Вода — среда обитания многих живых организмов. Немало организмов так и осталось жить в океане или в пресноводных водоёмах. Океан был и остаётся ареной развития бурной и многообразной жизни. Его населяет 300 тысяч видов животных и микроорганизмов и 30 тысяч видов растений.
Почему такая большая разница в видовом составе флоры и фауны Мирового океана? Дело в том, что животные заселяют всю толщу вод океана, а растения могут жить всего лишь до глубины 100 м, куда достигают солнечные лучи. И хотя по сравнению с толщей океана стометровая глубина кажется не очень значительной, именно этот слой обеспечивает жизнь в нём.
Живые организмы в океане и пресных водоёмах делятся на три группы: планктон, нектон и бентос.
Планктон (от греч. planktos — блуждающий) — это все организмы, населяющие пресные и солёные водоёмы и почти не способные к самостоятельному движению (рис. 167). Они живут во взвешенном состоянии, словно парят, так как не обладают органами передвижения, способными противостоять движению вод, например течениям. Величина этих обитателей колеблется от микроскопической до нескольких сантиметров. Планктон делится на животный — зоопланктон и растительный — фитопланктон.
Понятно, что представители фитопланктона — водоросли, способные к фотосинтезу, населяют океаны и моря лишь на глубине до 100 м. Фитопланктон служит пищей для зоопланктона и других водных животных.
Зоопланктон распространён по всей толще воды. Он представлен мелкими ракообразными, простейшими, кишечнополостными, икринками и личинками рыб. Для большинства планктонных организмов характерны приспособления для парения в толще воды: длинные выросты, газовые или жировые включения, студенистость тела и др.
Планктоном питаются различные мелкие рыбы (сардины, анчоусы и др.). И не только. Это излюбленное лакомство крупнейших морских животных — китов (рис. 168), которые поглощают громадное количество этих мельчайших обитателей океана, постоянно пропуская воду через пластины китового уса.
Нектон (от греч. nektos — плавающий) — активно плавающие водные животные, которые способны противостоять силе течения и перемещаться на значительные расстояния. К ним относятся рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие, водные змеи, черепахи, пингвины и др. Материал с сайта http://doklad-referat.ru
Бентос (от греч. benthos — глубина) — организмы, обитающие на грунте и в грунте дна рек, морей и океанов. К активно передвигающимся животным бентоса относятся морские звёзды, крабы, раки (рис. 169). Есть организмы, которые то всплывают, то лежат на дне, — камбалы (рис. 170) и скаты. Малоподвижны моллюски (гребешки, блюдечки). Ко дну прикрепляются устрицы и другие моллюски, а в грунт закапываются ланцетники. Основная масса бентоса живёт на мелководных участках морей.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ГИДРОБИОНТОВ
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
ЛЕКЦИЯ №5 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ГИДРОБИОНТОВ
Описание слайда:
План лекции Характеристика и классификация планктона. Плавучесть и приспособления к активному движению нектона. Общая характеристика бентоса и перифитона. Экологические группировки донных организмов и и их адаптация к донному образу жизни. Организмы обрастаний, перифитон. Понятие экологической пластичности.
Описание слайда:
Жизненные формы гидробионтов Жизненные формы – совокупность организмов разного систематического положения, обладающие сходными приспособлениями, позволяющими им существовать и удерживаться в определенных биотопах. Биотопы водоема: пелагиаль – толща воды; бенталь – дно с прилегающим слоем воды; нейсталь – поверхностный слой воды, граничащий с атмосферой.
Описание слайда:
Организмы, населяющие внутренние воды По отношению к фактору минерализации выделяют : эвригалинные или стеногалинные, галофильные или галофобные и другие экологические формы организмов.
Как правило, организмы, населяющие внутренние воды, подразделяют на четыре группы: 1) пресноводные виды, обитающие при минерализации менее 3 г/л, среда их обитания – пресные, или олигогалинные (до 0.5 г/л) и солоноватые, или субгалинные (0.5–3 г/л) воды; 2) пресноводные солевыносливые виды, которые обитают при минерализации до 15 (20) г/л (гипогалинные воды); 3) галофильные виды, встречающиеся главным образом в соленой воде до 50 г/л (мезогалинные воды), но иногда и в пресных водах; 4) галобионтные виды, ограниченные соленостью 50–300 г/л (гипрегалинные воды).
Описание слайда:
Виды перемещения Плавучесть – развитие различных адаптаций, замедляющих погружение организмов (жировые и газовые включения, образование выростов, редукция скелетных образований и т.д.); пассивное движение – использование течения; активное движение – плавание, реже прыгание и скольжение, полет и т.д.; миграции (вертикальные и горизонтальные: анадромные и катадромные).
