1. Гидробиология наука о жизни организмов в воде
 Скачать 247.92 Kb.
|
|
11. Световые условия в воде, восприятие света гидробионтами. Свет прямо или косвенно является одной из самых необходимых условий жизни гидробионтов. Значение света для органического мира заключается в том, что: • оно необходимо для существования зеленых растений, которые являются источником питания водных животных; • свет непосредственно влияет на ход обмена веществ, суточный ритм активности, способа получения пищи, защиты от врагов; • свет влияет и на созревание половых продуктов. Ряд гидробиологов считают, что подъем рыб и других животных с половыми продуктами, созревают, к поверхностным слоям водоема. В чистой воде на глубину 10 м проникает всего 2 % красных лучей, оранжевых - 8%, желтых - 32%, а синих - 75%. На глубинах свыше 500 м присутствуют только фиолетовые лучи - они распространяются до глубины около 1500 м. Проникновению света вглубь водоемов препятствует и процесс рассеивания солнечных лучей. Рассеивание света происходит благодаря отражению световых лучей от различных взвешенных в воде частиц, а также вследствие отражения их от молекул самой воды. Рассеиваются преимущественно коротковолновые лучи. Окраска водоемов зависит от тех лучей, благодаря процессу рассеивания света выходят из воды и попадают в глаз наблюдателя. Из чистой воды выходят преимущественно синие лучи. Поэтому, чем прозрачнее воды, тем она кажется более голубой. В воде, в которой содержится много взвесь, рассеиваются преимущественно желтые, зеленые лучи. Поэтому такая вода воспринимается нами как зеленая или коричневая. С условиями освещения очень тесно связано вертикальное распределение растительности как донной, так и пелагических. В пресных водоемах вследствие их значительно меньшей прозрачности растительность обычно встречается не ниже 30 м. Глаза у рыб разного цвета. У морского петуха - голубые, у меч-рыбы - темно-синие, в илового прыгуна - красные, в бризкуна - ярко-желтые с большим черным зрачком посередине, в білоочки - белые, в зеленоочки - зеленые. Спектр света, который воспринимается глазами большинства рыб и беспозвоночных другой, чем у человека. Только у рыб, которые обитают в верхних слоях водоема, шкалы свет восприятия приближаются к человеческим. Рыбы же, которые живут в сутінковій зоне и в абісалі, воспринимают лишь незначительную количество лучей солнечного спектра. Большинство рыб (кроме акул) различают цвета, потому что сетчатка их глаз содержит колбочки (нервные клетки, различают цвета) и палочки (клетки нечувствительны к цвету). У рыб, которые обладают цветным зрением, отмечается затягивающая действие света определенного цвета. Это свет имеет, как правило, сигнальное значение. Например, на черноморскую ставриду наиболее привлекательно действует оранжевый-красный цвет, который ассоциируется с утренней окраской верхних горизонтов воды, в условиях которого осуществляется питание ставриды. Черноморского же горбыля привлекает зелено-синий цвет, который ассоциируется с цветом прибрежных зарослей, где эта рыба обитает. В прозрачной воде рыбы видят на расстоянии до 15 м. Они четко различают предметы, их форму, цвет и даже оттенки цветов в пределах 1-1,5 м. Особенности строения глаз рыб дают им возможность наблюдать за значительной частью окружающей среды. Не поворачивая тела, рыбы могут видеть предметы каждым глазом в секторе около 150°, а по горизонтали - в секторе около 160-170° (рис.2). Однако наиболее четко они различают те надводные предметы, расположенные непосредственно над ними, под углом около 97°. 12. Влияние на гидробионтов солнечной и ионизирующей радиации, звука, электричества, магнетизма. Радиоактивное загрязнение. Известно, что радиация разрушает ткани растений и животных, приводит к генетическим мутациям, бесплодию, а при достаточно высоких дозах - к гибели. Механизм воздействия радиации на живые организмы до сих пор окончательно не выяснен, отсутствуют и эффективные способы смягчения или предотвращения негативных последствий. Но известно, что радиация накапливается, т.е. повторяющееся облучение малыми дозами может в конечном счете действовать так же, как и однократное сильное облучение. В условиях сильного освещения фотопозитивные организмы могут приобретать отрицательный фототропизм и уходить от света. По этой причине в прозрачных водоемах во время высокого стояния Солнца многие водоросли перемещаются из самого поверхностного слоя воды на глубину нескольких метров, избегая повреждающего действия излишней радиации. Например, водоросли Gymno-dinium kovalevskyi и Prorocentrium mlcans становятся фотонегатнпнымн при ингибирующей фотосинтез освещенности 20 тыс. лк. Знак фототропизма не представляет собой постоянного свойства организмов, а имеет приспособительное значение. В озерах и водохранилищах с прозрачностью 1 - 2 м на глубину 1 м проникает не более 5—10% энергии всей поступившей радиации, глубже 2 