Galvenie jēdzieni: vide - dzīves vide - ūdens vide - zemes-gaisa vide - augsnes vide - organisms kā dzīves vide
Iepriekšējās nodarbībās mēs bieži runājām par “biotopu”, “dzīves vidi” un nesniedzām šai koncepcijai precīzu definīciju. Intuitīvi mēs ar “vidi” saprotam visu, kas ieskauj ķermeni un kaut kā to ietekmē. Vides ietekme uz ķermeni - un ir arī vides faktori, kurus mēs pētījām iepriekšējās nodarbībās. Citiem vārdiem sakot, dzīves vidi raksturo noteikts vides faktoru kopums.
Vispārpieņemtā vides definīcija ir Nikolaja Pavloviča Naumova definīcija:
VIDE - viss, kas ieskauj organismus, tieši vai netieši ietekmē to stāvokli, attīstību, izdzīvošanu un pavairošanu.
Uz Zemes ir ļoti dažādi dzīves apstākļi, kas nodrošina dažādas ekoloģiskās nišas un to "apmetni". Tomēr, neraugoties uz šo dažādību, tiek izdalītas četras kvalitatīvi atšķirīgas dzīves vides, kurām ir noteikts vides faktoru kopums, un tāpēc tām ir nepieciešams īpašs pielāgojumu komplekts. Šīs ir dzīves vides:
gruntsūdeņi (zeme);
citi organismi.
Iepazīsimies ar katras šīs vides iezīmēm.
Ūdens dzīve
Pēc vairuma autoru domām, kas pēta dzīvības rašanos uz Zemes, evolūcijas primārā dzīves vide bija tieši ūdens vide. Mēs atrodam diezgan daudz netiešu šīs situācijas apstiprinājumu. Pirmkārt, lielākā daļa organismu nav spējīgi aktīvi dzīvot, ūdenim neiekļūstot ķermenī vai vismaz nesaglabājot noteiktu šķidruma saturu ķermeņa iekšienē. Ķermeņa iekšējā vide, kurā notiek pamata fizioloģiskie procesi, acīmredzami joprojām saglabā tās vides pazīmes, kurā notika pirmo organismu evolūcija. Tādējādi sāls saturs cilvēka asinīs (uzturēts salīdzinoši nemainīgā līmenī) ir tuvu tam, kas atrodas okeāna ūdenī. Ūdens okeāna vides īpašības lielā mērā noteica visu dzīvības formu ķīmiski fizikālo attīstību.
Varbūt galvenā ūdens vides atšķirīgā iezīme ir tās relatīvais konservatīvisms. Saka, ka sezonālo vai ikdienas temperatūras svārstību amplitūda ūdens vidē ir daudz mazāka nekā grunts-gaisā. Grunts reljefs, apstākļu atšķirība dažādos dziļumos, koraļļu rifu klātbūtne utt. radīt dažādus apstākļus ūdens vidē.
Ūdens vides īpašības izriet no ūdens fizikāli ķīmiskajām īpašībām. Tātad augstam ūdens blīvumam un viskozitātei ir liela nozīme apkārtējā vidē. Ūdens īpatnējais svars ir samērojams ar dzīvo organismu ķermeni. Ūdens blīvums ir apmēram 1000 reizes lielāks nekā gaisa blīvums. Tāpēc ūdens organismi (īpaši aktīvi pārvietojas) saskaras ar lielu hidrodinamisko vilkmi. Šī iemesla dēļ daudzu ūdensdzīvnieku grupu evolūcija devās ķermeņa formas un kustības veidu veidošanas virzienā, kas samazina vilkmi, kas noved pie zemākām enerģijas izmaksām peldēšanai. Tātad racionalizēta ķermeņa forma ir atrodama dažādu ūdenī dzīvojošu organismu grupu pārstāvjiem - delfīniem (zīdītājiem), kaulainām un skrimšļzivīm.
Lielais ūdens blīvums ir arī iemesls, ka mehāniskās vibrācijas (vibrācijas) labi izplatās ūdens vidē. Tas bija svarīgi jutekļu evolūcijā, telpiskajā orientācijā un saziņā starp ūdens iemītniekiem. Četras reizes lielāks nekā gaisā skaņas ātrums ūdens vidē nosaka augstāku eholokācijas signālu frekvenci.
Ūdens vides lielā blīvuma dēļ tās iedzīvotājiem tiek liegts obligātais savienojums ar substrātu, kas ir raksturīgs sauszemes formām un ir saistīts ar gravitācijas spēkiem. Tāpēc ir vesela grupa ūdens organismu (gan augi, gan dzīvnieki), kas pastāv bez obligāta savienojuma ar dibenu vai citu substrātu, "planējot" ūdens kolonnā.
Vadītspēja ir pavērusi iespēju elektrisko maņu orgānu evolūcijai, aizsardzībai un uzbrukumam.
Dzīves vide grunts un gaiss
Pazemes un gaisa vidi raksturo ļoti dažādi dzīves apstākļi, ekoloģiskās nišas un organismi, kas tos apdzīvo. Jāatzīmē, ka organismiem ir ārkārtīgi liela loma, veidojot grunts un gaisa dzīves apstākļus, un galvenokārt - atmosfēras gāzu sastāvu. Gandrīz viss skābeklis zemes atmosfērā ir biogēns.
Zemes-gaisa vides galvenās iezīmes ir liela vides faktoru izmaiņu amplitūda, barotnes neviendabīgums, gravitācijas spēku darbība, zems gaisa blīvums. Fizisko, ģeogrāfisko un klimatisko faktoru komplekss, kas raksturīgs noteiktai dabiskajai zonai, noved pie evolucionāras morfofizioloģiskas organismu adaptācijas dzīvībai šajos apstākļos un dzīvības formu daudzveidības.
Atmosfēras gaisa gaisu raksturo zems un mainīgs mitrums. Šis apstāklis \u200b\u200bdaudzējādā ziņā ierobežoja (ierobežoja) sauszemes un gaisa vides attīstības iespējas, kā arī vadīja ūdens-sāls metabolisma attīstību un elpošanas sistēmas struktūru.
Augsne kā dzīves vide
Augsne ir dzīvo organismu aktivitātes rezultāts. Organismi, kas apdzīvo virszemes-gaisa vidi, izraisīja augsnes kā unikālas dzīvotnes parādīšanos. Augsne ir sarežģīta sistēma, kas satur cietu fāzi (minerālu daļiņas), šķidru fāzi (augsnes mitrums) un gāzveida fāzi. Šo trīs fāžu attiecība nosaka augsnes kā dzīves vides īpašības.
Svarīga augsnes īpašība ir arī noteikta organisko vielu klātbūtne. Tas veidojas organismu nāves rezultātā un ir daļa no to ekskrementiem (sekrēcijām).
Augsnes dzīvotnes apstākļi nosaka tādas augsnes īpašības kā tās aerācija (t.i., piesātinājums ar gaisu), mitrums (mitruma klātbūtne), siltumietilpība un termiskais režīms (ikdienas, sezonāls, vairāku gadu temperatūras svārstības). Termiskais režīms, salīdzinot ar gaisu, ir konservatīvāks, īpaši lielā dziļumā. Kopumā augsnei ir diezgan stabili dzīves apstākļi.
Vertikālās atšķirības ir raksturīgas arī citām augsnes īpašībām, piemēram, gaismas iespiešanās dabiski ir atkarīga no dziļuma.
Daudzi autori atzīmē dzīves augsnes vides starpstāvokli starp ūdeni un gaisu. Augsnē organismiem ir iespējams elpot gan ar ūdeni, gan ar gaisu. Gaismas iespiešanās augsnē vertikālais gradients ir vēl izteiktāks nekā ūdenī. Mikroorganismi ir sastopami visā augsnes biezumā, un augi (galvenokārt sakņu sistēmas) ir saistīti ar ārējo horizontu.
Augsnes organismiem ir raksturīgi specifiski orgāni un pārvietošanās veidi (zīdītāju ekstremitāšu rakšana; spēja mainīt ķermeņa biezumu; dažu sugu specializētu galvas kapsulu klātbūtne); ķermeņa forma (apaļa, viļņaina, vermiforma); spēcīgi un elastīgi pārvalki; acu samazināšana un pigmentu izzušana. Augsnes iedzīvotāju vidū ir plaši attīstīta saprofija - ēdot citu dzīvnieku līķus, puves paliekas utt.
Organisms kā biotops
Glosārijs
Niša ekoloģiskā
sugas novietojums dabā, iekļaujot ne tikai sugas vietu kosmosā, bet arī tās funkcionālā loma dabiskajā sabiedrībā, pozīcija attiecībā uz abiotiskajiem eksistences apstākļiem, sugas dzīves cikla atsevišķo fāžu vieta laikā (piemēram, agrā pavasarī augu sugas ieņem pilnīgi neatkarīgu ekoloģisko nišu).