Описание слайда:
Планктон Планктон (от греч. planktos – парящий, блуждающий) – это совокупность пелагических организмов, не обладающих способностью к быстрым и активным передвижениям, пассивно переносимых течением. Планктонные организмы не могут противостоять течениям. К планктону относятся преимущественно микроскопические водоросли – фитопланктон, мелкие животные – зоопланктон и бактериопланктон. В состав планктона периодически включаются и парящие в толще воды личинки многих животных. Фитопланктон населяет слои воды с достаточной освещенностью, зоопланктон и бактериопланктон – всю толщу воды
Описание слайда:
Планктон Составляют организмы слишком мелкие, не способные противостоять силам движения воды и контролировать свое положение в воде. Они парят в толще воды и переносятся ею. Растительные организмы планктона составляют фитопланктон – это одноклеточные (хотя могут быть и колониальные) микроскопические водоросли (сине-зеленые водоросли, диатомовые водоросли, панцирные жгутиконосцы). Животные, представленные в планктоне, – зоопланктон. В эту группу входит множество простейших, коловраток, мелких рачков (например, дафнии и циклопы). Кроме того, в зоопланктон включаются личинки насекомых, рыб, многих организмов бентоса, слишком мелкие и слабые для самостоятельного передвижения в толще воды. В планктоне присутствует и множество бактерий, составляющих бактериопланктон. Обитатели талой воды, встречающиеся в трещинах льда или снега – криптопланктон. По размерам планктонные организмы делятся на: — мегалопланктон – более 5 см, — макропланктон – 5 мм, — мезопланктон – 0,5 мм, — икропланктон – 50 мкм, — наннопланктон – 5 мкм, — пикопланктон – менее 5 мкм Мезозопланктон:, веслоногие рачки (копеподы). Макрозоопланктон: высшие ракообразные. Меропланктон: икра и личинки рыб.
Описание слайда:
– совокупность свободноживущих в толще воды мелких, преимущественно микроскопических водорослей.
Нектон Нектон (от греч. nektos – плавающий) – это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном, способных противостоять силе течения и самостоятельно перемещаться на значительные расстояния. В основном это крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные водные течения. Для них характерна обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Типичными нектонными организмами являются рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водах, кроме рыб, к нектону относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые. Многие морские рыбы могут передвигаться в толще воды с огромной скоростью. Очень быстро, до 45–50 км/ч, плавают некоторые кальмары, парусники развивают скорость до 100–110 км/ч, а меч-рыба – до 130 км/ч.
Описание слайда:
Нектон . Активные пловцы (рыбы, амфибии, рептилии, звери, крупные насекомые и их личинки в пресных водах, головоногие моллюски в морских водах), способные противостоять течениям и сопротивлению воды, составляют нектон (нектос (греч.) – плавающий)
Описание слайда:
Приспособления для планктонного и нектонного образов жизни Плавучесть – развитие различных адаптаций, замедляющих погружение организмов (жировые и газовые включения, образование выростов, редукция скелетных образований и т.д.); пассивное движение – использование течения; активное движение – плавание, реже прыгание и скольжение, полет и т.д.; миграции (вертикальные и горизонтальные: анадромные и катадромные).
Полет Плавание реактивным способом
Описание слайда:
Описание слайда:
Плейстон – это организмы крупных или средних размеров, часть тела которых находиться в воде, а другая выступает над ней (сифонофоры, некоторые рыбы).
Наибольшее богатство фитоплейстона достигается в небольших стоячих водоемах – в прудах, старицах и небольших озерах. Зооплейстон практически встречается только в морях и океанах – сифонофоры и брюхоногие моллюски. Velella Сифонофора Physalia
Описание слайда:
Представляет собой своеобразную разновидность планктона. Нейстон (от греч. neustos – плавающий) – сообщество организмов, обитающих у поверхностной пленки воды. Организмы, обитающие сверху поверхностной пленки – эпинейстон, снизу – гипонейстон. К нейстону относят также обитателей верхнего пятисантиметрового слоя воды. Нейстон составляют некоторые простейшие, одноклеточные водоросли, мелкие легочные моллюски, водомерки, вертячки, личинки комаров и др.
Описание слайда:
Биотоп граница воздух/вода населен своеобразными организмами, составляющими целое сообщество, удерживающееся в поверхностной пленке воды, за счет силы поверхностного натяжения. Это – нейстон (пленка). В нем выделяют эпинейстон (организмы, живущие над пленкой – клопы-водомерки, жуки-вертячки) и гипонейстон (… под пленкой – бактерии, простейшие,ракообразные, моллюски, насекомые, молодь рыб).
Описание слайда:
Выделяют также: эвгипонейстон – в течение всей жизни связаны с поверхностным слоем воды (сагитты, веслоногие рачки Pontellidae); мерогипонейстон – лишь на отдельных стадиях развития (личинки моллюсков, яйца полихет, икра кефали, ставриды, хамса, личинки многих рыб).
Описание слайда:
Бентос (benthos – глубина) – совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Бентос подразделяется на фитобентос и зообентос. В основном представлен прикрепленными или медленно передвигающимися, а также роющимися в грунте животными. Только на мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих (консументы) и разрушающих (редуценты) его. На больших глубинах, куда не проникает свет, фитобентос (продуценты) отсутствует. Бентосные организмы различаются: по образу жизни – подвижные (бродячие), мало подвижные (лежачие) и неподвижные (прикрепленные); по способу питания – фотосинтезирующие, растительноядные, плотоядные, детритоядные; по размерам – макро-, мезо-, микробентос.
Описание слайда:
Описание слайда:
– организмы, обитающие на поверхности грунта и в его толще, в соответствии с чем его подразделяют на эпи- и эндобентос.
Описание слайда:
Гидрофиты – настоящие водные растения, полностью или большей своей частью погруженные в воду. Гидатофиты – погруженные в воду (элодея канадская, сальвиния, рдест, роголистник и т.д.). Плейстофиты – плавающие на поверхности (кувшинки, кубышки, ряска, многокоренник, сальвиния, телорез и т.д.). 2. Гелофиты – водно-болотные растения – надводные растения с поднимающимися над поверхностью воды стеблями и листьями, укореняющиеся (хвощ, рогоз, тростник обыкновенный, камыш, стрелолист и т.д.). 3. Гигрофиты – обитатели суши, но растущие в условиях избыточного увлажнения почвы (осока, хвощи д.р.). Классификация экологических групп фитобентоса: хвощ кубышки много- коренник элодея канадская тростник Фитобентос – растения, частично или полностью прикрепленные ко дну водоема, до нижних границ трофогенного (фотического) слоя.
