Вода как среда жизни обладает следующими свойствами

Эти свойства поддерживают относительное постоянство температурного режима океана, что, в свою очередь, уменьшает амплитуду колебаний температуры на поверхности Земли. Аномалии температуры воды – расширение перед замерзанием – в сочетании с аномальным изменением плотности между 0 и +4.°С обеспечивают перемешивание водных масс и предотвращают замерзание водоемов.

Вода как среда обитания

Продукция бактериальной биомассы водоемом зависит от его типа, определяя его трофичность (кормовую базу). Согласно исследованию М.В. Иванов (1955), внесение “зеленых удобрений” в водоем увеличивает содержание питательных веществ в воде и сокращает время генерации в 2, 5-3 раза (с 18 до 6-8 часов). Время генерации зависит от трофности водоема: в эвтрофных водоемах дельты Волги оно составляет 14-35 ч (в большинстве случаев 14-15 ч). Время генерации зависит от трофности водоема: в эвтрофных водоемах дельты Волги оно составляет 14-35 ч (в большинстве случаев 14-15 ч), в мезотрофном озере Глубокое – 80-200 ч, в олиготрофном озере Байкал – более 200 ч. В эвтрофном водоеме увеличение бактериальной массы составляет 1-1, 8 мг/л, в мезотрофном – 0, 1 мг/л, а в олиготрофном – 0, 03 мг/л. Ускорение размножения бактерий в воде не всегда приводит к увеличению их биомассы, так как обычно увеличивается количество потребляющего их зоопланктона. Как уже упоминалось, вода, благодаря своим необычным физико-химическим свойствам, благоприятствующим синтезу белка, является колыбелью жизни на Земле. Именно здесь животные и растительные организмы прошли значительное историческое развитие, прежде чем попасть на сушу. В водоемах пышное развитие жизни продолжается и по сей день. Об этом красноречиво свидетельствуют следующие цифры. По словам С. А. Зернова, известно 68 классов и подклассов животных и 26 – растений, всего 94 соответствующие систематические группы организмов. Большинство классов и подклассов живых существ зародились в море и сейчас преобладают там, жизнь в пресной воде и на суше менее разнообразна.

Водная среда

Мы говорили о факторах водной среды, которые влияют на жизнь животных и растений в водоемах. Среда всегда характеризуется определенным сочетанием, комплексом этих факторов, которые определяют адаптацию форм жизни. Эта адаптация касается как развития соответствующих функций и соответствующих им структур, так и закономерностей поведения и распределения организмов в водоемах. Приведенная классификация далеко не исчерпывает всего многообразия приспособлений гидробионтов к условиям жизни. Мы лишь обозначили возможность разделения их на четыре типа и привели несколько примеров.

Происхождение воды

Мы считаем воду средой обитания жизни. Следовательно, нас интересует жидкая вода, которая образует гидросферу. Изучение объективных закономерностей развития жизни в воде составляет предмет гидробиологии – специальной комплексной науки о биологическом круговороте.
В темных глубинах океана организмы используют свет, излучаемый живыми существами, в качестве источника визуальной информации. Свечение живого организма называется биолюминесценцией. Светящиеся виды встречаются почти во всех классах водных животных от простейших до рыб, а также среди бактерий, низших растений и грибов. Биолюминесценция, по-видимому, неоднократно появлялась у разных групп на разных этапах эволюции.

В природе

Пресноводные животные используют поверхностный слой воды для передвижения. Жуки и мухи свободно бегают по нему. Их веки не смачиваются водой, а конечности имеют особое строение. Таким образом, слой льда изолирует толщу воды от атмосферы, где происходит жизнь. Единственное условие – достаточная глубина воды под ледяной коркой. Вязкость воды меняется при понижении температуры, но она достаточна для того, чтобы мелкие организмы не погружались слишком быстро на дно, даже если их плотность больше плотности воды, и особенно если площадь поверхности тела достаточно велика по отношению к его массе, чтобы вызвать повышенное трение с окружающей жидкостью.

Применение

Вода является чрезвычайно благоприятной средой для жизни, и это обусловлено рядом ее замечательных физических и химических свойств. Как отмечает С. А. Зернова, для жизни особенно важны тепловые свойства воды: ее удельная теплота, теплопроводность и расширение перед замерзанием. Когда свет пересекает границу вода-воздух, происходит полное отражение под углом 49 градусов. Это означает, что лучи света, попадающие на пограничную поверхность, не испускаются водой, а отражаются.

