Основні групи гідробіонтів

Гідробіонти – це організми, які постійно мешкають у водному середовищі. До гідробіонтів також відносяться організми, які живуть у воді частину свого життєвого циклу.

Різноманітність населення гідросфери нашої планети (близько 250 тис. Видів) помітно бідніше населення суші – через величезного числа видів комах в наземних спільнотах. Однак, якщо порівняння вести по великих таксонам, виходить інша картина. У гідросфері представлені всі типи і, за підрахунками академіка Л.А. Зенкевича, 90% класів тварин, переважна більшість (85%) яких мешкає тільки у воді.

Нагадаємо, що до найбільш великих екологічних зонах водойм ставляться їх товща, або пелагіаль (pelagos – відкрите море), дно з прилеглим до нього шаром води, або бенталь (bentos – глибина), і поверхневий шар води, що межує з атмосферою, або нейсталь ( nein – плавати).

Серед населення пелагіалі розрізняють представників планктону, серед яких виділяється фіто- і зоопланктон (planktos – паряться) і нектону (nektos – плаваючий). До перших відносяться форми, або зовсім не здатні до активних рухів, або не здатні протистояти потокам води, переносящим їх з місця на місце – водорості, найпростіші, рачки, коловертки і інші дрібні організми. Своєрідною життєвою формою є кріопланктон – населення талої води, що утворюється під променями сонця в тріщинах льоду і порожнечах снігу. Вдень організми кріопланктона ведуть активний спосіб життя, а вночі вмерзают в лід. Деякі з них при масовому розвитку можуть навіть фарбувати сніг або лід. Гідробіонти, пристосовані до донного способу життя, називаються бентосом, який ділиться на фіто- і зообентос.

До Нектона форм належать великі тварини, рухова активність яких достатня для подолання водних течій (риби, кальмари, ссавці).

Пристосування планктонних і нектонних організмів до пелагічного способу життя зводяться насамперед до забезпечення плавучості, тобто запобігання або уповільнення занурення під дією сили тяжіння.

Це може бути досягнуто за рахунок підвищення тертя об воду. Чим менше тіло, тим більше його питома поверхня і більше тертя. Тому найбільш характерна риса планктонних організмів – малі та мікроскопічні розміри.

Збільшення питомої поверхні може досягатися також при уплощении тіла, освіті всіляких виростів, шипів і інших придатків. З погіршенням умов плавучості (підвищення температури, зниження солоності) часто спостерігається і зміна форми тіла планктонних організмів. Наприклад, в Індійському океані жгутиковие Ceratium recticulatum і C.palmatum мають набагато більш довгі розгалужені придатки, ніж в розташованій на схід Атлантики, де вода холодніше. В якійсь мірі з сезонними коливаннями температури, що супроводжуються зміною щільності й в’язкості води, пов’язаний і цикломорфоза рачків, коловерток і інших організмів – при потеплінні утворюються покоління з менш компактною формою тіла, а з похолоданням спостерігається зворотна картіна1.

Другий шлях збільшення плавучості – зменшення залишкової маси, тобто різниці між масою організму і витісненої ним води. Це може досягатися за рахунок підвищення вмісту води в тілі – її кількість у деяких сальп, гребневиков, медуз досягає 99%, завдяки чому їх здатність до пасивного пересуванню стає практично безмежною.

У плаваючих організмів відбувається редукція важких скелетних утворень, наприклад, у пелагічних молюсків (головоногих, крилоногих, кіленогіх2) – раковини. У пелагічних корененіжок раковинка більш пориста, ніж у бентосних. Планктонні діатомові водорості відрізняються від придонних більш тонкими і слабкіше окремненние оболонками. У багатьох радіолярій кремнієві голки стають порожніми. У багатьох плаваючих черепах помітно редукуються кістки панцира.

Широко поширений спосіб зниження щільності у гідробіонтів – накопичення жиру. Багаті їм радіолярії Spumellaria, ветвістоусие і весільного рачки. Жирові краплі є в пелагической ікрі ряду риб. Жир замість важкого крохмалю в якості запасного поживної речовини накопичується в планктонних, діатомових і зелених водоростей. У деяких, риб, таких як гігантська акула (Cetorhinus maximus), місяць-риба (Mola mola), в тілі так багато жиру, що вони майже без всяких активних рухів можуть триматися на поверхні води, де харчуються планктоном. Часто накопичення жиру супроводжується і характерними змінами в його складі. Наприклад, у акул роду Centrophorus жирові відкладення на 90% представлені найбільш легким ліпідом – скваленом.

Ефективний засіб підвищення плавучості – газові включення в цитоплазмі або спеціальні повітряні порожнини. Газові вакуолі є у багатьох планктонних водоростей. У бурих водоростей роду Sargassum накопичення газових бульбашок на талломах перетворило їх з донних в гіпонейстон (приповерхневі) форми. Газова бульбашка у своїй цитоплазмі мають раковини амеби, повітроносні камери є в підошві плаваючих вниз щупальцями медуз. Плавальний міхур, наповнений газом, властивий багатьом рибам (але у глибоководних форм, в умовах великих тисків, плавальний міхур часто заповнюється ліпідами). Найбільшого розвитку повітроносні порожнини досягають у ряду сіфонофор, завдяки чому їх тело3 стає навіть легше води і сильно виступає з неї.