Зообентос Животные – обитатели дна отличаются большим разнообразием, чем планктонты. Питаются сестоном (органические частицы в толще воды) – потребляют органику, осевшую на дно, от мельчайших частиц до опавших листьев). Зоофаги бентоса, как и планктона, питаются другими животными. веснянка поденка нематода иглокожие кораллы актинии
Описание слайда:
Описание слайда:
Своеобразной группой водных организмов является перифитон (от греч. peri – около и phyton – растение). Это совокупность организмов, которые поселяются на подводных предметах или растениях и образуют так называемые обрастания на природных или искусственных твердых поверхностях – камнях, скалах, подводных частях судов, сваях, гидротехнических сооружениях (водоросли, усоногие раки, моллюски, мшанки, губки и др.). Организмы перифитона – это обрастатели.
Описание слайда:
Описание слайда:
Пластичность водных организмов Морфологическая пластичность водных организмов различная. Они обладают меньшей экологической пластичностью, чем наземные, так как вода – более стабильная среда и абиотические факторы ее претерпевают сравнительно незначительные колебания. Наименее пластичны морские растения и животные. Они очень чувствительны к изменениям солености воды и ее температуры. Пресноводные животные и растения, как правило, гораздо пластичнее, чем морские, поскольку пресная вода как среда жизни более изменчива. Самыми же пластичными являются солоноватоводные обитатели. Они адаптированы и к высокой концентрации растворенных солей и к значительному опреснению. Однако насчитывается сравнительно небольшое количество их видов, поскольку в солоноватых водах экологические факторы претерпевают существенные изменения. Экологическая пластичность служит важным регулятором расселения организмов. Как правило, гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены довольно широко.
Описание слайда:
Эколгическая пластичность — степень выносливости организмов или их сообществ (биоценозов) к воздействию факторов среды. Экологически пластичные виды имеют широкую норму реакции, т. е. широко приспособлены к разной среде обитания (рыбы колюшка и угорь, некоторые простейшие живут как в пресных, так и в соленых водах). Узкоспециализированные виды могут существовать лишь в определенной среде; морские животные и водоросли в соленой воде, речные рыбы и растения лотос, кувшинка. ряска обитают только в пресной воде.
Статья: Планктон, нектон, бентос
Название: Планктон, нектон, бентос Раздел: Рефераты по экологии Тип: статья Добавлен 16:40:44 20 февраля 2012 Похожие работы Просмотров: 2323 Комментариев: 19 Оценило: 5 человек Средний балл: 3 Оценка: неизвестно Скачать
Перифитон очень близок к бентосу, однако у него есть различия с ним. Перифитон как обычно поселяется на жестких предметах вводимых человеком в воду и представляет собой ничто другое как «обрастание». Для технической гидробиологии знание законов развития и скорости обрастания играют важную роль, так как большинство технических сооружений (корабли, сваи, плоты и гидротехнические сооружения) подвергаются не только обрастанию, но и некоторому разрушению под влиянием перифитона. Следует добавить, что перифитон можно найти не только на искусственных сооружениях, но и на животных и растениях. В морской воде перифитон может быть двойной и даже тройной, когда на одних организмах поселяются другие, а на них в свою очередь третьи и так далее. Если взять раковину морского гребешка, то на ней можно найти балянусов (морских желудей), на которых в свою очередь живут мшанки.
Нейстон и плейстон
Есть еще две жизненные формы гидробионтов. Для своего существования они избрали пленку воды или границу между водой и атмосферой. В чем же различие между неистоном и плейстоном? Нейстонные организмы, используя пленку натяжения воды, бегают по ней или же под ней, не выходя в атмосферу, а плейстонные организмы крупнее нейстона. В эту форму входят организмы, которые частично живут в воде, а частично высовываются из воды. Рассмотрим подробнее те и другие организмы. На верхней стороне пленки бегают клопы-водомерки, вертячки, мухи эфидры к другие. Все эти организмы относят к эпинейстону. В океанах так же как и в пресноводных водоемах бегают по поверхности водомерки, это, пожалуй, единственное насекомое приспособившееся жить далеко от берега в океане. Пленка натяжения прогибается под ногами насекомых, но не рвется, так как организмы эти очень легки, а конечности и тело у них гидрофобны, то есть не смачиваются водой. Для увеличения контакта с пленкой воды на конечностях у них есть специальные выросты хитина, напоминающие волоски. Если же в водоем попадают синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), то пленка под их воздействием начинает рваться и нейстонные организмы тонут. Со стороны воды к поверхностной плёнке примыкает много организмов, относящихся к гипонейстону: жуки-водолюбы, моллюски, клопы и личинки комаров. Плейстонные организмы двойственны по природе, так как частично они находятся в воздухе, а частично в воде. Большинство плейстонных организмов живет в море. Из них особенно выделяется физалия, у которой есть крупный пузырь, напоминающий парус. Благодаря парусу физалия может плыть даже против течения. Плейстонными организмами становятся также многие рыбы, когда они высовывают свой плавник из воды и плывут по ветру многие километры, как например, рыба-луна.
