Температурный режим. Обусловлен: 1) высокой теплоемкостью воды, 2) тем, что плотность воды максимальна при 40С, (а лед имеет меньшую плотность

Обусловлен: 1) высокой теплоемкостью воды, 2) тем, что плотность воды максимальна при 4⁰С, (а лед имеет меньшую плотность, чем вода).

ТР отличается меньшим притоком тепла и большей стабильностью, чем на суше.

Особенности температурной стратификации: в озерах и прудах умеренных широт вода делится на три слоя:

а) эпилимнион, где температура испытывает резкие сезонные колебания;

б) термоклин (металимнион), переходный, где происходит резкий перепад

температур;

в) глубоководный (гиполимнион), где в течение года температура изменяется

незначительно; аналогичное разделение проводят в морской среде.

Летом – прямая стратификация, зимой – обратная (с глубиной температура возрастает: поверхностный слой имеет температуру около 0⁰С, на дне – 4⁰С).

Поскольку температурный режим водоемов отмечается большей стабильностью, чем на суше, среди гидробионтов чаще распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном в мелких водоемах и в литоральной зоне океанов и морей.

Плотность воды

Вода в 800 раз плотнее, чем воздушная среда. Плотность воды зависит от их состава (у дистиллированной воды – 1 г/ см³, при наличии растворенных солей может возрастать до 1,35 г/см³) и от глубины (на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм.). Высокая плотность обуславливает особенности строения тела. У гидрофитов редуцированы механические ткани, так как вода их “поддерживает”, плотность важна для бесскелетных форм, так как позволяет им парить в водяной толще. Водные организмы адаптированы к высоким давлениям, например, жуки-плавунцы, инфузории выдерживают до 600 атм.

Световой режим

Интенсивность освещения в воде сильно ослаблена (часть света отражается от поверхности, часть поглощается водной толщей), хотя и зависит от прозрачности воды. В океанах прозрачность высока и на глубину 140 м доходит 1% радиации, а в небольших озерах со стоячей водой на глубине 2 м остаются доли процента. Прозрачность воды может изменяться в зависимости от ряда условий: разрастания фитопланктона, поступления взвесей.

Лучи разных участков солнечного спектра неодинаково поглощаются водой, поэтому с глубиной изменяется спектральный состав, ослабляются красные лучи (сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют вначале зеленый, затем голубой, синий, сине-фиолетовый цвета, сменяясь в дальнейшем постоянным мраком). Соответственно сменяют друг друга с глубиной и живые организмы (адаптация к недостатку и спектральному составу – хроматическая адаптация – происходит за счет выработки дополнительных пигментов). Зеленые растения – бурые водоросли – красные водоросли.

Глубина водной среды оказывает влияние и на окраску животных (поверхностные слои воды – ярко и разнообразно окрашенные животные, глубоководные виды обычно лишены пигментов, в сумеречной зоне океана животные окрашены в цвета с красноватым оттенком – маскировочная окраска – красный в сине-фиолетовых лучах воспринимается как черный).

Солевой режим

Солевой состав вод формируется под действием естественно исторических и геологических условий, а также при антропогенном воздействии. По общей минерализации воды делят на пресные (1 г/л), солоноватые (1-25 г/л), морской солености (26-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). Наиболее важными из анионов являются карбонаты, сульфаты и хлориды; из катионов – натрий, калий, кальций, магний. В пресных водах преобладают гидрокарбонат-ионы, катионы кальция (64%), магния (17%), натрия (16%), калия (3%).

Соленость воды в водоемах является величиной относительно постоянной, в результате чего большинство водных обитателей являются стеногалинными. Разница в концентрации солей в водоемах суши и морях является серьезным препятствием в миграции видов. Эвригалинные организмы – лещ, пресноводный судак, семействокефалевых.

Газовый режим

Основными газами в водной среде являются О₂ и СО₂.

Кислород в воде – важнейший экологический фактор (проступает в воду из воздуха и выделяется в процессе фотосинтеза. Коэффициент его диффузии в 320 тыс. раз меньше, чем в воздухе, а концентрация в воде в 21 раз ниже, чем в атмосфере. С повышением температуры и солености концентрация О₂ в воде падает. Если воды богаты жизнью, может создаваться дефицит О₂ из-за усиленного его потребления. Около дна водоемов преобладают анаэробные условия. В застойных водоемах также вода обеднена кислородом. Среди водных обитателей имеются эвриоксибионты: пресноводные олигохеты, брюхоногие моллюски. Слабую насыщенность воды кислородом выносят сазан, линь, караси. В то же время такие виды, как радужная форель, гольян и др. являются стенооксибионтами.

