Вода как среда жизни: свойства воды
Экологические области гидросферы: бенталь и пелагиаль, литораль, абиссаль. Жизненные формы гидробионтов: планктон, нектон, бентос.
В понятие гидросфера входят все типы водоемов. В наиболее общем виде все водоемы можно поделить на: мировой океан, континентальные воды и подземные воды. 94% — мировой океан, следовательно, принято рассматривать свойства гидросферы на водах мирового океана.
Подземные воды – 4% всей воды, континентальные воды – 2%. Большая часть континентальных вод содержаться в ледниках, в реках, в озерах (0,015%). Грунтовые воды — 0,005%, атмосферная вода – 0,001%.
Жизнь зародилась в мировом океане, поэтому набор химических элементов живых организмов близок к составу морской воды, даже у наземных, обитающих в континентальных водоемах.
Химизм вод мирового океана постоянен. Континентальные воды имеют большую амплитуду изменчивости от пресных до вод насыщенных растворами солей (Черное море).
Вода обладает связностью и вязкостью. Плотность живых организмов очень близка к плотности воды (может быть чуть выше или чуть ниже). Благодаря высокой плотности и вязкости эволюция водных организмах пошла в 2-х направлениях: неподвижные в воде (прикрепленные или парящие в толще воды) и подвижные (совершенствование формы тела: обтекаемая форма тела, специальные покровы и т.д.).
Многие гидробионты не имеют связи с дном и проводят жизнь в толще воды. Из-за большой глубины появились организмы парящие и самостоятельные в определенных слоях и на определенной глубине. На большой глубине обнаружены разнообразные сообщества организмов: бактерии, одноклеточные и многоклеточные животные. Растений там нет, т.к. нет света.
С изменением глубины меняется давление. На глубине 11 км давление составляет 110 атм. С возрастанием давления меняется активность большинства ферментов. На средних и высоких глубинах иной ферментный состав. Всех гидробионтов можно поделит на эврибатические (могут обитать на разных уровнях давления) и стенобатичесикие (определенное давление, определенная глубина). Чем глубже живет организм, тем меньшим количеством доступных органических веществ он располагает.
Мировой океан и континентальные воды подразделяются на несколько зон:
Все растения обитают только в эпипелагеале (200-250м).
Супралитораль: Своеобразная зона. Соединяет признаки моря и суши. В зоне прибоя. Условия существования экстремальны. Фауна имеет двойной генезис: наземный и морской: влаголюбивые но типично наземные. Эврибионты по всем факторам среды. Выделяют: скалистую (водоросли, лишайники, крабы) и пологую – зону брызг (выбросы морской травы, детритов, мокрецов, пауков, лежбища моржей, тюленей). Наиболее выражена в умеренной зоне. Высокопродуктивна.
Литораль: Зона приливов и отливов. Нижняя граница – урез воды. Верхняя определяется приливом. Это одна из высокопродуктивных зон. Условия жизни не очень благоприятны, поэтому видовое разнообразие никое, но численность высокая. Место откорма многих шельфовых рыб. Уровень и характер развития донной фауны будет определяться высоким колебанием уровня прилива периодичностью осушения той или иной зоны.
Сублитораль: шельфовая зона (от уреза воды до склона). Одна из самых богатых зон. Четко разделена на 2 подзоны: сублитораль (от уреза воды до нижней границы распространения водорослей. Самая продуктивная зона) и псевдоабиссаль (отсутствие растительности, фауна живет за счет детрита).
Батиаль: от начала склона до материкового подножия. Опоясывает все материки и острова (1/3 суши). Рельеф сложен, он связан с транспортировкой орг-го вещества от шельфа к ложу. Самая малоизученная зона.
Абиссаль: занимает 77% МО. Характерна монотонность, стабильность факторов среды. Главная особенность: ограниченность пищевых ресурсов. Детрит становится несъедобным (соединения не усваиваются). Качественноя бедность при количественной сверхбедности.
Ультраабиссаль: зона приурочена к глубинам выше 6тыс м. Особенность: разобщенность. Специфические, монотонные факторы среды. Самый экстремальй фактор – давление (больше 6-11тыс атм). Фауна специфична: 60% эндемики.
Гидробионты: бентосные (дно) и пелагеальные (толща воды).
