapai guli ant vandens paviršiaus ir po kiekvienu lakštu turi plaukiojantį oro užpildytą burbulą. Kaip maža gelbėjimo liemenė, burbulas leidžia lakštui plūduriuoti vandens paviršiuje. Kampe esančios oro kameros palaiko augalą vertikalioje padėtyje ir tiekia deguonį šaknims.
Plūdrumas taip pat didėja didėjant kūno paviršiui. Tai aiškiai matoma mikroskopiniuose planktoniniuose dumbliuose. Įvairūs kūno užaugimai padeda jiems laisvai „nugrimzti“ į vandens koloną.
Vandens aplinkos organizmai pasiskirsto per visą jo storį. Pavyzdžiui, vandenynų įdubose gyvūnai aptinkami didesniame nei 10 000 m gylyje, o jų slėgis yra nuo kelių iki šimtų atmosferų. Taigi gėlo vandens gyventojai (plaukiojančios blakės, šlepetės, suvojai ir kt.) Eksperimentuose atlaiko iki 600 atmosferų. Elpidia genties holothurians, Priapulus caudatus kirminai gyvena nuo pakrantės zonos iki bedugnės. Tuo pat metu reikia pažymėti, kad daugelis jūrų ir vandenynų gyventojų yra palyginti stangrūs ir apsiriboja tam tikru gyliu. Tai visų pirma taikoma seklioms ir giliavandenėms rūšims. Tik ant pakrančių yra žiedinių kirmėlių Arenicola smėlio sliekai, moliuskų - jūros lėkštės (Patella). Dideliame gylyje, kurio slėgis ne mažesnis kaip 400–500 atmosferų, randama žuvų iš meškeriotojų grupės, galvakojų moliuskų, vėžiagyvių, jūrinių žvaigždžių, pogonoforų ir kitų.
Vandens tankis leidžia gyvūniniams organizmams juo pasikliauti, o tai ypač svarbu skeleto formoms. Terpės atrama yra vandens sklidimo sąlyga. Būtent prie šio gyvenimo būdo prisitaiko daugelis vandens organizmų.
Apšvietimo režimas. Vandens organizmams didelę įtaką daro vandens šviesos režimas ir skaidrumas. Šviesos intensyvumas vandenyje yra labai susilpnėjęs (5.10 pav.), Nes dalis kritusios spinduliuotės atsispindi nuo vandens paviršiaus, kita - jos storio. Šviesos silpninimas yra susijęs su vandens skaidrumu. Pvz., Vandenynuose, kurių skaidrumas yra didelis iki 140 m gylio, vis dar patenka apie 1% radiacijos, o mažuose ežeruose, kuriuose vanduo yra šiek tiek uždaras - iki 2 m gylio - tik dešimtosios procento.
Fig. 5.10. Apšvietimas vandenyje dienos metu.
Tsimlyansko rezervuaras (pasak A. A. Potapovo,
Gylis: 1 - ant paviršiaus; 2-0,5m; 3-1,5m; 4–2m
Dėl to, kad skirtingų saulės spektro dalių spinduliai nėra vienodai sugeriami vandens, šviesos spektrinė sudėtis taip pat keičiasi gyliu, o raudoni spinduliai silpnėja. Mėlynai žali spinduliai prasiskverbia į nemažą gylį. Sutemus vandenyne, sutirštėjant gyliui, pirmiausia būna žalia, tada mėlyna, mėlyna ir mėlynai violetinė, ateityje keičiantis nuolatine tamsa. Atitinkamai gyvieji organizmai vienas kitą pakeičia gyliu.
Taigi vandens paviršiuje gyvenantiems augalams netrūksta šviesos, o panardinti ir ypač giliavandeniai augalai yra vadinami „šešėline flora“. Jie turi prisitaikyti ne tik prie šviesos trūkumo, bet ir prie jo sudėties pokyčių gaminant papildomus pigmentus. Tai galima pastebėti žinomu dumblių, gyvenančių skirtingu gyliu, dažymo modeliu. Nedidelėse vietose, kur augalai vis dar gauna raudonuosius spindulius, kuriuos labiausiai absorbuoja chlorofilas, vyrauja žali dumbliai. Gilesnėse zonose aptinkami rudieji dumbliai, kuriuose, be chlorofilo, yra ir rudųjų pigmentų - fikofeino, fuksoksantino ir kt. Raudonieji dumbliai, turintys pigmento ficoeritriną, gyvena dar giliau. Čia aiškiai atsekta galimybė fiksuoti skirtingo bangos ilgio saulės spindulius. Šis reiškinys vadinamas chromatinė adaptacija.