Дыхание гидробионтов осуществляется как через поверхность тела, так и через специализированные органы – жабры, трахеи, легкие. У отдельных видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания (двоякодышащие рыбы, легочные моллюски, некоторые ракообразные), у некоторых (ластоногие, китообразные, водяные жуки и т.д.) – атмосферный тип дыхания, они нуждаются в контактах с воздушной средой.

СО₂(поступает в воду из атмосферы,дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов). Углекислый газ растворяется в 35 раз лучше кислорода и его содержание в воде в 700 раз больше, чем в атмосфере (0,2-0,5 мг/л). Он необходим водным растениям для фотосинтеза, а некоторым животным для формирования известковых скелетных образований.

рН

Кислотность сказывается на распространении водных организмов. Пресноводные бассейны с рН 3,7-4,7 считаются кислыми, 6,9-7,3 – нейтральными, более 7,8 – щелочными. В морских водоемах рН везде одинакова и составляет 8,3. В пресных водоемах кислотность может варьировать. В водоемах с рН ниже 5 и выше 10 жизнь практически отсутствует. Пример – озера Скандинавии, пострадавшие от кислотных осадков.

В качестве резюме можно выделить особенности водной среды обитания физического и химического порядка. Особенности:

Физические

Вода – гомогенная среда обитания (однофазная система).

Вода обладает высокой теплоемкостью, а значит в ней невелики перепады температур. Организмам, в ней обитающим, не нужно приспосабливаться к резким перепадам температур.

Вода – относительно плотная среда, поэтому животные организмы должны вырабатывать особые приспособления для передвижения. Плотность воды способствует редуцированию поддерживающих тканей. Согласно закону Архимеда, водные животные в меньшей степени должны следить за своим весом, чем наземные. Сравнение: слон – синий кит.

Вода поглощает солнечную радиацию. Поэтому для водных организмов менее опасно коротковолновое излучение. Однако фотосинтез может осуществляться только в самом верхнем слое гидросферы.

Химические

В воде (крупных водоемах – моря, океаны) низкое содержание биогенных элементов, что связано с большим расстоянием от их источника – донных осадков – до зоны фотосинтеза.

В связи с низкой растворимостью кислорода в воде он является лимитирующим фактором. В значительной степени он находится под влиянием содержания биогенных элементов, температуры, мутности, органического вещества.

В целом вода является более стабильной средой и водные организмы обладают меньшей экологической пластичностью по сравнению с наземными. Пресноводные растения и животные более пластичны, чем морские; прибрежные обитатели более пластичны, чем обитатели открытых зон; обитатели поверхностных зон более пластичны, чем глубоководные. Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы развития организма.

Особенности адаптаций растений к водной среде:

· поглощают влагу и минеральные соли из окружающей среды (питание осуществляется всей поверхностью тела) – слабое развитие проводящей ткани и корневой системы;

· обитают во всей водной толще – низшие растения имеют специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют парить в воде, в стеблях и листьях высших растений есть воздухоносные межклеточные полости;

· особенности размножения – часто вегетативным путем (т.к. низкие температуры отрицательно сказываются на генеративных органах, высокая плотность воды затрудняет перенос пыльцы) или выносят цветоносные стебли в воздушную среду, пыльца разносится ветром и поверхностными течениями, также распространяются плоды и семена.

Особенности адаптаций животных:

· развиты приспособления, которые увеличивают их плавучесть (скопления жира в теле, плавательные пузыри, воздухоносные полости и т.д.) или уменьшают ее, позволяя удерживаться на дне (плотность тела больше плотности воды, специальные приспособления для прикрепления к субстрату и т.д.) и противостоять течениям;

· у ряда животных развит особый тип питания – отцеживание взвешенных в воде частиц (играют важную роль в биологической очистке водоемов);

· сильно ограничены возможности зрительной ориентации, ориентация на звук (звук в воде распространяется быстрее, чем в воздухе) развита лучше зрительной, отдельные виды улавливают инфразвуки, кроме этого свойственна хемоориентация (древний способ) – восприятие химизма среды;

· известно более 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации, сигнализации, защиты и нападения.

Наземно-воздушная среда

Особенностью наземно-воздушной среды является то, что организмы, которые в ней обитают, окружены газообразной средой, характеризующейся низкой влажностью, плотностью и давлением, высокой концентрацией кислорода. Действующие здесь экологические факторы имеют ряд отличий от других сред: более высокую интенсивность света; значительные колебания температуры, изменения влажности в зависимости от географического положения, сезона и времени суток. Воздействие вышеуказанных факторов тесно связано с движением воздушных масс – ветра.

Рассмотрим подробнее некоторые из особенностей.