Абиотические факторы водной среды
Температурный режим
Температурный режим гидросферы коренным образом отличается от такового в других средах. Колебания температур в Мировом океане сравнительно невелики: самая низкая около - 2 0 С, а самая высокая - приблизительно 36 0 С. С глубиной температура воды в океане падает. На глубинах всех океанов залегает слой холодной воды (от - 1,87 до + 2 0 С).
В пресных внутренних водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев воды колеблется от - 0,9 до + 25 0 С. в более глубинных составляет 4-5 0 С. Исключением являются термальные источники, где температура поверхностного слоя достигает 85-93 0 С.
Такие термодинамические особенности водной среды, как высокая удельная теплоемкость, большая теплопроводность и расширение при замерзании, создают особо благоприятные условия для жизни. Эти условия обеспечиваются высокой скрытой температурой плавления воды, в результате чего зимой подо льдом температура никогда не бывает ниже точки замерзания. Так как наибольшей плотностью вода обладает при 4 0 С, а при замерзании расширяется, то зимой лед образуется лишь сверху, основная же толща воды не промерзает.
Поскольку температурный режим водоемов характеризуется большой стабильностью, организмы, обитающие в них, отличаются относительным постоянством температуры тела и обладают узким диапазоном приспособленности к колебаниям температуры среды.
Плотность и вязкость
Воде свойственны также значительная плотность и вязкость. На растениях это сказывается в том, что у них слабо развиты или вовсе не развиты механические ткани, поэтому стебли их эластичны и легко изгибаются. У многих водных животных покровы обильно смазываются слизью, уменьшающей трение при передвижении, а тело приобретает обтекаемую форму.
Давление. Водные организмы на разных глубинах испытывают различное давление. Глубоководные приспособлены к высокому давлению (до 1000 атм.), обитатели же поверхностных слоев высокому давлению не подвержены. В среднем в водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм.
Прозрачность и световой режим
Особенно эти факторы сказываются на распределении фотосинтезирующих растений. В мутной воде они обитают только в поверхностном слое. Уменьшается прозрачность воды и при бурном разрастании водной растительности, массовом размножении мелких организмов, живущих в поверхностных слоях.
Вода способна к поглощению света. Быстрее всего поглощаются красные лучи, а сине-зеленые проникают на значительные глубины. Соответственно этому с глубиной зеленые водоросли сменяются бурыми и красными, пигменты которых приспособлены к улавливанию лучей с разной длиной волны, в том числе и зеленых.
В поверхностных слоях воды обычно обитают ярко и разнообразно окрашенные животные, а глубоководные обычно лишены пигментов.
Соленость воды
Вода - хороший растворитель многих минеральных соединений. В результате природным водоемам свойственен определенный химический состав. Наибольшее значение имеют карбонаты, сульфаты, хлориды. Количество растворенных солей на 1 л воды в пресных водоемах не превышает 0,5 г (обычно меньше), в морях и океанах достигает 35 г. Обычно общее содержание солей, растворенных в воде, выражается в промилле (‰) - десятых долях процента. Выделяют водоемы:
Пресные - до 0,5 ‰ (большинство наших озер и рек).
Солоноватые - от 0,5 до 30 ‰ (лиманы, аустории).
Эугалиные (настоящие соленые) - 30-40 ‰
Гипергалиные (пересоленые) - более 40 ‰.
Пресноводные организмы обитают в гипотонической среде: среде, концентрация солей которой ниже, чем в жидкостях тела и тканей. Поэтому в них постоянно проникает вода, и они вынуждены удалять ее. Поэтому у них хорошо выражены процессы осморегуляции. Концентрация солей в жидкостях тела и тканей морских организмов изотонична концентрации растворенных солей в окружающей воде. Поэтому осморегуляторные функции у них менее развиты.
Кислород
Его содержание в воде обратно пропорционально температуре. С понижением температуры растворимость кислорода и других газов увеличивается. Накопление растворенного в воде кислорода происходит в результате поступления его из атмосферы и вследствие фотосинтетической деятельности растений. При перемешивании воды содержание кислорода возрастает.
Углекислый газ
Растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода. В воде его в 700 раз больше, чем в атмосфере. Его источником помимо атмосферы служат карбонаты и бикарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез водных растений и принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных.
Концентрация водородных ионов (рН)
Пресноводные бассейны с рН = 3,7 - 4,7 считаются кислыми, 6,97 - 7,3 - нейтральными, с рН больше 7,8 - щелочными. В пресных водоемах рН испытывает даже суточные колебания. Морская вода более щелочная и ее рН значительно меньше изменяется, чем в пресной. С глубиной рН уменьшается.
Большинство пресноводных рыб выдерживает рН от 5 до 9. Если рН меньше 5, наблюдается массовая гибель рыб, а выше 10 - погибают все рыбы и другие животные.
В кислых водах преобладают сфагновые мхи, но отсутствуют беззубки, редко встречаются другие моллюски, но обильно распространены раковинные корненожки. В щелочных водах развиваются многие виды рдестов, элодея.