Водата отдавна е не само необходимо условие за живот, но и местообитание на много организми. Той има редица уникални свойства, които ще обсъдим в нашата статия.
Водни местообитания: характеристики
Във всяко местообитание се проявява действието на редица екологични фактори - условията, в които живеят популациите на различните видове. В сравнение със средата земя-въздух, водната среда (5 клас изучава тази тема в курс по география) се характеризира с висока плътност и забележими разлики в налягането. Неговата отличителна черта е ниското съдържание на кислород. Водните животни, наречени хидробионти, са се приспособили към живот в такива условия по различни начини.
Екологични групи водни организми
Повечето живи организми са концентрирани в дебелината Те се делят на две групи: планктонни и нектонни. Първият включва бактерии, синьо-зелени водорасли, медузи, малки ракообразни и др. Въпреки факта, че много от тях могат да плуват самостоятелно, те не са в състояние да издържат на силни течения. Следователно планктонните организми се движат с потока вода. Тяхната адаптация към водната среда се проявява в малкия им размер, ниското специфично тегло и наличието на характерни израстъци.
Нектонните организми включват риби и водни бозайници. Те не зависят от силата и посоката на течението и се движат във водата самостоятелно. Това се улеснява от опростената форма на тялото им и добре развитите перки.
Друга група хидробионти е представена от перифетон. Включва водни обитатели, които са прикрепени към субстрата. Това са гъби, някои водорасли живеят на границата на водната и въздушната среда. Това са предимно насекоми, които са свързани с водния филм.
Свойства на водната среда
Осветяване на резервоари
Друга основна характеристика на водните местообитания е, че количеството слънчева енергия намалява с дълбочината. Следователно организмите, чийто живот зависи от този показател, не могат да живеят на значителни дълбочини. На първо място, това се отнася за водораслите. Под 1500 м светлината изобщо не прониква. Някои ракообразни, червенополостни, риби и мекотели имат свойството биолуминесценция. Тези дълбоководни животни произвеждат собствена светлина чрез окисляване на липидите. С помощта на такива сигнали те комуникират помежду си.
Водно налягане
Увеличаването на водното налягане е особено забележимо, докато се гмуркате. На 10 m тази цифра се увеличава с атмосфера. Следователно повечето животни са адаптирани само към определена дълбочина и налягане. Например, анелидите живеят само в приливната зона, докато целакантите се спускат до 1000 m.
Движение на водни маси
Движението на водата може да има различно естество и причини. По този начин промяната в положението на нашата планета спрямо Слънцето и Луната определя наличието на приливи и отливи в моретата и океаните. Силата на гравитацията и влиянието на вятъра причиняват течения в реките. Постоянното движение на водата играе важна роля в природата. Той предизвиква миграционни движения на различни групи водни организми, източници на храна и кислород, което е особено важно. Факт е, че съдържанието на този жизненоважен газ във водата е 20 пъти по-ниско, отколкото в земно-въздушната среда.
Откъде идва кислородът във водата? Това се дължи на дифузията и активността на водораслите, които извършват фотосинтеза. Тъй като техният брой намалява с дълбочината, концентрацията на кислород също намалява. В долните слоеве този показател е минимален и създава почти анаеробни условия. Основната характеристика на водното местообитание е, че концентрацията на кислород намалява с увеличаване на солеността и температурата.
Индикатор за соленост на водата
Всеки знае, че водните тела могат да бъдат пресни и солени. Последната група включва морета и океани. Индикаторът за соленост се измерва в ppm. Това е количеството твърди вещества, които се съдържат в 1 g вода. Средната соленост на Световния океан е 35 ppm. Моретата, разположени близо до полюсите на нашата планета, имат най-ниски нива. Това се дължи на периодичното топене на айсберги - огромни замръзнали блокове прясна вода. Най-соленото море на планетата е Мъртво море. В него няма нито един вид жив организъм. Солеността му достига 350 ppm. Преобладаващите химични елементи във водата са хлор, натрий и магнезий.
И така, основната характеристика на водното местообитание е неговата висока плътност, вискозитет и ниска температурна разлика. Животът на организмите с увеличаване на дълбочината е ограничен от количеството слънчева енергия и кислород. Водните обитатели, наречени хидробионти, могат да се движат от водни течения или да се движат самостоятелно. За да живеят в тази среда, те имат редица адаптации: наличие на хрилно дишане, перки, опростена форма на тялото, малко относително телесно тегло и наличие на характерни израстъци.
Обитателите на водната среда получиха общо име в екологията хидробионти.Обитават Световния океан, континенталните резервоари и подземните води. Във всяко водно тяло могат да се разграничат зони с различни условия.
В океана и неговите морета има предимно две екологични зони: водният стълб - пелагичена дъното - бентал. Обитателите на абисалните и ултра-абисалните дълбини съществуват в тъмнина, при постоянна температура и огромно налягане. Цялото население на дъното на океана беше кръстено бентос.
Основни свойства на водната среда.
Плътност на водатае фактор, който определя условията за движение на водните организми и налягането на различни дълбочини. За дестилирана вода плътността е 1 g/cm 3 при 4 °C. Плътността на естествените води, съдържащи разтворени соли, може да бъде по-голяма, до 1,35 g/cm 3 . Налягането се увеличава с дълбочина средно с 1 × 10 5 Pa (1 atm) на всеки 10 m, което позволява да се разчита на него, което е особено важно за нескелетните форми. Плътността на околната среда служи като условие за плаване във вода и много водни организми са адаптирани специално към този начин на живот. Висящите организми, плаващи във вода, се обединяват в специална екологична група водни организми - планктон(“планктос” – реещ се). Планктонът е доминиран от едноклетъчни и колониални водорасли, протозои, медузи, сифонофори, ктенофори, птероподи и килоноги мекотели, различни дребни ракообразни, ларви на дънни животни, рибни яйца и малки и много други. Морски водорасли (фитопланктон)се реят във вода пасивно, докато повечето планктонни животни са способни на активно плуване, но в ограничени граници. Специален вид планктон е екологична група Neuston(„nein“ - плуване) - обитатели на повърхностния филм на водата на границата с въздуха. Плътността и вискозитетът на водата значително влияят върху възможността за активно плуване. В екологична група са обединени животни, способни да плуват бързо и да преодоляват силата на теченията нектон(„нектос” – плаващ).