EVOLŪCIJA
savvaļas dzīvības neatgriezeniska vēsturiskā attīstība, ko papildina populāciju ģenētiskā sastāva izmaiņas, sugu veidošanās un izzušana, ekosistēmu un biosfēras transformācija kopumā.
ORGANISMA IEKŠĒJĀ VIDE
raksturīga vides sastāva un īpašību relatīvā noturība, nodrošinot dzīvības procesu gaitu organismā. Cilvēkiem ķermeņa iekšējā vide ir asins, limfas un audu šķidruma sistēma.
Sonārs, atrašanās vieta
pozīcijas noteikšana objekta telpā ar izstarotajiem vai atstarotajiem signāliem (eholokācijas gadījumā - skaņas signālu uztvere). Jūrascūciņām, delfīniem, sikspārņiem ir iespēja veikt eholokāciju. Radars un elektriskā atrašanās vieta - atspoguļoto radio signālu un elektriskā lauka signālu uztvere. Iespējas šāda veida atrašanās vietai piemīt dažām zivīm - Nīlas garajam snuķim, hemarcham.
Minskas izglītības iestāde “14. ģimnāzija”
Bioloģijas kopsavilkums par tēmu:
“ ŪDENS - HABITĀTS ”
Sagatavojis 11. klases “B” klases students
Maslovskaya Eugene
Skolotājs:
Bulva Ivans Vasiļjevičs
1. Ūdens biotops - hidrosfēra.
2. Ūdens ir unikāla vide.
3. Hidrobiontu ekoloģiskās grupas.
4. Režīmi.
5. Īpašas hidrobiontu ierīces.
6. Filtrēšana kā pārtikas veids.
7. Pielāgošanās dzīvei žāvējošos dīķos.
8. Secinājums.
1. Ūdens vide - hidrosfēra
Vēsturiskās attīstības procesā dzīvie organismi ir apguvuši četrus biotopus. Pirmais ir ūdens. Dzīvībā dzīvība radās un attīstījās daudzu miljonu gadu laikā. Ūdens aptver 71% zemeslodes un veido 1/800 zemes jeb 1370 m3. Lielākā daļa ūdens koncentrējas jūrās un okeānos - 94–98%, polārajā ledus satur apmēram 1,2% ūdens un ļoti nelielu daļu - mazāk nekā 0,5%, upju, ezeru un purvu saldūdeņos. Šīs attiecības ir nemainīgas, kaut arī dabā bez pārtraukumiem ir apļveida ūdens vārti (1. att.).
Ūdens vidē dzīvo apmēram 150 000 dzīvnieku sugu un 10 000 augu, kas attiecīgi ir tikai 7 un 8% no kopējā Zemes sugu skaita. Balstoties uz to, tika secināts, ka uz sauszemes evolūcija bija daudz intensīvāka nekā ūdenī.
Okeānos, tāpat kā kalnos, tiek izteikts vertikālais zonējums. Pelaģiskie ūdeņi - viss ūdens biezums un bentāls - apakšā ir īpaši spēcīgi ekoloģiski atšķirīgi.
Ūdens biezums ir pelaģiskais, vertikāli sadalīts vairākās zonās: epipeligeal, bathipeligeal, abyssopeligial un ultra-abyssopeligial (2. att.).
Atkarībā no nolaišanās stāvas un dziļuma apakšā ir arī vairākas zonas, kas atbilst norādītajām pelaģisko zonu zonām:
Litoral - piekrastes mala, applūdusi bēguma laikā.
Supralittoral - piekrastes daļa virs plūdmaiņas augšējās līnijas, kur sasniedz sērfot.
Sublittoral - pakāpeniska zemes samazināšanās līdz 200m.
Batial - straujš zemes nolaišanās (cietzemes slīpums),
Abyssal - vienmērīga okeāna gultnes dibena nolaišana; abu zonu dziļums kopā sasniedz 3–6 km.
Īpaši bezdibenis - dziļūdens baseini no 6 līdz 10 km.
2. Ūdens ir unikāla vide.
Ūdens daudzos aspektos ir pilnīgi unikāls barotne.Ūdens molekula, kas sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma, ir pārsteidzoši stabila. Ūdens ir tāda veida savienojums, kas vienlaicīgi pastāv gāzveida, šķidrā un cietā stāvoklī.
Ūdens ir ne tikai dzīvības avots visiem dzīvniekiem un augiem uz Zemes, bet tas ir arī dzīvotne daudziem no tiem. Piemēram, tajos ietilpst daudzu zivju sugas, ieskaitot kraukļu karpas, kas apdzīvo reģiona upes un ezerus, kā arī akvārija zivis mūsu mājās. Kā redzat, viņi lieliski jūtas starp ūdens augiem. Zivis elpo ar žaunām, izdalot skābekli no ūdens. Dažu zivju sugas, piemēram, makro pākstis elpo atmosfēras gaisu, tāpēc periodiski tās paceļas uz virsmu.
Ūdens ir daudzu ūdens augu un dzīvnieku dzīvotne. Daži no viņiem visu savu dzīvi pavada ūdenī, bet citi ūdens vidē atrodas tikai dzīves sākumā. To var pārbaudīt, apmeklējot nelielu dīķi vai purvu. Ūdens elementā jūs varat atrast vismazākos pārstāvjus - vienšūnu organismus, kuru pārbaudei nepieciešams mikroskops. Tajos ietilpst daudzas aļģes un baktērijas. To daudzumu mēra miljonos uz ūdens kubikmetru.
Vēl viena interesanta ūdens īpašība ir tā, ka tas iegūst ļoti blīvu stāvokli temperatūrā virs saldūdens sasalšanas līmeņa, šie parametri ir attiecīgi 4 ° С un О ° С. Tas ir ļoti svarīgi ūdens organismu izdzīvošanai ziemā. Tā paša īpašuma dēļ ledus peld uz ūdens virsmas, veidojot aizsargkārtu ezeros, upēs un piekrastes zonās. Un tas pats īpašums veicina ūdens slāņu termisku noslāņošanos un ūdens masu sezonālo cirkulāciju ezeros apgabalos ar aukstu klimatu, kas ir ļoti svarīgi ūdens organismu dzīvībai. Ūdens blīvums ļauj uz to paļauties, kas ir īpaši svarīgi skeleta formām. Vides atbalsts ir svārstīšanās ūdenī nosacījums, un daudzi ūdens organismi ir precīzi pielāgoti šādam dzīves veidam. Ūdenī planējošie suspendētie organismi tiek apvienoti īpašā ekoloģiskā hidrobiontu grupā - planktonā.
Pilnībā attīrīts ūdens pastāv tikai laboratorijas apstākļos. Jebkurā dabiskajā ūdenī ir daudz dažādu vielu. "Neapstrādātā ūdenī" tas pamatā ir tā saucamā aizsargājošā sistēma vai oglekļa dioksīda komplekss, kas sastāv no ogļskābes, karbonāta un bikarbonāta sāls. Šis koeficients ļauj noteikt skāba, neitrāla vai bāzes ūdens veidu, pamatojoties uz tā pH vērtību, kas no ķīmiskā viedokļa nozīmē ūdeņraža jonu proporciju ūdenī. Neitrālā ūdenī, pH \u003d 7, zemākas vērtības norāda uz paaugstinātu ūdens skābumu, bet augstākas vērtības norāda, ka tas ir sārmains. Kaļķakmens apgabalos ezeru un upju ūdenim parasti ir paaugstināts pH līmenis salīdzinājumā ar ūdenstilpnēm vietās, kur kaļķakmens saturs augsnē ir zems
Ja ezeru un upju ūdeni uzskata par svaigu, tad jūras ūdeni sauc par sāļo vai iesāļo. Starp saldūdeni un sālsūdeni ir daudz starpposmu.
3. Hidrobiontu ekoloģiskās grupas.
Hidrobiontu ekoloģiskās grupas. Lielāko dzīves dažādību raksturo siltas jūras un okeāni (40 000 dzīvnieku sugu) ekvatorā un tropos, ziemeļos un dienvidos simtiem reižu ir noplicināta jūru flora un fauna. Organismu izplatībā tieši jūrā to lielākais daudzums ir koncentrēts virszemes slāņos (epipelagial) un sublitoriālajā zonā. Atkarībā no pārvietošanās un uzturēšanās paņēmieniem noteiktos slāņos jūras iedzīvotājus iedala trīs ekoloģiskās grupās: nektons, planktons un bentoss.
