Підручник з Біології і екології. 11 клас. Соболь - Нова програма

Вода - колиска життя й джерело буття.

І вічна тривога та вічне захоплення, а ще - вічна загадка.

Енциклопедія води

§ 9. ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ

Основні поняття й ключові терміни: ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ. Гідробіонти.

Пригадайте! Що таке вода?

Поміркуйте!

Риби - група хребетних тварин, що в процесі еволюції сформувалась у водному середовищі і живе тільки в ньому. У світовій фауні налічується близько 21 000 видів риб, поширених у морських та прісних водоймах, від глибоких океанічних западин до гірських струмків. Чому риби є найчисленнішою й найрізноманітнішою групою хребетних, хоча водне середовище найбільш однорідне й найстабільніше?

ЗМІСТ

Які особливості водного середовища існування?

ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це абіотичне середовище існування, основним ресурсом якого є вода. Це те середовище, в якому, найбільш ймовірно, виникло й еволюціонувало життя. Умови існування в межах водного середовища визначаються властивостями води, а лімітуючими ресурсами є кисень, світло і мінеральні речовини.

Вода як середовище існування має високу густину, яка у морської води трохи вища (при 20 °С близько 1,03 г/см3) , ніж у прісної води (близько 1 г/см3). Густина води залежить від температури, вмісту солей та змінюється з глибиною (зростає на 1 атм на кожні 10 м), що визначає істотні перепади тиску під час занурення. Найбільшою є густина води в океані на великих глибинах.

Висока теплоємність й низька теплопровідність води визначають стабільніший температурний режим, але для різних водойм характерна різноманітність температурних умов. Так, у полярних водах середньорічна температура становить близько +2 °С, на глибинах +4 °С, в екваторіальних водах +26 °С, а в гарячих джерелах +100 °С і більше.

Водне середовище має відносно низький вміст кисню (близько 10 мл/л, що у 21 раз менше, ніж у атмосфері) через слабку розчинність цього газу. У прісній і особливо морській воді значно більшим є вміст СО2 (майже в 150 разів більше, ніж у атмосфері), що позначається на фотосинтезі водоростей і формуванні захисних вапнякових утворів безхребетних.

У воді значно менша кількість світла, ніж у повітрі, що пояснюється відбиттям від поверхні водойм та сильним поглинанням світлових променів у водній товщі. Окрім того, прозорість води залежить від кількості завислих у ній часточок. Через те загальна освітленість водойм швидко зменшується з глибиною, і межа фотосинтезуючої зони є дуже різною у водоймах. Як правило, на глибинах понад 250 м фототрофи існувати вже не можуть.

Важливим чинником водного середовища є сольовий режим. Вміст мінеральних солей у природних водоймах змінюється досить сильно - від 0,01 г/л у водах льодовикових озер до 35 г/л в океані. Найсолоніша вода - у Мертвому морі (230 г/л). За солоністю усі природні води поділяються на прісні (до 1 г/л), солонуваті (1 - 30 г/л), морські (30 - 40 г/л) і пересолені (понад 40 г/л).

Отже, водне середовище має ряд специфічних особливостей, якими є висока густина, стабільніший температурний режим, низький вміст кисню, менша кількість світла та певний сольовий склад.

За яким критерієм розрізняють екологічні групи гідробіонтів?

Гідробіонти - морські та прісноводні організми, які постійно живуть у водному середовищі. Найпоширенішими представниками середовища є водорості, одноклітинні твариноподібні, кишковопорожнинні, війчасті черви, ракоподібні, молюски, голкошкірі, риби. До гідробіонтів також належать амфібії, які живуть у воді частину свого життєвого циклу. Основними екологічними групами гідробіонтів є нейстон, планктон, нектон та бентос.

Нейстон - сукупність організмів, які живуть на межі водного та повітряного середовищ. Ці ділянки населяють твариноподібні організми, планарії, дрібні молюски, клопи-водомірки, жуки-вертячки, личинки риб, ряска мала, сальвінія плаваюча та ін. Планктон - сукупність організмів, які дрейфують у товщі води та не можуть активно протистояти течіям. Головними умовами існування організмів цієї групи є достатня кількість світла і наявність у воді мінеральних речовин - нітратів й особливо фосфатів. Найпоширеніші групи планктону - бактеріофаги, бактерії, археї, одноклітинні водорості, медузи, дрібні ракоподібні, молюски, личинки риб. Нектон - сукупність активно плаваючих організмів, які мешкають у водній товщі, можуть активно протидіяти течії та переміщуватись на значні відстані. Нектонними організмами є кальмари, риби, морські змії, черепахи, пінгвіни, китоподібні, ластоногі та ін. Бентос - це рослинні й тваринні організми, що живуть на ґрунті та в ґрунті морських й прісних водойм. До бентосу належать червоні й бурі водорості, кишковопорожнинні (корали, актинії), голкошкірі (морські їжаки та зірки), молюски (устриці, мідії, гребінці), ракоподібні (лангусти, краби).

Отже, екологічні групи гідробіонтів розрізняють за просторовим розташуванням у водному середовищі та здатністю до переміщення.

Як гідробіонти пристосовані до водного середовища?

Іл. 13. Нейстонні організми: 1 - водомірка ставкова (Gerris lacustris); 2 - главк атлантичний («блакитний ангел») з черевного боку (Glaucus atlanticus)

У просторах водного середовища існування є ділянки з подібними умовами життя, до яких у гідробіонтів різних систематичних груп формуються подібні адаптації.

