كموطن للكائنات الحية ، يحتوي الماء على عدد من الخصائص المحددة (كثافة عالية ، انخفاض كبير في الضغط ، محتوى أكسجين منخفض نسبيًا ، سعة حرارية عالية ، امتصاص قوي أشعة الشمسوإلخ.). تختلف الخزانات الفردية في نظام الملح وفي وجود التيارات وفي معايير أخرى.

يتم استدعاء سكان البيئة المائية في علم البيئة هيدروبيونتس.وفقًا لظروف موائل hydrobionts في أي خزان ، يمكن التمييز بين مناطق مختلفة. ضع في اعتبارك المناطق البيئية للمحيطات. في المحيط ، إلى جانب البحار الموجودة فيه ، يمكن تمييز منطقتين إيكولوجيتين رئيسيتين: العمود المائي - سطحيوالقاع بنتال. البنتال ، حسب العمق ، ينقسم إلى مناطق: سواحل- مساحة زيادة بعمق تصل إلى 200 م; الاستحمام- منحدر قاع حاد ؛ السحيق- قاع محيطي بمتوسط ​​عمق يتراوح بين 3 و 6 كيلومترات ؛ فوق السطحية- المنخفضات في قاع المحيطات ؛ الساحل- حافة الساحل ، تغمرها المد والجزر ؛ فوق السواحل- جزء من الساحل مبلل برذاذ الأمواج.

تسمى مجموعة الكائنات الحية التي تعيش في قاع المحيط benthos، ويعيشون في عمود الماء - البلاغوس.

ينقسم السطح أيضًا إلى مناطق تتوافق مع المناطق البنتالية: epipelagial ، أعماق البحار ، أعماق البحارالحد الأدنى من المنطقة السطحية (~ 200 م) يتحدد بمقدار الاختراق ضوء الشمسكافية لعملية التمثيل الضوئي. أعمق من هذه المناطق ، لا يمكن أن توجد النباتات الخضراء. تعيش الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات فقط في الأعماق السحيقة المظلمة والشفق.

الخصائص الأساسية للبيئة المائية.

كثافة الماء هي العامل الذي يحدد ظروف حركة الكائنات المائية والضغط على أعماق مختلفة. يتم الوصول إلى أقصى كثافة للمياه النقية (المقطرة) عند درجة حرارة 4 حول جويساوي 1 ز / سم 3. تصل كثافة المياه الطبيعية إلى 1.35 ز / سم 3. يزداد الضغط مع العمق بمتوسط ​​1 10 5 بنسلفانيا (1 ماكينة الصراف الآلي) لكل 10 م.

تعتبر Hydrobionts أكثر قدرة على تحمل الماء من الكائنات الحية على الأرض. لذلك ، يمكن لبعض أنواع الديدان أن تعيش في كل من المنطقة الساحلية والمنطقة فوق السطحية. ومع ذلك ، فإن بعض hydrobionts خنق ؛ العيش في أعماق محددة بدقة. تجعل كثافة الماء من الممكن الاتكاء عليه ، وهو شرط ضروريتحلق في الماء. تكيفت العديد من الكائنات الحية بدقة مع طريقة الحياة هذه وتتحد في مجموعة بيئية خاصة من hydrobionts - العوالق. العوالق هي الطحالب أحادية الخلية ، والأوليات ، وقنديل البحر ، وبعض الرخويات ، والقشريات الصغيرة ، ويرقات الحيوانات القاعية ، والكافيار وزريعة الأسماك ، إلخ. العوالق النباتية- الطحالب و العوالق الحيوانية- البقية. العوالق لا تتغلب على التيارات وتحملها إليها مسافات طويلةومع ذلك ، يمكن لبعض أنواعها أن تتحرك بشكل عمودي بنشاط من خلال تنظيم طفو الجسم.

حيوانات قادرة السباحة السريعةوالتغلب على التيارات القوية ، متحدون في مجموعة بيئية السوابح- هذه هي الأسماك والحبار والدلافين. حركتهم السريعة في الماء ممكنة بسبب العضلات المتطورة للغاية المرتبطة بشكل الجسم الانسيابي. تستخدم الحيوانات الطرق الرئيسية التالية للحركة في الماء: بسبب انحناء الجسم. بمساعدة الأطراف.

نظام الأكسجين في المسطحات المائية.

في الماء المشبع بالأكسجين ، يكون محتواه 10 على الأقل ملل 1 ل، وهو أقل 21 مرة مما هو عليه في الغلاف الجوي. يدخل الأكسجين إلى الماء بشكل أساسي بسبب التمثيل الضوئي في الطحالب وانتشاره من الهواء. لذلك ، فإن الطبقات العليا من المسطحات المائية غنية بالأكسجين أكثر من الطبقات السفلية. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين. في الطبقات المكتظة بالسكان مع hydrobionts ، يمكن الشعور بنقص الأكسجين بسبب زيادة استهلاكه. بالقرب من قاع المسطحات المائية ، يمكن أن تكون الظروف لاهوائية.

العديد من hydrobionts هي euryoxybiont (الكارب ، التنش ، مبروك الدوع ، إلخ) ؛ وهناك عدد من الأنواع هي stenoxybiont وتوجد فقط عند نسبة عالية من الأكسجين (تراوت قوس قزح ، التراوت البني ، المنوة ، إلخ). العديد من الأنواع قادرة على الوقوع في حالة نقص الأكسجين مع نقص الأكسجين.

