Человек ищет, где лучше, а рыба - где глубже. Но не все виды акул могут жить на большой глубине. Пелагические виды живут в толще воды в открытом океане, неритические - близко от берега, придонные и донные на сравнительно малых глубинах.

Глубоководные акулы приспособились постоянно обитать в более чем 400 метрах от поверхности воды. Среди них выделяют древних ( , и гребнезубых) и молодых (колючих и пряморотых из отряда катранообразных).

Какие особенности имеются у глубоководных акул?

Давление толщи воды должно уравновешиваться давлением изнутри. Поэтому глубоководные виды быстро погибают при подъеме к поверхности воды. Их просто разрывает внутреннее давление.

На глубине темно, поэтому у хищных обитателей этих мест часто развиваются светящиеся органы, привлекающие добычу.

Смотреть видео - Огромная и зловещая глубоководная акула:

Как приспособилась к глубинам большеротая акула?

В 1976 году рядом с Гавайскими островами сотрудниками научно-исследовательского судна была выловлена ранее неизвестная четырехметровая акула. При вскрытии в желудке были обнаружены раки тизаноподы, обычно обитающие на глубине более 1000 метров.

У акулы обнаружили и другие признаки глубоководности: слабые мышцы, позвонки с малым содержанием карбоната кальция, мягкую кожу. Но самым интересным у находки оказался постоянно широко открытый рот внушительных размеров, за которую она получила название , или мегахазма.

Рот этой глубинной хищницы светится в темноте, так как на его внутренней поверхности находится тонкий зеркальный слой. Свет привлекает планктонных рачков, которых на глубине намного меньше, чем у поверхности.

В эту светящуюся пасть заплывают мелкие жители глубин на свою погибель. Планктон фильтруется жаберными тычинками и отправляется в желудок.

Большеротая акула - самая маленькая из трех видов акул-фильтраторов. Она намного меньше двух остальных - гигантской и китовой.

Смотреть видео - Большеротая акула:

Какие ещё акулы светятся?

Светящимися участками поверхности кожи - обладают и другие виды акул. У черной колючей акулы светится кожа на туловище, привлекая несчастных жертв.

Шестижаберная акула обладает "манящими" , на которые доверчивая добыча плывет, как бабочки летят на свет, оказываясь рядом с головой хищницы и ее острыми зубами.

У большинства рыб брюхо намного светлее спины. У небольшой (40-45 см) бархатнобрюхой акулы верхняя сторона тела коричневая, а нижняя - черная. На ней расположены мелкие фотофоры, напоминающие искорки. Эти светящиеся точки привлекают мелких рыб, кальмаров, осьминогов.

Такие же размеры имеет глубоководная (род Isibtius из семейства далатиевых). Она излучает особенно яркий свет. Но мелкая добыча, приплывающая на яркое свечение, не очень интересует эту зубастую хищницу.

От ее ненасытного аппетита часто страдает крупная рыба (акулы, тунцы), а также гигантские кальмары, дельфины и киты, на теле которых малютка выкусывает круглые куски мяса вместе с кожей, оставляя легко узнаваемые отметины.

Похожие повреждения были замечены даже на обшивке подводных лодок.

Карликовая акулка еще мельче - до 25 см. Но эта рыба считается полуглубоководной. Днем она погружается глубже, а ночью поднимается почти к поверхности воды. Для охоты в темноте маленькая хищница использует фотофоры размером меньше миллиметра, покрывающие плавники и брюхо. Эту акулу ночью можно увидеть с борта яхты и наблюдать ее красивое зеленоватое свечение.

Какие рекорды ставят глубоководные акулы?

Раньше глубину погружения акул можно определить только при ее вылове. В последнее время использование позволяет узнать это без причинения вреда рыбам.

Плащеносные акулы ловятся с максимальной глубины 1,2 тысяч метров, а черные кошачьи и ложные куньи акулы могут погрузиться на 300 метров глубже.

Акуле-гоблину удалось перекусить кабель, проложенный по дну Индийского океана в 1350 метров от поверхности воды. Выяснить, кто является виновником повреждения, удалось с помощью одного из зубов акулы, который отломился и остался в проводе.

Наибольшая глубина, с которой были выловлены колючие акулы рода этмоптерус - 2075 метров.

Португальских акул ловили с глубины 2700 метров, рекордной для акул.

Смотреть видео - Глубоководные акулы атакуют субмарину:

Практически все глубоководные хищницы, как любые редкие и малодоступные для человека виды, скрывают множество неразгаданных тайн. Например, с цветовым зрением не хуже, чем у человека.

Зачем живущей в кромешной тьме глубоководной рыбе так хорошо различать цвета, пока остается загадкой.

Помогите пожалуйста)))Нужно заполнить пропуски в текстах. 1)Важным признаком в определении названия группы водорослей является цвет их

основного пигмента-____________________________, участвующего в _______________.

2)Для прикрепления к грунту у водорослей имеются_____________.

3) На наибольшей глубине проникновения света в морях (до 200м) обитают ____________ водоросли.

4) Тело водорослей называют _________________.

5) Из предложенного списка выпишите названия водорослей, не существующих в природе: золотистые, фиолетовые, бурые, зелёные, красные, сине-зелёные.

Помогите мне заполнить пропуски в тексте. 1.важным признаком в определение названия группы водорослей является цвет их основного

пигмента-________участвующего в__________ 2.Для прикрепления к грунту у водорослей имеются________ 3.На наибольшей глубине проникновения света в морях (до 200 м) обитают________водоросли. 4.Тело водорослей называют________

Количество эритроцитов(из расчета 1мм3)в крови человека состовляет:на уровне моря-5млн,на высоте 700 м над уровнем моря-6млн, на высоте 1800 м над уровнем

моря-7млн,на 4400м над уровнем моря-8 млн.Почему с ростом высоты в крови увиличивается количество эритроцитов.Как регулируется этот процесс???

Ответьте на вопросы 5.От чего зависит время...

Ответьте на вопросы

5.От чего зависит время посева Семян??
6.На какую глубину надо заделлывать семяна в почву???
7.ЧТо такое прорасток???
Каки утверждения верны
1.Семя основной орган размножения цветковых растений
2.Семя у всех растений развивается в плодах
3.У всех цветковых растений семя состоит из зародыша нового растения
4.Через семявход в семя проникает вода.
5.Эндосперм-часть семени,в которой находятся питательные вещества
6.Семя снаружи покрыты кожурой.
7.семядоли-это запасные питательные вещества
8.Зародышевый побен в семянах цветковых растений всегда состоит из зародыгевого стебля,почкми двух семядолей
9.Прорастающее семя называют проростком.
10.Сухие семена не дышат.
11.НА свету семена зелёных растении быстрее прорастают
12.Чем крупнее семя,тем глубже его заделывают в почву.
13.Семя -орган размножения раселения растений
14.Все растения размножаются семенами.

помогите((Тема: «Биосфера. Среды жизни». Биосфера – это А) экосистема, созданная человеком. Б) совокупность организмов, обитающих на определенной

территории. В) оболочка Земли, заселенная живыми организмами

2. Кто впервые ввел термин «биосфера»? А) Э.Зюсс. Б) К. Линней. В) Ч. Дарвин.

3. Почва – это А) живое вещество Б) косное вещество В) биокосное вещество

4. Организмы, обитающие в наземно-воздушной среде называются

А) аэробионтами Б)гидробионтами В) бентос

5. Организмы, активно плавающие в толще воды называются А) планктон

Б) нектон В) бентос

6. Почему на большой глубине в океане нет растений? А) не хватает света Б) низкие температуры В) высокая плотность воды

7. Найди соответствия Среды жизни:

Животные: А - водная 1 - лось Б – наземно-воздушная 2 - медуза В – почвенная 3 - печеночный сосальщик Г – организменная 4 - личинка майского жука

В морских и океанских глубинах существует огромное количество всевозможных существ, которые поражают своими изощрёнными защитными механизмами, способностью приспосабливаться, и, конечно же, своим видом. Это целая вселенная, которая ещё не полностью изучена. В этом рейтинге мы собрали самых необычных представителей глубин, от рыбок с красивой окраской, до жутковатых монстров.

15

Открывает наш рейтинг самых необычных обитателей глубин опасная и в то же время удивительная рыба-лев, также известная как полосатая крылатка или рыба-зебра. Это симпатичное создание длинной около 30 сантиметров большую часть времени находится среди кораллов в неподвижном состоянии, и лишь время от времени переплывает с одного места на другое. Благодаря красивой и необычной окраске, а также длинным веероподобным грудным и спинным плавникам эта рыба привлекает к себе внимание, как людей, так и морских обитателей.