Nektons (nektos - peldēšana) - aktīvi pārvietojas lieli dzīvnieki, kas var pārvietoties lielos attālumos un spēcīgās straumēs: zivis, kalmāri, zibspuldzes, vaļi. Saldā ūdenī abinieki un daudzi kukaiņi pieder pie nektona.
Planktons (planktos - klejojošs, planējošs) - augu komplekts (fitoplanktons: diatoms, zaļa un zili zaļa (tikai saldūdens) aļģes, augu flagellates, peridinea utt.) Un mazu dzīvnieku organismi (zooplankton: mazi vēžveidīgie, no lielākiem) spārnotas mīkstmieši, medūzas, zilofori, daži tārpi), kas dzīvo dažādos dziļumos, bet nav spējīgi aktīvi kustēties un izturēt straumes. Planktonā ietilpst arī dzīvnieku kāpuri, kas veido īpašu grupu - Neuston. Šī ir pasīvi peldoša “īslaicīga” augšējā ūdens slāņa populācija, ko kāpuru stadijā pārstāv dažādi dzīvnieki (punduri, dzeloņbrūni un kapakodi, vēžveidīgie, adatādaiņi, poliheti, zivis, gliemji utt.). Kāpuri, augot, nonāk pelagela apakšējos slāņos. Pleistons atrodas virs Neustonas - tie ir organismi, kuros ķermeņa augšdaļa aug virs ūdens, bet apakšējā daļa - ūdenī (pīles - Lemma, sifonofori utt.). Planktonam ir liela loma biosfēras trofiskajās saitēs, jo Tas ir daudzu ūdens radību ēdiens, ieskaitot galveno barību bālvaļiem (Myatcoceti).
Bentoss (bentoss - dziļums) - dibena hidrobionti. To pārstāv galvenokārt piestiprināti vai lēnām kustīgi dzīvnieki (zoobentoss: foramineforas, zivis, sūkļi, kuņģa-zarnu trakts, tārpi, brachopod moluski, ascidijas utt.), Daudz vairāk seklā ūdenī. Seklā ūdenī bentoss satur arī augus (fitobentosu: diatoms, zaļās, brūnās, sarkanās aļģes, baktērijas). Dziļumā, kur nav gaismas, fitobentosa nav. Netālu no krasta ir ziedoši augi zoster, rūpija. Bagātīgākie grunts posmi ir visbagātākie fitobentosā.
Ezeros zoobentoss ir mazāk izplatīts un daudzveidīgs nekā jūrā. To veido vienšūņi (ciliates, dafnijas), dēles, gliemji, kukaiņu kāpuri utt. Ezeru fitobentosu veido brīvi peldoši diatomi, zaļās un zilganzaļās aļģes; brūno un sarkano aļģu nav.
Sakņojošie piekrastes augi ezeros veido atšķirīgas jostas, kuru sugu sastāvs un izskats atbilst vides apstākļiem sauszemes un ūdens robežas zonā. Hidrofīti aug ūdenī netālu no krasta - ūdenī daļēji iegremdēti augi (bultiņu lapa, baltā taurene, niedres, ķeselis, grīšļi, trefoil, niedres). Tos aizstāj hydatophytes - augi, kas iegremdēti ūdenī, bet ar peldošām lapām (lotosa, pīles, olu kapsulas, chilim, takla) un - tālāk - pilnīgi iegremdēti (kaitēkļi, elodea, hara). Hydatophytes ietver arī augus, kas peld virspusē (pīles).
Ūdens vides lielais blīvums nosaka dzīvību atbalstošo faktoru īpašo sastāvu un raksturu. Daži no tiem ir tādi paši kā uz sauszemes - karstums, gaisma, citi - ūdens spiediens (ar dziļumu palielinās par 1 atm. Uz katriem 10 m), skābekļa saturs, sāls sastāvs, skābums. Sakarā ar barotnes lielo blīvumu siltuma un gaismas vērtības ar augstuma gradientu mainās daudz ātrāk nekā uz sauszemes.
4. Režīmi.
Temperatūras režīms ūdenstilpes ir stabilākas nekā uz sauszemes. Tas ir saistīts ar ūdens fizikālajām īpašībām, jo \u200b\u200bīpaši ar augstu īpatnējo siltumu, kura dēļ ievērojama siltuma daudzuma saņemšana vai izdalīšana neizraisa pārāk asas temperatūras izmaiņas. Gada temperatūras svārstību amplitūda okeāna augšējos slāņos nav lielāka par 10-150С, kontinentālajās ūdenstilpēs - 30-350С. Ūdens dziļajiem slāņiem raksturīga nemainīga temperatūra. Ekvatoriālos ūdeņos virszemes slāņu vidējā gada temperatūra ir +26 ... + 270С, polārajos ūdeņos - apmēram 00С un zemāka. Tādējādi ūdenstilpēs ir diezgan ievērojama temperatūras apstākļu dažādība. Starp augšējiem ūdens slāņiem ar sezonālām temperatūras svārstībām, kas izteiktas tajos, un apakšējiem, kur ir vienmērīgs termiskais režīms, atrodas temperatūras lēciena zona jeb termoklīns. Termoklīns ir izteiktāks siltajās jūrās, kur temperatūras starpība starp ārējiem un dziļajiem ūdeņiem ir spēcīgāka.
Saistībā ar stabilāku ūdens temperatūras režīmu hidrobiontu vidū stenoterma ir izplatīta nekā starp sauszemes iedzīvotājiem. Euritermiskās sugas sastopamas galvenokārt seklajos kontinentālajos ūdeņos un augstu un mērenu platuma grādos, kur diennakts un sezonālās temperatūras svārstības ir ievērojamas.
Mūsu planētas ūdens apvalks (okeānu, jūru, kontinentu ūdeņu, ledus lapu kopums) sauc par hidrosfēru. Hidrosfērā plašākā nozīmē ietilpst arī gruntsūdeņi, ledus un sniegs Arktikā un Antarktikā, kā arī atmosfēras ūdens un ūdens, kas atrodas dzīvos organismos.
Lielākā daļa hidrosfēras ūdens koncentrējas jūrās un okeānos, otro vietu ieņem gruntsūdeņi, bet trešo - ledus un sniegs Arktikas un Antarktikas reģionos. Dabiskā ūdens kopējais tilpums ir aptuveni 1,39 miljardi km 3 (1/780 no planētas tilpuma). Ūdens aptver 71% zemeslodes (361 miljons km 2).
Ūdens rezerves uz planētas (% no kopējās) tika sadalītas šādi:
Ūdens - visu biosfēras elementu, ne tikai ūdenstilpņu, bet arī gaisa, dzīvo radību neatņemama sastāvdaļa. Šis ir visizplatītākais dabīgais savienojums uz planētas. Bez ūdens nevar pastāvēt ne dzīvnieki, ne augi, ne cilvēki. Jebkura organisma izdzīvošanai katru dienu nepieciešams noteikts ūdens daudzums, tāpēc brīva pieeja ūdenim ir būtiska nepieciešamība.
Šķidrais apvalks, kas pārklāj Zemi, atšķir to no kaimiņu planētām. Hidrosfēra ir svarīga dzīves attīstībai ne tikai ķīmiskajā nozīmē. Arī tās loma relatīvi nemainīga klimata uzturēšanā ir ļāvusi dzīvībai vairoties vairāk nekā trīs miljardus gadu. Tā kā visu mūžu ir nepieciešams, lai dominējošā temperatūra būtu diapazonā no 0 līdz 100 ° C, t.i. robežās, kas ļauj hidrosfērai palikt galvenokārt šķidrā fāzē, mēs varam secināt, ka temperatūra uz Zemes lielāko tās vēstures daļu izcēlās ar salīdzinošu, relatīvu noturību.
Hidrosfēra kalpo kā neorganisko un organisko vielu planētu akumulators, ko okeānā un citās ūdenstilpēs ienes upes, atmosfēras plūsmas, un to veido arī pašas ūdenstilpes. Ūdens ir lielisks siltuma izplatītājs uz Zemes. Apsildīts ar sauli pie ekvatora, tas pārnes siltumu ar gigantiskām jūras straumēm okeānos.
Ūdens ir daļa no minerālvielām, atrodas augu un dzīvnieku šūnās, ietekmē klimata veidošanos, piedalās vielu apritē dabā, veicina nogulumiežu nogulsnēšanos un augsnes veidošanos, ir lētas elektrības avots: to izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā un sadzīves vajadzībām .
