На поверхности планеты существует только две неорганические жидкости – вода и металлическая ртуть. Все ближайшие «родственники» воды – аммиак, сероводород, метан – газы. В газообразном состоянии при нормальных условиях должна находиться и вода. При 0°С каждая молекула жидкой воды совершает 1011 -1012 движений в секунду, каждая молекула льда – 105 -106. Вода расширяется при замерзании, так что образовавшийся лед занимает объем, больший, чем исходная жидкая вода. Это объясняется тем, что молекулы жидкой воды двигаются свободнее и поэтому могут располагаться компактнее. Именно поэтому лед плавает на поверхности воды, в отличие от большинства других веществ для которых характерна большая плотность твердой фазы по сравнению с жидкой. Если бы, и вода вела себя таким же образом, то лед погружался бы на дно водоема, а не защищал бы жидкую воду от дальнейшего охлаждения и кристаллизации. В результате бы наша планета была покрыта сплошной ледяной коркой и жизнь была бы невозможна.

 Важными параметрами являются поверхностное натяжение и вязкость. Сила поверхностного натяжения воды достаточно велика и составляет 7,3·10-3 Нм-1. Выше поверхностное натяжение только у жидкой ртути. Поверхностное натяжение уменьшается с ростом температуры, в присутствии поверхностно-активных веществ, включая гуминовые вещества и продукты выделения водорослей.

Вязкость воды также уменьшается с температурой. Чем выше вязкость жидкости, тем легче организмам «парить» в такой жидкости, чем ниже вязкость – тем легче осуществлять активное плавание. Вода чрезвычайно плохо сжимаема, характеризуется низким коэффициентом теплового расширения.

Плотность воды. Вода – это особая среда обитания, имеющая ряд специфических свойств. Характерной чертой водной среды является высокая плотность – она в 800 раз больше плотности воздушной среды. В связи с этим все водные организмы испытывают высокое давление, увеличивающееся на 1 атмосферу на каждые 10 м глубины. Некоторые из них, например, рыбы-удильщики, головоногие моллюски, ракообразные и другие, обитают на больших глубинах при давлении 400-500 атм. – эврибатны. Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Стенобатность чаще всего свойственна мелководным и глубоководным видам. Плотность воды возрастает с ростом температуры от 0°С до 3,98°С. По превышении температуры 4°С движения молекул воды становятся интенсивнее и плотность воды начинает снижаться. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что важно для бесскелетных форм водных организмов.

Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в экологическую группу гидробионтов – планктон. В состав планктона входят одноклеточные водоросли – фитопланктон; простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и другие – зоопланктон. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа – нейстон – обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой (например, водомерки, клопы, «португальские кораблики» и другие). Активное плавание гидробионтов, объединенных в экологическую группу нектон, напрямую зависит от плотности воды.

Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела, снижающей лобовое сопротивление, что приводило к снижению энергозатрат на плавание, и сильно развитой мускулатуры. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, – дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб. Высокая плотность воды способствует также тому, что в ней хорошо распространяются механические колебания (вибрации). Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов. В связи с высокой плотностью водной среды многие ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и обусловлена силами гравитации.

Специфичен кислородный режим водной среды. В воде кислорода в 21 раз меньше, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде уменьшается с увеличением температуры, солености, глубины, но возрастает с повышением скорости течения. Для водного населения кислород представляет собой решающий фактор. В воде происходит выравнивание концентрации кислорода, но процесс диффузии протекает в 320 раз медленнее, чем на суше. По отношению к кислороду организмы делятся на эври- и стеноксидные формы, способные соответственно жить в пределах широких и узких колебаний концентрации кислорода. В случае, когда адаптация гидробионта к данной кислородосодержащей среде оказывается недостаточной, он погибает. Если подобное явление приобретает массовый характер, то это называется замором.

Обогащение воды углекислым газом происходит в результате дыхания водных организмов. Снижение концентрации углекислого газа происходит преимущественно при потреблении последнего фотосинтезирующими организмами. Высокие концентрации углекислого газа смертельно опасны для животных и поэтому многие родники лишены жизни. Только некоторые двусторонние моллюски и рачки могут сравнительно долго выносить высокие концентрации СО2, нейтрализуя его путем растворения извести раковин в своей телесной жидкости. Для растений высокие концентрации СО2 безвредны.
Сероводород в водоеме образуется почти исключительно биологическим путем, за счет деятельности различных бактерий. Для водного населения он вреден как косвенно, так и непосредственно. Для многих гидробиоитов он смертелен даже в самых малых концентрациях. Образование больших количеств Н2S может вызвать заморы. Ионы минеральных солей играют в жизни гидробионтов самую различную роль: одни из них используются растениями для построения тела и получившие название биогенов. На других они оказывают физиологическое влияние, вызывая резкие сдвиги в процессах обмена веществ. Виды, выносящие большие колебания солености, называются эвриолинными, в отличие от стенолинных, не выдерживающих такие перепады. Большое экологическое значение для гидробиологов имеет не только суммарное количество ионов, но также и их состав, соотношение. Взвешенные в воде вещества с известной степенью условности могут быть подразделены на:

  • возмущенный грунт, содержащий небольшее количество органического вещества,
  • детрит, в котором его сравнительно много.

Из отдельных физико-химических свойств грунтов наибольшее экологическое значение для водного населения имеют:

  • размеры частиц,
  • плотность их прилегания друг к другу и стабильность взаиморасположения,
  • степень смыва течениями и темп аккамуляции за счет оседания взвешенного материала.

Физические свойства грунтов прежде всего характеризуются их механическим и гранулометрическим составом, под которым понимают размер зерен, образующих данные складки.

С переходом от каменистых грунтов к песчаным и глинистым численность водных животных обычно увеличивается, а их средняя масса снижается в результате мельчания представителей гидрофауны (уменьшение опорности грунта). Условиями движения внутри грунта с различными гранулометрическим составом объясняется разница в размерах организмов, обитающих в песке морских пляжей. Крайне неблагоприятна для существования данного населения недостаточная стабильность грунтов: оседание частиц, снос поверхностных слоев токами воды и перемещение частей относительно друг друга. В первом случае обитатели грунта засыпаются слоем наносов, во втором - вымываются и уносятся течением, в третьем - перетираются и не могут укорениться.
Многие донные животные питаются, пропуская через себя грунт, и поэтому важное значение приобретает нахождение в нем органического вещества, которое образуется в результате попадания в грунт остатков организмов на тех или иных стадиях разложения.

Данные отложения тесно взаимодействуют с водой. Из грунта в воду непрерывно поступают различные соли, газы, твердые компоненты, навстречу этому потоку идет другой, несущий в донные отложения различные минеральные и органические вещества из толщи воды. Процессы взаимодействия между ложем водоема и его водной массой имеют большое значение для жизни гидробионтов.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую скидка 15%

^ Наверх