4. Основні принципи і поняття гідробіології.

Гідробіологія, як екологічна наука, виходить з того, що живі організми не можуть існувати без оточуючого їх світу, який при цьому лишається обєктивною реальністю не залежно від присутності чи відсутності в ньому тих або інших організмів.

Середовище (середовище існування) – історично складена сукупність усіх умов, що діють на організм, популяцію чи біоценоз, спричинюючи їх відповідну реакцію, забезпечуючи їх існування та обмін речовин і енергії. Середовище – складова частина біогеоценозу або екосистеми. Знаючи життєві потреби виду та властивості водойми, можна скласти уяву про останню як про сприятливе або несприятливе середовище мешкання цього виду.

З поняттям “середовище” близько перегукується поняття “екологічна ніша” – місце конкретного виду в природі, яке включає не лише положення виду в просторі, а й його функціональну роль в даному угрупованні (трофічні зв’язки тощо) та його положення відносно абіотичних умов існування. Якщо місце проживання (середовище) – це ніби “адреса” виду, то екологічна ніша – його “професія”. Екологічна ніша може бути зайнята чи не зайнята видом. Вираз “вільна екологічна ніша” означає, що в даній екосистемі слабка конкуренція за певний вид ресурсу (корм, житло, прихисток тощо) і наявні ресурси використовуються видом, що входить до аналогічних екосистем, але відсутнім у даній ніші, не повністю.

Елементи середовища, які безпосередньо впливають на існування виду (угруповання, популяції), називаються діючими факторами, або просто факторами. За своєю природою вони можуть бути поділені на абіотичні – фізико-хімічний вплив неживого середовища; біотичні – вплив одних живих істот на інші та антропогенні – вплив наслідків діяльності людини на живу природу. Слід вирізняти від антропогенних антропічні фактори – прямий вплив людини, як біологічного виду, на середовище (виїдання, випалювання, витоптування тощо).

За характером дії виділяють модифікуючі (всі абіотичні фактори –температура, світло, сольовий склад тощо) та регулюючі (біотичні фактори – конкуренція, паразитизм, хижацтво).

Різні види можуть існувати лише в певних межах мінливості факторів середовища. Амплітуда коливань фактора, яку може витримати вид, називається його екологічною валентністю. Форми з широкою екологічною валентністю позначаються як еврибіонтні (eurys - широкий), з вузькою – як стенобіонтні (stenos - вузький). Прикладом стенобіонтних форм можуть бути мадрепорові корали, псамофільні інфузорії; а еврібіонтних – більшість прісноводних найпростіших, деякі коловертки та ракоподібні. Види з дуже високим ступенем еврибіонтності називаються убіквістами (тростина звичайна росте у водоймах і на суходолі, на глинистих і піщаних грунтах; сірий вовк живе в лісах і степах від тундри до пустелі).

Близькими до убіквістів є космополіти – види (роди, родини тощо) рослин і тварин, поширені в усіх (чи майже в усіх) частинах земної кулі (рудий тарган, кімнатна муха, горобці тощо).

Ступінь екологічної валентності можна оцінювати не тільки відносно широкого комплексу факторів (еври- чи стенобіонтність), але й відносно кожного окремо взятого фактора, прибавляючи до його назви грецькі приставки “еври-“, “оліго-“ чи “стено-“ (евритермний, олігосапробний, стеногалінний тощо).

Якщо стенобіонтні види потребують для нормального існування високих значень певного фактора, то в їх характеристиці до української назви фактора добавляють “–любивий”, а до грецької – “-фільний” (fileo - люблю). Наприклад, стенотермні форми, які мешкають в теплих водах, називають теплолюбивими, або термофільними, в холодних – холодолюбивими, або кріофільними (krios - холод).

Якщо представники виду уникають високих значень фактора, це позначається терміном, утвореним із назви фактора та добавки грецькою “–фобний” (fobos - боязнь). Наприклад, види, що не переносять помітного засолення води, називаються галофобними (gals - сіль).

Іноді види, що мешкають в умовах високих значень певного фактора, називаються його біонтами. Зокрема, види, що заселяють солоні води, називають галобіонтами, а тих, що мешкають на течії, - реобіонтами (reo - теку).

Екологічна валентність виду тим ширша, чим більш мінливе його середовище і навпаки. Чим більше певний фактор відхиляється від середніх значень, тим одноманітніше населення даної водойми. Знання типу водойми, в якій мешкають гідробіонти, дозволяє отримати певну уяву про середовище останніх (називаючи види морськими, озерними чи річковими, ми до певної міри вимальовуємо їх екологічний образ.

Подальша конкретизація екологічного образу можлива шляхом зясування приуроченості виду до певних біотопів всередині водойми та вивчення комплексу умов, притаманних цим біотопам.

