Water is de habitat van levende organismen. Algemene kenmerken van het aquatisch milieu. De grote blauwe vinvis is de reus van de planeet Aarde. Beschrijving en foto van de blauwe vinvis
De bewoners van het aquatisch milieu kregen een algemene naam in de ecologie hydrobionten. Ze bewonen de oceanen, continentale wateren en grondwater. In elk reservoir kunnen zones worden onderscheiden volgens de omstandigheden.
In de oceaan en haar samenstellende zeeën worden voornamelijk twee ecologische gebieden onderscheiden: de waterkolom - pelagiaal en de bodem benthal. De bewoners van de abyssale en ultra-abyssale diepten leven in duisternis, bij constante temperatuur en enorme druk. De hele populatie van de oceaanbodem werd genoemd benthos.
Basiseigenschappen van het aquatisch milieu.
Dichtheid van water is een factor die de voorwaarden voor de beweging van waterorganismen en druk op verschillende diepten bepaalt. Voor gedestilleerd water is de dichtheid 1 g/cm3 bij 4°C. De dichtheid van natuurlijk water dat opgeloste zouten bevat, kan hoger zijn, tot wel 1,35 g/cm3. De druk neemt met de diepte toe met gemiddeld ongeveer 1 · 105 Pa (1 atm) voor elke 10 m. De dichtheid van water maakt het mogelijk om erop te leunen, wat vooral belangrijk is voor niet-skeletachtige vormen. De dichtheid van het medium is een voorwaarde om in water te zweven en veel hydrobionts zijn precies aangepast aan deze manier van leven. Zwevende organismen die in water zweven, worden gecombineerd tot een speciale ecologische groep hydrobionten - plankton("planktos" - stijgende). Plankton wordt gedomineerd door eencellige en koloniale algen, protozoa, kwallen, siphonophores, ctenoforen, gevleugelde en gekielde weekdieren, verschillende kleine schaaldieren, larven van bodemdieren, viseieren en jongen, en vele anderen. Zeewier (fytoplankton) passief in het water zweven, terwijl de meeste planktondieren wel in staat zijn actief te zwemmen, maar in beperkte mate.. Een speciaal soort plankton is de ecologische groep neuston("nein" - om te zwemmen) - de bewoners van de oppervlaktefilm van water op de grens met de lucht. De dichtheid en viscositeit van water hebben grote invloed op de mogelijkheid om actief te zwemmen. Dieren die snel kunnen zwemmen en de kracht van stromingen kunnen overwinnen, worden gecombineerd tot een ecologische groep. nekton("nektos" - drijvend).
Zuurstof modus. In met zuurstof verzadigd water is het gehalte niet hoger dan 10 ml per 1 liter, wat 21 keer lager is dan in de atmosfeer. Daarom zijn de omstandigheden voor de ademhaling van hydrobionts veel gecompliceerder. Zuurstof komt voornamelijk in het water door de fotosynthetische activiteit van algen en diffusie vanuit de lucht. Daarom zijn de bovenste lagen van de waterkolom in de regel rijker aan dit gas dan de onderste. Met een toename van de temperatuur en het zoutgehalte van water, neemt de zuurstofconcentratie daarin af. In lagen die zwaar bevolkt zijn door dieren en bacteriën, kan door de verhoogde consumptie een sterk tekort aan O 2 ontstaan. In de buurt van de bodem van waterlichamen kunnen de omstandigheden bijna anaëroob zijn.
Onder het waterleven zijn er veel soorten die grote schommelingen in het zuurstofgehalte in het water kunnen verdragen, tot aan de bijna volledige afwezigheid ervan. (euryoxybiont)s - "oxy" - zuurstof, "biont" - inwoner). Deze omvatten bijvoorbeeld gastropoden. Onder vissen kunnen karpers, zeelten, kroeskarpers een zeer lage verzadiging van water met zuurstof weerstaan. Echter, een aantal soorten stenoxybiont- ze kunnen alleen bestaan bij een voldoende hoge verzadiging van water met zuurstof (regenboogforel, forel, witvis).
Zout modus. Onderhoud water balans hydrobionts heeft zijn eigen bijzonderheden. Als het voor landdieren en planten van het grootste belang is om het lichaam van water te voorzien in omstandigheden van een tekort, dan is het voor in het water levende organismen niet minder belangrijk om een bepaalde hoeveelheid water in het lichaam te houden wanneer het teveel is. omgeving. Een overmatige hoeveelheid water in de cellen leidt tot een verandering in hun osmotische druk en een schending van de belangrijkste vitale functies. Het meeste waterleven poikilosmotisch: de osmotische druk in hun lichaam hangt af van het zoutgehalte van het omringende water. Daarom is de belangrijkste manier voor waterorganismen om hun zoutbalans te behouden, het vermijden van habitats met een ongeschikt zoutgehalte. Zoetwatervormen kunnen niet in de zeeën voorkomen, mariene vormen tolereren geen ontzilting. Gewervelde dieren, hogere rivierkreeften, insecten en hun in het water levende larven behoren tot homoiosmotisch soorten, waarbij een constante osmotische druk in het lichaam wordt gehandhaafd, ongeacht de concentratie van zouten in het water.
Lichte modus. Er is veel minder licht in water dan in lucht. Een deel van de stralen die op het oppervlak van het reservoir invallen, wordt weerkaatst in de lucht. De reflectie is sterker naarmate de zon lager staat, waardoor de dag onder water korter is dan op het land. In de donkere diepten van de oceaan gebruiken organismen het licht van levende wezens als bron van visuele informatie. De gloed van een levend organisme heet bioluminescentie. De reacties die worden gebruikt om licht te genereren, zijn gevarieerd. Maar in alle gevallen is dit de oxidatie van complexe organische verbindingen (luciferines)) met behulp van eiwitkatalysatoren (luciferase).
Manieren van oriëntatie van dieren in het aquatisch milieu. Leven in constante schemering of duisternis beperkt de mogelijkheden enorm visuele oriëntatie hydrobionten. In verband met de snelle verzwakking van lichtstralen in water, oriënteren zelfs de eigenaren van goed ontwikkelde gezichtsorganen zich met hun hulp alleen van dichtbij.
Geluid verplaatst zich sneller in water dan in lucht. Oriëntatie op geluid is over het algemeen beter ontwikkeld in hydrobionts dan visueel. Een aantal soorten pikken zelfs zeer laagfrequente trillingen op (infrageluiden) , ontstaan wanneer het ritme van de golven verandert, en daalt van tevoren voor de storm van de oppervlaktelagen naar de diepere (bijvoorbeeld kwallen). Veel bewoners van waterlichamen - zoogdieren, vissen, weekdieren, schaaldieren - maken zelf geluiden. Een aantal hydrobionts zoeken naar voedsel en navigeren met behulp van echolocatie– perceptie van gereflecteerde geluidsgolven (walvisachtigen). Velen nemen gereflecteerde elektrische impulsen waar , het produceren van ontladingen van verschillende frequenties tijdens het zwemmen. Een aantal vissen gebruiken ook elektrische velden voor verdediging en aanval (elektrische pijlstaartrog, elektrische paling, enz.).
Voor diepteoriëntatie hydrostatische drukperceptie. Het wordt uitgevoerd met behulp van statocysten, gaskamers en andere organen.
Filtratie als een soort voedsel. Veel waterorganismen hebben een speciale aard van voeding - dit is het zeven of sedimenteren van deeltjes van organische oorsprong die in water zijn gesuspendeerd en talrijke kleine organismen.
Lichaamsvorm. De meeste hydrobionts hebben een gestroomlijnde lichaamsvorm.
Verspreiding van organismen naar leefomgeving
In het proces van een lange historische ontwikkeling van levende materie en de vorming van steeds meer perfecte vormen van levende wezens, werden organismen, die nieuwe habitats beheersten, op aarde verdeeld volgens zijn minerale schillen (hydrosfeer, lithosfeer, atmosfeer) en aangepast aan het bestaan onder strikt omschreven voorwaarden.
Het eerste levensmiddel was water. In haar is het leven ontstaan. Met de historische ontwikkeling begonnen veel organismen de grond-luchtomgeving te bevolken. Als gevolg hiervan verschenen terrestrische planten en dieren, die zich snel ontwikkelden en zich aanpasten aan nieuwe bestaansvoorwaarden.
Tijdens het functioneren van levende materie op het land, veranderden de oppervlaktelagen van de lithosfeer geleidelijk in bodem, in een eigenaardig, volgens V. I. Vernadsky, bio-inert lichaam van de planeet. De bodem begon te worden bewoond door zowel aquatische als terrestrische organismen, waardoor een specifiek complex van zijn bewoners ontstond.
Dus, op moderne aarde vier levensomgevingen worden duidelijk onderscheiden - water, land-lucht, bodem en levende organismen, die aanzienlijk verschillen in hun omstandigheden. Laten we ze allemaal eens bekijken.
Algemene karakteristieken. Wateromgeving leven, hydrosfeer, beslaat tot 71% van het gebied de wereldbol. In termen van volume worden de waterreserves op aarde geschat op 1370 miljoen kubieke meter. km, dat is 1/800 van het volume van de wereld. De grootste hoeveelheid water, meer dan 98%, is geconcentreerd in de zeeën en oceanen, 1,24% wordt vertegenwoordigd door ijs in de poolgebieden; in zoet water van rivieren, meren en moerassen is de hoeveelheid water niet groter dan 0,45%.
Ongeveer 150.000 diersoorten (ongeveer 7% van hun totale aantal op de wereld) en 10.000 plantensoorten (8%) leven in het aquatisch milieu. Ondanks het feit dat vertegenwoordigers van de overgrote meerderheid van groepen planten en dieren in het aquatische milieu (in hun "wieg") bleven, is het aantal van hun soorten veel minder dan dat van terrestrische. Dit betekent dat de evolutie op het land veel sneller ging.
De meest diverse en rijk aan planten en dieren wereld zeeën en oceanen van de equatoriale en tropische gebieden (vooral de Stille en Atlantische Oceaan). Ten zuiden en ten noorden van deze gordels neemt de kwalitatieve samenstelling van organismen geleidelijk af. Ongeveer 40.000 diersoorten zijn verspreid in het gebied van de Oost-Indische archipel, en slechts 400 in de Laptev Zee. Tegelijkertijd is het grootste deel van de organismen van de Wereldoceaan geconcentreerd in een relatief klein gebied van zeekusten gematigde zone en tussen de mangroven van tropische landen. In uitgestrekte gebieden ver van de kust zijn er woestijngebieden die praktisch verstoken zijn van leven.
Het aandeel van rivieren, meren en moerassen in vergelijking met dat van zeeën en oceanen in de biosfeer is onbeduidend. Niettemin creëren ze een toevoer van zoet water die nodig is voor een groot aantal planten en dieren, maar ook voor de mens.
Het aquatisch milieu heeft een sterke invloed op zijn bewoners. Op zijn beurt beïnvloedt de levende substantie van de hydrosfeer het milieu, verwerkt het en betrekt het bij de circulatie van stoffen. Er is berekend dat het water van de zeeën en oceanen, rivieren en meren in 2 miljoen jaar uiteenvalt en in de biotische cyclus wordt hersteld, d.w.z. alles is meer dan duizend keer door de levende materie van de planeet gegaan *. De moderne hydrosfeer is dus een product van de vitale activiteit van levende materie, niet alleen van moderne, maar ook van vroegere geologische tijdperken.
Kenmerkend voor het aquatisch milieu is zijn mobiliteit, zelfs in stilstaande wateren, om nog maar te zwijgen van stromende, snelstromende rivieren en beken. Eb en vloed, krachtige stromingen, stormen worden waargenomen in de zeeën en oceanen; In meren beweegt water onder invloed van wind en temperatuur. De beweging van water zorgt voor de toevoer van waterorganismen met zuurstof en voedingsstoffen, leidt tot een egalisatie (daling) van de temperatuur in het hele reservoir.
