Тема лекції Водне середовище існування живих організмів

Тема лекції: Водне середовище існування живих організмів

Cпецифічні властивості водного середовища існування: велика густина, надзвичайні перепади тиску, порівняно малий вміст кисню, сильне поглинання сонячного проміння та ін.

Екологічні зони морських та прісноводних (озера) екосистем

Екологічні зони морських та прісноводних (озера) екосистем

гідробіонти – загальна назва мешканців водойм бентос – мешканці дна водойми, або бенталі пелагос - мешканці товщі води, або пелагіалі

Пелагос розділяється на вужчі екологічні групи: Планктон (фіто- та зоопланктон) - гідробіонти, які зависають в пелагіалі, здатні ширяти у воді Нейстон — мешканці поверхневої плівки води, використовують поверхневий натяг для кріплення та пересування Плейстон – організми, які облігатно плавають на поверхні води Нектон - тварини, які здатні до швидкого плавання і долання сили течій

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ГУСТИНА ВОДИ (внутрішнє тертя) — це заданий чинник середовища Густина дистильованої води - 1 г/см 3 при +4 °С Густина природних вод, які вміщують розчинені солі — до 1, 03 г/см 3 Густина чистої плазми - 1, 04 г/мл

Пристосування планктону до завислого способу життя: збільшення кількості води в організмі і таким чином зменшення густини організму медуза аурелія, ризостома

Пристосування планктону до завислого способу життя: відкладання в організмі речовин, густина яких менша за густину води (олія)

Пристосування планктону до завислого способу життя: утворення повітроносних камер зменшення важких компонентів тіла

Пристосування планктону до завислого способу життя: удосконалення форми організму: -у дрібних - форма кулі - із збільшенням розмірів – з‘являються вирости для збільшення питомої поверхні тіла

Фільтрація - це харчування за допомогою відціджування завислих у воді часточок органічного походження і численних дрібних організмів

Пристосування плейстону до плавучого способу життя: -зменшена коренева система у рослин

Пристосування плейстону до плавучого способу життя: виникає особливий вид паренхіми у рослин – аеренхіма; У тварин з‘являються повітряні камери.

Пристосування плейстону до плавучого способу життя: зникає стовпчастий мезофіл у листках рослин; дуже тонкі стінки епідермісу та тонка кутикула; продихи розміщені на верхній частині листка; механічні тканини відсутні.

Нейстон використовує поверхневий натяг води або для пересування, або для кріплення

Пристосування нектону до активного подолання густини і в'язкості води: поверхня тіла покрита слиззю; добре розвинені м‘язи.

Пристосування нектону до активного подолання густини і в'язкості води: -торпедоподібна форма;

ТИСК ВОДИ зростає із збільшенням глибини приблизно в середньому на 1 атм (0, 1013 Мпа, 105 Па) на кожні 10 м. Гідробіонти в цілому значно еврибатніші порівняно з суходільними організмами.

Еврибатні гідробіонти Голотурії Сейвал

Стенобатні гідробіонти Голуба морська зірка

КИСНЕВИЙ РЕЖИМ Загальний вміст кисню ≈10 мл в 1 л води Прісна вода містить 0, 5 -1% кисню, (у 21 раз менше, ніж в атмосфері), а солона вода на 1/5 менше.

Джерела надходження кисню у воду Фотосинтетична діяльність водоростей Дифузія з повітря

Евриоксибіонти Короп Карась сріблястий

Стенооксибіонти Форель райдужна Форель струмкова

Стенооксибіонти Планарія біла

Аноксибіоз — неактивний стан при нестачі кисню лин

Дихання гідробіонтів відбувається за допомогою: спеціалізованих органів — зябра, легені, трахеї; поверхні тіла (в‘юн)

Дихання гідробіонтів покращується за допомогою: збільшення поверхні тіла шляхом утворення різних виростів, сплюснутості, подовження, загальним зменшенням розмірів тіла; оновлення довкола себе води; комбінування водного і повітряного дихання

Дихання гідробіонтів покращується за допомогою: зміни величини дихальної поверхні Актинія Ланцетовидний морський їжак

Вторинноводні тварини зберігають здебільшого атмосферний тип дихання як більш вигідний енергетично Звичайний дельфін Сейвал

Сольовий режим водойм пойкілоосмотичні види- не можуть регулювати осмотичний тиск у своєму тілі, мають водопроникні покриви і не мають механізмів для боротьби із надлишком чи нестачею води. гомойоосмотичні види - зберігають постійний осмотичний тиск за рахунок водонепроникних покривів (личинки водних комах, вищі раки, риби, ссавці), а також за рахунок складного фізіологічного механізму підтримки сольового балансу, бо гомойоосмотичності за рахунок лише анатомо-морфологічних пристосувань немає.

