47. Вода как среда обитания организмов. Хроматическая адаптация. Характеристика и адаптации гидатофитов и гидрофитов. Приведите примеры.

Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, слабая освещенность, слабая прозрачность и др. Водоемы и отдельные их участки различаются, кроме того, солевым режимом, скоростью горизонтальных перемещений (течений), содержанием взвешенных частиц. Температура имеет здесь меньшее значение. Для жизни придонных организмов имеют значение свойства грунта, режим разложения органических остатков и т. п. Поэтому наряду с адаптациями к общим свойствам водной среды ее обитатели должны быть приспособлены и к разнообразным частным условиям. Обитатели водной среды получили в экологии общее название гидробионтов. Они населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды. В любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане и входящих в него морях различают прежде всего две экологические области: толщу воды – пелагиаль и дно – бенталь. Бенталь – супралитораль, литораль, сублитораль, батиаль, абиссаль, ультраабиссаль. Пелагиаль – эпипелагиаль (до 200м, определяется проникновением солн.света, достаточного для фотосинтеза), батипелагиаль, абиссопелагиаль.

В озерах и прудах умеренных широт термический режим определяется хорошо известным физическим явлением — вода обладает максимальной плотностью при 4°С. Вода в них четко делится на три слоя: верхний — эпилимнион, температура которого испытывает резкие сезонные колебания; переходный, слой температурного скачка, —металимнион, где отмечается резкий перепад температур; глубоководный (придонный) — гиполимнион доходящий до самого дна, где температура в течение года изменяется незначительно.

Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О2 из-за усиленного его потребления. Например, в Мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации – она в 7-10 раз ниже, чем в поверхностных водах, населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным.

Вода отличается от воздуха большей плотностью. В этом отношении она в 800 раз превосходит воздушную среду.

Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине-фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц.

Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды – в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском – до 50, в мелких морях – до 5-15 м. Прозрачность рек в среднем 1–1,5 м, а в самых мутных реках, например в среднеазиатских Амударье и Сырдарье, всего несколько сантиметров. Граница зоны фотосинтеза поэтому сильно варьирует в разных водоемах. В самых чистых водах эуфотическая зона, или зона фотосинтеза, простирается до глубин не свыше 200 м, сумеречная, или дисфотиче-ская, зона занимает глубины до 1000–1500 м, а глубже, в афотическую зону, солнечный свет не проникает совсем.

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции.

Бентос – обитатели придонной зоны.

Планктон – парящие организмы в воде. Выделяют зооплактон (моллюски, простейшие, икра и мальки) и фитопланктон (водоросли). Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение относительной поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов или щети-нок, что увеличивает трение о воду; 2) уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопле-ния в теле жиров, пузырьков газа и т. п. У диатомовых водорослей запасные вещества отлагаются не в виде тяжелого крахмала, а в виде жировых капель. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстона – обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой. Те же организмы, часть тела которых находится над поверхностью воды, а другая — в воде, получили название плейстон. К ним относят ряску (Lemma), сифонофоры (Siphonophora)

Нектон — это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. К типичным нектонным организмам относятся рыбы, кальмары, киты, ластоногие. К нектону в пресных водах кроме рыб относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые.

Хроматическая Адаптация — это явление, представляющее собой приспособительное изменение окраски водорослей под влиянием изменения спектрального состава света за счет увеличения количества пигментов, имеющих окраску, дополнительную к цвету падающих лучей. Характерно для сине-зеленых (Cyanophyta) и красных (Rhodophyta) водорослей.

Так, растения, живущие на поверхности воды, не испытывают недостатка света, а погруженные и особенно глубоководные относят к «теневой флоре». Им приходится адаптироваться не только к недостатку света, но и к изменению его состава выработкой дополнительных пигментов. Это прослеживается на известной закономерности окраски у водорослей, обитающих на разных глубинах. В мелководных зонах, где растениям еще доступны красные лучи, которые в наибольшей степени поглощаются хлорофиллом, как правило, преобладают зеленые водоросли. В более глубоких зонах встречаются бурые водоросли, имеющие кроме хлорофилла бурые пигменты фикофеин, фукоксантин и др. Еще глубже обитают красные водоросли, содержащие пигмент фико-эритрин. Здесь четко прослеживается способность к улавливанию солнечных лучей с разной длиной волны. Данное явление получило название хроматической адаптации.

Абиотические факторы водной среды.

На долю воды приходится 71% всей поверхности Земли. Водные условия образуют своеобразную среду обитания живых организмов, отличающуюся от наземной плотностью и вязкостью. Плотность воды в 800 раз, а вязкость в 55 раз больше, чем воздуха. Океан – главный приёмник и аккумулятор солнечной энергии, т.к. вода обладает высокой теплоёмкостью. Основные свойства водной среды:

Подвижность, т. е постоянное перемещение водных масс в пространстве

Температурная стратификация, т. е изменение температуры воды по глубине водного объекта

Режим, связанный с периодическими изменениями температуры. Самыми низкими температурами воды считают –2 0С, самыми высокими 35 – 370 С.

В глубоких водоемах 3 зоны:

1. Световая

2. Сумеречная

3. Зона вечного мрака

Биолюминесценция – свечение живых организмов. У них в тканях световые бактерии.

Прозрачность воды, определяющая световой режим под её поверхностью. От прозрачности и мутности зависит фотосинтез, а следовательно и накопление органического вещества, которое возможно лишь в пределах эвфотической зоны (эв – пере, фотос - свет), т. е. в том слое где процессы фотосинтеза преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависит от содержания в воде взвешенных веществ, в том числе от поступающих в водные объекты вместе с пром выбросами.

Солёность – содержание в не растворённых карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах преобладают карбонаты (до 80 %). Воды открытого океана содержат в среднем 35 г/л солей.

Количество растворённого кислорода и диоксида озота.

Конценрация ионов водорода, т е рН.