12. Водная среда обитания

Определения и обозначения

Водная среда обитания — совокупность условий жизни организмов в водоёмах. Она отличается от наземно-воздушной тем, что вода плотнее и вязче воздуха, а свет, кислород и температура распределяются в ней иначе. Это понятие помогает понять, почему обитатели водоёмов отличаются от наземных организмов и какие факторы влияют на их распространение.

Гидробионты — организмы, которые постоянно или на определённом этапе жизни обитают в воде. К ним относятся бактерии, водоросли, животные и некоторые растения. Термин объединяет обитателей разных водоёмов, но не означает, что все они живут в одинаковых условиях.

Планктон — мелкие организмы, которые находятся в толще воды и переносятся её движением, обычно не умея активно противостоять течению. К нему относят, например, многие микроскопические водоросли и мелких рачков. Понятие помогает отличить пассивно переносимые организмы от активно плавающих.

Бентос — организмы, живущие на дне водоёма или в его грунте. Среди них есть прикреплённые формы, ползающие животные и виды, зарывающиеся в донные отложения. Эта группа связана с донной средой, в отличие от планктона, который обитает в толще воды.

Как это устроено

Вода плотнее воздуха и сильнее сопротивляется движению, потому что её частицы расположены близко друг к другу. Поэтому пловцу или рыбе приходится преодолевать заметное сопротивление, особенно при быстром движении. Одновременно выталкивающая сила воды поддерживает тело и помогает оставаться в толще воды, не опираясь на твёрдую поверхность. У многих организмов этому помогают обтекаемая форма и плавники.

Свет, попадая в воду, частично отражается от поверхности, поглощается и рассеивается частицами и растворёнными веществами. Чем глубже слой воды, через который проходит свет, тем меньше его остаётся. Для фотосинтеза водорослям нужен свет, поэтому они чаще встречаются в верхних освещённых слоях; на глубине фотосинтез ограничен. Это влияет и на животных, которые питаются водорослями или зависят от образуемых ими органических веществ.

Вода медленно нагревается и остывает, поскольку для изменения её температуры требуется много энергии. Поэтому водоём обычно меньше подвержен резким температурным колебаниям, чем суша, но его слои могут прогреваться неодинаково. Тёплая вода менее плотная и может оставаться у поверхности над более холодной глубинной водой. Такое температурное расслоение разделяет условия жизни: организмы занимают те слои, где им подходят температура и другие факторы.

Кислород поступает в воду из атмосферы через поверхность и образуется при фотосинтезе водных растений и водорослей. Его количество зависит от температуры: холодная вода обычно способна растворить больше кислорода, чем тёплая. Перемешивание помогает распределять кислород по водоёму, а дыхание организмов и разложение остатков его расходуют. В целом кислорода в воде меньше, чем в воздухе, поэтому его нехватка может ограничивать жизнь.

Солёность — содержание растворённых солей — различается в пресных и морских водоёмах, поэтому организмы приспособлены к определённым условиям и не всегда могут без последствий перемещаться между ними. С глубиной возрастает давление, потому что на организм давит всё более толстый слой воды. Оно влияет на строение и работу организмов, живущих глубоко. Вместе с изменениями света, температуры и кислорода это делает условия на разных глубинах неодинаковыми.

Факторы водной среды и приспособления организмов

Таблица позволяет сопоставить свойство среды с тем, как оно ограничивает жизнь и какие особенности помогают организмам. При разборе конкретного водоёма учитывайте не один фактор, а их сочетание. Например, глубина связана сразу с освещённостью, температурой, кислородом и давлением.

Разбор задач

Мелкий рачок в толще воды

Условие. Течение переносит мелкого рачка в толще воды. Нужно определить, к какой группе водных организмов он относится. Важно установить, перемещается ли рачок самостоятельно против течения.

1. Отмечаем место обитания: рачок находится не на дне, а в толще воды.
2. Учитываем способ перемещения: течение переносит его, значит, он не противостоит потоку активно.
3. Сопоставляем признаки с определением планктона: именно так называют организмы, переносимые течениями.