يتم إجراء تنفس hydrobionts طرق مختلفة: سطح الجسم؛ الخياشيم. رئتين؛ القصبة الهوائية. في الوقت نفسه ، في سياق التطور ، تم تطوير تكيفات مختلفة تعمل على تكثيف التنفس (ترقق تكامل الجسم وزيادة سطحه النسبي ، وخلط طبقات الماء المجاورة للجسم ، والجمع بين الماء والهواء التنفس ، وما إلى ذلك)

يؤدي نقص الأكسجين إلى الموت مصحوبًا بموت العديد من الكائنات المائية. يتجمد الشتاء بسبب تكوين غطاء جليدي ، و تعزيز الصيفدرجة حرارة الماء ، ونتيجة لذلك ، انخفاض في قابلية ذوبان الأكسجين في الماء. زامورا ، بالإضافة إلى نقص الأكسجين ، يمكن أن يكون سببه زيادة في تركيز الغازات السامة في الماء - الميثان (CH 4) ، كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) ، ثاني أكسيد الكبريت (SO 2) ، إلخ ، المتكونة نتيجة تحلل المواد العضوية في قاع الخزانات.

نظام الملح للخزانات.

من سمات hydrobionts الحفاظ على كمية معينة من الماء في الجسم مع فائضها في البيئة ، لأن. يؤدي التغيير في كمية الماء في الخلايا إلى تغيير ضغطها الأسموزي وانتهاك أهم الوظائف الحيوية.

سكان الأحياء المائية متسممون بشكل أساسي: يعتمد الضغط التناضحي في أجسامهم على ملوحة المياه المحيطة ، والطريقة الرئيسية التي يحافظون بها على توازن الملح لديهم هي اختيار الموائل ذات الملوحة المناسبة لاحتياجاتهم: لا تعيش المياه العذبة في البحار والبحار منها لا تتسامح مع تحلية المياه. عندما تتغير ملوحة الماء ، تهاجر الحيوانات بحثًا عن بيئة مواتية. لذلك ، على سبيل المثال ، عندما يتم تحلية الطبقات السطحية للبحر بعد هطول أمطار غزيرة ، تغرق الشعاعية والقشريات البحرية وما إلى ذلك إلى عمق يصل إلى 100 م.

الفقاريات المائية ، جراد البحر العالي ، الحشرات ويرقاتها متماثلة التناضد ، تحافظ على ضغط تناضحي ثابت في الجسم ، بغض النظر عن تركيز الأملاح في الماء.

إذا كانت عصائر الجسم مفرطة التوتر بالنسبة ل المياه المحيطة، ثم الكائنات الحية مهددة بالسقي ، وإلا - الجفاف.

يتم توفير حماية الكائنات الحية من هذه الأحداث الضائرة بطرق مختلفة: تغييرات في تركيز الأملاح في الجسم ؛ وجود أغطية غير منفذة للماء ؛ الانتقال إلى حالة ابتناء الملح.

هناك عدد قليل من الأنواع القابلة للملوحة القادرة على العيش في كل من المياه العذبة والمالحة في حالة نشطة ، وهذه الأنواع بشكل أساسي تعيش في دلتا الأنهار ومصبات الأنهار وغيرها من المسطحات المائية قليلة الملوحة.

نظام درجة حرارة الخزانات.

الخصائص الفيزيائيةتسبب المياه أكثر استقرارا نظام درجة الحرارةمقارنة بالبيئة الأرضية والجوية من حيث الأسباب التالية:

- السعة الحرارية النوعية العالية للماء (4200 J / (كجم ∙ كلفن)) ، نظرًا لأن تلقي أو إطلاق كمية كبيرة من الحرارة لا يسبب تغيرات حادة وكبيرة في درجة حرارة الخزانات ؛

- حرارة عالية لتبخير الماء (2.3 10 6 ي / كغ) عندما يتبخر من سطح الخزانات ، فإنه يمنع ارتفاع درجة حرارة الأخير ؛

- تكوين الجليد الذي يحدث مع إطلاق حرارة (3.3 ∙ 10 5 ي / كغ) ، مما يؤدي إلى إبطاء تبريد الطبقات العليا.

السعة السنوية لتقلبات درجات الحرارة في الطبقات العليامحيط ليس> 10… 15 حول ج، وفي المسطحات المائية القارية ~ 30… 35 حول ج. في الطبقات العميقة من الخزانات ، تقلبات درجات الحرارة طفيفة ~ 1 ... 2 حول ج.

نظرًا لنظام درجة الحرارة الأكثر استقرارًا للأجسام المائية ، فإن hydrobionts أكثر توتراً من الكائنات الأرضية.

نظام خفيف من الخزانات:

هناك ضوء أقل بكثير في الماء منه في الهواء ، لأن. ينعكس من سطح الماء ويمتص في حجمه. إن التغيير في كمية الضوء المنعكس اعتمادًا على ارتفاع الشمس فوق الأفق يقلل من طول النهار في المسطحات المائية. وهكذا ، في أعماق ~ 30 م ، يكون طول النهار في الصيف ~ 5 ساعةوعلى عمق 40 م – ~ 15 دقيقة. الانخفاض السريع في كمية الضوء مع العمق يرجع إلى امتصاصه بواسطة كتلة الماء. أطوال موجية مختلفة للمدى البصري الاشعاع الكهرومغناطيسييتم امتصاص الشمس بشكل مختلف: أولاً ، الطول الموجي الطويل (تمتص الطبقة السطحية اللون الأحمر) ، ثم المزيد والمزيد من الأشعة قصيرة الموجة (تصل الأشعة الزرقاء البنفسجية إلى عمق حوالي 200 ممع نقاء جيد للمياه).