Жизненные формы организмов.
- Планктон – организмы, пассивнопарящие в толще воды.
- Нектон – активноплавающие организмы (только зоо).
И среди тех, и среди других можно выделить 2 группы: находящиеся постоянно в толще воды – нейстон (личинки комаров, жуки-плавунцы) и организмы, у которых часть тела находится в воде, а часть под водой – плейстон (ряска, сифонофоры).
- Бентос – донные организмы, а также «органический дождь» с эпипелагеали, который доходит до глубинных слоев (экскременты, продукты обмена).
В МО существуют рифтовые зоны, где происходит перемещение континентальных плит, в таких местах может извергаться магма. => температура может достигать 100°С и выше. На глубине 4-6 км, где давление составляет 40-60атм, обитает уникальная группа архебактерий. Там же обитают и некоторые группы беспозвоночных (кольчатые черви). Продуктивность рифтовых зон в 3-4 раза выше, чем в трофной зоне.
Континентальные воды сохраняют свойства среды МО, но отличаются тем, что континентальные мелководны, обогащены органикой и имеют широкий диапазон солености. Также отличают по видовому составу: видов, которые встречаются и там и там – единицы.
Континентальные воды: стоячие (озера, пруды, водохранилища) и текучие (реки, ручьи).
Постоянные и временные (время от времени пересыхают).
Вода как среда жизни вмещает в себя большое количество растворенного кислорода. Содержание кислорода падает в горячих бодах. В текучих водоемах кислорода больше, чем в стоячих. В соленых – меньше.
На границе двух сред идет постоянный газообмен: во время штормов происходит обогащение воды кислородом, а в штиль наоборот. Олиготрофные воды богаче кислородом, чем эвтрофные. Адаптацией гидробионтов к содержанию кислорода в воде является снижение метаболизма с увеличением глубины.
Вода как среда жизни и её экологические факторы
Среда жизни представляет собой физическое окружение организмов. Основными средами жизни на земле являются вода, воздух, почва. Жизнь зародилась в воде, и многие миллионы и миллиарды лет она осваивала и в то же время формировала эту первую среду обитания.
Факторы водной среды
Водная среда жизни, гидросфера, занимающая до 71% площади земного шара, включает около 1,46 млрд. км3 воды, что составляет 1/800 часть объёма планеты.
Основной объём воды (примерно 95%) сосредоточен в Мировом океане, львиная доля пресных вод — в ледниках (85%) и подземных водах суши (14%), а на озера, водохранилища, пруды, болота, реки, родники и ручьи приходится чуть более 0,6% от общего объема пресной воды, остающиеся 0,35%, заключены в почвенной влаге и парах атмосферы.
В водной среде обитает около 150 000 видов животных (примерно 7% от общего количества на Земле) и 10 000 видов растений (8%).
Следовательно, вода как среда жизни не отличается видовым разнообразием, хотя представители абсолютного большинства групп растений и животных (даже целые крупные таксоны — типы и классы) остались в водной среде; выбравшаяся же на сушу жизнь эволюционировала подобно взрыву.
В морях и океанах животный и растительный мир наиболее разнообразен и богат в экваториальной и тропических зонах. С удалением от этих поясов на север и на юг качественный состав организмов постепенно беднеет.
Если в районе Индонезийских островов распространено около 40 000 видов животных, то в море Лаптевых их лишь 400. Основная масса организмов Мирового океана сосредоточена у берегов, преимущественно в зоне морских побережий — прибрежное «сгущение» жизни, по В. И. Вернадскому. Открытые воды, расположенные вдали от берегов, представляют собой пустынные области, практически лишенные жизни.
Путешествуя в тропиках, можно видеть, как с удалением от берега цвет воды из зеленовато-бутылочного (цвета «жизни») постепенно превращается в ярко-синий «электрик» (цвет водной пустыни).
Доля рек, озер, болот по сравнению с морями и океанами в биосфере незначительна. Основные порядки растений и многие из основных типов животных представлены в пресноводных сообществах одним или несколькими родами.
Несмотря на меньшее биоразнообразие в пресных водах и их небольшой объем, они имеют выдающееся значение для огромного количества растений и животных, а также для человека, обеспечивая их необходимым запасом пресной воды.
Современная гидросфера представляет собой не только среду жизни, оказывающую сильное влияние на своих обитателей.