Проверьте свои знания

Некоторые виды имеют комбинацию водного и воздушного дыхания. К ним относятся двоякодышащие рыбы, сифонофоры Discofantes, многие ластоногие, ракообразное Gammarus lacustris и др. Вторичные водные животные обычно сохраняют атмосферный тип дыхания как более энергетически выгодный и поэтому нуждаются в контакте с воздушной средой, например, ластоногие, китообразные, водные жуки, личинки комаров и др.
Из-за резкого градиента давления в водоемах гидробионты, как правило, гораздо более эвриботичны, чем наземные организмы. Некоторые виды, встречающиеся на различных глубинах, могут переносить давление от нескольких до нескольких сотен атмосфер. Например, голотурия рода Elpidia, червь Priapulus caudatus обитают от прибрежной зоны до ультрабиссальной. Даже такие пресноводные обитатели, как улитки инфузории, сувоиды, жуки-плавунцы и т.д., в эксперименте выдерживают до 6 – 107 Па (600 атм).

Применение

По гидробионтам различают первично-водные организмы (по всей линии предков они жили в воде) и вторично-водные (происходящие с суши, такие как дельфины, киты и т.д.). Однако вода обладает и такими аномальными свойствами, которые невозможно предсказать на основе химических анализов. Эти свойства определяют характеристики, определяющие жизнь организмов.

Описание содержания

Вода имеет относительно большую теплоту испарения. Испарение воды сопровождается охлаждением тела, поскольку на разрыв водородных связей затрачивается большое количество энергии, которая берется из окружающей среды.Они имеют пористые оболочки или полые скелетные иглы. Удельная плотность тела уменьшается из-за наличия в тканях воды, воздуха или жира. Для животных, пассивно плавающих в толще воды, также характерно увеличение удельной поверхности тела.

Химические названия

Многие люди интересуются, какая вода находится в реках, морях, под землей. Вода, образовавшаяся миллиарды лет назад, сосредоточена в океанах. Она испаряется из океанов и поднимается вверх, где образуются облака. После долгого путешествия он возвращается на землю в виде осадков. Вода собирается и возвращается через реки обратно в море. Некоторые просачиваются в почву и попадают в грунтовые воды. Там образуются новые источники, которые стекают к морю.
Преломление света приводит к оптическим иллюзиям. Поэтому подводные объекты видятся в другом месте, чем они есть на самом деле. То же самое происходит, когда мы смотрим сквозь воду на воздух. Пропускание света через воду обеспечивается наличием водорослей и растений, которым для жизни в ней необходим свет. Длинноволновый (красный) свет поглощается сильнее, чем коротковолновый (синий).

Светопроницаемость воды

Соленость воды влияет на состав флоры и фауны и количество особей каждого вида. Солоноватые воды отличаются от морских и пресных тем, что их население характеризуется эвригалинностью. Как показал В.Л. Паули (1954), в солоноватых водах число морских форм уменьшается с уменьшением солености, а специфические солоноватоводные виды возникают только при длительном существовании подходящего режима и не встречаются в молодых водоемах. Точка минимального количества видов делит солоноватые воды на две группы с преимущественно морским и пресноводным населением.Потоотделение – это выделение жидких секреций на поверхности кожи. С потом выделяются такие вещества, как аминокислоты, мыла, жирные кислоты, аммиак, холестерин – вещества, являющиеся продуктами жизнедеятельности живых организмов. Также с потом могут выводиться ионы тяжелых металлов, случайно попавшие в организм

4.1. водная среда обитания. Специфика адаптаций гидробионтов

benthos – глубоководный) – организмы, прикрепленные к толще осадочных пород, лежащие на них или живущие в них. Он представлен фитобентосом, зообентосом и бактериобентосом. В зообентосе по способу питания можно выделить хищников, фильтраторов, субстратных питателей и т.д;
– Перифитон (от греч. peri – вокруг, около) – животные и растения, прикрепленные или удерживаемые стеблями и листьями высших растений или какой-либо поверхностью, поднимающиеся над дном и плавающие по течению; планктон (от греч. Adaptive features of aquatic animals. Приспособления животных к водной среде более разнообразны, чем у растений. Для животных, живущих в толще воды, характерны в основном адаптации, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им противостоять движению воды и течениям.

