Экологическая характеристика водной среды обитания. водная оболочка земли

Подпишите свой комментарий

Вода как живая среда содержит большое количество растворенного кислорода. Содержание кислорода уменьшается в горячих водоемах. В проточных водоемах больше кислорода, чем в стоячих. В соленых водах она меньше. На границе между двумя средами происходит постоянный газообмен: во время штормов вода обогащается кислородом, а в спокойных водах – наоборот. Олиготрофные воды богаче кислородом, чем эвтрофные. Адаптация гидробионтов к содержанию кислорода в воде – снижение метаболизма с увеличением глубины.Нестабильность субстрата – препятствие для существования бентосных организмов (неспособность строить укрытия, механические повреждения, вымывание в толщу воды, погребение под слоями осадка и т.д.)Движение воды – вынос за пределы биотопов с благоприятными условиями обитания и наоборот.

Водная среда

Мы говорили о факторах водной среды, которые влияют на жизнь животных и растений в водоемах. Среда всегда характеризуется определенным сочетанием, комплексом этих факторов, которые определяют адаптацию форм жизни. Эта адаптация касается как развития соответствующих функций и соответствующих им структур, так и закономерностей поведения и распределения организмов в водоемах. Приведенная классификация далеко не исчерпывает всего многообразия приспособлений гидробионтов к условиям жизни. Мы лишь обозначили возможность разделения их на четыре типа и привели несколько примеров.

Наземная среда

Наиболее заселенный живыми организмами участок биосферы, который характеризуется легким доступом к жизненно важному кислороду и источникам питания. Лучше всего в процессе эволюции к этой сфере существования приспособились позвоночные животные и членистоногие, многоклеточные.

Наземная среда характеризуется большой зависимостью от водных источников и в некоторых местах сталкивается с опасностью высыхания. Здесь постоянно меняется уровень влажности, температура воздуха, наблюдается изменение времени суток, месяцев и лет. Биология наземных существ очень сильно зависит от фактора их территориального нахождения.

Представители водной среды обитания

Представителями морских экосистем, к примеру, являются:

• кит;
• тунец;
• акула;
• моллюски;
• кораллы;
• водоросли.

В пресноводных системах обитают:

• лягушки;
• раки;
• улитки;
• выдры;
• ондатры;
• аллигаторы.

Пресные водоемы отличаются динамикой перемещения водных масс. Согласно ее описанию, выделяют болота, стоячие и проточные экосистемы. Для каждой из этих разновидностей характерен свой набор живых организмов.

Пример 1

В болотах живут водяные полевки, жабы, змеи. В прудах и озерах — множество рыб, черепахи, жуки, улитки, раки. В реках наблюдается полный набор мигрирующих рыб и донных беспозвоночных.

Плотность и вязкость воды и воздуха

Водная среда поддерживает находящиеся в ней организмы, однако в большинстве случаев плотность живых тканей выше, чем плотность соленой или пресной воды. У водных животных и растений в процессе эволюции выработалось множество разнообразных структур, препятствующих погружению или замедляющих его. У рыб имеются плавательные пузыри — небольшие, наполненные газом мешки, находящиеся в полости тела и приближающие его удельный вес к удельному весу воды. У многих крупных бурых водорослей, растущих обычно в мелких прибрежных водах, имеются воздушные пузыри, выполняющие аналогичную функцию. Благодаря таким пузырям листовидный таллом этих водорослей, прикрепленных к субстрату прочными ризоидами, поднимается со дна к поверхностным водам, освещенным солнцем и богаты\ кислородом. Микроскопические одноклеточные водоросли (фитопланктон) в огромных количествах плавают в поверхностных водах озер п океанов. Эти растительные клетки содержат мельчайшие капельки масел, плотность которых ниже плотности воды и которые, таким образом, уравновешивают естественную тенденцию клеток опускаться вниз. Мельчайшие морские животные нередко снабжены длинными нитевидными придатками, замедляющими их погружение в глубину, подобно тому как парашют замедляет падение тела в воздухе (рис. 3.1). Аналогичные функции несут шелковинки паука и специальные придатки семян, как, например, крылатки клена, хохолки у семян одуванчика и ваточника; у наземного растения эти придатки увеличивают также радиус распространения семян.