До оcновних, найбільш відмінних між собою біотопів гідросфери відносяться товща води, або пелагіаль (pelagos - відкрите море) та дно водойм – бенталь (benthos - глибина). Відповідно, в якості основних життєвих форм водного населення віділяють пелагос – мешканців товщі води і бентос – мешканців дна. При більш строгому підході виділяють окремо зообентос, зооперифітон, або обростання (гідробіонти, що мешкають на межі фаз вода-твердий субстрат), зоофітос, а також пелагобентос (форми, здатні почергово вести то пелагічний, то бентосний спосіб життя) та псамон (мешканці піщаних берегів водойм в зоні прибою – деякі водорості, інфузорії, дрібні черви, личинки комах тощо).

Залежно від розмірів зообентос умовно поділяють на макрозообентос (черви, молюски, ракоподібні, личинки комах тощо); мікрозообентос (менші за 0,5 мм); мейозообентос (0,5-10 мм); мезозообентос (1,5-2,0 мм) та іноді мега(ло)зообентос (річкові раки уніоніди, анодонти, дрейсени). Донну макрофауну також підрозділяють на інфауну (організми, що мешкають у товщі грунту), онфауну (ті, що перебувають на поверхні донних відкладень) та епіфауну, або зооперифітон (ті, що живуть на поверхні твердого субстрату). Рослини, що поселяються на поверхні різних предметів та живих тілах, занурених у товщу води, відносять до зоофітосу, або періфітону (peri - навколо, phyton - рослина).

Cеред населення пелагіалі вирізняють представників планктону (planktos - ширяючий) та нектону (nectos - плаваючий). До першого відносяться види, або не здатні до активного руху, або ті, що не можуть протидіяти току води, яким переносяться з місця на місце (водорості, найпростіші, нематоди, дрібні ракоподібні, коловертки, яйця та личинки деяких гідробіонтів). Під терміном зоопланктон найчастіше розуміють мезозоопланктон – сукупність водних тварин мезо- і частково мікророзміру (від 0,2 до 3,5 мм) (Арсан та ін., 2006; Трохимець, Алексієнко, 2003, 2005, 2011). Враховуючи екологічне різноманіття зоопланктону, його поділяють у на такі частини: облігатний (постійний), факультативний (тимчасовий) і випадковий зоопланктон, або на екологічні групи – придонно-фітофільна, прибережно-фітофільна, пелагічна тощо.

Пелагічні організми, частина тіла яких знаходиться у воді, а частина над її поверхнею (ряска, сифонофори), отримали назву плейстона (plein - плавати на кораблі).

До нектонних видів належать тварини, рухова активність яких достатня для подолання водних течій (крупні ракоподібні, більшість головоногих, деякі плазуни та ссавці).

Особливу життєву форму, що отримала назву нейстон (nein - плавати), утворюють рослини і тварини, життя яких пов’язане з поверхневою плівкою води (деякі найпростіші та коловертки, клопи водомірки, жуки вертячки тощо).

Cyкупність завислих у воді органічних часток (детрит, або триптон) і планктонних організмів називається сестоном (sestos - просіяний).

Поряд з видами, адаптованими до мешкання лише у водному середовищі, гідробіологія вивчає також і тих, що можуть існувати як у воді, так і на суходолі (водяний лютик, земноводна гречка, стрілолист, деякі раки, жаби, тритони, бобер, хохуля, нутрія, ондатра, видра). Форми, адаптовані до існування як у повітряному, так і водному середовищі, називаються амфібіонтними. Серед них в особливу групу виділяють напівводні організми, частина тіла яких знаходиться у воді, а частина – в повітрі (комиш, очерет, осока тощо).

Нарешті, до гідробіологічних обєктів відносяться водні стадії розвитку гетеротопних, або повітряно-водних організмів, частина життєвого циклу яких здійснюється в повітряному, а частина – у водному середовищі (одноденки, волохокрильці, веснянки, бабки тощо).

За особливостями життєвих циклів бентосні організми розділяють на 2 групи: на тих, що повязані з донним середовищем протягом усього життя - перманентна фауна, та тварин, що мешкають на дні лише протягом певних стадій свого розвитку – темпоральна фауна (гетеротопні організми).

Контрольні запитання.

1. Які проблеми водозабезпечення притаманні Україні?

2. Що є предметом досліджень загальної гідробіології?

3. Охарактеризуйте основні методи оцінки якості води (визначення фізико-хімічних складових, біоіндикація, біотестування, кількісний облік та облік біомаси, енергетичний принцип).

4. Охарактеризуйтеприкладні напрями досліджень в гідробіології (продукційна, санітарна, технічна, навігаційна, сільсько-господарська, медико-ветеринарна та космічна гідробіології; водна токсикологія).

5. Розкрийте зміст понять: середовище, екологічна ніша.

6. Охарактеризуйте вплив абіотичних та біотичних факторів середовища.

7. Розкрийте зміст понять: екологічна валентність, еврибіонтні та стенобіонтні види, убіквісти, космополіти.

8. У чому плягає взаємозв’язок екологічної валентності та мінливості середовища?

9. Розкрийте зміст понять: пелагіаль, бенталь, періфітон, планктон, нектон, плейстон.

10. Які організми називаються амфібіонтними, напівводними, гетеротопними, або повітряно-водними?

Лекція 2. Умови існування, видовий склад

та життєві форми населення гідросфери