Молекула воды

Ультраабиссаль: зона, ограниченная глубиной более 6 000 метров. Характеристика: прерывистость. Специфические, монотонные факторы окружающей среды. Самый экстремальный фактор – давление (более 6-11 тыс. атм). Фауна специфична: 60% являются эндемиками.
Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатичны и ограничены определенными глубинами. Стенобатичность чаще всего характерна для мелководных и глубоководных видов. Кольчатый пескожил Arenicola, морской моллюск (Patella), живет только в литорали. Многие рыбы, например, рыбы-хирурги, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и другие встречаются только на больших глубинах при давлении не менее 4 – 107 – 5 – 107 Па (400-500 атм).

В природе

Интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода обеспечивается либо очень длинными и тонкими стеблями и листьями, оболочки которых легко проницаемы для кислорода, либо интенсивными листовыми перегородками. Можно сказать, что морские беспозвоночные, анатомически закрытые для окружающей морской воды, осмотически открыты для нее. Поэтому при пересадке иглокожих, ракообразных и моллюсков в разбавленную морскую воду масса их тела увеличивается, а при пересадке в концентрированную воду, наоборот, уменьшается. В обоих случаях соленость соков тела и морской воды выравнивается за счет движения воды через оболочки тела в сторону более высокой солености.

Химические названия

Поскольку вода играет такую большую роль в жизни организмов, особенно гидробионтов, последние выработали ряд приспособлений против потери влаги, то есть против высыхания. В периодических водоемах после короткого периода высыхания развиваются виды с укороченным жизненным циклом, такие как Daphnia magna, которая производит первое потомство на 7-8 день жизни и затем производит 12-60 яиц каждые три дня (потомство одной Daphnia: может достигать 30 миллионов особей за месяц). Когда аквариум высыхает, гидробионты поддерживают свою жизнь, зарываясь во влажный субстрат, выделяя слизь и затыкая все отверстия, производя яйца или почки и т.д. Высшей формой такой адаптации является анабиоз – состояние скрытой жизни, в котором некоторые организмы (коловратки, круглые черви, тифы и др.) могут находиться при неблагоприятных условиях влажности и температуры. Потеря части воды также связана с солевым и тепловым анабиозом и способностью некоторых организмов переносить временное замораживание. В наземной среде биолюминесценция развита лишь у нескольких видов, наиболее сильно у жуков-огневок, которые используют световую сигнализацию для привлечения особей противоположного пола в сумерках или ночью.

Водные среды

Регуляция света. В воде гораздо меньше света, чем в воздухе. Часть света, падающего на поверхность воды, отражается в воздух. Отражение тем сильнее, чем ниже положение солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Например, летний день у острова Мадейра на глубине 30 м длится 5 часов, а на глубине 40 м – всего 15 минут. Быстрое уменьшение света с глубиной обусловлено его поглощением водой. Лучи разной длины волны поглощаются по-разному: красный свет исчезает уже на поверхности, а сине-зеленый проникает гораздо глубже. Сумерки в океане сгущаются с глубиной, сначала зеленые, затем синие, сине-фиолетовые, пока, наконец, не сменяются постоянной темнотой. Соответственно, зеленые, бурые и красные водоросли, специализирующиеся на улавливании света разной длины волны, сменяют друг друга по мере увеличения глубины.
Температурный режим в водоемах более стабилен, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего с ее высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой отбор или выделение значительного количества тепла не вызывает слишком быстрого изменения температуры. Испарение воды с поверхности водоемов, поглощающее около 2263,8 Дж/г, предотвращает перегрев нижних слоев, а образование льда, выделяющего теплоту плавления (333,48 Дж/г), замедляет их охлаждение.

Плотность воды

1. Определите источники кислорода и углекислого газа в воде. Содержание какого газа является ограничивающим фактором и почему?
*2. Классифицируйте следующих животных в соответствии с их средой обитания: бурый медведь, бычий цепень, крот, дельфин, лось, летучая мышь, кит, верблюд, бегемот, власоглав.
*3. Выберите три правильных ответа, которые определяют характеристики водной среды:
1) высокое содержание кислорода;
2) высокая плотность;
3) слабые колебания давления;
4) высокая степень прозрачности;
5) небольшие изменения температуры;
6) низкая степень освещенности.Сравнение солевого состава внутренней и внешней среды может привести к интересным выводам. Как мы отмечали выше, соки тела морских беспозвоночных и морской среды сходны не только по значениям осмотического давления, но и по химическому составу.