Ее обитатели, ее живое вещество тоже воздействуют на среду обитания, перерабатывая ее, вовлекая в круговорот веществ. Подсчитано, что в процессе образования живого вещества вода океанов, морей, рек и озер разлагается и восстанавливается в биологическом круговороте примерно за 2 млн. лет. Следовательно, современная гидросфера является продуктом жизнедеятельности живого вещества всех геологических эпох.
Свойства воды
Значение воды в жизнедеятельности организмов определяется главным образом ее физическими свойствами.
Среди этих свойств, прежде всего надо выделить термические — большую теплоемкость, высокую скрытую теплоту плавления и испарения, низкую теплопроводность, расширение перед замерзанием.
Благодаря этим свойствам поддерживается относительное постоянство температурного режима океанов, что, в свою очередь, уменьшает амплитуду колебания температуры на земной поверхности. Температурная аномалия воды — расширение перед замерзанием — в сочетании с аномальным изменением плотности в интервале от 0 до +4.° С обеспечивают перемешивание водных масс и препятствуют промерзанию водоемов.
Не будь этих аномалий, образующийся в холодное время года лед опускался бы на дно, превращая водные бассейны в залежи льда, оттаивающие летом лишь с поверхности, где находили бы приют только эфемерные водные организмы.
Благодаря высокой теплоемкости и низкой теплопроводности вода обеспечивает не только относительное постоянство температуры океанов, но и способствует сохранению температуры тела организмов.
И здесь ей нет равных. Никакое иное вещество не смогло бы обеспечить постоянство температуры с большим успехом. Вода является превосходным растворителем. Это свойство и исключительная подвижность делают воду основным фактором обмена веществ в неорганической природе. Ту же функцию вода исполняет и в организмах — благодаря ней растворенные неорганические и органические вещества поступают к потребителям.
Без этого обмена не могли бы существовать ни планктонные, ни неподвижные организмы. Как растворитель и как переносчик питательных веществ вода, естественно, имела большое значение в раннем периоде существования жизни до появления у организмов органов активного движения. С водой же транспортируются вещества внутри организмов, с нею выделяются продукты распада.
Следовательно, органический обмен веществ, включающий поглощение питательных веществ и их трансформацию, и выделение продуктов метаболизма, является аналогом обмена в неорганической природе, осуществляющегося также с помощью воды.
Благодаря высокому поверхностному натяжению воды (по ее поверхности способны бегать водомерки), она удерживается на поверхности живых и неживых объектов и поднимается по капиллярам. Без этого свойства организмы вряд ли вышли бы из воды на сушу, ибо питание наземных растений основано на капиллярности воды.
Практическая несжимаемость воды позволяет организмам населять большие глубины.
Вода как среда обитания
Благодаря ряду оптических свойств, прежде всего прозрачности, в воде на значительных глубинах может идти фотосинтез. Вода на земле представляет собой раствор солей и газов, в частности углекислоты. Американский физиолог Л. Гендерсон (1924) считал углекислоту вторым после воды веществом по своей пригодности для жизни.
Благодаря высокой растворимости углекислота так же подвижна, как и вода. Углекислота способна поддерживать в растворе со своими нейтральными солями постоянство концентрации водородных ионов, обеспечивая так называемую буферность.
Она поддерживает реакцию крови близкой к нейтральной. И, наконец, углекислота является источником углерода в питании зелёных растений и некоторых хемотрофных бактерий.
В связи с изучением свойств воды следует ещё раз остановиться на тех особенностях океана, которые способствовали развитию в нём жизни. Действительно, воды океана имеют относительно постоянную температуру, весьма устойчивый состав минеральных солей, постоянную концентрацию водородных ионов, постоянное осмотическое давление и подвижность, которая обеспечивает перенос питательных веществ и их разнообразие.
Следовательно, океан представляет собой идеальную среду жизни исключительному постоянству физических условий, а также богатству и разнообразию источников питания.
Очевидно, именно поэтому он и является колыбелью жизни.
Механико-динамические свойства воды и грунта определяют условия фиксации и передвижения гидробионтов в пространстве. Они обуславливают условия плавания пелагических организмов и их возможности удержания в тех или иных пространственных участках водоема. Бентосные организмы в зависимости от механико-динамических свойств грунта обладают разными возможностями закапывания в субстрат, фиксации на нем и передвижения.
