Wasserumgebung.

Verteilung von Organismen nach Lebensräumen

Im Laufe einer langen historische Entwicklung Lebewesen und die Bildung immer vollkommenerer Formen von Lebewesen, Organismen, die neue Lebensräume erobern, wurden auf der Erde entsprechend ihren mineralischen Hüllen (Hydrosphäre, Lithosphäre, Atmosphäre) verteilt und an die Existenz unter genau definierten Bedingungen angepasst.

Das erste Medium des Lebens war Wasser. In ihr entstand das Leben. Im Laufe der historischen Entwicklung begannen viele Organismen, die Boden-Luft-Umgebung zu besiedeln. Infolgedessen entstanden Landpflanzen und -tiere, die sich schnell weiterentwickelten und sich an neue Existenzbedingungen anpassten.

Während des Funktionierens lebender Materie an Land verwandelten sich die Oberflächenschichten der Lithosphäre nach und nach in Erde, in einen eigentümlichen, nach V. I. Wernadskij, bioinerten Körper des Planeten. Der Boden begann sowohl von Wasser- als auch von Landorganismen bewohnt zu werden, wodurch ein spezifischer Komplex seiner Bewohner entstand.

So werden auf der modernen Erde vier Lebensumgebungen klar unterschieden – Wasser, Bodenluft, Boden und lebende Organismen, die sich in ihren Bedingungen deutlich unterscheiden. Betrachten wir jeden von ihnen.

Allgemeine Charakteristiken. Die aquatische Lebensumgebung, die Hydrosphäre, nimmt bis zu 71 % der Erdoberfläche ein. Volumenmäßig werden die Wasserreserven der Erde auf 1370 Millionen Kubikmeter geschätzt. km, was 1/800 des Erdvolumens entspricht. Der Großteil des Wassers, mehr als 98 %, ist in den Meeren und Ozeanen konzentriert, 1,24 % entfallen auf Eis in den Polarregionen; in Süßwasser von Flüssen, Seen und Sümpfen beträgt die Wassermenge nicht mehr als 0,45 %.

In der aquatischen Umwelt leben etwa 150.000 Tierarten (etwa 7 % der Gesamtzahl auf der Erde) und 10.000 Pflanzenarten (8 %). Obwohl Vertreter der allermeisten Pflanzen- und Tiergruppen in der aquatischen Umwelt (in ihrer „Wiege“) verblieben, ist die Zahl ihrer Arten deutlich geringer als die der Landarten. Das bedeutet, dass die Evolution an Land viel schneller verlief.

Die vielfältigste und reichste Pflanze und Tierwelt Meere und Ozeane der äquatorialen und tropischen Regionen (insbesondere des Pazifiks und des Atlantischen Ozeans). Südlich und nördlich dieser Gürtel nimmt die qualitative Zusammensetzung der Organismen allmählich ab. Im Gebiet des Ostindischen Archipels sind etwa 40.000 Tierarten verbreitet, in der Laptewsee nur 400. Gleichzeitig konzentriert sich der Großteil der Organismen des Weltozeans auf einen relativ kleinen Bereich der Meeresküsten der gemäßigten Zone und zwischen den Mangroven tropischer Länder. In weiten Gebieten fernab der Küste gibt es Wüstengebiete, in denen es praktisch kein Leben gibt.

Der Anteil von Flüssen, Seen und Sümpfen an der Biosphäre ist im Vergleich zu den Meeren und Ozeanen unbedeutend. Dennoch stellen sie eine für eine Vielzahl von Pflanzen und Tieren sowie für den Menschen notwendige Frischwasserversorgung dar.

Die aquatische Umwelt hat einen starken Einfluss auf ihre Bewohner. Die lebende Substanz der Hydrosphäre wiederum beeinflusst die Umwelt, verarbeitet sie und bezieht sie in den Stoffkreislauf ein. Es wurde berechnet, dass sich das Wasser der Meere und Ozeane, Flüsse und Seen innerhalb von 2 Millionen Jahren zersetzt und im biotischen Kreislauf wiederhergestellt wird, d. h. alles hat die lebende Materie des Planeten mehr als tausend Mal durchlaufen *. Somit ist die moderne Hydrosphäre ein Produkt der lebenswichtigen Aktivität lebender Materie nicht nur moderner, sondern auch vergangener geologischer Epochen.

Ein charakteristisches Merkmal der aquatischen Umwelt ist ihre Mobilität auch in stehenden Gewässern, ganz zu schweigen von fließenden, schnell fließenden Flüssen und Bächen. In den Meeren und Ozeanen werden Ebbe und Flut, starke Strömungen und Stürme beobachtet; In Seen bewegt sich Wasser unter dem Einfluss von Wind und Temperatur. Die Wasserbewegung sorgt für die Versorgung der Wasserorganismen mit Sauerstoff und Nährstoffen und führt zu einem Temperaturausgleich (Abfall) im gesamten Stausee.

Die Bewohner von Gewässern haben entsprechende Anpassungen an die Mobilität der Umwelt entwickelt. In Fließgewässern gibt es beispielsweise sogenannte „Fouling“-Pflanzen, die fest an Unterwasserobjekten haften – Grünalgen (Cladophora) mit einer Prozessfahne, Kieselalgen (Diatomeae), Wassermoose (Fontinalis), die selbst auf Steinen in stürmischen Flussgräben eine dichte Decke bilden.

Auch Tiere haben sich an die Mobilität der Gewässer angepasst. Bei Fischen, die in schnell fließenden Flüssen leben, ist der Körper im Querschnitt fast rund (Forelle, Elritze). Sie bewegen sich normalerweise in Richtung der Strömung. Wirbellose Fließgewässer bleiben meist am Boden, ihr Körper ist in dorsoventraler Richtung abgeflacht, viele verfügen auf der Bauchseite über verschiedene Fixierungsorgane, mit denen sie sich an Unterwasserobjekten festsetzen können. In den Meeren erfahren Organismen der Gezeiten- und Brandungszonen den stärksten Einfluss bewegter Wassermassen. Seepocken (Balanus, Chthamalus), Schnecken (Patella Haliotis) und einige Krebstierarten, die sich in Küstenspalten verstecken, kommen an felsigen Ufern in der Brandungszone häufig vor.

Im Leben von Wasserorganismen in gemäßigten Breiten spielt die vertikale Wasserbewegung in stehenden Gewässern eine wichtige Rolle. Das Wasser in ihnen ist klar in drei Schichten unterteilt: das obere Epilimnion, dessen Temperatur starken saisonalen Schwankungen unterliegt; Temperatursprungschicht – Metalimnion (Thermokline), wo es zu einem starken Temperaturabfall kommt; untere tiefe Schicht, Hypolimnion – hier schwankt die Temperatur das ganze Jahr über leicht.

Im Sommer befinden sich die wärmsten Wasserschichten an der Oberfläche und die kältesten am Boden. Eine solche schichtweise Temperaturverteilung in einem Reservoir wird als direkte Schichtung bezeichnet. Im Winter ist bei sinkender Temperatur eine umgekehrte Schichtung zu beobachten: Kaltes Oberflächenwasser mit einer Temperatur unter 4 °C liegt über relativ warmem. Dieses Phänomen wird Temperaturdichotomie genannt. Besonders ausgeprägt ist es in den meisten unserer Seen im Sommer und Winter. Durch die Temperaturdichotomie bildet sich im Stausee eine Dichteschichtung des Wassers, seine vertikale Zirkulation wird gestört und es kommt zu einer Phase vorübergehender Stagnation.

Im Frühjahr wird das Oberflächenwasser durch die Erwärmung auf 4 °C dichter und sinkt tiefer, an seiner Stelle steigt wärmeres Wasser aus der Tiefe auf. Durch eine solche vertikale Zirkulation kommt es im Stausee zu Homothermie, d. h. für einige Zeit gleicht sich die Temperatur der gesamten Wassermasse aus. Bei weiterem Temperaturanstieg werden die oberen Wasserschichten weniger dicht und sinken nicht mehr ab – es kommt zur sommerlichen Stagnation.

Im Herbst kühlt sich die Oberflächenschicht ab, wird dichter und sinkt tiefer, wodurch wärmeres Wasser an die Oberfläche verdrängt wird. Dies geschieht vor dem Einsetzen der Herbsthomothermie. Wenn Oberflächenwasser unter 4 °C abgekühlt wird, verliert es wieder an Dichte und bleibt wieder an der Oberfläche. Dadurch stoppt die Wasserzirkulation und es kommt zur winterlichen Stagnation.

Organismen in Gewässern gemäßigter Breiten sind gut an saisonale vertikale Bewegungen der Wasserschichten, an Homothermie im Frühling und Herbst sowie an Stagnation im Sommer und Winter angepasst (Abb. 13).

In Seen tropischer Breiten sinkt die Wassertemperatur an der Oberfläche nie unter 4 °C, und der Temperaturgradient ist in ihnen bis in die tiefsten Schichten deutlich ausgeprägt. In der kältesten Jahreszeit kommt es hier in der Regel unregelmäßig zu einer Wasservermischung.

Nicht nur in der Wassersäule, sondern auch am Boden des Stausees entstehen besondere Lebensbedingungen, da die Böden nicht belüftet sind und Mineralstoffe aus ihnen ausgewaschen werden. Daher sind sie nicht fruchtbar und dienen den Wasserorganismen lediglich als mehr oder weniger festes Substrat, das hauptsächlich eine mechanisch-dynamische Funktion erfüllt. In diesem Zusammenhang kommt der Größe der Bodenpartikel, der Dichte ihrer Aneinanderreihung und der Widerstandsfähigkeit gegen Auswaschung durch Strömungen die größte ökologische Bedeutung zu.

Abiotische Faktoren der aquatischen Umwelt. Wasser als lebendes Medium verfügt über besondere physikalische und chemische Eigenschaften.

Das Temperaturregime der Hydrosphäre unterscheidet sich grundlegend von dem in anderen Umgebungen. Die Temperaturschwankungen im Weltmeer sind relativ gering: Die niedrigste liegt bei etwa -2 °C und die höchste bei etwa 36 °C. Die Schwingungsamplitude liegt hier also innerhalb von 38 °C. Die Temperatur der Ozeane sinkt mit der Tiefe. Selbst in tropischen Regionen in 1000 m Tiefe werden 4–5°C nicht überschritten. In den Tiefen aller Ozeane gibt es eine Schicht aus kaltem Wasser (von -1,87 bis +2°C).

In Binnensüßwasserkörpern gemäßigter Breiten liegt die Temperatur der Oberflächenwasserschichten zwischen -0,9 und +25 °C, in tieferen Gewässern bei 4–5 °C. Eine Ausnahme bilden Thermalquellen, bei denen die Temperatur der Oberflächenschicht manchmal 85–93 °C erreicht.

Thermodynamische Eigenschaften der aquatischen Umwelt wie hohe spezifische Wärmekapazität, hohe Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung beim Gefrieren schaffen besonders günstige Lebensbedingungen. Diese Bedingungen werden auch durch die hohe latente Schmelzwärme des Wassers gewährleistet, wodurch die Temperatur unter dem Eis im Winter nie unter seinem Gefrierpunkt liegt (bei Süßwasser etwa 0°C). Da Wasser bei 4 °C die höchste Dichte hat und sich beim Gefrieren ausdehnt, bildet sich im Winter Eis nur von oben, während die Hauptdicke nicht durchfriert.

Da das Temperaturregime von Gewässern durch eine große Stabilität gekennzeichnet ist, zeichnen sich die darin lebenden Organismen durch eine relativ konstante Körpertemperatur aus und weisen eine geringe Anpassungsfähigkeit an Schwankungen der Umgebungstemperatur auf. Schon geringfügige Abweichungen im thermischen Regime können zu erheblichen Veränderungen im Leben von Tieren und Pflanzen führen. Ein Beispiel ist die „biologische Explosion“ des Lotus (Nelumbium caspium) im nördlichsten Teil seines Lebensraums – im Wolgadelta. Diese exotische Pflanze bewohnte lange Zeit nur eine kleine Bucht. Hinter letztes Jahrzehnt Die Fläche des Lotusdickichts hat sich fast um das Zwanzigfache vergrößert und nimmt nun über 1500 Hektar Wasserfläche ein. Eine solch schnelle Ausbreitung des Lotus erklärt sich aus dem allgemeinen Absinken des Wasserspiegels des Kaspischen Meeres, der mit der Bildung vieler kleiner Seen und Flussmündungen an der Wolgamündung einherging. In den heißen Sommermonaten erwärmte sich das Wasser hier stärker als zuvor, was zum Wachstum von Lotusdickichten beitrug.

Wasser zeichnet sich außerdem durch eine erhebliche Dichte (in dieser Hinsicht ist es 800-mal größer als Luft) und Viskosität aus. Diese Merkmale wirken sich auf Pflanzen aus, da sie nur sehr wenig oder gar kein mechanisches Gewebe entwickeln, sodass ihre Stängel sehr elastisch sind und sich leicht biegen lassen. Die meisten Wasserpflanzen verfügen über Auftrieb und die Fähigkeit, in der Wassersäule zu schweben. Dann steigen sie an die Oberfläche und fallen dann wieder ab. Bei vielen Wassertieren ist die Haut reichlich mit Schleim geschmiert, was die Reibung während der Bewegung verringert und der Körper eine stromlinienförmige Form annimmt.