Giliavandenės rūšys turi nemažai fizinių ypatybių, būdingų šešėliniams augalams. Tarp jų reikėtų pažymėti žemą fotosintezės kompensavimo tašką (30–100 liuksų), fotosintezės šviesos kreivės „šešėlinį pobūdį“, turintį mažai įsotinamą plokščiakalnį, pavyzdžiui, dumbliams, pavyzdžiui, didelį chromatoforų dydį. Tuo tarpu paviršiuje ir plūduriuojančiose formose šios kreivės yra „lengvesnio“ tipo.
Norint fotosintezės procese naudoti silpną šviesą, reikia padidinti asimiliuotų organų plotą. Taigi rodyklė (Sagittaria sagittifolia) formuoja įvairių formų lapus, kai vystosi sausumoje ir vandenyje.
Paveldima programa užkodavo raidos abiem kryptimis galimybę. „Trigeris“, skirtas vystytis „vandens“ lapų formoms, yra šešėlinis, o ne tiesioginis vandens poveikis.
Dažnai vandenyje panardintų vandens augalų lapai yra stipriai dalijami į siauros filiforminės frakcijos, kaip, pavyzdžiui, varnalėšyje, urutyje, pemfigus ar turi ploną permatomą plokštelę - kiaušinių kapsulių povandeniniai lapai, vandens lelijos, povandeninių pumpurų lapai.
Šie bruožai būdingi ir dumbliams, tokiems kaip siūliniai dumbliai, išskaidytas Charovidae talas ir daugelio giliavandenių rūšių plonas skaidrus talis. Tai leidžia hidrofitams padidinti kūno ploto ir tūrio santykį, todėl susidaro didelis paviršius už santykinai mažą organinės masės kainą.
Iš dalies panardintuose augaluose jis gerai išreikštas heterofilija y., to paties augalo paviršiaus ir povandeninių lapų struktūros skirtumai: Tai aiškiai matoma įvairiaspalviame vandens drugelyje (5.11 pav.). Paviršiniai turi bruožus, būdingus oro augalų lapams (dorsoventralinė struktūra, gerai išvystyti integruoti audiniai ir stomatinis aparatas). , po vandeniu - labai ploni ar išpjaustyti lapų ašmenys. Heterofilija taip pat pastebėta vandens lelijose ir kiaušinių kapsulėse, strėlių galvutėse ir kitose rūšyse.
Fig. 5.11. Vandeninių taurių heterofilija
Ranunculus diversifolius (iš T, G. Goryshina, 1979)
Lapai: 1 - paviršius; 2 - povandeninis
Iliustracinis pavyzdys yra kazokas (Simn latifolium), kurio kotelyje galite pamatyti kelių formų lapus, atspindinčius visus perėjimus iš paprastai sausumos į paprastai vandenį.
Vandens aplinkos gylis taip pat turi įtakos gyvūnams, jų spalvai, rūšių sudėčiai ir kt. Pavyzdžiui, ežero ekosistemoje pagrindinis gyvenimas susikaupia vandens sluoksnyje, kur fotosintezei prasiskverbia pakankamai šviesos. Apatinė šio sluoksnio riba vadinama kompensacijos lygiu. Virš šio gylio augalai išskiria daugiau deguonies, nei sunaudoja, tada kiti organizmai gali naudoti deguonies perteklių. Žemiau šio gylio fotosintezė negali užtikrinti kvėpavimo, todėl organizmams yra deguonies, gaunamo iš vandens iš ežero sluoksnių.