تعيش الطحالب في المحيط العالمي على عمق يصل إلى 20 ... 40 م، والطحالب الحمراء تخترق أعمق من غيرها (تصل أحيانًا إلى 100 ... 200 م).

يتغير لون الحيوانات مع العمق: ألوانها الأكثر تنوعًا تكون في المناطق الساحلية وشبه الساحلية ؛ في أعماق الشفق ، يسود اللون الأحمر ، بالإضافة إلى اللون الأزرق البنفسجي. يمتص جسم الحيوانات أشعة الألوان الإضافية تمامًا ، مما يسمح لها بالاختباء من الأعداء. يُنظر بصريًا إلى لونها الأحمر في الأشعة الزرقاء البنفسجية على أنها سوداء (سمك القاروص ، المرجان الأحمر ، إلخ). لا تحتوي الكائنات الحية العميقة على أصباغ وبالتالي فهي غير ملونة.

تتميز شفافية المياه أقصى عمق، والذي لا يزال يُظهر قرص Secchi (القرص المرسوم في لون أبيض، قطرها 20 سم). المياه الأكثر شفافية في بحر سارجاسو - القرص مرئي حتى عمق 66.5 م، في المحيط الهادي – 59 م، في البحار الضحلة - 5 ... 15 م، في الأنهار 1 ... 1.5 م، أوقية. بايكال - 40 م.

يختلف الحد الأدنى (في العمق) لعملية التمثيل الضوئي أيضًا تبعًا للوقت من السنة وخط العرض وما إلى ذلك.

في أعماق المحيط المظلمة ، كمصدر للمعلومات المرئية ، تستخدم الكائنات الحية الضوء المنبعث من الكائنات الحية بسبب عملية التلألؤ الحيوي. تتكون كيمياء العملية من تفاعل أكسدة معين مركبات العضوية(لوسيفيرين) بمساعدة محفزات البروتين. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الطاقة الزائدة للجزيئات العضوية المثارة في شكل كمات ضوئية. ينبعث الضوء في نبضات استجابة للمنبهات القادمة من بيئة خارجية. يلعب التلألؤ البيولوجي دورًا أساسيًا في إرسال الإشارات.

تكيفات محددة من hydrobionts:

نظرًا لامتصاص الضوء في الماء ، فإن hydrobionts لديها اتجاه بصري ضعيف وأفضل اتجاه صوتي ، لأن. ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء.

للتوجيه في العمق ، تستخدم hydrobionts الضغط الهيدروستاتيكي لعمود الماء.

تستخدم الحوتيات تحديد الموقع بالصدى باستخدام الموجات فوق الصوتية.

حوالي 300 نوع من الأسماك قادرة على توليد الكهرباء واستخدامها في التوجيه والإشارة والحماية من الأعداء.

أقدم طريقة لتوجيه الحيوانات المائية هي إدراك التركيب الكيميائي للبيئة. المستقبلات الكيميائية الخاصة بهم حساسة للغاية ، مما يسمح للحيوانات بالتنقل عن طريق الروائح خلال آلاف الكيلومترات من الهجرة عبر المحيط. على سبيل المثال ، الثعابين التي تتغذى الأنهار الأوروبيةوتتكاثر على طول الساحل أمريكا الوسطى، تتفاعل مع الوجود الكحول الإيثيليتركيز 1 جيمقابل 6000 كم 3 ماء.

تكيفت بعض أنواع الهايدروبيونات مع طريقة الترشيح للتغذية ، وترشيح كمية كبيرة من الماء من خلال نفسها واستخراج المواد الضرورية منها (الرخويات الصفائحية الخيشومية ، إلخ). تلعب مغذيات الفلتر دورًا مهمًا في المعالجة البيولوجيةالخزانات. لذلك ، يعيش بلح البحر في منطقة قاع 1 م 2 ، يمكن تصفية ما يصل إلى 150 ... 280 م 3 ماء في اليوم ، وتنظيفها من الجسيمات العالقة.

تكيفت العديد من الكائنات المائية مع ظروف جفاف المسطحات المائية (الحفر في الطمي ، والانتقال إلى حالة النشاط الحيوي المنخفض (نقص النشاط الحيوي) ، وما إلى ذلك).

من وجهة نظر بيئية ، البيئة هي أجسام وظواهر طبيعية يرتبط بها الكائن الحي بعلاقات مباشرة أو غير مباشرة. الموطن هو جزء من الطبيعة يحيط بالكائنات الحية (الفرد ، السكان ، المجتمع) وله تأثير معين عليها.

على كوكبنا ، أتقنت الكائنات الحية أربعة موائل رئيسية: المائية ، والهواء الأرضي ، والتربة والكائنات الحية (أي التي تشكلتها الكائنات الحية نفسها).

البيئة المائيةالحياة

البيئة المائية للحياة هي الأقدم. يضمن الماء تدفق التمثيل الغذائي في الجسم و الأداء الطبيعيالكائن الحي ككل. تعيش بعض الكائنات الحية في الماء ، وقد تكيف البعض الآخر مع نقص دائم في الرطوبة. يبلغ متوسط ​​محتوى الماء في خلايا معظم الكائنات الحية حوالي 70٪.