м от нее остаются только десятые доли процента, что составляет 0,015—0,04 Дж/см2 мин. В больших чистых озерах и морях с прозрачностью 10 - 20 м солнечная радиация пропикает глубже и обычно в 10 м от поверхности равна 0,20— 0,4 Дж/см2 мин, в 20 м - 0,04 - 0,08 и в 30 м - 0,002 - 0,004 Дж/см2 мин. Звук, электричество и магнетизм играют в жизни гидробионтов в основном сигнальную роль (средства общения, ориентации и оценки среды). Восприятие звука у водных животных развито относительно лучше, чем у наземных. Если свет в воде угасает во много раз быстрее, чем в воздухе, то звук, наоборот, быстрее и дальше распространяется в воде. Некоторые гидробионты могут улавливать инфразвуковые колебания, благодаря чему «слышат» звуки, возникающие от трения волн о воздух (8 - 13 Гц). Вследствие этого они (например, медузы) заранее узнают о приближении шторма и отплывают от берегов, где могли бы пострадать от ударов волн. Известное значение в жизни гидробионтов имеют шумовые нагрузки, связанные с деятельностью человека - работой лодочных и корабельных моторов, турбин, подводным бурением, сейсморазведкой и др. Звуковое давление земснаряда в 36 дБ уже на расстоянии 150 м вызывало уход рыб от источника шума (Копарауа, 1980). Как известно, движение проводников в магнитном поле и его изменение вокруг проводников индуцирует в них возникновение электротока. Таким образом гидробнонты, имеющие электрорецепторы, могут опосредованно ориентироваться в магнитных полях. Особенно важное значение в этом отношении имеет геомагнитное поле, его горизонтальная и вертикальная составляющие. Периодические колебания магнитного поля Земли (повышение напряжения в периоды равноденствий и в полдни, изменение угла склонения на протяжении суток) служат гидробионтам хорошим датчиком времени. 13. Реки представляют собой водоемы, водная масса которых перемещается от истока к устью вследствие разницы их положения над уровнем моря, т. е. под влиянием силы тяжести. Наиболее крупными реками в РБ являются Днепр, Припять, Западная Двина, Неман, Сож, Березина. Они относятся к типу так называемых равнинных рек и принадлежат к бассейнам двух морей – Черного и Балтийского. Притоками Днепра являются Припять, Сож и Березина. Река Припять имеет протяженность 802 км. В верхнем течении на протяжении около 230 км протекает по территории Украины, далее на протяжении около 510 км – по территории нашей республики, затем снова по территории Украины, где и впадает в Днепр. Река Сож в пределах Беларуси протекает по территории Могилевской и Гомельской областей. Общая длина реки 648 км, в пределах Белоруссии – 493 км. Река Березина протекает по территории Минской и Могилевской областей, ее общая длина составляет 613 км. Река Западная Двина. Верховье реки протяженностью около 300 км находится на территории России, средняя часть (350 км) – на территории Беларуси и низовье (355 км) – на территории Латвии. В пределах нашей страны река протекает через такие крупные промышленные центры, как Витебск и Полоцк. Река Неман протекает по территории Беларуси (Минская и Гродненская области), Литвы и РФ (Калининградская область). Общая протяженность реки 937 км, в пределах нашей страны – около 480 км, включая пограничный участок. Наиболее крупными притоками Немана являются реки Вилия и Щара. Биото́п (от греч. βίος — жизнь и τόπος — место) — относительно однородный по абиотическим факторам среды участок геопространства (суши или водоёма), занятый определённым биоценозом. Характерный для данного биотопа комплекс условий определяет видовой состав обитающих здесь организмов. Различают следующие биотопы водоемов: пелагиаль - толща воды; бенталь - дно сприлегающим слоем воды; нейсталь - поверхностный слой воды, граничащий с атмосферой. Среди населения пелагиали различают представителей планктона и нектона. К первым относятся формы не способные противостоять потокам воды, переносящим их с места на место – водоросли, простейшие, рачки, коловратки и другие мелкие организмы. Своеобразной жизненной формой является криопланктон – население талой воды, образующейся под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. Днем организмы криопланктона ведут активный образ жизни, а ночью вмерзают в лед. Некоторые из них при массовом развитии могут даже окрашивать снег или лед. К нектонным формам принадлежат крупные животные, двигательная активность которых достаточна для преодоления водных течений (рыбы, кальмары, млекопитающие). В бентали жизненные формы гидробионтов представлены бентосом – организмами, обитающими на поверхности грунта и в его толще (соответственно, эпи- и эндобентос) и перифитоном (peri – вокруг, phyton – растение) – совокупностью организмов, поселяющихся на различных предметах и телах других организмов. В нейстали обитают представители нейстона (nein – плавать) – микроскопические или мелкие формы, населяющие приповерхностный слой воды, и плейстона(pleusis – плавать) – организмы крупных или средних размеров, часть тела которых погружена в воду, а часть выступает над ней. Среди нейстонных организмов также выделяют тех, кто обитает на поверхности водяной пленки – эпинейстон. В пресных водоемах это клопы-водомерки Gerris и Hydrometra, жуки – вертячки Cyrinus, мухи Ephydra; а на поверхности океанов многочисленны клопы-водомерки Halobates. Совокупность организмов, населяющих верхний слой воды толщиной 5 см, называют гипонейстоном. Для представителей плейстона характерна двойственность адаптаций, соответствующая тому, что часть их тела находится в воде, а часть – в воздухе. 14. В океане вместе с входящими в него морями различают прежде всего две экологические области: толщу воды — пелагиаль и дно — бенталь. В зависимости от глубины бенталь делится на сублиторальную зону — область плавного понижения суши до глубины примерно 200 м, батиальную — область крутого склона и абиссальную зону — область океанического ложа со средней глубиной 3—6 км. Еще более глубокие области бентали называют ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Выше уровня приливов часть берега, увлажняемая брызгами прибоя, получила название супралиторали. Обитатели абиссальных и ультраабиссальных глубин существуют во мраке, при постоянной температуре и чудовищном давлении в несколько сотен, а иногда и около тысячи атмосфер. Поэтому одно лишь указание на то, в какой зоне бентали обитает тот или иной вид организмов, уже говорит о том, какими общими экологическими свойствами он должен обладать. Все население дна океана получило название бентоса. Организмы, обитающие в толще воды, или пелагиали, относятся к пелагосу. Пелагиаль также делят на вертикальные зоны, соответствующие по глубине зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя граница эпипелагиали (не более 200 м) определяется проникновением солнечного света в количестве, достаточном для фотосинтеза. Зеленые растения глубже этих зон существовать не могут. В сумеречных батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь микроорганизмы и животные. Разные экологические зоны выделяются и во всех других типах водоемов: озерах, болотах, прудах, реках и т. д. Разнообразие гидробионтов, освоивших все эти места обитания, очень велико. В отличие от полезных ископаемых биологические ресурсы относятся к категории возобновляемых. Поэтому их величина в гидросфере определяется не количеством имеющихся промысловых организмов, а их приростом т.е. продукцией. Мерой реализации этой продукции служит величина промысла. В настоящее время величина мирового промысла водных организмов достигает более 70 млн. т, из которых рыбы составляют 89 % и 11 % – нерыбные объекты. Среди них наибольшее значение по весу имеют моллюски, затем киты, ракообразные и гидрофиты. Преобладающая часть гидробионтов промышляется в Мировом океане и только 10% в пресных водоемах. Для развития промысла в Мировом океане характерно его смещение из прибрежных районов в открытые, из поверхностных вод в глубинные. В настоящее время в пределах шельфа и неретической зоны вылавливается 64 %, на склоне – 33 %, в пелагиали – 2,6 %. Наибольшее значение в мировом промысле имеют рыбы, из которых 90 % промышляются в морях и около 10 % в пресных водах. Большая часть вылавливаемых рыб планктофаги – 53 %, хищники – 22 % и бентофаги – 5,5%. Среди моллюсков первое место в промысле занимают устрицы, затем идут кальмары, морское ушко, мидии, гребешки, осьминоги, брюхоногие. Помимо съедобных моллюсков значительное место в промысле занимают те двустворчатые, из которых добывается жемчуг и изготавливается перламутр. Большое количество битых раковин собирается ежегодно на побережье, перемалывается и используется для подкормки домашней птицы. Среди ракообразных первое место в промысле занимают креветки, затем идут крабы (главным образом камчатский), омары и лангусты. Из растений для пищевых целей используют красные водоросли (порфира), из зеленых – ульва. Из других красных добывают агар, из бурых – йод, химические вещества, витамины. Для изготовления бумаги, тканей, набивочных материалов и удобрений используется морская трава – Zostera 15.Температура. Играет важную роль в жизни водных животных. Все жизненно важные процессы, которые протекают в организмах, зависят от температуры. Она определяет скорость и характер обмена веществ. Благодаря высокой теплоемкости воды, колебания температуры в ней не так значительны, как в атмосфере над сушей. Вода сглаживает суточные и сезонные колебания температуры. Оптимальная температура для вида зависит от условий его обитания, к которым он приспособился в процессе эволюции. Среди организмов различают пойкилотермных – имеющих непостоянную температуру тела и гомойотермных, у которых температура тела постоянна. Повышение температуры окружающей среды у пойкилотермных организмов вызывает ускорение жизненных процессов. У гомойотермных организмов в процессе эволюции выработалась способность поддерживать постоянную температуру тела, благодаря интенсивному обмену веществ, хорошей тепловой изоляции, которая может создаваться слоем подкожного жира, густым оперением или волосяным покровом. Основным источником тепла в морях служит энергия солнечной радиации, поэтому распределение температур на поверхности и в верхнем слое воды в значительной степени зависит от климата соответствующей части планеты, в которой располагается данный водный бассейн. Действующие подводные вулканы также служат источником тепла. Плотность. Плотность тканей морских животных в основном примерно равна плотности морской воды в поверхностных слоях. Давление. Организмы испытывают давление, которое возрастает при погружении на каждые 10 м соответственно на 1 атмосферу. Внешнее давление нейтрализуется внутренним, что и позволяет животным обитать на больших глубинах. Среди морских животных по отношению к давлению различают эврибатные (широкий диапазон глубин обитания) и стенобатные (узкий диапазон глубин обитания) виды. Начиная с некоторых глубин (максимум несколько сотен метров) давление становится столь высоким, что регулирование плавучести с помощью плавательного пузыря или воздушных камер становится невозможным. Это ограничивает проникновение на глубину рыб и головоногих моллюсков, использующих этот механизм Свет. Глубина проникновения солнечной радиации зависит от веществ, растворенных и взвешенных в воде, и, оказывает существенное влияние на распределение животных в море. На глубине 1 м инфракрасное излучение полностью поглощается, а видимый свет наполовину слабее, чем на поверхности. На глубине 200–400 м света для существования растений уже не хватает. Большие глубины практически лишены освещения и животные там обитают в темноте. Глубина, где энергия солнечного света, которую могут усвоить растения, становится равной их затратам на дыхание, т. е. наступает невозможность фотоавтотрофного питания, называется компенсаторной. Кислород. Содержание этого газа в морской воде колеблется незначительно и ограничено, так как он слабо растворяется в воде. Насыщение им осуществляется в верхних слоях, где живут растения, наблюдается волнение и перемещение вод. Количество кислорода здесь достигает 9 мл/л при 0 °С. В экваториальных водах оно значительно меньше. По мере приближения к полюсам содержание кислорода в морской воде увеличивается. На глубинах 1000–1500 м его концентрация повышается из-за холодных течений, идущих из северных в бореальные области океана. Соленость. В морской воде соленость имеет большое значение. В открытом океане средняя концентрация растворенных солей равна 35 ‰, в тропических морях она бывает выше из-за значительного испарения, а в полярных водах – ниже, особенно летом, из-за тающих льдов. Соленость морской воды подвержена значительным пространственным и сезонным колебаниям. Моря значительно различаются между собой по концентрации солей. Течения. Являются важнейшим фактором существования и распространения морских организмов. Они влияют на распределение температуры в море, смещая его температурные зоны, а также на соленость отдельных участков. Основные океанические течения описывают гигантские круговороты. Живые организмы населяют от поверхности до наибольших глубин. По типам местообитаний различают пелагические организмы, населяющие толщу воды (пассивно плавающие — планктон и активно плавающие — нектон), и организмы, населяющие дно(бентос). Из растительных организмов только бактерии и некоторые низшие грибы встречаются в повсеместно. Бактерии играют большую роль в биологическом, химическом и геологическом процессах. Растительные организмы населяют только верхний освещенный слой (главным образом до глубины около 50—100 м), в котором может осуществляться фотосинтез. Фотосинтезирующие растения создают в первичную продукцию, за счёт которой существует всё остальное население. В фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли, перидинеи и кокколитофориды из жгутиковых. Донные растения (фитобентос) включают главным образом диатомовые, зелёные, бурые и красные водоросли, а также неск. видов травянистых цветковых растений. Животный мир ещё более разнообразен. Обитают представители почти всех классов современных свободноживущих животных. Фауна включает более 160 тыс. видов. Из позвоночных животных, кроме рыб, обитают некоторые черепахи и змеи (около 50 видов) и более 100 видов млекопитающих, главным образом китообразных и ластоногих. Постоянно связана с жизнь некоторых птиц (пингвинов, альбатросов, чаек и др. — около 240 видов). Наибольшее видовое разнообразие животных характерно для тропических районов. Донная фауна особенно разнообразна на мелководных коралловых рифах. По мере увеличения глубины разнообразие жизни убывает. На самых больших глубинах (более 9000—10000 м) обитают лишь бактерии и несколько десятков видов беспозвоночных животных. |