Водной средой называют такую среду, в которой вода играет важную роль, как наружная среда. Вода занимает приблизительно 71% поверхность земного шара:

• 98 % - солёная вода,
• 2% - льды полярных областей.
• ~0,45% реки, озера, болота, родники, подземная пресная вода и т.д.

В воде обитают примерно 150000 видов животных – около 7% от известных ныне и 10000 видов растений – 8%. Наибольшее разнообразие видов в тропических, субтропических морях на глубине не превышающей 200 – 500 м.

Характерными чертами водной среды обитания является следующие.

1. Подвижность воды: приливы и отливы, морские течения, движение волн и др.;
2. Плотность среды и ее вязкость. Плотность воды в 800 раз больше плотности воздушной среды. Пресная вода обладает максимальной плотностью при 4оС. В среднем в водной толще на каждые 10м глубины давление возрастает на 1 атмосферу. Плотность воды обеспечивает возможность живым организмам опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность воды служит условием парения в воде;
3. Наличие поверхностного натяжения в результате которого образуется тонкая пленка – результат притягивания молекул жидкости. Этим пользуются для передвижения водные беспозвоночные (водомерки, вертячки), скользящие по водной поверхности лишь прогибая воду, образуя вогнутый мениск;
4. Температурный фактор – отличается меньшим притоком тепла, относительно постоянен, обитатели воды – стенотермы, очень опасно тепловое загрязнение. Часть тепловой энергии, поступающей на поверхность воды, отражается, часть идет на испарение.

В озерах и прудах в зависимости от температуры выделяют три слоя воды:

• верхний – эпилимнион, температура которого испытывает резкие сезонные и суточные колебания;
• средний, металимнион, слой температурного скачка, где отмечается резкий перепад температур;
• глубоководный (придонный) – гиполимнион, где температура в течение всего года изменяется незначительно.

Термодинамические особенности среды, такие как высокая удельная теплоемкость, большая теплопроводность и расширение при замерзании (при этом лед образуется только сверху, а основная масса воды не промерзает) создают благоприятные условия для живых организмов.

Кислотность среды важный фактор, нередко сказывающийся на распределении организмов. В пресных водоемах кислотность нередко испытывает значительные колебания в течение суток. Морская вода более щелочная и ее колебания менее значимы. С глубиной РН уменьшается. Водоемы с РН 3,7 – 4, 7 – кислые, 6,95 – 7,3 – нейтральные, более 7,8 – щелочные.

Большинство пресноводных рыб выдерживают РН от 5 до 9.

Световой режим и прозрачность воды зависят от общего количества солнечного света, падающего на водную поверхность. Часть его отражается, часть поглощается толщей воды. С глубиной изменяется спектральный состав воды, поскольку волны разной длинны по-разному поглощаются водой.

По общей минерализации воды подразделяются на:

• пресные – до 1 г/л;
• солоноватые – 1 – 25 г/л;
• морской солености – 26 – 50 г/л;
• рассолы – более 50 г/л.

Соленость является ограничивающим фактором.

Газовый режим определяется в первую очередь концентрациями кислорода и углекислого газа. Кроме них в воде имеются сероводород, метан и др.

Содержание кислорода в воде – лимитирующий фактор. Углекислый газ поступает в воду в результате растворения из воздуха, в результате дыхания гидробионтов, разложения органических остатков, высвобождения из карбонатов. Он лучше растворяется в воде, чем кислород. Содержание углекислого газа в воде в 700 раз больше, чем в воздухе. Морская вода – главный резервуар углекислого газа на планете.

Углекислый газ принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных, обеспечивает фотосинтез водных растений.

В водной среде обитания выделяют 3 экологических группы организмов:

• Нектон – совокупность свободноплавающих животных, не имеющих связи с дном водоема – рыбы, кальмары, китообразные. Представлен крупными животными, которые способны пересекать большие расстояния и преодолевать сопротивление воды. Имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. Скорость передвижения кальмаров – 50 км/ч, парусники – 100-150 км/ч, меч-рыба – 130 кмч.
• Планктон – совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к активному передвижению. Как правило это мелкие животные, которые переносятся течениями. Планктон подразделяется на зоопланктон, фитопланктон, водные бактерии.
• Нейстон – организмы, населяющие поверхностную пленку воды на границе с воздушной средой. Как правило, это организмы в личиночной стадии развития. Взрослея они покидают поверхностный слой, служащий убежищем и перемещаются жить в другие слои. К гипонейстону относят крупных беспозвоночных, личинки и мальки рыб.

Особой группой водных организмов являются глубоководные животные. Они как правило незрячи или имеют телескопические глаза, усиленно развиты осязательные рецепторы, окрашены в красный цвет или бесцветны, не имеют плавательного пузыря, как правило имеют причудливую форму, большие рты, светящиеся органы, растягивающиеся животы, все, что способствует поглощению пищи в темноте. Их разнообразие связано со стабильностью экосистем в течение длительного исторического времени, что позволило сохраниться древним видам.

По подвижности все гидробионты подразделяются на:

• малоподвижные;
• неподвижные;
• подвижные.