> خصائص معينة للمياه كموطن

السمة المميزةالبيئة المائية كثافة عاليةتبلغ كثافة الهواء 800 مرة. في الماء المقطر ، على سبيل المثال ، يكون 1 جم / سم 3. مع زيادة الملوحة تزداد الكثافة ويمكن أن تصل إلى 1.35 جم / سم 3. تتعرض جميع الكائنات المائية لضغط مرتفع يزيد بمقدار 1 جو لكل 10 أمتار من الأعماق. بعضها ، على سبيل المثال ، أسماك الصياد ، رأسيات الأرجل ، القشريات ، نجم البحر وغيرها ، تعيش في أعماق كبيرة عند ضغط 400 ... 500 ضغط جوي.

توفر كثافة الماء القدرة على الاعتماد عليها ، وهو أمر مهم للأشكال غير الهيكلية للكائنات المائية.

تتأثر بيونات النظم البيئية المائية أيضًا بالعوامل التالية:

1. تركيز الأكسجين المذاب.

2. درجة حرارة الماء.

3. الشفافية التي تتميز بتغير نسبي في الشدة تدفق مضيئةمع العمق

4. الملوحة ، أي النسبة المئوية (بالوزن) للأملاح الذائبة في الماء ، وبصورة رئيسية كلوريد الصوديوم و KC1 و MgS04 ؛

5. توافر العناصر الغذائية ، وخاصة مركبات النيتروجين والفوسفور المرتبط كيميائيا.

نظام الأكسجين في البيئة المائية محدد. يوجد أكسجين في الماء أقل بـ 21 مرة منه في الغلاف الجوي. يتناقص محتوى الأكسجين في الماء مع زيادة درجة الحرارة والملوحة والعمق ، ولكنه يزداد مع زيادة سرعة التدفق. من بين hydrobionts ، هناك العديد من الأنواع التي تنتمي إلى euryoxybionts ، أي الكائنات الحية التي يمكنها تحمل محتوى الأكسجين المنخفض في الماء (على سبيل المثال ، بعض أنواع الرخويات ، والكارب ، ومبروك الدوع ، والتينش ، وغيرها).

لا يمكن أن توجد Stenoxybionts ، مثل التراوت ويرقات ذبابة مايو وغيرها ، إلا عند تشبع عالٍ بما يكفي من الماء بالأكسجين (7 ... 11 سم 3 / لتر) ، وبالتالي فهي مؤشرات بيولوجية لهذا العامل.

يؤدي نقص الأكسجين في الماء إلى وفيات كارثية (الشتاء والصيف) مصحوبة بموت الكائنات المائية.

يتميز نظام درجة حرارة البيئة المائية بالاستقرار النسبي مقارنة بالبيئات الأخرى. في المسطحات المائية العذبة في خطوط العرض المعتدلة ، تتراوح درجة حرارة الطبقات السطحية من 0.9 درجة مئوية إلى 25 درجة مئوية ، أي يكون اتساع التغيرات في درجات الحرارة في حدود 26 درجة مئوية (باستثناء المصادر الحرارية ، حيث يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 140 درجة مئوية). على عمق في المسطحات المائية العذبة ، تكون درجة الحرارة باستمرار تساوي 4 ... 5 درجات مئوية.

يختلف النظام الخفيف للبيئة المائية اختلافًا كبيرًا عن بيئة الأرض والجو. يوجد القليل من الضوء في الماء ، حيث ينعكس جزئيًا عن السطح ويمتص جزئيًا عند المرور عبر عمود الماء. كما يتم إعاقة مرور الضوء بسبب الجسيمات المعلقة في الماء. في الخزانات العميقة ، فيما يتعلق بهذا ، هناك ثلاث مناطق مميزة: الضوء ، والشفق ومنطقة الظلام الأبدي.

وفقًا لدرجة الإضاءة ، يتم تمييز المناطق التالية:

المنطقة الساحلية (عمود الماء حيث يصل ضوء الشمس إلى القاع) ؛

منطقة ليمنيك (عمود مائي إلى عمق حيث يخترق 1 ٪ فقط من ضوء الشمس وحيث يتلاشى التمثيل الضوئي) ؛

منطقة euphotic (عمود الماء المضاء بالكامل ، بما في ذلك المناطق الساحلية والشرقية) ؛

منطقة عميقة (قاع وعمود مائي حيث لا يخترق ضوء الشمس).

فيما يتعلق بالمياه ، يتم تمييز المجموعات البيئية التالية بين الكائنات الحية: hygrophiles (المحبة للرطوبة) ، والجفاف (المحبة الجافة) و mesophiles (المجموعة المتوسطة). على وجه الخصوص ، بين النباتات ، تتميز النباتات الرطبة والنباتات المتوسطة والجفاف.

نباتات Hygrophytes هي نباتات ذات موائل رطبة لا تتحمل نقص المياه. وتشمل هذه ، على سبيل المثال: البرك ، زنبق الماء ، القصب.

نباتات Xerophytes ذات الموائل الجافة ، قادرة على تحمل الحرارة الزائدة والجفاف. هناك العصارة والنباتات الصلبة. العصارة عبارة عن نباتات جافة ذات أوراق سمين ونضرة (على سبيل المثال ، الصبار) أو سيقان (على سبيل المثال ، الصبار) يتم فيها تطوير أنسجة تخزين المياه. Sclerophytes هي نباتات زيروفيتية ذات براعم صلبة ، بسبب نقص المياه ، ليس لديهم نمط ذبول خارجي (على سبيل المثال ، عشب الريش ، الساكسول).

Mesophytes من النباتات ذات الموائل الرطبة بشكل معتدل ؛ مجموعة وسيطة بين النباتات المائية والجاف.