De bewoners van waterlichamen hebben passende aanpassingen aan de mobiliteit van de omgeving ontwikkeld. In stromende waterlichamen zijn er bijvoorbeeld zogenaamde "vervuilende" planten die stevig vastzitten aan onderwaterobjecten - groene algen (Cladophora) met een pluim van processen, diatomeeën (Diatomeae), watermossen (Fontinalis), die een dichte bedekking vormen, zelfs op stenen in stormachtige rivierkloven.
Dieren hebben zich ook aangepast aan de mobiliteit van het watermilieu. Bij vissen die in snelstromende rivieren leven, is het lichaam bijna rond in dwarsdoorsnede (forel, witvis). Ze bewegen meestal in de richting van de stroming. Ongewervelde dieren van stromende waterlichamen blijven meestal op de bodem, hun lichaam is afgeplat in de dorso-ventrale richting, velen hebben verschillende fixatie-organen aan de ventrale zijde, waardoor ze zich kunnen hechten aan onderwaterobjecten. In de zeeën ervaren organismen van de getijden- en brandingszones de sterkste invloed van bewegende watermassa's. Zeepokken (Balanus, Chthamalus), buikpotigen (Patella Haliotis) en sommige soorten schaaldieren die zich in de spleten van de kust verbergen, komen veel voor op rotsachtige kusten in de brandingszone.
In het leven van waterorganismen gematigde breedtegraden verticale beweging van water in stilstaande reservoirs speelt een belangrijke rol. Het water daarin is duidelijk verdeeld in drie lagen: de bovenste epilimnion, waarvan de temperatuur sterke seizoensschommelingen ervaart; temperatuurspronglaag - metalimnion (thermocline), waar sprake is van een scherpe temperatuurdaling; onderste diepe laag, hypolimnion - hier varieert de temperatuur het hele jaar door licht.
In de zomer bevinden de warmste waterlagen zich aan de oppervlakte en de koudste - onderaan. Een dergelijke gelaagde temperatuurverdeling in een reservoir wordt directe stratificatie genoemd. In de winter, met een daling van de temperatuur, wordt omgekeerde stratificatie waargenomen: koude oppervlaktewateren met een temperatuur onder 4 ° C bevinden zich boven relatief warme wateren. Dit fenomeen wordt temperatuurdichotomie genoemd. Het is vooral uitgesproken in de meeste van onze meren in zomer en winter. Als gevolg van de temperatuurdichotomie wordt in het reservoir een dichtheidsgelaagdheid van water gevormd, wordt de verticale circulatie verstoord en treedt een periode van tijdelijke stagnatie in.
In het voorjaar wordt oppervlaktewater door verwarming tot 4 °C dichter en zakt het dieper, en vanuit de diepte stijgt op zijn plaats warmer water op. Als gevolg van een dergelijke verticale circulatie treedt homothermie in het reservoir in, d.w.z. gedurende enige tijd wordt de temperatuur van de gehele watermassa gelijk. Bij een verdere temperatuurstijging worden de bovenste waterlagen minder dicht en zinken niet meer - zomerstagnatie treedt in.
In de herfst koelt de oppervlaktelaag af, wordt dichter en zakt dieper, waardoor warmer water naar de oppervlakte wordt verdrongen. Dit gebeurt vóór het begin van de herfsthomothermie. Bij het afkoelen oppervlaktewater onder de 4 °C worden ze weer minder dicht en blijven ze weer aan de oppervlakte. Als gevolg hiervan stopt de watercirculatie en treedt winterstagnatie in.
Organismen in waterlichamen van gematigde breedtegraden zijn goed aangepast aan seizoensgebonden verticale bewegingen van waterlagen, aan lente- en herfsthomothermie en aan zomer- en winterstagnatie (Fig. 13).
In meren op tropische breedtegraden daalt de watertemperatuur aan het oppervlak nooit onder de 4 °C, en de temperatuurgradiënt daarin wordt duidelijk uitgedrukt tot in de diepste lagen. Het mengen van water vindt hier in de koudste tijd van het jaar in de regel onregelmatig plaats.
Bijzondere levensomstandigheden ontwikkelen zich niet alleen in de waterkolom, maar ook op de bodem van het reservoir, omdat er geen beluchting in de bodem is en minerale verbindingen eruit worden weggespoeld. Daarom hebben ze geen vruchtbaarheid en dienen ze voor waterorganismen alleen als een min of meer vast substraat, dat voornamelijk een mechanisch-dynamische functie vervult. In dit opzicht krijgen de afmetingen van de bodemdeeltjes, de dichtheid van hun onderlinge aanpassing en de weerstand tegen uitspoeling door stroming de grootste ecologische betekenis.
Abiotische factoren van het aquatisch milieu. Water als levend medium heeft bijzondere fysische en chemische eigenschappen.
Het temperatuurregime van de hydrosfeer verschilt fundamenteel van dat in andere omgevingen. Temperatuurschommelingen in de Wereldoceaan zijn relatief klein: de laagste is ongeveer -2 ° C en de hoogste is ongeveer 36 ° C. De trillingsamplitude ligt hier dus binnen 38 °C. De temperatuur van de oceanen daalt met de diepte. Zelfs in tropische gebieden op een diepte van 1000 m niet groter is dan 4-5°С. Op de diepten van alle oceanen bevindt zich een laag koud water (van -1,87 tot +2°C).
In zoete binnenwateren van gematigde breedten varieert de temperatuur van de oppervlaktewaterlagen van -0,9 tot +25°C, in diepere wateren is dit 4-5°C. Thermische bronnen zijn een uitzondering, waar de temperatuur van de oppervlaktelaag soms 85-93 ° bereikt.
Dergelijke thermodynamische kenmerken van het aquatisch milieu, zoals een hoge specifieke warmtecapaciteit, een hoge thermische geleidbaarheid en uitzetting bij bevriezing, creëren vooral: gunstige omstandigheden voor het leven. Deze voorwaarden worden ook verzekerd door de hoge latente smeltwarmte van water, waardoor de temperatuur onder het ijs in de winter nooit onder het vriespunt komt (voor zoet water ongeveer 0°C). Omdat water de hoogste dichtheid heeft bij 4 ° C en uitzet wanneer het bevriest, vormt zich in de winter ijs alleen van bovenaf, terwijl de hoofddikte niet bevriest.
Omdat het temperatuurregime van waterlichamen wordt gekenmerkt door grote stabiliteit, onderscheiden de organismen die erin leven zich door een relatief constante lichaamstemperatuur en hebben ze een smal aanpassingsvermogen aan schommelingen in de omgevingstemperatuur. Zelfs kleine afwijkingen in het thermische regime kunnen leiden tot significante veranderingen in het leven van dieren en planten. Een voorbeeld is de "biologische explosie" van de lotus (Nelumbium caspium) in het meest noordelijke deel van zijn leefgebied - in de Wolga-delta. Lange tijd bewoonde deze exotische plant slechts een kleine baai. In het afgelopen decennium is het areaal lotusstruikgewas bijna 20 keer groter geworden en beslaat nu meer dan 1.500 hectare wateroppervlak. Zo'n snelle verspreiding van de lotus wordt verklaard door de algemene daling van het niveau van de Kaspische Zee, die gepaard ging met de vorming van vele kleine meren en estuaria aan de monding van de Wolga. in heet zomermaanden het water hier warmde meer op dan voorheen, en dit droeg bij aan de groei van lotusstruiken.
Water wordt ook gekenmerkt door een aanzienlijke dichtheid (in dit opzicht is het 800 keer groter dan lucht) en viscositeit. Deze kenmerken beïnvloeden planten doordat ze weinig of geen mechanisch weefsel ontwikkelen, dus hun stengels zijn erg elastisch en gemakkelijk te buigen. De meeste waterplanten zijn inherent aan het drijfvermogen en het vermogen om in de waterkolom te blijven hangen. Ze stijgen dan naar de oppervlakte en vallen dan weer. Bij veel waterdieren wordt het omhulsel overvloedig gesmeerd met slijm, wat wrijving tijdens beweging vermindert, en het lichaam krijgt een gestroomlijnde vorm.
Organismen in het aquatisch milieu zijn verspreid over de gehele dikte (in oceanische depressies zijn dieren gevonden op diepten van meer dan 10.000 m). Natuurlijk ervaren ze op verschillende diepten verschillende drukken. Diepzee is aangepast aan hoge druk (tot 1000 atm), terwijl de bewoners van de oppervlaktelagen er niet aan onderhevig zijn. Gemiddeld neemt in de waterkolom voor elke 10 m diepte de druk met 1 atm toe. Alle hydrobionts zijn aan deze factor aangepast en zijn dienovereenkomstig verdeeld in diepzee en leven op ondiepe diepten.
Grote invloed in het water levende organismen worden beïnvloed door de transparantie van water en zijn lichtregime. Dit heeft vooral invloed op de verspreiding van fotosynthetische planten. In modderige waterlichamen leven ze alleen in de oppervlaktelaag en waar er een grote transparantie is, dringen ze tot aanzienlijke diepten door. Een bepaalde troebelheid van het water wordt gecreëerd door een enorme hoeveelheid deeltjes die erin zweven, wat de penetratie beperkt zonnestralen. Troebelheid van water kan worden veroorzaakt door deeltjes minerale stoffen (klei, slib), kleine organismen. De transparantie van water neemt ook af in de zomer met de snelle groei van watervegetatie, met de massale reproductie van kleine organismen die in de oppervlaktelagen zweven. Het lichtregime van reservoirs is ook afhankelijk van het seizoen. In het noorden, op gematigde breedten, wanneer waterlichamen bevriezen en het ijs nog steeds bedekt is met sneeuw van bovenaf, is de penetratie van licht in de waterkolom ernstig beperkt.
Het lichtregime wordt ook bepaald door de regelmatige afname van licht met de diepte doordat water zonlicht absorbeert. Tegelijkertijd worden stralen met verschillende golflengten anders geabsorbeerd: rode zijn het snelst, blauwgroene doordringen tot aanzienlijke diepten. De oceaan wordt donkerder met de diepte. De kleur van de omgeving verandert tegelijkertijd, geleidelijk van groenachtig naar groen, dan naar blauw, blauw, blauwviolet, vervangen door constante duisternis. Dienovereenkomstig worden met diepte groene algen (Chlorophyta) vervangen door bruine (Phaeophyta) en rode (Rhodophyta), waarvan de pigmenten zijn aangepast om zonlicht met verschillende golflengten op te vangen. Met diepte verandert de kleur van dieren natuurlijk ook. In het oppervlak leven meestal lichte waterlagen, fel en divers gekleurde dieren, terwijl diepzeesoorten verstoken zijn van pigmenten. In de schemerzone van de oceaan zijn dieren geschilderd in kleuren met een roodachtige tint, waardoor ze zich kunnen verbergen voor vijanden, omdat de rode kleur in de blauwviolette stralen als zwart wordt waargenomen.
Het zoutgehalte speelt een belangrijke rol in het leven van waterorganismen. Zoals u weet, is water een uitstekend oplosmiddel voor veel minerale verbindingen. Als gevolg hiervan worden natuurlijke waterlichamen gekenmerkt door een bepaalde chemische samenstelling. De belangrijkste zijn carbonaten, sulfaten, chloriden. De hoeveelheid opgeloste zouten per 1 liter water in zoetwaterlichamen is niet groter dan 0,5 g (meestal minder), in de zeeën en oceanen bereikt deze 35 g (tabel 6).
Tabel 6Verdeling van basische zouten in verschillende waterlichamen (volgens R. Dazho, 1975)
Calcium speelt een essentiële rol in het leven van zoetwaterdieren. Weekdieren, schaaldieren en andere ongewervelde dieren gebruiken het om hun schelpen en exoskelet te bouwen. Maar zoetwaterlichamen verschillen, afhankelijk van een aantal omstandigheden (de aanwezigheid van bepaalde oplosbare zouten in de bodem van het reservoir, in de bodem en bodem van de oevers, in het water van de stromende rivieren en beken), zowel qua samenstelling sterk en in de concentratie van daarin opgeloste zouten. Zeewateren zijn in dit opzicht stabieler. Bijna alle bekende elementen zijn erin gevonden. In termen van belangrijkheid wordt echter tafelzout op de eerste plaats ingenomen, daarna magnesiumchloride en sulfaat en kaliumchloride.