Биологически важные свойства воды

Это лишь некоторые примеры. Гидробионты извлекают из воды множество различных элементов. Их концентрация в теле организмов обусловлена тем, что соли попадают в клетки организма, там они соединяются с органическими веществами и таким образом переходят в коллоидную форму, в которой они уже не могут выйти из клетки в окружающую среду. В особенно больших количествах накапливаются в организме те соли, которые используются для его питания, построения скелета и т.д. В морях и океанах животный и растительный мир наиболее разнообразен и богат в экваториальной и тропической зонах. По мере удаления от этих поясов на север и юг качественный состав организмов постепенно становится беднее.

Вода. Общее значение

Мы считаем воду средой жизни. Следовательно, нас интересует жидкая вода, которая образует гидросферу. Изучение объективных законов развития жизни в воде составляет предмет гидробиологии – специальной комплексной науки о биологическом круговороте.
Вода является неотъемлемой частью организма не только гидробионтов, но и всех живых существ в целом. В среднем, более половины веса тела каждого живого существа составляет вода; среднее количество воды в живых растениях составляет не менее 75%; даже человеческое тело содержит более 60% воды. Поскольку достаточное количество воды необходимо для всех химических функций протоплазмы, количество воды в органах и тканях пропорционально наличию в них протоплазмы и энергии их метаболизма; мало воды в жировой ткани, которая бедна протоплазмой, и в костной ткани, которая несет в основном физические функции. В жидкой ткани, такой как кровь, и в плотной ткани, такой как сердечная мышца, содержится одинаковое количество воды – 79%, в ткани мозга почти 78%, и даже в костной ткани 50%. Учитывая эту роль воды, понятно, что организм не может безнаказанно терять содержание воды, и на самом деле сухопутные млекопитающие могут оставаться живыми после потери всего жира и до 50% белка, но умереть после потери только 10% содержания воды.

Подпишите свой комментарий

Вода как живая среда содержит большое количество растворенного кислорода. Содержание кислорода уменьшается в горячих водоемах. В проточных водоемах больше кислорода, чем в стоячих. В соленых водах она меньше. На границе между двумя средами происходит постоянный газообмен: во время штормов вода обогащается кислородом, а в спокойных водах – наоборот. Олиготрофные воды богаче кислородом, чем эвтрофные. Адаптация гидробионтов к содержанию кислорода в воде – снижение метаболизма с увеличением глубины.Нестабильность субстрата – препятствие для существования бентосных организмов (неспособность строить укрытия, механические повреждения, вымывание в толщу воды, погребение под слоями осадка и т.д.)Движение воды – вынос за пределы биотопов с благоприятными условиями обитания и наоборот.

Биологическая роль

Чрезвычайно подходящие для жизни и взаимоотношений воды с другими веществами. Вода – лучший растворитель, хотя сама она остается химически инертной. Благодаря этой особенности природные воды имеют различную (качественно и количественно) минерализацию и различные активные реакции, что обеспечивает чрезвычайно разнообразные условия для жизни. Жизнь невозможна в воде, лишенной соли. Внутри организма, будучи основным компонентом крови и мочи, вода является главным растворителем и передатчиком, основным средством перемещения всех питательных веществ и всех продуктов выделения, входящих в состав мочи и крови. Из-за высокого поверхностного натяжения многие организмы используют поверхностную мембрану воды как субстрат для перемещения сверху (бабки и водоплавающие птицы) и снизу (многоножки).Молекулы воды состоят из различных изотопов кислорода и водорода, каждый из которых присутствует в разных концентрациях. В некоторых процессах, таких как образование осадков и фазовые превращения, происходит фракционирование изотопов, то есть H2O меняет свой изотопный состав. В зависимости от условий окружающей среды и исходного состава это приводит к появлению определенных изотопных сигналов, которые могут служить своего рода отпечатками пальцев для различных процессов и регионов происхождения. Эта методология используется в гидрогеологии и палеоклиматологии.

Водородная связь

Водоросли (фитопланктон) пассивно плавают в воде, в то время как большинство планктонных животных способны к активному плаванию, но в ограниченной степени. Планктонные организмы не могут преодолеть течения и переносятся ими на большие расстояния. Однако многие виды зоопланктона способны к вертикальной миграции в толще воды на расстояния в десятки и сотни метров, как за счет активного движения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особым типом планктона является экологическая группа нейстон (“нейн” – плавать) – обитатели поверхностного слоя воды на границе с воздушной средой.

Читайте далее: