Ambiente acquatico.

Distribuzione degli organismi per ambienti di vita

Nel corso di un lungo sviluppo storico la materia vivente e la formazione di forme sempre più perfette di esseri viventi, organismi, padronanza di nuovi habitat, sono stati distribuiti sulla Terra secondo i suoi gusci minerali (idrosfera, litosfera, atmosfera) e adattati all'esistenza in condizioni rigorosamente definite.

Il primo mezzo di vita era l'acqua. Fu in lei che nacque la vita. Con lo sviluppo storico, molti organismi iniziarono a popolare l'ambiente terrestre. Di conseguenza, sono apparse piante e animali terrestri, che si sono evoluti rapidamente, adattandosi alle nuove condizioni di esistenza.

Nel processo di funzionamento della materia vivente sulla terra, gli strati superficiali della litosfera si sono gradualmente trasformati in suolo, in un peculiare, secondo V. I. Vernadsky, corpo bio-inerte del pianeta. Il suolo iniziò ad essere abitato sia da organismi acquatici che terrestri, creando uno specifico complesso dei suoi abitanti.

Pertanto, sulla Terra moderna, si distinguono chiaramente quattro ambienti di vita: acqua, aria sotterranea, suolo e organismi viventi, che differiscono in modo significativo nelle loro condizioni. Consideriamo ciascuno di essi.

Caratteristiche generali. L'ambiente acquatico della vita, l'idrosfera, occupa fino al 71% dell'area del globo. In termini di volume, le riserve idriche sulla Terra sono stimate in 1370 milioni di metri cubi. km, che è 1/800 del volume del globo. La maggior quantità di acqua, oltre il 98%, è concentrata nei mari e negli oceani, l'1,24% è rappresentato dai ghiacci nelle regioni polari; nelle acque dolci di fiumi, laghi e paludi, la quantità di acqua non supera lo 0,45%.

Circa 150.000 specie animali (circa il 7% del loro numero totale nel globo) e 10.000 specie vegetali (8%) vivono nell'ambiente acquatico. Nonostante i rappresentanti della stragrande maggioranza dei gruppi di piante e animali siano rimasti nell'ambiente acquatico (nella loro "culla"), il numero delle loro specie è molto inferiore a quello di quelli terrestri. Ciò significa che l'evoluzione sulla terraferma è stata molto più rapida.

Il più vario e ricco di piante e mondo animale mari e oceani delle regioni equatoriali e tropicali (in particolare gli oceani Pacifico e Atlantico). A sud ea nord di queste cinture, la composizione qualitativa degli organismi si esaurisce gradualmente. Circa 40.000 specie di animali sono distribuite nell'area dell'arcipelago delle Indie Orientali e solo 400 nel Mare di Laptev Allo stesso tempo, la maggior parte degli organismi dell'Oceano Mondiale è concentrata in un'area relativamente piccola di le coste marine della zona temperata e tra le mangrovie dei paesi tropicali. In vaste aree lontane dalla costa si trovano aree desertiche praticamente prive di vita.

La quota di fiumi, laghi e paludi rispetto a quella dei mari e degli oceani nella biosfera è insignificante. Tuttavia, creano una riserva di acqua dolce necessaria per un numero enorme di piante e animali, oltre che per l'uomo.

L'ambiente acquatico ha una forte influenza sui suoi abitanti. A sua volta, la sostanza vivente dell'idrosfera influenza l'ambiente, lo elabora, coinvolgendolo nella circolazione delle sostanze. È stato calcolato che l'acqua dei mari e degli oceani, dei fiumi e dei laghi si decompone e si ripristina nel ciclo biotico in 2 milioni di anni, cioè è passata tutta attraverso la materia vivente del pianeta più di mille volte*. Pertanto, l'idrosfera moderna è un prodotto dell'attività vitale della materia vivente non solo delle epoche geologiche moderne, ma anche passate.

Una caratteristica dell'ambiente acquatico è la sua mobilità anche in corpi idrici stagnanti, per non parlare di fiumi e torrenti che scorrono veloci. Flusso e riflusso, correnti potenti, tempeste si osservano nei mari e negli oceani; Nei laghi, l'acqua si muove sotto l'influenza del vento e della temperatura. Il movimento dell'acqua garantisce l'approvvigionamento di organismi acquatici con ossigeno e sostanze nutritive, porta a un'equalizzazione (diminuzione) della temperatura in tutto il bacino.

Gli abitanti dei corpi idrici hanno sviluppato adeguati adattamenti alla mobilità dell'ambiente. Ad esempio, nei corpi idrici fluenti ci sono le cosiddette piante "fouling" saldamente attaccate agli oggetti sottomarini: alghe verdi (Cladophora) con un pennacchio di processi, diatomee (Diatomeae), muschi d'acqua (Fontinalis), che formano una fitta copertura anche su pietre nelle spaccature del fiume tempestoso.

Anche gli animali si sono adattati alla mobilità dell'ambiente acquatico. Nei pesci che vivono in fiumi a flusso rapido, il corpo è quasi rotondo in sezione trasversale (trota, pesciolino). Di solito si muovono verso la corrente. Gli invertebrati di corpi idrici fluenti di solito rimangono sul fondo, il loro corpo è appiattito nella direzione dorso-ventrale, molti hanno vari organi di fissazione sul lato ventrale, che consentono loro di attaccarsi agli oggetti sottomarini. Nei mari, gli organismi delle zone di marea e di surf subiscono la più forte influenza delle masse d'acqua in movimento. I cirripedi (Balanus, Chthamalus), i gasteropodi (Patella Haliotis) e alcune specie di crostacei che si nascondono nelle fessure della costa sono comuni sulle coste rocciose nella zona del surf.

Nella vita degli organismi acquatici alle latitudini temperate, il movimento verticale dell'acqua nei corpi idrici stagnanti gioca un ruolo importante. L'acqua in essi è chiaramente divisa in tre strati: l'epilimnio superiore, la cui temperatura subisce forti fluttuazioni stagionali; strato di salto di temperatura - metalimnion (termoclino), dove c'è un forte calo di temperatura; strato profondo inferiore, ipolimnio - qui la temperatura varia leggermente durante tutto l'anno.

In estate, gli strati d'acqua più caldi si trovano in superficie e quelli più freddi in basso. Una tale distribuzione stratificata delle temperature in un serbatoio è chiamata stratificazione diretta. In inverno, con una diminuzione della temperatura, si osserva la stratificazione inversa: le acque fredde superficiali con una temperatura inferiore a 4 ° C si trovano sopra quelle relativamente calde. Questo fenomeno è chiamato dicotomia della temperatura. È particolarmente pronunciato nella maggior parte dei nostri laghi in estate e in inverno. Come risultato della dicotomia della temperatura, nel serbatoio si forma una stratificazione della densità dell'acqua, la sua circolazione verticale viene disturbata e si instaura un periodo di ristagno temporaneo.

In primavera, l'acqua superficiale, a causa del riscaldamento a 4 °C, diventa più densa e sprofonda più in profondità, e l'acqua più calda sale al suo posto dalle profondità. Come risultato di tale circolazione verticale, l'omotermia si instaura nel serbatoio, cioè, per qualche tempo, la temperatura dell'intera massa d'acqua si equalizza. Con un ulteriore aumento della temperatura, gli strati superiori dell'acqua diventano meno densi e non affondano più: inizia il ristagno estivo.

In autunno, lo strato superficiale si raffredda, diventa più denso e affonda più in profondità, spostando l'acqua più calda in superficie. Questo accade prima dell'inizio dell'omotermia autunnale. Quando le acque superficiali vengono raffreddate sotto i 4 °C, diventano nuovamente meno dense e rimangono nuovamente in superficie. Di conseguenza, la circolazione dell'acqua si interrompe e si instaura il ristagno invernale.

Gli organismi nei corpi idrici delle latitudini temperate sono ben adattati ai movimenti verticali stagionali degli strati d'acqua, all'omotermia primaverile e autunnale e al ristagno estivo e invernale (Fig. 13).

Nei laghi delle latitudini tropicali, la temperatura dell'acqua in superficie non scende mai sotto i 4 °C, e il gradiente di temperatura in essi è chiaramente espresso fino agli strati più profondi. La miscelazione dell'acqua, di norma, avviene qui in modo irregolare nel periodo più freddo dell'anno.

Condizioni peculiari per la vita si sviluppano non solo nella colonna d'acqua, ma anche sul fondo del bacino, poiché non c'è aerazione nei suoli e da essi vengono lavati i composti minerali. Pertanto, non hanno fertilità e servono per gli organismi acquatici solo come substrato più o meno solido, svolgendo principalmente una funzione meccanico-dinamica. A questo proposito, le dimensioni delle particelle di suolo, la densità del loro adattamento reciproco e la resistenza al dilavamento da parte delle correnti acquisiscono il massimo significato ecologico.

Fattori abiotici dell'ambiente acquatico. L'acqua come mezzo vivente ha speciali proprietà fisiche e chimiche.

Il regime di temperatura dell'idrosfera è fondamentalmente diverso da quello di altri ambienti. Le fluttuazioni di temperatura nell'Oceano Mondiale sono relativamente piccole: la più bassa è di circa -2 ° C e la più alta è di circa 36 ° C. L'ampiezza di oscillazione qui, quindi, è entro 38 °C. La temperatura degli oceani scende con la profondità. Anche nelle regioni tropicali a una profondità di 1000 m non supera i 4–5°С. Nelle profondità di tutti gli oceani c'è uno strato di acqua fredda (da -1,87 a +2°C).

Nelle acque interne dolci delle latitudini temperate, la temperatura degli strati superficiali dell'acqua varia da -0,9 a +25°C, nelle acque più profonde è di 4–5°C. Le sorgenti termali sono un'eccezione, dove la temperatura dello strato superficiale raggiunge talvolta gli 85–93 °С.

Tali caratteristiche termodinamiche dell'ambiente acquatico come l'elevata capacità termica specifica, l'elevata conduttività termica e l'espansione durante il congelamento creano condizioni particolarmente favorevoli per la vita. Queste condizioni sono garantite anche dall'elevato calore latente di fusione dell'acqua, per cui in inverno la temperatura sotto il ghiaccio non è mai inferiore al punto di congelamento (per l'acqua dolce, circa 0°C). Poiché l'acqua ha la massima densità a 4 ° C, e si espande quando gela, in inverno il ghiaccio si forma solo dall'alto, mentre lo spessore principale non gela.

Poiché il regime di temperatura dei corpi idrici è caratterizzato da una grande stabilità, gli organismi che vi abitano si distinguono per una temperatura corporea relativamente costante e hanno un intervallo ristretto di adattabilità alle fluttuazioni della temperatura ambientale. Anche piccole deviazioni del regime termico possono portare a cambiamenti significativi nella vita di animali e piante. Un esempio è l '"esplosione biologica" del loto (Nelumbium caspium) nella parte più settentrionale del suo habitat - nel delta del Volga. Per molto tempo questa pianta esotica ha abitato solo una piccola baia. Dietro ultimo decennio l'area dei boschetti di loto è aumentata di quasi 20 volte e ora occupa oltre 1500 ettari di superficie acquatica. Una così rapida diffusione del loto è spiegata dal calo generale del livello del Mar Caspio, che è stato accompagnato dalla formazione di molti piccoli laghi ed estuari alla foce del Volga. Durante i caldi mesi estivi, l'acqua qui si è riscaldata più di prima e questo ha contribuito alla crescita dei boschetti di loto.

L'acqua è inoltre caratterizzata da una densità significativa (a questo proposito è 800 volte maggiore dell'aria) e viscosità. Queste caratteristiche influenzano le piante in quanto sviluppano pochissimo o nessun tessuto meccanico, quindi i loro steli sono molto elastici e si piegano facilmente. La maggior parte delle piante acquatiche sono inerenti alla galleggiabilità e alla capacità di essere sospese nella colonna d'acqua. Quindi salgono in superficie, poi cadono di nuovo. In molti animali acquatici, il tegumento è abbondantemente lubrificato dal muco, che riduce l'attrito durante il movimento e il corpo acquisisce una forma aerodinamica.

Gli organismi nell'ambiente acquatico sono distribuiti in tutto il suo spessore (nelle depressioni oceaniche, gli animali sono stati trovati a profondità superiori a 10.000 m). Naturalmente, a diverse profondità subiscono pressioni diverse. Le acque profonde sono adattate all'alta pressione (fino a 1000 atm), mentre gli abitanti degli strati superficiali non ne sono soggetti. In media, nella colonna d'acqua, per ogni 10 m di profondità, la pressione aumenta di 1 atm. Tutti gli idrobionti sono adattati a questo fattore e, di conseguenza, sono divisi in acque profonde e vivono a profondità basse.

La trasparenza dell'acqua e il suo regime di luce hanno una grande influenza sugli organismi acquatici. Ciò influisce in particolare sulla distribuzione delle piante fotosintetiche. Nei corpi idrici fangosi vivono solo nello strato superficiale e, dove c'è grande trasparenza, penetrano a profondità considerevoli. Una certa torbidità dell'acqua è creata da un'enorme quantità di particelle sospese in essa, che limita la penetrazione della luce solare. La torbidità dell'acqua può essere causata da particelle di sostanze minerali (argilla, limo), piccoli organismi. La trasparenza dell'acqua diminuisce anche in estate con il rapido accrescimento della vegetazione acquatica, con la riproduzione in massa di piccoli organismi in sospensione negli strati superficiali. Il regime leggero dei bacini dipende anche dalla stagione. A nord, alle latitudini temperate, quando i corpi idrici gelano e il ghiaccio è ancora coperto di neve dall'alto, la penetrazione della luce nella colonna d'acqua è fortemente limitata.

Il regime di luce è determinato anche dalla regolare diminuzione della luce con la profondità dovuta al fatto che l'acqua assorbe la luce solare. Allo stesso tempo, i raggi con lunghezze d'onda diverse vengono assorbiti in modo diverso: quelli rossi sono i più veloci, mentre quelli blu-verdi penetrano a profondità considerevoli. L'oceano diventa più scuro con la profondità. Allo stesso tempo, il colore dell'ambiente cambia, passando gradualmente dal verdastro al verde, quindi al blu, blu, blu-viola, sostituito da un'oscurità costante. Di conseguenza, con la profondità, le alghe verdi (Chlorophyta) vengono sostituite da quelle marroni (Phaeophyta) e rosse (Rhodophyta), i cui pigmenti sono adattati per catturare la luce solare con diverse lunghezze d'onda. Con la profondità, anche il colore degli animali cambia naturalmente. In superficie, di solito vivono strati d'acqua leggeri, animali dai colori vivaci e diversi, mentre le specie di acque profonde sono prive di pigmenti. Nella zona crepuscolare dell'oceano, gli animali sono dipinti con colori con una sfumatura rossastra, che li aiuta a nascondersi dai nemici, poiché il colore rosso nei raggi blu-viola è percepito come nero.

La salinità gioca un ruolo importante nella vita degli organismi acquatici. Come sapete, l'acqua è un ottimo solvente per molti composti minerali. Di conseguenza, i corpi idrici naturali hanno una certa composizione chimica. Valore più alto avere carbonati, solfati, cloruri. La quantità di sali disciolti per 1 litro d'acqua nei corpi d'acqua dolce non supera 0,5 g (di solito meno), nei mari e negli oceani raggiunge i 35 g (Tabella 6).

Tabella 6Distribuzione di sali basici in vari corpi idrici (secondo R. Dazho, 1975)

Il calcio svolge un ruolo essenziale nella vita degli animali d'acqua dolce. Molluschi, crostacei e altri invertebrati lo usano per costruire i loro gusci e l'esoscheletro. Ma i corpi idrici dolci, a seconda di una serie di circostanze (la presenza di alcuni sali solubili nel suolo del bacino, nel suolo e nel suolo delle sponde, nell'acqua dei fiumi e dei torrenti che scorrono), differiscono notevolmente sia nella composizione e nella concentrazione dei sali in essi disciolti. Le acque marine sono più stabili sotto questo aspetto. Quasi tutti gli elementi conosciuti sono stati trovati in essi. Tuttavia, in termini di importanza, il primo posto è occupato dal sale da cucina, poi dal cloruro e solfato di magnesio e dal cloruro di potassio.

Le piante e gli animali d'acqua dolce vivono in un ambiente ipotonico, cioè in un ambiente in cui la concentrazione di soluti è inferiore a quella dei fluidi corporei e dei tessuti. A causa della differenza di pressione osmotica all'esterno e all'interno del corpo, l'acqua penetra costantemente nel corpo e gli idrobionti d'acqua dolce sono costretti a rimuoverla intensamente. A questo proposito, hanno processi di osmoregolazione ben definiti. La concentrazione di sali nei fluidi corporei e nei tessuti di molti organismi marini è isotonica con la concentrazione di sali disciolti nell'acqua circostante. Pertanto, le loro funzioni osmoregolatorie non sono sviluppate nella stessa misura che nell'acqua dolce. Le difficoltà nell'osmoregolazione sono uno dei motivi per cui molte piante marine e soprattutto animali non sono riuscite a popolare i corpi d'acqua dolce e si sono rivelate, ad eccezione dei singoli rappresentanti, tipici abitanti marini (intestinali - Coelenterata, echinodermi - Echinodermata, pogonofori - Pogonophora, spugne - Spongia, tunicati - Tunicata). A quel Stesso tempo, gli insetti praticamente non vivono nei mari e negli oceani, mentre i bacini di acqua dolce ne sono abbondantemente popolati. Le specie tipicamente marine e tipicamente d'acqua dolce non tollerano cambiamenti significativi nella salinità dell'acqua. Tutti loro sono organismi stenohaline. Esistono relativamente pochi animali eurialini di origine marina e d'acqua dolce. Si trovano solitamente, e in numero significativo, in acque salmastre. Questi sono il lucioperca d'acqua dolce (Stizostedion lucioperca), l'orata (Abramis brama), il luccio (Esox lucius) e la famiglia delle triglie (Mugilidae) può essere chiamata da quelle marine.

Nelle acque dolci, le piante sono comuni, fortificate sul fondo del bacino. Spesso la loro superficie fotosintetica si trova sopra l'acqua. Si tratta di tife (Typha), canne (Scirpus), punte di freccia (Sagittaria), ninfee (Nymphaea), capsule di uova (Nuphar). In altri, gli organi fotosintetici sono immersi nell'acqua. Questi includono alghe (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Alcune piante superiori di acque dolci sono prive di radici. Galleggiano liberamente o crescono su oggetti sottomarini o alghe attaccate al suolo.

Se l'ossigeno non svolge un ruolo significativo per l'ambiente aereo, allora per l'acqua è il fattore ambientale più importante. Il suo contenuto in acqua è inversamente proporzionale alla temperatura. Con la diminuzione della temperatura, la solubilità dell'ossigeno, come altri gas, aumenta. L'accumulo di ossigeno disciolto nell'acqua avviene a seguito del suo ingresso dall'atmosfera, oltre che per l'attività fotosintetica delle piante verdi. Quando l'acqua è mista, tipica dei corpi idrici correnti e in particolare dei fiumi e dei torrenti a flusso rapido, aumenta anche il contenuto di ossigeno.

Animali diversi presentano requisiti di ossigeno diversi. Ad esempio, la trota (Salmo trutta), il pesciolino (Phoxinus phoxinus) sono molto sensibili alla sua carenza e quindi vivono solo in acque fredde e ben miscelate. Il triotto (Rutilus rutilus), il gorgiera (Acerina cernua), la carpa comune (Cyprinus carpio), il carassio (Carassius carassius) sono senza pretese in questo senso e le larve di zanzara chironomidi (Chironomidae) e i vermi oligocheti tubifex (Tubifex) vivono a grandi profondità, dove non c'è affatto ossigeno o ne c'è pochissimo. Insetti acquatici e molluschi polmonari (Pulmonata) possono vivere anche in acque a basso contenuto di ossigeno. Tuttavia, salgono sistematicamente in superficie, immagazzinando aria fresca per un po'.

L'anidride carbonica è circa 35 volte più solubile in acqua dell'ossigeno. Ce n'è quasi 700 volte di più nell'acqua che nell'atmosfera da cui proviene. La fonte di anidride carbonica nell'acqua, inoltre, sono carbonati e bicarbonati di metalli alcalini e alcalino terrosi. L'anidride carbonica contenuta nell'acqua fornisce la fotosintesi delle piante acquatiche e partecipa alla formazione di formazioni scheletriche calcaree di invertebrati.

Di grande importanza nella vita degli organismi acquatici è la concentrazione di ioni idrogeno (pH). Le piscine di acqua dolce con un pH di 3,7–4,7 sono considerate acide, 6,95–7,3 sono neutre e quelle con un pH superiore a 7,8 sono considerate alcaline. Nei corpi d'acqua dolce, il pH subisce persino fluttuazioni giornaliere. L'acqua di mare è più alcalina e il suo pH cambia molto meno dell'acqua dolce. Il pH diminuisce con la profondità.

La concentrazione di ioni idrogeno gioca un ruolo importante nella distribuzione degli idrobionti. A un pH inferiore a 7,5, la mezza erba (Isoetes), il burrweed (Sparganium) cresce, a 7,7–8,8, cioè, in un ambiente alcalino, si sviluppano molti tipi di lenticchie d'acqua ed elodea. Nelle acque acide delle paludi predominano i muschi di sfagno (Sphagnum), ma non sono presenti molluschi lamellari del genere Sdentato (Unio), altri molluschi sono rari, ma abbondano i rizomi di conchiglia (Testacea). La maggior parte dei pesci d'acqua dolce può sopportare un pH compreso tra 5 e 9. Se il pH è inferiore a 5, si verifica una morte di massa dei pesci e, al di sopra di 10, muoiono tutti i pesci e gli altri animali.

Gruppi ecologici di idrobionti. La colonna d'acqua - pelagica (pelagos - mare) è abitata da organismi pelagici che possono nuotare attivamente o rimanere (librarsi) in determinati strati. In accordo con ciò, gli organismi pelagici sono divisi in due gruppi: necton e plancton. Gli abitanti del fondo formano il terzo gruppo ecologico di organismi: il benthos.

Necton (nekios–· galleggiante)– questa è una raccolta di animali pelagici che si muovono attivamente che non hanno una connessione diretta con il fondo. Fondamentalmente, si tratta di animali di grandi dimensioni che possono percorrere lunghe distanze e forti correnti d'acqua. Sono caratterizzati da una forma del corpo snella e organi di movimento ben sviluppati. Gli organismi tipici del nekton sono pesci, calamari, pinnipedi e balene. Nelle acque dolci, oltre ai pesci, il nekton include anfibi e insetti che si muovono attivamente. Molti pesci marini possono muoversi nella colonna d'acqua a grande velocità. Alcuni calamari (Oegopsida) nuotano molto velocemente, fino a 45-50 km/h, le barche a vela (Istiopharidae) raggiungono velocità fino a 100 km/h e il pesce spada (Xiphias glabius) fino a 130 km/h.

Plancton (planctos– librarsi, vagare)– questa è una raccolta di organismi pelagici che non hanno la capacità di un rapido movimento attivo. Gli organismi planctonici non possono resistere alle correnti. Questi sono principalmente piccoli animali - zooplancton e piante - fitoplancton. La composizione del plancton include periodicamente le larve di molti animali che si librano nella colonna d'acqua.

Gli organismi planctonici si trovano sulla superficie dell'acqua, o in profondità, o anche nello strato inferiore. I primi costituiscono un gruppo speciale: i neuston. Gli organismi, invece, la cui parte del corpo è nell'acqua e parte è sopra la sua superficie, sono chiamati pleuston. Questi sono sifonofori (Siphonophora), lenticchia d'acqua (Lemna), ecc.

Il fitoplancton ha Grande importanza nella vita dei corpi idrici, essendo il principale produttore di sostanza organica. Comprende principalmente diatomee (Diatomeae) e alghe verdi (Chlorophyta), flagellati vegetali (Phytomastigina), Peridineae (Peridineae) e coccolitofori (Coccolitophoridae). Nelle acque settentrionali dell'Oceano Mondiale predominano le diatomee e nelle acque tropicali e subtropicali i flagellati corazzati. Nelle acque dolci, oltre alle diatomee, sono comuni le alghe verdi e azzurre (Cuanophyta).

