Видовой состав гидросферы планеты Земля составляет порядка 250 тысяч видов представителей всех царств организмов. Это намного меньше, чем видовое разнообразие суши. Но гидробионты (живущие в водной среде) представлены всеми типами организмов, что составляет 90% всех животных, причем 85% из них – исключительно водные обитатели.
Структура биоты
Гидробионты - это организмы, приспособленные к жизни в водной среде. При этом весь их жизненный цикл может проходить в воде (иглокожие, ракообразные, моллюски, рыбы), или же в водной среде проходит лишь часть их жизни (земноводные, множество насекомых). Они населяют пресные и соленые воды, занимают все слои водной среды. Выделяют следующие виды гидробионтов:
- Нейстон (от греч. "плавающие") – все организмы, которые живут на границе водной и воздушной сред и занимают поверхностный слой водоема в несколько миллиметров.
- Плейстон (от греч. "плыву") – это гидробионты, ведущие полупогруженный способ жизни или живущие на поверхности воды.
- Реофилы (от греч. "течение и любовь") – животные, которые приспособлены жить в текучих водах.
- Нектон (от греч. "плывущий") – это гидробионты, способные противостоять течению и активно плавающие.
- Планктон (от греч. "блуждающий") – совокупность мелких организмов, дрейфующих в толще воды и неспособных противостоять течению.
- Бентос (от греч. "глубина") – организмы, которые обитают на грунтах и в самом грунте, образующих дно водоемов.
Экологические ниши
Экологическими зонами обитания гидробионтов считают пелагиаль (толща воды), бенталь (дно водоема), нейсталь (поверхностный слой). Примеры гидробионтов пелагиали – это зоопланктон и зоонектон, а также реофилы. Организмы бентали - это эпибентос (обитают на поверхности грунта), эндобентос (живут в самом грунте) и перифитон (организмы, которые прикрепляются к предметам и телам других организмов). Группа гидробионтов нейстали - это нейстон и плейстон.
Специфика жизни
Для большинства гидробионтов характерно наличие довольно слабого зрения, но хорошая ориентация на звук. Это связано со средой обитания, ведь в воде довольно быстро затухают световые лучи. Поэтому те организмы, у которых развиты органы зрения, хорошо видят только на близком расстоянии. Звуковые волны в воде распространяются гораздо лучше, чем в воздухе. Некоторые гидробионты способны улавливать звуковые колебания даже очень низкой частоты. Например, медузы улавливают низкочастотные изменения ритма волн и при приближении шторма опускаются на глубину. Многие гидробионты и сами издают различные звуки для обеспечения внутривидового сообщения, привлечения партнера или ориентации в группе. Ракообразные трут друг о друга различные части тела, рыбы для издания звуков используют плавательный пузырь, зубы, лучи грудных плавников.
Элементы ориентирования гидробионтов
Для ориентации в водной среде, поиска пищи и партнеров многие гидробионты способны к восприятию отраженных звуковых колебаний (эхолокация). Множество организмов способны производить и воспринимать электронные импульсы. Ихтиологам известно порядка 300 видов рыб, которые могут генерировать электричество, ориентироваться и сигнализировать с его помощью. А, например, электрические скаты и угри используют электричество как средство защиты или нападения. Кроме того, у всех гидробионтов хорошо выражено восприятие гидростатического давления.
Гидробионты-фильтраторы
Только среди представителей водной среды обитания встречаются организмы со специфическим способом питания – фильтрацией. Это характер питания, связанный с отцеживанием или осаждением частиц или мелких организмов в воде. Все водные фильтраторы играют важную роль в очистке воды. Например, колония мидий на площади 1 квадратный метр за сутки прогоняет через себя до 300 кубических метров воды. А по данным экологов, вся вода Мирового океана пропускается через фильтрационные аппараты гидробионтов-фильтраторов в течение одних суток.
Гидробионты и световой режим
Как известно, солнечный ультрафиолет – важная составляющая жизни. Света в водной среде не так много: часть его отражается от поверхности, часть поглощается водой. Лучи света поглощаются неодинаково. Глубинные сумерки сначала зеленые, потом голубые, синие и сине-фиолетовые, а заканчиваются они полнейшей чернотой. Вместе со светом сменяются водоросли – зеленые, бурые и красные. И животные наиболее ярко окрашены в зоне от 50 до 200 метров. Чем глубже зона обитания, тем больше красного в окраске гидробионтов (красные кораллы и морские окуни). Поглощение света зависит от прозрачности вод, что тоже влияет на жизнь гидробиотичных организмов и границы зоны фотосинтеза. В самом прозрачном море – Саргассовом – граница фотосинтеза находится на глубине 200 метров. А вот на глубину более 1500 метров свет вообще не доходит. И тут появляется множество гидробионтов, которые способны к биолюминесценции – свечению как способу ориентации и добычи пищи.
Гидробионты и соленость воды
По отношению к концентрации соли в воде живые гидробионты делятся на пресноводные и морские. Пресной считается вода при концентрации в ней неорганических растворенных веществ 0,5 грамма на литр. Среднее содержание соли в морской воде - 35 граммов на литр. Но более серьезный показатель – способность организмов переносить колебания солености вод. Все жители водной среды по отношению к колебаниям солености делятся на евригалинных и стеногалинных. Евригалинные организмы могут переносить довольно большие диапазоны колебаний. Например, съедобные мидии Mutilus edulis или краб Carcinus maenas выживают при колебаниях концентраций соли от 50 до 1600 миллимоль на миллиграмм воды. Большинство гидробионтов не обладают механизмами поддержания постоянных концентраций осмотически активных веществ во внутренней среде и относятся к стеногалинным организмам.
Оптимум жизненных температур
В зависимости от того, какие среды жизни населяют гидробионты, их делят на криофилов и термофилов. Первые отдают предпочтение холодным водам. На нашей планете более 80% биосферы – это холодные области, где средняя температура составляет +5°C. Это глубины морей и океанов, зоны Арктики и Антарктики. Холодоустойчивости гидробионтам придают механизмы ферментативной системы, способные поддержать метаболизм в клетках тела при температуре 0°C. Термофилы способны не только существовать при высоких показателях температуры окружающей среды, но и переносить граничные показатели. Например, в жерлах черных курильщиков океанических хребтов, где температура достигает +400°C, обнаружены хемосинтезирующие бактерии.
Среди гидробионтов мало теплокровных животных
Все гомойотермные (теплокровные) гидробионты - это вторичноводные организмы. Киты, тюлени, дельфины вернулись в водную среду в процессе своей эволюции уже после приобретения такого дорогого ароморфоза, как способность поддерживать постоянную температуру тела. Дорогого, потому что почти 90% эндогенного тепла они тратят на поддержание стабильной внутренней температуры. А это требует ускорения обменных процессов, главный из которых – окисление. В водной среде концентрация кислорода находится в пределах 1%, а диффузия его в тысячу раз меньше, чем в воздушной среде. Именно это делает невыгодным, с энергетической точки зрения, существование теплокровных организмов в водной среде. И поэтому большинство гидробионтов - это пойкилотермные (холоднокровные) животные.