Organismen in der aquatischen Umwelt sind über ihre gesamte Mächtigkeit verteilt (in ozeanischen Senken wurden Tiere in Tiefen von mehr als 10.000 m gefunden). Natürlich erfahren sie in unterschiedlichen Tiefen unterschiedliche Drücke. Tiefseebewohner sind an hohen Druck (bis zu 1000 atm) angepasst, während die Bewohner der Oberflächenschichten diesem nicht ausgesetzt sind. Im Durchschnitt steigt der Druck in der Wassersäule pro 10 m Tiefe um 1 atm. Alle Hydrobionten sind an diesen Faktor angepasst und werden dementsprechend in Tiefsee- und in geringen Tiefen lebende Arten unterteilt.

Die Transparenz des Wassers und sein Lichtregime haben großen Einfluss auf Wasserorganismen. Dies betrifft insbesondere die Verbreitung photosynthetischer Pflanzen. In schlammigen Gewässern leben sie nur in der Oberflächenschicht und dringen bei großer Transparenz bis in beträchtliche Tiefen vor. Durch die große Menge darin schwebender Partikel entsteht eine gewisse Trübung des Wassers, die das Eindringen von Sonnenlicht begrenzt. Trübung des Wassers kann durch Partikel mineralischer Stoffe (Ton, Schluff) oder kleine Organismen verursacht werden. Auch die Transparenz des Wassers nimmt im Sommer mit dem schnellen Wachstum der Wasservegetation und der Massenvermehrung kleiner Organismen ab, die in den Oberflächenschichten schweben. Das Lichtregime der Stauseen hängt auch von der Jahreszeit ab. Im Norden, in gemäßigten Breiten, wenn Gewässer zufrieren und das Eis von oben noch mit Schnee bedeckt ist, ist das Eindringen von Licht in die Wassersäule stark eingeschränkt.

Das Lichtregime wird auch durch die regelmäßige Abnahme des Lichts mit der Tiefe bestimmt, da Wasser Sonnenlicht absorbiert. Gleichzeitig werden Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich absorbiert: Rote sind am schnellsten, während blaugrüne bis in beträchtliche Tiefen eindringen. Mit zunehmender Tiefe wird der Ozean dunkler. Gleichzeitig ändert sich die Farbe der Umgebung und bewegt sich allmählich von grünlich zu grün, dann zu blau, blau, blauviolett und wird durch ständige Dunkelheit ersetzt. Dementsprechend werden mit der Tiefe Grünalgen (Chlorophyta) durch Braunalgen (Phaeophyta) und Rotalgen (Rhodophyta) ersetzt, deren Pigmente dazu geeignet sind, Sonnenlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen einzufangen. Mit der Tiefe verändert sich natürlich auch die Farbe der Tiere. In der Oberfläche leben helle Wasserschichten, in der Regel leben bunte und vielfältig gefärbte Tiere, während Tiefseearten keine Pigmente aufweisen. In der Dämmerungszone des Ozeans sind Tiere in Farben mit einem rötlichen Farbton bemalt, was ihnen hilft, sich vor Feinden zu verstecken, da die rote Farbe in den blauvioletten Strahlen als Schwarz wahrgenommen wird.

Der Salzgehalt spielt eine wichtige Rolle im Leben von Wasserorganismen. Wie Sie wissen, ist Wasser ein hervorragendes Lösungsmittel für viele Mineralstoffe. Dadurch haben natürliche Gewässer eine bestimmte chemische Zusammensetzung. Höchster Wert haben Carbonate, Sulfate, Chloride. Die Menge an gelösten Salzen pro 1 Liter Wasser in Süßwasserkörpern überschreitet nicht 0,5 g (normalerweise weniger), in den Meeren und Ozeanen erreicht sie 35 g (Tabelle 6).

Tabelle 6Verteilung basischer Salze in verschiedenen Gewässern (nach R. Dazho, 1975)

Calcium spielt im Leben von Süßwassertieren eine wesentliche Rolle. Weichtiere, Krebstiere und andere Wirbellose nutzen es zum Aufbau ihrer Panzer und ihres Außenskeletts. Aber Süßwasserkörper unterscheiden sich je nach einer Reihe von Umständen (das Vorhandensein bestimmter löslicher Salze im Boden des Stausees, im Boden und Boden der Ufer, im Wasser der fließenden Flüsse und Bäche) sowohl in der Zusammensetzung als auch in der Konzentration der darin gelösten Salze stark. Meeresgewässer sind in dieser Hinsicht stabiler. In ihnen wurden fast alle bekannten Elemente gefunden. Von der Bedeutung her nimmt jedoch Speisesalz den ersten Platz ein, gefolgt von Magnesiumchlorid und -sulfat sowie Kaliumchlorid.

Süßwasserpflanzen und -tiere leben in einer hypotonen Umgebung, also in einer Umgebung, in der die Konzentration gelöster Stoffe geringer ist als in Körperflüssigkeiten und -geweben. Aufgrund des Unterschieds im osmotischen Druck außerhalb und innerhalb des Körpers dringt ständig Wasser in den Körper ein und Süßwasser-Hydrobionten sind gezwungen, es intensiv zu entfernen. In dieser Hinsicht verfügen sie über genau definierte Prozesse der Osmoregulation. Die Salzkonzentration in Körperflüssigkeiten und Geweben vieler Meeresorganismen ist isotonisch mit der Konzentration gelöster Salze im umgebenden Wasser. Daher sind ihre osmoregulatorischen Funktionen nicht im gleichen Maße entwickelt wie im Süßwasser. Schwierigkeiten bei der Osmoregulation sind einer der Gründe, warum viele Meerespflanzen und insbesondere Tiere es nicht schafften, Süßwasserkörper zu besiedeln und sich mit Ausnahme einzelner Vertreter als typische Meeresbewohner herausstellten (Darm - Coelenterata, Stachelhäuter - Echinodermata, Pogonophoren - Pogonophora, Schwämme - Spongia, Manteltiere - Tunicata). Dabei Dasselbe In den Meeren und Ozeanen leben Insekten praktisch nicht, während Süßwasserbecken reichlich von ihnen besiedelt sind. Typischerweise tolerieren Meeres- und Süßwasserarten keine signifikanten Veränderungen des Salzgehalts des Wassers. Bei allen handelt es sich um stenohaline Organismen. Es gibt relativ wenige Euryhalin-Tiere mit Süßwasser- und Meeresursprung. Sie kommen normalerweise und in großer Zahl in Brackwasser vor. Dies sind Süßwasser-Zander (Stizostedion lucioperca), Brasse (Abramis brama), Hecht (Esox lucius) und von den Meerestieren kann man die Familie der Meeräschen (Mugilidae) nennen.

In Süßwasser sind Pflanzen weit verbreitet, die sich am Grund des Stausees festsetzen. Ihre photosynthetische Oberfläche liegt oft über dem Wasser. Dies sind Rohrkolben (Typha), Schilf (Scirpus), Pfeilkraut (Sagittaria), Seerosen (Nymphaea), Eikapseln (Nuphar). In anderen Fällen sind die photosynthetischen Organe in Wasser getaucht. Dazu gehören Laichkraut (Potamogeton), Urut (Myriophyllum) und Elodea (Elodea). Einige höhere Süßwasserpflanzen haben keine Wurzeln. Sie schwimmen entweder frei oder wachsen auf Unterwasserobjekten oder am Boden haftenden Algen.

Während Sauerstoff für die Luft keine wesentliche Rolle spielt, ist er für das Wasser der wichtigste Umweltfaktor. Sein Gehalt im Wasser ist umgekehrt proportional zur Temperatur. Mit sinkender Temperatur nimmt die Löslichkeit von Sauerstoff, wie auch von anderen Gasen, zu. Die Anreicherung von im Wasser gelöstem Sauerstoff erfolgt durch dessen Eintritt aus der Atmosphäre sowie durch die photosynthetische Aktivität grüner Pflanzen. Bei der Wasservermischung, die für Fließgewässer und insbesondere für schnell fließende Flüsse und Bäche typisch ist, erhöht sich auch der Sauerstoffgehalt.

Verschiedene Tiere haben einen unterschiedlichen Sauerstoffbedarf. Beispielsweise reagieren Forellen (Salmo trutta) und Elritzen (Phoxinus phoxinus) sehr empfindlich auf seinen Mangel und leben daher nur in schnell fließenden kalten und gut durchmischten Gewässern. Plötze (Rutilus rutilus), Kampfläufer (Acerina cernua), Karpfen (Cyprinus carpio), Karausche (Carassius carassius) sind in dieser Hinsicht unprätentiös, und die Larven von Chironomidenmücken (Chironomidae) und kleinborstigen Röhrchenwürmern (Tubifex) leben in großen Tiefen, wo es überhaupt keinen oder nur sehr wenig Sauerstoff gibt. Wasserinsekten und Lungenmollusken (Pulmonata) können auch in Gewässern mit niedrigem Sauerstoffgehalt leben. Sie steigen jedoch systematisch an die Oberfläche und speichern dort für eine Weile Frischluft.

Kohlendioxid ist in Wasser etwa 35-mal löslicher als Sauerstoff. Im Wasser ist fast 700-mal mehr davon enthalten als in der Atmosphäre, in der es entsteht. Die Quelle für Kohlendioxid im Wasser sind außerdem Carbonate und Bicarbonate von Alkali- und Erdalkalimetallen. Das im Wasser enthaltene Kohlendioxid sorgt für die Photosynthese von Wasserpflanzen und ist an der Bildung kalkhaltiger Skelettformationen von Wirbellosen beteiligt.

Von großer Bedeutung für das Leben von Wasserorganismen ist die Konzentration von Wasserstoffionen (pH). Süßwasserbecken mit einem pH-Wert von 3,7–4,7 gelten als sauer, 6,95–7,3 gelten als neutral und solche mit einem pH-Wert über 7,8 gelten als alkalisch. In Süßwasserkörpern unterliegt der pH-Wert sogar täglichen Schwankungen. Meerwasser ist alkalischer und sein pH-Wert ändert sich viel weniger als Süßwasser. Der pH-Wert nimmt mit der Tiefe ab.

Die Konzentration von Wasserstoffionen spielt eine wichtige Rolle bei der Verteilung von Hydrobionten. Bei einem pH-Wert von weniger als 7,5 wachsen Halbgras (Isoetes) und Klettenkraut (Sparganium), bei 7,7–8,8, also im alkalischen Milieu, entwickeln sich viele Arten von Laichkraut und Elodea. In den sauren Gewässern der Sümpfe überwiegen Sphagnummoose (Sphagnum), es gibt jedoch keine Lamellenkiemenmollusken der Gattung Ohnezahn (Unio), andere Mollusken sind selten, Muschelrhizome (Testacea) sind jedoch reichlich vorhanden. Die meisten Süßwasserfische vertragen einen pH-Wert von 5 bis 9. Liegt der pH-Wert unter 5, kommt es zu einem Massensterben von Fischen, über 10 sterben alle Fische und andere Tiere.

Ökologische Gruppen von Hydrobionten. Die Wassersäule – pelagial (pelagos – Meer) wird von pelagischen Organismen bewohnt, die in bestimmten Schichten aktiv schwimmen oder bleiben (schweben) können. Dementsprechend werden pelagische Organismen in zwei Gruppen eingeteilt – Nekton und Plankton. Die Bodenbewohner bilden die dritte ökologische Organismengruppe – Benthos.

Nekton (nekios–· schwimmend)– Hierbei handelt es sich um eine Ansammlung pelagischer, sich aktiv bewegender Tiere, die keine direkte Verbindung zum Boden haben. Grundsätzlich handelt es sich dabei um große Tiere, die weite Strecken und starke Wasserströmungen zurücklegen können. Sie zeichnen sich durch eine stromlinienförmige Körperform und gut entwickelte Bewegungsorgane aus. Typische Nektonorganismen sind Fische, Tintenfische, Flossenfüßer und Wale. In Süßwasser gehören neben Fischen auch Amphibien und sich aktiv bewegende Insekten zum Nekton. Viele Meeresfische können sich mit großer Geschwindigkeit in der Wassersäule bewegen. Einige Tintenfische (Oegopsida) schwimmen sehr schnell, bis zu 45–50 km/h, Segelboote (Istiopharidae) erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h und Schwertfische (Xiphias glabius) bis zu 130 km/h.

Plankton (Planktos– schwebend, wandernd)– Hierbei handelt es sich um eine Ansammlung pelagischer Organismen, die nicht über die Fähigkeit zu schneller aktiver Bewegung verfügen. Planktonische Organismen können Strömungen nicht widerstehen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Kleintiere – Zooplankton und Pflanzen – Phytoplankton. Die Zusammensetzung des Planktons umfasst regelmäßig die Larven vieler Tiere, die in der Wassersäule schweben.

Planktonische Organismen befinden sich entweder an der Wasseroberfläche, in der Tiefe oder sogar in der Bodenschicht. Erstere bilden eine besondere Gruppe – die Neuston. Organismen hingegen, deren Körper sich teilweise im Wasser und teilweise über der Wasseroberfläche befindet, werden Pleuston genannt. Dies sind Siphonophora (Siphonophora), Wasserlinse (Lemna) usw.

Phytoplankton hat sehr wichtig im Leben von Gewässern, da es der Hauptproduzent organischer Stoffe ist. Hierzu zählen vor allem Kieselalgen (Diatomeae) und Grünalgen (Chlorophyta), Pflanzenflagellaten (Phytomastigina), Peridineae (Peridineae) und Coccolithophoren (Coccolitophoridae). In den nördlichen Gewässern des Weltozeans überwiegen Kieselalgen und in den tropischen und subtropischen Gewässern die Panzergeißeltierchen. In Süßwasser kommen neben Kieselalgen auch Grün- und Blaualgen (Cuanophyta) vor.