Кислороден режим.В наситената с кислород вода съдържанието му не надвишава 10 ml на 1 литър, което е 21 пъти по-ниско от това в атмосферата. Поради това условията на дишане на водните организми са значително усложнени. Кислородът навлиза във водата главно чрез фотосинтетичната активност на водораслите и чрез дифузия от въздуха. Следователно горните слоеве на водния стълб като правило са по-богати на този газ от долните. С повишаване на температурата и солеността на водата концентрацията на кислород в нея намалява. В слоеве, силно населени с животни и бактерии, може да се създаде рязък дефицит на O 2 поради повишената му консумация. Условията в близост до дъното на резервоарите могат да бъдат близки до анаеробни.
Сред водните обитатели има много видове, които могат да понасят големи колебания в съдържанието на кислород във водата, до почти пълното му отсъствие (евриоксибионтс – “oxy” – кислород, “biont” – обитател). Те включват например коремоноги. Сред рибите шаранът, линът и каракудата могат да издържат на много ниско насищане на водата с кислород. Въпреки това, редица видове стеноксибионт– могат да съществуват само при достатъчно високо насищане на водата с кислород (дъгова пъстърва, кафява пъстърва, мино).
Солев режим.Поддържането на водния баланс на водните организми има своите специфики. Ако за сухоземните животни и растения е най-важно да се осигури на тялото вода в условията на нейния дефицит, то за хидробионтите е не по-малко важно да се поддържа определено количество вода в тялото, когато има излишък в околната среда. . Прекомерното количество вода в клетките води до промени в осмотичното налягане и нарушаване на най-важните жизнени функции. Повечето водни обитатели пойкилосмотичен:осмотичното налягане в тялото им зависи от солеността на околната вода. Следователно основният начин водните организми да поддържат солевия си баланс е да избягват местообитания с неподходяща соленост. Сладководни форми не могат да съществуват в моретата, а морските форми не могат да понасят обезсоляване. Гръбначните животни, висшите ракообразни, насекомите и техните ларви, живеещи във вода, принадлежат към хомойосмотиченвидове, поддържащи постоянно осмотично налягане в организма независимо от концентрацията на соли във водата.
Лек режим.Във водата има много по-малко светлина, отколкото във въздуха. Някои от лъчите, попадащи на повърхността на резервоар, се отразяват във въздуха. Колкото по-ниско е положението на Слънцето, толкова по-силно е отражението, така че денят под вода е по-кратък, отколкото на сушата. В тъмните дълбини на океана организмите използват светлината, излъчвана от живите същества, като източник на визуална информация. Светенето на живия организъм се нарича биолуминесценция.Реакциите, използвани за генериране на светлина, са разнообразни. Но във всички случаи това е окисление на сложни органични съединения (луциферини) с помощта на протеинови катализатори (луцифераза).
Методи за ориентиране на животните във водната среда.Животът в постоянен здрач или тъмнина значително ограничава вашите възможности визуална ориентация хидробионти. Поради бързото отслабване на светлинните лъчи във водата, дори тези с добре развити зрителни органи могат да ги използват само за навигация от близко разстояние.
Звукът се разпространява по-бързо във водата, отколкото във въздуха. Звуковата ориентация обикновено е по-добре развита при водните организми, отколкото зрителната ориентация. Редица видове откриват дори много нискочестотни вибрации (инфразвук) , възниква, когато ритъмът на вълните се променя и се спуска от повърхностните слоеве към по-дълбоките преди бурята (например, медузи). Много обитатели на водни тела - бозайници, риби, мекотели, ракообразни - сами издават звуци. Редица хидробионти намират храна и я използват ехолокация– възприемане на отразени звукови вълни (китоподобни). Мнозина възприемат отразени електрически импулси , произвеждайки разряди с различна честота по време на плуване. Редица риби също използват електрически полета за защита и нападение (електрически скат, електрическа змиорка и др.).
За ориентиране в дълбочина се използва възприемане на хидростатично налягане. Извършва се с помощта на статоцисти, газови камери и други органи.
Филтрирането като вид хранене.Много хидробионти имат специален модел на хранене - това е филтриране или утаяване на частици от органичен произход, суспендирани във вода и множество малки организми.
Форма на тялото.Повечето хидробионти имат опростена форма на тялото.
В рамките на биосферата можем да различим четири основни местообитания. Това са водната среда, земната въздушна среда, почвата и средата, образувана от самите живи организми.
Водна среда
Водата служи като местообитание за много организми. От водата те получават всички необходими за живота вещества: храна, вода, газове. Следователно, колкото и разнообразни да са водните организми, всички те трябва да бъдат приспособени към основните характеристики на живота във водната среда. Тези характеристики се определят от физичните и химичните свойства на водата.
Хидробионтите (обитатели на водната среда) живеят както в прясна, така и в солена вода и се делят на \(3\) групи според местообитанието си:
- планктон - организми, живеещи на повърхността на водните тела и пасивно движещи се поради движението на водата;
- нектон - активно се движи във водния стълб;
- бентос - организми, които живеят на дъното на резервоари или се ровят в тиня.
Много малки растения и животни постоянно се реят във водния стълб, живеейки в окачено състояние. Способността за реене се осигурява не само от физическите свойства на водата, която има плаваща сила, но и от специални адаптации на самите организми, например многобройни израстъци и придатъци, които значително увеличават повърхността на тялото им и следователно увеличаване на триенето с околната течност.