Neskatoties uz šķietami pietiekamo ūdens daudzumu uz planētas, saldūdens, kas vajadzīgs cilvēku dzīvībai un daudziem citiem organismiem, patiešām trūkst. No kopējā ūdens daudzuma pasaulē 97–98% ir jūru un okeānu sālsūdens. Protams, šo ūdeni nav iespējams izmantot ikdienas dzīvē, lauksaimniecībā, rūpniecībā, pārtikas ražošanā. Un vēl viena lieta ir daudz nopietnāka: 75% Zemes saldūdens ir ledus veidā, ievērojama tā daļa ir gruntsūdeņi, un tikai 1% ir pieejams dzīvajiem organismiem. Cilvēks nežēlīgi piesārņo un blīvi iztērē šīs dārgās drupatas, kamēr ūdens patēriņš pastāvīgi palielinās. Hidrosfēras piesārņojums galvenokārt rodas rūpniecisko, lauksaimniecības un sadzīves notekūdeņu novadīšanas rezultātā upēs, ezeros un jūrās.
Svaigs ūdens - ne tikai neaizvietojams dzeramais resurss. Apūdeņotās zemes rada apmēram 40% no pasaules ražas; Apmēram 20% no visas elektroenerģijas tiek ražoti hidroelektrostacijās; No visām cilvēkiem patērētajām zivīm 12% ir upju un ezeru sugas.
Ūdens vides īpašības izriet no ūdens fizikāli ķīmiskajām īpašībām. Tādējādi augstam ūdens blīvumam un viskozitātei ir liela nozīme apkārtējā vidē. Ūdens īpatnējais svars ir samērojams ar dzīvo organismu ķermeni. Ūdens blīvums ir aptuveni 1000 reizes lielāks par gaisa blīvumu. Tāpēc ūdens organismi (īpaši aktīvi pārvietojas) saskaras ar lielu hidrodinamiskās pretestības spēku. Šī iemesla dēļ daudzu ūdensdzīvnieku grupu evolūcija devās ķermeņa formas un kustības veidu veidošanās virzienā, kas samazina vilkmi, kā rezultātā samazinājās enerģijas izmaksas peldēšanai. Tātad racionalizēta ķermeņa forma ir atrodama dažādu ūdenī dzīvojošu organismu grupu pārstāvjiem - delfīniem (zīdītājiem), kaulainām un skrimšļzivīm.
Lielais ūdens blīvums veicina arī to, ka tajā labi izplatās mehāniskās vibrācijas (vibrācijas). Tas bija svarīgi jutekļu evolūcijā, telpiskajā orientācijā un saziņā starp ūdens iemītniekiem. Četras reizes lielāks nekā gaisā skaņas ātrums ūdens vidē nosaka augstāku eholokācijas signālu frekvenci.
Ūdens vides lielā blīvuma dēļ daudziem tās iedzīvotājiem ir liegta obligātā saikne ar substrātu, kas raksturīgs sauszemes formām un rodas gravitācijas dēļ. Ir vesela grupa ūdens organismu (gan augi, gan dzīvnieki), kuri visu savu dzīvi pavada peldošā stāvoklī.
Ūdenim ir ārkārtīgi augsta siltuma jauda. Ūdens siltumietilpību uzskata par vienību. Piemēram, smilšu siltumietilpība ir 0,2, un dzelzs ir tikai 0,107 no ūdens siltuma jaudas. Ūdens spēja uzkrāt lielas siltumenerģijas rezerves ļauj izlīdzināt asas temperatūras svārstības Zemes piekrastes apgabalos dažādos gada laikos un dažādos dienas laikos: ūdens darbojas kā sava veida temperatūras regulators uz planētas.
Vispārīgās īpašības. Hidrosfēra kā dzīves ūdens vide aizņem apmēram 71% no teritorijas un 1/800 no zemeslodes apjoma. Lielākais ūdens daudzums, vairāk nekā 94%, ir koncentrēts jūrās un okeānos (5.2. Att.).
Att. 5.2. Okeāni salīdzinājumā ar zemi (saskaņā ar N. F. Reimers, 1990)
Upju un ezeru saldūdeņos ūdens daudzums nepārsniedz 0,016% no kopējā saldūdens tilpuma.
Okeānā ar jūras ienākšanu, pirmkārt, izšķir divus ekoloģiskos apgabalus: ūdens stabs - pelaģiāla un apakšā - bentāls. Atkarībā no dziļuma bentāls tiek sadalīts subliterola zona - zemes vienmērīgas nolaišanas laukums līdz 200 m dziļumam, bathylic - stāvas nogāzes laukums un bezdibenis -okeāna gultne ar vidējo dziļumu 3-6 km. Tiek dēvēti bentāla dziļākie apgabali, kas atbilst okeāna gultnes ielejām (6-10 km) ultra-bezdibenis. Tiek saukta krasta mala, kas ielejama plūdmaiņu laikā piekrastes. Tiek saukta tā piekrastes daļa, kas atrodas virs plūdmaiņas līmeņa un kas samitrināta ar sērfošanu supralittoral.
Arī okeānu atklātie ūdeņi tiek sadalīti vertikālās zonās atbilstoši bentāla zonām: tipeligial, duša-peligial, abyssopeligial (5.3. Att.).
Att. 5.3. Okeāna vertikālais ekoloģiskais zonējums
(saskaņā ar N. F. Reimers, 1990)
Aptuveni 150 000 dzīvnieku sugu jeb apmēram 7% no to kopskaita (5.4. Attēls) un 10 000 augu sugu (8%) dzīvo ūdens vidē.
Jāatzīmē, ka vairuma augu un dzīvnieku grupu pārstāvji palika ūdens vidē (viņu “šūpulis”), taču to sugu skaits ir daudz mazāks nekā sauszemes. Līdz ar to secinājums - evolūcija uz sauszemes bija daudz ātrāka.
Floras un faunas daudzveidību un bagātību izšķir ekvatorijas un tropu reģionu, galvenokārt Klusā okeāna un Atlantijas okeānu, jūras un okeāni. Uz ziemeļiem un dienvidiem no šīm zonām kvalitātes sastāvs pakāpeniski tiek samazināts. Piemēram, Austrumindijas arhipelāga reģionā ir izplatītas vismaz 40 000 dzīvnieku sugas, savukārt Laptevas jūrā - tikai 400. Lielākā daļa pasaules okeāna organismu ir koncentrēti relatīvi nelielā mērenās jūras piekrastes apgabalā un tropisko valstu mangrovju audzēs.
Upju, ezeru un purvu īpatnējais smagums, kā jau minēts, ir nenozīmīgs, salīdzinot ar jūrām un okeāniem. Tomēr tie nodrošina saldūdens piegādi augiem, dzīvniekiem un cilvēkiem.
Att. 5.4. Dzīvnieku galveno klašu sadalījums trešdienās
biotops (pēc G. V. Voitkevičas un V. A. Vronska, 1989)
Piezīme dzīvnieki, kas novietoti zem viļņotās līnijas, dzīvo jūrā, virs tās - gaisa-zemes vidē
Ir zināms, ka ne tikai ūdens vide spēcīgi ietekmē tās iedzīvotājus, bet arī hidrosfēras dzīvās vielas, iedarbojoties uz biotopu, apstrādā to un iesaista to vielu ciklā. Konstatēts, ka okeānu, jūru, upju un ezeru ūdens sadalās un tiek atjaunots biotiskajā ciklā 2 miljonu gadu laikā, t.i., tas viss vairāk nekā tūkstoš reižu caur Zemes dzīvajām vielām izgāja cauri.
Līdz ar to mūsdienu hidrosfēra ir ne tikai mūsdienu, bet arī iepriekšējo ģeoloģisko laikmetu dzīvās vielas dzīvībai svarīgās aktivitātes produkts.
Ūdens vides raksturīga iezīme ir tā mobilitāteīpaši plūstošās, strauji plūstošās straumēs un upēs. Jūrās un okeānos ir vērojamas ērbijas un straumes, spēcīgas straumes, vētras. Ezeros ūdens pārvietojas temperatūras un vēja ietekmē.
Hidrobiontu ekoloģiskās grupas. Ūdens stabs vai pelaģiāla (pelages - sea), ko apdzīvo pelaģiski organismi, kuri spēj peldēt vai uzturēties noteiktos slāņos (5.5. att.).
Att. 5.5. Okeāna un tā iedzīvotāju profils (pēc N. N. Moisejeva, 1983)
Šajā sakarā šie organismi ir sadalīti divās grupās: nektons un planktons. Trešā vides grupa ir bentoss - veido apakšas iedzīvotājus.