Быстро передвигающиеся водные организмы должны иметь обтекаемую форму, что позволяет им уменьшить сопротивление, испытываемое при перемещении в такой вязкой среде, как вода. В этом смысле у скумбрии и других стайных рыб, живущих в открытом море, пропорция тела с точки зрения физики приближаются к идеальным (рис. 3.2) Воздух оказывает гораздо менее сильное сопротивление движению, поскольку его вязкость более чем в 50 раз ниже вязкости воды.

Вода обладает большей выталкивающей силой, чем воздух, а поэтому сила тяжести ограничивает максимальные размеры водных организмов в меньшей степени, чем наземных. Самые крупные наземные животные выглядят карликами по сравнению с некоторыми китами, достигающими в длину свыше 30 м и обладающими массой более 100 т (масса крупных слонов всего 7 т).

О том, что выталкивающая сила воды очень хорошо противодействует силе тяжести, свидетельствует скелет акуловых рыб, состоящий из костей, а из эластичного хряща, который не мог бы служить опорой для тела па суше. Несмотря на то что киты дышат воздухом, оказавшись на берегу, они быстро начинают задыхаться, так как их легкие сплющиваются под давлением огромной массы тела. Для наземных животных характерны жесткие структуры, благодаря которым они сохраняют форму и положение тела, несмотря на действие силы тяжести. Костный внутренний скелет позвоночных, хитиновый наружный скелет насекомых, жесткие целлюлозные стенки растительных клеток — все это структуры, несущие одну и ту же, опорную, функцию. У водных животных жесткие структуры служат обычно для защиты (раковина моллюсков) или для прикрепления мышц (панцирь ракообразных или костный скелет рыб), а не для поддержания веса тела.

Рис. 3.1. Нитевидные и перистые придатки планктонного ракообразного, обитающего в тропических морях (общая длина придатков составляет около 1,2 мм).

Рис. 3.2. Обтекаемая форма тела молодых особей скумбрии уменьшает сопротивление воды и дает возможность рыбе быстро плавать с минимальной затратой энергии.

Классификация сред жизни

Среда жизни – совокупность всех факторов, действующих на организм. Как самих факторов среды, так и их комбинаций достаточно много. Однако в разных условиях на организм будут оказывать значимое влияние разные факторы

Если в пустыне наличие воды будет ключевым в жизнедеятельности организмов, то в море это уже не так важно. Для организмов, населяющих озеро и лес, освещенность важна, но для обитателей почвы – нет

По наиболее значимым факторам были выделены четыре среды жизни.

Типы сред жизни:

• Водная;
• Наземно-воздушная;
• Почвенная;
• Другой организм как среда обитания.

В процессе развития Земли сначала возникла водная среда. Организмы приспосабливались к ней в течение нескольких сотен тысяч лет. Поверхность суши тогда была небольшой и полностью непригодной для жизни из-за интенсивной радиации и отсутствия почвы. После появления озонового слоя (а возник он в результате накопления в атмосфере кислорода) на сушу вышли бактерии. Под их воздействием на поверхности постепенно сформировалась почва. После этого стал возможен выход организмов на сушу – сначала растений, потом животных.

В то время правильно было бы говорить о наземной среде – воздух еще не был заселен живыми существами. Такая потребность возникла, когда количество организмов на поверхности Земли сильно увеличилось, и стал нужен поиск нового жизненного пространства. Первыми в воздух поднялись насекомые, затем – рептилии.