Раздел 2. Организация водных экосистем
5. Основы терминологии организации водных экосистем
5.4. Классификация гидробионтов по биотопам
Биотопом[11] называется местообитание организма, тогда как его экологическая ниша – функциональная роль в экологической системе, т.е. является ли данный организм продуцентом, редуцентом или консументом[12]. Если консументом, то каким – растительноядным или хищником, паразитом и т.п. В понятие экологической ниши входят и температурные границы существования данного вида, и его требования к качеству воды, состав его пищи, хищники, которые питаются им. Это можно сформулировать и так: биотоп – «место проживания» организма, а экологическая ниша – занимаемая им «должность» в экологической системе. Какие же биотопы можно найти в типичном водоеме? На рис. 5 приведена схема водоема.
Рис. 5. Основные группы организмов, занимающие разные биотопы водоема.
Если мы обратимся к ней, то увидим, что существуют четыре принципиально различных группы биотопов: на границах – воздух/вода, вода/дно, воздух/вода/дно и собственно толща воды. Организмы, населяющие разные биотопы представляют собой разные жизненные формы.
Толщу вод населяют две группы организмов – планктон и нектон. Планктон[13] составляют организмы слишком мелкие, чтобы иметь возможность противостоять силам движения воды и контролировать свое положение в воде. Они парят в толще воды и переносятся ею. Растительные организмы планктона составляют фитопланктон – это, главным образом, одноклеточные (хотя могут быть и колониальные) микроскопические водоросли (рис. 6 – 9).
Животные, представленные в планктоне, – зоопланктон. В эту группу входит множество простейших, коловраток, мелких рачков (например, всем известные дафнии и циклопы) (рис. 10 – 14). Кроме того, в зоопланктон включаются личинки насекомых, рыб, многих организмов бентоса, слишком мелкие и слабые для самостоятельного передвижения в толще воды. Организмы, проводящие в планктоне лишь часть своего жизненного цикла, называются меропланктоном[14] (рис. 15), в отличие от голопланктона[15] – постоянных планктонтов. Кроме того, в планктоне присутствует и множество бактерий, составляющих бактериопланктон. Организмы планктона можно классифицировать так, как это приведено в таблице 1.
Активные же пловцы, такие как рыбы, амфибии, рептилии, звери, крупные насекомые и их личинки в пресных водах, головоногие моллюски в морских водах составляют нектон[16].
Обитатели биотопа вода/дно составляют бентос [17]. Животные – обитатели дна именуются зообентосом и отличаются большим, как правило, разнообразием, чем планктонты. Здесь можно встретить моллюсков, ракообразных, личинок насекомых, самых различных червей и др. Растительное население дна – фитобентос представлено высшими водными растениями и водорослями.
Прибрежную зону населяют также многочисленные бентонты, кроме того, здесь обилен перифитон[18] – различные водоросли, образующие всем известные обрастания на камнях, стеблях высшей водной растительности, кусках древесины и т.п. Вместе с прикрепленными мелкими животными (червями, коловратками, ракообразными, простейшими) он образует сообщество именуемое ауфвухс. К прибрежной же зоне примыкает и своеобразное население прибрежного, пропитанного водой грунта (главным образом песчаного) – псаммон[19]. Тут многочисленны различные черви и коловратки.
Биотоп граница воздух/вода населен своеобразными организмами, составляющими целое сообщество, удерживающееся в поверхностной пленке воды, за счет силы поверхностного натяжения. Это – нейстон. В нем выделяют эпинейстон (организмы, живущие над пленкой) и гипонейстон (под пленкой). Кроме того, можно выделить еще и обитателей «плавучих островов», образованных растениями (например, всем известной ряской) – плейстон.
Итак, жизненные формы гидробионтов, обитающие в разных биотопах – планктон (фито-, бактерио- и зоопланктон), нектон, бентос (фито- и зообентос), перифитон, псаммон, нейстон.
Пелагические организмы: примеры приспособлений
Пелагические организмы
Толща воды, или пелагиаль(pelages — море) заселена пелагическими организмами, которые обладают способностью плавать или удерживаться в определенных слоях.
В связи с этим данные организмы подразделяются на две группы: нектон и планктон. Третью экологическую группу — бентос — образуют обитатели дна.
Нектон(nektos — плавающий) — это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Нектон представлен главным образом крупными животными, которые способны преодолевать большие расстояния и сильные течения воды. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. К типичным нектонным организмам относятся рыбы, кальмары, киты, ластоногие. К нектону в пресных водах кроме рыбы относятся земноводные и активно перемещающиеся водные насекомые. Многие морские рыбы могут передвигаться в толще воды с огромной скоростью: до 45—50 км/час — кальмары, 100—150 км/час — парусники и 130 км/час — меч-рыба.
Планктон(planktos — блуждающий, парящий) — это совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к быстрым активным передвижениям. Как правило, это мелкие животные — зоопланктон и растения — фитопланктон, которые не могут противостоять течениям. В состав планктона включают и «парящие» в толще воды личинки многих животных. Планктонные организмы располагаются как на поверхности воды, на глубине, так и в придонном слое.
Организмы, населяющие поверхностную пленку воды на границе с воздушной средой, составляют особую группу — нейстон.
Бентос(benthos — глубина) — это совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Он подразделяется на зообентоси фитобентос. Большей частью представлен прикрепленными или медленно передвигающимися или роющими в грунте животными. На мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих (консументы) и разрушающих его (редуценты). На глубинах, где нет света, фитобентос (продуценты) отсутствует. В морском зообентосе доминируют фораминифоры, губки, кишечно-полостные, черви, плеченогие, моллюски, асцидии, рыбы и др. Более многочисленны бентосные формы на мелководьях. Их общая биомасса здесь может достигать десятков килограммов на 1 м2.
