05. Вода как среда обитания. Особенности биологии водных растений
Как среда обитания организмов вода имеет ряд специфических свойств (большая плотность, значительные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, высокая теплоемкость, сильное поглощение солнечных лучей и др.). Отдельные водоемы различаются по солевому режиму, по наличию течений и по др. параметрам.
Обитатели водной среды в экологии называются гидробионтами. По условиям обитания гидробионтов в любом водоеме можно выделить различные зоны. Рассмотрим экологические зоны мирового океана. В океане вместе с входящими в него морями можно выделить две основные экологические зоны: толщу воды-пелагиаль и дно — бенталь. Бенталь в зависимости от глубины подразделяется на зоны: сублитораль — область плавного увеличения глубины до 200 м; батиаль — крутой склон дна; абиссаль — океаническое ложе со средней глубиной 3-6 км; ультраабиссаль — впадины океанического ложа; литораль — кромка берега, заливаемая приливами; супралитораль — часть берега, увлажняемого брызгами прибоя.
Совокупность организмов, живущих на дне океана называется бентос, а живущих в толще воды — пелагос.
Пелагиаль также делится на зоны соответствующие зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль. Нижняя граница эпипелагиали (~ 200 м) определяется количеством проникающего солнечного света, достаточным для фотосинтеза. Глубже этих зон зеленые растения не могут существовать.
Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации. У водных растений слабо развиты проводящая ткань и корневая система. Корневая система служит для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения. Питание водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность обитания растений во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.
У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие — органическое.
Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении.
Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нижних листьев более жесткими и короткими зимними. Водные растения размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца разносится ветром и поверхностными течениями. Плоды и семена, которые образуются, также распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории.
Источник
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.
Источник
Водные растения
Наша планета покрыта водой более, чем на половину, а потому существуют и водные растения. К ним относятся гидрофиты, прикрепляющиеся корнями ко дну водоёма или пруда, и плестофиты, у которых корней нет вообще. Ярким представителем первого вида является элодея, а второго –пузырчатка. Жизнь в воде обеспечила растения огромными тонкими листьями, а иногда членением пластинки листа на участки, которые напоминают нити. Увидеть эти удивительные растения можно в Южной Америке, Европе и на территории бывшего СССР.
Глубоководные растения водоемов
Кувшинка белоснежная (Nymphaea candida)
Кувшинка белая (Nymphaea alba)
Кувшинка четырехугольная (Nymphaea tetragona)
Кубышка желтая (Nuphar lutea)
Кубышка малая (Nuphar pumila)
Болотоцветник щитолистый (Nymphoides peltata)
Водокрас лягушачий (Hydrocharis morsusranae)
Пистия слоистая (Pistia stratiotes)
Рдест плавающий (Potamogeton natans)
Ряска малая (Lemna minor)
Сальвиния плавающая (Salvinia natans)
Лотос желтый (Nelumbo lutea)
Лотос Комарова (Nelumbo Komarovii)
Лотос каспийский (Nelumbo caspica)
Телорез алоэвидный (Stratiotes aloides)
Мелководные растения пресного водоема
Аир обыкновенный (Acorus calamus)
Ирис болотный (Iris pseudacorus)
Калужница болотная (Caltha pаlustris)
Незабудка болотная (Myosotis palustris)
Понтедерия сердцевидная (Pontederia cordata)
Рогоз (Typha latifolia)
Ситник развесистый (Juncus effusus)
Сусак зонтичный (Butomus umbrellatus)
Тростник южный ( Phragmites australis)
Хвостник обыкновенный (Hippuris vulgaris)
Лютик водный (Ranunculus aquatilis)
Турча болотная (Hottonia palustris)
Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum)
Азолла (Azolla)
Вольфия (Wolffia)
Заключение
Водные растения — это довольно интересная часть флоры. Приспособиться к жизни в водной среде сложно, но им удалось это сделать. У таких растений плохо развита корневая система, а размножаются они вегетативно. Есть даже те, которые могут опыляться под водяной толщей. В целом это однодольные, которые нравятся птицам и иногда идут на корм скоту. Среди них сусак и водяной орех. Эти представители фауны помогают водоёмам самоочищаться, хотя иногда могут выделять вредные вещества как элодея. Водные растения отлично подходят для разведения в аквариуме.
Источник