Недостаточная стабильность грунта – препятствие для существования бентосных организмов (невозможность строительства убежищ, механические повреждения, вымывания в толщу воды, захоронение под толщей осаждающихся осадков и т.д.). Движение воды – вынос за пределы биотопов с благоприятными условиями обитания и наоборот.
Экологические группы водных организмов
На основе образа жизни среди водных организмов выделяют несколько групп: бентос (от греч. benthos – глубина) – прикрепленные к грунту, лежащие на нем или живущие в толще осадков организмы.
Представлен фитобентосом, зообентосом и бактериобентосом.
В зообентосе по способу питания выделяют хищников, фильтраторов, грунтоедов и т.д.;
- – перифитон (от греч. peri – вокруг, возле) – животные и растения, либо прикрепленные, либо удерживающиеся за стебли и листья высших растений или любые поверхности, возвышающиеся над дном и плавающие по течению; планктон (от греч. planktos – парящий, блуждающий и on – сущее)
- – пассивно плавающие растительные (фитопланктон) или животные (зоопланктон) организмы, перемещающиеся главным образом благодаря течениям; нектон (от греч. nektos – плавающий)
- – активные пловцы с обтекаемой формой тела и развитыми органами движения, не связанные непосредственно с дном (рыбы, кальмары, ластоногие, киты и т.д.); нейстон (от греч. neustos – плавающий)
- – сообщество микроорганизмов, растений и животных мелких и средних размеров, обитающих у поверхности воды на границе водной и воздушных сред (над или под поверхностной пленкой, до 5 см в глубь воды). Это бактерии, простейшие, клопы-водомерки, водоросли, личинки некоторых организмов; плейстон (от греч. pleystikos – плавающий) – совокупность гидробионтов, часть тела которых находится в воде, а часть – над ее поверхностью.
К ним относятся парусники, некоторые сифонофоры и членистоногие, ряска.
Обитатели рек носят название потамобионтов. Те из них, что живут только на течении, называются реофилами. Движение воды в реках вызывает эрозию ее ложа, идущую в глубинном и боковом направлениях. Перенос и седиментация грунта изменяют конфигурацию ложа в горизонтальном и вертикальном направлениях.
В результате боковой эрозии река меандрирует, образуя излучины, или меандры. Когда река спрямляет свое русло, тогда отшнуровавшиеся излучины превращаются в старицы. В других случаях от реки могут обособляться, не теряя с нею связи, закосья, затоны и протоки.
По биологической классификации, предложенной А. Тинеманном и Е. Науманном, различают озера эвтрофные, олиготрофные и дистрофные (eu – хорошо, oligos –мало, dis – недостаточно, trophos – пища).
К эвтрофным (высококормным) относятся неглубокие равнинные озера с хорошо выраженной литоралью и богатой растительностью. Их вода богата питательными солями, грунты содержат много органического вещества, и на них развивается богатая донная фауна.
Олиготрофные (малокормные) озера обычно бывают рсположены на кристаллических породах, обладают значительной глубиной и слаборазвитой литоралью.
Донные отложения бедны органическими веществами, в воде содержится мало питательных солей, соответственно, жизнь на дне и в толще воды отличается бедностью. Дистрофные (недостаточно кормные) озера представляют собой неглубокие заболоченные водоемы с торфянистыми отложениями на дне. Торфянистые отложения исключают контакт воды с грунтом и поэтому в ней содержится очень мало минеральных веществ, солей, нужных для питания растений.
Планктон и бентос в этих озерах развит очень слабо. Обитатели озер называются лимнобионтами. В соответствии с членением бентали выделяются формы.
Активная реакция среды представляет собой свойство, обусловливающееся присутствием ионов Н+ и ОН-. Как известно, часть молекул воды диссоциирует на эти ионы. Если концентрации ионов Н+ и ОН- равны, вода будет нейтральной.
С увеличением содержания ионов Н+ и ОН- вода будет соответственно кислой (Н+) или щелочной (ОН-). Обычно в качестве показателя активной реакции берется не концентрация Н+, а ее десятичный логарифм с обратным знаком. Эта величина, называемая водородным показателем, обозначается символом рН. Если рН меньше 7, вода кислая, больше 7 – щелочная, для нейтральной воды рН равен 7.