Zooplankton und Bakterien kommen in allen Tiefen vor. Im marinen Zooplankton dominieren kleine Krebstiere (Copepoda, Amphipoda, Euphausiacea) und Protozoen (Foraminifera, Radiolaria, Tintinnoidea). Mehr Hauptvertreter Dazu gehören geflügelte Weichtiere (Pteropoda), Quallen (Scyphozoa) und schwimmende Ctenophoren (Ctenophora), Salpen (Salpae) und einige Würmer (Alciopidae, Tomopteridae). In Süßwasser kommen schlecht schwimmende relativ große Krebstiere (Daphnia, Cyclopoidea, Ostracoda, Simocephalus; Abb. 14), viele Rädertierchen (Rotatoria) und Protozoen häufig vor.

Das Plankton tropischer Gewässer erreicht die höchste Artenvielfalt.

Gruppen planktonischer Organismen werden nach ihrer Größe unterschieden. Nannoplankton (Nannos – Zwerg) sind die kleinsten Algen und Bakterien; Mikroplankton (Mikros – klein) – die meisten Algen, Protozoen, Rädertierchen; Mesoplankton (Mesos – mittel) – Copepoden und Cladoceren, Garnelen und eine Reihe von Tieren und Pflanzen, nicht länger als 1 cm; Makroplankton (Makros – groß) – Quallen, Mysiden, Garnelen und andere Organismen größer als 1 cm; Megaloplankton (Megalos – riesig) – sehr große, über 1 m große Tiere. Beispielsweise erreicht der schwimmende Kammquallen-Venusgürtel (Cestus veneris) eine Länge von 1,5 m, und die Zyanidqualle (Suapea) hat eine Glocke mit einem Durchmesser von bis zu 2 m und Tentakeln mit einer Länge von 30 m.

Planktonorganismen sind ein wichtiger Nahrungsbestandteil vieler Wassertiere (einschließlich Riesen wie Bartenwale – Mystacoceti), insbesondere wenn man bedenkt, dass sie und vor allem Phytoplankton durch saisonale Ausbrüche der Massenvermehrung (Wasserblüte) gekennzeichnet sind.

Benthos (Benthos– Tiefe)– eine Reihe von Organismen, die am Grund (auf dem Boden und im Boden) von Gewässern leben. Es wird in Phytobenthos und Zoobenthos unterteilt. Es handelt sich hauptsächlich um Tiere, die festsitzen oder sich langsam fortbewegen und sich im Boden eingraben. Nur im flachen Wasser besteht es aus Organismen, die organisches Material synthetisieren (Produzenten), es verbrauchen (Konsumenten) und zerstören (Zersetzer). In großen Tiefen, wo kein Licht eindringt, fehlt Phytobenthos (Produzenten).

Benthische Organismen unterscheiden sich in ihrer Lebensweise – mobil, inaktiv und unbeweglich; je nach Ernährungsmethode - photosynthetisch, fleischfressend, pflanzenfressend, detritivorisch; nach Größe - Makro-, Meso-Mikrobenthos.

Zum Phytobenthos der Meere zählen vor allem Bakterien und Algen (Kieselalgen, grün, braun, rot). Entlang der Küsten kommen auch Blütenpflanzen vor: Zostera (Zostera), Phyllospodix (Phyllospadix), Ruppia (Rup-pia). Phytobenthos ist auf felsigen und felsigen Bodenflächen am reichsten. Entlang der Küsten bilden Seetang (Laminaria) und Fucus (Fucus) manchmal eine Biomasse von bis zu 30 kg pro 1 km². m. Auf weichen Böden, auf denen Pflanzen nicht fest verankert werden können, entwickelt sich Phytobenthos hauptsächlich an wellengeschützten Stellen.

Süßwasser-Phytobenos werden durch Bakterien, Kieselalgen und Grünalgen repräsentiert. Küstenpflanzen sind reichlich vorhanden und befinden sich von der Küste bis tief in klar definierte Gürtel. Im ersten Gürtel wachsen halb untergetauchte Pflanzen (Schilf, Schilf, Rohrkolben und Seggen). Der zweite Gürtel wird von Unterwasserpflanzen mit schwimmenden Blättern (Schoten, Seerosen, Wasserlinsen, Wasserlinsen) eingenommen. Im dritten Gürtel überwiegen Unterwasserpflanzen – Laichkraut, Elodea usw.

Alle Wasserpflanzen lassen sich entsprechend ihrer Lebensweise in zwei ökologische Hauptgruppen einteilen: Hydrophyten – Pflanzen, die nur mit ihrem unteren Teil in Wasser eingetaucht sind und normalerweise im Boden wurzeln, und Hydatophyten – Pflanzen, die vollständig im Wasser eingetaucht sind, aber manchmal an der Oberfläche schwimmen oder schwimmende Blätter haben.

Das marine Zoobenthos wird von Foraminiferen, Schwämmen, Hohltieren, Nemerten, Polychaeten, Sipunkuliden, Bryozoen, Brachiopoden, Weichtieren, Seescheiden und Fischen dominiert. Am zahlreichsten sind benthische Formen in flachen Gewässern, wo ihre Gesamtbiomasse oft mehrere zehn Kilogramm pro Quadratkilometer erreicht. m. Mit der Tiefe nimmt die Anzahl der Benthos stark ab und beträgt in großen Tiefen Milligramm pro 1 km². M.

In Süßwasserkörpern gibt es weniger Zoobenthos als in Meeren und Ozeanen und die Artenzusammensetzung ist einheitlicher. Dabei handelt es sich vor allem um Protozoen, einige Schwämme, Ziliar- und Oligochaetenwürmer, Blutegel, Bryozoen, Weichtiere und Insektenlarven.

Ökologische Plastizität aquatischer Organismen. Wasserorganismen weisen eine geringere ökologische Plastizität auf als Landorganismen, da Wasser ein stabilerer Lebensraum ist und seine abiotischen Faktoren relativ geringen Schwankungen unterliegen. Meerespflanzen und -tiere sind am wenigsten plastikhaltig. Sie reagieren sehr empfindlich auf Änderungen des Salzgehalts und der Temperatur des Wassers. So können Steinkorallen selbst einer schwachen Wasserentsalzung nicht standhalten und leben nur in den Meeren, zudem auf festem Boden bei einer Temperatur von mindestens 20 °C. Dies sind typische Stenobionten. Allerdings gibt es Arten mit erhöhter ökologischer Plastizität. Beispielsweise ist der Rhizopode Cyphoderia ampulla ein typischer Eurybiont. Es lebt in Meeren und Süßwasser, in warmen Teichen und kalten Seen.

Süßwassertiere und -pflanzen sind tendenziell viel flexibler als Meerestiere, da Süßwasser eine variablere Umgebung darstellt. Am plastischsten sind die Brackwasserbewohner. Sie sind sowohl für hohe Konzentrationen gelöster Salze als auch für eine starke Entsalzung geeignet. Die Artenzahl ist jedoch relativ gering, da sich die Umweltfaktoren in Brackgewässern stark verändern.

Die Breite der ökologischen Plastizität von Hydrobionten wird nicht nur in Bezug auf den gesamten Komplex von Faktoren (Eury- und Stanobionten), sondern auch auf jeden einzelnen von ihnen beurteilt. Küstenpflanzen und -tiere sind im Gegensatz zu den Bewohnern offener Gebiete hauptsächlich eurythermale und euryhaline Organismen, da in Küstennähe die Temperaturbedingungen und das Salzregime sehr unterschiedlich sind (Erwärmung durch die Sonne und relativ starke Abkühlung, Entsalzung durch den Zufluss von Wasser aus Bächen und Flüssen, insbesondere während der Regenzeit usw.). Eine typische stenotherme Art ist der Lotus. Es wächst nur in gut erwärmten flachen Gewässern. Aus den gleichen Gründen erweisen sich die Bewohner der Oberflächenschichten im Vergleich zu den Tiefwasserformen als eurythermer und euryhaliner.

Die ökologische Plastizität dient als wichtiger Regulator der Ausbreitung von Organismen. In der Regel sind Hydrobionten mit hoher ökologischer Plastizität weit verbreitet. Dies gilt beispielsweise für Elodea. Das Artemia-Krebstier (Artemia salina) steht ihm in diesem Sinne jedoch diametral gegenüber. Es lebt in kleinen Stauseen mit sehr salzigem Wasser. Dies ist ein typischer Stenohalin-Vertreter mit geringer ökologischer Plastizität. Im Verhältnis zu anderen Faktoren ist es jedoch sehr plastisch und kommt daher überall in Salzgewässern vor.

Die ökologische Plastizität hängt vom Alter und der Entwicklungsphase des Organismus ab. So ist die Meeresschnecke Littorina im erwachsenen Zustand täglich bei Ebbe unterwegs lange Zeit kommt ohne Wasser aus, seine Larven führen eine rein planktonische Lebensweise und vertragen keine Austrocknung.

Adaptive Eigenschaften von Wasserpflanzen. Die Ökologie von Wasserpflanzen ist, wie bereits erwähnt, sehr spezifisch und unterscheidet sich stark von der Ökologie der meisten terrestrischen Pflanzenorganismen. Die Fähigkeit von Wasserpflanzen, Feuchtigkeit und Mineralsalze direkt aufzunehmen Umfeld spiegelt sich in ihrer morphologischen und physiologischen Organisation wider. Für Wasserpflanzen ist vor allem die schwache Entwicklung des Leitgewebes und des Wurzelsystems charakteristisch. Letzteres dient hauptsächlich der Befestigung am Unterwassersubstrat und übernimmt im Gegensatz zu Landpflanzen nicht die Funktion der Mineralernährung und Wasserversorgung. In dieser Hinsicht sind die Wurzeln wurzelnder Wasserpflanzen frei von Wurzelhaaren. Sie ernähren sich von der gesamten Körperoberfläche. In einigen von ihnen dienen kräftig entwickelte Rhizome der vegetativen Vermehrung und Speicherung von Nährstoffen. Dazu gehören viele Laichkräuter, Seerosen und Eikapseln.

Die hohe Dichte des Wassers ermöglicht es Pflanzen, in seiner gesamten Dicke zu leben. Zu diesem Zweck verfügen niedere Pflanzen, die in verschiedenen Schichten leben und einen schwebenden Lebensstil führen, über spezielle Fortsätze, die ihren Auftrieb erhöhen und es ihnen ermöglichen, in der Schwebe zu bleiben. Bei höheren Hydrophyten entwickelt sich mechanisches Gewebe schlecht. In ihren Blättern, Stängeln und Wurzeln befinden sich, wie bereits erwähnt, luftführende interzelluläre Hohlräume. Dies erhöht die Leichtigkeit und den Auftrieb der im Wasser schwebenden und an der Oberfläche schwimmenden Organe und fördert außerdem die Durchspülung der inneren Zellen mit Wasser mit darin gelösten Gasen und Salzen. Hydatophyten zeichnen sich im Allgemeinen durch eine große Blattoberfläche bei geringem Gesamtpflanzenvolumen aus. Dies ermöglicht ihnen einen intensiven Gasaustausch bei Mangel an Sauerstoff und anderen im Wasser gelösten Gasen. Viele Laichkrautarten (Potamogeton lusens, P. perfoliatus) haben dünne und sehr lange Stängel und Blätter, ihre Hüllen sind leicht sauerstoffdurchlässig. Andere Pflanzen haben stark zerlegte Blätter (Wasserhahnenfuß - Ranunculus aquatilis, Urt - Myriophyllum spicatum, Hornkraut - Ceratophyllum dernersum).

Eine Reihe von Wasserpflanzen haben Heterophilie (Vielfalt) entwickelt. Beispielsweise erfüllen in Salvinia (Salvinia) eingetauchte Blätter die Funktion der mineralischen Ernährung und schwimmende - organische. Bei Seerosen und Eikapseln unterscheiden sich die Schwimm- und Unterwasserblätter deutlich voneinander. Die Oberseite der Schwimmblätter ist dicht und ledrig mit zahlreichen Spaltöffnungen. Dies trägt zu einem besseren Gasaustausch mit Luft bei. Auf der Unterseite von Schwimm- und Unterwasserblättern gibt es keine Spaltöffnungen.

Ein ebenso wichtiges Anpassungsmerkmal von Pflanzen an das Leben in einer aquatischen Umgebung ist die Tatsache, dass die in Wasser getauchten Blätter normalerweise sehr dünn sind. Chlorophyll befindet sich in ihnen häufig in den Zellen der Epidermis. Dies führt zu einer Erhöhung der Intensität der Photosynthese bei schlechten Lichtverhältnissen. Solche anatomischen und morphologischen Merkmale kommen am deutlichsten bei vielen Laichkrautarten (Potamogeton), Elodea (Helodea canadensis), Wassermoosen (Riccia, Fontinalis) und Vallisneria (Vallisneria spiralis) zum Ausdruck.

Der Schutz von Wasserpflanzen vor dem Auslaugen von Mineralsalzen aus Zellen (Auslaugen) ist die Sekretion von Schleim durch spezielle Zellen und die Bildung von Endoderm in Form eines Rings aus dickwandigeren Zellen.