Однако за красотой окраски и формы её плавников скрыты острые и ядовитые иглы, которыми она защищает себя от врагов. Сама рыба-лев не нападает первой, но если человек случайно заденет её или наступит на неё, то от одного укола такой иглой у него резко ухудшится самочувствие. Если уколов будет несколько, то человеку потребуется посторонняя помощь, что бы доплыть до берега, так как боль может стать невыносимой и привести к потере сознания.

14

Это небольшая морская костистая рыба семейства морских игл отряда иглообразных. Морские коньки ведут малоподвижный образ жизни, они прикрепляются гибкими хвостами к стеблям , и благодаря многочисленным шипам, выростам на теле и переливающимся всеми цветами радуги окраске — полностью сливаются с фоном. Так они защищаются от хищников и маскируются во время охоты за пищей. Питаются коньки мелкими рачками и креветками. Трубчатое рыльце действует как пипетка — добыча втягивается в рот вместе с водой.

Тело морских коньков в воде располагается нетрадиционно для рыб — вертикально или по диагонали. Причиной этого является относительно крупный плавательный пузырь, большая часть которого находится в верхней части туловища морского конька. Отличие морских коньков от остальных видов заключается в том, что их потомство вынашивает самец. На животе у него есть специальная выводковая камера в форме мешка, играющего роль матки. Морские коньки — весьма плодовитые животные, и число вынашиваемых в сумке у самца зародышей колеблется от 2 до нескольких тысяч штук. Роды у самца зачастую бывают мучительными и могут закончиться смертью.

13

Этот представитель глубин является родственником предыдущего участника рейтинга – морского конька. Лиственный морской дракон, тряпичник или морской пегас – это необычная рыба, названная так за свой фантастический вид — полупрозрачные нежные зеленоватые плавники покрывают его тельце и постоянно колышутся от движения воды. Хотя эти отростки и похожи на плавники, в плавании они участия не принимают, а служат только для маскировки. Длина этого существа достигает 35 сантиметров, а обитает оно лишь в одном месте — у южных берегов Австралии. Тряпичник плавает медленно, максимальная его скорость - до 150 м/ч. Также как и у морских коньков, потомство вынашивают самцы в специальной сумке, образующейся во время нереста вдоль нижней поверхности хвоста. Самка откладывает икру в эту сумку и вся забота о потомстве ложится на папу.

12

Плащеносная акула — это вид акул, внешне значительно больше напоминающий странную морскую змею или угря. С самого Юрского периода, плащеносная хищница ничуть не изменилась за миллионы лет существования. Своё название она получила за наличие на теле образования коричневого цвета, имеющей сходство с плащ-накидкой. Её также называют гофрированной акулой из-за многочисленных складок кожи на теле. Такие своеобразные складки на ее коже, по мнению ученых, — резерв объема тела для размещения в желудке крупной добычи.

Ведь плащеносная акула глотает свою жертву, преимущественно, целиком, поскольку иглоподобные, загнутые внутрь пасти вершинки ее зубов не способны дробить и измельчать пищу. Обитает плащеносная акула в придонном слое воды всех океанов, кроме Северного Ледовитого, на глубине 400-1200 метров, это типичный глубоководный хищник. Плащеносная акула может достигать 2 метра в длину, но обычные размеры меньше — 1,5 метров для самок и 1,3 метров для самцов. Этот вид откладывает яйца: самка приносит 3-12 детенышей. Вынашивание эмбрионов может длиться до двух лет.

11

Этот вид ракообразных из инфраотряда крабов — один из самых крупных представителей членистоногих: крупные особи достигают 20 килограммов, 45 сантиметров длины карапакса и 4 м в размахе первой пары ног. Обитает в основном в Тихом океане у побережья Японии на глубине от 50 до 300 метров. Питается моллюсками и остатками , живёт предположительно до 100 лет. Процент выживания среди личинок очень маленький, поэтому самки выметывают их более 1,5 млн. В процессе эволюции передние две ноги превратились в большие клешни, которые могут достигать в длину 40 сантиметров. Несмотря на такое грозное оружие, японский краб-паук неагрессивен и имеет спокойный характер. Его даже используют в аквариумах как декоративное животное.

10

Эти крупные глубоководные раки могут вырастать более 50 см. в длину. Самый большой зарегистрированный экземпляр был весом 1,7 килограмма и 76 сантиметров в длину. Их тело покрыто жесткими пластинами, которые мягко соединены между собой. Такое крепление брони обеспечивает хорошую подвижность, поэтому гигантские изоподы могут сворачиваться в клубок, когда чувствуют опасность. Жесткие пластины надежно защищают тело рака от глубоководных хищников. Довольно часто они встречаются в Английском Блекпуле, да и в других местах планеты не редкость. Эти животные обитают на глубине от 170 до 2 500 м. Большая часть всей популяции предпочитает держать на глубине 360-750 метров.

Они предпочитают жить на глиняном дне в одиночестве. Изоподы плотоядны, могут охотиться за медленной добычей на дне – морскими огурцами, губками, возможно и за мелкой рыбой. Не брезгуют и падалью, которая опускается на морское дно с поверхности. Поскольку пищи на такой большой глубине не всегда достаточно, да и отыскать ее в кромешной темноте задача не из легких, изоподы приспособились длительное время вообще обходиться без пищи. Известно точно, что рак способен голодать 8 недель подряд.

9

Фиолетовый тремоктопус или осьминог-одеяло очень необычный осьминог. Хотя, осьминоги вообще странные существа — у них три сердца, ядовитая слюна, способность менять цвет и текстуру своей кожи, а их щупальца способны выполнять определенные действия без инструкций мозга. Тем не менее, фиолетовый тремоктопус самый странный из всех. Для начала можно сказать, что самка в 40,000 раз тяжелее самца! Самец же всего 2,4 сантиметра в длину и живет почти как планктон, в то время как самка достигает 2 м в длину. Когда самка испугана, она может расширять плащеобразную мембрану, расположенную между щупалец, что визуально увеличивает ее размеры и на вид делает еще опаснее. Интересно также то, что осьминог-одеяло обладает иммунитетом к яду медузы Португальский кораблик; более того, умный осьминог иногда отрывает щупальца медузы и использует их как оружие.

8

Рыба-капля — глубоководная донная морская рыба семейства психролютовые, которую из-за её непривлекательного внешнего вида часто называют одной из самых страшных рыб на планете. Эти рыбы предположительно обитают на глубинах 600-1200 м у побережья Австралии и Тасмании, где её в последнее время стали всё чаще доставать на поверхность рыбаки, из-за чего этот вид рыб находится под угрозой исчезновения. Рыба-капля состоит из студенистой массы с плотностью немногим меньше плотности самой воды. Это позволяет рыбе-капле плавать на таких глубинах, не расходуя большое количество.

Отсутствие мускулов для этой рыбы не проблема. Она глотает практически все съедобное, что перед ней проплывает, лениво раскрыв пасть. Питается главным образом моллюсками и ракообразными. Несмотря на то, что рыба-капля не съедобна, она находится под угрозой исчезновения. Рыбаки, в свою очередь, продают эту рыбу как сувенир. Популяции рыбы-капли восстанавливаются медленно. Для удвоения численности популяции рыбы-капли требуется от 4,5 до 14 лет.

7 Морской ёж

Морские ежи — это очень древние животные класса иглокожих, населявшие Землю уже 500 миллионов лет тому назад. На данный момент известно около 940 современных видов морских ежей. Размер тело морского ежа бывает от 2 до 30 сантиметров и покрыто рядами известковых пластин, которые образуют плотный панцирь. По форме тела морские ежи подразделяются на правильных и неправильных. У правильных ежей форма тела почти круглая. У неправильных ежей форма тела уплощённая, и у них различимы передний и задний концы тела. С панцирем морских ежей подвижно соединены иглы разнообразной длины. Длина колеблется от 2 миллиметров до 30 сантиметров. Иглы зачастую служат морским ежам для передвижения, питания и защиты.

У некоторых видов, которые распространены в основном в тропических и субтропических районах Индийского, Тихого и Атлантического океанов иглы ядовиты. Морские ежи — донные ползающие или зарывающиеся животные, обычно обитающие на глубине около 7 метров и широко распространены на коралловых рифах. Иногда некоторые особи могут выползать на . Правильные морские ежи предпочитают скалистые поверхности; неправильные — мягкий и песчаный грунт. Половозрелости ежи достигают на третьем году жизни, а живут около 10-15 лет, максимум до 35.