Степень диссоциации воды зависит от температуры: с понижением последней содержание Н+ падает, а с повышением соответственно увеличивается. Следовательно, заключение об активной реакции воды надо делать с учетом температуры.
Активная реакция природных вод довольно устойчива. Тем не менее в одном и том же водоеме рН в течение суток может колебаться на 2 единицы и более: ночью понижаться в результате подкисления воды выделяющимся в процессе дыхания углекислым газом, днем повышается за счет потребления СОя фотосинтезирующими растениями.
В грунтах озер и болот рН обычно несколько ниже 7, в океанических осадках он часто бывает сдвинут в щелочную сторону. В зависимости от отношения к различным концентрациям водородных и гидроксильных ионов гидробионты подразделяются на стеноионных, обитающих в водах с колебанием рН в 5–6 единиц, и эвриионных, выдерживающих большие изменения этого фактора.
Концентрация водородных ионов не только определяет границы распространения гидробионтов, но и влияет на характер их жизнедеятельности.
Окислительно-восстановительный потенциал характеризует собой условия протекания в среде окислительных и восстановительных процессов, от которых зависят многие стороны жизнедеятельности гидробионтов особенно микроорганизмов. Напомню, что окислительно-восстановительная реакция заключается в том, что одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, а другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, восстанавливается.
В результате между ними возникает разность электрических потенциалов. Чем больше эта разность, тем выше окислительная способность среды. Она определяется концентрацией молекулярного водорода в воде, а также состоянием таких равновесных систем, как Fe (3) – Fe (2), Mn (4) – Mn (2), S (2) – S(1), а также другими элементами с переменной валентностью.
Таким образом, условия жизни в воде своеобразны.
Большое влияние на распределение организмов оказывают свет, температура, течения, давления, активная реакция среды, растворенные газы (в первую очередь кислород) и соли.
Морские и континентальные воды резко отличаются по условиям жизни. Морская вода представляет собой более благоприятную среду, близкую к физиологически уравновешенному раствору. Поэтому ее обитатели осмотически открыты. Континентальные воды обладают неблагоприятными условиями жизни, их обитатели осмотически закрыты.
Адаптивные особенности водных растений
Водные растения в отличие от наземных поглощают влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей воды, поэтому их организация имеет свои особенности.
У них слабо развиты проводящие ткани, а также корневая система. Поскольку корни служат в основном для прикрепления к подводному субстрату, они лишены корневых волосков. Мощное развитие корневой системы у некоторых из них – кувшинок, кубышек – обеспечивает вегетативное размножение и запасание некоторых веществ.
Главной структурной особенностью гидрофитов является наличие крупных межклетников и полостей, создающих особую воздушную ткань, которая обеспечивает плавучесть органов. Подводные гидрофиты отличаются от надводных отсутствием функционирующих устьиц, тонкими рассеченными листьями, слабым развитием механических тканей.
Интенсивный газообмен при недостатке в воде растворенного кислорода обеспечивается либо очень длинными и тонкими стеблями и листьями, покровы которых легко проницаемы для кислорода, либо сильной расчлененностью листьев.
У ряда растений развита гетерофилия (разнолистность). У кувшинок и кубышек плавающие листья сильно отличаются от погруженных – их верхняя поверхность плотная и кожистая, с большим количеством устьиц, что способствует лучшему газообмену с воздухом, на нижней стороне устьиц нет. Из-за низкой температуры воды, отрицательно влияющей на органы размножения, и высокой плотности среды, затрудняющей перенос пыльцы, погруженные в воду растения размножаются вегетативным путем.
Однако многие из них выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Их пыльца, плоды и семена разносятся ветром и поверхностными течениями.
Поверхностные течения используют и прибрежные растения. Их плоды обладают высокой плавучестью и могут длительное время, находясь в воде, не терять всхожести.
Адаптивные особенности водных животных
Адаптации животных к водной среде более разнообразны, чем растений. Для животных, обитающих в толще воды, характерны, прежде всего, приспособления, увеличивающие их плавучесть и позволяющие им противостоять движению воды и течениям. У мелких форм наблюдается редукция скелетных образований.