Плътността на тялото на животни като медузите е много близка до тази на водата.
Освен това характерната им форма на тялото, напомняща на парашут, им помага да се задържат във водния стълб.
Активните плувци (риби, делфини, тюлени и др.) имат вретеновидно тяло и крайници под формата на плавници.
Движението им във водната среда е улеснено, освен това, поради специалната структура на външните капаци, които отделят специална смазка - слуз, която намалява триенето с водата.
Водата има много висок топлинен капацитет, т.е. способност за акумулиране и задържане на топлина. Поради тази причина във водата няма резки температурни колебания, които често се случват на сушата. Много дълбоките води могат да бъдат много студени, но благодарение на постоянната температура, животните са успели да развият редица адаптации, които осигуряват живот дори при тези условия.
Животните могат да живеят в огромни океански дълбочини. Растенията оцеляват само в горния слой на водата, където постъпва необходимата за фотосинтезата лъчиста енергия. Този слой се нарича светлинна зона .
Тъй като повърхността на водата отразява по-голямата част от светлината, дори в най-прозрачните океански води дебелината на светлинната зона не надвишава \(100\) m. Животните на големи дълбочини се хранят или с живи организми, или с останки от животни растения, които постоянно падат от горния слой.
Подобно на сухоземните организми, водните животни и растения дишат и се нуждаят от кислород. Количеството кислород, разтворен във водата, намалява с повишаване на температурата. Освен това кислородът се разтваря по-слабо в морската вода, отколкото в прясната вода. Поради тази причина водите на откритото море на тропическата зона са бедни на живи организми. И обратно, полярните води са богати на планктон - малки ракообразни, с които се хранят риби и големи китоподобни.
Солният състав на водата е много важен за живота. Йоните \(Ca2+\) са от особено значение за организмите. Мидите и ракообразните се нуждаят от калций, за да изградят своите черупки или черупки. Концентрацията на соли във водата може да варира значително. Водата се счита за прясна, ако един литър съдържа по-малко от \(0,5\) g разтворени соли. Морската вода има постоянна соленост и съдържа средно \(35\) g соли на литър.
Наземна въздушна среда
Сухоземната въздушна среда, усвоена в хода на еволюцията по-късно от водната, е по-сложна и разнообразна и е обитавана от по-високо организирани живи организми.
Най-важният фактор в живота на живеещите тук организми са свойствата и състава на заобикалящите ги въздушни маси. Плътността на въздуха е много по-ниска от плътността на водата, така че сухоземните организми имат силно развити поддържащи тъкани - вътрешен и външен скелет. Формите на движение са много разнообразни: бягане, скачане, пълзене, летене и др. Във въздуха летят птици и някои видове насекоми. Въздушните течения носят растителни семена, спори и микроорганизми.
Въздушните маси са в постоянно движение. Температурата на въздуха може да се промени много бързо и на големи площи, така че организмите, живеещи на сушата, имат многобройни адаптации, за да издържат или избягват резки промени в температурата.
Най-забележителното от тях е развитието на топлокръвието, възникнало именно в земната въздушна среда.
Химичният състав на въздуха (\(78%\) азот, \(21%\) кислород и \(0,03%\) въглероден диоксид е важен за живота на растенията и животните. Въглеродният диоксид например е най-важната суровина за фотосинтезата. Въздушният азот е необходим за синтеза на протеини и нуклеинови киселини.
Количеството водна пара във въздуха (относителната влажност) определя интензивността на транспирационните процеси в растенията и изпарението от кожата на някои животни. Организмите, живеещи в условия на ниска влажност, имат множество адаптации, за да предотвратят сериозна загуба на вода. Например пустинните растения имат мощна коренова система, която може да изпомпва вода в растението от голяма дълбочина. Кактусите съхраняват вода в тъканите си и я използват пестеливо. В много растения, за да се намали изпарението, листните остриета се превръщат в бодли. Много пустинни животни спят зимен сън през най-горещия период, който може да продължи няколко месеца.
Почвата - това е горният слой земя, трансформиран в резултат на жизнената дейност на живите същества. Това е важен и много сложен компонент на биосферата, тясно свързан с останалите й части. Почвеният живот е необичайно богат. Някои организми прекарват целия си живот в почвата, други прекарват част от живота си. Между частиците на почвата има множество кухини, които могат да бъдат запълнени с вода или въздух. Следователно почвата се обитава както от водни, така и от дишащи въздух организми. Почвата играе огромна роля в живота на растенията.
Условията за живот в почвата до голяма степен се определят от климатичните фактори, най-важен от които е температурата. Въпреки това, когато човек се потопи в почвата, температурните колебания стават все по-малко забележими: дневните температурни промени бързо избледняват, а с увеличаване на дълбочината се наблюдават сезонни температурни промени.
Дори на малка дълбочина в почвата цари пълна тъмнина. Освен това, докато потъвате в почвата, съдържанието на кислород намалява, а съдържанието на въглероден диоксид се увеличава. Следователно само анаеробни бактерии могат да живеят на значителна дълбочина, докато в горните слоеве на почвата, в допълнение към бактерии, гъбички, протозои, кръгли червеи, членестоноги и дори сравнително големи животни, които правят проходи и изграждат убежища, като къртици, земеровки и мол плъхове се срещат в изобилие.
Средата, образувана от самите живи организми
Очевидно е, че условията на живот в друг организъм се характеризират с по-голямо постоянство в сравнение с условията на външната среда.
Следователно организмите, които намират място в тялото на растенията или животните, често губят напълно необходимите за свободно живеещите видове органи и системи. Те нямат развити сетивни органи или органи за движение, но развиват адаптации (често много сложни) за задържане в тялото на гостоприемника и ефективно размножаване.
източници:
Каменски А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. 9 клас // Дропла
Каменски А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Обща биология (базово ниво) 10-11 клас // Bustard
Въпрос 1. Назовете основните характеристики на живота на организмите във водната среда, в земно-въздушната среда и в почвата.