6

Большерот обитает в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах на глубине от 500 до 3000 метров. Тело большерота длинное и узкое, внешне напоминает угря 60 см, иногда до 1 метра. Из-за гигантской растягивающейся пасти, напоминающую сумку клюва у пеликана, имеет второе название – рыба-пеликан. Длина пасти составляет практически 1/3 от общей длины тела, остальная часть — тонкое тело, переходящее в хвостовую нить, на конце которой располагается светящийся орган. У большерота нет чешуи, плавательного пузыря, ребер, анального плавника и полноценного костного скелета.

Их скелет состоит из нескольких деформированных костей и легких хрящей. Поэтому эти рыбы достаточно легкие. У них крошечный череп и маленькие глазки. Из-за плохо развитых плавников эти рыбы не могут быстро плавать. Благодаря размерам пасти, эта рыба способна заглотить добычу, превышающую ее в размерах. Проглоченная жертва попадает в желудок, который способен растягиваться до огромных размеров. Питается рыба-пеликан другими глубоководными рыбами и ракообразными, которых удается повстречать на такой глубине.

5

Мешкоглот или чёрный пожиратель – это глубоководный представитель окунеобразных из подотряда хиазмодовых, обитающий на глубине от 700 до 3000 метров. Эта рыба вырастает до 30 сантиметров в длину и встречается повсеместно в тропических и субтропических водах. Своё название эта рыба получила за способность проглатывать добычу в несколько раз больше себя. Это возможно благодаря очень эластичному желудку и отсутствию рёбер. Мешкоглот может запросто заглотить рыбу в 4 раза длиннее и в 10 раз тяжелее своего тела.

У этой рыбы очень крупные челюсти, а на каждой из них передние три зуба образуют острые клыки, которыми она удерживает жертву, когда проталкивает ее в свой желудок. В процессе разложения добычи внутри желудка мешкоглота высвобождается много газа, который поднимает рыбу на поверхность, где и были найдены некоторые чёрные пожиратели с вздутыми животами. Наблюдать за животным в его естественных условиях обитания не возможно, поэтому о его жизни известно очень мало.

4

Это ящероголовое существо относится к глубоководным ящероголовым, которые обитают в тропических и субтропических морях мира, на глубине от 600 до 3500 метров. Его длина достигает 50-65 сантиметров. Внешне очень напоминает давно вымерших динозавров в уменьшенном виде. Он считается самым глубоководным хищником, пожирающим все, что попадается на пути. Даже на языке у батизауруса есть зубы. На такой глубине этому хищнику довольно сложно найти себе пару, но это для него не проблема, так как батизаурус является гермафродитом, то есть он имеет как мужские, так и женские половые признаки.

3

Малоротая макропинна, или бочкоглаз — вид глубоководных рыб, единственный представитель рода макропинны, принадлежащего к отряду корюшкообразных. У этих удивительных рыб прозрачная голова, сквозь которую они могут следит за добычей своими трубчатыми глазами. Была открыта в 1939 года, а обитает на глубине от 500 до 800 метров, потому и не была хорошо изучена. Рыбы в обычной среде обитания обычно неподвижны, или медленно передвигаются в горизонтальном положении.

Ранее не был понятен принцип работы глаз, так как надо ртом у рыбы находятся органы обоняния, а глаза размещены внутри прозрачной головы и могут смотреть только вверх. Зеленый цвет глаз этой рыбы вызван наличием в них специфического желтого пигмента. Считается, что этот пигмент обеспечивает специальную фильтрацию света, поступающего сверху, и снижает его яркость, что позволяет рыбе различить биолюминесценцию потенциальной добычи.

В 2009 году учёные выяснили, что благодаря особому строению глазной мускулатуры эти рыбы способны перемещать свои цилиндрические глаза из вертикального положения, в котором они обычно находятся, в горизонтальное, когда они направлены вперед. В этом случае рот оказывается в поле зрения, которое предоставляет возможность захватить добычу. В жилудке макропинны находили зоопланктон разных размеров, включая мелких книдарий и ракообразных, а также шупальца сифонофор вместе с книдоцитами. Учитывая это, можно прийти к выводу, что имеющаяся у этого вида сплошная прозрачная оболочка над глазами эволюционно возникла как способ защиты от книдоцитов книдарий.

1

Первое место нашего рейтинга самых необычных обитателей глубин занял глубоководный монстр под названием удильщик или рыба-чёрт. Эти страшные и необычные рыбы обитают на большой глубине, от 1500 до 3000 метров. Для них характерна шаровидная, уплощённая с боков форма тела и наличие у самок “удочки”. Кожа чёрная или тёмно-коричневая, голая; у нескольких видов покрыта преобразованными чешуями — шипиками и бляшками, брюшные плавники отсутствуют. Известно 11 семейств, включающих почти 120 видов.

Удильщик – хищная морская рыба. Охотиться на других жителей подводного мира ему помогает специальный вырост на спине – одно перо из спинного плавника в ходе эволюции отделилось от других, а на его конце образовался прозрачный мешочек. В мешочке этом, который фактически является железой с жидкостью, что удивительно, находятся бактерии. Они могут светиться, а могут не светиться, подчиняясь в этом вопросе своему хозяину. Удильщик регулирует светимость бактерий, расширяя или сужая кровеносные сосуды. Некоторые представители семейства удильщиков приспосабливаются еще изощреннее, обзаводясь складной удочкой или отращивая ее прямо в пасти, а у других светятся зубы.

Основные факторы, влияющие на распространение и развитие водорослей

Водоросли - фотоавтотрофные организмы. Ведущими факторами, влияющими на их развитие, являются свет, температура, наличие капельно-жидкой воды, а также источников углерода, минеральных и органических веществ. Водоросли, как и другие растения, заселяют почти все возможные местообитания в гидросфере, атмосфере и литосфере Земли. Их можно встретить в воде, в почве и на ее поверхности, на коре деревьев, стенах деревянных и каменных построек и даже в таких негостеприимных местообитаниях, как пустыни и фирновые поля.

Факторы, влияющие на развитие водорослей, подразделяют на абиотические, не связанные с деятельностью живых организмов, и биотические, обусловленные такой деятельностью. Многие факторы, особенно абиотические, являются лимитирующими, т. е. способны ограничивать развитие водорослей. В водных экосистемах к лимитирующим факторам относятся: температура, прозрачность, наличие течения, концентрация кислорода, углекислого газа, солей, а также биогенных веществ. В наземных местообитаниях среди основных лимитирующих факторов следует выделить климатические - температуру, влажность, свет и т. д., а также состав и строение субстрата.

Абиотические факторы

К абиотическим факторам относятся: температура, свет, физические и хими­ческие свойства воды и субстрата, состояние и состав воздушных масс (что особенно важно для аэрофитных водорослей, живущих вне водных условий) и некоторые другие.

Всю совокупность абиотических факторов можно, с известной долей условности, разделить на химические и физические.

Химические факторы

Вода, как лимитирующий фактор . Большую часть клетки водорослей составляет вода. Цитоплазма в среднем содержит 85-90 % воды, и даже такие богатые липидам и клеточные органеллы, как хлоропласты и митохондрии, содержат не менее 50 % воды. Вода в растительной клетке существует в двух формах: конституционная вода, связанная водородными связями со структурами макромолекул, и резервная вода, не связанная, как правило, содержащаяся в вакуолях. В резервной воде обычно растворены сахара, различные органические кислоты и т. п., вследствие чего она может участвовать в стабилизации внутриклеточного осмотического давления. При полимеризации высокоактивных мелких молекул в макромолекулы (например, при превращении сахаров в крахмал) и при обратном процессе - гидролизе высокомолекулярных соединений, осмотическое давление в клетке способно быстро изменяться. Этот механизм обеспечивает устойчивость отдельных видов водорослей к высыханию и к резким колебаниям солености воды.

Для большинства водорослей вода - постоянная среда обитания, однако многие водоросли могут жить и вне воды. По устойчивости к высыханию, среди обитающих на суше растений выделяют (по Вальтеру) пойкилогидрические,- не способные поддерживать постоянное содержание воды в тканях, и гомойогидршеские - способные поддерживать постоянную гидратацию тканей. У пойкилогидрических растений (синезеленые и некоторые зеленые водоросли) клетки при высыхании сжимаются без необратимого изменения ультраструктуры и, следовательно, не теряют жизнеспособности. При увлажнении они возобновляют нормальный метаболизм. Минимальная влажность, при которой возможна нормальная жизнедеятельность таких растений, различна. Ее значение предопределяет, в частности, распространение аэрофитов. Для гомойогидрических растений обязательно наличие крупной центральной вакуоли, с помощью которой стабилизируется водный запас клетки. Однако клетки с крупными вакуолями в значительной степени утрачивают способность к высыханию. К гомойогидрическим водорослям относятся, например, некоторые аэрофиты из зеленых и желтозеленых "водорослей, обычно поселяющиеся в условиях постоянной избыточной увлажненности.