Они имеют пористые раковины или полые внутри иглы скелетов. Удельная плотность тела уменьшается за счет наличия воды, воздуха или жира в тканях. Для пассивно плавающих в толще воды животных характерно также увеличение удельной поверхности тела.
Это достигается уплощением тела, образованием всевозможных шипов, выростов. Активное плавание осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, а также изгибания тела. Получило распространение плавание реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды.
Так некоторые кальмары развивают скорость 40–50 км/час. У более крупных животных имеются специализированные конечности – плавники, ласты. Тело у таких животных покрыто слизью и имеет обтекаемую форму. Пресноводные животные при передвижении используют поверхностную пленку воды.
По ней свободно бегают жуки-вертячки, клопы-водомерки. Их покровы не смачиваются водой, а конечности имеют особое строение. Донные организмы, наоборот, вырабатывают приспособления, уменьшающие плавучесть и позволяющие удерживаться на дне даже в быстротекущих водах.
Хорошо известны тяжелые раковины моллюска тридакны, которые свободно лежат на малой глубине и удерживаются на рифах благодаря своей массе.
Только в водной среде встречаются животные, ведущие неподвижный образ жизни. Из прикрепленных к грунту наиболее известны губки, гидроидные и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др.
Для водных животных имеет значение давление среды. Среди эврибатных – обитающих и при высоком и при низком давлениях – выделяются голотурии, живущие на глубине от 100 до 9000 м. Среди стенобатных – морские лилии, погонофоры, обитающие на глубинах от 3000 до 10 000 м.
Для глубоководных животных характерно слабое развитие или отсутствие известкового скелета, редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов, отсутствие пигментации тела или, наоборот, темная окраска.
Адаптивные особенности водных растений. Водные растения в отличие от наземных поглощают влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей воды, поэтому их организация имеет свои особенности. У них слабо развиты проводящие ткани, а также корневая система.
Поскольку корни служат в основном для прикрепления к подводному субстрату, они лишены корневых волосков. Мощное развитие корневой системы у некоторых из них – кувшинок, кубышек – обеспечивает вегетативное размножение и запасание некоторых веществ.
Главной структурной особенностью гидрофитов является наличие крупных межклетников и полостей, создающих особую воздушную ткань, которая обеспечивает плавучесть органов.
Подводные гидрофиты отличаются от надводных отсутствием функционирующих устьиц, тонкими рассеченными листьями, слабым развитием механических тканей. Интенсивный газообмен при недостатке в воде растворенного кислорода обеспечивается либо очень длинными и тонкими стеблями и листьями, покровы которых легко проницаемы для кислорода, либо сильной расчлененностью листьев.
У ряда растений развита гетерофилия (разнолистность).
У кувшинок и кубышек плавающие листья сильно отличаются от погруженных – их верхняя поверхность плотная и кожистая, с большим количеством устьиц, что способствует лучшему газообмену с воздухом, на нижней стороне устьиц нет.
Из-за низкой температуры воды, отрицательно влияющей на органы размножения, и высокой плотности среды, затрудняющей перенос пыльцы, погруженные в воду растения размножаются вегетативным путем.
Однако многие из них выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Их пыльца, плоды и семена разносятся ветром и поверхностными течениями.
Поверхностные течения используют и прибрежные растения. Их плоды обладают высокой плавучестью и могут длительное время, находясь в воде, не терять всхожести.
Адаптивные особенности водных животных. Адаптации животных к водной среде более разнообразны, чем растений. Для животных, обитающих в толще воды, характерны, прежде всего, приспособления, увеличивающие их плавучесть и позволяющие им противостоять движению воды и течениям.
У мелких форм наблюдается редукция скелетных образований. Они имеют пористые раковины или полые внутри иглы скелетов. Удельная плотность тела уменьшается за счет наличия воды, воздуха или жира в тканях.
Для пассивно плавающих в толще воды животных характерно также увеличение удельной поверхности тела.
Это достигается уплощением тела, образованием всевозможных шипов, выростов.
Активное плавание осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, а также изгибания тела. Получило распространение плавание реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Так некоторые кальмары развивают скорость 40–50 км/час. У более крупных животных имеются специализированные конечности – плавники, ласты.
Тело у таких животных покрыто слизью и имеет обтекаемую форму.