Die relativ niedrige Temperatur der Wasserumgebung führt zum Absterben der vegetativen Teile von Pflanzen, die in Wasser getaucht sind, nach der Bildung von Winterknospen sowie zum Ersatz zarter Sommerknospen. dünne Blätter härtere und kürzere Wintermodelle. Gleichzeitig wirkt sich eine niedrige Wassertemperatur negativ auf die Geschlechtsorgane von Wasserpflanzen aus und ihre hohe Dichte behindert die Übertragung von Pollen. Daher vermehren sich Wasserpflanzen intensiv vegetativ. Der sexuelle Prozess wird bei vielen von ihnen unterdrückt. Die meisten untergetauchten und an der Oberfläche schwimmenden Pflanzen passen sich den Eigenschaften der Wasserumgebung an und bringen ihre Blütenstiele in die Luft und vermehren sich sexuell (Pollen werden durch Wind und Oberflächenströmungen transportiert). Die entstehenden Früchte, Samen und anderen Primordien werden ebenfalls durch Oberflächenströmungen (Hydrochorien) verbreitet.

Nicht nur Wasserpflanzen, sondern auch viele Küstenpflanzen gehören zu Hydrochoiren. Ihre Früchte sind sehr schwimmfähig und können lange im Wasser bleiben, ohne ihre Keimfähigkeit zu verlieren. Früchte und Samen von Chastukha (Alisma plantago-aquatica), Pfeilkraut (Sagittaria sagittifolia), Susak (Butomusumbellatus), Laichkraut und anderen Pflanzen werden vom Wasser getragen. Die Früchte vieler Seggen (Cageh) sind in eigentümlichen Luftsäcken eingeschlossen und werden auch von Wasserströmungen getragen. Es wird angenommen, dass sich sogar Kokospalmen aufgrund des Auftriebs ihrer Früchte – Kokosnüsse – über die gesamten Archipele der tropischen Inseln des Pazifischen Ozeans ausbreiten. Entlang des Wachsch-Flusses breitete sich das Humai-Unkraut (Sorgnum halepense) auf die gleiche Weise in den Kanälen aus.

Adaptive Eigenschaften von Wassertieren. Die Anpassungen von Tieren an die aquatische Umwelt sind noch vielfältiger als die von Pflanzen. Sie können anatomische, morphologische, physiologische, Verhaltens- und andere adaptive Merkmale unterscheiden. Selbst eine einfache Aufzählung ist schwierig. Deshalb nennen wir allgemein nur die charakteristischsten davon.

Tiere, die in der Wassersäule leben, verfügen vor allem über Anpassungen, die ihren Auftrieb erhöhen und es ihnen ermöglichen, der Bewegung von Wasser und Strömungen zu widerstehen. Im Gegensatz dazu entwickeln Bodenorganismen Vorrichtungen, die sie daran hindern, in die Wassersäule aufzusteigen, das heißt, sie verringern den Auftrieb und ermöglichen es ihnen, auch in schnell fließenden Gewässern am Boden zu bleiben.

Bei kleinen, in der Wassersäule lebenden Formen wird eine Verringerung der Skelettbildung beobachtet. Bei Protozoen (Rhizopoda, Radiolaria) sind die Schalen porös, die Feuersteinnadeln des Skeletts sind innen hohl. Die spezifische Dichte von Quallen (Scyphozoa) und Ctenophoren (Ctenophora) nimmt aufgrund des Vorhandenseins von Wasser im Gewebe ab. Eine Erhöhung des Auftriebs wird auch durch die Ansammlung von Fetttröpfchen im Körper erreicht (Nachtlichter – Noctiluca, Radiolarien – Radiolaria). Größere Fettansammlungen werden auch bei einigen Krebstieren (Cladocera, Copepoda), Fischen und Walen beobachtet. Die spezifische Dichte des Körpers wird auch durch Gasblasen im Protoplasma von Testatamöben, Luftkammern in Molluskenschalen, verringert. Viele Fische haben gasgefüllte Schwimmblasen. Die Siphonophoren von Physalia und Velella entwickeln kräftige Lufthöhlen.

Passiv in der Wassersäule schwimmende Tiere zeichnen sich nicht nur durch eine Gewichtsabnahme, sondern auch durch eine Vergrößerung der spezifischen Körperoberfläche aus. Tatsache ist, dass je höher die Viskosität des Mediums und je höher die spezifische Oberfläche des Körpers des Organismus ist, desto langsamer sinkt er ins Wasser. Dadurch wird der Körper bei Tieren flacher, es bilden sich allerlei Stacheln, Auswüchse und Anhängsel darauf. Dies ist charakteristisch für viele Radiolarien (Chalengeridae, Aulacantha), Flagellaten (Leptodiscus, Craspedotella) und Foraminiferen (Globigerina, Orbulina). Da die Viskosität von Wasser mit steigender Temperatur abnimmt und mit zunehmendem Salzgehalt zunimmt, sind Anpassungen an erhöhte Reibung bei hohen Temperaturen und niedrigen Salzgehalten am ausgeprägtesten. Beispielsweise sind die Flagellen-Ceratium aus dem Indischen Ozean mit längeren hornartigen Fortsätzen bewaffnet als diejenigen, die in den kalten Gewässern des Ostatlantiks vorkommen.

Das aktive Schwimmen bei Tieren erfolgt mit Hilfe von Flimmerhärchen, Flagellen und Körperbeugen. Auf diese Weise bewegen sich Protozoen, Ziliarwürmer und Rädertierchen.

Bei Wassertieren ist das Schwimmen aufgrund der Energie des ausgestoßenen Wasserstrahls weit verbreitet. Dies ist typisch für Protozoen, Quallen, Libellenlarven und einige Muscheln. Die Jet-Fortbewegungsweise erreicht bei Kopffüßern ihre höchste Vollkommenheit. Einige Tintenfische entwickeln beim Auswerfen von Wasser eine Geschwindigkeit von 40-50 km/h. Bei größeren Tieren werden spezialisierte Gliedmaßen gebildet (Schwimmbeine bei Insekten, Krebstieren; Flossen, Flossen). Der Körper solcher Tiere ist mit Schleim bedeckt und hat eine stromlinienförmige Form.

Eine große Gruppe von Tieren, meist Süßwassertiere, nutzt bei der Fortbewegung den Oberflächenwasserfilm (Oberflächenspannung). Auf ihm laufen frei herum, zum Beispiel Käfer (Gyrinidae), Wasserläuferwanzen (Gerridae, Veliidae). Auf der Unterseite der Folie bewegen sich kleine Hydrophilidae-Käfer, auch Teichschnecken (Limnaea) und Mückenlarven hängen daran. Sie alle weisen eine Reihe von Merkmalen in der Struktur der Gliedmaßen auf und ihre Hüllen werden nicht von Wasser benetzt.

Nur in der aquatischen Umwelt führen unbewegliche Tiere einen anhänglichen Lebensstil. Sie zeichnen sich durch eine besondere Körperform, leichten Auftrieb (die Dichte des Körpers ist größer als die Dichte von Wasser) und spezielle Vorrichtungen zur Befestigung am Untergrund aus. Einige sind am Boden verankert, andere kriechen darauf oder wühlen im Graben, wieder andere lassen sich auf Unterwasserobjekten nieder, insbesondere auf dem Boden von Schiffen.

Von den am Boden haftenden Tieren sind Schwämme, viele Darmtiere, insbesondere Hydroide (Hydroidea) und Korallenpolypen (Anthozoa), Seelilien (Crinoidea), Muscheln (Bivalvia), Seepocken (Cirripedia) usw. die charakteristischsten.

Unter den wühlenden Tieren finden sich vor allem Würmer, Insektenlarven und auch Weichtiere. Bestimmte Fische verbringen längere Zeit im Boden (Stachelfisch – Cobitis taenia, Plattfisch – Pleuronectidae, Stachelrochen – Rajidae), Neunaugenlarven (Petromyzones). Die Häufigkeit dieser Tiere und ihre Artenvielfalt hängen von der Art des Bodens (Steine, Sand, Ton, Schluff) ab. Auf steinigen Böden sind sie meist geringer als auf schlammigen. Wirbellose Tiere, die massenhaft schlammige Böden bewohnen, schaffen optimale Bedingungen für das Leben einer Reihe größerer benthischer Raubtiere.

Die meisten Wassertiere sind poikilotherm und ihre Körpertemperatur hängt von der Umgebungstemperatur ab. Bei homoiothermen Säugetieren (Flossenfüßer, Wale) wird eine starke Unterhautfettschicht gebildet, die eine wärmeisolierende Funktion erfüllt.

Für Wassertiere ist der Umweltdruck von Bedeutung. Dabei unterscheidet man zwischen Stenobat-Tieren, die großen Druckschwankungen nicht standhalten können, und Eurybat-Tieren, die sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Druck leben. Holothurianer (Elpidia, Myriotrochus) leben in Tiefen von 100 bis 9000 m, und viele Arten von Storthyngura-Krebsen, Pogonophoren und Seelilien kommen in Tiefen von 3000 bis 10.000 m vor. Solche Tiefseetiere weisen spezifische Organisationsmerkmale auf: eine Zunahme der Körpergröße; Verschwinden oder schwache Entwicklung des Kalkskeletts; häufig - Einschränkung der Sehorgane; erhöhte Entwicklung taktiler Rezeptoren; fehlende Körperpigmentierung oder umgekehrt dunkle Färbung.

Die Aufrechterhaltung eines bestimmten osmotischen Drucks und Ionenzustands von Lösungen im Körper von Tieren wird durch komplexe Mechanismen des Wasser-Salz-Stoffwechsels gewährleistet. Allerdings sind die meisten Wasserorganismen poikilosmotisch, das heißt, der osmotische Druck in ihrem Körper hängt von der Konzentration der gelösten Salze im umgebenden Wasser ab. Nur Wirbeltiere, höhere Krebse, Insekten und ihre Larven sind homoiosmotisch – sie halten einen konstanten osmotischen Druck im Körper aufrecht, unabhängig vom Salzgehalt des Wassers.

Wirbellose Meerestiere verfügen grundsätzlich nicht über Mechanismen des Wasser-Salz-Austauschs: Sie sind anatomisch gegenüber Wasser verschlossen, aber osmotisch offen. Es wäre jedoch falsch, über das völlige Fehlen von Mechanismen zu sprechen, die den Wasser-Salz-Stoffwechsel in ihnen steuern.

Sie sind einfach unvollkommen, und das liegt daran, dass der Salzgehalt des Meerwassers dem Salzgehalt der Körpersäfte nahe kommt. Tatsächlich sind bei Süßwasser-Hydrobionten der Salzgehalt und der Ionenzustand der Mineralstoffe der Körpersäfte in der Regel höher als die des umgebenden Wassers. Daher verfügen sie über genau definierte Mechanismen der Osmoregulation. Die gebräuchlichste Methode zur Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks besteht darin, regelmäßig einströmendes Wasser mithilfe pulsierender Vakuolen und Ausscheidungsorgane zu entfernen. Bei anderen Tieren entwickeln sich zu diesem Zweck undurchdringliche Hüllen aus Chitin oder Hornformationen. Einige produzieren Schleim auf der Körperoberfläche.

Die Schwierigkeit, den osmotischen Druck bei Süßwasserorganismen zu regulieren, erklärt ihre Artenarmut im Vergleich zu den Meeresbewohnern.

Verfolgen wir am Beispiel der Fische, wie die Osmoregulation von Tieren in Meer- und Süßwasser durchgeführt wird. Süßwasserfische entfernen überschüssiges Wasser durch die erhöhte Arbeit des Ausscheidungssystems und nehmen Salze über die Kiemenfilamente auf. Meeresfische hingegen sind gezwungen, ihre Wasserreserven aufzufüllen und deshalb Meerwasser zu trinken, und die damit verbundenen überschüssigen Salze werden über die Kiemenfilamente aus dem Körper entfernt (Abb. 15).

Veränderte Bedingungen in der aquatischen Umwelt führen zu bestimmten Verhaltensreaktionen von Organismen. Vertikale Wanderungen von Tieren sind mit Veränderungen der Beleuchtung, der Temperatur, des Salzgehalts, des Gasregimes und anderer Faktoren verbunden. In den Meeren und Ozeanen nehmen Millionen Tonnen Wasserorganismen an solchen Wanderungen teil (Abstieg in die Tiefe, Aufstieg an die Oberfläche). Bei horizontalen Wanderungen können Wassertiere Hunderte und Tausende von Kilometern zurücklegen. Dies sind die Laich-, Überwinterungs- und Nahrungswanderungen vieler Fische und Wassersäugetiere.

Biofilter und ihre ökologische Rolle. Eines der besonderen Merkmale der aquatischen Umwelt ist das Vorhandensein einer großen Anzahl kleiner Partikel organischer Substanz – Detritus, der durch sterbende Pflanzen und Tiere entsteht. Riesige Massen dieser Partikel setzen sich auf Bakterien ab und bleiben aufgrund des durch den Bakterienprozess freigesetzten Gases ständig in der Wassersäule schweben.

Für viele Wasserorganismen ist Detritus ein hochwertiges Nahrungsmittel, daher haben sich einige von ihnen, die sogenannten Biofilter-Feeder, daran angepasst, ihn mithilfe spezieller mikroporöser Strukturen zu extrahieren. Diese Strukturen filtern sozusagen Wasser heraus und halten darin schwebende Partikel zurück. Diese Art des Essens nennt man Filtern. Eine andere Tiergruppe lagert Detritus auf der Oberfläche ihres eigenen Körpers oder auf speziellen Fangvorrichtungen ab. Diese Methode wird Sedimentation genannt. Oft ernährt sich derselbe Organismus sowohl durch Filtration als auch durch Sedimentation.

Biofiltrierende Tiere (Lamellenmollusken, sitzende Stachelhäuter und Polychaeten, Bryozoen, Ascidianer, planktonische Krebstiere und viele andere) spielen eine wichtige Rolle bei der biologischen Reinigung von Gewässern. Zum Beispiel eine Muschelkolonie (Mytilus) pro 1 Quadratmeter. m durchdringt den Mantelhohlraum bis zu 250 Kubikmeter. m Wasser pro Tag, filtern es und setzen Schwebstoffe ab. Ein fast mikroskopisch kleiner Krebstier-Kalanus (Calanoida) reinigt bis zu 1,5 Liter Wasser pro Tag. Wenn wir die große Anzahl dieser Krebstiere berücksichtigen, erscheint ihre Arbeit bei der biologischen Reinigung von Gewässern wirklich grandios.

In Süßwasser sind Gerste (Unioninae), Zahnlose (Anodontinae), Zebramuscheln (Dreissena), Wasserflöhe (Daphnia) und andere Wirbellose aktive Biofilterfresser. Ihre Bedeutung als eine Art biologisches „Reinigungssystem“ von Stauseen ist so groß, dass man sie kaum überschätzen kann.

Zonierung der aquatischen Umwelt. Die aquatische Lebenswelt zeichnet sich durch eine klar definierte horizontale und insbesondere vertikale Zonierung aus. Alle Hydrobionten sind strikt auf das Leben in bestimmten Zonen beschränkt, die sich in unterschiedlichen Lebensbedingungen unterscheiden.

Im Weltozean wird die Wassersäule als Pelagial und der Boden als Benthal bezeichnet. Dementsprechend werden auch die ökologischen Gruppen von Organismen unterschieden, die in der Wassersäule (pelagisch) und am Boden (benthisch) leben.

Der Boden wird je nach Tiefe seines Vorkommens von der Wasseroberfläche in sublitoral (der Bereich mit sanftem Abfall bis zu einer Tiefe von 200 m),bathyal (steiler Abhang),abyssal (ozeanischer Boden mit einer durchschnittlichen Tiefe von 3–6 km) und ultraabyssal (der Boden ozeanischer Senken in einer Tiefe von 6 bis 10 km) unterteilt. Auch das Küstengebiet wird unterschieden – der Küstenrand, der bei Flut regelmäßig überflutet wird (Abb. 16).

Die offenen Gewässer des Weltozeans (pelagial) werden entsprechend den benthalen Zonen ebenfalls in vertikale Zonen unterteilt: epipelagial,bathypelagial, abyssopelagial.

Die litoralen und sublitoralen Zonen sind am reichsten an Pflanzen und Tieren. Es gibt viel Sonnenlicht, niedrigen Druck und erhebliche Temperaturschwankungen. Die Bewohner der abgrundtiefen und ultraabgrundtiefen Tiefen leben bei konstanter Temperatur, in Dunkelheit und sind einem enormen Druck ausgesetzt, der in ozeanischen Depressionen mehrere hundert Atmosphären erreicht.

Eine ähnliche, aber weniger klar definierte Zonierung ist auch für Binnensüßwasserkörper charakteristisch.

Parametername	Bedeutung
Betreff des Artikels:	Wasserumgebung.
Rubrik (thematische Kategorie)	Ökologie

Wasser ist das erste Medium des Lebens: In ihm entstand Leben und die meisten Organismengruppen bildeten sich. Alle Bewohner der Gewässer sind aufgerufen Hydrobionten. Ein charakteristisches Merkmal aquatischer Umgebungen ist die Bewegung des Wassers, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ manifestiert sich in der Form Strömungen(Übertragung von Wasser in eine Richtung) und Unruhe(Ausweichen von Wasserpartikeln aus der Ausgangsposition mit anschließender Rückkehr dorthin). Der Golfstrom transportiert 2,5 Millionen m³ Wasser pro Jahr, das ist 25-mal mehr als alle Flüsse der Erde zusammen. Darüber hinaus kommt es unter dem Einfluss der Anziehungskraft von Mond und Sonne zu Gezeitenschwankungen des Meeresspiegels.

Zusätzlich zur Bewegung des Wassers in Richtung der Zahl wichtige Eigenschaften Die Wasserumgebung umfasst Dichte und Viskosität, Geisterbilder, gelösten Sauerstoff und Mineralgehalt.

Dichte und Viskosität Bestimmen Sie zunächst die Bedingungen für die Bewegung von Hydrobionten. Je höher die Dichte des Wassers, desto stützender wird es, desto leichter ist es, darin zu bleiben. Ein weiterer Wert der Dichte ist der Druck auf den Körper. Bei einer Vertiefung von 10,3 m ins Süßwasser und 9,986 m ins Meerwasser steigt der Druck um 1 atm. Mit zunehmender Viskosität nimmt der Widerstand gegen die aktive Bewegung von Organismen zu. Die Dichte lebender Gewebe ist höher als die Dichte von Süß- und Meerwasser. In diesem Zusammenhang haben Wasserorganismen im Laufe der Evolution verschiedene Strukturen entwickelt, die ihren Auftrieb erhöhen – eine allgemeine Vergrößerung der relativen Körperoberfläche aufgrund einer Größenabnahme; Abflachung; Entwicklung verschiedener Auswüchse (Setae); Abnahme der Körperdichte aufgrund der Verkleinerung des Skeletts; Fettansammlung und das Vorhandensein einer Schwimmblase. Wasser hat im Gegensatz zu Luft eine größere Auftriebskraft und daher ist die maximale Größe von Wasserorganismen weniger begrenzt.

Thermische Eigenschaften Wasser unterscheidet sich erheblich von den thermischen Eigenschaften von Luft. Die hohe spezifische Wärmekapazität von Wasser (500-mal höher) und die Wärmeleitfähigkeit (30-mal höher) sorgen für eine konstante und relativ gleichmäßige Temperaturverteilung in der aquatischen Umwelt. Temperaturschwankungen im Wasser sind nicht so stark wie in der Luft. Die Temperatur beeinflusst die Geschwindigkeit verschiedener Prozesse.

Licht- und Lichtmodus. Die Sonne beleuchtet die Land- und Meeresoberfläche mit der gleichen Intensität, aber die Absorptions- und Streufähigkeit des Wassers ist recht groß, was die Eindringtiefe des Lichts in den Ozean begrenzt. Darüber hinaus werden Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich absorbiert: Rot wird fast sofort gestreut, während Blau und Grün tiefer gehen. Man nennt die Zone, in der die Intensität der Photosynthese die Intensität der Atmung übersteigt euphotisch Zone. Die untere Grenze, bei der die Photosynthese durch die Atmung ausgeglichen wird, wird üblicherweise als bezeichnet Kompensationspunkt.

Transparenz Wasser hängt vom Gehalt an darin suspendierten Partikeln ab. Unter Transparenz versteht man die maximale Tiefe, bei der eine speziell abgesenkte weiße Scheibe mit einem Durchmesser von 30 cm noch sichtbar ist. klares Wasser in der Sargassosee (die Scheibe ist in einer Tiefe von 66 m sichtbar), im Pazifischen Ozean (60 m), Indischer Ozean(50 m). In flachen Meeren beträgt die Transparenz 2–15 m, in Flüssen 1–1,5 m.

Sauerstoff- Wird zum Atmen benötigt. Im Wasser unterliegt die Verteilung des gelösten Sauerstoffs starken Schwankungen. Nachts ist der Sauerstoffgehalt im Wasser geringer. Die Atmung von Hydrobionten erfolgt entweder über die Körperoberfläche oder über spezielle Organe (Lunge, Kiemen, Luftröhre).

Mineralstoffe. Meerwasser enthält hauptsächlich Natrium-, Magnesium-, Chlorid- und Sulfationen. Frische Calciumionen und Carbonationen.

Ökologische Klassifizierung aquatische Organismen. Im Wasser leben mehr als 150.000 Tierarten und etwa 10.000 Pflanzenarten. Die Hauptbiotope der Hydrobionten sind: die Wassersäule ( pelagial) und der Boden von Stauseen ( Benthal). Man unterscheidet zwischen pelagischen und benthischen Organismen. Pelagial ist in Gruppen unterteilt: Plankton(eine Reihe von Organismen, die nicht in der Lage sind, sich aktiv zu bewegen und sich mit Wasserströmen zu bewegen) und Nekton(große Tiere, deren motorische Aktivität ausreicht, um Wasserströmungen zu überwinden). Benthos- eine Reihe von Organismen, die den Boden bewohnen.

Wasserumgebung. - Konzept und Typen. Klassifizierung und Merkmale der Kategorie „Aquatische Umwelt“. 2017, 2018.

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Begriffe wie „Lebensraum“ und „Lebensumfeld“ kennen Sie bereits. Sie müssen lernen, sie zu unterscheiden. Was ist eine „Lebensumgebung“?

Die Lebensumgebung ist ein Teil der Natur mit einer besonderen Reihe von Faktoren für die Existenz, in denen verschiedene systematische Gruppen von Organismen ähnliche Anpassungen gebildet haben.

Auf der Erde lassen sich vier Hauptumgebungen des Lebens unterscheiden: Wasser, Land-Luft, Boden, lebender Organismus.

Wasserumgebung

Die aquatische Lebensumgebung ist durch hohe Dichte, besondere Temperatur-, Licht-, Gas- und Salzregime gekennzeichnet. Als Organismen werden Organismen bezeichnet, die in der aquatischen Umwelt leben Hydrobionten(aus dem Griechischen. Wasserkraft- Wasser, BIOS- Leben).

Temperaturregime der aquatischen Umwelt

Im Wasser ändert sich die Temperatur aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Wassers in geringerem Maße als an Land. Eine Erhöhung der Lufttemperatur um 10 °C führt zu einer Erhöhung der Wassertemperatur um 1 °C. Die Temperatur nimmt mit der Tiefe allmählich ab. In großen Tiefen ist das Temperaturregime relativ konstant (nicht höher als +4 °C). In den oberen Schichten gibt es tages- und jahreszeitliche Schwankungen (von 0 bis +36 °C). Da die Temperatur in der aquatischen Umwelt in einem engen Bereich schwankt, benötigen die meisten Hydrobionten eine stabile Temperatur. Für sie sind bereits kleine Temperaturschwankungen schädlich, die beispielsweise durch den Austritt von Wärme entstehen Abwasser. Hydrobionten, die bei großen Temperaturschwankungen existieren können, kommen nur in flachen Gewässern vor. Aufgrund der geringen Wassermenge in diesen Stauseen sind erhebliche tägliche und saisonale Temperaturschwankungen zu beobachten.

Lichtregime der aquatischen Umwelt

Im Wasser gibt es weniger Licht als in der Luft. Ein Teil der Sonnenstrahlen wird von seiner Oberfläche reflektiert, ein Teil wird von der Wassersäule absorbiert.

Der Tag unter Wasser ist kürzer als an Land. Im Sommer beträgt sie in 30 m Tiefe 5 Stunden und in 40 m Tiefe 15 Minuten. Die schnelle Abnahme des Lichts mit zunehmender Tiefe ist auf die Absorption durch Wasser zurückzuführen.

Die Grenze der Photosynthesezone liegt in den Meeren in einer Tiefe von etwa 200 m. In Flüssen liegt sie zwischen 1,0 und 1,5 m und hängt von der Transparenz des Wassers ab. Die Transparenz des Wassers in Flüssen und Seen wird durch die Verschmutzung mit Schwebstoffen stark beeinträchtigt. In einer Tiefe von mehr als 1500 m gibt es praktisch kein Licht.

Gasregime der aquatischen Umwelt

In Gewässern ist der Sauerstoffgehalt 20–30 Mal geringer als in der Luft und stellt somit einen limitierenden Faktor dar. Durch die Photosynthese von Wasserpflanzen und die Fähigkeit des Luftsauerstoffs, sich im Wasser aufzulösen, gelangt Sauerstoff ins Wasser. Wenn Wasser gerührt wird, erhöht sich der Sauerstoffgehalt darin. Die oberen Wasserschichten sind sauerstoffreicher als die unteren. Bei Sauerstoffmangel werden Todesfälle beobachtet (Massensterben von Wasserorganismen). Wintergefrierungen treten auf, wenn Gewässer mit Eis bedeckt sind. Sommer – wenn aufgrund der hohen Wassertemperatur die Sauerstofflöslichkeit abnimmt. Der Grund kann auch ein Anstieg der Konzentration giftiger Gase (Methan, Schwefelwasserstoff) sein, die bei der Zersetzung toter Organismen ohne Zugang zu Sauerstoff entstehen. Aufgrund der Variabilität der Sauerstoffkonzentration sind die meisten damit verbundenen Wasserorganismen Eurybionten. Es gibt aber auch Stenobionten (Forellen, Planarien, Larven von Eintagsfliegen und Köcherfliegen), die keinen Sauerstoffmangel vertragen. Sie sind Indikatoren für die Reinheit des Wassers. Kohlendioxid löst sich in Wasser 35-mal besser als Sauerstoff und seine Konzentration darin ist 700-mal höher als in Luft. Im Wasser reichert sich CO2 durch die Atmung von Wasserorganismen und den Abbau organischer Rückstände an. Kohlendioxid sorgt für die Photosynthese und wird bei der Bildung von Kalkskeletten wirbelloser Tiere verwendet.