Ответ. Рачок относится к планктону. Сам по себе факт, что организм находится в воде, не позволяет определить его группу. Решающее значение имеют место обитания и способность противостоять течению.

Водоросли и глубина

Условие. Водоросли чаще встречаются в освещённых верхних слоях, чем на большой глубине. Нужно объяснить эту закономерность. Для ответа следует связать глубину с доступностью света и возможностью фотосинтеза.

1. Сначала учитываем, что свет по мере прохождения через воду поглощается и рассеивается.
2. Затем вспоминаем, что фотосинтез требует света и позволяет создавать органические вещества.
3. На глубине света обычно меньше, поэтому условия для фотосинтеза становятся хуже.

Ответ. Водоросли чаще обитают в верхних освещённых слоях, потому что там доступно больше света для фотосинтеза. На глубине его может не хватать для поддержания активного роста. Распределение водорослей зависит и от других условий, но освещённость — одна из основных причин.

Рыба у поверхности и на большой глубине

Условие. Нужно сравнить условия жизни рыбы у поверхности и глубоко в водоёме. Учитываем освещённость, температуру, содержание кислорода и давление. Сравниваем именно общие тенденции: в конкретном водоёме факторы могут изменяться по-разному.

1. На глубине обычно темнее, поскольку свет ослабевает в толще воды.
2. Температура может отличаться от поверхностной из-за температурного расслоения; у поверхности она сильнее зависит от нагрева и охлаждения воздуха.
3. Кислорода на глубине может быть меньше, если слои слабо перемешиваются и кислород расходуется организмами.
4. Давление возрастает с глубиной, поэтому глубоководная рыба должна быть приспособлена к его воздействию.

Ответ. Рыба у поверхности обычно получает больше света, а глубинная живёт при большем давлении и, как правило, меньшей освещённости. Температура и кислород зависят от устройства и перемешивания конкретного водоёма, поэтому их нельзя оценить только по глубине. Рыбы разных слоёв приспособлены к сочетанию местных условий.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что в воде всегда достаточно кислорода. Так думают, потому что вода кажется однородной, а многие организмы в ней активно живут. Но кислород ограничен и его количество зависит от температуры, перемешивания и расхода; проверьте себя вопросом, откуда он поступает и куда исчезает.

Ошибка: предполагать, что освещённость одинакова на любой глубине. Поверхность водоёма хорошо освещена, и это впечатление легко перенести на всю толщу воды. Свет поглощается и рассеивается, поэтому вспомните, что для фотосинтеза глубинным водорослям может не хватать света.

Ошибка: путать планктон и нектон. Обе группы обитают в воде, но это не означает, что они одинаково передвигаются. Планктон переносится течением, а нектон способен активно ему противостоять; проверяйте, может ли организм самостоятельно направлять своё движение.

Ошибка: считать, что все водные организмы живут в одинаковых условиях. Кажется, будто вода в одном водоёме везде одинакова, однако с глубиной и в разных водоёмах меняются температура, свет, кислород и солёность. Чтобы избежать ошибки, уточняйте, где именно живёт организм и какие факторы там действуют.

Связь с другими темами

Перед изучением водной среды полезно вспомнить, что такое среда обитания, экологический фактор и приспособленность: эти понятия помогают связывать условия с особенностями организма. Знания о свете, кислороде и солёности пригодятся при изучении экосистем водоёмов и пищевых связей между их обитателями. Распределение гидробионтов также связано с круговоротом веществ и с тем, как живые организмы размещаются в биосфере.

Что запомнить

• Вода отличается высокой плотностью и вязкостью.
• Освещённость обычно уменьшается с глубиной.
• Температура водоёмов меняется медленнее, чем температура воздуха.
• Кислорода в воде меньше, чем в воздухе, а его содержание зависит от условий водоёма.
• Солёность и давление влияют на распределение водных организмов.
• Планктон переносится течениями, нектон активно плавает, бентос связан с дном.