Zoetwaterplanten en dieren leven in een hypotone omgeving, dat wil zeggen in een omgeving waarin de concentratie van opgeloste stoffen lager is dan in lichaamsvloeistoffen en weefsels. Door het verschil in osmotische druk buiten en binnen het lichaam, dringt water constant het lichaam binnen, en zoetwater-hydrobionts worden gedwongen om het intensief te verwijderen. In dit opzicht hebben ze goed gedefinieerde processen van osmoregulatie. De concentratie van zouten in lichaamsvloeistoffen en weefsels van veel mariene organismen is isotoon met de concentratie van opgeloste zouten in het omringende water. Daarom zijn hun osmoregulerende functies niet in dezelfde mate ontwikkeld als in zoet water. Moeilijkheden bij de osmoregulatie zijn een van de redenen waarom veel zeeplanten en vooral dieren er niet in slaagden om zoetwaterlichamen te bevolken en, met uitzondering van bepaalde vertegenwoordigers, typische mariene bewoners bleken te zijn (intestinaal - Coelenterata, stekelhuidigen - Echinodermata, pogonophores - Pogonophora, sponzen - Spongia, manteldieren - Tunicata). Op dat dezelfde tijd leven insecten praktisch niet in de zeeën en oceanen, terwijl zoetwaterbassins er overvloedig door worden bevolkt. Typisch mariene en typisch zoetwatersoorten tolereren geen significante veranderingen in het zoutgehalte van het water. Het zijn allemaal stenohaliene organismen. Er zijn relatief weinig euryhaliene dieren van zoetwater- en mariene oorsprong. Ze worden meestal, en in aanzienlijke aantallen, aangetroffen in brak water. Dit zijn zoetwater snoekbaars (Stizostedion lucioperca), brasem (Abramis brama), snoek (Esox lucius), en de familie van harder (Mugilidae) kan worden genoemd van de mariene.
In zoet water zijn planten gebruikelijk, versterkt op de bodem van het reservoir. Vaak bevindt hun fotosynthetische oppervlak zich boven het water. Dit zijn lisdodde (Typha), riet (Scirpus), pijlpunt (Sagittaria), waterlelies (Nymphaea), eicapsules (Nuphar). In andere zijn de fotosynthetische organen ondergedompeld in water. Deze omvatten vijverwier (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Sommige hogere planten zoet water is verstoken van wortels. Ze zijn ofwel vrij drijvend of groeien op onderwaterobjecten of algen die aan de grond zijn bevestigd.
Als zuurstof geen rol van betekenis speelt voor het luchtmilieu, dan is het voor het water de belangrijkste omgevingsfactor. Het gehalte aan water is omgekeerd evenredig met de temperatuur. Met afnemende temperatuur neemt de oplosbaarheid van zuurstof, net als andere gassen, toe. De ophoping van zuurstof opgelost in water vindt plaats als gevolg van het binnendringen van de atmosfeer, evenals door de fotosynthetische activiteit van groene planten. Wanneer water wordt gemengd, wat typisch is voor stromende wateren en vooral voor snelstromende rivieren en beken, neemt ook het zuurstofgehalte toe.
Verschillende dieren hebben verschillende zuurstofbehoeften. Forel (Salmo trutta), witvis (Phoxinus phoxinus) zijn bijvoorbeeld erg gevoelig voor het tekort en leven daarom alleen in snelstromend koud en goed gemengd water. Voorn (Rutilus rutilus), kemphaan (Acerina cernua), karper (Cyprinus carpio), kroeskarper (Carassius carassius) zijn pretentieloos in dit opzicht, en de larven van muggen chironomids (Chironomidae) en oligochaete wormen (Tubifex) leven op grote diepte , waar helemaal geen of heel weinig zuurstof is. Waterinsecten en longweekdieren (Pulmonata) kunnen ook leven in wateren met een laag zuurstofgehalte. Ze stijgen echter systematisch naar de oppervlakte en slaan een tijdje frisse lucht op.
Kooldioxide is ongeveer 35 keer beter oplosbaar in water dan zuurstof. Er zit bijna 700 keer meer van in water dan in de atmosfeer waar het vandaan komt. De bron van kooldioxide in water zijn bovendien carbonaten en bicarbonaten van alkali- en aardalkalimetalen. Kooldioxide in water zorgt voor fotosynthese van waterplanten en neemt deel aan de vorming van kalkhoudende skeletformaties van ongewervelde dieren.
Van groot belang in het leven van waterorganismen is de concentratie van waterstofionen (pH). Zoetwaterzwembaden met een pH van 3,7-4,7 worden als zuur beschouwd, 6,95-7,3 zijn neutraal en die met een pH hoger dan 7,8 worden als alkalisch beschouwd. In zoetwaterlichamen ervaart de pH zelfs dagelijkse schommelingen. Zeewater is meer alkalisch en de pH verandert veel minder dan zoet water. De pH neemt af met de diepte.
De concentratie van waterstofionen speelt een belangrijke rol bij de verdeling van hydrobionten. Bij een pH van minder dan 7,5 groeien halfgras (Isoetes), burrweed (Sparganium) bij 7,7-8,8, d.w.z. in een alkalische omgeving ontwikkelen zich veel soorten vijverwier en elodea. Sphagnummossen (Sphagnum) overheersen in het zure water van de moerassen, maar er zijn geen laminabranch weekdieren van het geslacht Toothless (Unio), andere weekdieren zijn zeldzaam, maar schelpwortelstokken (Testacea) zijn er in overvloed. De meeste zoetwatervissen zijn bestand tegen een pH van 5 tot 9. Als de pH lager is dan 5, is er een massale sterfte van vissen en boven de 10 sterven alle vissen en andere dieren.
Ecologische groepen hydrobionten. De waterkolom - pelagiaal (pelagos - zee) wordt bewoond door pelagische organismen die actief kunnen zwemmen of verblijven (zweven) in bepaalde lagen. In overeenstemming hiermee zijn pelagische organismen verdeeld in twee groepen - nekton en plankton. De bewoners van de bodem vormen de derde ecologische groep organismen - benthos.
Nekton (nekios)–· drijvend)– dit is een verzameling pelagische actief bewegende dieren die geen directe verbinding hebben met de bodem. Kortom, dit zijn grote dieren die lange afstanden en sterke waterstromingen kunnen afleggen. Ze worden gekenmerkt door een gestroomlijnde lichaamsvorm en goed ontwikkelde bewegingsorganen. Typische nekton-organismen zijn vissen, inktvissen, vinpotigen en walvissen. In zoet water omvat nekton, naast vissen, amfibieën en actief bewegende insecten. Veel zeevissen kunnen met grote snelheid in de waterkolom bewegen. Sommige inktvissen (Oegopsida) zwemmen zeer snel, tot 45-50 km/u, zeilboten (Istiopharidae) bereiken snelheden tot 100 km/u en zwaardvissen (Xiphias glabius) tot 130 km/u.
Plankton (plankto)– zweven, zwerven)– dit is een verzameling pelagische organismen die niet in staat zijn tot snelle actieve beweging. Planktonische organismen kunnen de stroming niet weerstaan. Dit zijn voornamelijk kleine dieren - zoöplankton en planten - fytoplankton. De samenstelling van plankton omvat periodiek de larven van veel dieren die in de waterkolom zweven.
Planktonische organismen bevinden zich ofwel op het wateroppervlak, op diepte of zelfs in de onderste laag. De eerste vormen een speciale groep - de neuston. Organismen daarentegen, waarvan een deel van het lichaam zich in het water bevindt en een deel boven het oppervlak, worden pleuston genoemd. Dit zijn siphonophores (Siphonophora), kroos (Lemna), etc.
Fytoplankton is van groot belang in het leven van waterlichamen, aangezien het de belangrijkste producent is organisch materiaal. Het omvat voornamelijk diatomeeën (Diatomeae) en groene (Chlorophyta) algen, plantenflagellaten (Phytomastigina), peridine (Peridineae) en coccolithoforen (Coccolitophoridae). In de noordelijke wateren van de Wereldoceaan overheersen diatomeeën, en in de tropische en subtropische wateren de gepantserde flagellaten. In zoet water komen naast diatomeeën ook groene en blauwgroene (Cuanophyta) algen voor.
Zoöplankton en bacteriën komen op alle diepten voor. Mariene zoöplankton wordt gedomineerd door kleine schaaldieren (Copepoda, Amphipoda, Euphausiacea), protozoa (Foraminifera, Radiolaria, Tintinnoidea). De grotere vertegenwoordigers zijn gevleugelde weekdieren (Pteropoda), kwallen (Scyphozoa) en drijvende ctenophores (Ctenophora), salpen (Salpae), sommige wormen (Alciopidae, Tomopteridae). In zoet water komen slecht zwemmende relatief grote kreeftachtigen (Daphnia, Cyclopoidea, Ostracoda, Simocephalus; Fig. 14), veel raderdiertjes (Rotatoria) en protozoa veel voor.
Het plankton van tropische wateren bereikt de hoogste soortendiversiteit.
Groepen planktonische organismen worden onderscheiden door grootte. Nannoplankton (nannos - dwerg) zijn de kleinste algen en bacteriën; microplankton (micros - klein) - de meeste algen, protozoa, raderdiertjes; mesoplankton (mesos - medium) - roeipootkreeftjes en cladocerans, garnalen en een aantal dieren en planten, niet meer dan 1 cm lang; macroplankton (macro's - groot) - kwallen, mysiden, garnalen en andere organismen groter dan 1 cm; megaloplankton (megalos - enorm) - zeer groot, meer dan 1 m, dieren. Zo bereikt de drijvende kamgelei-venusband (Cestus veneris) een lengte van 1,5 m, en de cyanidekwal (Suapea) heeft een bel met een diameter tot 2 m en tentakels van 30 m lang.
Planktonische organismen zijn een belangrijk voedselbestanddeel van veel waterdieren (inclusief reuzen als baleinwalvissen - Mystacoceti), vooral gezien het feit dat zij, en vooral fytoplankton, worden gekenmerkt door seizoensgebonden uitbraken van massale voortplanting (waterbloei).
benthos (benthos)– diepte)– een reeks organismen die op de bodem (op de grond en in de grond) van waterlichamen leven. Het is onderverdeeld in fytobenthos en zoöbenthos. Het wordt voornamelijk vertegenwoordigd door dieren die vastzitten of langzaam bewegen, maar ook door in de grond te graven. Alleen in ondiep water bestaat het uit organismen die organisch materiaal synthetiseren (producenten), consumeren (consumenten) en vernietigen (decomposers). Op grote diepten waar licht niet doordringt, ontbreekt fytobenthos (producenten).
Benthische organismen verschillen in hun manier van leven - mobiel, inactief en immobiel; volgens de voedingsmethode - fotosynthetisch, vleesetend, herbivoor, detritivous; op grootte - macro-, meso-microbenthos.
Het fytobenthos van de zeeën omvat voornamelijk bacteriën en algen (diatomeeën, groen, bruin, rood). Ook langs de kusten komen bloeiende planten voor: Zostera (Zostera), phyllospodix (Phyllospadix), ruppia (Rup-pia). Fytobenthos is het rijkst op rotsachtige en rotsachtige bodemgebieden. Langs de kusten vormen kelp (Laminaria) en fucus (Fucus) soms een biomassa tot 30 kg per vierkante kilometer. m. Op zachte bodems, waar planten zich niet stevig kunnen hechten, ontwikkelt fytobenthos zich vooral op plaatsen die beschermd zijn tegen golven.
Zoetwater phytobenos wordt vertegenwoordigd door bacteriën, diatomeeën en groene algen. Kustplanten zijn er in overvloed, vanaf de kust diep in duidelijk gedefinieerde gordels. Half verzonken planten (riet, riet, lisdodde en zegge) groeien in de eerste band. De tweede band wordt ingenomen door ondergedompelde planten met drijvende bladeren (peulen, waterlelies, kroos, vodokra's). In de derde gordel overheersen ondergedompelde planten - vijverkruid, elodea, enz.