يعيش حوالي 150.000 نوع من الحيوانات في البيئة المائية (أي حوالي 7٪ من العدد الإجمالي) و 10000 نوع نباتي (أي حوالي 8٪ من عددها الإجمالي). الكائنات الحية التي تعيش في الماء تسمى hydrobionts.

يتم دمج الكائنات المائية وفقًا لنوع الموائل ونمط الحياة في المجموعات البيئية التالية.

العوالق هي كائنات معلقة تطفو في الماء ، تتحرك بشكل سلبي بسبب التيار. هناك العوالق النباتية (الطحالب وحيدة الخلية) والعوالق الحيوانية (الحيوانات وحيدة الخلية ، القشريات ، قنديل البحر ، إلخ). نوع خاص من العوالق هو المجموعة البيئية neuston - سكان الطبقة السطحية للمياه عند الحدود مع الهواء (على سبيل المثال ، عدادات المياه ، والبق ، وغيرها).

تتحرك حيوانات Nekton بنشاط في الماء (الأسماك ، البرمائيات ، رأسيات الأرجل ، السلاحف ، الحوتيات ، إلخ). السباحة النشطة للكائنات المائية المتحدة في هذه المجموعة البيئية تعتمد بشكل مباشر على كثافة الماء. الحركة السريعة في عمود الماء ممكنة فقط في وجود شكل جسم انسيابي وعضلات متطورة للغاية.

كائنات الباثوس التي تعيش في القاع وفي الأرض ، وهي مقسمة إلى نباتات نباتية (الطحالب الملحقة و نباتات أعلى) و zoobenthos (القشريات ، الرخويات ، نجم البحر ، إلخ).

البيئة المائية

البيئة المائية. هذه البيئة هي الأكثر تجانسا من بين أمور أخرى. يختلف قليلاً في الفضاء ، ولا توجد حدود واضحة بين النظم البيئية الفردية. اتساع قيم العوامل صغيرة أيضًا. الفرق بين الحد الأقصى و القيم الدنياعادة لا تتجاوز درجة الحرارة هنا 50 درجة مئوية (في بيئة الأرض والجو - ما يصل إلى 100 درجة مئوية). الوسيط ذو كثافة عالية. بالنسبة لمياه المحيطات ، فهي تساوي 1.3 جم / سم 3 ، أما المياه العذبة فهي قريبة من الوحدة. يتغير الضغط فقط مع العمق: كل طبقة 10 أمتار من الماء تزيد الضغط بمقدار 1 جو.

غالبًا ما يكون الأكسجين هو العامل المحدد. لا يتجاوز محتواها عادة 1٪ من حيث الحجم. مع زيادة درجة الحرارة والتخصيب بالمواد العضوية والخلط الضعيف ، ينخفض ​​محتوى الأكسجين في الماء. يرتبط قلة توافر الأكسجين للكائنات أيضًا بضعف انتشاره (فهو أقل بآلاف المرات في الماء عنه في الهواء). العامل المحدد الثاني هو الضوء. الإضاءة تتناقص بسرعة مع العمق. في المياه النظيفة تمامًا ، يمكن للضوء أن يخترق حتى عمق 50-60 مترًا ، في المياه شديدة التلوث - فقط بضعة سنتيمترات.

هناك عدد قليل من الحيوانات ذوات الدم الحار في الماء ، أو متماثل الحرارة(هوما اليونانية - نفس الشيء ، الحرارة - الحرارة) ، الكائنات الحية. هذا نتيجة لسببين: تقلب بسيط في درجات الحرارة ونقص في الأكسجين. آلية التكيف الرئيسية للحرارة المتجانسة هي مقاومة درجات الحرارة غير المواتية. في الماء ، درجات الحرارة هذه غير محتملة ، وفي الطبقات العميقة تكون درجة الحرارة ثابتة تقريبًا (+ 4 درجة مئوية). يرتبط الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم بالضرورة بعمليات التمثيل الغذائي المكثفة ، والتي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال الإمداد الجيد بالأكسجين. لا توجد مثل هذه الظروف في الماء. الحيوانات ذوات الدم الحار في البيئة المائية (الحيتان ، الفقمة ، فقمات الفراء ، إلخ) هم سكان الأرض السابقون. وجودهم مستحيل دون الاتصال الدوري بالبيئة الجوية.

السكان النموذجيون للبيئة المائية لديهم درجة حرارة جسم متغيرة وينتمون إلى المجموعة الحرارة(poikios اليونانية - متنوعة). إلى حد ما ، فإنها تعوض نقص الأكسجين عن طريق زيادة اتصال أعضاء الجهاز التنفسي بالماء. يستهلك العديد من سكان المياه (hydrobionts) الأكسجين من خلال جميع مكونات الجسم. في كثير من الأحيان ، يتم الجمع بين التنفس ونوع ترشيح من التغذية ، حيث يتم تمرير كمية كبيرة من الماء عبر الجسم. بعض الكائنات الحية خلال فترات النقص الحاد في الأكسجين قادرة على إبطاء نشاطها الحيوي بشكل كبير ، حتى حالة الرسوم المتحركة المعلقة (توقف التمثيل الغذائي تقريبًا).