Почему воздух не выделяют как отдельную среду жизни, хотя ее условия сильно отличаются? Дело в том, что все организмы – обитатели поверхности нуждаются в кислороде (то есть без атмосферы их существование невозможно), а все обитатели воздушной среды используют поверхность суши (хотя бы только для откладывания яиц, как это делает стриж). В качестве исключения можно привести аэробактерии, которые обитают в атмосфере недалеко от озонового слоя. Они образуют особые колонии, для которых не нужна поверхность Земли.

Организм не может существовать без своей среды обитания. Есть такие живые существа, для которых характерна только одна среда жизни. Например, исключительно водными являются кораллы, иглокожие и многие рыбы, исключительно наземными – мокрицы и большинство насекомых. Иногда он может обитать сразу в двух средах жизни, и такие организмы называются амфибийными (лягушки, саламандры). В некоторых ситуациях смена среды жизни происходит на разных стадиях жизненного цикла. Личинка стрекозы живет в воде, взрослое насекомое – в наземно-воздушной среде. Паразит – печеночный сосальщик в процессе жизненного цикла обитает внутри организмов-хозяев, в воде и на поверхности травы (то есть в наземно-воздушной среде). У разных стадий жизненного цикла разные источники питания, значит, еды гарантированно хватит на всех и за нее не возникнет конкуренции.

Среды жизни подразделяются на среды обитания. Так, водная среда делится на пресную, морскую и солоноватоводную (эстуарную). В ней можно выделить также поверхность, дно и толщу воды различной глубины. Водоемы бывают стоячие и текучие. Все это – среды обитания. В свою очередь, они подразделяются на биотопы (места обитания биоценозов) и местообитания (места обитания отдельных видов).

Если сравнить среду жизни с многоквартирным домом, то среда обитания – это этаж, биотоп – квартира, местообитание – комната.

Окружающая среда постоянно воздействует на организм, и он вынужден адаптироваться к ней. Поскольку экологические факторы внутри среды обитания одинаковы, то у организмов разных групп возникают схожие адаптации к одинаковым условиям. Это называется конвергентная эволюция. Так, для полета нужны крылья, и они есть и у насекомых, и у птиц. Для того, чтобы быстро передвигаться в толще воды, нужны плавники и обтекаемая форма тела, — именно поэтому дельфин так похож на рыбу. Совокупность адаптаций к одной и той же среде обитания называется жизненной формой.

Газовый режим водной среды

В водной среде содержание кислорода в 20—30 раз меньше, чем в воздухе, поэтому он часто становится лимитирующим фактором. В насыщенной кислородом воде при низкой температуре его содержание достигает 10 мл на 1 л воды.

Кислород поступает в воду за счет фотосинтеза водных растений и способности кислорода воздуха растворяться в воде. Верхние слои воды богаче кислородом, чем нижние. При перемешивании воды содержание кислорода в нижних слоях воды возрастает. С повышением температуры и солености воды концентрация кислорода уменьшается. У дна водоемов кислород может вообще отсутствовать вследствие его поглощения донными отложениями.

При дефиците кислорода наблюдаются заморы (массовая гибель водных организмов). Зимние заморы бывают, когда водоемы покрываются льдом. Летние — когда из-за высокой температуры воды уменьшается растворимость кислорода и увеличивается его поглощение донными отложениями. Причиной может быть и повышение концентрации токсичных газов (метана, сероводорода), образующихся при разложении отмерших организмов.

Из-за непостоянства концентрации кислорода большинство водных организмов по отношению к нему являются эврибионтами. Но есть и стенобионты (форель, планария, личинки поденок и ручейников), которые не переносят недостатка кислорода. Они являются индикаторами высокого содержания кислорода в водоеме.

Углекислый газ растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода и его концентрация в ней в 700 раз выше, чем в воздухе. Морская вода — главный резервуар углекислого газа на планете. В воде он накапливается благодаря поступлению из атмосферы, дыханию водных организмов, разложению органических остатков. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез водных растений и используется при образовании известковых скелетов беспозвоночных животных.