Nektons (nektos - peldošie) ir pelaģisko aktīvo dzīvnieku kolekcija, kurai nav tieša savienojuma ar grunti. Tie galvenokārt ir lieli dzīvnieki, kas spēj pārvietoties lielos attālumos un spēcīgās ūdens straumēs. Viņiem ir pilnveidota ķermeņa forma un labi attīstīti kustības orgāni. Pie tipiskiem nektoniskiem organismiem pieder zivis, kalmāri, vaļi, ķēdītes. Bez zivīm abinieki un aktīvi kustīgie kukaiņi pieder nektonam saldūdenī. Daudzas jūras zivis ūdens kolonnā var pārvietoties ar milzīgu ātrumu: līdz 45-50 km / h - kalmāri (Oegophside), 100–150 km / h - burinieki (Jstiopharidae) un 130 km / h - zobenzivis (Xiphias glabius).
Planktons (planktos - klejojošs, planējošs) - šī ir pelaģisko organismu kolekcija, kurai nav iespēju ātri aktivizēt kustības. Parasti tie ir mazi dzīvnieki - zooplanktons un augi - fitoplanktons, kas nevar izturēt straumes. Planktona sastāvā ietilpst arī daudzu dzīvnieku kāpuri. Planktoniskie organismi atrodas gan ūdens virsmā, gan dziļumā, gan apakšējā slānī.
Organismi, kas atrodas uz ūdens virsmas, veido īpašu grupu - neuston. Neuston sastāvs ir atkarīgs arī no daudzu organismu attīstības pakāpes. Pārejot no kāpuru stadijas, augot, viņi atstāj virsējo slāni, kas kalpoja par viņu patvērumu, pārceļas dzīvot uz grunts vai apakšējā un apakšējā slānī. Tie ietver dekapodu, dzeloņkāju, kāpostu, kāpuru un gliemeņu kāpurus, ichtiroīdus, polihetes, zivis utt.
Tiek saukti tie paši organismi, ķermeņa daļa, kas atrodas virs ūdens virsmas, bet otri - ūdenī pleiss. Tajos ietilpst pīles (Lemma), sifonofori (Siphonophora) utt.
Fitoplanktonam ir nozīmīga loma ūdenstilpņu dzīvē, jo tas ir galvenais organisko vielu ražotājs. Fitoplanktonā galvenokārt ietilpst diatomi (Diatomeae) un zaļās (Chlorophyta) aļģes, augu flagellates (Phytomastigina), peridinea (Peridineae) un kokolitoforīdi (Coccolitophoridae). Saldos ūdeņos ir plaši izplatītas ne tikai zaļās, bet arī zilganzaļās (Cyanophyta) aļģes.
Zooplanktonu un baktērijas var atrast dažādos dziļumos. Saldos ūdeņos, galvenokārt relatīvi slikti peldot, samērā lieli vēžveidīgie (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), plaši izplatīti ir daudzi rotiferi (Rotatoria) un vienšūņi.
Jūras zooplanktonā dominē mazi vēžveidīgie (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae) un vienšūņi (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). No lielajiem pārstāvjiem tās ir spārnu kājiņas (Pteropoda), medūzas (Scyphozoa) un peldošie ctenofori (Ctenophora), salpi (Salpae), daži tārpi (Aleiopidae, Tomopteridae).
Planktoniskie organismi kalpo par svarīgu pārtikas sastāvdaļu daudziem ūdensdzīvniekiem, ieskaitot tādus milžus kā baleen vaļi (Mystacoceti), att. 5.6.
5.6. Galveno enerģijas un vielu apmaiņas virzienu diagramma okeānā
Bentos (bentoss - dziļums) - organismu kopums, kas dzīvo ūdenstilpņu dibenā (uz zemes un zemē). Tas ir sadalīts zoobentoss un fitobentoss. Pārsvarā to pārstāv piestiprināti vai lēnām kustīgi vai rakdami zemes dzīvnieki. Seklā ūdenī tas sastāv no organismiem, kas sintezē organiskās vielas (ražotāji), patērē tos (patērētāji) un iznīcina (reduktorus). Dziļumā, kur nav gaismas, fitobentosa (ražotāji) nav. Jūras zoobentosā dominē foraminifori, sūkļi, zarnu dobums, tārpi, brachopods, gliemji, ascīdijas, zivis un citi. Bentiskās formas seklā ūdenī ir daudz vairāk. Viņu kopējā biomasa šeit var sasniegt desmitiem kilogramu uz 1 m 2.
Jūru fitobentosā galvenokārt ietilpst aļģes (diatoms, zaļš, brūns, sarkans) un baktērijas. Gar krastiem ir ziedoši augi - zoster (Zostera), rupia (Ruppia), phyllospodix (Phyllospadix). Fitobentosā visbagātākās ir akmeņainas un akmeņainas grunts sekcijas.
Ezeros, tāpat kā jūrās, tie izceļas planktona nektons un bentoss.
Tomēr ezeros un citās zoobentosa saldūdens ūdenstilpēs ir mazāk nekā jūrās un okeānos, un to sugu sastāvs ir vienāds. Tie galvenokārt ir vienšūņi, sūkļi, ciliārie un mazu saru tārpi, dēles, gliemji, kukaiņu kāpuri utt.
Saldūdens fitobentosu pārstāv baktērijas, diatomi un zaļās aļģes. Piekrastes augi atrodas iekšzemē no krasta ar atšķirīgām jostām. Pirmā josta ir daļēji iegremdēti augi (niedres, ķebelis, grīšļi un niedres); otrā josta - iegremdēti augi ar peldošām lapām (ūdens sarkans, olu kapsulas, ūdens lilijas, pīles). Iekšā trešā josta pārsvarā augi - rdests, elodea utt. (5.7. att.).
Att. 5.7. Augi, kas sakņojas apakšā (A):
1 cattail; 2 - chintnik; 3 - bultiņas galva; 4 - ūdensroze; 5, 6 - pestles; 7 - hara. Brīvi peldošās aļģes (B): 8, 9 - zaļgans; 10-13 - zaļa; 14-17 - diatomi; 18-20 - zili zaļš
Atbilstoši viņu dzīvesveidam ūdens augus iedala divās galvenajās ekoloģiskajās grupās: hidrofīti - augi, kas iegremdēti ūdenī tikai apakšējā daļā un parasti sakņojas zemē, un - hydatophytes - augi, kas ir pilnībā iegremdēti ūdenī, un dažreiz peld uz virsmas vai ar peldošām lapām.
Ūdens organismu dzīvē svarīgu lomu spēlē ūdens vertikālā kustība, blīvums, temperatūra, gaisma, sāls, gāze (skābeklis un oglekļa dioksīds) un ūdeņraža jonu koncentrācija (pH).
Temperatūras režīms. Ūdenī tas atšķiras, pirmkārt, ar zemāku siltuma ievadi, un, otrkārt, ar lielāku stabilitāti nekā uz sauszemes. Daļa no siltumenerģijas, kas nonāk ūdens virsmā, tiek atspoguļota, daļa tiek iztērēta iztvaikošanai. Ūdens iztvaikošana no rezervuāru virsmas, kurā iztērēti aptuveni 2263 × 8 J / g, novērš apakšējo slāņu pārkaršanu, un ledus veidošanās, kas izdala saplūšanas siltumu (333,48 J / g), palēnina to atdzišanu.
Temperatūras izmaiņas plūstošajos ūdeņos seko tās izmaiņām apkārtējā gaisā, kas atšķiras ar mazāku amplitūdu.
Mērenā platuma ezeros un dīķos termisko režīmu nosaka plaši pazīstama fiziska parādība - ūdenim maksimālais blīvums ir 4 ° C. Tajos esošais ūdens ir skaidri sadalīts trīs slāņos: augšējā - epilimnions, kura temperatūra piedzīvo krasas sezonālās svārstības; temperatūras lēciena pārejas slānis, -metalimnion, kur ir krasas temperatūras atšķirības; dziļjūra (dibens) - hipolimnijasasniedzot dibenu, kur temperatūra visu gadu mainās nedaudz.
Vasarā siltākie ūdens slāņi atrodas virspusē, bet aukstākais - apakšā. Tiek saukts šāda veida temperatūras sadalījums pa slāņiem rezervuārā tieša stratifikācijaZiemā ar temperatūras pazemināšanos apgrieztā stratifikācija. Ūdens virsmas slāņa temperatūra ir tuvu 0 ° C. Apakšā temperatūra ir aptuveni 4 ° C, kas atbilst tā maksimālajam blīvumam. Tādējādi temperatūra paaugstinās līdz ar dziļumu. Šī parādība tiek saukta temperatūras dihotomija. Tas ir novērots lielākajā daļā mūsu ezeru vasarā un ziemā. Tā rezultātā tiek traucēta vertikālā cirkulācija, veidojas ūdens blīvuma stratifikācija, īslaicīgas stagnācijas periods sākas - stagnācija (5.8. Att.).