Соленость и минеральный состав воды . Это важнейшие лимитирующие факторы, влияющие на распределение водорослей. Согласно международной классификации основную массу природных водоемов составляют морские - эвгалинные, со средней соленостью 35 ‰). Среди континентальных водоемов преобладают пресноводные - агалинные, минерализация которых не превышает обычно 0,5 (среди них встречаются и более минерализованные). Континентальные водоемы, объединяемые под названием минерализованные, очень разнообразны по степени минерализации: это и солоноватые, или миксогалинные, среди которых выделяют олигогалинные (с соленостью 0,5-5 ‰), мезогалинные (5- 18 ‰) и полигалинные (18-30 ‰), а также эвгалинные (30-40 ‰) и ультрагалинные (не менее 40 ‰)- Среди ультрагалинных нередко выделяют крайне засоленные - гипергалинные водоемы, концентрация солей в которых близка к предельной. Различны континентальные водоемы и по характеру минерализации. Среди них выделяют гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные водоемы, которые в зависимости от степени и характера минерализации подразделяют на группы и типы.

В соответствии с упомянутыми классификациями водоемов и в зависимости от солеустойчивости водорослей, среди них выделяют олигогалинные, мезогалинные, эвгалинные, ультрагалинные, пресноводные и другие виды. Видовое богатство (численность видов) тесно связано с соленостью воды.

Практически в каждом из отделов можно найти виды, способные обитать в условиях крайнего засоления, и виды, живущие в водоемах с очень низкой минерализацией. Так, синезеленые водоросли - в подавляющем большинстве пресноводные организмы, однако среди них есть виды, способные развиваться в ультрагалинных водоемах. Среди типично морских обитателей - золотистых водорослей порядка Кокколитофориды - встречаются виды, распространенные и в континентальных водоемах с крайне низкой минерализацией. Диатомовые водоросли в целом в равной степени распространены и в морских и в континентальных водоемах; они встречаются в условиях с различной соленостью. Однако конкретные виды диатомовых нередко развиваются только при определенной солености и столь чувствительны к ее изменениям, что могут быть использованы как индикаторные организмы.

Очень чувствительны к изменениям солености и бурые водоросли. Многие из них не могут расти даже при незначительном опреснении. Поэтому они бедно представлены в водах Балтийского моря со сравнительно низкой соленостью. Сходную зависимость от степени солености водоема обнаруживают и красные водоросли: в Средиземном море (соленость 37-39 ‰) обнаружено более 300 видов красных водорослей, в Черном (17-18 ‰) - 129, в Каспийском (10 ‰) - 22. Зеленые водоросли преимущественно пресноводные организмы, лишь 10 % из них встречаются в морях. Однако среди них имеются виды, способные выдерживать значительное засоление и даже вызывать «цветение» ультрагалинных водоемов (например, Dunaliella salina).

Таким образом, водорослям в целом свойственна очень широкая амплитуда солеустойчивости. Что касается конкретных видов, то лишь немногиеиз них способны существовать в водоемах с разной соленостью, т. е. большинство водорослей - стеногалинные виды. Эвригалинных видов, способных существовать при разной солености, сравнительно немного (например,Bangia, Enteromorpha, Dunaliella).

Кислотность воды . Этот фактор также имеет большое значение для жизнедеятельности водорослей. Устойчивость разных таксонов водорослей к изменениям кислотности (pH) столь же различна, как и к изменениям солености. По отношению к кислотности среды выделяют виды, живущие в щелочных водах - алкалифилы и, живущие в кислых водах, при низких значениях pH - ацидофилы. Ацидофилами, например, является большинство Desmidiales. Наибольшее видовое богатство десмидиевых водорослей наблюдается в эвтрофных и мезотрофных болотах, в условиях пониженной кислотности, однако некоторые десмидиевые могут встречаться и в щелочных водах с высокой минерализацией (например, Closterum acerosum). Харовые, наоборот, преимущественно алкалифилы. Их наибольшее видовое разнообразие наблюдается в слабощелочных водах, однако некоторые из них (Chara vulgaris) развиваются н в кислых водах, при pH 5,0.

Биогенные вещества . Наличие в среде макро- и микроэлементов, являющихся необходимыми компонентами тела водорослей, имеет решающее значение для интенсивности их развития.

Элементы и их соединения, относящиеся к макроэлементам (часто их называют макротрофными биогенными веществами), требуются организмам в сравнительно больших количествах. Особая роль среди них принадлежит азоту и фосфору. Азот входит в состав всех белковых молекул, а фосфор - обязательный компонент ядерного вещества, играющий значительную роль и в окислительно-восстановительных реакциях. Калий, кальций, сера и магний почти столь же необходимы, как азот и фосфор. Кальций в больших количествах используется морскими и пресноводными водорослями, отлагающими вокруг слоевищ «чехлы» из солей кальция (некоторые красные и харовые водоросли). Магний входит в состав хлорофилла, который является основным фотосинтезирующим пигментом водорослей большинства отделов.

Микроэлементы необходимы растениям в крайне малых количествах, но имеют огромное значение для их жизни, поскольку входят в состав многих жизненно важных ферментов. Причем, при небольшой потребности растений в микроэлементах их содержание в окружающей среде также незначительно. Микроэлементы нередко выступают как лимитирующие факторы. К ним относятся 10 элементов: железо, марганец, цинк, медь, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. С физиологической точки зрения их можно разделить на три группы:

1) вещества, необходимые для фотосинтеза: марганец, железо, хлор, цинк и ванадий;

2) вещества, необходимые для азотного обмена: молибден, бор, кобальт, железо;

3) вещества, необходимые для других метаболических функций: марганец, бор, кобальт, медь и кремний.

Водоросли разных отделов имеют неодинаковые потребности в макро- и микроэлементах. Так, для нормального развития диатомовых водорослей необходимы довольно значительные количества кремния, который используется для постройки их панциря. При отсутствии или недостатке кремния панцири диатомовых истончаются, иногда до крайней степени.

Почти во всех пресноводных экосистемах к лимитирующим факторам относятся нитраты и фосфаты. В озерах и реках с мягкой водой к ним могут быть причислены также соли кальция и некоторые другие. В морских водоемах концентрация таких растворенных биогенных веществ, как нитраты, фосфаты и некоторые другие также низка, и они представляют собой лимитирующие факторы, в отличие от хлористого натрия и некоторых других солей. Низкие концентрации ряда биогенных веществ в морской воде, несмотря на то что они постоянно смываются в море, обусловлены тем, что время их жизни в растворенном состоянии довольно непродолжи­тельно.

Физические факторы

Свет . Солнечное излучение имеет в жизни растений не меньшее значение, чем вода. Свет необходим растению как источник энергии фотохимических реакций и как регулятор развития. Его избыток, равно как и недостаток, может быть причиной серьезных нарушений развития водорослей. Следовательно, свет также является лимитирующим фактором при максимальной и минимальной освещенности. Каждый зависимый от солнечного излучения процесс осуществляется при участии определенных воспринимающих структур - акцепторов, в роли которых обычно выступают пигменты хлоропластов водорослей.

Распределение водорослей в толще воды в значительной степени определяется наличием света, необходимого для нормального фотосинтеза. Вода поглощает солнечное излучение гораздо сильнее, чем атмосфера. Длинноволновые тепловые лучи поглощаются уже у самой поверхности воды, инфракрасные - проникают в глубину на несколько сантиметров, ультрафиолетовые - на несколько дециметров (до метра), фотосинтетически активное излучение (длина световой волны около 500 нм) проникает до глубины 200 м.