Zooplancton e batteri si trovano a tutte le profondità. Lo zooplancton marino è dominato da piccoli crostacei (Copepoda, Amphipoda, Euphausiacea), protozoi (Foraminifera, Radiolaria, Tintinnoidea). Di più maggiori rappresentanti si tratta di molluschi alati (Pteropoda), meduse (Scyphozoa) e ctenofori galleggianti (Ctenophora), salpe (Salpae), alcuni vermi (Alciopidae, Tomopteridae). Nelle acque dolci sono comuni crostacei relativamente grandi (Daphnia, Cyclopoidea, Ostracoda, Simocephalus; Fig. 14), molti rotiferi (Rotatoria) e protozoi.

Il plancton delle acque tropicali raggiunge la più alta diversità di specie.

I gruppi di organismi planctonici si distinguono per dimensione. Il nannoplancton (nannos - nano) sono le alghe e i batteri più piccoli; microplancton (micro - piccolo) - la maggior parte delle alghe, protozoi, rotiferi; mesoplancton (mesos - medio) - copepodi e cladoceri, gamberetti e un numero di animali e piante, non più di 1 cm di lunghezza; macroplancton (macro - grande) - meduse, misidi, gamberi e altri organismi più grandi di 1 cm; megaloplancton (megalos - enorme) - animali molto grandi, oltre 1 m. Ad esempio, la cintura di venere della gelatina a pettine galleggiante (Cestus veneris) raggiunge una lunghezza di 1,5 m, e la medusa al cianuro (Suapea) ha una campana fino a 2 m di diametro e tentacoli lunghi 30 m.

Gli organismi del plancton sono un'importante componente alimentare di molti animali acquatici (compresi giganti come i fanoni - Mystacoceti), soprattutto considerando che essi, e soprattutto il fitoplancton, sono caratterizzati da focolai stagionali di riproduzione di massa (fioritura dell'acqua).

benthos (benthos– profondità)– un insieme di organismi che vivono sul fondo (sul terreno e nel terreno) dei corpi idrici. Si suddivide in fitobenthos e zoobenthos. È rappresentato principalmente da animali attaccati o che si muovono lentamente, oltre che scavare nel terreno. Solo in acque poco profonde è costituito da organismi che sintetizzano materia organica (produttori), la consumano (consumatori) e la distruggono (decompositori). A grandi profondità dove la luce non penetra, il fitobenthos (produttore) è assente.

Gli organismi bentonici differiscono nel loro modo di vivere: mobili, inattivi e immobili; secondo il metodo di alimentazione - fotosintetico, carnivoro, erbivoro, detritivoro; per dimensione - macro-, meso-microbenthos.

Il fitobenthos dei mari comprende principalmente batteri e alghe (diatomee, verdi, brune, rosse). Piante da fiore si trovano anche lungo le coste: Zostera (Zostera), phyllospodix (Phyllospadix), ruppia (Rup-pia). Il fitobenthos è più ricco nelle zone di fondo roccioso e roccioso. Lungo le coste, kelp (Laminaria) e fucus (Fucus) formano talvolta una biomassa fino a 30 kg per 1 kmq. M. Su terreni soffici, dove le piante non possono essere saldamente attaccate, il fitobenthos si sviluppa principalmente in luoghi protetti dalle onde.

Il fitobeno d'acqua dolce è rappresentato da batteri, diatomee e alghe verdi. Le piante costiere sono abbondanti, situate dalla costa in profondità in cinture ben definite. Nella prima fascia crescono piante semisommerse (canne, giunchi, tife e carici). La seconda fascia è occupata da piante sommerse con foglie galleggianti (baccelli, ninfee, lenticchie d'acqua, vodokra). Nella terza fascia predominano le piante sommerse: lenticchia d'acqua, elodea, ecc.

Tutte le piante acquatiche in base al loro stile di vita possono essere suddivise in due gruppi ecologici principali: idrofite - piante immerse nell'acqua solo con la parte inferiore e solitamente radicanti nel terreno, e idatofite - piante completamente immerse nell'acqua, ma a volte galleggianti in superficie o avere foglie galleggianti.

Lo zoobenthos marino è dominato da foraminiferi, spugne, celenterati, nemerteani, policheti, sipunculidi, briozoi, brachiopodi, molluschi, ascidie e pesci. Le più numerose sono le forme bentoniche in acque poco profonde, dove la loro biomassa totale raggiunge spesso decine di chilogrammi per 1 kmq. M. Con la profondità, il numero di benthos diminuisce bruscamente ea grandi profondità è di milligrammi per 1 kmq. M.

Ci sono meno zoobenthos nei corpi d'acqua dolce che nei mari e negli oceani e la composizione delle specie è più uniforme. Si tratta principalmente di protozoi, alcune spugne, vermi ciliari e oligocheti, sanguisughe, briozoi, molluschi e larve di insetti.

Plasticità ecologica degli organismi acquatici. Gli organismi acquatici hanno una plasticità ecologica inferiore rispetto a quelli terrestri, poiché l'acqua è un ambiente più stabile ei suoi fattori abiotici subiscono fluttuazioni relativamente minori. Le piante e gli animali marini sono i meno plastici. Sono molto sensibili ai cambiamenti di salinità e temperatura dell'acqua. Pertanto, i coralli duri non possono sopportare nemmeno una debole desalinizzazione dell'acqua e vivono solo nei mari, inoltre, su un terreno solido a una temperatura di almeno 20 °C. Questi sono stenobionti tipici. Tuttavia, ci sono specie con una maggiore plasticità ecologica. Ad esempio, il rizopode Cyphoderia ampulla è un tipico euribionte. Vive nei mari e nelle acque dolci, negli stagni caldi e nei laghi freddi.

Gli animali e le piante d'acqua dolce tendono ad essere molto più flessibili di quelli marini perché l'acqua dolce è un ambiente più variabile. I più plastici sono gli abitanti di acqua salmastra. Sono adatti sia ad alte concentrazioni di sali disciolti che a una significativa desalinizzazione. Tuttavia, il numero di specie è relativamente ridotto, poiché i fattori ambientali subiscono cambiamenti significativi nelle acque salmastre.

L'ampiezza della plasticità ecologica degli idrobionti è valutata in relazione non solo all'intero complesso di fattori (eury- e stanobiontness), ma anche a ciascuno di essi. Le piante e gli animali costieri, a differenza degli abitanti delle aree aperte, sono principalmente organismi euritermici ed eurialini, poiché in prossimità della costa le condizioni di temperatura e regime salino sono piuttosto variabili (riscaldamento solare e raffreddamento relativamente intenso, desalinizzazione per afflusso di acqua da torrenti e fiumi, specialmente durante la stagione delle piogge, ecc.). Una tipica specie stenotermica è il loto. Cresce solo in corpi idrici poco profondi ben riscaldati. Per gli stessi motivi, gli abitanti degli strati superficiali risultano essere più euritermici ed eurialini rispetto alle forme di acque profonde.

La plasticità ecologica funge da importante regolatore della dispersione degli organismi. Di norma, gli idrobionti con elevata plasticità ecologica sono abbastanza diffusi. Questo vale, ad esempio, Elodea. Tuttavia, il crostaceo di Artemia (Artemia salina) è diametralmente opposto ad esso in questo senso. Vive in piccoli bacini con acqua molto salata. Questo è un tipico rappresentante stenohaline con stretta plasticità ecologica. Ma in relazione ad altri fattori, è molto plastico e quindi si trova ovunque nei corpi di acqua salata.

La plasticità ecologica dipende dall'età e dalla fase di sviluppo dell'organismo. Quindi, il mollusco gasteropode marino Littorina nel suo stato adulto ogni giorno con la bassa marea a lungo fa a meno dell'acqua e le sue larve conducono uno stile di vita puramente planctonico e non tollerano l'essiccazione.

Caratteristiche adattative delle piante acquatiche. L'ecologia delle piante acquatiche, come notato, è molto specifica e differisce nettamente dall'ecologia della maggior parte degli organismi vegetali terrestri. La capacità delle piante acquatiche di assorbire direttamente umidità e sali minerali ambiente riflessi nella loro organizzazione morfologica e fisiologica. Per le piante acquatiche, prima di tutto, è caratteristico il debole sviluppo del tessuto conduttivo e dell'apparato radicale. Quest'ultimo serve principalmente per l'attaccamento al substrato sottomarino e, a differenza delle piante terrestri, non svolge la funzione di nutrizione minerale e approvvigionamento idrico. A questo proposito, le radici delle piante acquatiche radicanti sono prive di peli radicali. Sono alimentati dall'intera superficie del corpo. I rizomi fortemente sviluppati in alcuni di essi servono per la propagazione vegetativa e la conservazione dei nutrienti. Tali sono molte lenticchie d'acqua, ninfee, capsule di uova.

L'elevata densità dell'acqua consente alle piante di vivere in tutto il suo spessore. Per fare questo, le piante inferiori che abitano strati diversi e conducono uno stile di vita galleggiante hanno appendici speciali che ne aumentano la galleggiabilità e consentono loro di rimanere in sospensione. Nelle idrofite superiori, il tessuto meccanico si sviluppa male. Nelle loro foglie, steli, radici, come notato, si trovano cavità intercellulari portatrici d'aria. Ciò aumenta la leggerezza e la galleggiabilità degli organi sospesi nell'acqua e galleggianti in superficie, e favorisce anche il lavaggio delle cellule interne con acqua con gas e sali disciolti in essa. Le idatofite sono generalmente caratterizzate da un'ampia superficie fogliare con un piccolo volume totale della pianta. Ciò fornisce loro un intenso scambio di gas con una mancanza di ossigeno e altri gas disciolti nell'acqua. Molte lenticchie d'acqua (Potamogeton lusens, P. perfoliatus) hanno steli e foglie sottili e molto lunghi, le loro coperture sono facilmente permeabili all'ossigeno. Altre piante hanno foglie fortemente sezionate (ranunculus d'acqua - Ranunculus aquatilis, urt - Myriophyllum spicatum, hornwort - Ceratophyllum dernersum).

Un certo numero di piante acquatiche ha sviluppato l'eterofilia (diversità). Ad esempio, in Salvinia (Salvinia) le foglie immerse svolgono la funzione di nutrizione minerale e galleggiante - organica. Nelle ninfee e nelle capsule delle uova, le foglie galleggianti e sommerse differiscono notevolmente l'una dall'altra. La superficie superiore delle foglie galleggianti è densa e coriacea con un gran numero di stomi. Ciò contribuisce a un migliore scambio di gas con l'aria. Non ci sono stomi sul lato inferiore delle foglie galleggianti e sott'acqua.

Una caratteristica adattativa altrettanto importante delle piante per vivere in un ambiente acquatico è il fatto che le foglie immerse nell'acqua sono solitamente molto sottili. La clorofilla in essi si trova spesso nelle cellule dell'epidermide. Ciò porta ad un aumento dell'intensità della fotosintesi in condizioni di scarsa illuminazione. Tali caratteristiche anatomiche e morfologiche sono espresse più chiaramente in molte lenticchie d'acqua (Potamogeton), Elodea (Helodea canadensis), muschi d'acqua (Riccia, Fontinalis), Vallisneria (Vallisneria spiralis).

La protezione delle piante acquatiche dalla lisciviazione di sali minerali dalle cellule (lisciviazione) è la secrezione di muco da parte di cellule speciali e la formazione di endoderma sotto forma di un anello di cellule a parete più spessa.

La temperatura relativamente bassa dell'ambiente acquatico provoca la morte delle parti vegetative delle piante immerse nell'acqua dopo la formazione dei germogli invernali, nonché la sostituzione di quelli teneri estivi. foglie sottili quelli invernali più duri e più corti. Allo stesso tempo, la bassa temperatura dell'acqua influisce negativamente sugli organi riproduttivi delle piante acquatiche e la sua alta densità ostacola il trasferimento del polline. Pertanto, le piante acquatiche si riproducono intensamente per via vegetativa. Il processo sessuale in molti di loro è soppresso. Adattandosi alle caratteristiche dell'ambiente acquatico, la maggior parte delle piante sommerse e galleggianti in superficie estrae nell'aria steli fioriti e si riproduce sessualmente (il polline è trasportato dal vento e dalle correnti superficiali). I frutti, i semi e gli altri primordi risultanti vengono diffusi anche dalle correnti superficiali (idrochoria).

