Водная среда обитания организмов¶

Водная среда (аквальная среда, от лат. aqua — вода) — совокупность водных пространств Земли, включающая Мировой океан, континентальные водоёмы и подземные воды, которые служат средой обитания для гидробионтов — организмов, приспособленных к жизни в воде. Водная среда занимает около 71 % поверхности планеты и характеризуется специфическими физико-химическими свойствами, отличающими её от наземно-воздушной среды.

¶Особенности водной среды

Главной отличительной чертой водной среды является её плотность, примерно в 800 раз превышающая плотность воздуха. Это свойство обеспечивает механическую опору организмам, многие из которых способны парить в толще воды без значительных энергетических затрат. Вязкость воды влияет на скорость передвижения гидробионтов и оседание взвешенных частиц.

Теплоёмкость воды значительно выше, чем у воздуха, поэтому температурные колебания в водоёмах сглажены. Глубокие слои океана сохраняют стабильную температуру около +2–4 °C, тогда как поверхностные воды могут прогреваться до +30 °C в тропиках. Вертикальная стратификация температур создаёт термоклин — слой резкого перепада температур, разделяющий прогретую эпилимнион и холодный гиполимнион.

Световой режим водной среды определяется поглощением и рассеиванием солнечного излучения. Уже на глубине 10 метров в чистой океанической воде остаётся около 20 % света, а на глубине 100 метров — менее 1 %. Зону, где возможен фотосинтез, называют эвфотической (фотической); её глубина в океане достигает 200 метров, в мутных реках — не превышает 1 метра. Ниже расположена афотическая зона, куда солнечный свет не проникает.

Газовый режим водоёмов отличается от атмосферного: содержание кислорода в воде обычно не превышает 10–15 мг/л, что в 20–30 раз ниже, чем в воздухе. Концентрация кислорода зависит от температуры, давления и активности фотосинтезирующих организмов. Углекислый газ, напротив, растворяется в воде лучше и присутствует в значительных количествах, связываясь в карбонаты и гидрокарбонаты.

¶Классификация водных экосистем

¶Морские экосистемы

Мировой океан подразделяют на несколько зон. Бенталь — дно океана, населённое бентосными организмами (донными). Пелагиаль — толща воды, где обитают нектон (активно плавающие животные) и планктон (организмы, парящие в воде). По глубине выделяют литораль (приливно-отливную зону), сублитораль (шельф до 200 м), батиаль (материковый склон до 3000 м), абиссаль (ложе океана, 3000–6000 м) и ультраабиссаль (глубоководные впадины).

¶Континентальные водоёмы

Внутренние воды включают реки (лотические экосистемы с течением), озёра (лентические, стоячие экосистемы), пруды, болота и водохранилища. Озёра по трофическому статусу делят на олиготрофные (бедные питательными веществами, чистые) и эвтрофные (богатые биогенами, с интенсивным цветением). Реки характеризуются продольным градиентом условий: от быстрых холодных верховьев к медленным тёплым низовьям.

¶Переходные экосистемы

Эстуарии, дельты, лагуны и марши представляют собой зоны смешения пресных и солёных вод. Они отличаются высокой биологической продуктивностью и служат нерестилищами для многих видов рыб. Солоноватоводные экосистемы характеризуются колебаниями солёности, что требует от организмов эвригалинности — способности переносить широкий диапазон концентраций солей.

¶Адаптации гидробионтов

Организмы водной среды выработали разнообразные приспособления. Планктонные формы (диатомовые водоросли, копеподы, медузы) уменьшают плотность тела за счёт включения жировых капель, газовых вакуолей или увеличения площади поверхности с помощью выростов и щетинок. Нектонные животные — рыбы, китообразные, головоногие моллюски — обладают обтекаемой формой тела и мощной мускулатурой.

Дыхание гидробионтов осуществляется через жабры (рыбы, ракообразные), кожу (земноводные, некоторые черви), лёгкие (китообразные, ластоногие, водные насекомые) или путём диффузии всей поверхностью тела. Многие водные растения поглощают кислород и углекислый газ непосредственно из воды через листовые пластинки, лишённые устьиц.

Осморегуляция — критическая адаптация: пресноводные организмы активно выводят избыток воды, поступающей через покровы, тогда как морские, напротив, запасают воду и выделяют избыток солей через специальные клетки или органы.

¶Биологическая продуктивность и пищевые цепи

Первичными продуцентами водной среды выступают фитопланктон (цианобактерии, диатомовые, динофлагелляты) и макрофиты — водные растения. В океане основная продукция создаётся микроскопическими водорослями, в континентальных водоёмах значительную роль играют высшие растения — тростник, рогоз, кувшинки.

Пищевые цепи водных экосистем включают несколько уровней: зоопланктон (рачки, коловратки) потребляет фитопланктон; мелкая рыба питается зоопланктоном; хищная рыба и рыбоядные птицы замыкают трофические цепи. Детритные цепи, основанные на разложении органического вещества бактериями и грибами, особенно важны в глубоководных и донных сообществах.

¶Экологические зоны и биомы

В Мировом океане выделяют несколько биомов: прибрежные экосистемы мангровых зарослей и коралловых рифов, отличающиеся максимальным биоразнообразием; открытый океан с относительно бедными сообществами; зоны апвеллинга — подъёма глубинных вод, богатых биогенами, где формируются высокопродуктивные рыбопромысловые районы (Перуанское течение, Канарское, Бенгельское). Гидротермальные оазисы рифтовых зон населены уникальными сообществами, существующими за счёт хемосинтеза — вестиментиферы, креветки, моллюски.

¶Значение водной среды

Водная среда обеспечивает человечество продовольствием (рыболовство, аквакультура), водными ресурсами для питья и орошения, транспортными путями и рекреационными зонами. Океан выполняет климатообразующую функцию, поглощая около трети антропогенных выбросов углекислого газа и регулируя глобальный тепловой баланс. Водные экосистемы участвуют в круговороте воды и биогеохимических циклах азота, фосфора и серы.

Антропогенное воздействие — эвтрофикация, загрязнение нефтепродуктами, пластиком и тяжёлыми металлами, перевылов рыбы, закисление океана — приводит к деградации водных сообществ. Охрана водной среды осуществляется через международные конвенции (Морская конвенция МАРПОЛ, Конвенция о биологическом разнообразии) и национальные законодательства, создание особо охраняемых акваторий и очистных сооружений.

¶Источники

• Константинов А. С. Общая гидробиология. — М.: Высшая школа, 1986.
• Протасов А. А. Пресноводный бентос. — Киев: Наукова думка, 1990.
• Одум Ю. Экология: в 2 т. — М.: Мир, 1986.
• Добровольский А. Д., Залогин Б. С. Моря СССР. — М.: Изд-во МГУ, 1982.