Нейстонні організми живуть над поверхневою плівкою, прикріплюються до неї знизу або живуть у воді на глибині до кількох сантиметрів. Прикладом організмів, які живуть над поверхневою плівкою, є клопи-водомірки (іл. 13). Нижня частина тіла і кінчики кінцівок вкриті хітиновими волосками й воскоподібною речовиною, завдяки чому водомірки не тонуть й ковзають по воді. До поверхневої плівки примикають жуки-водолюби, молюски, личинки комарів з дещо іншими адаптаціями. Так, у молюска блакитний ангел наявні довгі вирости ноги для збільшення плавучості та періодичного заковтування бульбашок повітря. Згодом він їх зберігає у шлунку та підтримує положення тіла, за якого спинний бік звернений униз, а нога прилягає до поверхні води.

Іл. 14. Планктонні організми: 1 - діатомові водорості; 2 - ціанея арктична (Cyanea capillata)

Планктонні організми трапляються на будь-якій глибині, але найчисленнішою є група фітопланктону, представники якої заселяють добре освітлені шари води. Щоб зависати у воді, фітопланктонні організми (наприклад, діатомові водорості) збільшують свою поверхню порівняно з масою (іл. 14). Їхнє тіло має дрібні розміри, численні вирости, жирові включення. Є у цих організмів й органи руху, але вони допомагають лише їхньому ширянню у воді. Деякі організми для переміщення мають утвори, що використовують силу вітру (наприклад, міхур у вигляді паруса у фізалії португальської). Прикладом адаптацій великих планктонних організмів (ціанея арктична, реброплав венерин пояс) є відсутність важких скелетних утворів, підвищений (до 99 %) вміст води, напівпрозорість тіла.

Іл. 15. Нектонні організми: 1 - кальмар тихоокеанський (Todarodes pacificus); 2 - черепаха зелена (Chelonia mydas)

Нектонні організми здатні до активного переміщення у воді, а деколи навіть переміщення у повітрі на десятки метрів (летючі риби). Постійними й типовими представниками нектону є риби, кальмари, морські змії, китоподібні (іл. 15). До нектону належать також ті організми, які розмножуються на суходолі, але живляться у воді. Це водяні черепахи, пінгвіни, ластоногі, морські видри. Прикладами адаптацій нектонних організмів є плавці, ласти, сильні м'язи для швидкого руху, обтічна форма тіла, слизовий шар та особлива будова покривів для зменшення опору води, розвинуті органи дихання для швидкого газообміну й тривалого занурення та ін.

Іл. 16. Бентосні організми: 1 - беззубка звичайна (Anodonta cygnea); 2 - ламінарія японська (Laminaria japonica)

Бентосні організми можуть жити на поверхні (епібентос) або всередині (ендобентос) ґрунту, водойм, вони утворюють фітобентос й зообентос. У складі бентосу є прикріплені й неприкріплені види. Для утримання на поверхні ґрунту бентосні організми збільшили свою масу завдяки зовнішньому скелету (тридакни, устриці, мідії, беззубки) і розвинули різні органи прикріплення (ризоїди чи підошва водоростей, основа тіла губок (іл. 16).

У багатьох малорухливих донних мешканців сплощена форма тіла (камбала, скати), є додаткові органи дихання (покриви у в'юнів), розвинута біолюмінесценція (глибоководні вудильники).

Отже, в межах екологічних груп гідробіонтів існують свої стратегії формування адаптацій й життєві форми організмів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з ілюстрацією. Адаптованість гідробіонтів до середовища існування

Визначте та назвіть окремі морфологічні, фізіологічні та етологічні адаптації карася звичайного (Carassius carassius) до середовища існування. Розпізнайте та вкажіть приналежність виду до певної екологічної групи гідробіонтів.

Біологія + Екологія. Гідробіонти й біоіндикація

Ряска мала (Lemna minor) - один з найпоширеніших видів вищої водної рослинності прісноводних екосистем усіх континентів, крім Антарктиди. Рослина невибаглива до умов зростання, швидко розмножується як у забрудненій воді, так і в чистих водоймах із стоячою водою. Визначте екологічну групу та адаптації, що забезпечують високий ступінь адаптованості ряски малої до водного середовища існування.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Фізика. Гідробіонти й звук

Іл. 17. Фотографія руху звуків в рідині (Л. Гледхіл)

Звуки використовуються гідробіонтами для полювання, передбачення шторму, організації у зграї, комунікації, приваблювання особин протилежної статі тощо. У гідробіонтів орієнтація на звук і звукове сприйняття розвинута краще, ніж на світло (іл. 17). На вашу думку, чому? Якими є адаптації гідробіонтів до звуку?

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1-6

1. Що таке водне середовище існування? 2. Наведіть приклади особливостей водного середовища. 3. Хто такі гідробіонти? 4. Назвіть екологічні групи гідробіонтів. 5. Наведіть приклади адаптацій гідробіонтів. 6. Наведіть приклади гідробіонтів різних екологічних груп.

7-9

7. Які особливості водного середовища існування? 8. За яким критерієм розрізняють екологічні групи гідробіонтів? 9. Як пристосовані гідробіонти до водного середовища?

10-12

10. Як розпізнати приналежність видів тварин чи рослин до певної життєвої форми?