Фитобентос морей в основном включает водоросли (диатомовые, зеленые, бурые, красные) и бактерии. У побережий встречаются цветковые растения — зостера, руппия, филлосподикс. Наиболее богаты фитобентосом скалистые и каменистые участки дна.
В озерах, как и морях, различают планктон, нектон и бентос.
Однако в озерах и других пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях и океанах, а видовой их состав однообразен. Главным образом это простейшие, губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, моллюски, личинки насекомых и др.
По образу жизни водные растения подразделяют на две основные экологические группы:
— гидрофиты— растения, погруженные в воду только нижней частью и обычно укореняющиеся в грунте.
— гидатофиты— растения, которые полностью погружены в воду, а иногда и плавающие на поверхности или имеющие плавающие листья.
В жизни водных организмов большую роль играют вертикальное перемещение воды, плотность, температурный, световой, солевой, газовый (содержание кислорода и углекислого газа) режимы, концентрация водородных ионов (рН).
Экологические группы гидробионтов
Наибольшим разнообразием жизни отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение флоры и фауны морей в сотни раз. Что касается распределения организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и в сублиторальной зоне. В зависимости от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели подразделяются на три экологические группы: нектон, планктон и бентос.
Нектон (nektos – плавающий) — активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения: рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.
Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – совокупность растений (фитопланктон: диатомовые, зеленые и сине-зеленые (только пресные водоемы) водоросли, растительные жгутиконосцы, перидинеи и др.) и мелких животных организмов (зоопланктон: мелкие ракообразные, из более крупных – крылоногие моллюски, медузы, гребневики, некоторые черви), обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям.
В состав планктона входят и личинки животных, образуя особую группу – нейстон. Это пассивно плавающее «временное» население самого верхнего слоя воды, представленное разными животными (десятиногие, усоногие и веслоногие ракообразные, иглокожие, полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной стадии. Личинки, взрослея, переходят в нижние слои пелагели. Выше нейстона располагается плейстон – это организмы, у которых верхняя часть тела растет над водой, а нижняя – в воде (ряска – Lemma, сифонофоры и др. ).
Планктон играет важную роль в трофических связях биосферы, т. к. является пищей для многих водных обитателей, в том числе основным кормом для усатых китов (Myatcoceti).
Планктон
Бентос (benthos – глубина) – гидробионты дна. Представлен в основном прикрепленными или медленно передвигающимися животными (зообентос: фораминефоры, рыбы, губки, кишечнополостные, черви, плеченогие моллюски, асцидии, и др. ), более многочисленными на мелководье.
На мелководье в бентос входят и растения (фитобентос: диатомовые, зеленые, бурые, красные водоросли, бактерии). На глубине, где нет света, фитобентос отсутствует.
У побережий встречаются цветковые растения зостера, рупия. Наиболее богаты фитобентосом каменистые участки дна. В озерах зообентос менее обилен и разнообразен, чем в море. Его образуют простейшие (инфузории, дафнии), пиявки, моллюски, личинки насекомых и др. Фитобентос озер образован свободно плавающими диатомеями, зелеными и сине-зелеными водорослями; бурые и красные водоросли отсутствуют.
Укореняющиеся прибрежные растения в озерах образуют четко выраженные пояса, видовой состав и облик которых согласуются с условиями среды в пограничной зоне «суша-вода».
В воде у самого берега растут гидрофиты – полупогруженные в воду растения (стрелолист, белокрыльник, камыши, рогоз, осоки, трищетинник, тростник). Они сменяются гидатофитами – растениями, погруженными в воду, но с плавающими листьями (лотос, ряски, кубышки, чилим, такла) и – далее – полностью погруженными (рдесты, элодея, хара). К гидатофитам относятся и плавающие на поверхности растения (ряска).
Высокая плотность водной среды определяет особый состав и характер изменения жизнеобеспечивающих факторов. Одни из них те же, что и на суше – тепло, свет, другие специфические: давление воды (с глубиной увеличивается на 1 атм. на каждые 10 м), содержание кислорода, состав солей, кислотность. Благодаря высокой плотности среды, значения тепла и света с градиентом высоты изменяются гораздо быстрее, чем на суше. Тепловой режим.
Для водной среды характерен меньший приход тепла, т. к. значительная часть его отражается, и не менее значительная часть расходуется на испарение. Согласуясь с динамикой наземных температур, температура воды обладает меньшими колебаниями суточных и сезонных температур.
Более того, водоемы существенно выравнивают ход температур в атмосфере прибрежных районов. При отсутствии ледового панциря моря в холодное время года оказывают отепляющее действие на прилегающие территории суши, летом – охлаждающее и увлажняющее.
Примеры: «биологический взрыв» в дельте Волги из-за понижения уровня Каспийского моря – разрастание зарослей лотоса (Nelumba kaspium), в южном Приморье – зарастание белокрыльником стариц рек (Комаровка, Илистая и др. ) по берегам которых вырублена и сожжена древесная растительность.
В связи с разной степенью прогревания верхних и нижних слоев в течение года, приливами и отливами, течениями, штормами происходит постоянное перемешивание водных слоев.
Роль перемешивания воды для водных обитателей (гидробионтов) исключительно велика, т. к. при этом выравнивается распределение кислорода и питательных веществ внутри водоемов, обеспечивая обменные процессы между организмами и средой.
В стоячих водоемах (озерах) умеренных широт весной и осенью имеет место вертикальное перемешивание, и в эти сезоны температура во всем водоеме становится однородной, т. е. наступает гомотермия. Летом и зимой в результате резкого усиления прогревания или охлаждения верхних слоев перемешивание воды прекращается. Это явление называется температурной дихотомией, а период временного застоя – стагнацией (летней или зимней).
