Водная среда обитания
Обитателей водной среды называют гидробионтами.
Водную среду обитания следует считать колыбелью жизни на планете Земля. Жизнь начала развиваться в воде, здесь происходили первые этапы эволюции, позже организмы стали осваивать сушу.
Водная среда не уступает наземно-воздушной в разнообразии локальных условий. Одни моря теплые, другие холодные. Есть пресные реки и соленые океаны. Жизнь в глубинах сильно отличается от таковой в прибрежных водах.
С другой стороны, у водной среды обитания есть общие характерные для нее физические особенности, резко отличающие ее от наземно-воздушной:
- Вода более плотная среда, чем воздух.
- В воду плохо проникает солнечный свет.
- В воде плохо растворяется кислород.
- С глубиной сильно возрастает давление.
- Вода обладает хорошей теплоемкостью.
- Вода может быть соленой и пресной.
Эти свойства накладывают свой отпечаток на особенности эволюции и способы приспособления гидробионтов к жизни в мировом океане и континентальных водах.
Из-за плотности воды у организмов появляется возможность обитать не только на дне, также в водной толще. При этом одни виды приспособились к пассивному парению в водных слоях, другие стали активно плавать. Первых называют планктоном, вторых – нектоном. Обитателей дна – бентосом.
Планктон мелкий, легкий, организмы стараются увеличить свою поверхность без увеличения массы. Такие адаптации позволяют парить, зависать в воде, увеличивают плавучесть. Примеры планктонных организмов: мелкие рачки, медузы, простейшие, одноклеточные и колониальные водоросли, личинки рыб.
Нектон, чтобы активно плавать в плотной среде, должен иметь торпедовидную, обтекаемую, сплющенную форму тела, хорошо развитые мышцы. Большинство рыб являются типичным примером представителей нектона. Сюда же следует отнести кальмаров, китообразных, черепах.
Среди бентоса нередко встречаются неподвижные и малоподвижные формы животных, чего нет на суше. Это связано с тем, что донные обитатели могут питаться планктоном, который приносится им течениями и током воды, который сидячие животные могут создавать сами.
Многие гидробионты используют фильтрационный способ питания – отцеживание взвешенных в воде органических веществ и мелких организмов.
Морское дно называют бенталью. В зависимости от глубины выделяют различные зоны бентали, так как условия жизни в них сильно различаются. Так бентос прибрежной зоны (сублиторали) в связи с наличием света, тепла, большого количества органических веществ, низкого давления имеет иные экологические свойства по сравнению с бентосом океанического дна (абиссали), где биомасса и биоразнообразие сведены к минимуму.
Из-за того, что вода сильно отражает и поглощает солнечный свет, он проникает вглубь не больше чем на 200 метров. Поэтому фотосинтез возможен лишь в поверхностных слоях. В воде распространены водоросли. Более сложно-устроенные прикрепляются ко дну, однако не имеют опорной системы, так как в ней нет нужды. Сама вода как плотная среда поддерживает таллом.
У животных-гидробионтов лучше развит слух, чем зрение. Это связано с тем, что на дальние расстояния в воде звук распространяется лучше, чем свет. Зрение используется для ориентации на близком расстоянии. Нередко встречается эхолокация – способность воспринимать отраженные звуковые волны (дельфины). Есть рыбы, которые для ориентации в пространстве генерируют электрические импульсы и воспринимают их отражение.
В воде мало кислорода, так как он плохо в ней растворяется. Вероятно это послужило ограничением на дальнейшую эволюцию животных в воде. Более сложное строение систем органов, высокая активность, теплокровность смогли возникнуть на суше. В воздухе кислорода в десятки раз больше, чем в воде, и животные смогли ускорить свой энегообмен.
В водной среде с глубиной условия сильно изменяются. Свет сюда не проникает, кислорода совсем мало, а давление сильно возрастает из-за плотности воды. Видовое разнообразие и биомасса сокращаются. Животные, которые перемещаются в водной толще вертикально, могут переносить большие перепады давления. Однако большинство животных приспособлены к определенным глубинам и стенобатны (адаптированы к узкому диапазону изменения давления).
Высокая теплоемкость водной среды (она медленно нагревается и медленно остывает) обеспечивает сглаженный температурный режим, как в зависимости от времени суток, так и сезона года. В наземно-воздушной среде в сходных широтах перепады температуры больше. Многие водные обитатели стенотермны (приспособлены к узкому диапазону температур).
Большинство гидробионтов приспособлено к определенной солености воды, так как осмотическое давление в клетках их тела зависти от концентрации солей в окружающей среде. Изменение солености среды и как следствие нарушение клеточного осмотического давления может привести к гибели организма. Независимость от концентрации солей в воде имеется в основном у вторичноводных животных (насекомых, млекопитающих) и организмов, населяющих переходные зоны между солеными и пресными водами.