Інший ряд адаптацій пелагічних організмів пов’язаний з характером їх пересування. Такий вид активного плавання здійснюється за допомогою джгутиків, війок, згинання тіла, веслування кінцівками і реактивним способом. Пересування за допомогою війок і джгутиків ефективно тільки при невеликих розмірах (0,05-0,2 мм) і тому спостерігається лише у мікроскопічних організмів. Рух шляхом згинання тіла характерно для більших мешканців пелагиали. В одних випадках (п’явки, немертини) згинання відбуваються у вертикальній площині, в інших – в горизонтальній (личинки комах, риби, змії), в третіх – гвинтоподібно (деякі поліхети). Найбільші швидкості руху досягаються згинанням заднього відділу тіла в горизонтальній площині. Наприклад, меч-риба (Xiphias gladius) здатна розвивати швидкість до 130 км / год. Досить ефективно плавання реактивним способом. Серед найпростіших воно властиво, наприклад, жгутиковой Medusochloris phiale і інфузорії Craspedotella pileotus, тіло яких має колоколообразную форму і при скороченні викидає наповнює його воду. Скорочуючи дзвін, рухаються медузи. Подібно дзвону медуз, працюють щупальця з натягнутою між ними перетинкою у голотурії Pelagothuria і головоногих молюсків роду Cirrothauma. Особливо абсолютно реактивний рух у ряду головоногих молюсків, яких часто називають «живими ракетами».

Для забезпечення швидкості руху у гідробіонтів виробляється обтічна форма тіла; високій швидкості руху сприяють виділення слизу, що знижує тертя (риби, головоногі молюски), і специфічну будову шкірних покривів – опір води тілу рухається дельфіна в кілька разів менше, ніж рівновеликої моделі такої ж форми.

Тіло плаваючих тварин, що мають негативну плавучість, як правило, більш опукло зверху, а в організмів з позитивною плавучістю – знизу. В результаті під час руху діє, додаткова підйомна або відповідно заглиблюють сила, завдяки чому активно пересуваються тварини майже не витрачають енергії на підтримку свого становища в товщі води.

Активне пересування у воді може також здійснюватися за рахунок стрибків. До таких рухам здатні багато коловертки, ракоподібні, личинки комах, риби, ссавці. Під час стрибка швидкість руху у багато разів вище, ніж при плаванні. Наприклад, коловертка Scaridium eudactylotum плаває зі швидкістю 0,25 мм / с, а здійснюючи стрибок, досягає 6 мм / с. Рачки-евфаузііди, зазвичай плаваючі зі швидкістю не більше 8 см / с, здатні робити різкі стрибки в будь-якому напрямку. Після швидкого кидка планктонні організми завмирають, дезорієнтувати хижаків.

Деякі пелагические тварини, розганяючись у воді, вистрибують з неї, здійснюючи який планує політ в повітрі. Характерні часті стрибки з води в повітря рачків «літаючих копепод» Pontellidae – у чорноморських форм такі стрибки можуть досягати 15 см у висоту і 15-20 см в довжину.

До польоту здатні багато головоногі молюски і риби. Кальмар Stenoteuthis bartrami довжиною 30-40 см, розігнавшись у воді, може пролітати над над морем більше 50 м зі швидкістю близько 50 км / год. До такого польоту він вдається, рятуючись від хижаків. Так само рятуються від них летючі риби (сем. Exocoetidae), що живуть в тропічних і субтропічних морях. Вони розганяються у воді до швидкості 30 км / год, різко збільшують її на поверхні при відриві від води – до 60-65 км / год і пролітають 100-200 м, а іноді й до 400 м.

Нарешті, третьою формою активного переміщення у водних організмів є ковзання. Серед пелагічних організмів воно спостерігається у дрібних форм, наприклад у дітомових водоростей, і забезпечується контактом рухомій цитоплазми з водою.

Тривимірність водного середовища проживання дозволяє виділяти також способи переміщення організмів у вертикальній площині – спливання і занурення. Активний рух такого роду за рахунок зміни щільності характерно для багатьох представників фітопланктону і дрібного зоопланктону, рідше воно зустрічається у великих тварин. Оточуючи себе мікроскопічними бульбашками кисню, що виділяється при фотосинтезі, водорості спливають, а скинувши з себе ці «поплавки», рухаються вниз. Принципово подібний з цим механізм вертикального переміщення водоростей за рахунок поперемінного накопичення в клітинах тяжких або легких іонів, в результаті чого відбувається зміна щільності. Регулюючи її, водорості утримуються в горизонтах води, сприятливих по освітленості та змістом біогенних елементів. У дрібних безхребетних зміна щільності і відповідне переміщення по вертикалі досягається утворенням тимчасових газових камер, наприклад вакуолизации цитоплазми у багатьох найпростіших. Великі організми, що мають постійні газові камери, регулюють їх обсяг і завдяки цьому переміщаються вгору або вниз. Надзвичайно поширене рух організмів вгору за допомогою локомоторних органів, а вниз – під дією сили тяжіння.