Ryškių ir įvairių spalvų gyvūnai gyvena šviesiuose paviršinio vandens sluoksniuose, o giliavandenėse rūšyse paprastai nėra pigmentų. Gyvūnai, nudažyti spalvomis rausvu atspalviu, gyvena vandenyno prieblandos zonoje, kuri jiems padeda pasislėpti nuo priešų, nes mėlyna-violetiniuose spinduliuose raudona spalva suvokiama kaip juoda. Raudona spalva būdinga tokiems prieblandos zonos gyvūnams kaip jūros ešeriai, raudonieji koralai, įvairūs vėžiagyviai ir kt.
Šviesos absorbavimas vandenyje yra stipresnis, tuo mažesnis jo skaidrumas, nes jame yra mineralinių medžiagų (molio, dumblo) dalelių. Vandens skaidrumas taip pat mažėja sparčiai augant vandens augmenijai vasarą arba masiškai dauginantis mažus organizmus suspenduojant paviršiniuose sluoksniuose. Skaidrumas pasižymi dideliu gyliu, kur vis dar matomas specialiai nuleistas „Secchi“ diskas (baltas diskas, kurio skersmuo 20 cm). Sargasso jūroje (skaidriausiuose vandenyse) „Secchi“ diskas matomas iki 66,5 m gylio, Ramiajame vandenyne - iki 59, Indijos vandenyne - iki 50, sekliose jūrose - iki 5–15 m. Upių skaidrumas neviršija 1–1,5. m, o Vidurinės Azijos upėse Amu Darja ir Sir Darja - keli centimetrai. Taigi skirtinguose vandens telkiniuose fotosintezės zonų ribos labai skiriasi. Švariausiuose vandenyse fotosintezės zona, arba eufotinė zona, pasiekia ne didesnį kaip 200 m gylį, prieblanda (disfotinė) siekia 1000–1500 m, o saulės spinduliai prasiskverbia giliau į apotinę zoną.
Dienos šviesos valandos vandenyje yra daug trumpesnės (ypač gilesniuose sluoksniuose) nei sausumoje. Šviesos kiekis viršutiniuose vandens telkinių sluoksniuose skiriasi tiek nuo reljefo platumos, tiek nuo metų laiko. Taigi ilgos poliarinės naktys smarkiai riboja fotosintezės laiką Arkties ir Antarkties baseinuose, o ledo danga apsunkina žiemos šviesos prieigą prie visų užšąlančių vandens telkinių.
Druskos režimas. Vandens organizmų gyvenime svarbų vaidmenį vaidina vandens druskingumas arba druskos režimas. Vandens cheminė sudėtis susidaro veikiant gamtinėms-istorinėms ir geologinėms sąlygoms, taip pat veikiant antropogeniniam poveikiui. Cheminių junginių (druskų) kiekis vandenyje lemia jo druskingumą ir yra išreiškiamas gramais litre arba už tūkst (° / od). Pagal bendrą mineralizaciją, vandenį galima padalyti į gėlą vandenį, kuriame druskos kiekis neviršija 1 g / l, sūrus (1–25 g / l), jūros druskingumą (26–50 g / l) ir sūrymus (daugiau kaip 50 g / l). Svarbiausios vandenyje esančios tirpios medžiagos yra karbonatai, sulfatai ir chloridai (5.1 lentelė).
Vandens buveinė. Specifinis vandens organizmų prisitaikymas. Pagrindinės vandens aplinkos savybės. Kai kurie specialūs įtaisai.
Vanduo, kaip buveinė, turi daug specifinių savybių, tokių kaip didelis tankis, stiprūs slėgio kritimai, santykinai mažas deguonies kiekis, stipri saulės spindulių absorbcija ir kt. Vandens telkiniai ir jų atskiros sekcijos, be to, skiriasi ir druskos režimu, ir horizontaliųjų judesių (srovių) greičiu. suspenduotos dalelės. Bentinių organizmų gyvenimui svarbios dirvožemio savybės, organinių liekanų skilimo būdas ir kt. aplinkos sritys: vandens kolona - pelagialinis o apačia - benthalė . Priklausomai nuo gylio, bentalis yra padalintas į sublitorinę zoną - laipsniško žemės mažėjimo plotą iki maždaug 200 m gylio, bathialinį - stataus šlaito plotą ir bedugnės zoną - vandenyno dugno plotą, kurio vidutinis gylis yra 3–6 km.