По способу питания подразделяются на:

• автотрофы;
• гетеротрофы.

По размерам на: микро; макро;мезо.

Особенности адаптации животных к водной среде.

У нектона и планктона – приспособления, увеличивающие плавучесть, у бентоса – приспособления к донному образу жизни.

Анатомо-морфологические:

1. У мелких форм, живущих в толще воды – редукция скелета, образование полостей в скелетных образованиях, раковинах (радиолярии, ризоподы).
2. Наличие большого количества воды в тканях – медузы.
3. Скопление капелек жира в теле (ночесветки, радиолярии), крупные скопления жира – ракообразные, рыбы, китообразные.
4. Наличие плавательных пузырей, наполненных газом у рыб.
5. Развитие воздухоносных полостей.
6. Увеличение площади поверхности тела у планктона.
7. Расположение дыхательного отверстия. Например, у дельфинов в теменной части головы, что позволяет сделать вдох не замедляя движения.
8. Использование поверхностного натяжения воды для движения – водомерки, жуки-вертячки.
9. Активное плавание при помощи ресничек (инфузория туфелька, инфузория- трубач), жгутиков (эвглена зеленая), изгибания тела (миноги, миксины, угорь), реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи (головоногие моллюски, наутилус), перемещение при помощи ложноножек (саркодовые), специализированных плавательных конечностей (плавники рыб, ласты млекопитающих).
10. Обтекаемая форма тела у активно плавающих.
11. Покрытие тела слизью, уменьшающей трение.
12. Некоторые рыбы способны к полету (летучая рыба, клинобрюшка) на расстояние до 400 м.
13. Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни животные: гидроиды, коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др. У них разветвленная форма тела, хорошо развитые жабры, незначительная плавучесть.
14. У глубоководных специфические черты, о которых говорилось ранее.
15. Приспособления формы тела, маскирующие под предметы окружающей среды (рыба-игла, морской конек, рыба-лист, скорпеновые).
16. Наличие срединной линии у рыб – орган, специализированный для водной среды.

Физиологические.

1. Сложный механизм водно-солевого обмена. Наличие специальных органов для удаления избытка воды: пульсирующие вакуоли, органы выделения.
2. Удаление солей у морских организмов через жаберные лепестки.
3. Ротовой аппарат цедильного типа (кишечнополостные, моллюски, ланцетник, иглокожие, ракообразные). Выполняют важную роль в очистке водоемов.
4. Способность улавливать звуки (до ультразвука). Способность к эхолокации.
5. Способность к генерированию электричества (электрический скат, электрический угорь).
6. Наличие развитых хеморецепторов.

Поведенческие.

1. Вертикальные перемещения (суточные, для нереста, охоты).
2. Горизонтальные перемещения (нерестовые, зимовальные, нагульные).
3. Способность к строительству (паук-серебрянка, осьминоги, личинка ручейника).
4. Специфическое поведение жителей пересыхающих водоемов, способных переносить длительные периоды без воды в состоянии гипобиоза (пониженной жизнедеятельности).

Условия среды в пресных водах резко отличаются от морских и характеризуются прежде всего пестротой и большим размахом колебаний. В отличие от Мирового океана, все части которого сообщаются между собой и в целом представляют единый бассейн, пресные водоемы разобщены. Прямых связей между животными, населяющими их, может вообще не быть, как это наблюдается, к примеру, между бассейнами рек, изолированными водоразделами. Только с пресными водами связаны земноводные. Тем не менее пресноводная фауна происходит от морской, и вселение животных из моря в реки и озера продолжается и сейчас.

При всем различии пресноводных бассейнов им свойственны общие факторы среды, влияющие на распространение в них живых организмов. Таковыми прежде всего являются химизм, температура, наличие или отсутствие движения воды. В отличие от моря в пресных водоемах давление практически не играет большой роли.

Существенным фактором для пресных водоемов служит жесткость воды (содержание извести). Так, губки, мшанки и определенные раки живут только в мягкой воде.

Важное значение для пресноводных животных имеет и содержание гумуса, а также количество растворенного в воде кислорода. Гумусные водоемы (лесные реки, болота) обычно бедны жизнью, в них мало не только рыб и моллюсков, но и личинок комаров.

Температурный режим континентальных водоемов определяется широтой местности и ее климатом. Кроме того, резкие температурные скачки могут наблюдаться в одном и том же водоеме. Поэтому большинство обитателей внутренних вод относится к эвритермным организмам.

Свет в пресных водоемах благодаря их преимущественной мелководности не играет особой роли. Обычно он проникает до дна и обусловливает развитие богатой водной растительности. Последняя поставляет большое количество кислорода и служит кормовой базой для растительноядных животных. Только в глубоких озерах типа Байкала существует настоящая афотическая зона.

Из механических факторов в пресноводных бассейнах при отсутствии приливов и отливов и ослаблении волнения весьма существенны течения. Пресноводные животные весьма чувствительны к скорости движения воды и в связи с этим разделяются на обитателей текучих вод — реофилов и любителей стоячей воды — лимнофилов.