Пресноводные животные при передвижении используют поверхностную пленку воды. По ней свободно бегают жуки-вертячки, клопы-водомерки. Их покровы не смачиваются водой, а конечности имеют особое строение.
Донные организмы, наоборот, вырабатывают приспособления, уменьшающие плавучесть и позволяющие удерживаться на дне даже в быстротекущих водах.
Хорошо известны тяжелые раковины моллюска тридакны, которые свободно лежат на малой глубине и удерживаются на рифах благодаря своей массе.
Только в водной среде встречаются животные, ведущие неподвижный образ жизни. Из прикрепленных к грунту наиболее известны губки, гидроидные и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др.
Для водных животных имеет значение давление среды.
Среди эврибатных – обитающих и при высоком, и при низком давлениях – выделяются голотурии, живущие на глубине от 100 до 9000 м. Среди стенобатных – морские лилии, погонофоры, обитающие на глубинах от 3000 до 10 000 м.
Для глубоководных животных характерно слабое развитие или отсутствие известкового скелета, редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов, отсутствие пигментации тела или, наоборот, темная окраска.
К гидрографическим факторам относятся физические и химические свойства воды.
Вода — это вещество, обильнее прочих представленное на поверхности нашей планеты. Она служит средой обитания многих крупных видов животных.
Если большая часть воды сосредоточена в океанах, характеризующихся огромным видовым разнообразием, то реки и пресноводные водоемы образуют среду, менее богатую жизнью, но все же достаточно обширную.
Вполне естественно, что для живых существ, населяющих водную среду, в первую очередь важны физические и химические свойства воды.
Однако вода обладает и такими, отклоняющимися от нормальных, свойствами, которые невозможно предугадать при изучении химических веществ. Эти свойства обусловливают особенности, имеющие определяющее значение для жизни организмов.
Вода обладает специфической и очень высокой теплоемкостью. По отношению к температуре воздуха огромные массы воды, особенно океанов, играют регулирующую роль.
Они образуют высоко стабильную среду, лишь очень медленно и постепенно претерпевающую климатические изменения, которые сильно и незамедлительно отражаются на воздушных массах и поверхности материков. Другой немаловажный факт: лед легче воды.
В сильные морозы он образует поверхностный слой вместо того, чтобы падать на дно и накапливаться там все в большем количестве вследствие постоянного образования на поверхности.
Явление ненормальное! Слой льда изолирует таким образом от атмосферы толщу воды, в которой продолжается жизнь. Единственное ее условие — достаточная глубина водоема под ледяной коркой. Вязкость воды с понижением температуры изменяется, но она оказывается достаточной, чтобы воспрепятствовать слишком быстрому падению на дно мелких организмов, даже в случае, если их плотность выше плотности воды, и особенно когда поверхность тела организмов достаточно велика относительно их массы и вызывает повышенное трение об окружающую жидкость.
Впрочем, многие планктонные организмы имеют на теле выросты и длинные придатки, которые увеличивают их плавучесть. Таковы веслоногие рачки, личинки ракообразных, моллюски, иглокожие и др.
Водные массы испытывают такое же волновое движение, как и воздушный океан, причем они достигают иногда почти равной силы. Вода обладает максимальной плотностью не в точке плавления, а при +4°— еще один аномальный факт.
С ним связаны усложнения в конвекционном движении и частые перемещения водных масс, благоприятные для жизни. В океанах наблюдаются приливы и отливы, изменяющиеся сообразно географическим очертаниям берегов, и течения, вызываемые климатическими факторами. В литоральной зоне под действием ветра образуются волны. В этой зоне принято различать фации спокойных и волнообразующих вод.
На побережье Франции бурая водоросль Ascophyllum nodosum встречается на защищенных от прибоя скалах, а красная водоросль Nemalion helminthoides держится на скалах, подверженных прибою.
К этим же скалам прикрепляются немногие животные, способные противостоять мощным ударам прибоя. Таковы усоногие раки, пластинчатожаберные моллюски, прочно удерживающиеся с помощью биссуса, и брюхоногие с крепко присасывающейся к субстрату ногой, например моллюск «чашечка» (Patella).
В пресных водах тоже существуют две различные фации. Спокойно текущие воды откладывают много аллювия и богаты растительностью. Их фауна довольно разнообразна: видовой со