Ekologinės hidrobiontų grupės. Vandens stulpelyje gyvena organizmai, kurie geba plaukti ar išsilaikyti tam tikruose sluoksniuose. Šiuo atžvilgiu vandens organizmai yra suskirstyti į grupes.
Nektonas - tai pelaginių žuvų, aktyviai judančių, rinkinys, o ne jų ryšys su dugnu. Tai daugiausia dideli gyvi daiktai, galintys įveikti didelius atstumus ir stiprią vandens srovę. Jie turi supaprastintą kūno formą ir gerai išvystytus judėjimo organus. Tai apima žuvis, kalmarus, banginius, banginius.
Planktonas - Tai yra pelaginių organizmų, kurie neturi galimybės greitai atlikti aktyvius judesius, rinkinys. Paprastai tai yra maži gyvūnai - zooplanktonas ir augalai - fitoplanktonas, kuris negali atlaikyti srovių.
„Playston“ - vadinami organizmai, kurie pasyviai plaukia vandens paviršiuje arba veda į pusiau panardintą gyvenimo būdą. Tipiški pleistono gyvūnai yra sifonoforai, kai kurie moliuskai ir kt.
Bentos - Tai yra kaušas orgų, gyvenančių vandens telkinių dugne (žemėje ir žemėje). - Dažniausiai vaizduojamas pritvirtintas arba lėtai judantis arba žemės kasimas
Neustonas - Organizmų, gyvenančių šalia paviršiaus vandens plėvelės, bendruomenė. Organizmai ant paviršiaus plėvelės - epineustonasžemiau - hiponeustonas. „Neyston“ sudaro keletas paprastų, mažų plaučių moliuskų, vandens strypelių, sūkurių, uodų lervų.
Perifitonas - kūnas organizmų, kurie įsikuria ant povandeninių objektų ar augalų ir tokiu būdu sudaro nešvarumus ant natūralių ar dirbtinių kietų paviršių - akmenų, uolienų, povandeninių laivų dalių, polių (dumblių, vėžių, moliuskų, bryozojų, kempinių ir kt.).
Pagrindinės vandens aplinkos savybės.
Vandens tankis yra veiksnys, nulemiantis vandens organizmų judėjimo sąlygas ir slėgį skirtinguose gyliuose. Distiliuoto vandens tankis yra 1 g / cm3 esant 4 ° C temperatūrai. Natūralaus vandens, kuriame yra ištirpusių druskų, tankis gali būti didesnis - iki 1,35 g / cm3. Slėgis padidėja vidutiniškai maždaug 1 × 105 Pa (1 atm) gylyje kas 10 m.
Dėl staigaus slėgio gradiento vandens telkiniuose, palyginti su sausumos organizmais, hidrobiontai yra daug euratietiškesni. Kai kurios rūšys, išsidėsčiusios skirtinguose gyliuose, veikia atmosferą nuo kelių iki šimtų. Pavyzdžiui, Elpidia genties holoturijai, Priapulus caudatus kirminai gyvena nuo pakrantės zonos iki bedugnės. Netgi gėlavandeniai gyventojai, pavyzdžiui, šilkmedžiai, jaunikliai, vabalai ir kiti, eksperimento metu gali atlaikyti iki 6 · 10 7 Pa (600 atm).
Deguonies režimas. Deguonis į vandenį patenka daugiausia dėl fotosintetinio dumblių aktyvumo ir pasiskirstymo iš oro. Todėl viršutiniai vandens kolonos sluoksniai, kaip taisyklė, šiomis dujomis yra turtingesni nei apatiniai. Didėjant temperatūrai ir druskingumui, deguonies koncentracija jame mažėja. Tarp vandens gyventojų yra daug rūšių, kurios gali toleruoti didelius deguonies kiekio svyravimus vandenyje iki beveik visiško jo nebuvimo. (euroksibiontai - „deguonis“ - deguonis, „biontas“ - gyventojas). Tačiau rūšių skaičius stenoksibionistas - jie gali egzistuoti tik esant pakankamai dideliam vandens prisotinimui deguonimi (vaivorykštinis upėtakis, upėtakis, pelynas, Planaria alpina ciliarinis kirminas, varnalėšų lervos, pavasarinės musės ir kt.). Hidrobiontų kvėpavimas atliekamas per kūno paviršių arba per specializuotus organus - žiaunas, plaučius, trachėją.