Крім активного пересування, у водних співтовариствах широко поширене пасивне переміщення організмів. Рухливість самої середовища проживання (мас води) дозволяє гідробіонтів широко використовувати природні сили для розселення, зміни біотопів, переміщення в пошуках їжі, місць розмноження та інших цілей, компенсуючи таким шляхом недостатність коштів активного пересування або просто заощаджуючи енергію. Природно, що з мешканців пелагиали планктонні форми переміщаються за рахунок зовнішніх сил в більшому масштабі, ніж Нектона.

У річках пасивно скачується молодь риб використовує течії для переміщення до усть. Морські течії, що володіють великою протяжністю і високою швидкістю, здатні переміщати рослини і тварин на тисячі кілометрів. Наприклад, личинки європейського вугра (Anguilla anguilla), що вийшли з ікри в центральній частині Атлантичного океану, з потоками течій Гольфстрім і Північно-Атлантичного протягом 2,5-3 років пасивно дрейфують до берегів Європи, долаючи відстань у 7-8 тис. Км . Водами Гольфстріму тепловодні сифонофора Physophora hydrostatica і зелена водорість Halosphaera viridis заносяться до Лафотенскіх островів і Нової Землі. Личинки деяких черевоногих молюсків і десятиногих раків за допомогою течій можуть перетинати океани від берега до берега.

Тимчасово прикріплені планктонні організми можуть переміщатися з кораблями, плаваючими предметами, іншими гідробіонтами. Багато представників морського і прісноводного планктону можуть вмерзати в лід і переміщатися разом з ним. Цікаво, що покояться стадії планктонних організмів можуть переноситися і повітряними течіями! Коли водойми частково або повністю пересихають, вітер, піднімаючи пил з обсохлу грунту, переносить разом з нею і їх, забезпечуючи розселення по інших водойм.

Поряд з горизонтальними пасивними переміщеннями у гідробіонтів існують і вертикальні, обумовлені виходом глибинних вод на поверхню, або зануренням поверхневих вод в глибину. Найбільшого розмаху вертикальних переміщень водних організмів струмами води спостерігається в помірних і приполярних водах в зонах перемішування водних мас.

Багатьом представникам планктону і нектону властиві міграції – масові переміщення, регулярно повторювані в часі і просторі. Такі переміщення можуть відбуватися і в горизонтальному, і у вертикальному напрямках – в ті ділянки ареалу, де в даний час умови найбільш сприятливі.

Масові активні переміщення в горизонтальному напрямку здійснюють, головним чином, представники нектону, особливо риби та ссавці. Міграції, спрямовані з відкритого моря до його берегів і в річки, називаються Анадромні, а мають протилежний напрямок – катадромних. Горизонтальні міграції нектонних організмів можуть досягати дуже великої протяжності. Креветка Penaeus plebejus долає відстань до 1 тис. Км і більше. Тихоокеанські лососі роду Oncorhynchus – нерки, чавичі, горбуша, кета та інші, що йдуть на нерест з океану в річки, пропливають 3-4 тис. Км. Шлях в 7-8 тис. Км долають дорослі вугри, на нерест з річок Європи в Саргасове море. Грандіозні міграції тунців, деяких китоподібних. Покриваючи величезні відстані під час міграцій, тварини виявляють разючі навігаційні здібності. Наприклад, тихоокеанські лососі незмінно йдуть на нерест в річки, в яких з’явилися на світ.

Планктонні організми можуть мігрувати і пасивним шляхом, використовуючи, наприклад, течії – як ті ж личинки вугрів.

Багатьом водним організмам властиві добові вертикальні міграції. Розмах їх в морях зазвичай становить 50-200 м і більше, а в прісних водоймах з малопрозорий водою може не перевищувати кілька десятків сантиметрів. Особливо складна картина добових міграцій у представників зоопланктону, більшість яких в темний час доби концентрується біля поверхні, а вдень – у більш глибоких шарах. Своєрідні міграції глибоководного планктону, що піднімає на глибини 200-300 м вночі і опускається вдень на багато сотень метрів (іноді – навпаки). Екологічне значення таких міграцій різноманітно і в багатьох випадках ще не ясно.

Крім добових, вертикальні міграції гідробіонтів можуть носити сезонний характер або бути пов’язаними зі зміною способу життя в ході індивідуального розвитку.

У бенталі життєві форми гідробіонтів представлені бентосом – організмами, що живуть на поверхні ґрунту та в його товщі (відповідно, епі- та ендобентос) і періфітоном (peri – навколо, phyton – рослина) – сукупністю організмів, що поселяються на різних предметах і тілах інших організмів.

Посилання на основну публікацію