Alle waterplanten kunnen worden onderverdeeld in twee ecologische hoofdgroepen op basis van hun levensstijl: hydrofyten - planten die alleen met hun onderste deel in water zijn ondergedompeld en meestal in de grond wortelen, en hydatofyten - planten die volledig in water zijn ondergedompeld, maar soms op het oppervlak drijven of zwevende bladeren hebben.
Het mariene zoöbenthos wordt gedomineerd door foraminiferen, sponzen, coelenteraten, nemerteans, polychaeten, sipunculids, bryozoën, brachiopoden, weekdieren, ascidians en vissen. De meest talrijke zijn benthische vormen in ondiepe wateren, waar hun totale biomassa vaak tientallen kilo's per vierkante kilometer bereikt. m. Met diepte daalt het aantal benthos sterk en op grote diepte is milligram per vierkante kilometer. m.
Er zijn minder zoöbenthos in zoetwaterlichamen dan in de zeeën en oceanen, en de soortensamenstelling is uniformer. Dit zijn voornamelijk protozoa, sommige sponzen, ciliaire en oligochaetwormen, bloedzuigers, bryozoën, weekdieren en insectenlarven.
Ecologische plasticiteit van waterorganismen. Aquatische organismen hebben minder ecologische plasticiteit dan terrestrische, aangezien water een stabielere omgeving is en de abiotische factoren relatief kleine schommelingen ondergaan. Mariene planten en dieren zijn het minst plastic. Ze zijn erg gevoelig voor veranderingen in het zoutgehalte en de temperatuur van het water. Zo zijn steenkoralen niet bestand tegen zelfs zwakke waterontzilting en leven ze alleen in de zeeën, bovendien op vaste grond bij een temperatuur van ten minste 20 °C. Dit zijn typische stenobionten. Er zijn echter soorten met een verhoogde ecologische plasticiteit. De rhizopod Cyphoderia ampulla is bijvoorbeeld een typische eurybiont. Het leeft in de zeeën en zoete wateren, in warme vijvers en koude meren.
Zoetwaterdieren en -planten zijn over het algemeen veel flexibeler dan mariene dieren, omdat zoetwater een meer variabele omgeving is. De meeste plastic zijn brakwaterbewoners. Ze zijn aangepast aan zowel hoge concentraties opgeloste zouten als aanzienlijke ontzilting. Er zijn echter een relatief klein aantal soorten, aangezien omgevingsfactoren significante veranderingen ondergaan in brakke wateren.
De omvang van de ecologische plasticiteit van hydrobionts wordt niet alleen beoordeeld in relatie tot het hele complex van factoren (eury- en stanobiontness), maar ook met elk van hen. Kustplanten en -dieren zijn, in tegenstelling tot de bewoners van open gebieden, voornamelijk eurythermische en euryhaliene organismen, aangezien nabij de kust de temperatuuromstandigheden en het zoutregime nogal variabel zijn (verwarming door de zon en relatief intense afkoeling, ontzilting door de instroom van water van beken en rivieren, vooral tijdens het regenseizoen, enz.). Een typische stenothermische soort is de lotus. Het groeit alleen in goed verwarmde ondiepe wateren. Om dezelfde redenen blijken de bewoners van de oppervlaktelagen meer eurythermisch en euryhalien te zijn in vergelijking met de diepwatervormen.
Ecologische plasticiteit is een belangrijke regulator van de verspreiding van organismen. In de regel zijn hydrobionten met een hoge ecologische plasticiteit vrij wijdverbreid. Dit geldt bijvoorbeeld voor Elodea. Het Artemia-kreeftje (Artemia salina) staat er in die zin echter lijnrecht tegenover. Het leeft in kleine reservoirs met zeer zout water. Dit is een typische stenohaliene vertegenwoordiger met een beperkte ecologische plasticiteit. Maar in verhouding tot andere factoren is het erg plastisch en komt het daarom overal voor in zoutwaterlichamen.
Ecologische plasticiteit is afhankelijk van de leeftijd en ontwikkelingsfase van het organisme. Zo moet het mariene buikpotige weekdier Littorina in volwassen staat dagelijks bij eb lange tijd zonder water, en zijn larven leiden een puur planktonische levensstijl en kunnen uitdroging niet verdragen.
Adaptieve kenmerken van waterplanten. De ecologie van waterplanten is, zoals opgemerkt, zeer specifiek en verschilt sterk van de ecologie van de meeste terrestrische plantenorganismen. Het vermogen van waterplanten om vocht en minerale zouten rechtstreeks uit de omgeving op te nemen, wordt weerspiegeld in hun morfologische en fysiologische organisatie. Voor waterplanten is allereerst de zwakke ontwikkeling van het geleidende weefsel en het wortelstelsel kenmerkend. Dit laatste dient voornamelijk voor de hechting aan het onderwatersubstraat en vervult, in tegenstelling tot terrestrische planten, niet de functie van minerale voeding en watervoorziening. In dit opzicht zijn de wortels van wortelende waterplanten verstoken van wortelharen. Ze worden gevoed door het hele oppervlak van het lichaam. Krachtig ontwikkelde wortelstokken in sommige ervan dienen voor vegetatieve vermeerdering en opslag van voedingsstoffen. Dat zijn veel vijverplanten, waterlelies, eierdopjes.
De hoge dichtheid van water maakt het voor planten mogelijk om in de gehele dikte te leven. Om dit te doen, hebben lagere planten die in verschillende lagen leven en een drijvende levensstijl leiden, speciale aanhangsels die hun drijfvermogen vergroten en ervoor zorgen dat ze in suspensie blijven. Bij hogere hydrofyten ontwikkelt mechanisch weefsel zich slecht. In hun bladeren, stengels, wortels, zoals opgemerkt, bevinden zich luchtdragende intercellulaire holtes. Dit verhoogt de lichtheid en het drijfvermogen van organen die in water zijn gesuspendeerd en op het oppervlak drijven, en bevordert ook het doorspoelen van interne cellen met water met daarin opgeloste gassen en zouten. Hydatofyten worden over het algemeen gekenmerkt door een groot bladoppervlak met een klein totaal plantvolume. Hierdoor krijgen ze een intensieve gasuitwisseling bij gebrek aan zuurstof en andere in water opgeloste gassen. Veel waterplanten (Potamogeton lusens, P. perfoliatus) hebben dunne en zeer lange stengels en bladeren, hun deksels zijn gemakkelijk zuurstofdoorlatend. Andere planten hebben sterk ingesneden bladeren (waterranunculus - Ranunculus aquatilis, urt - Myriophyllum spicatum, hoornblad - Ceratophyllum dernersum).
Een aantal waterplanten heeft heterofilie (diversiteit) ontwikkeld. In Salvinia (Salvinia) vervullen ondergedompelde bladeren bijvoorbeeld de functie van minerale voeding en drijvend - organisch. Bij waterlelies en eicapsules verschillen de drijvende en verzonken bladeren aanzienlijk van elkaar. Het bovenoppervlak van drijvende bladeren is dicht en leerachtig met een groot aantal huidmondjes. Dit draagt bij aan een betere gasuitwisseling met lucht. Er zijn geen huidmondjes aan de onderkant van drijvende en onderwaterbladeren.
Een even belangrijk adaptief kenmerk van planten voor het leven in een aquatische omgeving is het feit dat de bladeren ondergedompeld in water meestal erg dun zijn. Chlorofyl daarin bevindt zich vaak in de cellen van de opperhuid. Dit leidt tot een toename van de intensiteit van de fotosynthese bij weinig licht. Dergelijke anatomische en morfologische kenmerken komen het duidelijkst tot uiting in veel waterplanten (Potamogeton), Elodea (Helodea canadensis), watermossen (Riccia, Fontinalis), Vallisneria (Vallisneria spiralis).
Bescherming van waterplanten tegen uitloging van minerale zouten uit cellen (uitloging) is de afscheiding van slijm door speciale cellen en de vorming van endoderm in de vorm van een ring van dikwandige cellen.
Naar verhouding lage temperatuur van het aquatische milieu veroorzaakt de dood van de vegetatieve delen van planten die in water zijn ondergedompeld na de vorming van winterknoppen, evenals de vervanging van de delicate dunne bladeren van de zomer door stijvere en kortere winterbladeren. Tegelijkertijd heeft een lage watertemperatuur een nadelige invloed op de voortplantingsorganen van waterplanten en belemmert de hoge dichtheid de overdracht van stuifmeel. Daarom planten waterplanten zich intensief vegetatief voort. Bij veel van hen wordt het seksuele proces onderdrukt. Door zich aan te passen aan de kenmerken van het aquatische milieu, nemen de meeste planten die onder water staan en op het oppervlak drijven, bloeiende stengels in de lucht en reproduceren ze seksueel (stuifmeel wordt gedragen door wind en oppervlaktestromingen). De resulterende vruchten, zaden en andere primordia worden ook verspreid door oppervlaktestromen (hydrochoria).
Niet alleen aquatische, maar ook veel kustplanten behoren tot hydrochoirs. Hun vruchten zijn zeer drijvend en kunnen lange tijd in het water blijven zonder hun kiemkracht te verliezen. Vruchten en zaden van chastukha (Alisma plantago-aquatica), pijlpunt (Sagittaria sagittifolia), susak (Butomusumbellatus), vijverkruid en andere planten worden door het water gedragen. De vruchten van veel zegge (Cageh) zijn ingesloten in eigenaardige zakjes met lucht en worden ook gedragen door waterstromingen. Er wordt aangenomen dat zelfs kokospalmen zich over de archipels van de tropische eilanden van de Stille Oceaan verspreiden vanwege het drijfvermogen van hun fruit - kokosnoten. Langs de Vakhsh-rivier verspreidde het humai-onkruid (Sorgnum halepense) zich op dezelfde manier door de kanalen.
Adaptieve kenmerken van waterdieren. Aanpassingen van dieren aan het watermilieu zijn nog diverser dan die van planten. Ze kunnen anatomische, morfologische, fysiologische, gedrags- en andere adaptieve kenmerken onderscheiden. Zelfs een eenvoudige opsomming ervan is moeilijk. Daarom bellen we in algemene termen alleen de meest typische ervan.
Dieren die in de waterkolom leven, hebben in de eerste plaats aanpassingen die hun drijfvermogen vergroten en hen in staat stellen weerstand te bieden aan de beweging van water, stromingen. Bodemorganismen daarentegen ontwikkelen apparaten die voorkomen dat ze in de waterkolom stijgen, dat wil zeggen, ze verminderen het drijfvermogen en laten ze op de bodem blijven, zelfs in snelstromend water.
In kleine vormen die in de waterkolom leven, wordt een vermindering van skeletformaties waargenomen. Bij protozoa (Rhizopoda, Radiolaria) zijn de schelpen poreus, de vuurstenen naalden van het skelet hol van binnen. De specifieke dichtheid van kwallen (Scyphozoa) en ctenophores (Ctenophora) neemt af door de aanwezigheid van water in de weefsels. Een toename van het drijfvermogen wordt ook bereikt door de ophoping van vetdruppels in het lichaam (nachtaanstekers - Noctiluca, radiolarians - Radiolaria). Grotere vetophopingen worden ook waargenomen bij sommige schaaldieren (Cladocera, Copepoda), vissen en walvisachtigen. De specifieke dichtheid van het lichaam wordt ook verminderd door gasbellen in het protoplasma van testaat-amoeben, luchtkamers in schelpen van weekdieren. Veel vissen hebben met gas gevulde zwemblazen. De siphonophores van Physalia en Velella ontwikkelen krachtige luchtholten.
Dieren die passief in de waterkolom zwemmen, worden niet alleen gekenmerkt door een afname van het gewicht, maar ook door een toename van het specifieke oppervlak van het lichaam. Het feit is dat hoe groter de viscositeit van het medium en hoe hoger het specifieke oppervlak van het lichaam van het organisme, hoe langzamer het in het water zakt. Als gevolg hiervan wordt het lichaam bij dieren platter en worden er allerlei stekels, uitgroeisels en aanhangsels op gevormd. Dit is kenmerkend voor veel radiolariërs (Chalengeridae, Aulacantha), flagellaten (Leptodiscus, Craspedotella) en foraminiferen (Globigerina, Orbulina). Aangezien de viscositeit van water afneemt met toenemende temperatuur en toeneemt met toenemend zoutgehalte, zijn aanpassingen aan een toename van wrijving het meest uitgesproken bij hoge temperaturen en lage zoutgehaltes. De flagellaire Ceratium uit de Indische Oceaan is bijvoorbeeld bewapend met langere hoornachtige aanhangsels dan die in de koude wateren van de Oost-Atlantische Oceaan.
