Понятие экологии.: Часть 3

Видео

Конспект

Водная среда обладает уникальными характеристиками, включая высокую плотность, значительные колебания давления, относительно низкую концентрацию кислорода, интенсивное поглощение солнечного света и другие особенности. Кроме того, различные водоёмы и даже их отдельные участки существенно различаются по степени солёности, скорости течений, количеству взвешенных частиц. Для донных организмов важное значение имеют характеристики грунта и процессы разложения органического вещества.

В связи с этим водные организмы вынуждены адаптироваться не только к общим свойствам водной среды, но и к специфическим локальным условиям. Все обитатели водной среды в экологии объединяются под общим термином "гидробионты". Они населяют как Мировой океан, так и континентальные водоёмы, включая подземные воды.

Ориентация животных в водной среде.

Особенности водной среды, такие как ограниченная видимость и постоянный полумрак, существенно снижают эффективность зрительной ориентации гидробионтов. Даже обладатели развитых органов зрения могут использовать их только на близких расстояниях из-за быстрого рассеивания света в воде.

Звуковая ориентация у водных обитателей развита значительно лучше, чем зрительная, поскольку звук в воде распространяется быстрее, чем в воздухе. Некоторые виды способны улавливать инфразвуковые колебания, возникающие при изменении волнового режима, что позволяет им заранее уходить на глубину перед штормом (например, медузы). Многие водные организмы (млекопитающие, рыбы, моллюски, ракообразные) активно используют звуковую коммуникацию. Способы звукоизвлечения разнообразны: у ракообразных это трение частей тела, у рыб - вибрация плавательного пузыря, движение плавников и другие механизмы. Звуковые сигналы преимущественно служат для внутривидового общения координации в стае, привлечения партнеров, особенно у обитателей мутных вод и глубоководных видов.

Эхолокация (восприятие отраженных звуковых волн) используется китообразными и некоторыми другими видами для навигации и поиска пищи. Около 300 видов рыб обладают электрорецепцией, генерируя электрические импульсы разной частоты для ориентации и коммуникации. Некоторые морские рыбы генерируют до 2000 импульсов в секунду. Электрические органы также используются для защиты и нападения (электрический скат, угорь).

Для определения глубины гидробионты используют восприятие гидростатического давления через специальные органы (статоцисты, газовые камеры).

Хеморецепция - наиболее древний и универсальный способ ориентации водных животных. Многие гидробионты обладают исключительно чувствительным обонянием. Например, мигрирующие рыбы точно находят места нереста или кормежки, ориентируясь по запахам. Эксперименты с лососями показали, что особи с нарушенным обонянием теряют способность находить родные реки, тогда как нормальные рыбы безошибочно определяют путь. Особенно тонкое обоняние развито у видов, совершающих длительные миграции.

Адаптации организмов к пересыхающим водоёмам.

На нашей планете существует множество непостоянных мелководных водоёмов, образующихся после паводков, обильных осадков или таяния снега. Несмотря на кратковременность существования таких водоёмов, в них успешно обитают различные водные организмы.

Главными особенностями видов, населяющих пересыхающие водоёмы, являются:

способность к быстрому размножению в больших количествах

устойчивость к продолжительному отсутствию воды

Многие представители фауны таких водоёмов (щитни, ветвистоусые рачки, планарии, олигохеты, моллюски, а также некоторые рыбы - вьюны, африканские протоптерусы и южноамериканский лепидосирен) при высыхании водоёма зарываются в ил, переходя в состояние гипобиоза с замедленным метаболизмом.

Другие организмы выработали иные стратегии выживания:

Образование устойчивых цист (солнечники, инфузории, веслоногие рачки, турбеллярии, нематоды Rhabditis)

Пережидание неблагоприятного периода в виде покоящихся яиц

Способность полностью высыхать с последующим восстановлением при увлажнении (некоторые коловратки, тихоходки и нематоды)

Особенно впечатляющей является способность некоторых микроскопических обитателей полностью обезвоживаться, превращаясь в тонкую плёнку, а затем возвращаться к жизни при появлении воды. Эти организмы населяют микроводоёмы в моховых и лишайниковых подушках, где условия влажности крайне непостоянны.

Фильтрационное питание представляет собой особый способ потребления пищи, при котором водные организмы отфильтровывают взвешенные в воде органические частицы и мелкие живые организмы. Такой пассивный метод питания, не требующий активного поиска добычи, характерен для многих групп гидробионтов, включая пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, многощетинковых червей, мшанок, асцидий и планктонных ракообразных. Эти организмы-фильтраторы выполняют важнейшую функцию биологической очистки водоемов. Например, мидии, обитающие на одном квадратном метре, способны пропускать через свою мантийную полость от 150 до 280 кубических метров воды в сутки, эффективно осаждая взвешенные частицы. Мелкие планктонные рачки, такие как пресноводные дафнии и циклопы или массовый морской вид Calanus finmarchicus, могут фильтровать до 1,5 литров воды в день на одну особь. Особенно эффективно работают как природные очистительные системы прибрежные зоны океана, где сосредоточены большие скопления фильтрующих организмов, непрерывно процеживающих огромные объемы воды и поддерживающих ее чистоту в масштабах целых экосистем.

Особенности водной среды непосредственно влияют на эволюционные приспособления организмов, их поведенческие стратегии и механизмы использования доступных ресурсов, формируя сложную систему взаимосвязанных процессов. Например, благодаря значительной плотности воды стало возможным существование планктонных сообществ, а наличие в толще воды взвешенных организмов создало условия для возникновения фильтрационного способа питания, который, в свою очередь, позволил развиться сидячему образу жизни многих видов. Это привело к формированию глобальной системы биологической очистки водоемов, в которой участвуют разнообразные гидробионты - от микроскопических простейших до сложноорганизованных позвоночных, населяющих как придонные слои, так и толщу воды.

Исследования показывают, что в умеренных широтах весь объем озерной воды многократно (от нескольких до десятков раз) проходит через фильтрационные системы водных организмов в течение одного вегетационного периода. Еще более впечатляют масштабы этого процесса в Мировом океане, где полный цикл фильтрации воды происходит всего за несколько дней. Серьезную экологическую проблему представляет нарушение деятельности фильтрующих организмов в результате антропогенного воздействия, что ставит под угрозу естественные механизмы поддержания чистоты водных экосистем.