Световой режим водоема зависит:

1) от условий освещения над поверхностью воды;

2) от степени отражения света ее поверхностью (при высоком стоянии солнца гладкая водная поверхность отражает в среднем 6 % падающего света, при сильном волнении - около 10 %, при низком стоянии солнца отражение столь значительно увеличивается, что большая часть света уже нe проникает в воду: под водой день короче, чем на суше);

3) от степени поглощения и рассеивания лучей при прохождении через воду. С увеличением глубины освещенность резко убывает. Свет поглощается и рассеивается самой водой, растворенными веществами, взвешенными минеральными частицами, детритом и планктонными организмами. В мутных проточных водах уже на глубине 50 см освещенность такая же, как под пологом елового леса, где могут развиваться только самые теневыносливые виды высших растений, однако водоросли активно фотосинтезируют и на такой глубине. В прозрачных водах прикрепленные ко дну (бентосные) водоросли встречаются до глубины 30 м, а взвешенные в толще воды (планктонные) - до 140 м.

Слой воды выше границы обитания фотоавтотрофных организмов называется эвфотической зоной. В море граница эвфотической зоны обычно находится на глубине 60 м, изредка опускается до глубины 100-120 м, а в прозрачных водах океана - приблизительно до 140 м. В озерных, значительно менее прозрачных водах, граница этой зоны проходит на глубине 10-15 м, в наиболее прозрачных гляциальных и карстовых озерах - на глубине 20-30 м.

Оптимальные значения освещенности для разных видов водорослей варьируют в широких пределах. По отношению к свету выделяют гелиофильные и гелиофобные водоросли. Гелиофильные (светолюбивые) водоросли нуждаются в значительном количестве света для нормальной жизнедеятельности и фотосинтеза. К ним относится большинство синезеленых и значительное количество зеленых водорослей, обильно развивающихся в летнее время в поверхностных слоях воды. Гелиофобные (боящиеся, избегающие яркого света) водоросли приспособлены к условиям низкой освещенности. Например, большинство диатомовых водорослей избегает ярко освещенного поверхностного слоя воды и в малопрозрачных водах озер интенсивно развивается иа глубине 2-3 м, а в прозрачных водах морей - на глубине 10-15 м. Однако далеко не все водоросли, живущие в условиях избыточной освещенности, нуждаются в больших количествах света, т. е. являются подлинно гелиофильными. Так, Dunaliella salina - обитатель открытых соленых водоемов и Trentepohlia jolitus, живущая на открытых скалах в горах, способные накапливать масла с избытком каротина, очевидно, играющие защитную роль, по сути являются не светолюбивыми, а светоустойчивыми организмами.

У водорослей разных отделов в зависимости от состава пигментов - фоторецепторов , максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при разной длине световых волн. В наземных условиях качественные характеристики света довольно постоянны, так же как интенсивность фотосинтеза. При прохождении через воду свет красной и синей области спектра поглощается и на глубину проникает зеленоватый свет, слабо воспринимаемый хлорофиллом. Поэтому там выживают в основном красные и бурые водоросли, имеющие дополнительные фотосинтезирующие пигменты (фикоцианы, фикоэритрины и пр.), способные использовать энергию зеленого света. Отсюда становится ясным огромное влияние света на вертикальное распределение водорослей в морях и океанах: в приповерхностных слоях, как правило, преобладают зеленые водоросли, глубже - бурые, и на наиболее глубоководных участках - красные. Однако подобная закономерность не является абсолютной. Многие водоросли способны существовать в условиях крайне низкой, не свойственной им, освещенности, а иногда и в полной темноте. При этом у них могут происходить определенные изменения в пигментном составе или в способе питания. Так, у синезеленых водорослей в условиях низкой освещенности пигментный состав может изменяться в сторону преобладания фикобилинов (фикоциана, фикоэритрина), цвет трихомов при этом меняется от синезелеиого к пурпурному. Представители многих отделов водорослей (например, Euglenophyta, Chrysophyta) способны при отсутствии света и избытке органических веществ переходить к сапротрофному способу питания.

Движение воды . Огромную роль в жизни водорослей, обитателей водных биотопов, играет движение воды. Абсолютно стоячей, неподвижной воды не существует, и следовательно, практически все водоросли - обитатели текучих вод. В любых континентальных и морских водоемах наблюдается относительное движение водорослей и водных масс, обеспечивающее приток питательных веществ и удаление продуктов жизнедеятельности водорослей. Только в особых крайних условиях водоросли окружены постоянным слоем воды - в толще льда, на поверхности почвы, в пустотах скал, на других растениях и пр. Движение воды в результате ветрового перемешивания наблюдается даже в небольших лужах. В крупных озерах существуют постоянные приливно-отливные течения, а также вертикальное перемешивание. В морях и океанах, образующих по сути единую водную систему, кроме приливно-отливных явлений и вертикального перемешивания, наблюдаются постоянные течения, имеющие огромное значение в жизни водорослей.

Температура . Диапазон температур, в котором может сохраняться жизнь, очень широк: -20 - +100 °С. Водоросли являются организмами, которым свойственны, пожалуй, наиболее широкие диапазоны температурной устойчивости. Они способны существовать в крайних температурных условиях - в горячих источниках, температура которых близка к точке кипения воды, и на поверхности льда и снега, где температуры колеблются около 0 °С.

По отношению к температурному фактору среди водорослей выделяют: эвритермные виды, существующие в широком температурном диапазоне (например, зеленые водоросли из порядка Oedogoniales, стерильные иити которых можно найти в мелких водоемах с ранней весны до поздней осени), и стенотермные, приспособленные к очень узким, иногда экстремальным температурным зонам. К стенотермным относятся, например, криофильные (холодолюбивые) водоросли, растущие только при температурах, близких к точке замерзания воды. На поверхности льда и снега можно встретить представителей различных таксонов водорослей: Desmidiales, Ulotrichales, Volvocales и др. В окрашенных снегах на Кавказе было обнаружено 55 видов водорослей, из которых 18 видов относились к зеленым, 10 - к сииеэеленым, 26 - к диатомовым и 1 вид - к красным. В водах Арктики и Антарктики найдено 80 видов криофильных диатомовых водорослей. Всего известно около 100 видов водорослей, способных активно вегетировать на поверхности льда и снега. Эти виды объединяет способность выдерживать замерзание без нарушений тонких клеточных структур, и затем, при оттаивании, быстро возобновлять вегетацию, используя минимальное количество теплоты.

Водоросли, как уже указывалось выше, нередко выдерживают и высокие температуры, поселяясь в горячих источниках, гейзерах, вулканических озерах, в водоемах-охладителях промышленных предприятий и пр. Такие виды называются термофильными. Предельные температуры, при которых удавалось находить термофильные водоросли, колеблются от 35 - 52 до 84 °С и выше. Среди термофильных водорослей можно обнаружить представителей различных отделов, но подавляющее большинство их относится к синезеленым . Всего в горячих источниках обнаружено более 200 видов водорослей, однако облигатно термофильных видов среди них сравнительно немного. Большинство водорослей, обнаруженных в горячих источниках, способны выдерживать высокие температуры, но обильнее развиваются в условиях обычных температур, т. е. по сути являются мезотермными видами. Действительно термофильными можно считать только два вида: Mastigocladus laminosus и Phormidium laminosum, массовое развитие которых происходит при температуре 45-50 °С. Основная масса водорослей в целом мезотермные организмы, но среди них всегда можно выделить более или менее термофильные, развивающиеся в определенных температурных диапазонах.

Отношение водорослей к температурному фактору влияет на их вертикальное распределение в водоемах. В различных водоемах и водотоках вследствие поглощения солнечного излучения верхними слоями воды прогреваются только эти слои. Теплая вода обладает меньшей плотностью, чем холодная, а вызываемые ветром течения выравнивают ее плотность только до определенной глубины. С началом вегетационного сезона, сезона интенсивного солнечного излучения, в достаточно глубоких континентальных непроточных водоемах возникает очень устойчивая температурная стратификация водных толщ. В этих водоемах образуются ограниченные друг от друга массы воды: теплый и легкий поверхностный слой - эпилимнион и лежащая под ним масса более холодной и плотной воды - гиполимнион. Осенью вода в водоеме охлаждается и температурная стратификация исчезает. В морях и океанах также имеется постоянный слой температурного скачка. Водоросли могут развиваться только в эпилимнионе (а именно в эвфотической зоне), причем наиболее теплолюбивые и светолюбивые организмы поселяются в поверхностных хорошо прогреваемых слоях воды.

