Тема 5 Экологические группы гидробионтов5.1Планктон 5.2Нектон 5.3Плейстон и нейстон 5.4 Бентос и перифитон

5.1 Планктон Планктон (от греч. planktos – парящий, блуждающий) – это совокупность пелагических организ­мов, не обладающих способностью к быстрым и активным передвижениям, пассивно переносимых течением. Планктонные организмы не могут противо­стоять течениям. К планктону относятся преимущественно микроскопические водоросли – фитопланктон, мелкие живо­тные – зоопланктон и бактериопланктон. В состав планктона периодически включа­ются и парящие в толще воды личинки многих животных. Фитопланктон населяет слои воды с достаточной освещенностью, зоопланктон и бактериопланктон – всю толщу воды (рисунок 5.1). Фитопланктон имеет большое значение в жизни водоемов, поскольку является основным продуцентом органического вещества. Планктонные организмы располагаются либо на поверхности воды, либо в толще ее, либо даже в придонном слое. Для сохранения взвешенного в воде состояния у организмов планктона выработались различные приспособления: редукция скелета (у некоторых моллюсков); пропитывание водой (сцифоидные медузы); жировые включения (у ветвистоусых и веслоногих ракообразных); газовые включения (у синезеленых водорослей – газовые вакуоли); увеличение сопротивления формы – вытянуты по оси (лентовидные колонии диатомовых водорослей) или путем образования выростов (цератиум из водорослей). В зависимости от размеров тела организмы планктона делятся на группы:

1. ультрапланктон – размеры не превышают нескольких микрометров (бактерии);

2. наннопланктон (карликовый, мелкий планктон) – размеры тела составляют микрометры и их десятки;

3. микропланктон – десятые и сотые доли миллиметра;

4. мезопланктон – длина тела измеряется миллиметрами (крупные представители фитопланктона, главная часть зоопланктона морей;

5. макропланктон – длина тела составляет сантиметры;

6. мегалопланктон – размеры тела достигают десятки сантиметров.

Планктонные организмы являются важным пищевым компонентом многих водных живо­тных (в том числе таких гигантов, как усатые киты, особенно если учесть, что для них, и прежде всего для фитопланктона, характерны сезонные вспышки массового размножения. ^ Рисунок 5.1 – Профиль океана и его обитатели Крупный украинский гидробиолог Ю.П. Зайцев выделил в планктонной пленке жизни тонкий, в несколько сантиметров, слой, назвав его «инкубатором моря» [2]. За этим специфическим биотопом пелагиали в научной литературе закрепилось название «нейсталь». Указанный автор открыл и такое интересное явление как «антидождь трупов», обусловленное всплыванием на некоторое время отмерших организмов. До того как потонут, они, находясь в поверхностном слое, успевают обогатить его органическим веществом, которое во время штормов сбивается в известную все пену. Поэтому основание трофической пирамиды в приповерхностной пленке составляют сапротрофные микроорганизмы: они перерабатывают находящееся в избытке органическое вещество. 5.2 Нектон Нектон (от греч. nektos – плавающий) – это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном, способных противостоять силе течения и самостоятельно перемещаться на значительные расстояния. В основном это крупные животные, способ­ные преодолевать большие расстояния и силь­ные водные течения. Для них характерна обте­каемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Типичными нектонными организмами являются рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водах, кроме рыб, к нектону относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые. Многие морские рыбы могут передвигаться в толще воды с огромной скоростью. Очень быстро, до 45–50 км/ч, плавают не­которые кальмары, парусники развивают скорость до 100–110 км/ч, а меч-рыба – до 130 км/ч. ^ 5.3 Плейстон и нейстон Организмы, которые пассивно плавают на поверхности воды или ведут полупогруженный образ жизни получили название плейстон (от греч. pleusis - плавание). Часто они используют как опору пленку поверхностного натяжения или образуют воздушные поло­сти и другие поплавки. Типичными плейстонными животными являются сифонофоры, некоторые моллюски и др. Из растительных организмов к плейстону относятся саргассовые водоросли, ряски. Нейстон представляет собой своеобразную разновидность планктона. Нейстон (от греч. neustos – плаваю­щий) – сообщество организмов, обитающих у поверхностной пленки воды. Организмы, обитающие сверху поверхностной пленки – эпинейстон, снизу – гипонейстон. К нейстону относят также обитателей верхнего пятисантиметрового слоя воды. Нейстон составляют некоторые простейшие, одноклеточные во­доросли, мелкие легочные моллюски, водомерки, вертячки, личинки комаров и др. ^ 5.4 Бентос и перифитон Бентос (benthos – глубина) – совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Бентос подразделяется на фитобентос и зообентос. В основном представлен прикреп­ленными или медленно передвигающимися, а также роющимися в грунте животными. Только на мелководье он состоит из организмов, син­тезирующих органическое вещество (проду­центы), потребляющих (консументы) и разру­шающих (редуценты) его. На больших глубинах, куда не проникает свет, фитобентос (продуценты) отсутствует. Бентосные организмы различаются:

1. по образу жизни – подвижные (бродячие), мало подвижные (лежачие) и неподвижные (прикрепленные);

2. по способу питания – фотосинтезирующие, растительноядные, плотоядные, детритоядные;

3. по размерам – макро-, мезо-, микробентос.