Ar turpmāku temperatūras paaugstināšanos augšējie ūdens slāņi kļūst mazāk un mazāk blīvi un vairs negrimst - iestājas vasaras stagnācija. "
Rudenī virszemes ūdeņus atkal atdzesē līdz 4 ° C un nogrimst apakšā, izraisot masu otro sajaukšanos gadā ar temperatūras izlīdzināšanu, t.i., rudens homotermijas sākumu
Jūras vidē pastāv arī termiskā noslāņošanās, ko nosaka dziļums. Okeānos izšķir šādus slāņus Virspusēji - ūdens ir pakļauts vējam, un pēc slāņa tiek saukts par atmosfēru troposfēra vai jūra ter-mosferoi. Ūdens temperatūras ikdienas svārstības šeit tiek novērotas līdz aptuveni 50 metru dziļumam, bet sezonālās svārstības tiek novērotas arī dziļāk. Termosfēras biezums sasniedz 400 m. Vidējs -veido pastāvīga termoklīne. Temperatūra tajā dažādās jūrās un okeānos pazeminās līdz 1–3 ° C. Izplešas līdz aptuveni 1500 m dziļumam. Dziļūdens - raksturīga tāda pati temperatūra aptuveni 1-3 ° C, izņemot polāros reģionus, kur temperatūra ir tuvu 0 ° C.
Iekšā Kopumā jāatzīmē, ka okeāna augšējos slāņos gada temperatūras svārstību amplitūda kontinentālajos ūdeņos 30-35 ° С nav lielāka par 10_15 "С.
Att. 5.8. Ūdens stratifikācija un sajaukšana ezerā
(saskaņā ar E. Gunther et al., 1982)
Ūdens dziļajiem slāņiem raksturīga nemainīga temperatūra. Ekvatoriālos ūdeņos virszemes slāņu vidējā gada temperatūra ir 26–27 ° С, polārajos ūdeņos - aptuveni 0 ° С un zemāka. Izņēmums ir termiskās avoti, kur virsmas slāņa temperatūra sasniedz 85-93 ° C.
No vienas puses, ūdenī kā dzīves vidē ir diezgan ievērojama temperatūras apstākļu dažādība, un, no otras puses, ūdens vides termodinamiskās īpašības, piemēram, augsts īpatnējais siltums, augsta siltumvadītspēja un izplešanās sasalšanas laikā (šajā gadījumā ledus veidojas tikai no augšas, bet galvenais ūdens stabs nesasalst), radīt labvēlīgus apstākļus dzīviem organismiem.
Tātad daudzgadīgo hidrofītu ziemošanai upēs un ezeros liela nozīme ir temperatūras vertikālajam sadalījumam zem ledus. Blīvākais un vismazāk aukstais ūdens ar temperatūru 4 ° C atrodas apakšējā slānī, kur nokrīt ragu, pemfigus, wadocras utt. Ziemojošie pumpuri (turions) (5.9. Att.), Kā arī veseli lapu augi, piemēram, pīlēns Elodea.
Att. 5.9. Ūdenskritums (Hydrocharias morsus ranae) rudenī.
Ir redzami ziemojošie pumpuri, kas nogrimuši apakšā
(no T.K. Goryshinoi, 1979. g.)
Tika apgalvots, ka iegremdēšana ir saistīta ar cietes uzkrāšanos un augu svēršanu. Līdz pavasarim ciete pārvēršas par šķīstošiem cukuriem un taukiem, kas atvieglo nieres un ļauj tām peldēt.
Organismi mērenā platuma ūdenstilpēs ir labi pielāgoti sezonālām vertikālām ūdens slāņu kustībām, pavasara un rudens homotermijai, vasaras un ziemas stagnācijai. Tā kā ūdenstilpju temperatūras režīmam ir raksturīga liela stabilitāte, stenoterma ir plaši izplatīta starp ūdens organismiem nekā starp sauszemes organismiem.
Euritermiskās sugas sastopamas galvenokārt seklajos kontinentālajos ūdeņos un tālu un mērenu jūru piekrastē, kur ievērojamas ir diennakts un sezonālās svārstības.
Ūdens blīvums. Ūdens no gaisa atšķiras ar lielāku blīvumu. Šajā sakarā tas ir 800 reizes lielāks par gaisa vidi. Destilēta ūdens blīvums 4 ° C temperatūrā ir 1 g / cm 3. Dabisko ūdeņu blīvums, kas satur izšķīdinātus sāļus, var būt lielāks: līdz 1,35 g / cm 3. Vidēji ūdens kolonnā uz katriem 10 m dziļuma spiediens palielinās par 1 atmosfēru. Augsts ūdens blīvums atspoguļojas hidrofītu ķermeņa struktūrā. Tātad, ja sauszemes augiem ir labi attīstīti mehāniskie audi, kas nodrošina stumbru un stublāju stiprību, tad mehānisko un vadošo audu izvietojums gar stumbra perifēriju rada “caurules” struktūru, kas ir labi izturīga pret izliekumiem un līkumiem, tad hidrofītiem ir spēcīgi mehāniski samazinājumi, jo augus atbalsta ūdens. Mehāniskie elementi un vadošie saišķi bieži tiek koncentrēti kāta vai lapu kātiņa centrā, kas dod iespēju saliekties ar ūdens kustībām.
Iegremdētajiem hidrofītiem ir laba peldspēja, ko rada īpašas ierīces (gaisa spilveni, pietūkumi). Bradāšanas baseina lapas atrodas uz ūdens virsmas un zem katras loksnes ir peldošs burbulis, kas piepildīts ar gaisu. Burbulis, tāpat kā niecīga glābšanas veste, ļauj loksnei peldēt uz ūdens virsmas. Gaisa kameras stublājā atbalsta augu vertikālā stāvoklī un piegādā skābekli saknēm.
Peldspēja palielinās arī, palielinoties ķermeņa virsmai. Tas skaidri redzams mikroskopiskās planktoniskās aļģēs. Dažādi ķermeņa izaugumi viņiem palīdz brīvi “planēt” ūdens kolonnā.
Organismi ūdens vidē ir izplatīti visā tā biezumā. Piemēram, okeāna ieplakās dzīvnieki ir sastopami dziļumā, kas pārsniedz 10 000 m, un tiem ir spiediens no vairākiem līdz simtiem atmosfēru. Tātad saldūdens iedzīvotāji (peldēšanas bugs, čības, suvoji utt.) Eksperimentos iztur līdz 600 atmosfērām. Elpidia ģints holotūrieši, Priapulus caudatus tārpi dzīvo no piekrastes zonas līdz pat bezdibenim. Tajā pašā laikā jāatzīmē, ka daudzi jūru un okeānu iedzīvotāji ir samērā stenobāti un aprobežojas ar noteiktu dziļumu. Tas galvenokārt attiecas uz seklajām un dziļūdens sugām. Tikai piekrastē ir cirpējēdes Arenicola smilštārpi, gliemji - jūras apakštases (Patella). Lielā dziļumā ar vismaz 400–500 atmosfēras spiedienu tiek atrastas zivis no makšķernieku grupas, galvkājiem, vēžveidīgajiem, jūras zvaigznēm, pogonoforiem un citiem.
Ūdens blīvums ļauj dzīvnieku organismiem paļauties uz to, kas ir īpaši svarīgi skeleta formām. Barotnes atbalsts ir nosacījums, lai strauji augtu ūdenī. Tieši šim dzīvesveidam tiek pielāgoti daudzi ūdens organismi.
Gaismas režīms. Ūdens organismus lielā mērā ietekmē ūdens gaismas režīms un caurspīdīgums. Gaismas intensitāte ūdenī ir ievērojami vājināta (5.10. Att.), Jo daļa no krītošā starojuma tiek atspoguļota no ūdens virsmas, otru absorbē tā biezums. Gaismas vājināšanās ir saistīta ar ūdens caurspīdīgumu. Piemēram, okeānos ar lielu caurspīdīgumu līdz 140 m dziļumam joprojām samazinās aptuveni 1% radiācijas, un mazos ezeros ar nedaudz noslēgtu ūdeni jau līdz 2 m dziļumam - tikai procenta desmitdaļas.
Att. 5.10. Apgaismojums ūdenī dienas laikā.
Tsimjanskas rezervuārs (pēc A. A. Potapova teiktā,
Dziļums: 1 - uz virsmas; 2-0,5m; 3-1,5m; 4-2m
Sakarā ar to, ka dažādu Saules spektra daļu starus ūdens neuztver vienādi, arī gaismas spektrālais sastāvs mainās līdz ar dziļumu, un sarkanie stari tiek vājināti. Zili zaļie stari iekļūst ievērojamā dziļumā. Krēsla okeānā, kas sabiezē ar dziļumu, vispirms ir zaļa, tad zila, zila un zili violeta, nākotnē pārmaiņus mainoties pastāvīgai tumsai. Attiecīgi dzīvie organismi viens otru aizvieto ar dziļumu.