Влияние температуры на водоросли, развивающиеся в водной среде, необычайно велико. Именно температура определяет их географическое распространение. Так, виды бурой водоросли рода Lessonia встречаются только в пределах летней изотермы 10° С, виды родов Laminaria, Agarum, Alaria не пересекают летней изотермы 20 °С, некоторые виды Sargassum обитают только при температуре 22-23 °С (Саргассово море). Даже в Балтийском море среди сообществ красных водорослей можно выделить менее теплолюбивые (Furcellaria, Delesseria, Dumontia), обитающие при температурах ниже 4 °С, и более теплолюбивые (Nemalion), обитающие при температурах выше 4 °С. В целом, за исключением широко распространенных эвритермных видов (например, некоторые Fucales), в распространении водорослей наблюдается географическая зональность: конкретные токсоны морских планктонных и бентосных водорослей приурочены к определенным географическим поясам. Так, крупные бурые водоросли (Macrocystis) доминируют в северных морях. По мере продвижения к югу все более заметную роль начинают играть красные водоросли, а бурые отходят на второй план. Отношение количества видов красных и бурых водорослей в арктических морях составляет 1,5, в проливе Ла-Манш - 2, в Средиземном море - 3, а у Атлантического побережья Центральной Америки - 4,6. Данное отношение является важной характеристикой зональной принадлежности бентической флоры.

Среди зеленых водорослей также известны более и менее теплолюбивые виды. Например, Caulerpa prolifera и Cladophoropsis fasciculatus приурочены к экваториальной зоне мирового океана, a Codium ritteri - к северным широтам.

Хорошо выражена географическая зональность и у морских планктонных водорослей. Для морского тропического фитопланктона характерно значительное видовое богатство при очень низкой продуктивности. В планктоне тропических вод черезвычайно богато представлены динофитовые и золотистые водоросли. Воды тропиков бедны диатомовыми водорослями, господствующими в северных морях.

Температурный фактор оказывает влияние и на вертикальное распределение морских планктонных и бентосных водорослей.

Вертикальный оптимум произрастания морских водорослей как правило определяется комплексным воздействием теплового и светового режимов. Известно, что с понижением температуры интенсивность дыхания растений ослабевает быстрее, чем интенсивность фотосинтеза. Момент, когда процессы дыхания и фотосинтеза уравновешивают друг друга называется компенсационной точкой. Условия, при которых устанавливается компенсационная точка являются оптимальными для развития конкретных видов водорослей. В северных широтах в связи с низкой температурой компенсационная точка устанавливается на бóльших глубинах, чем в южных. Таким образом, нередки случаи, когда одни и те же виды водорослей встречаются в северных широтах на больших глубинах, чем в южных.

Очевидно, что температура влияет на географическое распределение этих (и других) водорослей в первую очередь косвенным образом - ускоряя или замедляя темпы роста отдельных видов, что приводит к их вытеснению другими, растущими более интенсивно в данном температурном режиме.

Все перечисленные абиотические факторы действуют на развитие и распределение водорослей в комплексе, компенсируя или дополняя друг друга.

Биотические факторы

Водоросли, входя в состав экосистем, как правило связаны с остальными их компонентами множественными связями. Претерпеваемые водорослями прямые и косвенные воздействия, обусловленные жизнедеятельностью дру­гих организмов, относят к биотическим факторам.

Трофические факторы. В большинстве случаев водоросли в экосистемах выступают как продуценты органического вещества. В связи с этим важнейшим фактором, ограничивающим развитие водорослей в конкретной экосистеме, является наличие консументов, существующих за счет поедания водорослей. Например, развитие сообществ с доминированием видов рода Laminaria у Атлантического побережья Канады лимитируется численностью морских ежей, питающихся преимущественно этой водорослью. В тропических водах в зонах коралловых рифов встречаются районы, в которых рыбы полностью выедают зеленые, бурые и красные водоросли с мягкими слоевищами, оставляя несъеденными синезеленые водоросли с жесткими обызвествленными оболочками. Наблюдается нечто подобное влиянию интенсивного выпаса на луговые сообщества высших растений. Брюхоногие моллюски также в основном питаются водорослями. Ползая по дну они поедают микроскопические водоросли и проростки макроскопических видов. При массовом развитии этих моллюсков могут происходить серьезные нарушения в водорослевых сообществах литорали.

Аллелопатические факторы. Влияние водорослей друг на друга нередко обусловлено различными аллелопатическими связями. Бентосные водоросли, например, начинают оказывать взаимное влияние с момента оседаний и прорастания спор. Экспериментально доказано, что зооспо­ры Laminaria ие прорастают в соседстве с фрагментами слоевищ бурой водоросли из рода Ascophylum.

Конкуренция . На развитии отдельных видов водорослей могут сказываться и отношения конкуренции. Так, виды рода Fucales обычно обитают в зоне приливов, подвергаясь периодическому (иногда до двух суток) пересыханию. Ниже, в постоянно затопляемой зоне, как правило располагаются плотные заросли других бурых и красных водорослей. Однако в тех местах, где эти заросли не очень плотные, Fucales произрастают и на большей глубине.

Симбиоз . Особый интерес представляют случаи сожительства водорослей с другими организмами. Чаще всего водоросли используют живые организмы как субстрат. По характеру субстрата, на котором поселяются водоросли обрастаний, среди них выделяют эпифиты, поселяющиеся на растениях, и эпизоиты, живущие на животных. Так, на обызвествленных раковинах моллюсков нередко можно встретить виды родов Cladophora или Oedogonium, в обрастаниях губок обычны некоторые зеленые, синезеленые и диатомовые водоросли. В сообществах обрастаний между растением-хозяином и растением-обрастателем устанавливаются непрочные и кратковременные связи.

Водоросли могут жить также в тканях других организмов - как внеклеточно (в слизи, межклеточниках водорослей, иногда в оболочках мертвых клеток), так и внутриклеточно. Водоросли, живущие в тканях или в клетках других организмов называют эндофитами. Внеклеточные и внутриклеточные эндофиты из числа водорослей образуют довольно сложные симбиозы - эндосимбиозы. Для них характерно наличие более или менее постоянных и прочных связей между партнерами. Эндосимбиоитами могут быть самые разные водоросли - синезеленые, зеленые, бурые, красные и другие, но наиболее многочисленны эндосимбиозы одноклеточных зеленых и желтозелеиых водорослей с одноклеточными животными. Водоросли, участвующие в них, носят название зоохлорелл и зооксантелл.

Желтозеленые и зеленые водоросли образуют эндосимбиозы и с многоклеточными организмами - пресноводными губками, гидрами и пр. Своеобразные эндосимбиозы синезеленых водорослей с простейшими и некоторыми другими организмами получили название синцианозов. Возникающий при этом морфологический комплекс называют цианомом, а синезеленые водоросли в нем - цианеллами. Нередко в слизи одних видов синезеленых могут поселяться другие виды этого отдела. Обычно оии используют уже готовые органические соединения, образующиеся в изобилии при распаде слизи колонии растения-хозяина, и интенсивно размножаются. Иногда их бурное развитие приводит к гибели колонии растения-хозяина.

Среди симбиозов, образуемых водорослями, наибольший интерес представляет их симбиоз с грибами, известный под названием лишайникового симбиоза, в результате которого возникла своеобразная группа растительных организмов, получившая название «лишайники ». Этот симбиоз демонстрирует уникальное биологическое единство, которое привело к появлению принципиально нового организма. Вместе с тем каждый партнер лишайникового симбиоза сохраняет черты той группы организмов, к которой он относится. Лишайники представляют собой единственный доказанный случай возникновения нового организма в результате симбиоза двух.

Антропогенные факторы

Как и всякое другое живое существо, человек как член биоценоза является биотическим фактором для остальных организмов экосистемы, в которой ои находится. Прокладывая каналы и сооружая водохранилища, человек создает новые местообитания для водных организмов, нередко принципиально отличающиеся от водоемов данного региона по гидрологическому и тепловому режиму. В настоящее время уровень продуктивности многих континентальных водоемов часто определяется не столько природными условиями, сколько общественными и экономическими отношениями. Сбросы сточных вод нередко приводят к обеднению видового состава и гибели, водорослей или к массовому развитию отдельных видов. Первое происходит при сбросе в водоем токсических веществ, второе - при обогащении водоема биогенными веществами (особенно соединениями азота и фосфора) в минеральной или органической форме - т. и. антропогенное эвтрофирование водоемов. Во многих случаях стихийное обогащение водоема биогенными веществами происходит в таком масштабе, что водоем как экологическая система оказывается перегруженным ими. Следствием этого является чрезмерное бурное развитие водорослей - «цветение воды». На водоросли, особенно аэрофитные и почвенные, могут оказывать влияние и атмосферные выбросы токсических промышленных отходов. Часто последствия непроизвольного или целенаправленного вмешательства человека в жизнь экосистем имеют необратимый характер.