Характеристиките на живота на организмите във водната среда, земно-въздушната среда и в почвата се определят от физичните и химичните свойства на тези жизнени среди. Тези свойства оказват значително влияние върху действието на други фактори от неживата природа - те стабилизират сезонните температурни колебания (вода и почва), постепенно променят осветеността (вода) или напълно я елиминират (почва) и др.
Водата е плътна среда в сравнение с въздуха, има плаваща сила и е добър разтворител. Следователно, много организми, живеещи във вода, се характеризират със слабо развитие на поддържащите тъкани (водни растения, протозои, червенополостни и др.), специални методи на движение (висяне, реактивно задвижване), дихателни характеристики и адаптации за поддържане на постоянно осмотично налягане в клетки, които образуват телата им.
Плътността на въздуха е много по-ниска от плътността на водата, така че сухоземните организми имат силно развити поддържащи тъкани - вътрешен и външен скелет.
Почвата е най-горният слой земя, преобразуван в резултат на дейността на живите същества. Между частиците на почвата има множество кухини, които могат да бъдат запълнени с вода или въздух. Следователно почвата се обитава както от водни, така и от дишащи въздух организми.
Въпрос 2. Какви адаптации са развили организмите за живот във водна среда?
Водната среда е по-плътна от въздушната, което определя адаптациите за движение в нея.
Активното движение във вода изисква рационална форма на тялото и добре развита мускулатура (риби, главоноги - калмари, бозайници - делфини, тюлени).
Планктонните организми (плаващи във вода) имат адаптации, които увеличават тяхната плаваемост, като например увеличаване на относителната повърхност на тялото поради множество изпъкналости и четинки; намаляване на плътността поради натрупване на мазнини и газови мехурчета в тялото (едноклетъчни водорасли, протозои, медузи, малки ракообразни).
Организмите, живеещи във водна среда, също се характеризират с адаптации за поддържане на водно-солевия баланс. Сладководните видове имат адаптации за отстраняване на излишната вода от тялото. Това се обслужва например от екскреторни вакуоли в протозоите. В солената вода, напротив, е необходимо да се предпази тялото от дехидратация, което се постига чрез увеличаване на концентрацията на соли в тялото.
Друг начин да поддържате водно-солевия баланс е да се преместите на места с благоприятно ниво на соленост.
И накрая, постоянството на водно-солевата среда на тялото се осигурява от водонепропускливи обвивки (бозайници, висши раци, водни насекоми и техните ларви).
Растенията се нуждаят от светлинна енергия от Слънцето, за да живеят, така че водните растения живеят само на онези дълбочини, където светлината може да проникне (обикновено не повече от 100 m). С увеличаване на дълбочината на местообитанието в растителните клетки се променя съставът на пигментите, които участват в процеса на фотосинтеза, което прави възможно улавянето на части от слънчевия спектър, проникващи в дълбините.
Въпрос 3. Как организмите избягват отрицателните ефекти на ниските температури?
При ниски температури има опасност от спиране на метаболизма, затова организмите са развили специални адаптационни механизми, за да го стабилизират.
Растенията са най-малко адаптирани към внезапни температурни колебания. Когато температурата падне рязко под 0 °C, водата в тъканите може да се превърне в лед, което може да ги увреди. Но растенията са в състояние да издържат на малки отрицателни температури, като свързват свободните водни молекули в комплекси, които не са в състояние да образуват ледени кристали (например, чрез натрупване на до 20-30% захари или мастни масла в клетките).
С постепенното понижаване на температурата по време на сезонните промени в климата, в живота на много растения започва период на латентност, придружен или от частична или пълна смърт на наземни вегетативни органи (тревисти форми), или от временно спиране или забавяне на основните физиологични процеси. - фотосинтеза и транспорт на вещества.
При животните най-надеждната защита срещу ниските температури на околната среда е топлокръвието, но не всички го имат. Могат да се разграничат следните начини за адаптиране на животните към ниски температури: химична, физическа и поведенческа терморегулация.
Химическата терморегулация е свързана с увеличаване на производството на топлина с понижаване на температурата чрез интензификация на редокс процесите. Този път изисква изразходване на голямо количество енергия, така че животните в сурови климатични условия се нуждаят от повече храна. Този тип терморегулация се осъществява рефлексивно.
Много студенокръвни животни са в състояние да поддържат оптимална телесна температура чрез мускулна функция. Например при хладно време земните пчели затоплят тялото си чрез треперене до 32-33 °C, което им дава възможност да излетят и да се хранят.
Физическата терморегулация се свързва с наличието на специални телесни покрития при животните - пера или косми, които поради структурата си образуват въздушна междина между тялото и околната среда, тъй като е известно, че въздухът е отличен топлоизолатор. В допълнение, много животни, живеещи в сурови климатични условия, натрупват подкожна мазнина, която също има топлоизолационни свойства.
Поведенческата терморегулация е свързана с движение в пространството, за да се избегнат температури, неблагоприятни за живота, създаване на убежища, струпване на групи, промяна на активността по различно време на деня или годината.
Въпрос 4. Какви са основните характеристики на организмите, които използват телата на други организми като местообитание?
Условията на живот в друг организъм се характеризират с по-голямо постоянство в сравнение с условията на околната среда, поради което организмите, които намират място в тялото на растенията или животните, често напълно губят органите и системите, необходими за свободно живеещите видове (сетивни органи, органи за движение, храносмилане , и др.), но в същото време те разработват устройства за задържане в тялото на гостоприемника (куки, вендузи и др.) и ефективно размножаване.