Фитобентос морей в основном включает водоросли. У побережий встречаются также цветковые растения. Наиболее богат фитобентос на скалистых и каменистых участках дна. У побережий ламинарии и фукусы иногда образу­ют биомассу до 30 кг на 1 м². На мягких грунтах, где растения не могут прочно прикрепляться, фитобентос развивается в основном в защищенных от волн местах. Фитобентос пресных вод представлен диатомовыми и зелеными водорослями. Обильны прибрежные растения, располагающиеся от берега вглубь четко выраженными поясами. В первом поясе произрастают полу­погруженные растения (тростники, камыши, рогоз и осоки). Второй пояс занимают погру­женные растения с плавающими листьями (ку­бышки, кувшинки, ряски). В третьем поясе преобладают погруженные растения – рдесты, элодея и др. Все водные растения по образу жизни мож­но разделить на две основные экологические группы: гидрофиты – растения, погружен­ные в воду только нижней частью и обычно укореняющиеся в грунте, и гидатофиты – растения, полностью погруженные в воду, но иногда плавающие на поверхности или имеющие плавающие листья. Наиболее многочисленны бентосные фор­мы на мелководьях. С глубиной численность бентоса резко падает. В пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях и океанах. В основном это простейшие, некото­рые губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, мшанки, моллюски и личинки насекомых. Организмы бентоса делятся на группы:

1. прикрепленные формы (губки, кораллы, морские лилии, представители моллюсков, ракообразных);

2. лежащие организмы (морские гребешки из двустворчатых моллюсков, полихеты из кольчатых червей, плоские морские ежи из иглокожих);

3. закапывающиеся организмы (пескожил);

4. сверлящие организмы (корабельный червь из двустворчатых моллюсков);

5. свободно двигающиеся организмы (раки, крабы, иглокожие, личинки насекомых, взрослые насекомые – водяные клопы, жуки плавунцы и водолюбы).

Своеобразной группой водных организмов является перифитон (от греч. peri – около и phyton – растение). Это совокупность организмов, которые поселяются на подводных пред­метах или растениях и образуют так называе­мые обрастания на природных или искусственных твердых поверхностях – камнях, скалах, подводных частях судов, сваях, гидротехнических сооружениях (водоросли, усоногие раки, моллюски, мшанки, губки и др.). Организмы перифитона – это обрастатели. Морфологическая пластичность водных организмов различная. Они обладают меньшей экологической пластичностью, чем наземные, так как вода – более стабильная среда и абиотические факторы ее претерпевают сравни­тельно незначительные колебания. Наименее пластичны морские растения и животные. Они очень чувствительны к изменениям солености воды и ее температуры. Пресноводные животные и растения, как правило, гораздо пластичнее, чем морские, поскольку пресная вода как среда жизни более изменчива. Самыми же пластичными являются солоноватоводные обитатели. Они адаптирова­ны и к высокой концентрации растворенных солей и к значительному опреснению. Однако насчитывается сравнительно небольшое количе­ство их видов, поскольку в солоноватых водах экологические факторы претерпевают сущест­венные изменения. Экологическая пластичность служит важным регулятором расселения организмов. Как пра­вило, гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены довольно широ­ко.

Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность. в водной среде больше стенобионтов, так как она по своим свойствам относительно стабильна и амплитуды колебания отдельных факторов малы

Стенобионты (от греческого stenos — узкий и bion — живущий) — животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (температуры, солености, влажности, наличия определенной пищи и т. д.). Например, все внутренние паразиты. Некоторые стенобионты зависят от какого-либо одного фактора, например сумчатый медведь коала — от наличия эвкалипта, листьями которого он питается.

Стенобионтам противопоставлены убиквисты. Они, в отличие от стенобионтов, могут существовать в самых разнообразных условиях.

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 давленях – 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.

По сравнению с наземными сообществами биоценозы водных организмов имеют некоторые существенные отличия. Главное из них – микроскопические размеры подавляющего большинства продуцентов. Другая характерная черта – наличие тесных межорганизменных связей через среду, в частности, существование различных биохимических влияний, играющих важнейшую роль в организации сообществ.