Actief zwemmen bij dieren wordt uitgevoerd met behulp van trilhaartjes, flagella, lichaamsbuiging. Dit is hoe protozoa, ciliaire wormen en raderdiertjes bewegen.
Onder waterdieren is zwemmen gebruikelijk in een straalvorm vanwege de energie van de uitgeworpen waterstraal. Dit is typerend voor protozoa, kwallen, libellenlarven en sommige tweekleppigen. De jet-modus van voortbeweging bereikt zijn hoogste perfectie in koppotigen. Sommige inktvissen ontwikkelen bij het weggooien van water een snelheid van 40-50 km / u. Bij grotere dieren worden gespecialiseerde ledematen gevormd (zwempoten bij insecten, schaaldieren; vinnen, vinnen). Het lichaam van dergelijke dieren is bedekt met slijm en heeft een gestroomlijnde vorm.
Een grote groep dieren, meestal zoetwater, gebruikt de oppervlaktefilm van water (oppervlaktespanning) bij het bewegen. Daarop lopen vrij rond, bijvoorbeeld kevers (Gyrinidae), schaatswantsen (Gerridae, Veliidae). Kleine Hydrophilidae-kevers bewegen zich langs de onderkant van de film, ook vijverslakken (Limnaea) en muggenlarven hangen eraan. Ze hebben allemaal een aantal kenmerken in de structuur van de ledematen en hun hoezen worden niet bevochtigd door water.
Alleen in het watermilieu leiden immobiele dieren een gehechte levensstijl. Ze worden gekenmerkt door een eigenaardige lichaamsvorm, een licht drijfvermogen (de dichtheid van het lichaam is groter dan de dichtheid van water) en speciale apparaten voor bevestiging aan het substraat. Sommige zijn aan de grond vastgemaakt, andere kruipen erop of leiden een gravende levensstijl, sommige nestelen zich op onderwaterobjecten, met name de bodems van schepen.
Van de dieren die aan de grond vastzitten, zijn de meest kenmerkende sponzen, veel coelenteraten, vooral hydroïden (Hydroidea) en koraalpoliepen (Anthozoa), zeelelies (Crinoidea), tweekleppigen (Bivalvia), zeepokken (Cirripedia), enz.
Onder de gravende dieren zijn er vooral veel wormen, insectenlarven en ook weekdieren. Bepaalde vissen brengen veel tijd in de grond door (aar - Cobitis taenia, platvis - Pleuronectidae, pijlstaartroggen - Rajidae), lampreilarven (Petromyzones). De overvloed van deze dieren en hun soortenrijkdom zijn afhankelijk van de grondsoort (stenen, zand, klei, slib). Op steenachtige gronden zijn ze meestal minder dan op slibrijke. Ongewervelde dieren die massaal op slibbodems leven, creëren optimale omstandigheden voor het leven van een aantal grotere bodemroofdieren.
De meeste waterdieren zijn poikilotherm en hun lichaamstemperatuur is afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Bij homo-iothermische zoogdieren (vinpotigen, walvisachtigen) wordt een krachtige laag onderhuids vet gevormd, die een warmte-isolerende functie vervult.
Voor waterdieren is milieudruk van belang. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen stenobate dieren, die niet tegen grote drukschommelingen kunnen, en eurybat dieren, die zowel bij hoge als lage druk leven. Holothurians (Elpidia, Myriotrochus) leven op diepten van 100 tot 9000 m, en veel soorten Storthyngura-rivierkreeften, pogonoforen, zeelelies bevinden zich op diepten van 3000 tot 10.000 m. Dergelijke diepzeedieren hebben specifieke organisatorische kenmerken: een toename van het lichaam maat; verdwijning of zwakke ontwikkeling van het kalkskelet; vaak - vermindering van de gezichtsorganen; verhoogde ontwikkeling van tactiele receptoren; gebrek aan lichaamspigmentatie of, omgekeerd, donkere kleuring.
Het handhaven van een bepaalde osmotische druk en ionische toestand van oplossingen in het lichaam van dieren wordt geleverd door complexe mechanismen van het water-zoutmetabolisme. De meeste waterorganismen zijn echter poikilosmotisch, dat wil zeggen dat de osmotische druk in hun lichaam afhangt van de concentratie van opgeloste zouten in het omringende water. Alleen gewervelde dieren, hogere rivierkreeften, insecten en hun larven zijn homo-iosmotisch - ze handhaven een constante osmotische druk in het lichaam, ongeacht het zoutgehalte van het water.
Ongewervelde zeedieren hebben in principe geen mechanismen voor water-zoutuitwisseling: anatomisch zijn ze gesloten voor water, maar osmotisch open. Het zou echter verkeerd zijn om te spreken over de absolute afwezigheid van mechanismen die het water-zoutmetabolisme in hen beheersen.
Ze zijn gewoon onvolmaakt, en dit komt omdat het zoutgehalte van zeewater dicht bij het zoutgehalte van lichaamssappen ligt. In zoetwaterhydrobionts zijn het zoutgehalte en de ionische toestand van de minerale stoffen van de lichaamssappen namelijk in de regel hoger dan die van het omringende water. Daarom hebben ze goed gedefinieerde osmoregulatiemechanismen. De meest gebruikelijke manier om een constante osmotische druk te handhaven, is door regelmatig binnenkomend water te verwijderen met behulp van pulserende vacuolen en uitscheidingsorganen. Bij andere dieren ontwikkelen zich voor deze doeleinden ondoordringbare omhulsels van chitine of hoornformaties. Sommige produceren slijm op het oppervlak van het lichaam.
De moeilijkheid om de osmotische druk in zoetwaterorganismen te reguleren, verklaart hun soortarmoede in vergelijking met de bewoners van de zee.
Laten we het voorbeeld van vissen volgen hoe osmoregulatie van dieren wordt uitgevoerd in zee- en zoetwater. vers water vis overtollig water wordt verwijderd door hard te werken uitscheidingsstelsel en zouten worden geabsorbeerd door de kieuwfilamenten. Zeevissen daarentegen worden gedwongen hun waterreserves aan te vullen en daarom zeewater te drinken, en de overtollige zouten die daarmee gepaard gaan, worden via de kieuwdraden uit het lichaam verwijderd (Fig. 15).
Veranderende omstandigheden in het aquatisch milieu veroorzaken bepaalde gedragsreacties van organismen. Verticale migraties van dieren worden geassocieerd met veranderingen in verlichting, temperatuur, zoutgehalte, gasregime en andere factoren. In de zeeën en oceanen nemen miljoenen tonnen in het water levende organismen deel aan dergelijke migraties (dalen in diepte, stijgen naar de oppervlakte). Tijdens horizontale migraties kunnen waterdieren honderden en duizenden kilometers afleggen. Dat zijn de paai-, overwinterings- en voedselmigraties van veel vissen en waterzoogdieren.
Biofilters en hun ecologische rol. Een van de specifieke kenmerken van het aquatisch milieu is de aanwezigheid daarin van een groot aantal kleine deeltjes organisch materiaal - afval, gevormd door stervende planten en dieren. Grote massa's van deze deeltjes zetten zich af op bacteriën en worden door het gas dat vrijkomt bij het bacterieproces constant in de waterkolom gesuspendeerd.
Voor veel waterorganismen is afval een voedsel van hoge kwaliteit, dus sommige, de zogenaamde biofiltervoeders, hebben zich aangepast om het te extraheren met behulp van specifieke microporeuze structuren. Deze structuren filteren als het ware water uit en houden daarin zwevende deeltjes vast. Deze manier van eten wordt filteren genoemd. Een andere groep dieren zet afval op het oppervlak van hun eigen lichaam of op speciale vangapparaten. Deze methode wordt sedimentatie genoemd. Vaak voedt hetzelfde organisme zich door zowel filtratie als sedimentatie.
Biofilterende dieren (lamellagill-weekdieren, zittende stekelhuidigen en polychaet-ringen, bryozoën, ascidia, planktonische kreeftachtigen en vele andere) spelen een belangrijke rol bij de biologische zuivering van waterlichamen. Bijvoorbeeld een kolonie mosselen (Mytilus) per vierkante meter. m gaat door de mantelholte tot 250 kubieke meter. m water per dag, filteren en bezinken van zwevende deeltjes. Een bijna microscopisch kleine schaaldiercalanus (Calanoida) reinigt tot 1,5 liter water per dag. Als we rekening houden met het enorme aantal van deze schaaldieren, dan lijkt het werk dat ze doen bij de biologische zuivering van waterlichamen echt grandioos.
In zoet water zijn gerst (Unioninae), tandeloze (Anodontinae), zebramosselen (Dreissena), daphnia (Daphnia) en andere ongewervelde dieren actieve biofiltervoeders. Hun betekenis als een soort biologisch "reinigingssysteem" van reservoirs is zo groot dat het bijna onmogelijk is om het te overschatten.
Zonering van het aquatisch milieu. Het aquatische milieu van het leven wordt gekenmerkt door een duidelijk gedefinieerde horizontale en vooral verticale zonering. Alle waterorganismen zijn strikt beperkt tot het leven in bepaalde zones die verschillen verschillende voorwaarden leefgebied.
In de Wereldoceaan wordt de waterkolom de pelagiale genoemd en de bodem de benthale. Dienovereenkomstig worden ook de ecologische groepen van organismen die in de waterkolom (pelagisch) en op de bodem (benthisch) leven, onderscheiden.
De bodem is, afhankelijk van de diepte van het voorkomen vanaf het wateroppervlak, verdeeld in sublitoraal (het gebied van vloeiende afname tot een diepte van 200 m), bathyal (steile helling), abyssaal (oceanisch bed met een gemiddelde diepte van 3-6 km), ultra-abyssaal (de bodem van oceanische depressies op een diepte van 6 tot 10 km). De kust wordt ook onderscheiden - de rand van de kust, periodiek overstroomd tijdens vloed (Fig. 16).
De open wateren van de Wereldoceaan (pelagiaal) zijn ook verdeeld in verticale zones volgens de benthale zones: epipelagiaal, bathypelagiaal, abyssopelagiaal.
De kust- en sublitorale zones zijn het rijkst aan planten en dieren. Er is veel zonlicht, lage druk, aanzienlijke temperatuurschommelingen. De bewoners van de abyssale en ultra-abyssale diepten leven bij een constante temperatuur, in duisternis en ervaren een enorme druk, waarbij ze enkele honderden atmosferen bereiken in oceanische depressies.
Een vergelijkbare, maar minder duidelijk gedefinieerde zonaliteit is ook kenmerkend voor zoetwaterlichamen in het binnenland.
HABITAT EN HUN KENMERKEN
In het proces van historische ontwikkeling hebben levende organismen vier habitats onder de knie gekregen. De eerste is water. Het leven is ontstaan en ontwikkeld in water gedurende vele miljoenen jaren. De tweede - land-lucht - op het land en in de atmosfeer ontstonden planten en dieren die zich snel aanpasten aan nieuwe omstandigheden. Geleidelijk aan het transformeren van de bovenste laag van het land - de lithosfeer, creëerden ze een derde habitat - de bodem, en werden zelf de vierde habitat.
aquatische habitat
Water beslaat 71% van het aardoppervlak. Het grootste deel van het water is geconcentreerd in de zeeën en oceanen - 94-98%, in poolijs bevat ongeveer 1,2% water en een zeer klein deel - minder dan 0,5%, in het zoete water van rivieren, meren en moerassen.
In het aquatisch milieu leven ongeveer 150.000 diersoorten en 10.000 planten, respectievelijk slechts 7 en 8% van het totale aantal soorten op aarde.
In de zeeën-oceanen komt, net als in de bergen, verticale zonaliteit tot uiting. De pelagiale - de gehele waterkolom - en de benthale - de bodem verschillen vooral sterk in ecologie. De waterkolom is pelagiaal, verticaal verdeeld in verschillende zones: epipeligiaal, bathypeligiaal, abyssopeligiaal en ultraabyssopeligiaal(Figuur 2).