تتكيف الكائنات الحية مع كثافة الماء العالية بطريقتين أساسيتين. يستخدمه البعض كدعم وهم في حالة ارتفاع حر. كثافة ( جاذبية معينة) من هذه الكائنات عادة ما يختلف قليلاً عن كثافة الماء. يتم تسهيل ذلك من خلال الغياب الكامل أو شبه الكامل للهيكل العظمي أو وجود نواتج أو قطرات من الدهون في الجسم أو تجاويف هوائية. يتم تجميع هذه الكائنات الحية العوالق(اليونانية planktos - تجول). توجد عوالق نباتية (نباتية) وحيوانية (حديقة حيوان). عادة ما يكون حجم الكائنات العوالق صغيرة. لكنهم يمثلون الجزء الأكبر من الحياة المائية.

تتكيف الكائنات الحية المتحركة بنشاط (السباحون) للتغلب على كثافة الماء العالية. تتميز بشكل جسم ممدود ، وعضلات متطورة ، ووجود هياكل تقلل الاحتكاك (مخاط ، قشور). بشكل عام ، تؤدي الكثافة العالية للماء إلى انخفاض نسبة الهيكل العظمي في إجمالي كتلة الجسم للهيدروبيونت مقارنة بالكائنات الأرضية.

في ظروف نقص الضوء أو غيابه ، تستخدم الكائنات الصوت للتوجيه. ينتشر في الماء أسرع بكثير منه في الهواء. لاكتشاف العوائق المختلفة ، يتم استخدام الصوت المنعكس بواسطة نوع تحديد الموقع بالصدى. تُستخدم ظاهرة الرائحة أيضًا في تحديد الاتجاه (يتم الشعور بالروائح بشكل أفضل في الماء عنها في الهواء). في أعماق المياه ، تمتلك العديد من الكائنات الحية خاصية التألق الذاتي (تلألؤ بيولوجي).

تستخدم النباتات التي تعيش في عمود الماء أكثر الأشعة الزرقاء والأزرق والبنفسجي اختراقًا بعمق في عملية التمثيل الضوئي. تبعا لذلك ، يتغير لون النباتات مع العمق من الأخضر إلى البني والأحمر.

تتميز المجموعات التالية من الكائنات المائية بشكل مناسب بآليات التكيف: العوالق- التعويم الحر السوابح(اليونانية nektos - عائمة) - تتحرك بنشاط ، benthos(اليونانية benthos - العمق) - سكان القاع ، البلاغوس(البيلاجوس اليوناني - البحر المفتوح) - سكان العمود المائي ، نيوستون- سكان الطبقة العليا من الماء (جزء من الجسم يمكن أن يكون في الماء ، وجزء - في الهواء).

يتجلى تأثير الإنسان على البيئة المائية في انخفاض الشفافية وتغير في التركيب الكيميائي (التلوث) ودرجة الحرارة ( التلوث الحراري). نتيجة هذه التأثيرات وغيرها هي استنفاد الأكسجين ، وانخفاض الإنتاجية ، والتغيرات في تكوين الأنواع ، والانحرافات الأخرى عن القاعدة. يتم النظر في هذه القضايا بمزيد من التفصيل في الجزء الثاني من العمل (القسم السابع ، VII.5).

