Бентос - совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте морей, озер и рек. По среде и способу обитания Бентос отличается от планктона - пассивно переносимых течениями организмов - и нектона - активных пловцов. Большинство бентосных животных имеют планктонные личинки, а некоторые виды нектона тесно связаны со средой бентали. Термин «демерсальный» (придонный) также используется для названия организмов, встречающихся на дне или у дна. Бентос является важной экологической группой, потому что он встречается во всех морских и материковых водоемах земного шара и имеет важное хозяйственное значение. Бентосные животные изменяют физические и химические свойства донных осадков. Кроме того, большинство ископаемых состоит из остатков бентосных организмов. Принято делить бентосные организмы на эпифауну и инфауну. Эпифауна - все те животные, которые живут на морском грунте или на растениях, скалах и т. д., выступающих над поверхностью дна. Инфауна состоит из тех животных, которые живут в грунте. Хотя большинство бентосных видов связано или только с эпифауной, или только с инфауной, небольшое количество их встречается в обеих средах.
Состав . Все типы морских организмов хорошо представлены в Бентос, за исключением гребневиков (Ctenophora) и щетинкочелюстных (Chaetognatha). Характерными группами, представленными в макробентосе (организмах размером больше 1 мм), являются многощетинковые черви, пластинчатожаберные моллюски, иглокожие, губки, асци-дии и ракообразные. Мейобентос, состоящий из организмов, размер которых примерно 0,1-1 мм, обычно представлен мелкими многощетинковыми червями, пластинчатожаберными моллюсками, копеподами (Harpacticoida), остракодами, некоторыми видами Ситасеа, нематодами, ресничными червями (Turbellaria) и фораминиферами.
Промежуточная фауна песка на мелководье составляет уникальный мейобентос. Организмы, размер которых меньше 0,1 мм, составляют микробентос. Эта группа включает бактерии, бентосные диатомовые водоросли, ресничные инфузории (Ciliata), амебы и жгутиковые. Хотя бактерии составляют небольшую часть общего веса или биомассы бентосного сообщества, они имеют большое значение в пищевой цепи моря. Бентосные бактерии возвращают биогенные элементы в экосистему и превращают детриты и растворенное органическое вещество в частички, которые могут использоваться более крупными организмами.
Многообразие и обилие видов Бентос меняется с широтой и глубиной, а также в зависимости от локальных условий среды. Число макробентосных видов может превышать 100 на 1 м2 на мелководье. Количество экземпляров колеблется от нескольких до тысячи на 1 м2. Микробентос недостаточно изучен, но сообщалось, что количество экземпляров достигает 105-109 на 1 м2. Биомасса Бентос колеблется от нескольких килограммов до десятых грамма на 1 м2. Разнообразие и численность Бентос уменьшается с глубиной. Эта зависимость численности от глубины является характерной чертой в масштабе океана и менее очевидна в пределах основных местообитаний. При определенных условиях среды, таких, какие встречаются в некоторых районах полярных морей и в устьях рек, фауна может состоять из нескольких видов, представленных огромными популяциями.
Окружающая среда. Бенталь обычно делится в соответствии с физиографическими зонами: супралитораль, литораль, сублитораль, батиаль, абиссаль и ультраабиссаль, или хадальная зона (см. Морская экология). Глубины, соответствующие каждой из основных зон, меняются с широтой, в зависимости от геологической структуры и различных факторов окружающей среды. Фауна морского дна на глубинах, превышающих 2000 м, обычно рассматривается как глубоководная, или абиссальный Бентос Химические и физические свойства среды бентали в пространстве изменяются постепенно, и поэтому нельзя провести резкие границы основных сред.
Пищевые циклы.
Основными источниками пищи для Бентос являются планктон, терригенный органический детрит и на мелководье крупные водоросли и цветковые растения. Там, где свет проникает до дна, бентосные диатомовые водоросли могут создать значительные количества пищи. В большинстве районов планктон является основным источником пищи, и высокая продукция Бентос обычно связывается с высокой продукцией планктона, обитающего в пелагиали. Терригенный детрит может переноситься мутьевыми потоками на большие расстояния от берега и на глубины. Бактерии также являются важным источником пищи для глубоководного Бентоса. По типу питания наиболее характерными для Бентос являются детритоядные.