Летом более легкие теплые слои остаются на поверхности, располагаясь над тяжелыми холодными. Зимой, наоборот, в придонном слое более теплая вода, так как непосредственно подо льдом температура поверхностных вод меньше +4°С и они в силу физико-химических свойств воды становятся более легкими, чем вода с температурой выше +4°С.
В периоды стагнаций четко выделяются три слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры воды, средний (металимнион или термоклин), в котором происходит резкий скачок температур, и придонный (гиполимнион), в котором температура в течение года изменяется слабо. В периоды стагнаций в толще воды образуется дефицит кислорода – летом в придонной части, а зимой и в верхней, вследствие чего в зимний период нередко происходят заморы рыбы.
Световой режим
Интенсивность света в воде сильно ослаблена из-за его отражения поверхностью и поглощения самой водой. Это сильно сказывается на развитии фотосинтезирующих растений. Чем меньше прозрачность воды, тем сильнее поглощается свет. Прозрачность воды лимитируется минеральными взвесями, планктоном. Уменьшается она при бурном развитии мелких организмов летом, а в умеренных и северных широтах – еще и зимой, после установления ледового покрова и укрытия его сверху снегом.
В океанах, где вода очень прозрачна, на глубину 140 м проникает 1% световой радиации, а в небольших озерах на глубине 2 м проникает всего лишь десятые доли процента. Лучи разных частей спектра поглощаются в воде неодинаково, вначале поглощаются красные лучи. С глубиной становится все темнее, и цвет воды становится вначале зеленым, затем голубым, синим и в конце – сине-фиолетовым, переходя в полный мрак.
Соответственно меняют цвет и гидробионты, адаптирующиеся не только к составу света, но и к его недостатку – хроматическая адаптация. В светлых зонах, на мелководьях, преобладают зеленые водоросли (Chlorophyta), хлорофилл которых поглощают красные лучи, c глубиной они сменяются бурыми (Phaephyta) и далее красными (Rhodophyta). На больших глубинах фитобентос отсутствует.
К недостатку света растения приспособились развитием хроматофоров крупных размеров, обеспечивающих низкую точку компенсации фотосинтеза, а также увеличением площади ассимилирующих органов (индекса листовой поверхности).
Для глубоководных водорослей типичны сильно рассеченные листья, пластинки листьев тонкие, просвечивающиеся. Для полупогруженных и плавающих растений характерна гетерофиллия – листья над водой такие же, как у наземных растений, имеют цельную пластинку, развит устьичный аппарат, а в воде листья очень тонкие, состоят из узких нитевидных долей.
Гетерофиллия: кубышки, кувшинки, стрелолист, чилим (водяной орех). Животные, как и растения, закономерно меняют свою окраску с глубиной.
В верхних слоях они ярко окрашены в разные цвета, в сумеречной зоне (морской окунь, кораллы, ракообразные) окрашены в цвета с красным оттенком – удобнее скрываться от врагов. Глубоководные виды лишены пигментов. Характерными свойствами водной среды, отличными от суши, являются высокая плотность, подвижность, кислотность, способность растворения газов и солей. Для всех этих условий у гидробионтов исторически выработаны соответствующие приспособления-адаптации.
Каковы приспособления гидробионтов к высокой плотности воды?
Воде свойственна высокая плотность (1 г/см3, что в 800 раз больше плотности воздуха) и вязкость.
1) У растений очень слабо развиты или вовсе отсутствуют механические ткани – им опора сама вода. Большинству свойственна плавучесть, за счет воздухоносных межклеточных полостей.
Характерно активное вегетативное размножение, развитие гидрохории – вынос цветоносов над водой и распространение пыльцы, семян и спор поверхностными течениями.
2) У живущих в толще воды и активно плавающих животных тело имеет обтекаемую форму и смазано слизью, уменьшающей трение при передвижении.
Развиты приспособления для повышения плавучести: скопления жира в тканях, плавательные пузыри у рыб, воздухоносные полости у сифонофор. У пассивно плавающих животных увеличивается удельная поверхность тела за счет выростов, шипов, придатков; тело уплощается, происходит редукция скелетных органов. Разные способы передвижения: изгибание тела, с помощью жгутиков, ресничек, реактивный способ передвижения (головомоллюски).
У придонных животных исчезает или слабо развит скелет, увеличиваются размеры тела, обычна редукция зрения, развитие осязательных органов.
Каковы приспособления гидробионтов к подвижности воды?
Характерная черта водной среды – подвижность. Она обусловлена приливами и отливами, морскими течениями, штормами, разными уровнями высотных отметок русел рек.
1) В проточных водоемах растения прочно прикрепляются к неподвижным подводным предметам. Донная поверхность для них в первую очередь – субстрат. Это зеленые (Cladophora) и диатомовые (Diatomeae) водоросли, водяные мхи. Мхи даже образуют плотный покров на быстрых перекатах рек. В прибойно-отливной полосе морей и многие животные имеют приспособления для прикрепления ко дну (брюхоногие моллюски, усоногие раки), или же прячутся в расщелинах.
2) У рыб проточных вод тело в поперечнике круглое, а у рыб, обитающих у дна, как и у придонных беспозвоночных животных, тело плоское.
У многих на брюшной стороне есть органы фиксации к подводным предметам.
Каковы приспособления гидробионтов к солености воды?