Non solo acquatiche, ma anche molte piante costiere appartengono agli idrocori. I loro frutti sono molto galleggianti e possono rimanere a lungo in acqua senza perdere la loro germinazione. Frutti e semi di chastukha (Alisma plantago-aquatica), punta di freccia (Sagittaria sagittifolia), susak (Butomusumumbellatus), alghe e altre piante vengono trasportati dall'acqua. I frutti di molti carici (Cageh) sono racchiusi in peculiari sacche con aria e sono trasportati anche dalle correnti d'acqua. Si ritiene che anche le palme da cocco si siano diffuse negli arcipelaghi delle isole tropicali dell'Oceano Pacifico a causa della galleggiabilità dei loro frutti: le noci di cocco. Lungo il fiume Vakhsh, l'erba humai (Sorgnum halepense) si è diffusa attraverso i canali allo stesso modo.

Caratteristiche adattative degli animali acquatici. Gli adattamenti degli animali all'ambiente acquatico sono ancora più diversi di quelli delle piante. Possono distinguere caratteristiche anatomiche, morfologiche, fisiologiche, comportamentali e altre caratteristiche adattative. Anche una semplice enumerazione di essi è difficile. Pertanto, nomineremo in termini generali solo i più caratteristici di essi.

Gli animali che vivono nella colonna d'acqua, prima di tutto, hanno adattamenti che ne aumentano la galleggiabilità e consentono loro di resistere al movimento dell'acqua, alle correnti. Gli organismi di fondo, al contrario, sviluppano dispositivi che impediscono loro di risalire nella colonna d'acqua, cioè riducono la galleggiabilità e consentono loro di rimanere sul fondo anche in acque a flusso rapido.

Nelle piccole forme che vivono nella colonna d'acqua si osserva una riduzione delle formazioni scheletriche. Nei protozoi (Rhizopoda, Radiolaria), i gusci sono porosi, gli aghi di selce dello scheletro sono cavi all'interno. La densità specifica delle meduse (Scyphozoa) e dei ctenofori (Ctenophora) diminuisce a causa della presenza di acqua nei tessuti. Un aumento della galleggiabilità si ottiene anche dall'accumulo di goccioline di grasso nel corpo (accendini notturni - Noctiluca, radiolari - Radiolaria). Accumuli maggiori di grasso si osservano anche in alcuni crostacei (Cladocera, Copepoda), pesci e cetacei. La densità specifica del corpo è ridotta anche dalle bolle di gas nel protoplasma delle amebe testate, camere d'aria nei gusci dei molluschi. Molti pesci hanno vesciche natatorie piene di gas. I sifonofori di Physalia e Velella sviluppano potenti cavità d'aria.

Gli animali che nuotano passivamente nella colonna d'acqua sono caratterizzati non solo da una diminuzione del peso, ma anche da un aumento della superficie specifica del corpo. Il fatto è che maggiore è la viscosità del mezzo e maggiore è la superficie specifica del corpo dell'organismo, più lentamente affonda nell'acqua. Di conseguenza, il corpo si appiattisce negli animali, su di esso si formano tutti i tipi di punte, escrescenze e appendici. Questo è caratteristico di molti radiolari (Chalengeridae, Aulacantha), flagellati (Leptodiscus, Craspedotella) e foraminiferi (Globigerina, Orbulina). Poiché la viscosità dell'acqua diminuisce con l'aumentare della temperatura e aumenta con l'aumentare della salinità, gli adattamenti all'aumento dell'attrito sono più pronunciati ad alte temperature e bassa salinità. Ad esempio, i flagellari Ceratium dell'Oceano Indiano sono armati di appendici simili a corna più lunghe di quelle che si trovano nelle fredde acque dell'Atlantico orientale.

Il nuoto attivo negli animali viene effettuato con l'aiuto di ciglia, flagelli, flessione del corpo. È così che si muovono protozoi, vermi ciliari e rotiferi.

Tra gli animali acquatici, il nuoto è comune a getto a causa dell'energia del getto d'acqua espulso. Questo è tipico per protozoi, meduse, larve di libellula e alcuni bivalvi. La modalità di locomozione a getto raggiunge la sua massima perfezione nei cefalopodi. Alcuni calamari, quando lanciano acqua, sviluppano una velocità di 40-50 km / h. Negli animali più grandi si formano arti specializzati (gambe che nuotano in insetti, crostacei; pinne, pinne). Il corpo di tali animali è ricoperto di muco e ha una forma aerodinamica.

Un folto gruppo di animali, per lo più d'acqua dolce, utilizza la pellicola superficiale dell'acqua (tensione superficiale) durante il movimento. Su di esso corrono liberamente, ad esempio, coleotteri (Gyrinidae), insetti ragno d'acqua (Gerridae, Veliidae). Piccoli coleotteri Hydrophilidae si muovono lungo la superficie inferiore del film, su di esso pendono anche lumache di stagno (Limnaea) e larve di zanzara. Tutti hanno una serie di caratteristiche nella struttura degli arti e le loro coperture non sono bagnate dall'acqua.

Solo nell'ambiente acquatico gli animali immobili conducono uno stile di vita attaccato. Sono caratterizzati da una peculiare forma del corpo, leggera galleggiabilità (la densità del corpo è maggiore della densità dell'acqua) e dispositivi speciali per il fissaggio al substrato. Alcuni sono attaccati al suolo, altri strisciano su di esso o conducono uno stile di vita scavatore, alcuni si sistemano su oggetti sottomarini, in particolare sul fondo delle navi.

Tra gli animali attaccati al suolo, i più caratteristici sono le spugne, molti celenterati, soprattutto idroidi (Hydroidea) e polipi corallini (Anthozoa), gigli di mare (Crinoidea), bivalvi (Bivalvia), cirripedi (Cirripedia), ecc.

Tra gli animali scavatori ci sono soprattutto molti vermi, larve di insetti e anche molluschi. Alcuni pesci trascorrono molto tempo nel terreno (spike - Cobitis taenia, pesci piatti - Pleuronectidae, razze - Rajidae), larve di lampreda (Petromyzones). L'abbondanza di questi animali e la loro diversità di specie dipendono dal tipo di suolo (pietre, sabbia, argilla, limo). Sui terreni sassosi, di solito sono meno che su quelli limosi. Gli invertebrati che abitano in massa i fondali limosi creano condizioni ottimali per la vita di un numero di predatori bentonici più grandi.

La maggior parte degli animali acquatici sono poichilotermici e la loro temperatura corporea dipende dalla temperatura ambiente. Nei mammiferi omoiotermici (pinnipedi, cetacei) si forma un potente strato di grasso sottocutaneo, che svolge una funzione termoisolante.

Per gli animali acquatici, la pressione ambientale è importante. A questo proposito si distinguono gli animali stenobate, che non sopportano grandi fluttuazioni di pressione, e gli animali eurybat, che vivono sia ad alta che a bassa pressione. Gli oloturiani (Elpidia, Myriotrochus) vivono a profondità comprese tra 100 e 9000 m e molte specie di gamberi Storthyngura, pogonofori, gigli di mare si trovano a profondità comprese tra 3000 e 10.000 m Tali animali di acque profonde hanno caratteristiche organizzative specifiche: un aumento del corpo misurare; scomparsa o debole sviluppo dello scheletro calcareo; spesso - riduzione degli organi visivi; aumento dello sviluppo dei recettori tattili; mancanza di pigmentazione del corpo o, al contrario, colorazione scura.

Il mantenimento di una certa pressione osmotica e dello stato ionico delle soluzioni nel corpo degli animali è fornito da complessi meccanismi del metabolismo del sale marino. Tuttavia, la maggior parte degli organismi acquatici sono poichilosmotici, cioè la pressione osmotica nel loro corpo dipende dalla concentrazione di sali disciolti nell'acqua circostante. Solo i vertebrati, i gamberi superiori, gli insetti e le loro larve sono omoiosmotici: mantengono una pressione osmotica costante nel corpo, indipendentemente dalla salinità dell'acqua.

Gli invertebrati marini fondamentalmente non hanno meccanismi di scambio acqua-sale: anatomicamente sono chiusi all'acqua, ma osmoticamente aperti. Tuttavia, sarebbe sbagliato parlare dell'assoluta assenza di meccanismi che controllano il metabolismo del sale marino in essi.

Sono semplicemente imperfetti, e questo perché la salinità dell'acqua di mare è vicina alla salinità dei succhi corporei. Infatti, negli idrobionti di acqua dolce, la salinità e lo stato ionico delle sostanze minerali dei succhi corporei sono, di norma, superiori a quelli dell'acqua circostante. Pertanto, hanno meccanismi di osmoregolazione ben definiti. Il modo più comune per mantenere una pressione osmotica costante è rimuovere regolarmente l'acqua in entrata con l'aiuto di vacuoli pulsanti e organi escretori. In altri animali, per questi scopi si sviluppano coperture impenetrabili di chitina o formazioni di corno. Alcuni producono muco sulla superficie del corpo.

La difficoltà di regolare la pressione osmotica negli organismi d'acqua dolce spiega la loro povertà di specie rispetto agli abitanti del mare.

Seguiamo l'esempio del pesce come viene effettuata l'osmoregolazione degli animali nelle acque marine e dolci. I pesci d'acqua dolce rimuovono l'acqua in eccesso grazie all'aumento del lavoro del sistema escretore e assorbono i sali attraverso i filamenti branchiali. I pesci marini, al contrario, sono costretti a ricostituire le proprie riserve idriche e quindi a bere acqua di mare, ei sali in eccesso che ne derivano vengono rimossi dal corpo attraverso i filamenti branchiali (Fig. 15).

Il cambiamento delle condizioni nell'ambiente acquatico provoca alcune reazioni comportamentali degli organismi. Le migrazioni verticali degli animali sono associate a cambiamenti di illuminazione, temperatura, salinità, regime del gas e altri fattori. Nei mari e negli oceani, milioni di tonnellate di organismi acquatici prendono parte a tali migrazioni (scendendo in profondità, risalendo in superficie). Durante le migrazioni orizzontali, gli animali acquatici possono percorrere centinaia e migliaia di chilometri. Tali sono le migrazioni di deposizione delle uova, svernamento e alimentazione di molti pesci e mammiferi acquatici.

I biofiltri e il loro ruolo ecologico. Una delle caratteristiche specifiche dell'ambiente acquatico è la presenza in esso di un gran numero di piccole particelle di materia organica - detriti, formati a causa della morte di piante e animali. Enormi masse di queste particelle si depositano sui batteri e, a causa del gas rilasciato a seguito del processo batterico, sono costantemente sospese nella colonna d'acqua.

Per molti organismi acquatici il detrito è un alimento di alta qualità, per questo alcuni di essi, i cosiddetti biofiltratori, si sono adattati ad estrarlo utilizzando apposite strutture microporose. Queste strutture, per così dire, filtrano l'acqua, trattenendo le particelle in essa sospese. Questo modo di mangiare si chiama filtraggio. Un altro gruppo di animali deposita detriti sulla superficie del proprio corpo o su speciali dispositivi di cattura. Questo metodo è chiamato sedimentazione. Spesso lo stesso organismo si nutre sia per filtrazione che per sedimentazione.

Gli animali biofiltranti (molluschi lamellagilli, echinodermi e policheti sessili, briozoi, ascidie, crostacei planctonici e molti altri) svolgono un ruolo importante nella depurazione biologica dei corpi idrici. Ad esempio, una colonia di mitili (Mytilus) per 1 mq. m passa attraverso la cavità del mantello fino a 250 metri cubi. m di acqua al giorno, filtrandola e decantando le particelle sospese. Un quasi microscopico crostaceo calanus (Calanoida) pulisce fino a 1,5 litri di acqua al giorno. Se prendiamo in considerazione l'enorme numero di questi crostacei, il lavoro che svolgono nella purificazione biologica dei corpi idrici sembra davvero grandioso.

Nelle acque dolci, orzo (Unioninae), sdentato (Anodontinae), cozze zebra (Dreissena), daphnia (Daphnia) e altri invertebrati sono attivi alimentatori di biofiltri. Il loro significato come una sorta di "sistema di pulizia" biologico dei serbatoi è così grande che è quasi impossibile sopravvalutarlo.

Zonizzazione dell'ambiente acquatico. L'ambiente acquatico della vita è caratterizzato da una zonalità orizzontale e soprattutto verticale chiaramente definita. Tutti gli idrobionti sono strettamente limitati a vivere in determinate zone, che differiscono in diverse condizioni di vita.