Такие организмы, как губки, многие пластинчатожаберные моллюски (Pelecypoda), кри-ноиды (Crinoidea) и брахиоподы (Brachiopoda), извлекают детрит из вышележащих толщ воды. Другие организмы питаются донными осадками. Многощетинковые черви представляют наиболее важную группу из детритоядных. В результате их жизнедеятельности разрушаются осадочные структуры и изменяются химические свойства осадков. Животные, питающиеся осадками, обычно встречаются в иле и илистом песке. Животные, питающиеся взвесями, доминируют в эпифауне твердых субстратов и в инфауне крупного песка и гравия.
Организмы, питающиеся взвесями и обитающие на грунте или в грунте из мелкозернистых осадков, часто имеют специальные приспособления, чтобы избежать закупорки фильтрующего аппарата. При интенсивном накоплении осадков эти организмы погибают или приостанавливают свой рост. Рыбы, морские звезды, офиуры, многощетинковые черви (Nereis), некоторые моллюски, головоногие и крупные ракообразные являются в основном хищными и всеядными животными. Растительноядные животные встречаются на мелководье, где имеются крупные растения и обрастающие водоросли. Многие виды способны изменить свой способ питания, если позволяют условия. Так, некоторые пластинчатожаберные моллюски, обычно питающиеся взвесями, могут временами питаться осадками. Активно двигающиеся многощетинковые черви могут быть и детритоядными, и хищниками.
Размножение. Способ размножения бентосных животных - одна из наиболее характерных их особенностей. Большинство бентосных видов имеет пелагические личинки. Личинки могут жить в окружающей воде от нескольких часов до нескольких месяцев. Бентосные виды представлены двумя типами, обитающими в совершенно различных условиях окружающей среды и обладающими различными группами адаптации. Непрерывность какого-либо вида в ареале зависит от выживаемости личинок; таким образом, внешние условия - течения, температура или выедание - могут влиять на постоянство бентосной популяции. Прямое развитие, свойственное организмам Бентос, чаще встречается на больших глубинах и в полярных морях. Личинки многих бентосных видов способны активно выбирать подходящую среду. Метаморфоз может задержаться до тех пор, пока не будет найдено подходящее место для оседания.
Характер субстрата, очевидно, является основным фактором, вызывающим оседание личинок многих видов, особенно среди детритоядных. Оседание может быть связано с размерами и формой частицы, ее состоянием, органическим содержанием, шероховатостью поверхности или химическими свойствами субстрата. В некоторых случаях, как, например, среди устриц и балянусов, личинки оседают в местах, занятых взрослыми особями.
Бентосные сообщества. Повторяемость характерного видового состава позволила различать бентосные сообщества. Связь конкретного сообщества с особым типом субстрата настолько обычна, что бентосные сообщества определяются по характерным видам и субстратам. Связь субстрата и сообщества обусловлена тем, что большинство бентосных видов является детритоядным. Природа субстрата отражает другие важные факторы среды, такие, как движение воды и расстояние от берега. Различие фауны указывает на то, что более важными подразделениями субстрата являются ил, илистый песок, крупный песок, гравий и скалистые поверхности. Коралловые рифы являются особым типом сообщества, которое экологически связано с сообществами, развивающимися на скалистом дне и берегах.
Бентосные сообщества встречаются повсюду в море, за исключением немногих особых условий, таких, как в Черном море, где на глубине наблюдается исключительно высокая концентрация сероводорода. Обилие и разнообразие эпифауны заметно уменьшается в высоких широтах, так как инфауна остается почти постоянной. Кроме того, инфауна одинаковых грунтов на сравнимых глубинах является также сходной по таксономическому составу во всем мире. Предполагается, что эти свойства распределения отражают тот факт, что, за исключением температуры, среда инфауны меняется меньше, чем среда эпи-фауны. Наибольший контраст численности и разнообразия наблюдается между Бентос мелководья и Бентос глубоководных районов моря. Характерной особенностью бентосных сообществ, обитающих на мелководье, является заметное преобладание одного или нескольких видов.
От 1 до 12 видов могут составить 95% всего количества экземпляров и биомассы сообщества. Состав многих бентосных сообществ меняется через относительно короткие периоды времени. Сезонные колебания, очевидно, более заметны на мелководье. Почти все исследованные колебания численности животных связаны с изменениями скорее физической, чем биологической среды. На мелководье при резких изменениях погодных условий часто гибнет большое количество бентосных организмов. Способность к размножению у морских беспозвоночных столь велика, что популяция может быть быстро восстановлена очень небольшим количеством оставшихся особей.
