1. Гидробиология наука о жизни организмов в воде
 Скачать 247.92 Kb.
|
|
§ Среди щупалец медузы цианеи живут маленькие рыбки трески и пикши. § Водоросли, лишайники и мхи прикрепляются к коре деревьев. Они пита-ются отмирающей корой дерева хозяина, при этом самому дереву не при-нося никакого вреда (пользы, впрочем, тоже). Это, пожалуй, самый яркий пример проявления комменсализма растений. § В полости голотурии «морского огурца» обитают различные мелкие виды животных. § Пресноводная рыба гольчак откладывает свои икринки в полость дву-створчатого моллюска беззубки. Аменсализм-это отношения между организмами разных видов, в кото-рых один организм ингибируется или разрушается, в то время как другой ор-ганизм остается незатронутым. В основном существуют два типа аменса-лизма: конкуренция и антибиоз. При конкуренции один большой или более выносливый и сильный организм подавляет другой, лишая его убежища или источника пищи. При антибиозе один организм выделяет вещества (например, антибиотики), угнетающие другой организм, но не затрагивающие тот орга-низм, который их выделил. Два примера антибиоза включают пеницилл на хлебе и дерево орех черный. Вам, вероятно, не приятно думать об этом, но многие виды бактерий и грибов прекрасно развиваются на хлебе при благо-приятных условиях. Пеницилл обычно растет на любом хлебе с истекшим сро-ком годности. Этот грибок способен продуцировать пенициллин, убивающий многие формы бактерий, которые также могли бы распространится на хлебе. Именно открытие бактерия-убийственных свойств пенициллина привело к его использованию в качестве антибиотического лекарства. Пеницилл не извле-кает выгоду из гибели других бактерий, что делает его хорошим примером ан-тибиоза. Аменсализм весьма распространен в водной среде. Например, сине-зеленые водоросли, вызывая цветение воды, тем самым отрав-ляют водную фауну, а иногда даже скот, который приходит на водопой. 54. Стимуляция и Ингибирование Стимуляция – это активное развитие Ингибирование – это активное подавление Одни вещества действуют подавляюще по отношению у другим поскольку в природе всегда идет корнкуренция. Это на экологическом уровне это присуще любому из классов или видов т.е. млекопитающие (Хищник- Жертва) или растения (Сорняк – Культурное растение). 55. Сукцессии гидробиоценозов и их формы. Сукцессия-это последовательная, закономерная смена одних сообществ другими на определённом участке территории, обусловленная внутренними факторами развития экосистем. Каждое предыдущее сообщество предопределяет условия существования следующего и собственного исчезновения. Это связано с тем, что в экосистемах, которые являются переходными в сукцессионом ряду, происходит накопление вещества и энергии, которые они уже не в состоянии включить в круговорот, преобразование биотопа, изменение микроклимата и других факторов, и тем самым создаётся вещественно-энергетическая база, а также и условия среды, необходимые для формирования последующих сообществ.Виды сукцессий: Первичная сукцессия-это зарастание места, ранее не занятого растительностью: голых скал или застывшей вулканической лавы. Жить на таком грунте способны лишь немногие растения, их называют пионерами сукцессий. Типичные пионеры-мхи и лишайники. Они изменяют грунт, выделяя кислоту, которая разрушает и разрыхляет камни. Отмирающие мхи и лишайники под действием бактерий-редуцентов разлагаются, а их остатки перемешиваются с рыхлым каменистым субстратом (песком). Так образуется первая почва, на которой уже могут расти другие растения. Вторичная сукцессия-относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества. В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время-до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия-медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Типы сукцессионных изменений : Итак, в ходе сукцессии облик сообщества постоянно меняется. Меняется и функционирование экосистемы. Как уже отмечалось, сукцессия-это закономерный и направленный процесс, поэтому общие изменения, происходящие на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве главных или основных можно назвать следующие четыре типа сукцессионных изменений. 1.Первое: виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются. 2.