Как да изтеглите безплатно есе? . И линк към това есе; Биосфера. Среди на животвече във вашите отметки.Допълнителни есета по тази тема
Абиотичните фактори на околната среда и тяхното влияние върху живите организми Цел: да се разкрият характеристиките на абиотичните фактори на околната среда и да се разгледа тяхното влияние върху живите организми. Цели: запознаване на учениците с екологичните фактори на околната среда; разкрива характеристиките на абиотичните фактори, разглежда влиянието на температурата, светлината и влагата върху живите организми; идентифицира различни групи живи организми в зависимост от влиянието на различни абиотични фактори върху тях; изпълняват практическа задача за идентифициране на групи организми в зависимост от абиотичния фактор. Оборудване: компютърна презентация, задачи
Въпрос 1. Какви видове организми играят основна роля в поддържането на цикъла на хранителните вещества? Биогенните елементи са тези, които се намират в една екосистема и са необходими за нейния живот – макротрофни и микротрофни. Те непрекъснато се свързват, ставайки част от биомасата на екосистемата, което намалява количеството им, оставащо в околната среда на екосистемата. Ако организмите не се разлагат поради дейността на разлагащите (хетеротрофни организми), тогава запасът от хранителни вещества ще бъде изчерпан и животът на екосистемата ще спре. Следователно може да се твърди, че играят редукторите
Въпрос 1. Какви адаптации към промените в температурата на околната среда имат растенията и животните? Етапите на покой на организмите - кисти, какавиди на насекоми, семена на растения - издържат добре на температурни промени. Спорите на някои бактерии могат да понасят температурни колебания от -273 до +140 °C. Топлокръвните животни - птици и бозайници - поддържат постоянна телесна температура с помощта на високо ниво на метаболизъм, перфектна терморегулация и добра топлоизолация. Например някои китоподобни и перконоги, поради наличието на дебел слой
Въпрос 1. На какви епохи е разделена историята на Земята? В историята на Земята се разграничават следните епохи, чиито имена са от гръцки произход: Катархей (под най-древната), Архей (древен), Протерозой (първичен живот), Палеозой (древен живот), Мезозой (среден живот), кайнозой (нов живот). Въпрос 2. Как дейностите на живите организми повлияха на промяната в състава на атмосферата на планетата? Древната атмосфера е включвала метан, амоняк, въглероден диоксид, водород, водна пара и други неорганични съединения. В резултат на жизнената дейност на първите организми в атмосферата, на
1. Каква е особеността на разпространението на живота в океана? Животът в Световния океан е широко разпространен, но видовият състав и гъстотата на растенията и животните в океанските води са изключително разнообразни и неравномерни. Живите организми се адаптират към живот в определени условия, образувани от комбинация от различни свойства на водните маси. 2. Какво определя разпространението на организмите в повърхностния слой на водата? Разпределението на организмите в повърхностния слой зависи от наличието на кислород във водата, изобилието от хранителни вещества, солеността, температурата и плътността
Ходченкова Галина Михайловна Учител по биология, Общинска образователна институция "Жарковска средна школа № 1" Тверска област Урок по биология в 5 клас "Органично местообитание" Цел на урока: Да се обобщят и задълбочат знанията за местообитанията на живите организми; обитанието на организма, неговите условия Цели на урока: задълбочаване и разширяване на знанията за местообитанията на живите организми; разкриване на характеристиките на местообитанието на организмите към условията на живот в други организми; способността бързо да навигирате в потока от информация: да намерите това, от което се нуждаете, да разберете и приложите това, което получавате.
Въпрос 1. Какво е въздействието на живите организми върху околната среда? В резултат на въздействието на живите организми върху околната среда, нейните физични и химични свойства (газовият състав на въздуха и водата, структурата и свойствата на почвата и дори климатът на района) могат да се променят. Въпрос 2. Какви видове ефекти на живите организми върху околната среда познавате? Видове въздействие на живите организми върху околната среда: 1) механични (промени в механичния състав на почвата, филтриране на вода и въздух, движение на вещества); 2) физико-химични (промяна в химичния състав на вода, въздух,
Плътност на водата- това е фактор, който определя условията за движение на водни организми и налягане на различни дълбочини. За дестилирана вода плътността е 1 g/cm 3 при 4 °C. Плътността на естествените води, съдържащи разтворени соли, може да бъде по-голяма, до 1,35 g/cm 3 . Налягането нараства с дълбочината средно с 1 × 10 5 Pa (1 atm) на всеки 10 m.
Поради резкия градиент на налягането във водните тела, водните организми като цяло са много по-еврибатични в сравнение със сухоземните организми. Някои видове, разпространени на различни дълбочини, понасят налягане от няколко до стотици атмосфери. Например, холотуриите от рода Elpidia и червеите Priapulus caudatus живеят от крайбрежната зона до ултра-абисалната зона. Дори сладководни обитатели, като реснички, реснички, плуващи бръмбари и др., могат да издържат до 6 × 10 7 Pa (600 atm) при експерименти.
Въпреки това, много обитатели на моретата и океаните са относително стенобатични и ограничени до определени дълбочини. Стенобациозът най-често е характерен за плитководните и дълбоководните видове. Само крайбрежната зона е обитавана от пръстеновидните Arenicola и мекотели (Patella). Много риби, например от групата на въдичарите, главоногите, ракообразните, погонофорите, морските звезди и др., се срещат само на голяма дълбочина при налягане най-малко 4 10 7 - 5 10 7 Pa (400-500 atm).
Плътността на водата осигурява способността да се опира на нея, което е особено важно за нескелетните форми. Плътността на околната среда служи като условие за плаване във вода и много водни организми са адаптирани специално към този начин на живот. Висящите организми, плаващи във вода, се обединяват в специална екологична група водни организми - планктон („планктос“ - реещ се).