Геологическое значение. Бентос изменяет осадки несколькими способами. Движение организмов инфауны разрушает тонкозернистые осадочные структуры, такие, как напластование. Детритоядные изменяют текстуру осадков выделением фекалий, и во многих местах мелководья последние являются основной компонентой отложений. Химический состав заглатываемых живыми организмами частиц осадков также меняется. Бентос поставляет значительное количество прочного остаточного материала. Песок, состоящий из вещества раковин, и гравий, состоящий почти полностью из бентосных остатков, часто встречаются в наше время и широко представлены в виде био-кластических карбонатных пород в ископаемых остатках. Почти все морские осадки изменяются до некоторой степени бентосными организмами.
Большинство окаменелостей в земной коре состоит из остатков бентосных животных. Хотя имеются сведения только о тех животных, которые имели прочные твердые части, палеозойские бентосные сообщества очень сильно напоминают современные сообщества. Соотношение между повторяемостью отдельных видов и литологической характеристикой субстрата напоминает современную зависимость сообщества-субстрат. Образ жизни указывает на структурное сходство с современными сообществами, развивающимися в подобных субстратах. Детритоядные преобладали и тогда большинство окаменелых сообществ палеозойской эры состоит в основном из остатков организмов эпифауны, но это, возможно, обусловливается факторами сохранения. Таксономические особенности Бентоса конца мезозойской эры сохранились до настоящего времени.
Экологическое сходство древних и современных бентосных сообществ дает возможность воспроизводить прошлые условия и изучать эволюцию сообществ организмов. Видов бентосных сообществ сохранилось больше, чем других животных сообществ, Большая часть организмов бентосных сообществ имеет прочный скелет, и Бентос населяет преимущественно зону отложений. Природа субстрата - основной фактор среды - сохранена. Для того чтобы использовать геологические данные бентосных сообществ, палеонтолог должен отличать остатки животных, которые жили в осадках, от тех животных, которые могли быть принесены течениями из других мест. Состояние сохранности - экологическая сторона ископаемого сообщества - и физические свойства осадков являются ценными критериями при реконструкции способа формирования ископаемых сообществ.
5.1 Планктон Планктон (от греч. planktos – парящий, блуждающий) – это совокупность пелагических организмов, не обладающих способностью к быстрым и активным передвижениям, пассивно переносимых течением. Планктонные организмы не могут противостоять течениям. К планктону относятся преимущественно микроскопические водоросли – фитопланктон, мелкие животные – зоопланктон и бактериопланктон. В состав планктона периодически включаются и парящие в толще воды личинки многих животных. Фитопланктон населяет слои воды с достаточной освещенностью, зоопланктон и бактериопланктон – всю толщу воды (рисунок 5.1). Фитопланктон имеет большое значение в жизни водоемов, поскольку является основным продуцентом органического вещества. Планктонные организмы располагаются либо на поверхности воды, либо в толще ее, либо даже в придонном слое. Для сохранения взвешенного в воде состояния у организмов планктона выработались различные приспособления: редукция скелета (у некоторых моллюсков); пропитывание водой (сцифоидные медузы); жировые включения (у ветвистоусых и веслоногих ракообразных); газовые включения (у синезеленых водорослей – газовые вакуоли); увеличение сопротивления формы – вытянуты по оси (лентовидные колонии диатомовых водорослей) или путем образования выростов (цератиум из водорослей). В зависимости от размеров тела организмы планктона делятся на группы:
ультрапланктон – размеры не превышают нескольких микрометров (бактерии);
наннопланктон (карликовый, мелкий планктон) – размеры тела составляют микрометры и их десятки;
микропланктон – десятые и сотые доли миллиметра;
мезопланктон – длина тела измеряется миллиметрами (крупные представители фитопланктона, главная часть зоопланктона морей;
макропланктон – длина тела составляет сантиметры;
мегалопланктон – размеры тела достигают десятки сантиметров.