Nell'Oceano Mondiale, la colonna d'acqua è chiamata pelagiale e il fondo è chiamato benthal. Di conseguenza, si distinguono anche i gruppi ecologici di organismi che vivono nella colonna d'acqua (pelagici) e sul fondo (bentonici).

Il fondo, a seconda della profondità della sua presenza dalla superficie dell'acqua, è suddiviso in sublitorale (l'area di diminuzione regolare fino a una profondità di 200 m), batiale (ripido pendio), abissale (letto oceanico con una media profondità di 3-6 km), ultra-abisso (il fondo delle depressioni oceaniche situate a una profondità di 6-10 km). Si distingue anche il litorale: il bordo della costa, periodicamente allagato durante l'alta marea (Fig. 16).

Anche le acque aperte dell'Oceano Mondiale (pelagiali) sono suddivise in zone verticali secondo le zone bentali: epipelagiale, batipelagiale, abissopelagiale.

Le zone litorali e sublitorali sono le più ricche di piante e animali. C'è molta luce solare, bassa pressione, significative fluttuazioni di temperatura. Gli abitanti delle profondità abissali e ultraabissali vivono a temperatura costante, nell'oscurità, e subiscono un'enorme pressione, raggiungendo diverse centinaia di atmosfere nelle depressioni oceaniche.

Una zonalità simile, ma meno chiaramente definita, è caratteristica anche dei corpi d'acqua dolce interni.

Nome del parametro	Senso
Oggetto dell'articolo:	Ambiente acquatico.
Rubrica (categoria tematica)	Ecologia

L'acqua è il primo mezzo di vita: in essa è sorta la vita e si sono formati la maggior parte dei gruppi di organismi. Vengono chiamati tutti gli abitanti dell'ambiente acquatico idrobionti. Un tratto caratteristico degli ambienti acquatici è il movimento dell'acqua, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ si manifesta nella forma correnti(trasferimento di acqua in una direzione) e disordini(evasione di particelle d'acqua dalla posizione iniziale con successivo ritorno ad essa). La Corrente del Golfo trasporta 2,5 milioni di m^3 di acqua all'anno, che è 25 volte più di tutti i fiumi della Terra messi insieme. Inoltre, le fluttuazioni delle maree nel livello del mare si verificano sotto l'influenza dell'attrazione della Luna e del Sole.

Oltre al movimento dell'acqua verso il numero proprietà importanti L'ambiente acquatico include densità e viscosità, ghosting, ossigeno disciolto e contenuto di minerali.

Densità e viscosità determinare, prima di tutto, le condizioni per il movimento degli idrobionti. Maggiore è la densità dell'acqua, più diventa di supporto, più facile è rimanerci dentro. Un altro valore della densità è la sua pressione sul corpo. Con una profondità di 10,3 m in acqua dolce e 9,986 m in acqua di mare, la pressione aumenta di 1 atm. Con un aumento della viscosità, aumenta la resistenza al movimento attivo degli organismi. La densità dei tessuti viventi è superiore alla densità dell'acqua dolce e di mare, in relazione a ciò, nel processo di evoluzione, gli organismi acquatici hanno sviluppato varie strutture che aumentano la loro galleggiabilità - un aumento generale della superficie relativa del corpo dovuto a una diminuzione delle dimensioni; appiattimento; sviluppo di varie escrescenze (sete); diminuzione della densità corporea dovuta alla riduzione dello scheletro; accumulo di grasso e la presenza di una vescica natatoria. L'acqua, a differenza dell'aria, ha una forza di galleggiamento maggiore, e quindi la dimensione massima degli organismi acquatici è meno limitata.

Proprietà termali l'acqua differisce significativamente dalle proprietà termiche dell'aria. L'elevata capacità termica specifica dell'acqua (500 volte superiore) e la conducibilità termica (30 volte superiore) determinano una distribuzione costante e relativamente uniforme della temperatura nell'ambiente acquatico. Le fluttuazioni di temperatura nell'acqua non sono così brusche come nell'aria. La temperatura influisce sulla velocità di vari processi.

Modalità luce e luce. Il sole illumina la superficie della terra e dell'oceano con la stessa intensità, ma la capacità dell'acqua di assorbire e disperdere è piuttosto ampia, il che limita la profondità di penetrazione della luce nell'oceano. Inoltre, i raggi con lunghezze d'onda diverse vengono assorbiti in modo diverso: il rosso viene diffuso quasi immediatamente, mentre il blu e il verde vanno più in profondità. Viene chiamata la zona in cui l'intensità della fotosintesi supera l'intensità della respirazione euforico zona. Viene comunemente chiamato il limite inferiore al quale la fotosintesi è bilanciata dalla respirazione punto di compensazione.

Trasparenza l'acqua dipende dal contenuto di particelle sospese in essa. La trasparenza è caratterizzata dalla profondità massima alla quale è ancora visibile un disco bianco appositamente ribassato del diametro di 30 cm. acque limpide nel Mar dei Sargassi (il disco è visibile a una profondità di 66 m), nell'Oceano Pacifico (60 m), Oceano Indiano(50 metri). Nei mari poco profondi, la trasparenza è di 2-15 m, nei fiumi di 1-1,5 m.

Ossigeno- Necessario per respirare. In acqua, la distribuzione dell'ossigeno disciolto è soggetta a forti fluttuazioni. Di notte, il contenuto di ossigeno nell'acqua è inferiore. La respirazione degli idrobionti viene effettuata attraverso la superficie del corpo o attraverso organi speciali (polmoni, branchie, trachea).

Sostanze minerali. L'acqua di mare contiene principalmente ioni sodio, magnesio, cloruro e solfato. Ioni di calcio freschi e ione carbonato.

Classificazione ecologica organismi acquatici. Nell'acqua vivono più di 150mila specie animali e circa 10mila specie vegetali. I principali biotopi degli idrobionti sono: la colonna d'acqua ( pelagiale) e il fondo dei serbatoi ( bental). Si distingue tra organismi pelagici e bentonici. Il pelagico è diviso in gruppi: plancton(un insieme di organismi che non sono in grado di muoversi attivamente e si muovono con i flussi d'acqua) e nekton(grandi animali, la cui attività motoria è sufficiente per superare le correnti d'acqua). Benthos- un insieme di organismi che abitano il fondo.

Ambiente acquatico. - concetto e tipi. Classificazione e caratteristiche della categoria "Ambiente acquatico". 2017, 2018.

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Conosci già concetti come "habitat" e "ambiente di vita". Devi imparare a distinguerli. Cos'è un "ambiente di vita"?

L'ambiente di vita è una parte della natura con un insieme speciale di fattori, per l'esistenza in cui diversi gruppi sistematici di organismi hanno formato adattamenti simili.

Sulla Terra si possono distinguere quattro principali ambienti di vita: acqua, terra-aria, suolo, organismo vivente.

Ambiente acquatico

L'ambiente acquatico della vita è caratterizzato da alta densità, regimi speciali di temperatura, luce, gas e sale. Gli organismi che vivono nell'ambiente acquatico sono chiamati idrobionti(dal greco. idro- acqua, bios- vita).

Regime di temperatura dell'ambiente acquatico

In acqua, la temperatura cambia in misura minore che sulla terraferma, a causa dell'elevata capacità termica specifica e conducibilità termica dell'acqua. Un aumento della temperatura dell'aria di 10 °C provoca un aumento della temperatura dell'acqua di 1 °C. La temperatura diminuisce gradualmente con la profondità. A grandi profondità il regime di temperatura è relativamente costante (non superiore a +4 °C). Negli strati superiori ci sono fluttuazioni giornaliere e stagionali (da 0 a +36 °C). Poiché la temperatura nell'ambiente acquatico varia entro un intervallo ristretto, la maggior parte degli idrobionti richiede una temperatura stabile. Per loro, anche piccole deviazioni di temperatura sono dannose, causate, ad esempio, dallo scarico del caldo Acque reflue. Gli idrobionti che possono esistere con grandi fluttuazioni di temperatura si trovano solo in corpi idrici poco profondi. A causa del piccolo volume d'acqua in questi serbatoi, si osservano significative fluttuazioni di temperatura giornaliere e stagionali.

Regime di luce dell'ambiente acquatico

C'è meno luce nell'acqua che nell'aria. Parte dei raggi del sole viene riflessa dalla sua superficie e parte viene assorbita dalla colonna d'acqua.

La giornata sott'acqua è più breve che a terra. In estate, a una profondità di 30 m, è di 5 ore ea una profondità di 40 m è di 15 minuti. La rapida diminuzione della luce con la profondità è dovuta al suo assorbimento da parte dell'acqua.

Il confine della zona di fotosintesi nei mari è a una profondità di circa 200 m, nei fiumi varia da 1,0 a 1,5 me dipende dalla trasparenza dell'acqua. La trasparenza dell'acqua nei fiumi e nei laghi è fortemente ridotta a causa dell'inquinamento da particelle sospese. A una profondità di oltre 1500 m, praticamente non c'è luce.

Regime gassoso dell'ambiente acquatico

Nell'ambiente acquatico, il contenuto di ossigeno è 20-30 volte inferiore a quello dell'aria, quindi è un fattore limitante. L'ossigeno entra nell'acqua grazie alla fotosintesi delle piante acquatiche e alla capacità dell'ossigeno atmosferico di dissolversi nell'acqua. Quando l'acqua viene agitata, il contenuto di ossigeno in esso aumenta. Gli strati superiori di acqua sono più ricchi di ossigeno di quelli inferiori. Con carenza di ossigeno, si osservano morti (morte di massa di organismi acquatici). Le gelate invernali si verificano quando i corpi idrici sono coperti di ghiaccio. Estate - quando, a causa dell'elevata temperatura dell'acqua, la solubilità dell'ossigeno diminuisce. Il motivo potrebbe anche essere un aumento della concentrazione di gas tossici (metano, idrogeno solforato), formati durante la decomposizione di organismi morti senza accesso all'ossigeno. A causa della variabilità della concentrazione di ossigeno, la maggior parte degli organismi acquatici in relazione ad essa sono euribionti. Ma ci sono anche stenobionti (trote, planarie, larve di effimere e tricotteri) che non tollerano la mancanza di ossigeno. Sono indicatori della purezza dell'acqua. L'anidride carbonica si dissolve nell'acqua 35 volte meglio dell'ossigeno e la sua concentrazione è 700 volte superiore a quella dell'aria. Nell'acqua, la CO2 si accumula a causa della respirazione degli organismi acquatici, della decomposizione dei residui organici. L'anidride carbonica fornisce la fotosintesi e viene utilizzata nella formazione di scheletri calcarei di invertebrati.

Regime salino dell'ambiente acquatico

La salinità dell'acqua gioca un ruolo importante nella vita degli idrobionti. In base al contenuto di sale, le acque naturali sono suddivise in gruppi presentati nella tabella:

Nell'Oceano Mondiale, la salinità è in media di 35 g/l. I laghi salati hanno il più alto contenuto di sale (fino a 370 g/l). Gli abitanti tipici delle acque dolci e salate sono stenobionti. Non tollerano le fluttuazioni della salinità dell'acqua. Ci sono relativamente pochi euribionti (orata, lucioperca, luccio, anguilla, spinarello, salmone, ecc.). Possono vivere sia in acqua dolce che salata.

Adattamenti delle piante alla vita in acqua

Vengono chiamate tutte le piante nell'ambiente acquatico idrofite(dal greco. idro- acqua, pitone- pianta). Solo le alghe vivono in acque salate. Il loro corpo non è diviso in tessuti e organi. Alghe adattate al cambiamento nella composizione dello spettro solare a seconda della profondità modificando la composizione dei loro pigmenti. Quando ci si sposta dagli strati superiori dell'acqua a quelli profondi, il colore delle alghe cambia nella sequenza: verde - marrone - rosso (le alghe più profonde).

Le alghe verdi contengono pigmenti verdi, arancioni e gialli. Sono in grado di fotosintesi con un'intensità di luce solare sufficientemente elevata. Pertanto, le alghe verdi vivono in piccoli corpi d'acqua dolce o in acque di mare poco profonde. Questi includono: spirogyra, ulotrix, ulva, ecc. Le alghe brune, oltre al verde, contengono pigmenti marroni e gialli. Sono in grado di catturare la radiazione solare meno intensa a una profondità di 40-100 m I rappresentanti delle alghe brune sono fucus e kelp, che vivono solo nei mari. Le alghe rosse (porphyra, phyllophora) possono vivere a una profondità di oltre 200 M. Oltre al verde, hanno pigmenti rossi e blu che possono catturare anche una luce leggera a grandi profondità.