Afhankelijk van de steilheid van de afdaling en de diepte aan de onderkant, worden ook verschillende zones onderscheiden, waarmee de aangegeven zones van de pelagiale corresponderen:
Littoral - de rand van de kust, overstroomd tijdens vloed.
Supralittoral - deel van de kust boven de bovenste getijdenlijn, waar spatten van branding reiken.
Sublitoraal - een geleidelijke afname van het land tot 200m.
Batial - een steile daling van het land (continentale helling),
Abyssal - een soepele verlaging van de bodem van de oceaanbodem; de diepte van beide zones samen bereikt 3-6 km.
Ultra-abyssal - diepe waterdepressies van 6 tot 10 km.
Ecologische groepen hydrobionten. De warmste zeeën en oceanen (40.000 diersoorten) onderscheiden zich door de grootste diversiteit aan leven in de equatoriale regio en de tropen; in het noorden en zuiden zijn de flora en fauna van de zeeën honderden keren uitgeput. Wat betreft de verspreiding van organismen rechtstreeks in de zee, is hun grootste deel geconcentreerd in de oppervlaktelagen (epipelagiaal) en in de sublitorale zone. Afhankelijk van de manier van bewegen en blijven in bepaalde lagen, het leven in zee verdeeld in drie ecologische groepen: nekton, plankton en benthos.
nekton (nektos - drijvend) - actief bewegende grote dieren die lange afstanden en sterke stromingen kunnen overbruggen: vissen, inktvissen, vinpotigen, walvissen. In zoetwaterlichamen omvat nekton ook amfibieën en veel insecten.
Plankton (planktos - zwervend, zwevend) - een verzameling planten (fytoplankton: diatomeeën, groen en blauwgroen (alleen zoet water) algen, plantflagellaten, peridine, enz.) en kleine dierlijke organismen (zoöplankton: kleine kreeftachtigen, van grotere - pteropoden weekdieren, kwallen, ctenophores, sommige wormen), die op verschillende diepten leven, maar niet in staat zijn tot actieve beweging en weerstand tegen stroming. De samenstelling van plankton omvat ook dierlijke larven, die een speciale groep vormen - neuston . Dit is een passief drijvende "tijdelijke" populatie van de bovenste waterlaag, vertegenwoordigd door verschillende dieren (decapoden, zeepokken en roeipootkreeftjes, stekelhuidigen, polychaeten, vissen, weekdieren, enz.) in het larvale stadium. De larven, die opgroeien, gaan naar de onderste lagen van de pelagela. Boven de neuston bevindt zich Pleiston - dit zijn organismen waarbij het bovenste deel van het lichaam boven het water groeit en het onderste deel in het water (eendekroos - Lemma, siphonophores, enz.). Plankton speelt een belangrijke rol in de trofische relaties van de biosfeer, aangezien is voedsel voor veel waterdieren, waaronder het hoofdvoedsel voor baleinwalvissen (Myatcoceti).
benthos (benthos - diepte) - bodem hydrobionts. Voornamelijk vertegenwoordigd door aangehechte of langzaam bewegende dieren (zoöbenthos: foramineforen, vissen, sponzen, coelenteraten, wormen, weekdieren, ascidians, enz.), talrijker in ondiep water. Planten (fytobenthos: diatomeeën, groene, bruine, rode algen, bacteriën) komen ook in ondiep water in het benthos. Op een diepte waar geen licht is, ontbreekt fytobenthos. De stenige delen van de bodem zijn het rijkst aan fytobenthos.
In meren is het zoöbenthos minder overvloedig en divers dan in de zee. Het wordt gevormd door protozoa (ciliaten, watervlooien), bloedzuigers, weekdieren, insectenlarven, enz. Het fytobenthos van de meren wordt gevormd door vrijzwemmende diatomeeën, groene en blauwgroene algen; bruine en rode algen zijn afwezig.
De hoge dichtheid van het aquatisch milieu bepaalt de bijzondere samenstelling en aard van de verandering in levensondersteunende factoren. Sommige zijn hetzelfde als op het land - warmte, licht, andere zijn specifiek: waterdruk (met een dieptetoename van 1 atm voor elke 10 m), zuurstofgehalte, zoutsamenstelling, zuurgraad. Door de hoge dichtheid van het medium veranderen warmte- en lichtwaarden veel sneller met het hoogteverloop dan op het land.
Thermisch regime. Het aquatisch milieu wordt gekenmerkt door een lagere warmte-inbreng, omdat: een aanzienlijk deel ervan wordt gereflecteerd en een even belangrijk deel wordt besteed aan verdamping. In overeenstemming met de dynamiek van landtemperaturen, kent de watertemperatuur minder schommelingen in dag- en seizoenstemperaturen. Bovendien egaliseren waterlichamen het temperatuurverloop in de atmosfeer van kustgebieden aanzienlijk. Bij afwezigheid van een ijsschelp heeft de zee in het koude seizoen een verwarmend effect op de aangrenzende landgebieden, in de zomer heeft het een verkoelend en hydraterend effect.
Het bereik van watertemperaturen in de Wereldoceaan is 38° (van -2 tot +36°C), in zoet water - 26° (van -0,9 tot +25°C). De watertemperatuur daalt sterk met de diepte. Tot 50 m worden dagelijkse temperatuurschommelingen waargenomen, tot 400 - seizoensgebonden, dieper wordt het constant, dalend tot + 1-3 ° С. Omdat het temperatuurregime in reservoirs relatief stabiel is, worden hun bewoners gekenmerkt door: stenothermie.
Door de verschillende mate van opwarming van de bovenste en onderste lagen gedurende het jaar, eb en vloed, stroming, storm, is er een constante vermenging van de waterlagen. De rol van het mengen van water voor het waterleven is uitzonderlijk groot, want. tegelijkertijd wordt de verdeling van zuurstof en voedingsstoffen in de reservoirs genivelleerd, wat zorgt voor metabolische processen tussen organismen en het milieu.
In stilstaande waterlichamen (meren) van gematigde breedtegraden vindt verticale menging plaats in de lente en de herfst, en tijdens deze seizoenen wordt de temperatuur in het hele waterlichaam uniform, d.w.z. komt homothermie. In zomer en winter, als gevolg van een sterke toename van opwarming of afkoeling bovenste lagen watermenging stopt. Dit fenomeen heet temperatuur dichotomie, en de periode van tijdelijke stagnatie - stagnatie(zomer of winter). In de zomer blijven de lichtere warme lagen aan het oppervlak, boven de zware koude (Fig. 3). In de winter daarentegen heeft de onderste laag warmer water, aangezien de oppervlaktewatertemperatuur direct onder het ijs lager is dan +4°C en door de fysisch-chemische eigenschappen van water lichter wordt dan water met een temperatuur boven + 4°C.
Tijdens perioden van stagnatie zijn drie lagen duidelijk te onderscheiden: de bovenste (epilimnion) met de sterkste seizoensschommelingen in de watertemperatuur, de middelste (metalimnion of thermocline), waarin er een scherpe sprong in temperatuur is, en bijna onderaan ( hypolimnion), waar de temperatuur gedurende het jaar weinig varieert. Tijdens perioden van stagnatie ontstaat zuurstofgebrek in de waterkolom - in de zomer in het onderste gedeelte en in de winter in het bovenste gedeelte, waardoor in de winter vaak vissterfte optreedt.
Lichte modus. De intensiteit van licht in water wordt sterk verzwakt door de reflectie door het oppervlak en de absorptie door het water zelf. Dit heeft grote invloed op de ontwikkeling van fotosynthetische planten.
De absorptie van licht is des te sterker, des te lager de transparantie van water, wat afhangt van het aantal deeltjes dat erin hangt (mineraalsuspensies, plankton). Het neemt af met de snelle ontwikkeling van kleine organismen in de zomer, en in gematigde en noordelijke breedtegraden- ook in de winter, na de oprichting ijsbedekking en het van bovenaf met sneeuw bedekken.
Transparantie wordt gekenmerkt door de maximale diepte waarop een speciaal verlaagde witte schijf met een diameter van ongeveer 20 cm (Secchi-schijf) nog zichtbaar is. Het helderste water bevindt zich in de Sargassozee: de schijf is zichtbaar tot een diepte van 66,5 m. grote Oceaan de Secchi-schijf is zichtbaar tot 59 m, in de Indische - tot 50, in ondiepe zeeën - tot 5-15 m. De doorzichtigheid van rivieren is gemiddeld 1-1,5 m en in de meest modderige rivieren slechts enkele centimeters.
In de oceanen, waar het water zeer transparant is, dringt 1% van de lichtstraling door tot een diepte van 140 m en in kleine meren op een diepte van 2 m slechts tienden van een procent. stralen verschillende delen spectra worden anders geabsorbeerd in water, rode stralen worden eerst geabsorbeerd. Met de diepte wordt het donkerder en de kleur van het water wordt eerst groen, dan blauw, blauw en tenslotte blauwviolet, en verandert in volledige duisternis. Dienovereenkomstig veranderen hydrobionten ook van kleur, zich niet alleen aanpassend aan de samenstelling van het licht, maar ook aan het gebrek aan chromatische aanpassing. In lichte zones, in ondiepe wateren, overheersen groene algen (Chlorophyta), waarvan het chlorofyl rode stralen absorbeert, bij diepte worden ze vervangen door bruin (Phaephyta) en dan rood (Rhodophyta). Fytobenthos ontbreekt op grote diepten.
Planten hebben zich aangepast aan het gebrek aan licht door grote chromatoforen te ontwikkelen en door het gebied van assimilerende organen te vergroten (bladoppervlak-index). Voor diepzeealgen zijn sterk ingesneden bladeren typisch, bladbladen zijn dun, doorschijnend. Voor semi-ondergedompelde en drijvende planten is heterophylly kenmerkend - de bladeren boven het water zijn hetzelfde als die van terrestrische planten, ze hebben een hele plaat, het stomatale apparaat is ontwikkeld en in het water zijn de bladeren erg dun, bestaan uit smalle draadvormige lobben.
Dieren veranderen, net als planten, van nature van kleur met de diepte. In de bovenste lagen zijn ze fel gekleurd verschillende kleuren, in de schemerzone ( zeebaars, koralen, schaaldieren) zijn geverfd in kleuren met een rode tint - het is handiger om je voor vijanden te verbergen. Diepzeesoorten zijn verstoken van pigmenten. In de donkere diepten van de oceaan gebruiken organismen het licht van levende wezens als bron van visuele informatie. bioluminescentie.
hoge dichtheid(1 g/cm3, wat 800 keer de dichtheid van lucht is) en de viscositeit van water ( 55 keer hoger dan die van lucht) leidde tot de ontwikkeling van speciale aanpassingen van hydrobionts :
1) Planten hebben zeer slecht ontwikkelde of volledig afwezige mechanische weefsels - ze worden ondersteund door water zelf. De meeste worden gekenmerkt door drijfvermogen als gevolg van luchthoudende intercellulaire holtes. Gekenmerkt door actieve vegetatieve reproductie, de ontwikkeling van hydrochoria - het verwijderen van bloemstengels boven het water en de verspreiding van stuifmeel, zaden en sporen door oppervlaktestromingen.
2) Bij dieren die in de waterkolom leven en actief zwemmen, heeft het lichaam een gestroomlijnde vorm en wordt het gesmeerd met slijm, wat wrijving tijdens beweging vermindert. Er zijn aanpassingen ontwikkeld om het drijfvermogen te vergroten: vetophopingen in weefsels, zwemblazen bij vissen, luchtholten in siphonophores. Bij passief zwemmende dieren neemt het specifieke oppervlak van het lichaam toe als gevolg van uitgroeisels, stekels en aanhangsels; het lichaam wordt vlakker, er treedt vermindering van skeletorganen op. Verschillende manieren van voortbewegen: buigen van het lichaam, met behulp van flagella, trilhaartjes, jet manier van voortbewegen (koppotigen).