Природным водоемам свойствен определенный химический состав. Преобладают карбонаты, сульфаты, хлориды. В пресных водоемах концентрация солей не более 0, 5 г/, в морях – от 12 до 35 г/л (промилле – десятые доли процента). При солености более 40 промилле водоем называют гипергалинным или пересоленным.
1) В пресной воде (гипотоническая среда) хорошо выражены процессы осморегуляции.
Гидробионты вынуждены постоянно удалять проникающую в них воду, они гомойосмотичны (инфузории каждые 2-3 минуты «прокачивают» через себя количество воды, равное ее весу). В соленой воде (изотоническая среда) концентрация солей в телах и тканях гидробионтов одинакова (изотонична) с концентрацией солей, растворенных в воде – они пойкилоосмотичны.
Поэтому у обитателей соленых водоемов осморегуляторные функции не развиты, и они не смогли заселить пресные водоемы.
2) Водные растения способны поглощать воду и питательные вещества из воды – «бульона», всей поверхностью, поэтому у них сильно расчленены листья и слабо развиты проводящие ткани и корни. Корни служат в основном для прикрепления к подводному субстрату. У большинства растений пресных водоемов есть корни.
Типично морские и типично пресноводные виды – стеногалинные, не переносят значительных изменений в солености воды. Эвригалинных видов немного. Они обычны в солоноватых водах (пресноводный судак, щука, лещ, кефаль, приморские лососи).
Каково отношение гидробионтов к составу газов в воде?
В воде кислород важнейший экологический фактор.
Источник его – атмосфера и фотосинтезирующие растения. При перемешивании воды, особенно в проточных водоемах и при уменьшении температуры содержание кислорода возрастает. Некоторые рыбы очень чувствительны к дефициту кислорода (форель, гольян, хариус) и потому предпочитают холодные горные реки и ручьи. Другие рыбы (карась, сазан, плотва) неприхотливы к содержанию кислорода и могут жить на дне глубоких водоемов.
Многие водяные насекомые, личинки комаров, легочные моллюски тоже толерантны к содержанию кислорода в воде, потому что они время от времени поднимаются к поверхности и заглатывают свежий воздух.
Углекислого газа в воде достаточно – почти в 700 раз больше, чем в воздухе.
Он используется в фотосинтезе растений и идет на формирование известковых скелетных образований животных (раковины моллюсков, покровы ракообразных, каркасы радиолярий и др. ).
Каково отношение гидробионтов к кислотности?
В пресноводных водоемах кислотность воды, или концентрация водородных ионов, варьирует гораздо сильнее, чем в морских – от pH=3, 7-4, 7 (кислые) до pH=7, 8 (щелочные).
Кислотностью воды определяется во многом видовой состав растений гидробионтов. В кислых водах болот растут сфагновые мхи и живут в обилии раковинные корненожки, но нет моллюсков-беззубок (Unio), редко встречаются другие моллюски. В щелочной среде развиваются многие виды рдестов, элодея. Большинство пресноводных рыб живут в диапазоне pH от 5 до 9 и массово гибнут за пределами этих значений.
Кислотность морской воды убывает с глубиной.
Об экологической пластичности гидробионтов
Пресноводные растения и животные экологически более пластичны (эвритермны, эвригаленны), чем морские, обитатели прибрежных зон более пластичны (эвритермны), чем глубоководные. Есть виды, обладающие узкой экологической пластичностью по отношению к одному фактору (лотос – стенотермный вид, рачок артемия (Artimia solina) – стеногаленный) и широкой – по отношению к другим. Более пластичны организмы в отношении тех факторов, которые более изменчивы.
И именно они распространены более широко (элодея, корненожки Cyphoderia ampulla). Зависит пластичность и от возраста и фазы развития.
Нейстон и плейстон
Эпинейстон По верхней стороне пленки натяжения в пресных водоемах бегают клопы-водомерки, жуки-вертячки, подуры, мухи; Пленка под ногами бегающих насекомых прогибается, но не рвется, чему способствует несмачиваемость их тела, позволяющая использовать вертикальную составляющую силы поверхностного натяжения воды.
Условия жизни эпинейстонтов характеризуются усиленной солнечной радиацией, высокой влажностью воздуха, подвижностью поверхности опоры.
Высокая концентрация органических веществ, скапливающихся на поверхностной пленке и под нею, создает благоприятные условия для питания эпинейстонтов. С другой стороны, они сами весьма уязвимы для врагов, так как могут подвергаться «нападению из воды и воздуха, а каких-либо убежищ лишены.
Гипонейстон
К гипонейстону относят совокупность организмов, населяющих верхний слой воды толщиной 5 см. В нем поглощается до половины всей солнечной радиации, проникающей в воду, большая часть ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. В этом слое резко выражен перепад тем-туры на границе воды и атмосферы, солевой режим вследствие испарения и выпадения осадков отличается значительной лабильностью, концентрация кислорода из-за контакта с воздухом неизменно высокая.
Поверхностная пленка благодаря своей упругости представляет своеобразную опору нейстонным организмам, подвешивающимся к ней или упирающимся в нее снизу. Чем больше натяжение пленки, тем количественно беднее гипонейстон.
Количество органического детрита, образующегося в приповерхностном слое за счет адсорбции растворенной органики на пузырьках газа, примерно в 10 раз больше того, которое продуцируется в том же слое фотосинтетиками.
Нейстон существует в сложных биотических условиях.
Эта сложность определяется тем, что нейстонты находятся под действием «двойного пресса» хищников: на них нападают и аэробионты (птицы, летучие мыши и др.), и гидробионты. Защита от хищников ограничена высокой освещенностью воды, отсутствием экранов и укрытий, а также сниженными возможностями ухода от преследования гидробионтами (невозможность движения в вepx).
Специфические особенности абиотических и биотических условий существования гипонейстона обусловливают выработку у его представителей своеобразных адаптации.
К ним, в частности, относятся смачиваемость внешних покровов, положительный фототрофизм, ряд приспособлений к питанию органическими частицами, падающими на поверхность воды из воздуха, критическая окраска или прозрачность, развитие пигментации, защищающей организмы от гибельного воздействия ультрафиолетовых лучей.
Пигментация, в частности, характерна для подавляющего большинства бактерий, гипонейстона, в первую очередь для форм, резистентных к УФ-излучению.
В гипонейстоне преобладают гетеротрофные организмы, и для него характерна большая изменчивость во времени, поскольку многие гидробионты ведут нейстонный образ жизни периодически, в те или иные часы суток, в те или иные сезоны.
В состав гипонейстона входят бактерии, простейшие, ракообразные, моллюски, насекомые, молодь рыб и представители многих других групп.
Крайне характерно присутствие в гипонейстоне яиц и молоди многих гидробионтов, в частности рыб, для которых теплый и хорошо аэрирующийся поверхностный слой воды играет роль своеобразного «инкубатора».
Различают формы эв- и мерогипонейстонные.
Первые в течение всей жизни связаны с поверхностным слоем воды, вторые — лишь на отдельных стадиях развития. Многие животные присутствуют в гипонейстоне только в ночное время, днем перемещаясь вглубь.
Среди типичных представителей морского эвги-
понейстона можно назвать веслоногих рачков, изопод, сагитт. Для мерогипонейстона характерны личинки моллюсков, яйца полихет, науплиальные и копеподитные стадии многих веслоногих, икра кефали, ставриды, хамсы, личинки многих рыб.
Плейстон.Для представителей плейстона наиболее характерна двойственность адаптации, поскольку часть их тела находится в воде, а часть — в воздухе.
У плейстонных растений, например, дыхание происходит как за счет поглощения кислорода из атмосферного воздуха, так и растворенного в воде. Характерно, что устьица образуются только на верхней стороне листовой пластинки, контактирующей с атмосферой, причем в очень большом количестве.
Заливание устьиц водой предупреждают соответствующая изогнутость листовой пластинки и восковой налет, обеспечивающий ее несмачиваемость. Из плейстонных животных атмосферное дыхание имеют сифонофоры-дисконанты.
Многие плейстонты для своего движения используют ветер.
Так, обитающая по обе стороны от экватора сифонофора имеет крупный пневматофор, который, заметно поднимаясь над водой, служит ей своеобразным парусом и может обеспечивать движение против течения. Рыбы, переходя к временному плейстонному образу жизни, выставляют на воздух свой сильно развитый плавник, используя для передвижения силу воздушных течений.
Наибольшего богатства фитоплейстон достигает в небольших стоячих водоемах, например в прудах, старицах и небольших озерах. Зооплейстон почти исключительно встречается в морях и океанах, где включает десятки различных форм, главным образом сифонофор и брюхоногих моллюсков.
38. Первичная продукция в разл-х водоёмах. Методы её определения.
Биологическая продуктивность (cпособность водной экосистемы к образованию определенного количества органического вещества (биологической продукции) в виде биомассы водных растений, беспозвоночных животных, рыб и других гидробионтов называюти биохозяйственная продукция (биомасса организмов, имеющая в данное время промысловое значение).
Первичные продуценты: фитопланктон, фитобентос, фитоперифитон и высшая водная растительность.
Первичная продукция водоема зависит от:
1. Видового состава растений в водоеме.
2. Количества растений и распределения в толще воды.
3. Оптических свойств воды.
4. Концентрации биогенов.
6. Степени перемешиваемости воды.
Первичная продукция — это количество биомассы, образованной в единице объёма за какое-то время. Различают:
Валовую первичную продукцию (брутто-продукцию)– отражает величину накопления энергии в экосистеме в виде энергии химических связей органического вещества синтезируемого в ходе фотосинтеза и образуемого автотрофными бактериями в процессе хемосинтеза, а также энергия, расходуемая на поддержание обмена гидробионтов.
Эффективную первичную продукцию – органическое вещество, образуемое фотосинтезирующими организмами в течении определенного промежутка времени за вычетом их собственных энергетических затрат.
В среднем она составляет 80% от валовой продукции.
Чистая первичная продукция – абсолютный прирост новообразованного органического вещества за счет фотосинтеза.
В Мировом океане величина первичной продукции колеблется от нескольких мг до десятых долей грамма углерода в день на 1 м2. Выделяют три зоны Мирового океана в зависимости от продуктивности:
— Открытые районы 50 г С/ м2 в год.
— Прибрежные воды 100 г С/ м2 в год.
— Зона апвеллинга 300 гС/ м2 в год.
В целом для Мирового океана средняя за год величина первичной продукции составляет 50-250 гС/ м2.
Заметно выше, чем в Мировом океане темпы продуцирования в континентальных водоемах. Это объясняется большим поступлением биогенов с суши и более интенсивной перемешиваемостью воды и как следствие лучшей мобилизацией биогенов из донных отложений. Средняя продуктивность рек и озер составляет 250 гС/ м2 в год, речных дельт 1500 гС/ м2 в год, эвтрофных озер 600 – 800 гС/ м2 в год, олиготрофных озер 50-300 гС/ м2 в год, болот 2000 гС/ м2 в год.