تحتل البيئة المائية للحياة ، الغلاف المائي ، ما يقرب من 70 ٪ من المنطقة العالم. من حيث الحجم ، تُحسب احتياطيات المياه على الأرض في حدود 1370 مليون كيلومتر مكعب ، أي 1/800 من حجم الكرة الأرضية. وتتركز الكمية الرئيسية للمياه ، أكثر من 98٪ ، في البحار والمحيطات ، ويمثل الجليد في المناطق القطبية للجبال العالية 1.24٪ ؛ في مياه عذبةالأنهار والبحيرات والمستنقعات لا تزيد كمية المياه عن 0.45٪. يعيش حوالي 150.000 نوع حيواني (7٪) و 10000 نبات (8٪) في البيئة المائية. وبالتالي ، فإن عدد الأنواع الحيوانية والنباتية التي تعيش في الماء أقل بكثير من الأشكال الأرضية.
أغنى من حيث عدد الأنواع والكتلة الحيوية هو عالم البحار والمحيطات في المناطق الاستوائية والاستوائية. إلى الجنوب والشمال من هذه المناطق ، يتناقص التنوع. بالإضافة إلى ذلك ، يتركز الجزء الأكبر من الكائنات البحرية في المناطق الساحلية ، وخاصة في غابات المنغروف الاستوائية. تقع المناطق الصحراوية على مساحات مائية شاسعة بعيدة عن الساحل.
تؤثر البيئة المائية على سكانها ، ومع ذلك ، تعمل الكائنات الحية أيضًا على تغيير الغلاف المائي. تشير التقديرات إلى أن مياه البحار والمحيطات والأنهار والبحيرات تتحلل وتستعيد في الدورة البيولوجية خلال مليوني سنة ، أي أن كل ذلك قد مر عبر المادة الحية للكوكب أكثر من ألف مرة. وبالتالي ، فإن الغلاف المائي هو نتاج النشاط الحيوي للمادة الحية ، ليس فقط للعهود الجيولوجية الماضية ، ولكن أيضًا للعهود الجيولوجية الماضية.
السمة المميزة للبيئة المائية هي التنقل ، وليس فقط في المسطحات المائية المتدفقة مثل الأنهار والجداول. في البحار والمحيطات ، هناك مد وجزر وتيارات قوية وعواصف. في البحيرات ، يتحرك الماء تحت تأثير درجة الحرارة والرياح. تزود حركة الماء الكائنات المائية بالأكسجين و العناصر الغذائية، يؤدي إلى معادلة درجة الحرارة في الخزان.
في حياة الكائنات المائية في مناطق خطوط العرض المعتدلة ، تلعب الحركة العمودية للمياه في المسطحات المائية الراكدة دورًا مهمًا. من الواضح أن الماء فيها مقسم إلى ثلاث طبقات: الطبقة العلوية هي epilimnion ، حيث تتعرض درجة حرارتها لتقلبات موسمية حادة ؛ طبقة قفزة درجة الحرارة - معدن النيون (خط حراري) ، حيث يوجد انخفاض حاد في درجة الحرارة ؛ الطبقة السفلية العميقة (hypolimneon) - هنا تختلف درجة الحرارة قليلاً على مدار العام.
في وقت الصيفتوجد طبقات الماء الأكثر دفئًا على السطح والأبرد في القاع. يسمى هذا التوزيع الطبقي لدرجات الحرارة في الخزان بالتقسيم الطبقي المباشر. في فصل الشتاء ، مع انخفاض درجة الحرارة ، لوحظ التقسيم الطبقي العكسي. هذه الظاهرة تسمى انقسام درجة الحرارة. نتيجة لانقسام درجة الحرارة ، يتم إزعاج دوران الماء في الخزان وتبدأ فترة من الركود المؤقت. في الربيع والخريف - homothermy.
في بحيرات خطوط العرض الاستوائية ، لا تنخفض درجة حرارة الماء على السطح أبدًا عن 40 درجة مئوية ، ويتم التعبير عن التدرج الحراري فيها بوضوح إلى الطبقات العميقة. يحدث اختلاط الماء هنا بشكل غير منتظم في أبرد فصول السنة ، وكذلك بمساعدة الرياح.
تتطور الظروف الخاصة للحياة ليس فقط في عمود الماء ، ولكن أيضًا في قاع الخزان ، حيث لا توجد تهوية في التربة ويتم غسل المركبات المعدنية منها. لذلك ، فإن قاع الخزانات لا يحتوي على خصوبة ويعمل فقط كركيزة للتثبيت ويؤدي فقط وظيفة ميكانيكية ديناميكية. بخصوص أعلى قيمةاكتساب حجم جزيئات التربة ، وكثافة ملاءمتها لبعضها البعض ومقاومة الانجراف بواسطة التيار.
يختلف نظام درجة حرارة الغلاف المائي اختلافًا جوهريًا عن نظام درجة الحرارة في البيئات الأخرى. تقلبات درجات الحرارة في المحيطات العالمية صغيرة نسبيًا: الأدنى هو حوالي -20 درجة مئوية ، والأعلى
حوالي +360 درجة مئوية ، وبالتالي ، فإن سعة التقلبات هنا تتناسب مع 380 درجة مئوية. مع العمق ، تنخفض درجة حرارة الماء بشكل حاد. حتى في المناطق الاستوائية على عمق 1000 متر ، لا تتجاوز درجة الحرارة 4-50 درجة مئوية. وفي الأعماق الكبيرة في جميع المحيطات ، تكون درجة الحرارة متماثلة تقريبًا وتقع في نطاق من -20 إلى +20 درجة مئوية.
في المسطحات المائية العذبة في مناطق خطوط العرض المعتدلة ، درجة الحرارة سطح الماءتتراوح من 0 إلى +250 درجة مئوية ، على العمق عادة ما يكون 4-50 درجة مئوية. الاستثناء هو الينابيع الحرارية ، حيث يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 930 درجة مئوية.
نظرًا لأن نظام درجة حرارة المسطحات المائية يتميز باستقرار كبير ، فإن الكائنات الحية التي تعيش فيه تتميز بدرجة حرارة جسم ثابتة نسبيًا ولديها نطاق ضيق من القدرة على التكيف مع التقلبات في درجة حرارة البيئة.
يحتوي الماء أيضًا على كثافة ولزوجة كبيرين. كثافة الماء 800 مرة أعلى من كثافة الهواء. تؤثر هذه الميزات في النباتات على حقيقة أن نمو الأنسجة الميكانيكية لديهم ضئيل جدًا أو معدومًا ، وبالتالي فإن السيقان مرنة وقابلة للثني بسهولة. معظم نباتات مائيةالطفو المتأصل. في كثير من الحيوانات المائية ، يكون الجسم مغطى بالمخاط وله شكل انسيابي.