Водородная связь

Водоросли (фитопланктон) пассивно плавают в воде, в то время как большинство планктонных животных способны к активному плаванию, но в ограниченной степени. Планктонные организмы не могут преодолеть течения и переносятся ими на большие расстояния. Однако многие виды зоопланктона способны к вертикальной миграции в толще воды на расстояния в десятки и сотни метров, как за счет активного движения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особым типом планктона является экологическая группа нейстон (“нейн” – плавать) – обитатели поверхностного слоя воды на границе с воздушной средой.

Читайте далее:

Кто открыл состав молекулы воды

Кто ввел в науку термин экология

В какой среде живет человек

Что изучает прикладная экология

Шри ланка это где какая страна

Какой греческий бог ведает водной стихией

Petrolatum в косметике что это

Myanmar что за страна

Обитатели и животные

В воде обитают многие организмы. В процессе жизнедеятельности они поглощают необходимые вещества в виде пищи, воды и газов. Таким образом, при всем разнообразии водных организмов для каждого из них характерно наличие определенных приспособлений к особенностям обитания в водной среде. Такие особенности определяют физические и химические свойства воды.

В толще воды стабильно парят мелкие растения и животные, для которых характерно взвешенное состояние. Они могут парить, благодаря не только выталкивающей силе воды из-за ее физических свойств, но и наличию особых приспособлений у самих организмов, к примеру, многочисленных выростов и придатков, с помощью которых поверхность тела увеличивается, что повышает трение об окружающую жидкость.

Тела таких животных, как медуз, характеризуются плотностью, близкой к плотности воды. Они обладают специальной формой тела в виде парашюта, чтобы удерживаться в толще воды.

Активные пловцы такие, как рыбы, дельфины и тюлени, имеют веретенообразную форму тела и конечности в виде ласт. Кроме того, такие организмы достаточно легко перемещаются в воде, благодаря внешним покровам с особым строением и свойством выделять специальную смазку, представляющую собой слизь, снижающую трение о воду.

Вода отличается достаточно высокой теплоемкостью, то есть способностью запасать и удерживать тепло. Данный фактор исключает резкие температурные перепады, что не характерно для суши. Водоемы, глубина которых велика, обладают низкой температурой. Организмы способны жить даже в таких условиях за счет специальных приспособлений, образованных, благодаря стабильной температуре. Огромные океанские глубины являются средой обитания некоторых животных. Растения же приспособлены к жизни только в верхнем слое воды, куда проникает солнечный свет, необходимый для фотосинтеза.

Приспособления для дыхания обитателей водной среды:

1. Животные, обитающие в водоемах, дышат кислородом, который растворен в воде. Процесс данного характера обеспечен наличием особых органов дыхания, необходимых для извлечения кислорода из воды, которые называют жабрами. Жабры есть у рыб, головастиков лягушек и тритонов, жаберных моллюсков.
2. В том случае, когда животный организм обитает в воде и дышит воздухом атмосферы, для него характерны специальные приспособления в виде трахей. Так дышат жуки-плавунцы, водяные скорпионы.
3. Некоторые из животных используют воздух из тканей водных растений, например, водяной ослик.
4. Дыхание легочных моллюсков таких, как большой прудовик и катушка, осуществляется путем поглощения атмосферного воздуха с помощью мантийной полости, которая играет роль легкого. Эти организмы регулярно поднимаются на поверхность воды и в процессе передвижения с нижней стороны поверхностной пленки засасывают атмосферный воздух через единственное дыхательное отверстие.
5. Некоторым видам приходится выживать в условиях недостатка кислорода в водной среде. К примеру, личинки комаров-дергунов или звонцов, которых называют мотылем, накапливают кислород путем его прочного связывания по средствам гемоглобина в крови.
6. Малоподвижные животные перемещают водные массы вокруг своего тела, чтобы обеспечить приток кислорода к организму. Такой способ дыхания является отличительной чертой двустворчатых моллюсков и ракообразных пиявок.