Nei corpi d'acqua dolce, i fusti delle piante superiori hanno un tessuto meccanico poco sviluppato. Ad esempio, se estrai dall'acqua una ninfea bianca o una ninfea gialla, i loro steli pendono e non sono in grado di sostenere i fiori in posizione eretta. L'acqua funge da supporto per loro grazie alla sua alta densità. Un adattamento alla mancanza di ossigeno nell'acqua è la presenza di aerenchima (tessuto aeratore) negli organi vegetali. I minerali sono nell'acqua, quindi i sistemi conduttivi e radicali sono poco sviluppati. Le radici possono essere completamente assenti (lenticchia d'acqua, elodea, lenticchie d'acqua) o servire a fissarsi nel substrato (tifa, punta di freccia, chastukha). Non ci sono peli radicali sulle radici. Le foglie sono spesso sottili e lunghe o fortemente sezionate. Il mesofillo non è differenziato. Gli stomi delle foglie galleggianti sono sulla pagina superiore, mentre sono assenti quelli immersi nell'acqua. Alcune piante sono caratterizzate dalla presenza di foglie di forma diversa (eterofilia) a seconda di dove si trovano. Nella ninfea e nella punta di freccia, la forma delle foglie nell'acqua e nell'aria è diversa.

Polline, frutti e semi di piante acquatiche sono adattati per essere dispersi dall'acqua. Hanno escrescenze di sughero o gusci resistenti che impediscono all'acqua di entrare e marcire.

Adattamenti degli animali alla vita nell'acqua

Nell'ambiente acquatico, il mondo animale è più ricco del mondo vegetale. Grazie alla loro indipendenza dalla luce solare, gli animali abitavano l'intera colonna d'acqua. Secondo il tipo di adattamenti morfologici e comportamentali, sono suddivisi nei seguenti gruppi ecologici: plancton, nekton, benthos.

Plancton(dal greco. planktos- impennata, errante) - organismi che vivono nella colonna d'acqua e si muovono sotto l'influenza della sua corrente. Questi sono piccoli crostacei, celenterati, larve di alcuni invertebrati. Tutti i loro adattamenti mirano ad aumentare la galleggiabilità del corpo:

1. un aumento della superficie del corpo dovuto all'appiattimento e all'allungamento della forma, allo sviluppo di escrescenze e setole;
2. una diminuzione della densità corporea dovuta alla riduzione dello scheletro, alla presenza di gocce di grasso, bolle d'aria e mucose.

Nekton(dal greco. nektos- galleggiante) - organismi che vivono nella colonna d'acqua e conducono uno stile di vita attivo. I rappresentanti del nekton sono pesci, cetacei, pinnipedi, cefalopodi. Per resistere alla corrente, sono aiutati dagli adattamenti al nuoto attivo e da una diminuzione dell'attrito corporeo. Il nuoto attivo si ottiene grazie a muscoli ben sviluppati. In questo caso si può sfruttare l'energia del getto d'acqua espulso, la flessione del corpo, delle pinne, delle pinne, ecc.
squame della pelle e muco.

Benthos(dal greco. benthos- profondità) - organismi che vivono sul fondo di un serbatoio o nello spessore del suolo inferiore.

Gli adattamenti degli organismi bentonici mirano a ridurre la galleggiabilità:

1. appesantimento del corpo dovuto a conchiglie (molluschi), coperture chitinose (gamberi, granchi, aragoste, aragoste);
2. fissazione sul fondo con l'aiuto di organi di fissazione (ventose nelle sanguisughe, uncini nelle larve di caddis) o un corpo appiattito (razze, passera). Alcuni rappresentanti scavano nel terreno (vermi policheti).

Nei laghi e negli stagni si distingue un altro gruppo ecologico di organismi: il neuston. Neustone- organismi associati alla pellicola superficiale dell'acqua e che vivono permanentemente o temporaneamente su questa pellicola o fino a 5 cm di profondità dalla sua superficie. Il loro corpo non è bagnato perché la sua densità è inferiore a quella dell'acqua. Gli arti appositamente disposti ti consentono di muoverti sulla superficie dell'acqua senza affondare (insetti ragno d'acqua, coleotteri vorticosi). C'è anche un particolare gruppo di organismi acquatici periphyton— organismi che formano una pellicola sporcante sugli oggetti sommersi. I rappresentanti del periphyton sono: alghe, batteri, protisti, crostacei, bivalvi, oligocheti, briozoi, spugne.

Sul pianeta Terra ci sono quattro principali ambienti di vita: acqua, terra-aria, suolo e organismo vivente. Nell'ambiente acquatico, l'ossigeno è il fattore limitante. Secondo la natura degli adattamenti, gli abitanti acquatici sono divisi in gruppi ecologici: plancton, nekton, benthos.

Densità dell'acquaè un fattore che determina le condizioni per il movimento degli organismi acquatici e la pressione a diverse profondità. Per l'acqua distillata, la densità è di 1 g/cm3 a 4°C. La densità delle acque naturali contenenti sali disciolti può essere superiore, fino a 1,35 g/cm 3 . La pressione aumenta con la profondità di circa 1 10 5 Pa (1 atm) ogni 10 m in media.

A causa del forte gradiente di pressione nei corpi idrici, gli idrobionti sono generalmente molto più euribatici degli organismi terrestri. Alcune specie, distribuite a diverse profondità, sopportano pressioni da diverse a centinaia di atmosfere. Ad esempio, gli oloturi del genere Elpidia e i vermi Priapulus caudatus abitano dalla zona costiera all'ultraabisso. Anche gli abitanti di acqua dolce, come le scarpe ciliate, i suvoy, i coleotteri nuotatori, ecc., Resistono fino a 6 10 7 Pa (600 atm) nell'esperimento.

Tuttavia, molti abitanti dei mari e degli oceani sono relativamente da parete a parete e confinati a determinate profondità. Stenobatnost più spesso caratteristico delle specie di acque poco profonde e profonde. Solo il litorale è abitato dal verme anellide Arenicola, mollusco mollusco (Patella). Molti pesci, ad esempio del gruppo dei pescatori, cefalopodi, crostacei, pogonofori, stelle marine, ecc., si trovano solo a grandi profondità a una pressione di almeno 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400-500 atm).

La densità dell'acqua consente di appoggiarsi su di essa, il che è particolarmente importante per le forme non scheletriche. La densità del mezzo serve come condizione per librarsi in acqua e molti idrobionti si adattano proprio a questo stile di vita. Gli organismi sospesi che galleggiano nell'acqua sono combinati in uno speciale gruppo ecologico di idrobionti - plancton ("planctos" - impennata).

Riso. 39. Un aumento della superficie relativa del corpo negli organismi planctonici (secondo S. A. Zernov, 1949):

A - forme a forma di bastoncino:

1 - diatomee Synedra;

2 - cianobatterio Aphanizomenon;

3 - alga peridinea Amphisolenia;

4 - Euglena acus;

5 - cefalopode Doratopsis vermicularis;

6 - copepode Setella;

7 - larva di Porcellana (Decapoda)

B - forme sezionate:

1 - mollusco Glaucus atlanticus;

2 - verme Tomopetris euchaeta;

3 - larva cancerosa Palinurus;

4 - larva di pesce di rana pescatrice Lophius;

5 – copepode Calocalanus pavo

Il plancton comprende alghe unicellulari e coloniali, protozoi, meduse, sifonofori, ctenofori, molluschi alati e chigliati, vari piccoli crostacei, larve di animali di fondo, uova di pesce e avannotti e molti altri (Fig. 39). Gli organismi planctonici hanno molti adattamenti simili che aumentano la loro galleggiabilità e impediscono loro di affondare sul fondo. Questi adattamenti includono: 1) un aumento generale della superficie relativa del corpo dovuto a una diminuzione delle dimensioni, appiattimento, allungamento, sviluppo di numerose escrescenze o setole, che aumenta l'attrito contro l'acqua; 2) una diminuzione della densità dovuta alla riduzione dello scheletro, all'accumulo nel corpo di grassi, bolle di gas, ecc. Nelle diatomee le sostanze di riserva si depositano non sotto forma di amido pesante, ma sotto forma di gocce di grasso. La luce notturna Noctiluca si distingue per una tale abbondanza di vacuoli di gas e goccioline di grasso nella cellula che il citoplasma al suo interno sembra filamenti che si fondono solo attorno al nucleo. Anche i sifonofori, un certo numero di meduse, gasteropodi planctonici e altri hanno camere d'aria.

Alga marina (fitoplancton) si librano passivamente nell'acqua, mentre la maggior parte degli animali planctonici è in grado di nuotare attivamente, ma in misura limitata. Gli organismi planctonici non possono superare le correnti e vengono trasportati da esse su lunghe distanze. molti tipi zooplancton tuttavia sono capaci di migrazioni verticali nella colonna d'acqua per decine e centinaia di metri, sia per movimento attivo sia regolando la galleggiabilità del loro corpo. Un tipo speciale di plancton è il gruppo ecologico neuston ("nein" - nuotare) - gli abitanti del film superficiale d'acqua al confine con l'aria.

La densità e la viscosità dell'acqua influiscono notevolmente sulla possibilità di nuotare attivamente. Gli animali capaci di nuotare velocemente e superare la forza delle correnti sono combinati in un gruppo ecologico. nekton ("nektos" - fluttuante). I rappresentanti di nekton sono pesci, calamari, delfini. Il movimento rapido nella colonna d'acqua è possibile solo in presenza di una forma del corpo snella e muscoli altamente sviluppati. La forma a siluro è sviluppata da tutti i buoni nuotatori, indipendentemente dalla loro appartenenza sistematica e dal metodo di movimento in acqua: reattivo, piegando il corpo, con l'aiuto degli arti.

Modalità ossigeno. In acqua satura di ossigeno, il suo contenuto non supera i 10 ml per 1 litro, che è 21 volte inferiore a quello dell'atmosfera. Pertanto, le condizioni per la respirazione degli idrobionti sono molto più complicate. L'ossigeno entra nell'acqua principalmente a causa dell'attività fotosintetica delle alghe e della diffusione dall'aria. Pertanto, gli strati superiori della colonna d'acqua, di norma, sono più ricchi di questo gas rispetto a quelli inferiori. Con un aumento della temperatura e della salinità dell'acqua, la concentrazione di ossigeno in essa diminuisce. Negli strati densamente popolati da animali e batteri, si può creare una forte carenza di O 2 a causa del suo maggiore consumo. Ad esempio, nell'Oceano Mondiale, le profondità ricche di vita da 50 a 1000 m sono caratterizzate da un forte deterioramento dell'aerazione - è 7-10 volte inferiore rispetto alle acque superficiali abitate dal fitoplancton. Vicino al fondo dei corpi idrici, le condizioni possono essere vicine all'anaerobico.

Tra gli abitanti acquatici ci sono molte specie che possono tollerare ampie fluttuazioni del contenuto di ossigeno nell'acqua, fino alla sua quasi totale assenza. (Euriossibionti - "oxy" - ossigeno, "biont" - abitante). Questi includono, ad esempio, oligocheti d'acqua dolce Tubifex tubifex, gasteropodi Viviparus viviparus. Tra i pesci, carpe, tinche, carassi possono sopportare una saturazione dell'acqua molto bassa con l'ossigeno. Tuttavia, un certo numero di tipi stenoxybiont - possono esistere solo con una saturazione sufficientemente elevata dell'acqua con l'ossigeno (trota iridea, trota fario, pesciolino, verme ciliare Planaria alpina, larve di effimere, stoneflies, ecc.). Molte specie sono in grado di cadere in uno stato inattivo con una mancanza di ossigeno - anossibiosi - e vivere così un periodo sfavorevole.

