28.2 Поток энергии в экосистеме

Экосистема — не просто сумма популяций и условий среды, а система взаимодейст­вий

между ними. Благодаря этим взаимо­действиям у экосистем появляются новые свойства, главное из которых способность к самоподдержанию. Экосистемы самоподдерживаются благодаря круговороту веществ и по­току энергии. Рассмотрим, что это такое, на примере озера.

В озеро поступает энергия в виде солнечного света. Водные растения за счет энергии света синтезируют орга­нические вещества из углекислого газа и воды. Автотрофные ор­ганизмы,

способные к синтезу органических веществ из неорганических, по их роли в сообществе называются про­дуцентами («образователи»). Расте­ния идут в пищу животным, которые сами не способны к синтезу органики из неорганики. Такие гетеротрофные организмы называются консументами («потребители»).

Бактерии и грибы, играющие глав­ную роль в разложении органики, называются реду­центами («разруши­тели»).

Итак, органическое вещество, об­разованное растениями, переходит в тела животных, а затем при участии бактерий вновь превращается в не­органические вещества, усваивае­мые растениями. В экосистеме осуще­ствляется круговорот веществ.

В синтезируемых продуцентами органических соединениях запасена энергия, получен­ная экосистемой от Солнца. Часть ее идет на нужды самих продуцентов — расходуется на транспорт веществ, процессы синте­за, рассеивается в виде тепла в ходе клеточного дыхания. Поэтому для консументов доступна лишь часть энергии, запасенной продуцен­тами. Еще меньшую долю энергии могут использовать консументы, питающие­ся дру­гими консументами. Часть энергии, рассеянная в виде тепла, не может быть использо­вана вновь для образования биомассы. Поэтому не­обходим постоянный приток энергии, чтобы сообщество могло существо­вать.

29.1 Основные адаптации гидробионтов к условиям жизни в водной среде

Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации  гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук  развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Ряд видов улавливает даже колебания очень низкой частоты (инфразвуки), возникающие при изменении ритма волн, и заблаговременно спускается перед штормом из поверхностных слоев в более глубокие (например, медузы). Многие обитатели водоемов – млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные – сами издают звуки. Ракообразные осуществляют это трением друг о друга различных частей тела; рыбы – с помощью плавательного пузыря, глоточных зубов, челюстей, лучей грудных плавников и другими способами. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений, например для ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т. п., и особенно развита у обитателей мутных вод и больших глубин, живущих в темноте.

Ряд гидробионтов отыскивает пищу и ориентируется при помощи эхолокации – восприятия отраженных звуковых волн (китообразные). Многие воспринимают отраженные электрические импульсы,  производя при плавании разряды разной частоты. Известно около 300 видов рыб, способных генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Пресноводная рыбка водяной слон (Mormyrus kannume) посылает до 30 импульсов в секунду, обнаруживая беспозвоночных, которых она добывает в жидком иле без помощи зрения. Ряд рыб использует электрические поля также для защиты и нападения (электрический скат, электрический угорь и др.). Наиболее древний способ ориентации, свойственный всем водным животным, – восприятие химизма среды.  Хеморецепторы многих гидробионтов обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях, которые характерны для многих видов рыб, они ориентируются в основном по запахам, с поразительной точностью находя места нереста. Тонкость обоняния чрезвычайно велика у рыб, совершающих особенно далекие миграции.

Специфика приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах. На Земле существует много временных, неглубоких водоемов, возникающих после разлива рек, сильных дождей, таяния снега и т. п. В этих водоемах, несмотря на краткость их существования, поселяются разнообразные гидробионты.

Общими особенностями обитателей пересыхающих бассейнов являются способности давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды. Представители многих видов при этом закапываются в ил, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности – гипобиоза. Так ведут себя щитни, ветвистоусые рачки, планарии, малощетинковые черви, моллюски. Многие мелкие виды образуют цисты, выдерживающие засуху, – таковы солнечники, инфузории, корненожки, ряд веслоногих рачков. Другие переживают неблагоприятный период в стадии высокоустойчивых яиц. Наконец, некоторым мелким обитателям пересыхающих водоемов присуща уникальная способность высыхать до состояния пленки, а при увлажнении возобновлять рост и развитие. Фильтрация как тип питания. Многие гидробионты обладают особым характером питания – это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов

Адаптации живых организме к водной среде. Главнейшими адаптациями водных организмов к жизни в водной среде являются следующие. Из-за низкого содержания кислорода в водной среде отсутствуют гидробионты с высоким уровнем процессов жизнедеятельности. Типичными ее обитателями являются организмы с непостоянной температурой тела, относящиеся к группе эктотермных организмов. В периоды недостатка кислорода они способны снижать интенсивность процессов жизнедеятельности, многие из них — вплоть до состояния анабиоза. Высокоорганизованные теплокровные (животные с высоким уровнем процессов жизнедеятельности — киты, дельфины, тюлени, морские котики и др.) живут в водной среде только благодаря дыханию атмосферным воздухом, который они вдыхают, периодически подымаясь из глубин к поверхности воды.

Адаптация гидробионтов к высокой плотности воды происходила по двум направлениям. Одни из них, в основном микроскопически мелкие, используют ее как опору и находятся в состоянии свободного парения благодаря приспособлениям, снижающим удельную массу тела (отсутствие утяжеляющего скелета, наличие капелек жира или воздуха и др.) либо увеличивающим трение поверхности тела о воду (мелкие размеры тела, выросты покровов тела). Эти гидробионты образовали экологическую группировку, названную планктоном (от греч. planktos —  парящий, блуждающий). Выделяют растительный планктон (фитопланктон) и животный фитопланктон (зоопланктон). Для всех планктонных организмов характерно отсутствие способности противостоять течению воды.

Организмы другой экологической группировки гидробионтов, названной нектоном (от греч. nektos — плавающий), напротив, активно плавающие животные, способные преодолевать силу течения. Самыми типичными представителями этой группы являются рыбы и головоногие моллюски. Для них характерна обтекаемая форма тела, развитая мускулатура, позволяющая быстро передвигаться в водной среде.

Планктонные и нектонные организмы освоили толщу воды водоемов. Донную же область заселили организмы бентоса (от греч. bentos — глубина). Многие из них имеют тяжелые известковые раковины (моллюски), мощную хитинизированную кутикулу (речной рак, крабы, омары, лангусты), органы прикрепления к грунту (присоски у пиявок, крючья у личинок ручейников, ризоиды и корни у растений).