Ориз. 39. Увеличаване на относителната телесна повърхност на планктонните организми (според S. A. Zernov, 1949):
А - пръчковидна:
1 - диатом Синедра;
2 - цианобактерия Aphanizomenon;
3 - перидинови водорасли Amphisolenia;
4 - Euglena acus;
5 - главоного Doratopsis vermicularis;
6 - копепод Setella;
7 - Ларва на порцелан (Decapoda)
B - разчленени форми:
1 - мекотело Glaucus atlanticus;
2 - червей Tomopetris euchaeta;
3 - ларва на рак Palinurus;
4 - ларва на морски монах Lophius;
5 - копепод Calocalanus pavo
Планктонът включва едноклетъчни и колониални водорасли, протозои, медузи, сифонофори, ктенофори, птероподи и мекотели, различни дребни ракообразни, ларви на дънни животни, рибни яйца и малки и много други (фиг. 39). Планктонните организми имат много подобни адаптации, които увеличават тяхната плаваемост и ги предпазват от потъване на дъното. Такива адаптации включват: 1) общо увеличение на относителната повърхност на тялото поради намаляване на размера, сплескване, удължаване, развитие на множество издатини или четина, което увеличава триенето с вода; 2) намаляване на плътността поради намаляване на скелета, натрупване на мазнини, газови мехурчета и др. В диатомеите резервните вещества се отлагат не под формата на тежко нишесте, а под формата на мастни капки . Нощната светлина Noctiluca се отличава с такова изобилие от газови вакуоли и мастни капчици в клетката, че цитоплазмата в нея има вид на нишки, които се сливат само около ядрото. Въздушни камери имат и сифонофори, редица медузи, планктонни коремоноги и др.
Морски водорасли (фитопланктон)Те плуват във водата пасивно, но повечето планктонни животни са способни на активно плуване, но в ограничена степен. Планктонните организми не могат да преодолеят теченията и се пренасят от тях на големи разстояния. Много видове зоопланктонВъпреки това, те са способни на вертикални миграции във водния стълб на десетки и стотици метри, както поради активно движение, така и чрез регулиране на плаваемостта на тялото си. Специален вид планктон е екологична група Neuston („nein“ - плуване) - обитатели на повърхностния филм на водата на границата с въздуха.
Плътността и вискозитетът на водата значително влияят върху възможността за активно плуване. В екологична група са обединени животни, способни да плуват бързо и да преодоляват силата на теченията нектон (“нектос” - плаващ). Представители на нектона са риби, калмари и делфини. Бързото движение във водния стълб е възможно само ако имате опростена форма на тялото и силно развита мускулатура. Торпедообразната форма се развива при всички добри плувци, независимо от тяхната систематична принадлежност и начин на движение във водата: реактивна, поради огъване на тялото, с помощта на крайниците.
Кислороден режим.В наситената с кислород вода съдържанието му не надвишава 10 ml на 1 литър, което е 21 пъти по-ниско от това в атмосферата. Поради това условията на дишане на водните организми са значително усложнени. Кислородът навлиза във водата главно чрез фотосинтетичната активност на водораслите и чрез дифузия от въздуха. Следователно горните слоеве на водния стълб като правило са по-богати на този газ от долните. С повишаване на температурата и солеността на водата концентрацията на кислород в нея намалява. В слоеве, силно населени с животни и бактерии, може да се създаде рязък дефицит на O 2 поради повишената му консумация. Например в Световния океан богатите на живот дълбочини от 50 до 1000 m се характеризират с рязко влошаване на аерацията - тя е 7-10 пъти по-ниска, отколкото в повърхностните води, обитавани от фитопланктон. Условията в близост до дъното на резервоарите могат да бъдат близки до анаеробни.
Сред водните обитатели има много видове, които могат да понасят големи колебания в съдържанието на кислород във водата, до почти пълното му отсъствие (евриоксибионти - “окси” - кислород, “бионт” - обитател). Те включват например сладководната олигохета Tubifex tubifex и коремоногото Viviparus viviparus. Сред рибите шаранът, линът и каракудата могат да издържат на много ниско насищане на водата с кислород. Въпреки това, редица видове стеноксибионт - могат да съществуват само при достатъчно високо насищане на водата с кислород (дъгова пъстърва, кафява пъстърва, обикновена пъстърва, мигличница Planaria alpina, ларви на еднодневки, каменни мухи и др.). Много видове са способни да изпаднат в неактивно състояние, когато има недостиг на кислород - аноксибиоза - и по този начин преживяват неблагоприятен период.
Дишането на водните организми става или през повърхността на тялото, или чрез специализирани органи - хриле, бели дробове, трахея. В този случай обвивката може да служи като допълнителен дихателен орган. Например рибата лоуч консумира средно 63% от кислорода през кожата си. Ако обменът на газ се извършва през обвивките на тялото, те са много тънки. Дишането също се улеснява чрез увеличаване на повърхността. Това се постига по време на еволюцията на видовете чрез образуване на различни израстъци, сплескване, удължаване и общо намаляване на размера на тялото. Някои видове, когато има недостиг на кислород, активно променят размера на дихателната повърхност. Червеите Tubifex tubifex силно удължават тялото си; хидра и актиния - пипала; бодлокожи - амбулакрални крака. Много заседнали и заседнали животни обновяват водата около себе си или чрез създаване на насочено течение, или чрез осцилиращи движения, насърчавайки нейното смесване. Двучерупчестите мекотели използват за тази цел реснички, покриващи стените на мантийната кухина; ракообразни - работата на коремните или гръдните крака. Пиявици, ларви на камбанки (кървави червеи) и много олигохети люлеят телата си, стърчат от земята.
При някои видове се среща комбинация от водно и въздушно дишане. Те включват белодробни риби, сифонофори дискофанти, много белодробни мекотели, ракообразни Gammarus lacustris и др. Вторичните водни животни обикновено запазват атмосферния тип дишане, тъй като е по-енергийно благоприятен и следователно изисква контакт с въздуха, например перконоги, китоподобни, водни бръмбари , ларви на комари и др.
