Плотность

приспособления гидробионтов к высокой плотности воды?

Воде свойственна высокая плотность (1 г/см3, что в 800 раз больше плотности воздуха) и вязкость.

1) У растений очень слабо развиты или вовсе отсутствуют механические ткани – им опора сама вода. Большинству свойственна плавучесть, за счет воздухоносных межклеточных полостей. Характерно активное вегетативное размножение, развитие гидрохории – вынос цветоносов над водой и распространение пыльцы, семян и спор поверхностными течениями.

2) У живущих в толще воды и активно плавающих животных тело имеет обтекаемую форму и смазано слизью, уменьшающей трение при передвижении. Развиты приспособления для повышения плавучести: скопления жира в тканях, плавательные пузыри у рыб, воздухоносные полости у сифонофор. У пассивно плавающих животных увеличивается удельная поверхность тела за счет выростов, шипов, придатков; тело уплощается, происходит редукция скелетных органов. Разные способы передвижения: изгибание тела, с помощью жгутиков, ресничек, реактивный способ передвижения (головомоллюски).

У придонных животных исчезает или слабо развит скелет, увеличиваются размеры тела, обычна редукция зрения, развитие осязательных органов.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение является одним из важных параметров воды. Оно определяет силу сцепления между молекулами воды, а также форму поверхности жидкости.

Если бы вода имела низкое поверхностное натяжение, она бы улетучилась или испарилась.

Поверхностное натяжение можно измерить. Единицей измерения является дин/см. Водопроводная вода имеет поверхностное натяжение около 73 дин/см, внутри- и внеклеточная вода около 43 дин/см.

Вода с низким поверхностным натяжением более биологически доступна. Она легче вступает в межмолекулярные взаимодействия.

Б ольшая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды (поверхностную пленку). По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки (Gyronidae, Veliidae), жуки вертячки (Gerridae) и др. Членистоногое, касающееся воды окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. Когда подъемная сила (F), направленная вверх, больше массы животного, последнее и будет удерживаться на воде благодаря поверхностному натяжению. Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально кубу размера, а поверхностное натяжение увеличивается как линейная величина.

Многие насекомые (водомерки, ногохвостки и др.) не только передвигаются по поверхности воды, но взлетают с нее и садятся, как на твердую опору. Более того, живые существа приспособились использовать даже внутреннюю сторону водной поверхности. Личинки комаров повисают на ней с помощью несмачиваемых щетинок, а маленькие улитки – прудовики и катушки – ползают по ней в поисках добычи.

((Попадая в воду, колония огненных муравьёв образует что-то вроде живого плота. В таком состоянии насекомые могут более или менее в целости и сохранности добраться до суши. «Плот» держат на воде физические характеристики и поведенческие особенности муравьёв.

Если бросить муравья в воду, он не утонет: его тело покрыто водоотталкивающим воскоподобным веществом, он весь окружён пузырьками воздуха, «прикреплёнными» к его экзоскелету, к тому же насекомое спасает поверхностное натяжение воды. Один муравей может свободно разгуливать по водной глади. 

Попадая в воду, эти насекомые хватают друг друга за мандибулы и ноги, причём сила захвата в 400 раз превышает вес муравьиного тельца. Сцепившись так, муравьи удерживают множество маленьких пузырьков воздуха, «захваченных» отдельными особями и попавших между ними. В результате вода не может просочиться между муравьями. То есть воздух, «собранный» множеством насекомых, объединяется и переходит как бы в коллективное владение, удерживая на плаву всех.

Дальше — больше. Другие члены колонии взгромождаются на тех, кто лежит на воде. Когда конструкция начинает погружаться, муравьи синхронно напрягают мышцы, чтобы ещё сильнее уплотнить «дно» и воспрепятствовать всякой возможности «течи». Если вам захочется утопить колонию, то намного проще будет добавить в воду мыло — оно ослабит поверхностное натяжение, и муравьёв не спасут никакие воздушные пузыри и водоотталкивающее покрытие.

спасательная физика муравьиного плота подкреплена поведенческими механизмами. У колонии на воде поддерживается постоянная толщина — а значит, насекомые «с умом» распределяются по поверхности своего ковчега — так, чтобы не утонуть от перегруза. На плоту плывут все члены колонии, при этом матка и яйца находятся в центре, окружённые дополнительной плотной оболочкой из муравьёв-рабочих.))