تتوزع الكائنات الحية في البيئة المائية عبر سمكها (حتى قاع المحيط). وبطبيعة الحال ، في أعماق مختلفة يختبرونها ضغط مختلف. تتكيف البحار العميقة مع ضغط مرتفع(حتى 1000 صراف آلي) ، لا يخضع سكان الطبقات السطحية لها. في المتوسط ​​، في عمود الماء ، لكل 10 أمتار من العمق ، يزداد الضغط بمقدار 1 ضغط جوي. تتكيف جميع الكائنات المائية مع هذا العامل وتنقسم إلى أعماق البحار وتلك التي تعيش في أعماق ضحلة.
شفافية المياه ونظامها الخفيف لها تأثير كبير على الكائنات المائية. هذا ينطبق بشكل خاص على نباتات التمثيل الضوئي. في المياه الموحلة فقط على السطح. يتم توفير تعكر الماء بواسطة جزيئات من المواد المعدنية والعضوية المعلقة فيه (الطين ، الطمي ، الحجر الجيري ، الطباشير ، إلخ). تتناقص الشفافية أيضًا مع النمو المفرط السريع للنباتات المائية (خاصة الطحالب الصغيرة).
يتم تحديد نظام الضوء أيضًا من خلال الانخفاض المنتظم في الضوء مع العمق بسبب حقيقة أن الماء يمتص الضوء. في الوقت نفسه ، تختلف نفاذية أطياف أشعة الشمس المختلفة. يتم امتصاص الأشعة الحمراء بشكل أسرع ، بينما تخترق الأشعة الزرقاء والخضراء الأبعد. وفقًا لذلك ، مع العمق ، يتم استبدال الطحالب الخضراء باللون البني ثم الأحمر. تدرك أصباغ هذه الطحالب أطياف مختلفة. في الحيوانات ، يتغير اللون في الطبقات السطحية - ذات الألوان الزاهية ، أو الداكنة في الأعلى ، والضوء في الأسفل ، على العمق سواء الحيوانات ذات الألوان الداكنة أو عديمة اللون.
قليلا جدا دورا هامامسرحيات الملوحة. الجدول الدوري بأكمله موجود في مياه المحيطات ، لكن الكلوريدات (خاصة كلوريد الصوديوم) والكبريتات والكربونات لها أهمية قصوى. يمكن أن تختلف المسطحات المائية العذبة اختلافًا كبيرًا من حيث التركيب الكيميائي، ومياه المحيطات أكثر استقرارًا في هذا الصدد. بسبب الاختلاف في الضغط الاسموزي ، تضطر كائنات المياه العذبة إلى إزالة الماء باستمرار من الجسم. لا يحدث هذا بسبب ظروف مياه البحر. تتزامن ملوحة الماء وتركيز الملح في أنسجة الكائنات الحية بشكل أو بآخر ، لذلك لا تمتلك الكائنات البحرية نظامًا منظمًا للتناضح متطورًا. معظمها عبارة عن ستينوهالين ، يورياليني - رمح ، سمك رمح ، سمك الدنيس (يتسامح بسهولة مع المياه قليلة الملوحة).
يعتبر الأكسجين من أهم العوامل البيئية في البيئة المائية. المحتوى يتناسب عكسيا مع درجة الحرارة. يحدث تراكم الأكسجين في الماء نتيجة امتصاصه من الغلاف الجوي وفي عملية التمثيل الضوئي للنبات. عندما يختلط الماء ، على سبيل المثال ، في الأنهار الجبلية ، يزداد محتوى الأكسجين بشكل كبير. تتفاعل الكائنات المائية المختلفة بشكل مختلف مع محتوى الأكسجين في الماء (الشيب والكارب ، إلخ).
نشبعيذوب في الماء أفضل بحوالي 35 مرة من الأكسجين. يوجد منه في الماء ما يقرب من 700 مرة أكثر منه في الغلاف الجوي الذي يأتي منه. يضمن ثاني أكسيد الكربون التمثيل الضوئي للنباتات المائية ويشارك في تكوين التكوينات الهيكلية الجيرية لللافقاريات.
من الأهمية بمكان في حياة الكائنات المائية تركيز أيونات الهيدروجين (pH). تعتبر خزانات المياه العذبة ذات الأس الهيدروجيني 3.7 - 4.7 حمضية ، 6.95 - 7.3 متعادل ، مع درجة حموضة أكبر من 7.8 - قلوية. في المسطحات المائية العذبة ، يتعرض الأس الهيدروجيني لتقلبات يومية. مياه البحرأكثر استقرارًا في هذا الصدد. يمكن لمعظم أسماك المياه العذبة أن تتحمل بسهولة الأس الهيدروجيني من 5 إلى 9. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 5 ، عندئذٍ لوحظ موت جماعي للأسماك ، عند الرقم الهيدروجيني أكثر من 10 ، يموت كل شيء تقريبًا.
مجموعات بيئيةهيدروبيونتس. الكائنات الحية التي تعيش في العمود المائي هي الكائنات البحرية (البيلاجوس - البحر). وهي مقسمة إلى نيكتون وعوالق. سكان القاع هم القاع. النيكتون عبارة عن مجموعة من الحيوانات البحرية التي تسبح بنشاط وليس لها اتصال مباشر بالقاع. في الأساس ، هذه حيوانات كبيرة قادرة على محاربة التيار. سمك أبو سيف حتى 130 كم / ساعة. تم تطوير أعضاء الحركة بشكل جيد - الذيل أو الزعانف أو الزعانف. رأسيات الأرجل لها حركة نفاثة. العوالق عبارة عن مجموعة من الكائنات البحرية التي لا تملك القدرة على الحركة بنشاط. وهي مقسمة إلى عوالق نباتية وحيوانية. العوالق النباتية فقط في الطبقات السطحية مثل التمثيل الضوئي. العوالق الحيوانية والبكتيريا في أي عمق. يقومون بالهجرات اليومية.
بينثوس - مجموعة من الكائنات الحية تعيش في قاع الخزان (على الأرض أو في الأرض). يشمل Phytobenthos بشكل أساسي البكتيريا والطحالب (الأخضر والبني والأحمر والدياتومات). على السواحل تلتقي نباتات مزدهرة. تسود المنخربات البحرية والإسفنج والجوف المعوي والكثيرات الرخويات والأسماك على الزوبثوس البحري. في المياه العذبة ، تكون القاعات أقل بشكل ملحوظ مما هي عليه في البحار ، ويكون تكوين الأنواع أكثر اتساقًا. هذه هي بشكل رئيسي البروتوزوا ، وبعض الإسفنج ، والعلقات ، والرخويات ويرقات الحشرات.