Изменение видового состава часто определяется конкуренцией; ведь происходящие в ходе сукцессии изменения экосистемы создают благоприятные условия для колонизации сообщества новыми видами. По этой причине сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового разнообразия организмов. Это — второе важное сукцессионное изменение. 3.К третьему следует отнести увеличение биомассы органического вещества. Это относится как к водной, так и к наземной среде. Разлагающееся органическое вещество, или гумус, состоящее из остатков детрита и микроорганизмов, накапливается по ходу сукцессии. 4.Наконец, четвертое изменение состоит в снижении чистой продукции сообщества и повышении его дыхания. Это наиболее важное явление сукцессии. На ранних стадиях первичной сукцессии общая первичная продукция высока, но на последующих стадиях продуктивность автотрофов падает. 56. Биоценозы Мирового океана и континентальных водоемов. Для биоценозов континентальных водоемов очень характерно преобладание деструкции органических веществ над их новообразованием. В отличие от Мирового океана континентальные водоемы получают с суши вместе с поверхностным стоком относительно большее количество аллохтонного органического материала. За счет его энергии, дополняющей ту, которая связывается автотрофами, в континентальных водоемах развивается добавочное количество консументов. В итоге в континентальных водоемах биологическое рассеяние энергии преобладает над ее аккумуляцией. Биоценозы рек. В пределах одного водоема наибольшее варьирование факторов характерно для рек, и их биотопическому разнообразию соответствует значительное биоценотическое расчленение. Если река берет начало в области вечных снегов или ледников, планктон в ее истоках почти отсутствует. Примерно то же наблюдается в истоках рек, начинающихся из родников и болот. Речной планктон формируется с момента поступления его в реку из водоемов придаточной системы. Помимо этого, планктон развивается из различных зачатков, заносимых в реку с суши. Так как вынос водорослей (не сопротивляющихся течению) относительно сильнее, чем вынос животных, фитопланктон рек сравнительно богат. Из животных коловратки менее подвижны, чем ракообразные, и представлены богаче. В равнинных реках с прозрачной водой, в которых степень утилизации животными продуцируемого автотрофами органического вещества далека от максимальной, значительное количество водорослей и продуктов их распада поступает на дно. В реках или их отдельных участках с очень мутной водой биоценозы пелагиали крайне бедны продуцентами и макроконсументами, в то время как относительная роль микроконсументов сильно возрастает (развитие за счет аллохтонной органики) Дифференциация биоценозов на дне реки выражена резче, чем в пелагиали. На участках рек с каменистым дном бентос представлен литореофильными биоценозами. у. В местах с песчаным дном в условиях заметного течения формируются псаммореофильные биоценозы. Там, где ложе рек образовано глинами, возникают аргиллореофильные биоценозы. В медиали нижнего течения равнинных рек, а также в рипали других участков формируются пелореофильные биоценозы. В зарослях водных растений образуются фитореофильные биоценозы. Биоценозы озер. В отличие от рек в озерах автотрофный компонент биоценозов в значительной мере представлен фитобентосом, особенно в прибрежной части водоемов, где обычны мощные заросли высших растений. В результате отмирания макрофитов на грунте литорали, сублиторали и частично профундали накапливается огромное количество детрита. В профундали нет высших растений, грунт илистый и в большинстве озер здесь формируется сравнительно небогатый видами и однородный на большом пространстве пелофильный биоценоз. В нижней литорали наиболее характерны пелопсаммофильный и фитофильный биоценозы. Фитофильные биоценозы нижней литорали включают мелких хирономид и олигохет, поселяющихся на макрофитах и часто минирующих их. Для всех биоценозов открытой части озер типично преобладание деструкции над продукцией - результат поступления в круговорот дополнительной органики аллохтонного происхождения. Чем мельче озеро и шире относительная площадь его мелководья, тем большую роль играют биоценозы литорали, в которых продукция выше деструкции и, соответственно, повышается трофность всего водоема. Биоценозы водохранилищ. Для водоемов, сочетающих многие черты озер и рек, характерны как реофильные, так и лимнофильные