Способы передвижения животных в водной среде:

• плавники и хвосты у рыб;
• хвосты и не широкие плавники у личинок лягушек;
• лапы с перепонками у водоплавающих птиц;
• веслообразные лапы у насекомых;
• конечности с коготками позволяют ползать по дну личинкам некоторых насекомых, водяному пауку, водным клещам;
• волнообразно сокращая мускулы тела, перемещаются брюхоногие моллюски;
• за счет скольжения движутся в воде водомерки и вертячки.

Организмы, обитающие в водной среде, обладают разными приспособлениями, с помощью которых питаются:

• моллюски отцеживают пищу в мантийной плоскости с помощью системы ресничек;
• благодаря волоскам, покрывающим челюстные щупики и конечности, личинки поденок улавливают частицы пищи, используя своеобразную «ловчею сеть»;
• ракообразные обладают конечностями в виде клешней, которыми хватают корм, и ногочелюстями, чтобы удерживать пищу;
• личинки стрекоз используют нижнюю челюсть в виде особого органа, который называют маской, чтобы захватывать добычу.

Водная среда определяет в силу каких-то особенностей форму тела животных:

• обитатели водоемов с быстрым течением обладают уплощенным или веретенообразной легко обтекаемой формой тела;
• животные, которые живут в стоячей воде, имеют не обтекаемое и короткое тело.

Приспособления к низким температурам

Как организмы избегают отрицательного влияния низких температур?

При низких температурах существует опасность остановки обмена веществ, поэтому у организмов выработались особые механизмы приспособления к его стабилизации.

Наименее приспособлены к резким колебаниям температуры растения. При резком понижении температуры ниже 0 °С вода в тканях может превратиться в лед, который способен их повредить. Но растения способны выдерживать небольшие отрицательные температуры путем связывания свободных молекул воды в комплексы, неспособные к образованию кристаллов льда (например, путем накапливания в клетках до 20–30% сахаров или жирных масел).

При постепенном понижении температуры в процессе сезонных климатических изменений в жизни многих растений наступает период покоя, сопровождающийся либо частичным или полным отмиранием наземных вегетативных органов (травянистые формы), либо временным прекращением или замедлением основных физиологических процессов — фотосинтеза и транспорта веществ.

У животных наиболее надежной защитой от низких температур окружающей среды является теплокровность, но ею обладают не все. Можно выделить следующие пути приспособлений животных к низким температурам: химическую, физическую и поведенческую терморегуляцию.

Химическая терморегуляция связана с увеличением теплопродукции при понижении температуры путем интенсификации окислительно-восстановительных процессов. Этот путь требует расхода большого количества энергии, поэтому животным в суровых климатических условиях необходимо большее количество пищи. Этот вид терморегуляции осуществляется рефлекторно.

Многие холоднокровные животные способны поддерживать оптимальную температуру тела за счет работы мышц. Например, шмели в прохладную погоду разогревают тело дрожью до 32–33 °С, что дает им возможность взлетать и кормиться.

Физическая терморегуляция связана с наличием у животных специальных покровов тела — перьевого или волосяного, которые благодаря своей структуре образуют воздушную прослойку между телом и окружающей средой, так как известно, что воздух является отличным теплоизолятором. Кроме того, многие животные, обитающие в суровых климатических условиях, накапливают подкожный жир, также обладающий термоизоляционными свойствами.

Поведенческая терморегуляция связана с перемещением в пространстве с целью избегания неблагоприятных для жизнедеятельности температур, созданием убежищ, скучиванием в группы, изменением активности в разное время суток или года.

Роль растений на Земле

Какова роль растений в жизни нашей планеты?

Важнейший процесс, происходящий в зеленых растениях, это фотосинтез. Благодаря ему растения производят первичные органические вещества и поставляют в атмосферу кислород, необходимый для дыхания как самим растениям, так и огромному количеству других организмов, включая человека.