Осмотичний тиск визначається за формулою Вант-Гоффа: P = i C R T, де Р – осмотичний тиск, атм (1 атм = 1, 013 бар = 0, 1 МПа); R – універсальна газова стала (0. 0821 л • атм/К • моль); Т – абсолютна температура, С –концентрація; і – ізотонічний коефіцієнт

Пойкілоосмотичні гідробіонти вибирають зручне за осмотичними параметрами середовище Морські рачки Calanus Радіолярії

У гомойоосмотичних гідробіонтів осмотичний тиск регулюється: роботою видільних вакуолей у прісноводних найпростіших; У туфельки Paramecium при солоності води 2, 5 % вакуоль пульсує з інтервалом в 9 с, при 5 % — 18, при 7, 5 % — 25 с. При концентрації солей 17, 5 % вакуоль перестає працювати, бо концентрації зовнішнього і внутрішнього середовища однакові - ізотонічні

У гомойоосмотичних гідробіонтів осмотичний тиск регулюється: роботою видільної системи у багатоклітинних.

Головним чином всі гідробіонти – це стеногалінні організми, живуть лише у вузьких діапазонах концентрації солі.

Стеногалінні види Восьминіг Мускусний спрут

Еврігалінних видів серед гідробіонтів не багато. В основному це види, що населяють естуарії рік, лимани та інші солонуваті водойми, і види, що мігрують для нересту. Лосось-нерка Андромна риба Вугор Катадромна риба

Хомінг (від англ, home — дім) - намагання розмножуватися там, де сам народився, або жити на одній, освоєній колись території.

Температурний режим водойм Амплітуда річних коливань температури у верхніх шарах: океану ≈10— 15 °С; континентальних водойм — 30— 35°С. Середньорічна температура поверхневих шарів: екваторіальних вод - +26 - + 27 °С; полярних вод - ≈ О°С.

Температурні перепади у водоймі

Джерелом теплоутворення в клітинах живих організмів є два екзотермічних процеси: 1) окислювальні реакції; 2) розщеплення АТФ.

Пойкілотермні - організми, які мають низький рівень обміну речовин для утворення власного тепла і не мають пристосувань для його утримання. Це мікроорганізми, рослини, безхребетні тварини, значна частина хордових. Гомойотермні - організми, які мають високий рівень обміну речовин для утворення власного тепла і мають пристосування для його утримання. Це птахи і ссавці.

Основні шляхи підтримки постійної температури тіла у гомойотермних тварин: 1) хімічна терморегуляція — активна зміна величини теплопродукції у відповідь на зміну температури середовища; 2) фізична терморегуляція —здатність утримувати тепло або, навпаки, розсіювати його надлишок за допомогою особливих анатомічних і морфологічних рис будови тварин; 3) терморегуляція за допомогою поведінки організмів.

Світловий режим водойм Світла у воді значно менше, ніж у повітрі тому, що: частина проміння, яке падає на поверхню водойми, відбивається у повітряне середовище. Відбиття тим сильніше, чим нижче положення Сонця.

Світла у воді значно менше, ніж у повітрі тому, що: світло поглинається водою.

Хроматична комплементарна адаптація водоростей

Поглинання світла тим сильніше, чим менша прозорість води Прозорість води залежить від кількості завислих у ній часточок.

Стосовно світла розрізняють: фотофіли - світлолюбні види; фотофоби - тінелюбні види; еврифотні - витримують широкий діапазон освітленості; стенофотні - витримують вузький діапазон освітленості.

Мешканці літоралі й субліторалі (еуфотичної зони) Anqelichthys ciliaris Pomacanthodes semicirculatu Betta splender Arothron citrinellus

Мешканці присмеркової (дисфотичної) зони темні, сірі або червоні за кольором (червоне забарвлення у синьо-фіолетових променях око сприймає як чорне) представники ряду Окунеподібних

Мешканці присмеркової (дисфотичної) зони корал (Аequerea victoria) губка (Mycele sp. )

Світло для тварин — необхідна умова бачення, зорової орієнтації у просторі Розвиток зору залежить від: еволюційного рівня тварини; від екологічних обставин і способу життя конкретного виду.

Еволюційний розвиток і зір Найдосконаліші органи зopy — це очі хребетних, головоногих молюсків і комах. Вони дають змогу сприймати форму і розміри предметів, їхній колір, визначати відстань. Об'ємний зір властивий тваринам, очі яких розташовані в одній площині (головоногі молюски, водні комахи). Здатність до об'ємного бачення залежить від кута розташування очей і від ступеня перекриття їхніх полів зору. Якщо очі розташовані по боках голови, то тварина має монокулярний, площинний зір (більшість риб).

Місце проживання і зір (на прикладі глибоководних риб родини Scopelidae) гіпертрофія очей у мешканців дисфотичної зони (1 -глибина 757 м); Повна або часткова редукція очей у мешканців афотичної зони (2 -глибина – 800 -1000 м; 3 - 3000 м; 4 – 5000 м)

Місце проживання і зір

Біолюмінісценція – світіння живого організму, що використовується гідробіонтами на великих глибинах як джерело зорової інформації.

Органи світіння глибоковоних гідробіонтів