Salzregime der aquatischen Umwelt

Der Salzgehalt des Wassers spielt eine wichtige Rolle im Leben der Hydrobionten. Nach dem Salzgehalt werden natürliche Wässer in die in der Tabelle dargestellten Gruppen eingeteilt:

Im Weltmeer beträgt der Salzgehalt durchschnittlich 35 g/l. Salzseen haben den höchsten Salzgehalt (bis zu 370 g/l). Typische Bewohner von Süß- und Salzgewässern sind Stenobionten. Sie tolerieren keine Schwankungen im Salzgehalt des Wassers. Es gibt relativ wenige Eurybionten (Brasse, Zander, Hecht, Aal, Stichling, Lachs usw.). Sie können sowohl im Süß- als auch im Salzwasser leben.

Pflanzenanpassungen an das Leben im Wasser

Alle Pflanzen der aquatischen Umwelt werden genannt Hydrophyten(aus dem Griechischen. Wasserkraft- Wasser, Phyton- Anlage). In salzhaltigen Gewässern leben ausschließlich Algen. Ihr Körper ist nicht in Gewebe und Organe unterteilt. Algen passten sich der Veränderung der Zusammensetzung des Sonnenspektrums in Abhängigkeit von der Tiefe an, indem sie die Zusammensetzung ihrer Pigmente veränderten. Beim Übergang von den oberen in die tiefen Wasserschichten ändert sich die Farbe der Algen in der Reihenfolge: Grün – Braun – Rot (die tiefsten Algen).

Grünalgen enthalten grüne, orange und gelbe Pigmente. Sie sind zur Photosynthese bei ausreichend hoher Sonneneinstrahlung fähig. Daher leben Grünalgen in kleinen Süßwasserkörpern oder im flachen Meerwasser. Dazu gehören: Spirogyra, Ulotrix, Ulva usw. Braunalgen enthalten neben Grün auch braune und gelbe Pigmente. Sie sind in der Lage, in einer Tiefe von 40-100 m weniger intensive Sonnenstrahlung einzufangen. Vertreter der Braunalgen sind Fucus und Kelp, die nur in den Meeren leben. Rotalgen (Porphyra, Phyllophora) können in einer Tiefe von mehr als 200 m leben. Sie verfügen neben Grün über rote und blaue Pigmente, die in großen Tiefen bereits leichtes Licht einfangen können.

In Süßwasserkörpern weisen die Stängel höherer Pflanzen ein schlecht entwickeltes mechanisches Gewebe auf. Nimmt man beispielsweise eine Weiße Seerose oder eine Gelbe Seerose aus dem Wasser, hängen deren Stängel herab und können die Blüten nicht in aufrechter Position halten. Wasser dient ihnen aufgrund seiner hohen Dichte als Träger. Eine Anpassung an einen Sauerstoffmangel im Wasser ist das Vorhandensein von Aerenchym (luftführendes Gewebe) in Pflanzenorganen. Da sich im Wasser Mineralien befinden, sind das Leit- und Wurzelsystem schlecht entwickelt. Wurzeln können vollständig fehlen (Wasserlinse, Elodea, Laichkraut) oder zur Fixierung im Substrat dienen (Rohrkolben, Pfeilspitze, Chastukha). An den Wurzeln befinden sich keine Wurzelhaare. Die Blätter sind oft dünn und lang oder stark eingeschnitten. Das Mesophyll ist nicht differenziert. Die Spaltöffnungen schwimmender Blätter befinden sich auf der Oberseite, während diejenigen, die in Wasser getaucht sind, fehlen. Einige Pflanzen zeichnen sich durch das Vorhandensein unterschiedlich geformter Blätter (Heterophilie) aus, je nachdem, wo sie sich befinden. Bei Seerosen und Pfeilkraut ist die Form der Blätter im Wasser und in der Luft unterschiedlich.

Pollen, Früchte und Samen von Wasserpflanzen sind für die Verbreitung durch Wasser geeignet. Sie haben Korkauswüchse oder starke Schalen, die verhindern, dass Wasser eindringt und verrottet.

Anpassungen der Tiere an das Leben im Wasser

In der aquatischen Umwelt ist die Tierwelt reicher als die Pflanzenwelt. Dank ihrer Unabhängigkeit vom Sonnenlicht bewohnten Tiere die gesamte Wassersäule. Je nach Art der morphologischen und Verhaltensanpassungen werden sie in folgende ökologische Gruppen eingeteilt: Plankton, Nekton, Benthos.

Plankton(aus dem Griechischen. Planktos- schwebend, wandernd) - Organismen, die in der Wassersäule leben und sich unter dem Einfluss ihrer Strömung bewegen. Dies sind kleine Krebstiere, Darmtiere und Larven einiger Wirbelloser. Alle ihre Anpassungen zielen darauf ab, den Auftrieb des Körpers zu erhöhen:

1. eine Vergrößerung der Körperoberfläche durch Abflachung und Verlängerung der Form, die Entwicklung von Auswüchsen und Borsten;
2. eine Abnahme der Körperdichte aufgrund der Verkleinerung des Skeletts, des Vorhandenseins von Fetttropfen, Luftblasen und Schleimhäuten.

Nekton(aus dem Griechischen. Nektos- schwimmend) - Organismen, die in der Wassersäule leben und einen aktiven Lebensstil führen. Vertreter des Nektons sind Fische, Wale, Flossenfüßer und Kopffüßer. Um der Strömung standzuhalten, helfen ihnen Anpassungen an aktives Schwimmen und eine Verringerung der Körperreibung. Aktives Schwimmen wird durch eine gut entwickelte Muskulatur erreicht. In diesem Fall kann die Energie des ausgestoßenen Wasserstrahls, die Biegung des Körpers, der Flossen, der Flossen usw. genutzt werden.
Hautschuppen und Schleim.

Benthos(aus dem Griechischen. Benthos- Tiefe) - Organismen, die am Boden eines Reservoirs oder in der Dicke des Bodenbodens leben.

Anpassungen benthischer Organismen zielen darauf ab, den Auftrieb zu verringern:

1. Beschwerung des Körpers durch Muscheln (Weichtiere), Chitinhüllen (Krebse, Krabben, Hummer, Langusten);
2. Fixierung am Boden mit Hilfe von Fixierungsorganen (Sauger bei Blutegeln, Haken bei Köcherfliegenlarven) oder einem abgeflachten Körper (Stachelrochen, Flunder). Einige Vertreter graben sich in den Boden ein (Polychaetenwürmer).

In Seen und Teichen wird eine weitere ökologische Gruppe von Organismen unterschieden - Neuston. Neuston- Organismen, die mit dem Oberflächenfilm des Wassers verbunden sind und dauerhaft oder vorübergehend auf diesem Film oder bis zu 5 cm tief von seiner Oberfläche leben. Ihr Körper wird nicht benetzt, da seine Dichte geringer ist als die von Wasser. Speziell angeordnete Gliedmaßen ermöglichen die Fortbewegung auf der Wasseroberfläche, ohne zu sinken (Wasserläuferwanzen, Wirbelkäfer). Es gibt auch eine besondere Gruppe von Wasserorganismen Periphyton— Organismen, die auf Unterwasserobjekten einen Schmutzfilm bilden. Vertreter des Periphytons sind: Algen, Bakterien, Protisten, Krebstiere, Muscheln, Oligochaeten, Bryozoen, Schwämme.

Auf dem Planeten Erde gibt es vier Hauptumgebungen des Lebens: Wasser, Land-Luft, Boden und lebende Organismen. In der aquatischen Umwelt ist Sauerstoff der limitierende Faktor. Je nach Art der Anpassungen werden Wasserbewohner in ökologische Gruppen eingeteilt: Plankton, Nekton, Benthos.

Dichte von Wasser ist ein Faktor, der die Bedingungen für die Bewegung von Wasserorganismen und den Druck in verschiedenen Tiefen bestimmt. Für destilliertes Wasser beträgt die Dichte 1 g/cm3 bei 4°C. Die Dichte natürlicher Wässer, die gelöste Salze enthalten, kann höher sein und bis zu 1,35 g/cm 3 betragen. Der Druck nimmt mit der Tiefe im Durchschnitt alle 10 m um etwa 1 10 5 Pa (1 atm) zu.

Aufgrund des starken Druckgefälles in Gewässern sind Hydrobionten im Allgemeinen viel eurybatischer als Landorganismen. Einige in unterschiedlichen Tiefen verbreitete Arten halten einem Druck von mehreren bis Hunderten von Atmosphären stand. Beispielsweise leben Holothurianer der Gattung Elpidia und Würmer Priapulus caudatus von der Küstenzone bis zum Ultraabyssal. Selbst Süßwasserbewohner wie Ciliaten, Suvoys, Schwimmkäfer usw. halten im Experiment bis zu 6 · 10 7 Pa (600 atm) aus.

Allerdings leben viele Bewohner der Meere und Ozeane relativ räumlich und auf bestimmte Tiefen beschränkt. Stenobatnost ist am häufigsten für Flach- und Tiefseearten charakteristisch. Nur das Küstengebiet wird vom Ringelwurm Arenicola, einer Weichtierart (Patella), bewohnt. Viele Fische, beispielsweise aus der Gruppe der Angler, Kopffüßer, Krebstiere, Pogonophoren, Seesterne usw., kommen nur in großen Tiefen bei einem Druck von mindestens 4 · 10 7 - 5 · 10 7 Pa (400-500 atm) vor.

Die Dichte des Wassers ermöglicht es, sich darauf zu stützen, was besonders für nicht-skelettartige Formen wichtig ist. Die Dichte des Mediums dient als Voraussetzung für das Schweben im Wasser, und viele Hydrobionten sind genau an diese Lebensweise angepasst. Im Wasser schwimmende Schwebeorganismen werden zu einer besonderen ökologischen Gruppe von Hydrobionten zusammengefasst – Plankton („planktos“ – schwebend).

Reis. 39. Eine Vergrößerung der relativen Körperoberfläche bei planktonischen Organismen (nach S. A. Zernov, 1949):

A - stabförmige Formen:

1 - Kieselalge Synedra;

2 - Cyanobakterium Aphanizomenon;

3 - Peridinealge Amphisolenia;

4 - Euglena acus;

5 - Kopffüßer Doratopsis vermicularis;

6 - Ruderfußkrebs Setella;

7 - Larve von Porcellana (Decapoda)

B - sezierte Formen:

1 - Molluske Glaucus atlanticus;

2 - Tomopetris euchaeta-Wurm;

3 - Krebslarve Palinurus;

4 - Fischlarve des Seeteufels Lophius;

5 – Ruderfußkrebs Calocalanus pavo

Plankton umfasst einzellige und koloniale Algen, Protozoen, Quallen, Siphonophoren, Ctenophoren, geflügelte und gekielte Mollusken, verschiedene kleine Krebstiere, Larven von Bodentieren, Fischeier und Jungfische und viele andere (Abb. 39). Planktonische Organismen verfügen über viele ähnliche Anpassungen, die ihren Auftrieb erhöhen und verhindern, dass sie auf den Boden sinken. Zu diesen Anpassungen gehören: 1) eine allgemeine Vergrößerung der relativen Körperoberfläche aufgrund einer Verringerung der Größe, Abflachung, Verlängerung, der Entwicklung zahlreicher Auswüchse oder Borsten, was die Reibung gegenüber Wasser erhöht; 2) eine Abnahme der Dichte aufgrund der Reduzierung des Skeletts, der Ansammlung von Fetten, Gasblasen usw. im Körper. In Kieselalgen werden Reservestoffe nicht in Form von schwerer Stärke, sondern in Form von Fetttropfen abgelagert. Das Nachtlicht Noctiluca zeichnet sich durch eine solche Fülle an Gasvakuolen und Fetttröpfchen in der Zelle aus, dass das Zytoplasma darin wie Stränge aussieht, die nur um den Zellkern herum verschmelzen. Siphonophore, eine Reihe von Quallen, Planktonschnecken und andere haben ebenfalls Luftkammern.

Seetang (Phytoplankton) schweben passiv im Wasser, während die meisten Planktontiere zum aktiven Schwimmen fähig sind, allerdings in begrenztem Umfang. Planktonische Organismen können Strömungen nicht überwinden und werden von ihnen über weite Strecken transportiert. viele Arten Zooplankton Allerdings sind sie zu vertikalen Wanderungen in der Wassersäule über Dutzende und Hunderte von Metern fähig, sowohl durch aktive Bewegung als auch durch die Regulierung des Auftriebs ihres Körpers. Eine besondere Art von Plankton ist die ökologische Gruppe neuston („nein“ – schwimmen) – die Bewohner des Oberflächenwasserfilms an der Grenze zur Luft.

Die Dichte und Viskosität des Wassers haben großen Einfluss auf die Möglichkeit des aktiven Schwimmens. Tiere, die schnell schwimmen und die Kraft der Strömungen überwinden können, werden zu einer ökologischen Gruppe zusammengefasst. Nekton („nektos“ – schwebend). Vertreter von Nekton sind Fische, Tintenfische und Delfine. Eine schnelle Bewegung in der Wassersäule ist nur bei einer stromlinienförmigen Körperform und einer hochentwickelten Muskulatur möglich. Die torpedoförmige Form wird von allen guten Schwimmern entwickelt, unabhängig von ihrer systematischen Zugehörigkeit und der Art der Bewegung im Wasser: reaktiv, durch Beugen des Körpers, mit Hilfe der Gliedmaßen.