биоценозы. Среди реофильных сообществ чаще других встречаются пелореофильные, в меньшей степени — псаммо- и литореофильные. Более характерные для водохранилищ лимнофильные сообщества заметно отличаются от озерных слабым или почти полным отсутствием прибрежных зарослей макрофитов. Сравнительно слабо представлен в водохранилищах и гетеротрофный компонент. С одной стороны, из-за слабого развития фитобентоса трофический потенциал донных биоценозов сравнительно низок, если не считать аллохтонную органику, используемую, в основном, бактериями и грибами. С другой стороны, на существовании донных сообществ отрицательно сказывается нестабильность грунта. Часто биоценозы дна оказываются недостаточно насыщенными из-за того, что исходный биофонд (реофилы рек) почти не сохраняются в измененных условиях, а пополнение новыми формами происходит медленно. Таким образом, даже имеющийся трофический потенциал водохранилищ в донных сообществах часто недоиспользуется. Преобладание деструкции над продукцией в сообществах водохранилищ (часто в десятки - сотни раз) выражено сильнее, чем в озерных и речных биоценозах. 57. Биоценозы подземных вод. Классификация Подземные воды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. Межпластовые воды – нижележащие водоносные горизонты, заключённые между двумя водоупорными слоями. Артезиа́нские во́ды — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Минера́льная вода – вода, содержащая в своём составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Зачастую в подземных водах малое количество живых организмов но они все же есть встречаются крайне редко. Из-за не стандартных абиотических факторов жизнь в подводных водах сложна и не все организмы могу т там жить. Сложность выживания в подземных водах обуславливается тяжелым воздухом, сравнительно чистой близко к стирильной вод, воду Бактериологические свойства подземных вод обусловливаются наличием в них микроорганизмов, в том числе, возможно, и патогенных. В пробах воды обнаруживается от сотен до миллионов бактерий в 1 см3. О бактериологической загрязненности воды судят по коли-титру — объему воды в кубических сантиметрах, в котором содержится одна кишечная палочка, и по коли-тесту — количеству кишечных палочек в 1 л воды. 58. Круговорот материи и энергопоток в гидросфере. Аккумуляция материи в гидросфере. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. Круговорот веществ в природе представляет собой совокупность повторяющихся процессов превращения или перемещения веществ, имеющую более или менее выраженный циклический характер. Начнем с круговорота воды. Это сложный геофизический процесс, основными звеньями которого являются: испарение воды, перенос ее паров воздушными потоками, образование облаков и выпадение осадков, поверхностный и подземный сток вод в океан. В этот геологический круговорот воды встраивается биологический (или биотический) круговорот. Растения всасывают воду из почвы, а затем испаряют ее (см. Транспирация). Часть поглощенной растениями воды идет на построение органических веществ, которые, окисляясь, снова образуют воду (см. Биологическое окисление). Любой живой организм поглощает и выделяет воду, используя при этом энергию, полученную зелеными растениями от солнечного света (см. Фотосинтез). Таким образом, именно излучаемая в виде света энергия Солнца «вращает колесо» круговорота воды, и не только воды, а и всех других веществ. Рассмотрим круговорот азота. Азот Земли находится в основном в ее атмосфере. Некоторые микроорганизмы, как свободноживущие (например, цианобактерии, азотобактер), так и симбиотические (например, клубеньковые бактерии бобовых), способны поглощать азот из воздуха и фиксировать его в своем теле в виде азотсодержащих органических соединений, превращать молекулярный азот в аммиак, хорошо усваиваемый растениями. Из растений азот в составе органических соединений поступает в организмы животных и других гетеротрофов.