Bij bodemdieren verdwijnt het skelet of is het slecht ontwikkeld, de omvang van het lichaam neemt toe, de vermindering van het gezichtsvermogen is gebruikelijk en de ontwikkeling van tactiele organen.
stromingen. Kenmerkend voor het aquatisch milieu is mobiliteit. Het wordt aangedreven door eb en vloed zeestromingen, stormen, verschillende hoogten van rivierbeddingen. Aanpassingen van hydrobionten:
1) In stromend water zitten planten stevig vast aan onbeweeglijke onderwaterobjecten. Het bodemoppervlak voor hen is in de eerste plaats een substraat. Dit zijn groen- en diatomeeënalgen, watermossen. Mossen vormen zelfs een dichte dekking op snelstromende rivieren. In de getijdenzone van de zeeën hebben veel dieren ook apparaten om zich aan de bodem te hechten (gastropoden, zeepokken), of ze verbergen zich in spleten.
2) Bij vissen van stromend water is het lichaam rond in diameter, en bij vissen die dicht bij de bodem leven, zoals bij bodemdieren, is het lichaam plat. Velen aan de ventrale zijde hebben bevestigingsorganen voor onderwaterobjecten.
Zoutgehalte van water.
Natuurlijke waterlichamen hebben een bepaalde chemische samenstelling. Carbonaten, sulfaten en chloriden overheersen. In zoetwaterlichamen is de zoutconcentratie niet meer dan 0,5 ‰ (en ongeveer 80% zijn carbonaten), in de zeeën - van 12 tot 35 ‰ (voornamelijk chloriden en sulfaten). Met een zoutgehalte van meer dan 40 ppm wordt het reservoir hyperhaline of te zout genoemd.
1) In zoet water (hypotonische omgeving) komen de processen van osmoregulatie goed tot uiting. Hydrobionts worden gedwongen om constant het water te verwijderen dat erin dringt, ze zijn homo-iosmotisch (ciliaten "pompen" elke 2-3 minuten een hoeveelheid water door zichzelf gelijk aan hun gewicht). In zout water (isotoon medium) is de concentratie van zouten in de lichamen en weefsels van hydrobionten hetzelfde (isotoon) als de concentratie van zouten opgelost in water - ze zijn poikiloosmotisch. Daarom zijn er geen osmoregulerende functies ontwikkeld bij de bewoners van zoutwaterlichamen en kunnen ze geen zoetwaterlichamen bevolken.
2) Waterplanten kunnen water en voedingsstoffen uit het water opnemen - "bouillon", met het hele oppervlak, daarom worden hun bladeren sterk ontleed en zijn geleidende weefsels en wortels slecht ontwikkeld. De wortels dienen voornamelijk om zich aan het onderwatersubstraat te hechten. De meeste zoetwaterplanten hebben wortels.
Typisch mariene en typisch zoetwatersoorten zijn stenohaline en tolereren geen significante veranderingen in het zoutgehalte van het water. Er zijn weinig euryhaliene soorten. Ze komen veel voor in brakke wateren (zoetwatersnoekbaarzen, snoek, brasem, harder, kustzalm).
Minsk Educatieve instelling "Gymnasium No. 14"
Samenvatting over biologie over het onderwerp:
“ WATER - HABITAT”
Bereid door een leerling van de 11 "B" klas
Maslovskaya Evgeniya
Docent:
Bulva Ivan Vasilievich
1. Aquatische habitat - hydrosfeer.
2. Water is een unieke omgeving.
3. Ecologische groepen hydrobionten.
4. Modi.
5. Specifieke aanpassingen van hydrobionts.
6. Filtratie als een soort voedsel.
7. Aanpassing aan het leven in opdrogende reservoirs.
8. Conclusie.
1. Aquatische omgeving - hydrosfeer
In het proces van historische ontwikkeling hebben levende organismen vier habitats onder de knie gekregen. De eerste is water. Het leven is ontstaan en ontwikkeld in water gedurende vele miljoenen jaren. Water beslaat 71% van de wereld en is 1/800 van het landvolume of 1370 m3. Het grootste deel van het water is geconcentreerd in de zeeën en oceanen - 94-98%, poolijs bevat ongeveer 1,2% water en een zeer klein deel - minder dan 0,5%, in zoet water van rivieren, meren en moerassen. Deze verhoudingen zijn constant, hoewel er in de natuur zonder ophouden een waterkringloop is (Fig. 1).
In het aquatisch milieu leven ongeveer 150.000 diersoorten en 10.000 planten, respectievelijk slechts 7 en 8% van het totale aantal soorten op aarde. Op basis hiervan werd geconcludeerd dat de evolutie op het land veel intenser was dan in het water.
In de zeeën-oceanen komt, net als in de bergen, verticale zonaliteit tot uiting. De pelagiale - de gehele waterkolom - en de benthale - de bodem verschillen vooral sterk in ecologie.
De waterkolom is pelagiaal, verticaal verdeeld in verschillende zones: epipeligiaal, bathypeligiaal, abyssopeligiaal en ultraabyssopeligiaal (Fig. 2).
Afhankelijk van de steilheid van de afdaling en de diepte aan de onderkant, worden ook verschillende zones onderscheiden, waarmee de aangegeven zones van de pelagiale corresponderen:
Littoral - de rand van de kust, overstroomd tijdens vloed.
Supralittoral - deel van de kust boven de bovenste getijdenlijn, waar spatten van branding reiken.
Sublitoraal - een geleidelijke afname van het land tot 200m.
Batial - een steile daling van het land (continentale helling),
Abyssal - een soepele verlaging van de bodem van de oceaanbodem; de diepte van beide zones samen bereikt 3-6 km.
Ultra-abyssal - diepe waterdepressies van 6 tot 10 km.
2. Water is een uniek medium.
Water is in veel opzichten een heel uniek medium. Het watermolecuul, dat bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom, is opmerkelijk stabiel. Water is de enige verbinding in zijn soort die tegelijkertijd in gasvormige, vloeibare en vaste toestand bestaat.
Water is niet alleen een bron van leven voor alle dieren en planten op aarde, maar is ook een leefgebied voor velen van hen. Onder hen zijn bijvoorbeeld talloze soorten vissen, waaronder crucians die de rivieren en meren van de regio bewonen, evenals aquariumvissen in onze huizen. Zoals je kunt zien, voelen ze zich geweldig tussen waterplanten. Vissen ademen met kieuwen en halen zuurstof uit het water. Sommige vissoorten, zoals macropoden, ademen atmosferische lucht, zodat ze periodiek naar de oppervlakte komen.
Water is het leefgebied van veel waterplanten en dieren. Sommigen van hen brengen hun hele leven door in het water, terwijl anderen pas aan het begin van hun leven in het watermilieu zijn. Dit kun je zien door een kleine vijver of moeras te bezoeken. In het waterelement kun je de kleinste vertegenwoordigers vinden - eencellige organismen, waarvoor een microscoop nodig is. Deze omvatten tal van algen en bacteriën. Hun aantal wordt gemeten in miljoenen per kubieke millimeter water.
Een andere interessante eigenschap van water is het verkrijgen van een zeer dichte toestand bij een temperatuur boven het vriespunt voor zoet water, deze parameters zijn respectievelijk 4 ° C en 0 ° C. Dit is van cruciaal belang voor het overleven van waterorganismen in de winter. Dankzij dezelfde eigenschap drijft ijs op het wateroppervlak en vormt zich beschermende laag op meren, rivieren en kustgebieden. En dezelfde eigenschap draagt bij aan de thermische gelaagdheid van waterlagen en de seizoensgebonden omzetting van watermassa's in meren in gebieden met een koud klimaat, wat erg belangrijk is voor het leven van waterorganismen. De dichtheid van water maakt het mogelijk om erop te leunen, wat vooral belangrijk is voor niet-skeletachtige vormen. De ondersteuning van de omgeving is een voorwaarde om in het water te kunnen zweven, en veel hydrobionts zijn precies aangepast aan deze manier van leven. Zwevende organismen die in water zweven, worden gecombineerd tot een speciale ecologische groep van waterorganismen - plankton.
Volledig gezuiverd water bestaat alleen in laboratoriumomstandigheden. Elk natuurlijk water bevat veel verschillende stoffen. In "ruw water" is het vooral het zogenaamde beschermingssysteem of koolzuurcomplex, bestaande uit koolzuurzout, carbonaat en bicarbonaat. Met deze factor kunt u het type water dat zuur, neutraal of basisch is, bepalen op basis van de pH-waarde, wat vanuit chemisch oogpunt het aandeel waterstofionen in water betekent. Neutraal water heeft een pH van 7, lagere waarden geven aan dat het water zuur is en hogere waarden geven aan dat het alkalisch is. In kalksteengebieden heeft het water van meren en rivieren meestal verhoogde pH-waarden in vergelijking met waterlichamen op die plaatsen waar het kalksteengehalte in de bodem verwaarloosbaar is.
Als het water van meren en rivieren als zoet wordt beschouwd, dan zeewater zout of brak genoemd. Tussen zoet en zout water zijn er veel tussenliggende typen.
3. Ecologische groepen hydrobionten.
Ecologische groepen hydrobionten. De warmste zeeën en oceanen (40.000 diersoorten) onderscheiden zich door de grootste diversiteit aan leven in de equatoriale regio en de tropen; in het noorden en zuiden zijn de flora en fauna van de zeeën honderden keren uitgeput. Wat betreft de verspreiding van organismen rechtstreeks in de zee, is hun grootste deel geconcentreerd in de oppervlaktelagen (epipelagiaal) en in de sublitorale zone. Afhankelijk van de manier van bewegen en verblijf in bepaalde lagen, wordt het zeeleven verdeeld in drie ecologische groepen: nekton, plankton en benthos.
Nekton (nektos - drijvend) - actief bewegende grote dieren die lange afstanden en sterke stromingen kunnen overwinnen: vissen, inktvissen, vinpotigen, walvissen. In zoetwaterlichamen omvat nekton ook amfibieën en veel insecten.
Plankton (planktos - zwervend, zwevend) - een verzameling planten (fytoplankton: diatomeeën, groen en blauwgroen (alleen zoet water) algen, plantflagellaten, peridinea, enz.) en kleine dierlijke organismen (zoöplankton: kleine schaaldieren, van grotere degenen - pteropoden, kwallen, ctenophores, sommige wormen), die op verschillende diepten leven, maar niet in staat zijn tot actieve beweging en weerstand tegen stroming. De samenstelling van plankton omvat ook dierlijke larven, die een speciale groep vormen - neuston. Dit is een passief drijvende "tijdelijke" populatie van de bovenste waterlaag, vertegenwoordigd door verschillende dieren (decapoden, zeepokken en roeipootkreeftjes, stekelhuidigen, polychaeten, vissen, weekdieren, enz.) in het larvale stadium. De larven, die opgroeien, gaan naar de onderste lagen van de pelagela. Boven de neuston bevindt zich de pleuston - dit zijn organismen waarbij het bovenste deel van het lichaam boven het water groeit en het onderste deel in het water (eendekroos - Lemma, siphonophores, enz.). Plankton speelt een belangrijke rol in de trofische relaties van de biosfeer, aangezien is voedsel voor veel waterdieren, waaronder het hoofdvoedsel voor baleinwalvissen (Myatcoceti).
Benthos (benthos - diepte) - hydrobionts van de bodem. Voornamelijk vertegenwoordigd door aangehechte of langzaam bewegende dieren (zoöbenthos: foramineforen, vissen, sponzen, coelenteraten, wormen, brachiopoden, ascidians, enz.), talrijker in ondiep water. Planten (fytobenthos: diatomeeën, groene, bruine, rode algen, bacteriën) komen ook in ondiep water in het benthos. Op een diepte waar geen licht is, ontbreekt fytobenthos. Langs de kusten zijn er bloeiende planten van zoster, roepie. De stenige delen van de bodem zijn het rijkst aan fytobenthos.
In meren is het zoöbenthos minder overvloedig en divers dan in de zee. Het wordt gevormd door protozoa (ciliaten, watervlooien), bloedzuigers, weekdieren, insectenlarven, enz. Het fytobenthos van de meren wordt gevormd door vrijzwemmende diatomeeën, groene en blauwgroene algen; bruine en rode algen zijn afwezig.