La respirazione degli idrobionti viene effettuata attraverso la superficie del corpo o attraverso organi specializzati: branchie, polmoni, trachea. In questo caso, le coperture possono fungere da ulteriore organo respiratorio. Ad esempio, il pesce loach consuma in media fino al 63% di ossigeno attraverso la pelle. Se lo scambio di gas avviene attraverso il tegumento del corpo, allora sono molto sottili. Anche la respirazione è facilitata aumentando la superficie. Ciò si ottiene nel corso dell'evoluzione delle specie mediante la formazione di varie escrescenze, appiattimento, allungamento e una generale diminuzione delle dimensioni del corpo. Alcune specie con carenza di ossigeno modificano attivamente le dimensioni della superficie respiratoria. I vermi Tubifex tubifex allungano fortemente il corpo; idre e anemoni di mare - tentacoli; echinodermi - gambe ambulacrali. Molti animali sedentari e inattivi rinnovano l'acqua che li circonda, sia creando la sua corrente diretta, sia mediante movimenti oscillatori che contribuiscono al suo rimescolamento. A tale scopo, i molluschi bivalvi utilizzano ciglia che rivestono le pareti della cavità del mantello; crostacei: il lavoro delle gambe addominali o toraciche. Sanguisughe, larve di zanzare squillanti (bloodworm), molti oligocheti ondeggiano il corpo, sporgendosi dal terreno.

Alcune specie hanno una combinazione di respirazione dell'acqua e dell'aria. Tali sono pesci polmonati, sifonofori discofanti, molti molluschi polmonari, crostacei Gammarus lacustris e altri.Gli animali acquatici secondari di solito mantengono il tipo di respirazione atmosferica come più energeticamente favorevole e quindi necessitano di contatto con l'aria, ad esempio pinnipedi, cetacei, coleotteri acquatici, larve di zanzara, ecc.

La mancanza di ossigeno nell'acqua a volte porta a fenomeni catastrofici - zamoram, accompagnato dalla morte di molti idrobionti. l'inverno gela spesso causato dalla formazione di ghiaccio sulla superficie dei corpi idrici e dalla cessazione del contatto con l'aria; estate- un aumento della temperatura dell'acqua e una conseguente diminuzione della solubilità dell'ossigeno.

La frequente moria di pesci e di molti invertebrati in inverno è tipica, ad esempio, della parte inferiore del bacino del fiume Ob, le cui acque, sgorgando dalle zone paludose della pianura siberiana occidentale, sono estremamente povere di ossigeno disciolto. A volte le zamora si verificano nei mari.

Oltre alla mancanza di ossigeno, le morti possono essere causate da un aumento della concentrazione di gas tossici nell'acqua - metano, idrogeno solforato, CO 2, ecc., Formatosi a seguito della decomposizione di materiali organici sul fondo dei serbatoi .

Modalità sale. Il mantenimento dell'equilibrio idrico degli idrobionti ha le sue specifiche. Se per gli animali e le piante terrestri è molto importante fornire al corpo acqua in condizioni di carenza, allora per gli idrobionti non è meno importante mantenere una certa quantità di acqua nel corpo quando è in eccesso nell'ambiente. Una quantità eccessiva di acqua nelle cellule porta a un cambiamento nella loro pressione osmotica e a una violazione delle più importanti funzioni vitali.

La maggior parte della vita acquatica poichilosmotico: la pressione osmotica nel loro corpo dipende dalla salinità dell'acqua circostante. Pertanto, per gli organismi acquatici, il modo principale per mantenere il proprio equilibrio salino è evitare habitat con salinità inadeguata. Le forme d'acqua dolce non possono esistere nei mari, le forme marine non possono tollerare la desalinizzazione. Se la salinità dell'acqua è soggetta a variazioni, gli animali si spostano alla ricerca di un ambiente favorevole. Ad esempio, durante la desalinizzazione degli strati superficiali del mare dopo forti piogge, radiolari, crostacei marini Calanus e altri scendono a una profondità di 100 m Vertebrati, gamberi superiori, insetti e le loro larve che vivono nell'acqua appartengono a omoiosmotico specie, mantenendo una pressione osmotica costante nel corpo, indipendentemente dalla concentrazione di sali nell'acqua.

Nelle specie di acqua dolce, i succhi corporei sono ipertonici rispetto all'acqua circostante. Corrono il rischio di diventare troppo annaffiati a meno che la loro assunzione non venga impedita o l'acqua in eccesso non venga rimossa dal corpo. Nei protozoi, ciò è ottenuto dal lavoro dei vacuoli escretori, negli organismi multicellulari, dalla rimozione dell'acqua attraverso il sistema escretore. Alcuni ciliati rilasciano ogni 2-2,5 minuti una quantità di acqua pari al volume del corpo. La cellula spende molta energia per "pompare" l'acqua in eccesso. Con un aumento della salinità, il lavoro dei vacuoli rallenta. Quindi, nelle scarpe Paramecium, con una salinità dell'acqua del 2,5% o, il vacuolo pulsa con un intervallo di 9 s, al 5% o - 18 s, al 7,5% o - 25 s. Ad una concentrazione salina del 17,5% o, il vacuolo smette di funzionare, poiché la differenza di pressione osmotica tra la cellula e l'ambiente esterno scompare.

Se l'acqua è ipertonica rispetto ai fluidi corporei degli idrobionti, sono minacciati di disidratazione a causa delle perdite osmotiche. La protezione contro la disidratazione si ottiene aumentando la concentrazione di sali anche nel corpo degli idrobionti. La disidratazione è prevenuta da coperture impermeabili all'acqua di organismi omoiosmotici: mammiferi, pesci, gamberi superiori, insetti acquatici e le loro larve.

Molte specie poichilosmotiche entrano in uno stato inattivo - anabiosi a causa della carenza di acqua nel corpo con aumento della salinità. Questo è caratteristico delle specie che vivono nelle pozze d'acqua marina e nella fascia litoranea: rotiferi, flagellati, ciliati, alcuni crostacei, i policheti del Mar Nero Nereis divesicolor, ecc. Ibernazione del sale- un mezzo per sopravvivere a periodi sfavorevoli in condizioni di salinità variabile dell'acqua.

Veramente eurialina Non ci sono così tante specie che possono vivere in uno stato attivo sia in acqua dolce che salata tra gli abitanti acquatici. Si tratta principalmente di specie che abitano estuari fluviali, estuari e altri corpi idrici salmastri.

Regime di temperatura i corpi idrici sono più stabili che sulla terraferma. È connesso con Proprietà fisiche acqua, capacità termica specifica particolarmente elevata, grazie alla quale la ricezione o il rilascio di una quantità significativa di calore non provoca sbalzi di temperatura troppo bruschi. L'evaporazione dell'acqua dalla superficie dei corpi idrici, che consuma circa 2263,8 J/g, impedisce il surriscaldamento degli strati inferiori, e la formazione di ghiaccio, che rilascia il calore di fusione (333,48 J/g), ne rallenta il raffreddamento.

L'ampiezza delle fluttuazioni annuali della temperatura negli strati superiori dell'oceano non supera i 10-15 °C, nelle acque continentali - 30-35 °C. Gli strati profondi dell'acqua sono caratterizzati da una temperatura costante. Nelle acque equatoriali temperatura media annuale strati superficiali + (26-27) ° С, in polare - circa 0 ° C e inferiori. Nelle sorgenti calde la temperatura dell'acqua può avvicinarsi a +100 °C, e nei geyser sottomarini ad alta pressione sul fondo dell'oceano è stata registrata una temperatura di +380 °C.

Pertanto, nei serbatoi esiste una varietà abbastanza significativa di condizioni di temperatura. Tra gli strati superiori dell'acqua con le fluttuazioni stagionali della temperatura espresse in essi e quelli inferiori, dove il regime termico è costante, esiste una zona di salto termico, o termoclino. Il termoclino è più pronunciato nei mari caldi, dove la differenza di temperatura tra le acque esterne e quelle profonde è maggiore.

A causa del regime di temperatura più stabile dell'acqua tra gli idrobionti, in misura molto maggiore rispetto alla popolazione terrestre, la stenotermia è comune. Le specie euriterme si trovano principalmente nei corpi idrici continentali poco profondi e nel litorale dei mari delle alte e temperate latitudini, dove le fluttuazioni di temperatura giornaliere e stagionali sono significative.

Modalità luce. C'è molta meno luce nell'acqua che nell'aria. Parte dei raggi incidenti sulla superficie del serbatoio viene riflessa nell'aria. Il riflesso è tanto più forte quanto più bassa è la posizione del Sole, quindi la giornata sott'acqua è più breve che sulla terraferma. Ad esempio, un giorno d'estate vicino all'isola di Madeira a una profondità di 30 m - 5 ore ea una profondità di 40 m - solo 15 minuti. La rapida diminuzione della quantità di luce con la profondità è dovuta al suo assorbimento da parte dell'acqua. I raggi con diverse lunghezze d'onda vengono assorbiti in modo diverso: i rossi scompaiono vicino alla superficie, mentre i blu-verdi penetrano molto più in profondità. Il crepuscolo sempre più profondo nell'oceano è prima verde, poi blu, blu e blu-viola, lasciando infine il posto all'oscurità permanente. Di conseguenza, le alghe verdi, marroni e rosse si sostituiscono a vicenda con la profondità, specializzata nel catturare la luce con diverse lunghezze d'onda.

Il colore degli animali cambia con la profondità allo stesso modo. Gli abitanti delle zone litorali e sublitorali sono i colori più vivaci e diversi. Molti organismi profondi, come quelli delle caverne, non hanno pigmenti. Nella zona crepuscolare è diffusa la colorazione rossa, che è complementare alla luce blu-viola a queste profondità. I raggi di colore aggiuntivi vengono assorbiti più completamente dal corpo. Ciò consente agli animali di nascondersi dai nemici, poiché il loro colore rosso nei raggi blu-viola è visivamente percepito come nero. La colorazione rossa è tipica di tali animali. zona crepuscolare come branzino, corallo rosso, vari crostacei, ecc.

In alcune specie che vivono vicino alla superficie dei corpi idrici, gli occhi sono divisi in due parti con diversa abilità alla rifrazione dei raggi. Una metà dell'occhio vede nell'aria, l'altra metà nell'acqua. Questa "quattro occhi" è caratteristica dei coleotteri rotanti, il pesce americano Anableps tetraphthalmus, una delle specie tropicali di bavose Dialommus fuscus. Questo pesce si trova in recessi durante la bassa marea, esponendo parte della sua testa dall'acqua (vedi Fig. 26).

L'assorbimento della luce è tanto più forte quanto minore è la trasparenza dell'acqua, che dipende dal numero di particelle in essa sospese.

La trasparenza è caratterizzata dalla profondità massima alla quale è ancora visibile un disco bianco appositamente ribassato del diametro di circa 20 cm (disco di Secchi). Le acque più trasparenti sono nel Mar dei Sargassi: il disco è visibile a una profondità di 66,5 m Nell'Oceano Pacifico il disco di Secchi è visibile fino a 59 m, nell'Oceano Indiano - fino a 50, in mari poco profondi - fino a 5-15 M. La trasparenza dei fiumi è in media di 1-1,5 m, e nei fiumi più fangosi, ad esempio, nell'Asia centrale Amu Darya e Syr Darya, solo pochi centimetri. Il confine della zona di fotosintesi varia quindi notevolmente nei diversi corpi idrici. Nelle acque più limpide euforico zona, o zona di fotosintesi, si estende a profondità non superiori a 200 m, crepuscolo o disfotico, la zona occupa profondità fino a 1000-1500 m, e più in profondità, dentro afotico zona, la luce solare non penetra affatto.

La quantità di luce negli strati superiori dei corpi idrici varia notevolmente a seconda della latitudine dell'area e del periodo dell'anno. Le lunghe notti polari limitano notevolmente il tempo disponibile per la fotosintesi nei bacini artici e antartici e la copertura di ghiaccio rende difficile alla luce raggiungere in inverno tutti i corpi idrici gelidi.

Nelle oscure profondità dell'oceano, gli organismi utilizzano la luce emessa dagli esseri viventi come fonte di informazioni visive. Viene chiamato il bagliore di un organismo vivente bioluminescenza. Le specie luminose si trovano in quasi tutte le classi di animali acquatici, dai protozoi ai pesci, così come tra batteri, piante inferiori e funghi. La bioluminescenza sembra essersi verificata ripetutamente in diversi gruppi diversi stadi Evoluzione.