Sauerstoffmodus. In sauerstoffgesättigtem Wasser beträgt sein Gehalt höchstens 10 ml pro 1 Liter, was 21-mal niedriger ist als in der Atmosphäre. Daher sind die Bedingungen für die Atmung von Hydrobionten viel komplizierter. Sauerstoff gelangt hauptsächlich durch die photosynthetische Aktivität von Algen und die Diffusion aus der Luft ins Wasser. Daher sind die oberen Schichten der Wassersäule in der Regel reicher an diesem Gas als die unteren. Mit steigender Temperatur und steigendem Salzgehalt des Wassers nimmt die Sauerstoffkonzentration im Wasser ab. In Schichten, die stark von Tieren und Bakterien besiedelt sind, kann es aufgrund des erhöhten Verbrauchs zu einem starken Mangel an O 2 kommen. Im Weltmeer beispielsweise sind lebensreiche Tiefen von 50 bis 1000 m durch eine starke Verschlechterung der Belüftung gekennzeichnet – sie ist 7-10-mal niedriger als in Oberflächengewässern, in denen Phytoplankton lebt. In der Nähe des Grundes von Gewässern können die Bedingungen nahezu anaerob sein.

Unter den Wasserbewohnern gibt es viele Arten, die starke Schwankungen des Sauerstoffgehalts im Wasser bis hin zu dessen nahezu völligem Fehlen vertragen. (Euryoxybionten - „Oxy“ – Sauerstoff, „Biont“ – Bewohner). Dazu gehören beispielsweise Süßwasser-Oligochaeten Tubifex tubifex und Schnecken Viviparus viviparus. Unter den Fischen können Karpfen, Schleien und Karausche einer sehr geringen Sauerstoffsättigung des Wassers standhalten. Allerdings gibt es eine Reihe von Typen Stenoxybiont - Sie können nur bei ausreichend hoher Sauerstoffsättigung des Wassers existieren (Regenbogenforelle, Bachforelle, Elritze, Ziliarwurm Planaria alpina, Larven von Eintagsfliegen, Steinfliegen usw.). Viele Arten können bei Sauerstoffmangel in einen inaktiven Zustand verfallen – Anoxybiose - und somit eine ungünstige Zeit erleben.

Die Atmung von Hydrobionten erfolgt entweder über die Körperoberfläche oder über spezielle Organe – Kiemen, Lunge, Luftröhre. In diesem Fall können die Hüllen als zusätzliches Atmungsorgan dienen. Schmerlenfische beispielsweise nehmen durchschnittlich bis zu 63 % des Sauerstoffs über die Haut auf. Wenn der Gasaustausch über die Körperhaut erfolgt, sind diese sehr dünn. Auch die Atmung wird durch die Vergrößerung der Oberfläche erleichtert. Dies wird im Laufe der Artenentwicklung durch die Bildung verschiedener Auswüchse, Abflachung, Verlängerung und eine allgemeine Abnahme der Körpergröße erreicht. Einige Arten verändern bei Sauerstoffmangel aktiv die Größe der Atemfläche. Tubifex-Würmer verlängern den Körper stark; Hydras und Seeanemonen – Tentakel; Stachelhäuter - ambulakrale Beine. Viele sesshafte und inaktive Tiere erneuern das Wasser um sie herum, indem sie entweder eine gerichtete Strömung erzeugen oder durch oszillierende Bewegungen, die zu seiner Durchmischung beitragen. Zu diesem Zweck verwenden Muscheln Flimmerhärchen, die die Wände der Mantelhöhle auskleiden; Krebstiere - die Arbeit der Bauch- oder Brustbeine. Blutegel, Larven von Ringmücken (Blutwürmern) und viele Oligochaeten wiegen den Körper und lehnen sich aus dem Boden.

Einige Arten verfügen über eine Kombination aus Wasser- und Luftatmung. Dazu gehören Lungenfische, diskophante Siphonophoren, viele Lungenmollusken, Krebstiere Gammarus lacustris und andere. Sekundäre Wassertiere behalten normalerweise die atmosphärische Art der Atmung als energetisch günstiger bei und benötigen daher Kontakt mit der Luft, zum Beispiel Flossenfüßer, Wale, Wasserkäfer, Mückenlarven usw.

Der Sauerstoffmangel im Wasser führt manchmal zu katastrophalen Phänomenen - Zamoram, begleitet vom Tod vieler Hydrobionten. der Winter friert wird häufig durch die Bildung von Eis auf der Oberfläche von Gewässern und die Beendigung des Kontakts mit der Luft verursacht; Sommer- ein Anstieg der Wassertemperatur und dadurch eine Abnahme der Sauerstofflöslichkeit.

Das häufige Sterben von Fischen und vielen Wirbellosen im Winter ist beispielsweise typisch für den unteren Teil des Ob-Einzugsgebiets, dessen Wasser, das aus den sumpfigen Gebieten der Westsibirischen Tiefebene fließt, äußerst arm an gelöstem Sauerstoff ist. Manchmal kommen Zamora in den Meeren vor.

Todesfälle können neben Sauerstoffmangel auch durch einen Anstieg der Konzentration giftiger Gase im Wasser verursacht werden – Methan, Schwefelwasserstoff, CO 2 usw., die durch die Zersetzung organischer Materialien am Boden von Stauseen entstehen.

Salzmodus. Die Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts von Hydrobionten hat ihre eigenen Besonderheiten. Wenn es für Landtiere und Pflanzen am wichtigsten ist, den Körper bei Wassermangel zu versorgen, ist es für Hydrobionten nicht weniger wichtig, eine bestimmte Menge Wasser im Körper aufrechtzuerhalten, wenn es in der Umwelt zu viel Wasser gibt. Zu viel Wasser in den Zellen führt zu einer Veränderung ihres osmotischen Drucks und einer Verletzung der wichtigsten Lebensfunktionen.

Die meisten Wasserlebewesen poikilosmotisch: Der osmotische Druck in ihrem Körper hängt vom Salzgehalt des umgebenden Wassers ab. Daher besteht für Wasserorganismen die wichtigste Möglichkeit, ihren Salzhaushalt aufrechtzuerhalten, darin, Lebensräume mit ungeeignetem Salzgehalt zu meiden. Süßwasserformen können in den Meeren nicht existieren, Meeresformen vertragen keine Entsalzung. Ändert sich der Salzgehalt des Wassers, suchen die Tiere eine günstige Umgebung. Beispielsweise sinken bei der Entsalzung der Oberflächenschichten des Meeres nach starken Regenfällen Radiolarien, Meereskrebse Calanus und andere bis in eine Tiefe von 100 m. Dazu gehören Wirbeltiere, höhere Krebse, Insekten und deren Larven, die im Wasser leben homoiosmotisch Arten, die einen konstanten osmotischen Druck im Körper aufrechterhalten, unabhängig von der Salzkonzentration im Wasser.

Bei Süßwasserarten sind die Körpersäfte im Verhältnis zum umgebenden Wasser hyperton. Es besteht die Gefahr einer Überwässerung, sofern ihre Aufnahme nicht verhindert oder das überschüssige Wasser aus dem Körper entfernt wird. Bei Protozoen wird dies durch die Arbeit von Ausscheidungsvakuolen erreicht, bei vielzelligen Organismen durch die Entfernung von Wasser durch das Ausscheidungssystem. Einige Ciliaten geben alle 2-2,5 Minuten eine Wassermenge ab, die dem Körpervolumen entspricht. Die Zelle verbraucht viel Energie, um überschüssiges Wasser „abzupumpen“. Mit zunehmendem Salzgehalt verlangsamt sich die Arbeit der Vakuolen. Bei Paramecium-Schuhen pulsiert die Vakuole also bei einem Wassersalzgehalt von 2,5 % o im Abstand von 9 s, bei 5 % o – 18 s, bei 7,5 % o – 25 s. Bei einer Salzkonzentration von 17,5 % o funktioniert die Vakuole nicht mehr, da der osmotische Druckunterschied zwischen der Zelle und der äußeren Umgebung verschwindet.

Ist das Wasser im Verhältnis zu den Körperflüssigkeiten von Hydrobionten hyperton, droht ihnen durch osmotische Verluste eine Austrocknung. Der Schutz vor Austrocknung wird durch die Erhöhung der Salzkonzentration auch im Körper von Hydrobionten erreicht. Eine Austrocknung wird durch wasserundurchlässige Hüllen homoiosmotischer Organismen – Säugetiere, Fische, höhere Krebse, Wasserinsekten und deren Larven – verhindert.

Viele poikilosmotische Arten geraten in einen inaktiven Zustand – Anabiose als Folge von Wassermangel im Körper mit zunehmendem Salzgehalt. Dies ist charakteristisch für Arten, die in Meerwasserbecken und in der Küstenzone leben: Rädertiere, Flagellaten, Ciliaten, einige Krebstiere, die Schwarzmeer-Polychaeten Nereis divesicolor usw. Salzschlaf- ein Mittel, um ungünstige Zeiten unter Bedingungen unterschiedlichen Salzgehalts des Wassers zu überstehen.

Wirklich Euryhalin Unter den Wasserbewohnern gibt es nicht so viele Arten, die sowohl im Süß- als auch im Salzwasser aktiv leben können. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Arten, die in Flussmündungen, Ästuaren und anderen Brackwasserkörpern leben.

Temperaturregime Gewässer sind stabiler als an Land. Es hängt mit zusammen physikalische Eigenschaften Wasser hat eine besonders hohe spezifische Wärmekapazität, wodurch die Aufnahme oder Abgabe einer erheblichen Wärmemenge keine zu starken Temperaturänderungen verursacht. Die Verdunstung von Wasser an der Oberfläche von Gewässern, die etwa 2263,8 J/g verbraucht, verhindert eine Überhitzung der unteren Schichten und die Bildung von Eis, das die Schmelzwärme (333,48 J/g) freisetzt, verlangsamt deren Abkühlung.

Die Amplitude der jährlichen Temperaturschwankungen in den oberen Schichten des Ozeans beträgt nicht mehr als 10–15 °C, in kontinentalen Gewässern 30–35 °C. Tiefe Wasserschichten zeichnen sich durch eine konstante Temperatur aus. In äquatorialen Gewässern mittlere Jahrestemperatur Oberflächenschichten + (26-27) ° С, in Polar - etwa 0 ° C und darunter. In heißen Grundquellen kann die Wassertemperatur +100 °C erreichen, und in Unterwasser-Geysiren mit hohem Druck am Meeresboden wurde eine Temperatur von +380 °C gemessen.

Daher gibt es in Stauseen eine ziemlich große Vielfalt an Temperaturbedingungen. Zwischen den oberen Wasserschichten, in denen saisonale Temperaturschwankungen zum Ausdruck kommen, und den unteren, in denen das thermische Regime konstant ist, gibt es eine Zone des Temperatursprungs oder eine Thermokline. Die Thermokline ist in warmen Meeren stärker ausgeprägt, wo der Temperaturunterschied zwischen Außen- und Tiefenwasser größer ist.

Aufgrund des stabileren Temperaturregimes des Wassers bei Hydrobionten, und zwar in viel größerem Ausmaß als bei der Landbevölkerung, ist Stenothermie weit verbreitet. Eurythermale Arten kommen hauptsächlich in flachen kontinentalen Gewässern und in den Küstengebieten der Meere hoher und gemäßigter Breiten vor, wo tägliche und saisonale Temperaturschwankungen erheblich sind.

Lichtmodus. Im Wasser gibt es viel weniger Licht als in der Luft. Ein Teil der auf die Oberfläche des Reservoirs einfallenden Strahlen wird in die Luft reflektiert. Die Reflexion ist umso stärker, je niedriger der Sonnenstand ist, sodass der Tag unter Wasser kürzer ist als an Land. Zum Beispiel ein Sommertag in der Nähe der Insel Madeira in einer Tiefe von 30 m – 5 Stunden und in einer Tiefe von 40 m – nur 15 Minuten. Die schnelle Abnahme der Lichtmenge mit zunehmender Tiefe ist auf die Absorption durch Wasser zurückzuführen. Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge werden unterschiedlich absorbiert: Rottöne verschwinden nahe der Oberfläche, während Blaugrüntöne viel tiefer eindringen. Die zunehmende Dämmerung im Meer ist zunächst grün, dann blau, blau und blauviolett und weicht schließlich der dauerhaften Dunkelheit. Dementsprechend ersetzen sich in der Tiefe Grün-, Braun- und Rotalgen, die auf das Einfangen von Licht unterschiedlicher Wellenlänge spezialisiert sind.

Die Farbe der Tiere ändert sich auf die gleiche Weise mit der Tiefe. Die Bewohner der litoralen und sublitoralen Zonen sind am hellsten und vielfältigsten gefärbt. Viele tief lebende Organismen, wie zum Beispiel Höhlenorganismen, haben keine Pigmente. In der Dämmerungszone ist eine Rotfärbung weit verbreitet, die das blauviolette Licht in diesen Tiefen ergänzt. Zusätzliche Farbstrahlen werden vom Körper am besten absorbiert. Dadurch können sich die Tiere vor Feinden verstecken, da ihre rote Farbe in blauvioletten Strahlen optisch als schwarz wahrgenommen wird. Typisch für solche Tiere ist eine rote Färbung. Dämmerungszone wie Wolfsbarsch, rote Koralle, verschiedene Krebstiere usw.