Планктонные организмы являются важным пищевым компонентом многих водных животных (в том числе таких гигантов, как усатые киты, особенно если учесть, что для них, и прежде всего для фитопланктона, характерны сезонные вспышки массового размножения. ^ Рисунок 5.1 – Профиль океана и его обитатели Крупный украинский гидробиолог Ю.П. Зайцев выделил в планктонной пленке жизни тонкий, в несколько сантиметров, слой, назвав его «инкубатором моря» . За этим специфическим биотопом пелагиали в научной литературе закрепилось название «нейсталь». Указанный автор открыл и такое интересное явление как «антидождь трупов», обусловленное всплыванием на некоторое время отмерших организмов. До того как потонут, они, находясь в поверхностном слое, успевают обогатить его органическим веществом, которое во время штормов сбивается в известную все пену. Поэтому основание трофической пирамиды в приповерхностной пленке составляют сапротрофные микроорганизмы: они перерабатывают находящееся в избытке органическое вещество. 5.2 Нектон Нектон (от греч. nektos – плавающий) – это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном, способных противостоять силе течения и самостоятельно перемещаться на значительные расстояния. В основном это крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные водные течения. Для них характерна обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Типичными нектонными организмами являются рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водах, кроме рыб, к нектону относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые. Многие морские рыбы могут передвигаться в толще воды с огромной скоростью. Очень быстро, до 45–50 км/ч, плавают некоторые кальмары, парусники развивают скорость до 100–110 км/ч, а меч-рыба – до 130 км/ч. ^ 5.3 Плейстон и нейстон Организмы, которые пассивно плавают на поверхности воды или ведут полупогруженный образ жизни получили название плейстон (от греч. pleusis - плавание). Часто они используют как опору пленку поверхностного натяжения или образуют воздушные полости и другие поплавки. Типичными плейстонными животными являются сифонофоры, некоторые моллюски и др. Из растительных организмов к плейстону относятся саргассовые водоросли, ряски. Нейстон представляет собой своеобразную разновидность планктона. Нейстон (от греч. neustos – плавающий) – сообщество организмов, обитающих у поверхностной пленки воды. Организмы, обитающие сверху поверхностной пленки – эпинейстон , снизу – гипонейстон . К нейстону относят также обитателей верхнего пятисантиметрового слоя воды. Нейстон составляют некоторые простейшие, одноклеточные водоросли, мелкие легочные моллюски, водомерки, вертячки, личинки комаров и др. ^ 5.4 Бентос и перифитон Бентос (benthos – глубина) – совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Бентос подразделяется на фитобентос и зообентос . В основном представлен прикрепленными или медленно передвигающимися, а также роющимися в грунте животными. Только на мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих (консументы) и разрушающих (редуценты) его. На больших глубинах, куда не проникает свет, фитобентос (продуценты) отсутствует. Бентосные организмы различаются:
по образу жизни – подвижные (бродячие), мало подвижные (лежачие) и неподвижные (прикрепленные);
по способу питания – фотосинтезирующие, растительноядные, плотоядные, детритоядные;
по размерам – макро-, мезо-, микробентос.
Фитобентос морей в основном включает водоросли. У побережий встречаются также цветковые растения. Наиболее богат фитобентос на скалистых и каменистых участках дна. У побережий ламинарии и фукусы иногда образуют биомассу до 30 кг на 1 м 2 . На мягких грунтах, где растения не могут прочно прикрепляться, фитобентос развивается в основном в защищенных от волн местах. Фитобентос пресных вод представлен диатомовыми и зелеными водорослями. Обильны прибрежные растения, располагающиеся от берега вглубь четко выраженными поясами. В первом поясе произрастают полупогруженные растения (тростники, камыши, рогоз и осоки). Второй пояс занимают погруженные растения с плавающими листьями (кубышки, кувшинки, ряски). В третьем поясе преобладают погруженные растения – рдесты, элодея и др. Все водные растения по образу жизни можно разделить на две основные экологические группы: гидрофиты – растения, погруженные в воду только нижней частью и обычно укореняющиеся в грунте, и гидатофиты – растения, полностью погруженные в воду, но иногда плавающие на поверхности или имеющие плавающие листья. Наиболее многочисленны бентосные формы на мелководьях. С глубиной численность бентоса резко падает. В пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях и океанах. В основном это простейшие, некоторые губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, мшанки, моллюски и личинки насекомых. Организмы бентоса делятся на группы:
прикрепленные формы (губки, кораллы, морские лилии, представители моллюсков, ракообразных);
лежащие организмы (морские гребешки из двустворчатых моллюсков, полихеты из кольчатых червей, плоские морские ежи из иглокожих);
закапывающиеся организмы (пескожил);
сверлящие организмы (корабельный червь из двустворчатых моллюсков);
свободно двигающиеся организмы (раки, крабы, иглокожие, личинки насекомых, взрослые насекомые – водяные клопы, жуки плавунцы и водолюбы).