Задачи и упражнения к школьному курсу общей экологии

(Печатается с сокращениями)

Часть 1. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

Введение. Экология как наука

1. Экология – это:

а) наука о взаимоотношениях человека с окружающей средой;
б) наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой;
в) природа;
г) охрана и рациональное природопользование.

(Ответ: б. )

а) Ч.Дарвин;
б) А.Тенсли;
в) Э.Геккель;
г) К.Линней.

(Ответ: в. )

3. Опираясь на определение экологии, установите, какие утверждения являются грамотными:

а) «В нашем районе плохая экология»;
б) «Экология в наших местах испорчена»;
в) «Экологию необходимо охранять»;
г) «Экология – основа природопользования»;
д) «Экология – здоровье людей»;
е) «Экология у нас стала хуже»;
ж) «Экология – это наука».

(Ответ: г и ж. )

Глава 1. Организм и среда.
Потенциальные возможности размножения организмов

1. Расположите названные виды деревьев в порядке возрастания числа семян, производимых ими за год: дуб черешчатый, береза повислая, кокосовая пальма. Как изменяется в выстроенном вами ряду деревьев размер семян (плодов)?
(Ответ: кокосовая пальма --> дуб черешчатый --> береза повислая. Чем крупнее семена, тем меньше их производит дерево за единицу времени.)

2. Расположите названные виды животных в порядке увеличения их плодовитости: шимпанзе, свинья, обыкновенная щука, озерная лягушка. Объясните, почему самки одних видов приносят за один раз 1–2 детеныша, а других – несколько сотен тысяч.
(Ответ : шимпанзе --> свинья --> озерная лягушка --> обыкновенная щука. У видов, самки которых приносят относительно меньше потомков за один раз, наблюдается более выраженная забота о потомстве и меньшая смертность потомства.)

4*. Бактерии способны очень быстро размножаться. Каждые полчаса путем деления из одной клетки образуются две. Если одну бактерию поместить в идеальные условия с обилием пищи, то за сутки ее потомство должно составить 248= 281474976710 700 клеток. Такое количество бактерий заполнит 0,25-литровый стакан. Какое время должно пройти, чтобы бактерии заняли объем 0,5 л?

а) одни сутки;
б) двое суток;
в) один час;
г) полчаса.

(Ответ: г. )

5*. Постройте график роста численности домовых мышей в течение 8 месяцев в одном амбаре. Исходная численность составляла две особи (самец и самка). Известно, что в благоприятных условиях пара мышей приносит 6 мышат каждые 2 месяца. Через два месяца после рождения мышата становятся половозрелыми и сами приступают к размножению. Отношение самцов и самок в потомстве 1:1.
(Ответ: если по оси X отложить время в месяцах, а по оси Y – число особей, то координаты {x, y} и т.д. последовательно расположенных точек на графике будут: {0, 2}, {1, 8}, {2, 14}, {3, 38}, {4, 80}.)

6*. Прочитайте приведенные ниже описания особенностей размножения некоторых видов рыб примерно одинакового размера. На основе этих данных сделайте заключение о плодовитости каждого вида и сопоставьте названия видов с числом откладываемых рыбами икринок: 10 000 000, 500 000, 3 000, 300, 20, 10. Почему в выстроенном вами ряду видов рыб наблюдается падение плодовитости?

Дальневосточный лосось кета откладывает относительно крупную икру в специально вырытую ямку на дне реки и засыпает ее галькой. Оплодотворение у этих рыб наружное.
Треска откладывает мелкую, плавающую в толще воды, икру. Такая икра называется пелагической. Оплодотворение у трески наружное.
Африканские тиляпии (из окунеобразных) собирают отложенную и оплодотворенную икру в ротовую полость, в которой вынашивают ее до вылупления молоди. Рыбы в это время не питаются. Оплодотворение у тиляпий наружное.
У мелких кошачьих акул оплодотворение внутреннее, они откладывают крупные яйца, покрытые роговой капсулой и богатые желтком. Акулы маскируют их в укромных местах и некоторое время охраняют.
У катранов , или колючих акул , живущих в Черном море, также внутреннее оплодотворение, но их зародыши развиваются не в воде, а в половых путях самок. Развитие происходит за счет питательных запасов яйца. У катранов рождаются зрелые, способные к самостоятельной жизни детеныши.
Обыкновенная щука откладывает мелкую икру на водные растения. Оплодотворение у щук наружное.

(Ответ: 10 000 000 – треска, 500 000 – обыкновенная щука, 3 000 – кета, 300 – тиляпия, 20 – кошачья акула, 10 – катран. Плодовитость вида зависит от показателя смертности особей, составляющих этот вид. Чем смертность выше, тем, как правило, выше и плодовитость. У тех видов, которые мало заботятся о выживаемости своих потомков, смертность довольно большая. И в качестве ее компенсации увеличивается плодовитость. Повышение степени заботы о потомстве приводит к относительному снижению плодовитости вида.)

7*. Почему человек из птиц преимущественно разводит лишь представителей отряда курообразных и гусеобразных? Известно, что по качеству мяса, скорости роста, размерам, степени привыкания к человеку им не уступают ни дрофы, ни стрепеты, ни кулики, ни голуби.
(Ответ: у представителей курообразных и в меньшей степени гусеобразных очень высокая плодовитость. В среднем в кладке представителей куриных птиц 10–12, а у некоторых видов (перепела) – и до 20 яиц. В кладке разных видов гусеобразных в среднем 6–8 яиц. В то же время у голубей и дроф в кладке не более 2, а у куликов – не более 4 яиц.)

8*. Если любой вид способен к беспредельному росту численности, почему же существуют редкие и находящиеся под угрозой исчезновения организмы?

(Ответ: в этом «повинны» факторы-ограничители. Их действие перекрывает способности вида восстанавливать и увеличивать свою численность. Человек своей деятельностью благоприятствует усилению разнообразных факторов–ограничителей, которые снижают численность вида.)

Общие законы зависимости организмов от факторов среды

2. Выберите правильное определение закона ограничивающего фактора:

а) оптимальное значение фактора наиболее важно для организма;
б) из всех факторов, действующих на организм, наиболее важен тот, значение которого больше всего отклоняется от оптимального;
в) из всех факторов, действующих на организм, наиболее важен тот, значение которого меньше всего отклоняется от оптимального.

(Ответ: б. )

3. Выберите фактор, который можно считать ограничивающим в предлагаемых условиях.

1. Для растений в океане на глубине 6000 м: вода, температура, углекислый газ, соленость воды, свет.
2. Для растений в пустыне летом: температура, свет, вода.
3. Для скворца зимой в подмосковном лесу: температура, пища, кислород, влажность воздуха, свет.
4. Для речной щуки в Черном море: температура, свет, пища, соленость воды, кислород.
5. Для кабана зимой в северной тайге: температура; свет; кислород; влажность воздуха; высота снежного покрова.

(Ответ: 1 – свет; 2 – вода; 3 – пища; 4 – соленость воды; 5 – высота снежного покрова.)

4. Из перечисленных веществ с наибольшей вероятностью будет лимитировать рост пшеницы на поле:

а) углекислый газ;
б) кислород;
в) гелий;
г) ионы калия;
д) газообразный азот.

(Ответ: г. )

5*. Может ли один фактор полностью компенсировать действие другого фактора?

(Ответ: полностью никогда, частично может.)

Основные пути приспособления организмов к среде

1. Три основных способа приспособления организмов к неблагоприятным условиям среды: подчинение, сопротивление и избегание этих условий. К какому способу можно отнести:

а) осенние перелеты птиц с северных мест гнездования в южные районы зимовок;
б) зимнюю спячку бурых медведей;
в) активную жизнь полярных сов зимой при температуре минус 40 оС;
г) переход бактерий в состояние спор при понижении температуры;
д) нагревание тела верблюда днем с 37 оС до 41 оС и остывание его к утру до 35 оС;
е) нахождение человека в бане при температуре в 100 оС, при этом его внутренняя температура остается прежней – 36,6 оС;
ж) переживание кактусами в пустыне жары в 80 оС;
з) переживание рябчиками сильных морозов в толще снега?

(Ответ: избегание – а, з; подчинение– б, г, д; сопротивление – в, е, ж.)

2. Чем отличаются теплокровные (гомойотермные) организмы от холоднокровных (пойкилотермных)?
(Ответ: теплокровные организмы отличаются от холодно–кровных тем, что имеют высокую (как правило, выше 34 оС) и постоянную (колеблющуюся обычно в пределах одного-двух градусов) температуру тела.)