La chimica della bioluminescenza è ora abbastanza ben compresa. Le reazioni utilizzate per generare la luce sono varie. Ma in tutti i casi è l'ossidazione del complesso composti organici (luciferine) utilizzando catalizzatori proteici (luciferasi). Luciferine e luciferasi hanno strutture diverse in diversi organismi. Durante la reazione, l'energia in eccesso della molecola di luciferina eccitata viene rilasciata sotto forma di quanti di luce. Gli organismi viventi emettono luce a impulsi, solitamente in risposta a stimoli provenienti dall'ambiente esterno.

Il bagliore potrebbe non svolgere un ruolo ecologico speciale nella vita della specie, ma potrebbe essere un sottoprodotto dell'attività vitale delle cellule, come, ad esempio, nei batteri o nelle piante inferiori. Riceve significato ecologico solo negli animali con un sistema nervoso e organi visivi sufficientemente sviluppati. In molte specie gli organi luminosi acquistano una struttura molto complessa con un sistema di riflettori e lenti che amplificano la radiazione (Fig. 40). Un certo numero di pesci e cefalopodi, incapaci di generare luce, utilizzano batteri simbiotici che si moltiplicano in organi speciali di questi animali.

Riso. 40. Organi luminosi di animali acquatici (secondo S. A. Zernov, 1949):

1 - pescatore d'altura con una torcia sulla bocca dentata;

2 - distribuzione degli organi luminosi nei pesci di questa famiglia. Mistofidi;

3 - l'organo luminoso del pesce Argyropelecus affinis:

a - pigmento, b - riflettore, c - corpo luminoso, d - lente

La bioluminescenza ha principalmente un valore di segnale nella vita degli animali. I segnali luminosi possono essere utilizzati per orientarsi nel gregge, attirare individui del sesso opposto, adescare vittime, per mascherare o distrarre. Il lampo di luce può essere una difesa contro un predatore, accecandolo o disorientandolo. Ad esempio, le seppie di acque profonde, in fuga da un nemico, rilasciano una nuvola di secrezione luminosa, mentre le specie che vivono in acque illuminate utilizzano a tale scopo un liquido scuro. In alcuni vermi inferiori - policheti - gli organi luminosi si sviluppano durante il periodo di maturazione dei prodotti riproduttivi, e le femmine brillano più luminose e gli occhi sono meglio sviluppati nei maschi. Nei pesci predatori di acque profonde dell'ordine della rana pescatrice, il primo raggio della pinna dorsale viene spostato verso la mascella superiore e trasformato in una "asta" flessibile che porta all'estremità una "esca" simile a un verme - una ghiandola piena di muco con batteri luminosi. Regolando l'afflusso di sangue alla ghiandola e quindi l'apporto di ossigeno al batterio, il pesce può far brillare arbitrariamente l'"esca", imitando i movimenti del verme e adescando la preda.

Domanda 1. Quali sono le caratteristiche principali della vita degli organismi nell'ambiente acquatico, nell'ambiente aereo-terrestre, nel suolo.

Le caratteristiche della vita degli organismi nell'ambiente acquatico, nell'ambiente terrestre-aereo e nel suolo sono determinate dalle proprietà fisiche e chimiche di questi ambienti di vita. Queste proprietà hanno un impatto significativo sull'azione di altri fattori di natura inanimata: stabilizzano le fluttuazioni stagionali della temperatura (acqua e suolo), cambiano gradualmente l'illuminazione (acqua) o la escludono completamente (suolo), ecc.

L'acqua è un mezzo denso rispetto all'aria, che ha una forza di galleggiamento ed è un buon solvente. Pertanto, molti organismi che vivono nell'acqua sono caratterizzati da un debole sviluppo dei tessuti di sostegno (piante acquatiche, protozoi, celenterati, ecc.), da speciali metodi di locomozione (galleggiamento, propulsione a getto), da schemi respiratori e da adattamenti per mantenere una costante osmosi pressione nelle cellule che formano i loro corpi.

La densità dell'aria è molto inferiore alla densità dell'acqua, quindi gli organismi terrestri hanno tessuti di supporto altamente sviluppati: lo scheletro interno ed esterno.

Il suolo è lo strato superiore del terreno, trasformato a seguito dell'attività vitale degli esseri viventi. Tra le particelle di terreno ci sono numerose cavità che possono essere riempite con acqua o aria. Pertanto, il suolo è abitato sia da organismi acquatici che respiratori.

Domanda 2. Quali adattamenti si sono sviluppati negli organismi per vivere nell'ambiente acquatico?

L'ambiente acquatico è più denso dell'ambiente aereo, il che determina gli adattamenti per il movimento in esso.

Per il movimento attivo nell'acqua sono necessari una forma del corpo snella e muscoli ben sviluppati (pesci, cefalopodi - calamari, mammiferi - delfini, foche).

Gli organismi planctonici (che si librano nell'acqua) hanno adattamenti che aumentano la loro galleggiabilità, come un aumento della superficie relativa del corpo a causa di numerose escrescenze e setole; diminuzione della densità dovuta all'accumulo nel corpo di grassi, bolle di gas (alghe unicellulari, protozoi, meduse, piccoli crostacei).

Gli organismi che vivono nell'ambiente acquatico sono anche caratterizzati da adattamenti per mantenere l'equilibrio salino dell'acqua. Le specie di acqua dolce hanno adattamenti per rimuovere l'acqua in eccesso dal corpo. Questo, ad esempio, sono i vacuoli escretori nei protozoi. Nell'acqua salata, al contrario, è necessario proteggere il corpo dalla disidratazione, che si ottiene aumentando la concentrazione di sali nel corpo.

Un altro modo per mantenere l'equilibrio salino dell'acqua è spostarsi in luoghi con livelli di salinità favorevoli.

E infine, la costanza dell'ambiente acqua-salino del corpo è fornita da coperture impermeabili all'acqua (mammiferi, gamberi superiori, insetti acquatici e loro larve).

Per vivere, le piante hanno bisogno dell'energia luminosa del Sole, quindi le piante acquatiche vivono solo a quelle profondità dove la luce può penetrare (di solito non più di 100 m). Con un aumento della profondità dell'abitazione nelle cellule vegetali, cambia la composizione dei pigmenti coinvolti nel processo di fotosintesi, che consente di catturare le parti dello spettro solare che penetrano nelle profondità.

Domanda 3. In che modo gli organismi evitano gli effetti negativi delle basse temperature?

A basse temperature c'è il pericolo di fermare il metabolismo, quindi gli organismi hanno sviluppato speciali meccanismi di adattamento per stabilizzarlo.

Le piante sono meno adatte alle forti fluttuazioni di temperatura. Con un forte calo della temperatura al di sotto di 0 ° C, l'acqua nei tessuti può trasformarsi in ghiaccio, che può danneggiarli. Ma le piante sono in grado di resistere a basse temperature negative legando molecole d'acqua libere in complessi incapaci di formare cristalli di ghiaccio (ad esempio, accumulando fino al 20-30% di zuccheri o oli grassi nelle cellule).

Con una graduale diminuzione della temperatura nel processo dei cambiamenti climatici stagionali, inizia un periodo dormiente nella vita di molte piante, accompagnato dalla morte parziale o completa degli organi vegetativi terrestri (forme erbacee), o da una temporanea cessazione o rallentamento del principale processi fisiologici - fotosintesi e trasporto di sostanze.

Negli animali, la protezione più affidabile contro le basse temperature ambientali è il sangue caldo, ma non tutti ce l'hanno. Si possono distinguere le seguenti modalità di adattamento degli animali alle basse temperature: termoregolazione chimica, fisica e comportamentale.

La termoregolazione chimica è associata ad un aumento della produzione di calore con una diminuzione della temperatura attraverso l'intensificazione dei processi redox. Questo percorso richiede una grande quantità di energia, quindi gli animali in condizioni climatiche difficili hanno bisogno di più cibo. Questo tipo di termoregolazione viene eseguito in modo riflessivo.

Molti animali a sangue freddo sono in grado di mantenere temperatura ottimale corpo attraverso il lavoro muscolare. Ad esempio, i bombi con tempo fresco riscaldano il loro corpo con un brivido a 32-33 ° C, che dà loro l'opportunità di decollare e nutrirsi.

La termoregolazione fisica è associata alla presenza negli animali di speciali coperture del corpo - piume o peli, che, per la loro struttura, formano un traferro tra il corpo e l'ambiente, poiché l'aria è nota per essere un ottimo isolante termico. Inoltre, molti animali che vivono in condizioni climatiche difficili accumulano grasso sottocutaneo, che ha anche proprietà di isolamento termico.

La termoregolazione comportamentale è associata allo spostamento nello spazio per evitare temperature sfavorevoli alla vita, alla creazione di rifugi, all'affollamento in gruppi, al cambio di attività in diversi momenti della giornata o dell'anno.

Domanda 4. Quali sono le caratteristiche principali degli organismi che utilizzano i corpi di altri organismi come habitat?

Le condizioni di vita all'interno di un altro organismo sono caratterizzate da una maggiore costanza rispetto alle condizioni dell'ambiente esterno; pertanto, gli organismi che trovano posto per se stessi nel corpo di piante o animali spesso perdono completamente gli organi e gli apparati necessari per le specie a vita libera (organi di senso, organi di locomozione, digestione, ecc.), ma allo stesso tempo dispongono di dispositivi per trattenere il corpo dell'ospite (uncini, ventose, ecc.) e di riprodursi efficacemente.

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Domanda 1. Quali adattamenti ai cambiamenti della temperatura ambientale esistono nelle piante e negli animali? Gli stadi di riposo degli organismi - cisti, pupe di insetti, semi di piante - resistono bene a temperature estreme. Le spore di alcuni batteri sono in grado di tollerare sbalzi di temperatura da -273 a +140 °C. Gli animali a sangue caldo - uccelli e mammiferi - mantengono una temperatura corporea costante con l'aiuto di alto livello metabolismo, perfetta termoregolazione e buon isolamento termico. Ad esempio alcuni cetacei e pinnipedi, per la presenza di uno spesso strato
Domanda 1. In quale epoca è suddivisa la storia della Terra? Nella storia della Terra si distinguono le seguenti epoche, i cui nomi sono di origine greca: Katarchean (inferiore alla più antica), Archeana (la più antica), Proterozoica (vita primaria), Paleozoica (vita antica), Mesozoica (vita di mezzo), Cenozoico (vita nuova). Domanda 2. In che modo l'attività degli organismi viventi ha influenzato il cambiamento nella composizione dell'atmosfera del pianeta? La composizione dell'atmosfera antica comprendeva metano, ammoniaca, anidride carbonica, idrogeno, vapore acqueo e altri composti inorganici. Come risultato dell'attività vitale dei primi organismi nell'atmosfera,
1. Qual è la particolarità della diffusione della vita nell'oceano? La vita negli oceani è onnipresente, ma la composizione delle specie e la densità di piante e animali nelle acque oceaniche sono estremamente diverse e irregolari. Gli organismi viventi si adattano alla vita in determinate condizioni formate da una combinazione di varie proprietà delle masse d'acqua. 2. Cosa determina la distribuzione degli organismi nello strato superficiale dell'acqua? La distribuzione degli organismi nello strato superficiale dipende dalla presenza di ossigeno nell'acqua, dall'abbondanza di nutrienti, dalla salinità, dalla temperatura e dalla densità.
Khodchenkova Galina Mikhailovna Insegnante di biologia, MOU "Zharkovskaya secondary school No. 1" Lezione di biologia della regione di Tver al grado 5 "Habitat organismico" Lo scopo della lezione: generalizzare e approfondire la conoscenza degli habitat degli organismi viventi; formare un'idea di ​l'habitat organismico, le sue condizioni Obiettivi della lezione: Educativo: approfondire ed espandere la conoscenza degli habitat degli organismi viventi, rivelare le caratteristiche dell'habitat dell'organismo e le caratteristiche dell'adattabilità degli organismi alle condizioni di vita in altri organismi
Domanda 1. Qual è l'impatto degli organismi viventi sull'ambiente? Come risultato dell'impatto degli organismi viventi sull'ambiente, il suo fisico e Proprietà chimiche(la composizione gassosa dell'aria e dell'acqua, la struttura e le proprietà del suolo e persino il clima dell'area). Domanda 2. Quali tipi di impatto degli organismi viventi sull'ambiente conosci? Tipi di impatto degli organismi viventi sull'ambiente: 1) meccanico (cambiamento nella composizione meccanica del suolo, filtrazione di acqua e aria, movimento di sostanze); 2) fisico e chimico (cambiamento nella composizione chimica di acqua, aria,