Липсата на кислород във водата понякога води до катастрофални явления - Умирам, придружено от смъртта на много водни организми. Зимата замръзвачесто причинени от образуването на лед на повърхността на водните тела и прекратяването на контакт с въздуха; лятото- повишаване на температурата на водата и произтичащо от това намаляване на разтворимостта на кислород.
Честата смърт на риба и много безгръбначни през зимата е характерна например за долната част на басейна на река Об, чиито води, изтичащи от влажните зони на Западносибирската низина, са изключително бедни на разтворен кислород. Понякога смъртта настъпва в моретата.
В допълнение към липсата на кислород, смъртта може да бъде причинена от повишаване на концентрацията на токсични газове във водата - метан, сероводород, CO 2 и др., Образувани в резултат на разлагането на органични материали на дъното на резервоарите .
Солев режим.Поддържането на водния баланс на водните организми има своите специфики. Ако за сухоземните животни и растения е най-важно да се осигури на тялото вода в условията на нейния дефицит, то за хидробионтите е не по-малко важно да се поддържа определено количество вода в тялото, когато има излишък в околната среда. . Прекомерното количество вода в клетките води до промени в осмотичното налягане и нарушаване на най-важните жизнени функции.
Повечето водни обитатели пойкилосмотичен: осмотичното налягане в тялото им зависи от солеността на околната вода. Следователно основният начин водните организми да поддържат солевия си баланс е да избягват местообитания с неподходяща соленост. Сладководни форми не могат да съществуват в моретата, а морските форми не могат да понасят обезсоляване. Ако солеността на водата е обект на промени, животните се движат в търсене на благоприятна среда. Например, когато повърхностните слоеве на морето са обезсолени след проливни дъждове, радиоларии, морски ракообразни Calanus и други се спускат на дълбочина от 100 m Гръбначни животни, висши ракообразни, насекоми и техните ларви, живеещи във вода хомойосмотичен видове, поддържащи постоянно осмотично налягане в организма независимо от концентрацията на соли във водата.
При сладководните видове телесните сокове са хипертонични по отношение на околната вода. Те са изложени на риск от прекомерно поливане, ако потокът на вода не е предотвратен или излишната вода не е отстранена от тялото. При протозоите това се постига чрез работата на екскреторните вакуоли, при многоклетъчните организми - чрез отстраняване на вода през отделителната система. Някои реснички отделят количество вода, равно на обема на тялото им на всеки 2-2,5 минути. Клетката изразходва много енергия за „изпомпване“ на излишната вода. С увеличаване на солеността работата на вакуолите се забавя. Така при Paramecium чехли, при соленост на водата 2,5% o, вакуолата пулсира на интервали от 9 s, при 5% o - 18 s, при 7,5% o - 25 s. При концентрация на сол от 17,5% o, вакуолата спира да работи, тъй като разликата в осмотичното налягане между клетката и външната среда изчезва.
Ако водата е хипертонична по отношение на телесните течности на водните организми, те са изложени на риск от дехидратация в резултат на осмотични загуби. Защитата от дехидратация се постига чрез увеличаване на концентрацията на соли и в тялото на водните организми. Дехидратацията се предотвратява от водонепропускливата обвивка на хомоосмотични организми - бозайници, риби, висши раци, водни насекоми и техните ларви.
Много пойкилосмотични видове преминават в неактивно състояние - спряна анимация в резултат на липса на вода в тялото с нарастваща соленост. Това е характерно за видовете, живеещи в басейни с морска вода и в крайбрежната зона: ротифери, флагелати, ресничести, някои ракообразни, черноморската полихета Nereis divesicolor и др. Сол суспендирана анимация- средство за оцеляване в неблагоприятни периоди в условия на променлива соленост на водата.
Наистина еврихалинСред водните обитатели няма много видове, които могат да живеят в активно състояние както в прясна, така и в солена вода. Това са предимно видове, обитаващи речни устия, естуари и други солени водоеми.
температурарезервоарите са по-стабилни, отколкото на сушата. Това се дължи на физичните свойства на водата, преди всичко на нейния висок специфичен топлинен капацитет, поради което получаването или отделянето на значително количество топлина не предизвиква твърде резки промени в температурата. Изпарението на водата от повърхността на резервоарите, което изразходва около 2263,8 J/g, предотвратява прегряването на долните слоеве, а образуването на лед, който освобождава топлината на топене (333,48 J/g), забавя тяхното охлаждане.
Амплитудата на годишните температурни колебания в горните слоеве на океана е не повече от 10-15 °C, в континенталните води - 30-35 °C. Дълбоките слоеве на водата се характеризират с постоянна температура. В екваториалните води средната годишна температура на повърхностните слоеве е +(26-27) °C, в полярните води е около 0 °C и по-ниска. В горещите наземни извори температурата на водата може да достигне +100 °C, а в подводните гейзери при високо налягане на океанското дъно са регистрирани температури от +380 °C.
По този начин има доста значително разнообразие от температурни условия в резервоарите. Между горните слоеве на водата с изразени в тях сезонни температурни колебания и долните, където топлинният режим е постоянен, има зона на температурен скок или термоклин. Термоклинът е по-силно изразен в топлите морета, където температурната разлика между външните и дълбоките води е по-голяма.
Поради по-стабилния температурен режим на водата стенотермията е разпространена сред водните организми в много по-голяма степен, отколкото сред населението на сушата. Евритермалните видове се срещат главно в плитки континентални резервоари и в крайбрежната зона на морета с високи и умерени ширини, където дневните и сезонните температурни колебания са значителни.