3. Из перечисленных организмов к гомойотермным относятся:

а) окунь речной;
б) лягушка озерная;
в) дельфин-белобочка;
г) гидра пресноводная;
д) сосна обыкновенная;
е) ласточка городская;
ж) инфузория-туфелька;
з) клевер красный;
и) пчела медоносная;
к) гриб подберезовик.

(Ответ: в, е. )

4. В чем преимущество гомойотермии над пойкилотермией?
(Ответ: постоянная внутренняя температура тела позволяет животным не зависеть от температуры окружающей среды; создает условия для протекания всех биохимических реакций в клетках; позволяет осуществлять биохимические реакции с высокой скоростью, что повышает активность организмов.)

5. В чем недостатки гомойотермии по сравнению с пойкилотермией?
(Ответ: гомойотермные животные в сравнении с пойкилотермными имеют большие потребности в пище и воде.)

6. Температура тела песца остается постоянной (38,6 °С) при колебаниях температуры окружающей среды в диапазоне от –80 °С до +50 °С. Перечислите приспособления, которые помогают песцу удерживать постоянную температуру тела.
(Ответ: шерстный покров, подкожный жир, испарение воды с поверхности языка (для охлаждении организма), расширение и сужение просветов кожных сосудов – физическая терморегуляция. Поведение, которое помогает менять температурные условия окружающей среды, – поведенческая терморегуляция. Развитая регуляция клеточных химических реакций, вырабатывающих тепло, которая происходит по команде из специального теплового центра в промежуточном мозге, – химическая терморегуляция.)

7. Можно ли бактерий, постоянно обитающих в горячих источниках гейзеров при температуре 70 оС и не способных выжить, если температура их клеток изменится всего на несколько градусов, назвать теплокровными организмами?
(Ответ: нельзя, так как теплокровные животные поддерживают постоянно высокую внутреннюю температуру благодаря внутреннему теплу, вырабатываемому самим организмом. Обитающие в горячих источниках бактерии используют внешнее тепло, но так как их температура всегда высокая и постоянная, их называют ложногомойотермными.)

8. Клесты строят гнезда и выводят птенцов зимой (в феврале). Это происходит потому, что:

а) у клестов есть особые приспособления, помогающие переносить низкие температуры;
б) в это время много корма, которым питаются взрослые птицы и птенцы;
в) им необходимо успеть вывести птенцов до прилета основных конкурентов – птиц из южных районов.
(Ответ: б. Основной корм клестов – семена хвойных пород. Они созревают в конце зимы – начале весны.)

9*. Какие птицы несколько десятилетий тому назад из средних и северных широт улетали осенью на юг, а сейчас живут круглый год в крупных городах. Объясните, с чем это связано.
(Ответ: грачи, утки-кряквы. Это связано с тем, что возросло количество доступной пищи зимой: увеличилось число помоек и свалок, появились незамерзающие водоемы.)

10*. Почему в холодных частях ареала можно встретить темноокрашенных рептилий чаще, чем в теплых? Например, обитающие за полярным кругом гадюки преимущественно меланисты (черные), а на юге – светлоокрашенные.
(Ответ: черный цвет в большей степени, чем какой-либо, поглощает тепло. Темноокрашенные рептилии быстрее нагреваются.)

11. При летнем похолодании стрижи бросают свои гнезда и перемещаются на юг, иногда на сотни километров. Птенцы впадают в оцепенение и способны в таком состоянии, без пищи, находиться несколько дней. При потеплении родители возвращаются. Объясните, чем вызваны откочевки.
(Ответ: при похолодании численность летающих насекомых, которыми питаются стрижи, резко уменьшается. Оцепенение птенцов стрижей – это приспособление к жизни в северных странах, где летнее похолодание наблюдается достаточно часто.)

12*. Почему птицы и млекопитающие легче переносят низкую внешнюю температуру, чем высокую?
(Ответ: снизить потери тепла можно многими способами, увеличить же теплоотдачу гораздо труднее. Основной путь для этого – испарение воды из организма. Однако в местах, где часто наблюдается высокая (более 35 оС) температура воздуха, обычно имеет место и дефицит влаги.)

13*. Объясните, почему у поверхности водоемов живут растения преимущественно зеленой окраски, а на больших морских глубинах – красной.
(Ответ: на глубину в несколько десятков и сотен метров проникают только коротковолновые лучи: синие и фиолетовые. Для их поглощения (с последующей передачей энергии молекулам хлорофилла) у водорослей имеется значительное количество красных и желтых пигментов. Они маскируют зеленый цвет хлорофилла, и растения выглядят красными.)

Основные среды жизни

1. Самые быстродвигающиеся животные живут в среде:

а) наземно-воздушной;
б) подземной (почва);
в) водной;
г) в живых организмах.

2. Назовите самое крупное животное, которое когда-либо существовало (и существует ныне) на Земле. В какой среде оно обитает? Почему в других средах обитания возникнуть и существовать такие крупные животные не могут?
(Ответ: синий кит. В водной среде выталкивающая (архимедова) сила позволяет значительно компенсировать силу тяготения.)

3. Объясните, почему в давние времена воины определяли приближение вражеской конницы, приложив ухо к земле.
(Ответ: проводимость звука в плотной среде (почва, земля) выше, чем в воздушной.)

4. Ученые-ихтиологи сталкиваются с серьезными проблемами при сохранении глубоководных рыб для музеев. Поднятые на палубу корабля, они в буквальном смысле слова взрываются. Объясните, почему это происходит.
(Ответ: на больших океанских глубинах создается колоссальное давление. Чтобы не быть раздавленными, организмы, живущие в этих условиях, должны иметь такое же давление внутри своего организма. При быстром поднятии на поверхность океана они оказываются «раздавленными изнутри». )

5. Объясните, почему глубоководные рыбы имеют либо редуцированные, либо гипертрофированные (увеличенные) глаза.
(Ответ: на большие глубины проникает очень мало света. В этих условиях зрительный анализатор должен быть либо очень чувствительным, либо он становится ненужным – тогда зрение компенсируется за счет других органов чувств: обоняния, осязания и др.)

6. Если смешать воду, песок, неорганические и органические удобрения, будет ли эта смесь почвой?
(Ответ: нет, т.к. почва должна иметь определенную структуру и в ее состав должны входить живые существа.)

7. Заполните пропуски, выбирая одно слово из пары в скобках.

(Ответ: не грозит, слабые, агрессивна, имеют, не имеют, не имеют, не имеют, большое.)

8*. В каких средах обитания животные имеют наиболее простое строение органа слуха (сравнивать необходимо близкородственные группы животных)? Почему? Доказывает ли это, что в этих средах животные плохо слышат?
(Ответ: в почве и воде. Это связано с тем, что проводимость звука в этих плотных средах наилучшая. Факт простой организации органов слуха этих животных не доказывает того, что они плохо слышат. Лучшее распространение звуковой волны в плотной среде способно компенсировать низкую организацию органов слуха.)

9. Объясните, почему постоянноводные млекопитающие (киты, дельфины) имеют гораздо более мощные теплоизоляционные покровы (подкожный жир), чем наземные звери, обитающие в суровых и холодных условиях. Для сравнения: температура соленой воды не опускается ниже –1,3 °С, а на поверхности суши она может падать до –70 °С.)
(Ответ: вода обладает значительно более высокой теплопроводностью и теплоемкостью, чем воздух. Теплый предмет в воде будет намного быстрее остывать (отдавать тепло), чем на воздухе.)

10*. Весной многие люди жгут пожухлую прошлогоднюю траву, обосновывая это тем, что свежая трава будет расти лучше. Экологи, напротив, утверждают, что это делать нельзя. Почему?
(Ответ: мнение о том, что после пала новая трава растет лучше, вызвано тем, что молодые проростки кажутся более дружными и зелеными на черном фоне пепелища, чем среди пожухлой травы. Однако это не более чем иллюзия. На самом деле во время пала многие побеги молодых растений обугливаются и их рост замедляется. В огне гибнут миллионы насекомых и других беспозвоночных, обитающих в подстилке и травянистом ярусе, уничтожаются кладки птиц, гнездящихся на земле. В норме органические вещества, составляющие пожухлую траву, разлагаются и постепенно переходят в почву. Во время пожара они сгорают и превращаются в газы, поступающие в атмосферу. Все это нарушает круговорот элементов в данной экосистеме, ее естественный баланс. Кроме того, сжигание прошлогодней травы регулярно приводит к пожарам: горят леса, деревянные постройки, столбы линий энергоснабжения и связи.)

Продолжение следует

*Задания повышенной сложности, имеющие познавательный и проблемный характер.