Tātad augiem, kas dzīvo uz ūdens virsmas, netrūkst gaismas, un zemūdens un īpaši dziļūdens augus sauc par “ēnu floru”. Viņiem jāpielāgojas ne tikai gaismas trūkumam, bet arī izmaiņām tā sastāvā, ražojot papildu pigmentus. To var redzēt labi zināmajā krāsojuma modelī aļģēm, kas dzīvo dažādos dziļumos. Seklos apgabalos, kur augiem joprojām ir pieejami sarkanie stari, kurus visvairāk absorbē hlorofils, zaļās aļģes dominē. Dziļākās zonās ir sastopamas brūnās aļģes, kurās papildus hlorofilam ir vēl brūnie pigmenti - fikofeīns, fuksoksantīns uc - Sarkanās aļģes, kas satur pigmentu ficoeritrīnu, dzīvo vēl dziļāk. Šeit skaidri tiek izsekota spēja uztvert saules gaismu ar dažādu viļņu garumu. Šī parādība tiek saukta hromatiskā adaptācija.
Dziļjūras sugām ir vairākas fiziskas iezīmes, kas raksturīgas ēnainiem augiem. Starp tiem jāmin fotosintēzes kompensācijas zemais punkts (30-100 luksi), fotosintēzes gaismas līknes “ēnas raksturs” ar zemu piesātinājuma plato, piemēram, aļģēm, lieliem hromatoforiem. Tā kā uz virsmas un peldošās formas šīs līknes ir vairāk “vieglākas”.
Lai fotosintēzes procesā izmantotu vāju gaismu, nepieciešams palielināts asimilējošo orgānu laukums. Tātad, bultu galviņa (Sagittaria sagittifolia) veido dažādas formas lapas, kad tās attīstās uz sauszemes un ūdenī.
Iedzimta programma kodēja attīstības iespēju abos virzienos. "Sprūda" lapu "ūdens" formu attīstībai ir ēnojums, nevis ūdens tiešā iedarbība.
Bieži vien ūdenī iegremdēto ūdensaugu lapas tiek stipri sadalītas šaurās filiformās frakcijās, piemēram, piemēram, ragapūtenī, uruti, pemfigus vai tām ir plāna caurspīdīga plāksne - olu kapsulu zemūdens lapas, ūdensrozes, iegremdētu pumpuru lapas.
Šīs pazīmes ir raksturīgas arī aļģēm, piemēram, pavedienveidīgajām aļģēm, Charovidae izdalītajiem taļiem un daudzu dziļūdens sugu plāniem caurspīdīgiem taļiem. Tas ļauj hidrofītiem palielināt ķermeņa laukuma un tilpuma attiecību, un tāpēc ar salīdzinoši zemām organiskās masas izmaksām var izveidot lielu virsmu.
Daļēji iegremdētos augos tas ir labi izteikts heterofilija t.i., atšķirības virsmas un zemūdens lapu struktūrā tajā pašā augā: Tas ir skaidri redzams daudzveidīgajā ūdens tauriņā (5.11. att.). Virspusējiem ir raksturīgas iezīmes, kas raksturīgas gaisa augu lapām (dorsoventral struktūra, labi attīstīti integrējošie audi un stomātiskais aparāts). , zemūdens - ļoti plānas vai sadalītas lapu asmeņi. Heterofīlija tika novērota arī ūdensrozēs un olu kapsulās, bultu galviņās un citās sugās.
Att. 5.11. Heterofīlija ūdens tauriņā
Ranunculus diversifolius (no T, G. Goryshina, 1979)
Lapas: 1 - virsma; 2 - zemūdens
Ilustratīvs piemērs ir kazaks (Simn latifolium), uz kura kātiņa var redzēt vairākas lapu formas, kas atspoguļo visas pārejas no parasti zemes uz parasti ūdeni.
Ūdens vides dziļums ietekmē arī dzīvniekus, to krāsu, sugu sastāvu utt. Piemēram, ezera ekosistēmā galvenā dzīve ir koncentrēta ūdens slānī, kur fotosintēzei iekļūst pietiekami daudz gaismas. Šī slāņa apakšējo robežu sauc par kompensācijas līmeni. Virs šī dziļuma augi izdala vairāk skābekļa, nekā patērē, tad citi organismi var izmantot lieko skābekli. Zem šī dziļuma fotosintēze nespēj nodrošināt elpošanu, un šajā sakarā organismiem ir pieejams tikai skābeklis, kas kopā ar ūdeni nāk no ezera virszemes slāņiem.
Spilgti un dažādu krāsu dzīvnieki dzīvo gaišos virszemes ūdens slāņos, savukārt dziļūdens sugās parasti nav pigmentu. Dzīvnieki, kas krāsoti ar sarkanīgu nokrāsu, dzīvo okeāna krēslas zonā, kas viņiem palīdz paslēpties no ienaidniekiem, jo \u200b\u200bzili violeto staru sarkanā krāsa tiek uztverta kā melna. Sarkanā krāsa ir raksturīga tādiem krēslas zonas dzīvniekiem kā jūras asari, sarkanie koraļļi, dažādi vēžveidīgie utt.
Gaismas absorbcija ūdenī ir spēcīgāka, jo zemāka ir tās caurspīdīgums, kas ir saistīts ar minerālvielu (māla, dūņu) daļiņu klātbūtni tajā. Ūdens caurspīdīgums samazinās arī strauji augot ūdens veģetācijai vasarā vai ar mazu organismu masveida pavairošanu suspensijas veidā virszemes slāņos. Caurspīdīgumu raksturo ārkārtējs dziļums, kur joprojām ir redzams Secchi speciāli nolaists disks (balts disks ar diametru 20 cm). Sargasso jūrā (caurspīdīgākie ūdeņi) Secchi disks ir redzams līdz 66,5 m dziļumam, Klusajā okeānā - līdz 59, Indijas okeānā - līdz 50, seklās jūrās - līdz 5-15 m. Upju caurspīdīgums nepārsniedz 1 -1,5 m, bet Vidusāzijas upēs Amu Darja un Sir Darja - dažus centimetrus. Tādējādi fotosintēzes zonu robežas dažādos ūdens objektos ir ļoti atšķirīgas. Tīrākajos ūdeņos fotosintēzes zona jeb eifotiskā zona sasniedz ne vairāk kā 200 m dziļumu, krēslas (disfotiskā) platums sasniedz 1000-1500 m, un saules gaisma dziļāk neieplūst apotiskajā zonā.
Dienasgaismas stundas ūdenī ir daudz īsākas (īpaši dziļākajos slāņos) nekā uz sauszemes. Gaismas daudzums ūdenstilpņu augšējos slāņos atšķiras gan no reljefa platuma, gan no gada laika. Tādējādi garas polārās naktis nopietni ierobežo laiku, kas piemērots fotosintēzei Arktikas un Antarktikas baseinos, un ledus sega apgrūtina ziemas gaismu piekļuvi visām sasalšanas ūdenstilpnēm.
Sāls režīms. Ūdens organismu dzīvē svarīga loma ir ūdens sāļumam vai sāls režīmam. Ūdens ķīmiskais sastāvs veidojas dabiski vēsturisko un ģeoloģisko apstākļu ietekmē, kā arī antropogēnā iedarbībā. Ķīmisko savienojumu (sāļu) saturs ūdenī nosaka tā sāļumu, un to izsaka gramos litrā vai gramos litrā par tūkstoš (° / od). Saskaņā ar vispārējo sāļumu ūdeni var iedalīt saldūdenī ar sāls saturu līdz 1 g / l, iesāļajā (1-25 g / l), jūras sāļumā (26-50 g / l) un sālījumos (vairāk nekā 50 g / l). Svarīgākās izšķīdinātās vielas ūdenī ir karbonāti, sulfāti un hlorīdi (5.1. Tabula).
Ūdens biotops. Īpaša ūdens organismu adaptācija. Ūdens vides galvenās īpašības. Dažas īpašas ierīces.