Druskos režimas. Jei sausumos gyvūnams ir augalams svarbiausia aprūpinti vandenį vandeniu, kai jo trūksta, tada hidrobiontams ne mažiau svarbu palaikyti tam tikrą vandens kiekį organizme, jo perteklius aplinkoje. Vandens perteklius ląstelėse lemia osmosinio slėgio pasikeitimą jose ir svarbiausių gyvybinių funkcijų pažeidimą. Dauguma vandens gyventojų poikilosmotika: osmosinis slėgis jų kūne priklauso nuo aplinkinio vandens druskingumo. Todėl hidrobiontams pagrindinis būdas išlaikyti jų druskos pusiausvyrą yra išvengti netinkamo druskingumo buveinių. Vandenyje gyvenantys stuburiniai gyvūnai, aukštesnieji vėžiai, vabzdžiai ir jų lervos yra homoosmozinis rūšių, palaikydamos pastovų osmosinį slėgį kūne, nepriklausomai nuo druskų koncentracijos vandenyje.
Temperatūros režimas vandens telkiniai yra stabilesni nei sausumoje. Metinių temperatūros svyravimų viršutiniuose vandenyno sluoksniuose amplitudė ne didesnė kaip 10–15 ° C, žemyniniuose vandens telkiniuose - 30–35 ° C. Giliesiems vandens sluoksniams būdinga pastovi temperatūra. Pusiaujo vandenyse vidutinė metinė paviršiaus sluoksnių temperatūra yra + (26–27) ° C, poliniuose vandenyse - apie 0 ° C ir žemesnė. Karštuose šaltiniuose vandens temperatūra gali artėti prie +100 ° C, o povandeniniuose geizeriuose, esant aukštam slėgiui vandenyno dugne, registruojama +380 ° C temperatūra. Dėl stabilesnio vandens temperatūros režimo tarp hidrobiontų stenoterma yra plačiai paplitusi nei tarp sausumos gyventojų. Euriterminės rūšys daugiausia aptinkamos sekliuose žemyniniuose vandenyse ir aukštų bei vidutinių platumų pakrantėse, kur dienos ir sezoniniai temperatūros svyravimai yra dideli.
Apšvietimo režimas. Vandenyje yra daug mažiau šviesos nei ore. Kuo žemesnė Saulės padėtis, tuo stipresnis yra atspindys, taigi diena po vandeniu yra trumpesnė nei sausumoje. Pavyzdžiui, vasaros dieną netoli Madeiros salos 30 m gylyje - 5 valandos, o 40 m gylyje - tik 15 minučių. Sparčiai mažėjantis šviesos kiekis gyliu yra susijęs su jo absorbcija vandeniu. Skirtingo bangos ilgio spinduliai nėra absorbuojami vienodai: raudonieji išnyksta arti paviršiaus, o melsvai žali prasiskverbia daug giliau. Sutemus vandenyne, sutirštėjant gyliui, pirmiausia yra žalia, tada mėlyna, mėlyna ir mėlynai violetinė, pagaliau užleidžiant vietą nuolatinėje tamsoje. Atitinkamai, žalieji, rudieji ir raudonieji dumbliai, kurių specializacija yra gaudyti skirtingo bangos ilgio šviesą, sėkmingai keičia vienas kitą. Gyvūnų spalva keičiasi gyliu kaip natūraliai. Ryškiausios ir įvairiapusiškiausios spalvos yra pakrančių ir sublitorinių zonų gyventojai. Daugelis gilių organizmų, tokių kaip urvo organizmai, neturi pigmentų. Saulėlydžio zonoje yra plačiai paplitusi raudona spalva, kuri papildoma mėlyna šviesa šiuose gyliuose.
Tamsiose vandenyno gelmėse organizmai naudojasi gyvų daiktų skleidžiama šviesa kaip vaizdinės informacijos šaltiniu. Su