Кроме того, поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние на водный режим их местообитаний. Наличие растительности способствует постоянному увлажнению воздуха. Растительный покров смягчает суточные колебания температуры у поверхности земли (под пологом леса или травы), а также колебания влажности и порывы ветра, оказывает воздействие на структуру и химический состав почв.

4.1. водная среда обитания. Специфика адаптаций гидробионтов

benthos – глубоководный) – организмы, прикрепленные к толще осадочных пород, лежащие на них или живущие в них. Он представлен фитобентосом, зообентосом и бактериобентосом. В зообентосе по способу питания можно выделить хищников, фильтраторов, субстратных питателей и т.д;
– Перифитон (от греч. peri – вокруг, около) – животные и растения, прикрепленные или удерживаемые стеблями и листьями высших растений или какой-либо поверхностью, поднимающиеся над дном и плавающие по течению; планктон (от греч. Adaptive features of aquatic animals. Приспособления животных к водной среде более разнообразны, чем у растений. Для животных, живущих в толще воды, характерны в основном адаптации, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им противостоять движению воды и течениям.

Водная среда

Коралловый риф

Именно здесь, по мнению учёных, зародилась жизнь. Сейчас в воде обитают около 7% всех известных животных и около 8% растений. Данной среде принадлежит 71% площади всей нашей планеты, при этом свыше 98% воды приходится на океаны и моря.

Практически однородная в пространстве и стабильная во времени водная среда обладает рядом свойств, имеющих важное значение для населяющих её организмов. Для неё характерна относительно высокая плотность и вязкость, благодаря которым многие живые существа могут опираться на воду и парить в ней

Другое значимое свойство — изменение давления, увеличивающееся по мере погружения, поэтому организмы в зависимости от степени приспособленности к перепадам давления распределились в воде на разные глубины. Есть те, кто встречается только у поверхности воды, но существуют и глубоководные обитатели, которые справляются не только с повышенным давлением, но и с минимальным содержанием кислорода и отсутствием солнечного света. На глубину свыше 1500 м свет не проходит вообще, однако, некоторые организмы, обладающие свойством биолюминесценции, сами светятся в темноте.

Также для водной среды характерна стабильность температурного режима, что объясняется высокой удельной тёплоемкостью воды (нижний предел составляет -2°C). Кроме того, важную роль для водных обитателей играет солёность, которая возрастает от пресных вод к океаническим и морским. Примечательно, что даже в самом солёном в мире Мёртвом море есть постоянные обитатели — это некоторые виды архей и плесневых грибов.

Биологически важные свойства воды

Это лишь некоторые примеры. Гидробионты извлекают из воды множество различных элементов. Их концентрация в теле организмов обусловлена тем, что соли попадают в клетки организма, там они соединяются с органическими веществами и таким образом переходят в коллоидную форму, в которой они уже не могут выйти из клетки в окружающую среду. В особенно больших количествах накапливаются в организме те соли, которые используются для его питания, построения скелета и т.д. В морях и океанах животный и растительный мир наиболее разнообразен и богат в экваториальной и тропической зонах. По мере удаления от этих поясов на север и юг качественный состав организмов постепенно становится беднее.

Среда обитания – понятие и особенности

Основные особенности любой среды составляют ее главные свойства, под которые подстраиваются все существующие в ней биологические виды. К примеру, в водной сфере живут рыбы и земноводные – существа, у которых дыхательная система приспособлена работать именно в этих условиях. В каждом случае есть свои уникальные особенности, изучением и описанием которых заняты большие ученые и целые научные институты.

Чтобы выявить те или иные характеристики определенной среды, приходится буквально погружаться в нее, заниматься тщательными наблюдениями и систематизацией получаемых знаний. История знает множественные примеры, когда ученые бросали все дела и отправлялись в далекие дикие регионы, чтобы погрузиться в среду обитания изучаемых ими животных, птиц, других существ и получить от этого максимально достоверную информацию.