Ūdenim kā biotopam ir vairākas specifiskas īpašības, piemēram, augsts blīvums, spēcīgi spiediena kritumi, relatīvi zems skābekļa saturs, spēcīga saules gaismas absorbcija utt. Ūdens tilpnes un to atsevišķie posmi turklāt atšķiras ar sāls režīmu un horizontālo kustību (straumju) ātrumu. suspendētās daļiņas. Bentisko organismu dzīvībai ir svarīgas augsnes īpašības, organisko atlieku sadalīšanās veids utt. vides jomas: ūdens stabs - pelaģiāla un apakšā - bentāls . Atkarībā no dziļuma bentāls tiek sadalīts sublitoriālajā zonā - zemes pakāpeniskas samazināšanās apgabalā līdz aptuveni 200 m dziļumam, bathiālajā - stāvas nogāzes un bezdibenes zonā - okeāna gultnes platībā ar vidējo dziļumu 3-6 km.
Hidrobiontu ekoloģiskās grupas. Ūdens stabu apdzīvo organismi, kuriem ir iespēja peldēt vai uzturēties noteiktos slāņos. Šajā sakarā ūdens organismus iedala grupās.
Nektons - tas ir pelaģisko spēku aktīvi pārvietojošās dzīves kopums, nevis to savienojums ar dibenu. Tās galvenokārt ir lielas dzīvas lietas, kuras spēj pārvarēt lielus attālumus un spēcīgas ūdens straumes. Viņiem ir pilnveidota ķermeņa forma un labi attīstīti kustības orgāni. Tajos ietilpst zivis, kalmāri, vaļi, ķēdītes.
Planktons - Tas ir pelaģisko organismu kopums, kam nav iespēju ātri aktivizēt aktīvās kustības. Parasti tie ir mazi dzīvnieki - zooplanktons un augi - fitoplanktons, kas nevar izturēt straumes.
Playston - tiek saukti organismi, kas pasīvi peld uz ūdens virsmas vai ved daļēji iegremdētu dzīvesveidu. Tipiski pleistonu dzīvnieki ir sifonofori, daži gliemji utt.
Bentos - Tas ir līsts ar orgām, kas dzīvo ūdenstilpņu dibenā (uz zemes un zemē). - Pārsvarā to attēlo piestiprināts vai lēnām kustīgs, vai zemes rakšana dzīvs-mi-
Neuston - Organismu kopiena, kas dzīvo netālu no ūdens virsmas plēves. Organismi virs plēves plēves - epineustonazemāk - hiponeustonā. Neyston sastāv no dažiem vienkāršiem, maziem plaušu mīkstmiešiem, ūdens strideriem, virpuļiem, moskītu kāpuriem.
Perifitons - organismu liekšķere, kas apmetas uz zemūdens priekšmetiem vai augiem un tādējādi veidojas netīrumi uz dabiskām vai mākslīgām cietām virsmām - akmeņiem, klintīm, kuģu zemūdens daļām, ķekatām (aļģēm, kapakodi, moluskiem, bryozoans, sūkļiem utt.).
Ūdens vides galvenās īpašības.
Ūdens blīvums ir faktors, kas nosaka ūdens organismu pārvietošanās apstākļus un spiedienu dažādos dziļumos. Destilētam ūdenim blīvums 4 ° C ir 1 g / cm3. Dabisko ūdeņu, kas satur izšķīdušus sāļus, blīvums var būt lielāks - līdz 1,35 g / cm3. Spiediens palielinās ar dziļumu aptuveni 1 × 105 Pa (1 atm) vidēji uz katriem 10 m.
Straujā spiediena gradienta dēļ ūdenstilpēs hidrobionti kopumā ir daudz eurātiskāki nekā sauszemes organismi. Dažas sugas, kas izplatītas dažādos dziļumos, rada spiedienu no vairākiem līdz simtiem atmosfēras. Piemēram, Elpidia ģints holothurians, Priapulus caudatus tārpi dzīvo no piekrastes zonas līdz ultra-bezdibenim. Pat saldūdens iedzīvotāji, piemēram, ciliati, mazuļi, vaboles utt., Eksperimentā var izturēt līdz 6 · 10 7 Pa (600 atm).
Skābekļa režīms. Skābeklis nonāk ūdenī galvenokārt aļģu fotosintēzes aktivitātes un difūzijas dēļ no gaisa. Tāpēc ūdens staba augšējie slāņi, kā likums, šai gāzei ir bagātāki nekā apakšējie. Palielinoties temperatūrai un sāļumam, skābekļa koncentrācija tajā samazinās. Ūdens iemītnieku vidū ir daudz sugu, kuras var paciest plašas skābekļa satura svārstības ūdenī līdz gandrīz pilnīgai prombūtnei. (euroksibionti - “oksi” - skābeklis, “bionts” - iedzīvotājs). Tomēr vairākas sugas stenoksibiontisks - tie var pastāvēt tikai ar pietiekami augstu ūdens piesātinājumu ar skābekli (varavīksnes foreles, foreles, pūtītes, Planaria alpina ciliārais tārps, vareņu kāpuri, pavasara mušas utt.). Hidrobiontu elpošana tiek veikta vai nu caur ķermeņa virsmu, vai caur specializētiem orgāniem - žaunām, plaušām, traheju.
Sāls režīms. Ja sauszemes dzīvniekiem un augiem vissvarīgāk ir nodrošināt organismu ar ūdeni tā deficīta apstākļos, tad hidrobiontiem ne mazāk svarīgi ir uzturēt noteiktu ūdens daudzumu organismā ar tā pārpalikumu vidē. Ūdens pārpalikums šūnās noved pie osmotiskā spiediena izmaiņām tajās un svarīgāko dzīvībai svarīgo funkciju pārkāpuma. Lielākā daļa ūdens iedzīvotāju poikilosmotisks: osmotiskais spiediens viņu ķermenī ir atkarīgs no apkārtējā ūdens sāļuma. Tāpēc hidrobiontiem galvenais veids, kā uzturēt to sāls līdzsvaru, ir izvairīties no dzīvotnēm ar nepiemērotu sāļumu. Ir mugurkaulnieki, augstāki vēži, kukaiņi un to kāpuri, kas dzīvo ūdenī homoosmotisks sugas, uzturot pastāvīgu osmotisko spiedienu organismā, neatkarīgi no sāļu koncentrācijas ūdenī.
Temperatūras režīms ūdenstilpes ir stabilākas nekā uz sauszemes. Gada temperatūras svārstību amplitūda okeāna augšējos slāņos ir ne vairāk kā 10–15 ° C, kontinentālajās ūdenstilpēs - 30–35 ° C. Ūdens dziļajiem slāņiem raksturīga nemainīga temperatūra. Ekvatoriālos ūdeņos virszemes slāņu vidējā gada temperatūra ir + (26–27) ° C, polārajos ūdeņos tā ir aptuveni 0 ° C un zemāka. Karstās zemes avotos ūdens temperatūra var tuvināties +100 ° C, bet zemūdens geizeros ar augstu spiedienu uz okeāna dibena tiek reģistrēta temperatūra +380 ° C. Saistībā ar stabilāku ūdens temperatūras režīmu hidrobiontu vidū stenoterma ir izplatīta nekā starp sauszemes iedzīvotājiem. Euritermiskās sugas sastopamas galvenokārt seklajos kontinentālajos ūdeņos un augstu un mērenu platuma grādos, kur diennakts un sezonālās temperatūras svārstības ir ievērojamas.
Gaismas režīms. Ūdenī ir daudz mazāk gaismas nekā gaisā. Pārdomas ir stiprākas, jo zemāka ir Saules pozīcija, tāpēc diena zem ūdens ir īsāka nekā uz sauszemes. Piemēram, vasaras diena netālu no Madeiras salas 30 m dziļumā - 5 stundās, bet 40 m dziļumā - tikai 15 minūtes. Straujš gaismas daudzuma samazinājums ar dziļumu ir saistīts ar tā absorbciju ūdenī. Stari ar dažādu viļņu garumu netiek absorbēti vienādi: sarkanie izzūd tuvu virsmai, bet zili zaļie iekļūst daudz dziļāk. Krēsla okeānā, kas sabiezē ar dziļumu, vispirms ir zaļa, tad zila, zila un zili violeta, beidzot dodot ceļu pastāvīgai tumsai. Tādējādi zaļās, brūnās un sarkanās aļģes, kas specializējas gaismas uztveršanā ar dažādu viļņu garumu, gūst panākumus viena otrai. Dzīvnieku krāsa mainās līdz ar dabisko dziļumu. Visizteiktākās un mainīgākās krāsas ir piekrastes un sublitoriālo zonu iedzīvotāji. Daudziem dziļiem organismiem, piemēram, alu organismiem, nav pigmentu. Krēslas zonā ir plaši izplatīta sarkana krāsa, kas šajos dziļumos papildina zilo gaismu.
Okeāna tumšajos dziļumos organismi kā vizuālās informācijas avotu izmanto dzīvo lietu izstaroto gaismu. Ar