Wortelende kustplanten in meren vormen verschillende gordels, waarvan de soortensamenstelling en het uiterlijk consistent zijn met de omgevingscondities in de land-watergrenszone. Hydrofyten groeien in het water nabij de kust - planten half ondergedompeld in water (pijlpunt, calla, riet, lisdodde, zegge, trichaeten, riet). Ze worden vervangen door hydatofyten - planten ondergedompeld in water, maar met drijvende bladeren (lotus, eendenkroos, eierdopjes, chilim, takla) en - verder - volledig ondergedompeld (onkruid, elodea, hara). Hydatofyten omvatten ook planten die op het oppervlak drijven (eendekroos).
De hoge dichtheid van het aquatisch milieu bepaalt de bijzondere samenstelling en aard van de verandering in levensondersteunende factoren. Sommige zijn hetzelfde als op het land - warmte, licht, andere zijn specifiek: waterdruk (met een dieptetoename van 1 atm voor elke 10 m), zuurstofgehalte, zoutsamenstelling, zuurgraad. Door de hoge dichtheid van het medium veranderen warmte- en lichtwaarden veel sneller met het hoogteverloop dan op het land.
4. modi.
Temperatuur regime waterlichamen zijn stabieler dan op het land. Het is verbonden met fysieke eigenschappen water, vooral hoge soortelijke warmte, waardoor de ontvangst of afgifte van een aanzienlijke hoeveelheid warmte geen te scherpe temperatuurveranderingen veroorzaakt. De amplitude van jaarlijkse temperatuurschommelingen in de bovenste lagen van de oceaan is niet meer dan 10-150С, in continentale waterlichamen - 30-350С. Diepe waterlagen worden gekenmerkt door een constante temperatuur. In equatoriale wateren is de gemiddelde jaartemperatuur van de oppervlaktelagen +26...+270С, in polaire wateren - ongeveer 00С en lager. In reservoirs is er dus een vrij grote verscheidenheid aan temperatuuromstandigheden. Tussen de bovenste waterlagen met daarin uitgedrukte seizoensgebonden temperatuurschommelingen en de onderste, waar het thermische regime constant is, bevindt zich een zone van temperatuursprong of thermocline. De thermocline is meer uitgesproken in warme zeeën, waar het temperatuurverschil tussen het buiten- en het diepe water groter is.
Vanwege het stabielere temperatuurregime van water onder hydrobionts, in veel grotere mate dan onder de bevolking van het land, is stenothermie gebruikelijk. Eurythermale soorten worden voornamelijk aangetroffen in ondiepe continentale wateren en in de kust van de zeeën op hoge en gematigde breedtegraden, waar dagelijkse en seizoensgebonden temperatuurschommelingen aanzienlijk zijn.
Water als leefgebied heeft een aantal specifieke eigenschappen, zoals hoge dichtheid, sterke drukval, relatief laag zuurstofgehalte, sterke absorptie van zonlicht, etc. Reservoirs en hun individuele secties verschillen daarnaast in het zoutregime, de snelheid van horizontale bewegingen (stromingen), het gehalte aan zwevende deeltjes. Voor het leven van bodemorganismen zijn de eigenschappen van de bodem, de wijze van afbraak van organische resten, enz. belangrijk. Daarom moeten de bewoners ervan, naast aanpassingen aan de algemene eigenschappen van het aquatisch milieu, ook worden aangepast aan verschillende specifieke omstandigheden. De bewoners van het aquatisch milieu kregen een algemene naam in de ecologie hydrobionten. Ze bewonen de oceanen, continentale wateren en grondwater. In elk reservoir kunnen zones worden onderscheiden volgens de omstandigheden.
Beschouw de basiseigenschappen van water als leefgebied.
Dichtheid van water - dit is een factor die de voorwaarden voor de verplaatsing van waterorganismen en de druk op verschillende diepten bepaalt. De dichtheid van natuurlijk water dat opgeloste zouten bevat, kan hoger zijn, tot wel 1,35 g/cm3. De druk neemt met de diepte toe met gemiddeld ongeveer 101,3 kPa (1 atm) per 10 m.
In verband met een sterke drukverandering in waterlichamen worden hydrobionten over het algemeen gemakkelijker verdragen dan terrestrische organismen door drukveranderingen. Sommige soorten, verspreid over verschillende diepten, ondergaan een druk van enkele tot honderden atmosfeer. Zo bewonen holothurians van het geslacht Elpidia het gebied van de kustzone tot de zone met de grootste oceaandiepten, 6-11 km. De meeste bewoners van zeeën en oceanen leven echter op een bepaalde diepte.
De dichtheid van water maakt het mogelijk om erop te leunen, wat vooral belangrijk is voor niet-skeletachtige vormen. De dichtheid van het medium is een voorwaarde om in water te zweven en veel hydrobionts zijn precies aangepast aan deze manier van leven. Zwevende organismen die in water drijven, worden gecombineerd tot een speciale ecologische groep hydrobionten - plankton("planktos" - stijgende). Plankton omvat eencellige en koloniale algen, protozoa, kwallen, verschillende kleine schaaldieren, larven van bodemdieren, viseieren en jongen, en vele anderen.
De dichtheid en viscositeit van water hebben grote invloed op de mogelijkheid om actief te zwemmen. Dieren die snel kunnen zwemmen en de kracht van stromingen kunnen overwinnen, worden gecombineerd tot een ecologische groep. nekton("nektos" - drijvend). Vertegenwoordigers van nekton zijn vissen, inktvissen, dolfijnen. Snelle beweging in de waterkolom is alleen mogelijk in aanwezigheid van een gestroomlijnde lichaamsvorm en sterk ontwikkelde spieren.
1. Zuurstof modus. In met zuurstof verzadigd water is het gehalte niet hoger dan 10 ml per 1 liter, wat 21 keer lager is dan in de atmosfeer. Daarom zijn de omstandigheden voor de ademhaling van hydrobionts veel gecompliceerder. Zuurstof komt voornamelijk in het water door de fotosynthetische activiteit van algen en diffusie vanuit de lucht. Daarom zijn de bovenste lagen van de waterkolom in de regel rijker aan dit gas dan de onderste. Met een toename van de temperatuur en het zoutgehalte van water, neemt de zuurstofconcentratie daarin af.
Ademhaling van hydrobionts wordt uitgevoerd door het oppervlak van het lichaam of door gespecialiseerde organen - kieuwen, longen, luchtpijp. In dit geval kunnen de hoezen dienen als extra ademhalingsorgaan. Zo verbruikt modderkruiper gemiddeld tot 63% zuurstof via de huid. Veel sedentaire en inactieve dieren vernieuwen het water om hen heen, hetzij door de gerichte stroom ervan te creëren, hetzij door oscillerende bewegingen die bijdragen aan de vermenging ervan. Voor dit doel gebruiken tweekleppige weekdieren trilhaartjes die de wanden van de mantelholte bekleden; schaaldieren - het werk van de buik- of borstpoten. Bloedzuigers, larven van rinkelende muggen (bloedwormen) wiegen het lichaam en leunen uit de grond.
Zoogdieren die in het proces van evolutionaire ontwikkeling zijn overgegaan van een land naar een aquatische manier van leven, bijvoorbeeld vinpotigen, walvisachtigen, waterkevers, muggenlarven, behouden gewoonlijk een atmosferische soort ademhaling en hebben daarom contact met de lucht nodig.
Gebrek aan zuurstof in water leidt soms tot catastrofale verschijnselen - de dood, vergezeld van de dood van veel waterorganismen. Winterbevriezingen worden vaak veroorzaakt door de vorming van ijs op het oppervlak van waterlichamen en de beëindiging van het contact met lucht; zomer - door een stijging van de watertemperatuur en daardoor een afname van de oplosbaarheid van zuurstof.
- 2. Zout modus. Het handhaven van de waterbalans van hydrobionts heeft zijn eigen bijzonderheden. Als het voor landdieren en planten van het grootste belang is om het lichaam van water te voorzien in omstandigheden van een tekort, dan is het voor hydrobionts niet minder belangrijk om een bepaalde hoeveelheid water in het lichaam te houden wanneer het in de omgeving te veel is. Een overmatige hoeveelheid water in de cellen leidt tot een verandering in hun osmotische druk en een schending van de belangrijkste vitale functies. Daarom kunnen zoetwatervormen niet in de zeeën voorkomen, en mariene vormen kunnen geen ontzilting verdragen. Als het zoutgehalte van het water aan verandering onderhevig is, trekken de dieren op zoek naar een gunstige omgeving.
- 3. Temperatuur regime waterlichamen zijn, zoals reeds opgemerkt, stabieler dan op het land. De amplitude van jaarlijkse temperatuurschommelingen in de bovenste lagen van de oceaan is niet meer dan 10-15 ° , in continentale waterlichamen - 30-35 ° . Diepe waterlagen worden gekenmerkt door een constante temperatuur. In equatoriale wateren is de gemiddelde jaartemperatuur van de oppervlaktelagen +26-27 °С, in polaire wateren - ongeveer 0 °С en lager. In hete terrestrische bronnen kan de watertemperatuur de +100 °C naderen, en in onderwatergeisers onder hoge druk op de oceaanbodem is een temperatuur van +380 °C geregistreerd. Maar langs de verticale lijn is het temperatuurregime divers, bijvoorbeeld seizoensgebonden temperatuurschommelingen verschijnen in de bovenste lagen en het thermische regime is constant in de onderste lagen.
- 4. Lichte modus. Er is veel minder licht in water dan in lucht. Een deel van de stralen die op het oppervlak van het reservoir invallen, wordt weerkaatst in de lucht. De reflectie is sterker naarmate de zon lager staat, waardoor de dag onder water korter is dan op het land. De snelle afname van de hoeveelheid licht met de diepte is te wijten aan de absorptie door water. Stralen met verschillende golflengten worden anders geabsorbeerd: rode verdwijnen dicht bij het oppervlak, terwijl blauwgroene veel dieper doordringen. Dit heeft invloed op de kleur van hydrobionts, bijvoorbeeld met diepte verandert de kleur van algen: groene, bruine en rode algen, die gespecialiseerd zijn in het opvangen van licht met verschillende golflengten. De kleur van dieren verandert op dezelfde manier met de diepte. Veel diepe organismen hebben geen pigmenten.
In de donkere diepten van de oceaan gebruiken organismen het licht van levende wezens als bron van visuele informatie. De gloed van een levend organisme heet bioluminescentie.
De eigenschappen van de omgeving bepalen dus grotendeels de manieren van aanpassing van de bewoners, hun manier van leven en manieren om hulpbronnen te gebruiken, waardoor ketens van oorzaak-en-gevolgafhankelijkheden ontstaan. Zo maakt de hoge dichtheid van water het bestaan van plankton mogelijk en is de aanwezigheid van in het water zwevende organismen een voorwaarde voor de ontwikkeling van een filtratie-type voeding, waarin ook een sedentaire levensstijl van dieren mogelijk is. Als resultaat wordt een krachtig mechanisme van zelfzuivering van waterlichamen van biosferische betekenis gevormd. Het omvat een enorm aantal hydrobionts, zowel benthische (levend op de grond en in de bodem van de bodem van waterlichamen) als pelagische (planten of dieren die in de waterkolom of op het oppervlak leven), van eencellige protozoa tot gewervelde dieren. Alleen planktonische roeipootkreeftjes (Calanus) zijn bijvoorbeeld in staat om binnen een paar jaar het water van de hele wereldoceaan te filteren; ongeveer 1,37 miljard km 3. Schending van de activiteit van filtervoeders door verschillende antropogene invloeden vormt een ernstige bedreiging voor het behoud van de zuiverheid van water.
Vragen en taken voor zelfbeheersing
- 1. Noem de belangrijkste eigenschappen van de waterhabitat.
- 2. Leg uit hoe de dichtheid van water de vorm bepaalt van dieren die snel kunnen zwemmen.
- 3. Noem de reden voor blokkades.
- 4. Welk fenomeen wordt "bioluminescentie" genoemd? Kent u levende organismen die deze eigenschap hebben?
- 5. Welke ecologische rol spelen filtervoeders?