В конечных звеньях пищевых цепей органические вещества, попавшие в почву при разложении трупов и с выделениями организмов, служат пищей для бактерий и грибов. Определенные группы почвенных микроорганизмов (деструкторы) разлагают органические вещества до неорганических, которые могут усваиваться зелеными растениями. Так, органические соединения азота превращаются в почве в аммиак, который снова может быть усвоен растениями. Почвенные бактерии-хемосинтетики (см. Хемосинтез) окисляют аммиак до нитритов и нитратов, которые поступают с водой в растения и там восстанавливаются до аммиака. Есть в почве и микроорганизмы, превращающие аммиак в молекулярный азот, который поступает в атмосферу. В местах, где выпадает мало осадков, нитраты, образующиеся из гуано — помета колониальных птиц, питающихся живущей в океане рыбой, накапливаются в виде залежей селитры (например, в Чили). Вновь в круговорот азота ее возвращает человек, используя селитру для удобрения полей. Человек все активнее вмешивается в круговорот веществ. Например, осуществляется синтез сотен миллионов тонн азотных удобрений, но по своей интенсивности промышленная фиксация азота атмосферы уступает биологической и сопряжена с отравлением окружающей среды: излишки азотных удобрений атмосферные осадки смывают с полей в реки. Так они попадают в воду, потребляемую человеком. Оказалось, что нитраты не безвредны для человека — их излишек способствует образованию злокачественных опухолей. Кроме того, синтез азотных удобрений требует больших затрат энергии. Поэтому ученые интенсивно изучают механизм биологической фиксации атмосферного азота, чтобы разработать более эффективные пути обеспечения растений азотом (см. Азотфиксация). Источником фосфора биосферы являются в основном апатиты, встречающиеся во многих горных породах. Организмы извлекают его из почв и водных растворов, включая в многочисленные фосфорсодержащие органические соединения. С гибелью организмов он возвращается в почву и илы морей, где может концентрироваться в виде отложений (гуано, отложения костей рыб и т. д.). Поскольку большинство почв содержит недостаточное количество фосфора, внесение фосфорных удобрений исключительно важно для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Так же можно описать круговорот многих других элементов. Каждый из них имеет свои особенности, но важно подчеркнуть, что энергия для любого круговорота в конечном счете поступает от Солнца. Круговорот веществ сложен, и элемент «течет» от соединения к соединению не по одному руслу, а по нескольким, которые разветвляются и снова сливаются, причем круговороты различных элементов взаимосвязаны. Биологический круговорот лишь часть геологического, но его скорость в сотни тысяч и миллионы раз больше, поскольку все биологические превращения катализируются ферментами, которые в сотни тысяч и миллионы раз активнее неорганических катализаторов. Другая особенность биологического круговорота – это очень сильное концентрирование биологически важных химических элементов, например фосфора, а иногда даже редкоземельных (например, иттрия в хвощах). Биологический круговорот цикличен, потому что пищевые цепи имеют замкнутый характер. Это обеспечило возможность длительного существования жизни на Земле, поскольку в противном случае самые богатые запасы любого вещества были бы быстро исчерпаны. Из-за активного вмешательства человека в процессы, происходящие в природе, возникла проблема ее охраны (см. Охрана природы). Ряд веществ в результате геологических и космических процессов теряется, выходит из круговорота. Так, улетучивается с Земли в космическое пространство водород, образующийся при разложении воды. На дне океанов отлагаются биогенные карбонаты, выводя из круговорота углерод. А из космического пространства с солнечным ветром и метеоритами поступает на Землю углерод и ряд других элементов. При извержении вулканов из земных недр на поверхность выбрасываются углекислый газ, вода и другие соединения. Таким образом, круговорот веществ на Земле связан с глобальными геологическими, биологическими и астрономическими процессами, а также с сознательной деятельностью человечества. В биогеохимических круговоротах следует различать две части: 1) резервный фонд это часть вещества, не связанная с живыми организмами; 2) обменный фонд значительно меньшая часть вещества, которая связана прямым обменом между организмами и их непосредственным окружением. В зависимости от расположения резервного фонда биогеохимические круговороты можно разделить на два типа: 1) Круговороты газового типа c резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота). 2) Круговороты осадочного типа с резервным фондом в земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа и др.). |