Bei einigen Arten, die nahe der Oberfläche von Gewässern leben, sind die Augen mit in zwei Teile geteilt unterschiedliche Fähigkeit zur Brechung von Strahlen. Eine Hälfte des Auges sieht in der Luft, die andere Hälfte im Wasser. Diese „Vieräugigkeit“ ist charakteristisch für die Wirbelkäfer, den amerikanischen Fisch Anableps tetraphthalmus, eine der tropischen Blennies-Arten Dialommus fuscus. Dieser Fisch sitzt bei Ebbe in Nischen und streckt einen Teil seines Kopfes aus dem Wasser (siehe Abb. 26).

Die Lichtabsorption ist umso stärker, je geringer die Transparenz des Wassers ist, die von der Anzahl der darin suspendierten Partikel abhängt.

Unter Transparenz versteht man die maximale Tiefe, in der eine speziell abgesenkte weiße Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 20 cm (Secchi-Scheibe) noch sichtbar ist. Das transparenteste Wasser befindet sich in der Sargassosee: Die Scheibe ist bis zu einer Tiefe von 66,5 m sichtbar. Im Pazifischen Ozean ist die Secchi-Scheibe bis zu 59 m sichtbar, im Indischen Ozean bis zu 50, in flachen Meeren bis zu 5–15 m. Die Transparenz von Flüssen beträgt durchschnittlich 1–1,5 m und in den schlammigsten Flüssen, beispielsweise im zentralasiatischen Amu Darya und Syr Darya, nur wenige Zentimeter. Die Grenze der Photosynthesezone variiert daher in verschiedenen Gewässern stark. In den klarsten Gewässern euphotisch Zone oder Zone der Photosynthese erstreckt sich bis in Tiefen von nicht mehr als 200 m, Dämmerung oder dysphotisch, Die Zone erstreckt sich über Tiefen von bis zu 1000-1500 m und noch tiefer aphotisch Zone dringt das Sonnenlicht überhaupt nicht ein.

Die Lichtmenge in den oberen Schichten von Gewässern variiert stark je nach Breitengrad des Gebiets und Jahreszeit. Lange Polarnächte begrenzen die für die Photosynthese in den arktischen und antarktischen Becken zur Verfügung stehende Zeit erheblich, und die Eisdecke erschwert es dem Licht, im Winter alle zugefrorenen Gewässer zu erreichen.

In den dunklen Tiefen des Ozeans nutzen Organismen das von Lebewesen ausgestrahlte Licht als Quelle visueller Informationen. Das Leuchten eines lebenden Organismus wird genannt Biolumineszenz. Leuchtende Arten kommen in fast allen Klassen von Wassertieren vor, von Protozoen bis zu Fischen, sowie bei Bakterien, niederen Pflanzen und Pilzen. Biolumineszenz scheint in verschiedenen Gruppen wiederholt aufgetreten zu sein unterschiedliche Bühnen Evolution.

Die Chemie der Biolumineszenz ist mittlerweile ziemlich gut verstanden. Die Reaktionen zur Lichterzeugung sind vielfältig. Aber in allen Fällen handelt es sich um die Oxidation des Komplexes organische Verbindungen (Luciferine) unter Verwendung von Proteinkatalysatoren (Luciferase). Luciferine und Luciferasen haben in verschiedenen Organismen unterschiedliche Strukturen. Bei der Reaktion wird die überschüssige Energie des angeregten Luciferinmoleküls in Form von Lichtquanten freigesetzt. Lebende Organismen senden Lichtimpulse aus, meist als Reaktion auf Reize aus der äußeren Umgebung.

Glühen spielt möglicherweise keine besondere ökologische Rolle im Leben der Art, kann aber ein Nebenprodukt der lebenswichtigen Aktivität von Zellen sein, wie beispielsweise bei Bakterien oder niederen Pflanzen. Ökologische Bedeutung erlangt es nur bei Tieren mit einem ausreichend entwickelten Nervensystem und Sehorganen. Bei vielen Arten erhalten die Leuchtorgane eine sehr komplexe Struktur mit einem System aus Reflektoren und Linsen, die die Strahlung verstärken (Abb. 40). Eine Reihe von Fischen und Kopffüßern, die kein Licht erzeugen können, nutzen symbiotische Bakterien, die sich in speziellen Organen dieser Tiere vermehren.

Reis. 40. Leuchtorgane von Wassertieren (nach S. A. Zernov, 1949):

1 - Tiefseeangler mit einer Taschenlampe über dem Zahnmaul;

2 - Verteilung der Leuchtorgane bei Fischen dieser Familie. Mystophidae;

3 - das Leuchtorgan des Fisches Argyropelecus affinis:

a – Pigment, b – Reflektor, c – Leuchtkörper, d – Linse

Biolumineszenz hat im Leben von Tieren vor allem Signalwert. Lichtsignale können zur Orientierung in der Herde, zum Anlocken von Individuen des anderen Geschlechts, zum Anlocken von Opfern, zur Maskierung oder Ablenkung eingesetzt werden. Der Lichtblitz kann eine Verteidigung gegen ein Raubtier sein, indem er es blendet oder desorientiert. Beispielsweise stoßen Tiefsee-Tintenfische, die einem Feind entkommen, eine Wolke aus leuchtendem Sekret aus, während Arten, die in beleuchteten Gewässern leben, zu diesem Zweck eine dunkle Flüssigkeit verwenden. Bei einigen Bodenwürmern - Polychaeten - entwickeln sich die Leuchtorgane mit der Reifung der Fortpflanzungsprodukte, und die Weibchen leuchten heller und die Augen sind bei den Männchen besser entwickelt. Bei räuberischen Tiefseefischen aus der Ordnung der Seeteufel wird der erste Strahl der Rückenflosse zum Oberkiefer verlagert und in einen flexiblen „Stab“ verwandelt, der am Ende einen wurmartigen „Köder“ trägt – eine mit Schleim gefüllte Drüse mit Leuchtbakterien. Durch die Regulierung der Durchblutung der Drüse und damit der Sauerstoffversorgung des Bakteriums kann der Fisch den „Köder“ willkürlich zum Leuchten bringen, die Bewegungen des Wurms nachahmen und die Beute anlocken.

Frage 1. Was sind die Hauptmerkmale des Lebens von Organismen in der aquatischen Umwelt, in der Luft-Land-Umwelt, im Boden?

Die Merkmale des Lebens von Organismen in der aquatischen Umwelt, der terrestrischen Luftumgebung und im Boden werden durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Lebensumgebungen bestimmt. Diese Eigenschaften haben einen erheblichen Einfluss auf die Wirkung anderer Faktoren der unbelebten Natur – sie stabilisieren saisonale Temperaturschwankungen (Wasser und Boden), verändern allmählich die Beleuchtung (Wasser) oder schließen sie vollständig aus (Boden) usw.

Wasser ist im Vergleich zu Luft ein dichtes Medium, das einen Auftrieb hat und ein gutes Lösungsmittel ist. Daher zeichnen sich viele im Wasser lebende Organismen durch eine schwache Entwicklung des Stützgewebes (Wasserpflanzen, Protozoen, Hohltiere usw.), spezielle Fortbewegungsmethoden (Schwimmen, Strahlantrieb), Atemmuster und Anpassungen zur Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks in den Zellen aus, aus denen ihr Körper besteht.

Die Dichte der Luft ist viel geringer als die Dichte des Wassers, daher verfügen terrestrische Organismen über hochentwickelte Stützgewebe – das innere und äußere Skelett.

Der Boden ist die oberste Landschicht, die durch die lebenswichtige Aktivität von Lebewesen verändert wird. Zwischen den Bodenpartikeln befinden sich zahlreiche Hohlräume, die mit Wasser oder Luft gefüllt sein können. Daher wird der Boden sowohl von Wasser- als auch von luftatmenden Organismen bewohnt.

Frage 2. Welche Anpassungen haben sich bei Organismen entwickelt, um in der aquatischen Umwelt zu leben?

Die Wasserumgebung ist dichter als die Luftumgebung, was die Anpassungen an die Bewegung darin bestimmt.

Für eine aktive Bewegung im Wasser sind eine stromlinienförmige Körperform und eine gut entwickelte Muskulatur (Fische, Kopffüßer – Tintenfische, Säugetiere – Delfine, Robben) notwendig.

Planktonische (im Wasser schwebende) Organismen verfügen über Anpassungen, die ihren Auftrieb erhöhen, wie z. B. eine Vergrößerung der relativen Körperoberfläche aufgrund zahlreicher Auswüchse und Setae; Abnahme der Dichte aufgrund der Ansammlung von Fetten und Gasblasen im Körper (einzellige Algen, Protozoen, Quallen, kleine Krebstiere).

Auch in der aquatischen Umwelt lebende Organismen zeichnen sich durch Anpassungen zur Aufrechterhaltung des Wasser-Salz-Gleichgewichts aus. Süßwasserarten verfügen über Anpassungen, um überschüssiges Wasser aus dem Körper zu entfernen. Dies sind beispielsweise die Ausscheidungsvakuolen bei Protozoen. Im Salzwasser hingegen ist es notwendig, den Körper vor Austrocknung zu schützen, was durch eine Erhöhung der Salzkonzentration im Körper erreicht wird.

Eine weitere Möglichkeit, Ihr Wasser-Salz-Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, besteht darin, sich an Orte mit günstigem Salzgehalt zu begeben.

Und schließlich wird die Konstanz des Wasser-Salz-Umfelds des Körpers durch wasserundurchlässige Hüllen (Säugetiere, höhere Krebse, Wasserinsekten und deren Larven) gewährleistet.

Pflanzen benötigen zum Leben die Lichtenergie der Sonne, daher leben Wasserpflanzen nur in solchen Tiefen, in die Licht eindringen kann (normalerweise nicht mehr als 100 m). Mit zunehmender Besiedlungstiefe in Pflanzenzellen verändert sich die Zusammensetzung der am Prozess der Photosynthese beteiligten Pigmente, was es ermöglicht, die in die Tiefe eindringenden Teile des Sonnenspektrums zu erfassen.

Frage 3. Wie vermeiden Organismen die negativen Auswirkungen niedriger Temperaturen?

Bei niedrigen Temperaturen besteht die Gefahr, dass der Stoffwechsel stoppt, daher haben Organismen spezielle Anpassungsmechanismen entwickelt, um ihn zu stabilisieren.

Pflanzen sind am wenigsten an starke Temperaturschwankungen angepasst. Bei einem starken Temperaturabfall unter 0 °C kann sich das Wasser im Gewebe in Eis verwandeln, was zu Schäden führen kann. Pflanzen können jedoch niedrigen Minustemperaturen standhalten, indem sie freie Wassermoleküle zu Komplexen binden, die keine Eiskristalle bilden können (z. B. indem sie bis zu 20–30 % Zucker oder fette Öle in Zellen ansammeln).

Mit einem allmählichen Temperaturabfall im Zuge saisonaler Klimaveränderungen beginnt im Leben vieler Pflanzen eine Ruhephase, die entweder mit einem teilweisen oder vollständigen Absterben terrestrischer vegetativer Organe (krautige Formen) oder einem vorübergehenden Stillstand oder einer Verlangsamung der wichtigsten physiologischen Prozesse – Photosynthese und Stofftransport – einhergeht.

Bei Tieren ist die Warmblüter der zuverlässigste Schutz vor niedrigen Umgebungstemperaturen, aber nicht alle haben sie. Folgende Arten der Anpassung von Tieren an niedrige Temperaturen lassen sich unterscheiden: chemische, physikalische und verhaltensbezogene Thermoregulation.

Mit der chemischen Thermoregulation ist eine Steigerung der Wärmeproduktion bei gleichzeitiger Temperaturabsenkung durch die Intensivierung von Redoxprozessen verbunden. Dieser Weg erfordert viel Energie, sodass Tiere unter rauen klimatischen Bedingungen mehr Nahrung benötigen. Diese Art der Thermoregulation erfolgt reflexartig.

Viele Kaltblüter sind in der Lage, sich zu behaupten optimale Temperatur Körper durch Muskelarbeit. Hummeln beispielsweise erwärmen bei kühlem Wetter ihren Körper mit einem Schauer auf 32-33 °C, was ihnen die Möglichkeit gibt, abzuheben und zu fressen.

Die physikalische Thermoregulation ist mit dem Vorhandensein spezieller Körperhüllen bei Tieren verbunden – Federn oder Haare –, die aufgrund ihrer Struktur einen Luftspalt zwischen dem Körper und der Umgebung bilden, da Luft bekanntermaßen ein ausgezeichneter Wärmeisolator ist. Darüber hinaus sammeln viele Tiere, die unter rauen klimatischen Bedingungen leben, Unterhautfett an, das auch wärmeisolierende Eigenschaften hat.

Die Verhaltensthermoregulation ist mit der Bewegung im Raum verbunden, um ungünstige Temperaturen für das Leben zu vermeiden, mit der Schaffung von Schutzräumen, dem Zusammendrängen in Gruppen und mit wechselnden Aktivitäten zu verschiedenen Tages- oder Jahreszeiten.

Frage 4. Was sind die Hauptmerkmale von Organismen, die die Körper anderer Organismen als Lebensraum nutzen?

Die Lebensbedingungen innerhalb eines anderen Organismus zeichnen sich durch eine größere Konstanz im Vergleich zu den Bedingungen der äußeren Umgebung aus. Daher verlieren Organismen, die im Körper von Pflanzen oder Tieren einen Platz finden, häufig die für freilebende Arten notwendigen Organe und Systeme (Sinnesorgane, Fortbewegungs-, Verdauungsorgane usw.) vollständig, verfügen aber gleichzeitig über Vorrichtungen zum Halten im Körper des Wirts (Haken, Saugnäpfe usw.) und zur wirksamen Fortpflanzung.

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