Лек режим.Във водата има много по-малко светлина, отколкото във въздуха. Някои от лъчите, попадащи на повърхността на резервоар, се отразяват във въздуха. Колкото по-ниско е положението на Слънцето, толкова по-силно е отражението, така че денят под вода е по-кратък, отколкото на сушата. Например летен ден край остров Мадейра на дълбочина 30 м - 5 часа, а на дълбочина 40 м само 15 минути. Бързото намаляване на количеството светлина с дълбочина е свързано с нейното поглъщане от водата. Лъчите с различна дължина на вълната се абсорбират по различен начин: червените изчезват близо до повърхността, докато синьо-зелените проникват много по-дълбоко. Сумракът в океана, който се задълбочава с дълбочината, е първо зелен, после син, индиго и синьо-виолетов, като накрая отстъпва място на постоянен мрак. Съответно зелените, кафявите и червените водорасли, специализирани в улавянето на светлина с различна дължина на вълната, се сменят взаимно с дълбочина.
Цветът на животните се променя с дълбочина също толкова естествено. Най-ярко и разнообразно оцветени са обитателите на крайбрежната и сублиторалната зона. Много дълбоки организми, като пещерните организми, нямат пигменти. В зоната на здрача червеното оцветяване е широко разпространено, което допълва синьо-виолетовата светлина на тези дълбочини. Лъчите на допълнителен цвят се абсорбират най-пълно от тялото. Това позволява на животните да се скрият от врагове, тъй като червеният им цвят в синьо-виолетовите лъчи визуално се възприема като черен. Червеното оцветяване е характерно за животни от зоната на здрача като лаврак, червен корал, различни ракообразни и др.
При някои видове, които живеят близо до повърхността на водоемите, очите са разделени на две части с различна способност да пречупват лъчите. Едната половина на окото вижда във въздуха, другата във водата. Подобна „четириока“ е характерна за въртящите се бръмбари, американската риба Anableps tetraphthalmus и един от тропическите видове бленди Dialommus fuscus. По време на отливи тази риба седи във вдлъбнатини, излагайки част от главата си от водата (виж Фиг. 26).
Поглъщането на светлина е толкова по-силно, колкото по-ниска е прозрачността на водата, което зависи от броя на суспендираните в нея частици.
Прозрачността се характеризира с максималната дълбочина, на която все още се вижда специално спуснат бял диск с диаметър около 20 cm (диск на Секи). Най-чистите води са в Саргасово море: дискът се вижда на дълбочина от 66,5 м. В Тихия океан дискът Секи се вижда до 59 м, в Индийския океан - до 50, в плитки морета - до. 5-15 м. Прозрачността на реките е средно 1-1,5 м, а в най-мътните реки, например в Средноазиатските Амударя и Сърдаря, само няколко сантиметра. Следователно границата на фотосинтетичната зона варира значително в различните водни тела. В най-чистите води евфотичензона, или зона на фотосинтеза, се простира до дълбочини не по-големи от 200 m, crepuscular, или дисфотичен,зоната заема дълбочини до 1000-1500 m, а по-дълбоко, в афотичензона, слънчевата светлина изобщо не прониква.
Количеството светлина в горните слоеве на резервоарите варира значително в зависимост от географската ширина на района и времето на годината. Дългите полярни нощи силно ограничават наличното време за фотосинтеза в арктическите и антарктическите басейни, а ледената покривка затруднява светлината да достигне до всички замръзнали водни тела през зимата.
В тъмните дълбини на океана организмите използват светлината, излъчвана от живите същества, като източник на визуална информация. Светенето на живия организъм се нарича биолуминесценция.Светещи видове се срещат в почти всички класове водни животни от протозои до риби, както и сред бактерии, низши растения и гъби. Изглежда, че биолуминесценцията се е появявала многократно в различни групи на различни етапи от еволюцията.
Химията на биолуминесценцията вече е доста добре разбрана. Реакциите, използвани за генериране на светлина, са разнообразни. Но във всички случаи това е окисление на сложни органични съединения (луциферини)използване на протеинови катализатори (луцифераза).Луциферините и луциферазите имат различни структури в различните организми. По време на реакцията излишната енергия на възбудената молекула луциферин се освобождава под формата на светлинни кванти. Живите организми излъчват светлина в импулси, обикновено в отговор на стимули, идващи от външната среда.
Светенето може да не играе специална екологична роля в живота на даден вид, но може да бъде страничен продукт от жизнената активност на клетките, като например при бактерии или по-ниски растения. Той придобива екологично значение само при животни, които имат достатъчно развита нервна система и зрителни органи. При много видове луминесцентните органи придобиват много сложна структура със система от рефлектори и лещи, които усилват излъчването (фиг. 40). Редица риби и главоноги, неспособни да генерират светлина, използват симбиотични бактерии, които се размножават в специалните органи на тези животни.
Ориз. 40. Луминесцентни органи на водни животни (според S. A. Zernov, 1949):
1 - дълбоководна риба дявол с фенерче над назъбената уста;
2 - разпределение на светещите органи в рибите от семейството. Mystophidae;
3 - светещ орган на рибата Argyropelecus affinis:
a - пигмент, b - рефлектор, c - светещо тяло, d - леща
Биолуминесценцията има главно сигнално значение в живота на животните. Светлинните сигнали могат да служат за ориентация в стадо, привличане на индивиди от противоположния пол, примамване на жертви, за маскировка или отвличане на вниманието. Светкавицата може да действа като защита срещу хищник, като го заслепява или дезориентира. Например, дълбоководните сепии, бягайки от враг, изпускат облак от светещ секрет, докато видовете, живеещи в осветени води, използват тъмна течност за тази цел. При някои дънни червеи - полихети - светещите органи се развиват по време на периода на узряване на репродуктивните продукти, а женските светят по-ярко, а очите са по-добре развити при мъжете. При хищните дълбоководни риби от разреда на морския дявол първият лъч на гръбната перка е изместен към горната челюст и се превръща в гъвкава „пръчка“, носеща в края червеподобна „примамка“ - жлеза, пълна със слуз със светещи бактерии. Чрез регулиране на притока на кръв към жлезата и следователно доставката на кислород към бактерията, рибата може доброволно да накара „примамката“ да свети, имитирайки движенията на червея и примамвайки плячка.