Своеобразной группой водных организмов является перифитон (от греч. peri – около и phyton – растение). Это совокупность организмов, которые поселяются на подводных предметах или растениях и образуют так называемые обрастания на природных или искусственных твердых поверхностях – камнях, скалах, подводных частях судов, сваях, гидротехнических сооружениях (водоросли, усоногие раки, моллюски, мшанки, губки и др.). Организмы перифитона – это обрастатели. Морфологическая пластичность водных организмов различная. Они обладают меньшей экологической пластичностью, чем наземные, так как вода – более стабильная среда и абиотические факторы ее претерпевают сравнительно незначительные колебания. Наименее пластичны морские растения и животные. Они очень чувствительны к изменениям солености воды и ее температуры. Пресноводные животные и растения, как правило, гораздо пластичнее, чем морские, поскольку пресная вода как среда жизни более изменчива. Самыми же пластичными являются солоноватоводные обитатели. Они адаптированы и к высокой концентрации растворенных солей и к значительному опреснению. Однако насчитывается сравнительно небольшое количество их видов, поскольку в солоноватых водах экологические факторы претерпевают существенные изменения. Экологическая пластичность служит важным регулятором расселения организмов. Как правило, гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены довольно широко.
Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность. в водной среде больше стенобионтов, так как она по своим свойствам относительно стабильна и амплитуды колебания отдельных факторов малы
Стенобионтам противопоставлены убиквисты. Они, в отличие от стенобионтов, могут существовать в самых разнообразных условиях.
Адаптивные особенности водных растений . Водные растения в отличие от наземных поглощают влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей воды, поэтому их организация имеет свои особенности. У них слабо развиты проводящие ткани, а также корневая система. Поскольку корни служат в основном для прикрепления к подводному субстрату, они лишены корневых волосков. Мощное развитие корневой системы у некоторых из них – кувшинок, кубышек – обеспечивает вегетативное размножение и запасание некоторых веществ.
Главной структурной особенностью гидрофитов является наличие крупных межклетников и полостей, создающих особую воздушную ткань, которая обеспечивает плавучесть органов. Подводные гидрофиты отличаются от надводных отсутствием функционирующих устьиц, тонкими рассеченными листьями, слабым развитием механических тканей. Интенсивный газообмен при недостатке в воде растворенного кислорода обеспечивается либо очень длинными и тонкими стеблями и листьями, покровы которых легко проницаемы для кислорода, либо сильной расчлененностью листьев.
У ряда растений развита гетерофилия (разнолистность). У кувшинок и кубышек плавающие листья сильно отличаются от погруженных – их верхняя поверхность плотная и кожистая, с большим количеством устьиц, что способствует лучшему газообмену с воздухом, на нижней стороне устьиц нет.
Из-за низкой температуры воды, отрицательно влияющей на органы размножения, и высокой плотности среды, затрудняющей перенос пыльцы, погруженные в воду растения размножаются вегетативным путем. Однако многие из них выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Их пыльца, плоды и семена разносятся ветром и поверхностными течениями. Поверхностные течения используют и прибрежные растения. Их плоды обладают высокой плавучестью и могут длительное время, находясь в воде, не терять всхожести.
Адаптивные особенности водных животных . Адаптации животных к водной среде более разнообразны, чем растений. Для животных, обитающих в толще воды, характерны, прежде всего, приспособления, увеличивающие их плавучесть и позволяющие им противостоять движению воды и течениям. У мелких форм наблюдается редукция скелетных образований. Они имеют пористые раковины или полые внутри иглы скелетов. Удельная плотность тела уменьшается за счет наличия воды, воздуха или жира в тканях.
Для пассивно плавающих в толще воды животных характерно также увеличение удельной поверхности тела. Это достигается уплощением тела, образованием всевозможных шипов, выростов.
Активное плавание осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, а также изгибания тела. Получило распространение плавание реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Так некоторые кальмары развивают скорость 40–50 км/час. У более крупных животных имеются специализированные конечности – плавники, ласты. Тело у таких животных покрыто слизью и имеет обтекаемую форму.
Пресноводные животные при передвижении используют поверхностную пленку воды. По ней свободно бегают жуки-вертячки, клопы-водомерки. Их покровы не смачиваются водой, а конечности имеют особое строение.
Донные организмы, наоборот, вырабатывают приспособления, уменьшающие плавучесть и позволяющие удерживаться на дне даже в быстротекущих водах. Хорошо известны тяжелые раковины моллюска тридакны, которые свободно лежат на малой глубине и удерживаются на рифах благодаря своей массе.
Только в водной среде встречаются животные, ведущие неподвижный образ жизни. Из прикрепленных к грунту наиболее известны губки, гидроидные и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др.
Для водных животных имеет значение давление среды. Среди эврибатных – обитающих и при высоком и при низком давленях – выделяются голотурии, живущие на глубине от 100 до 9000 м. Среди стенобатных – морские лилии, погонофоры, обитающие на глубинах от 3000 до 10 000 м. Для глубоководных животных характерно слабое развитие или отсутствие известкового скелета, редукция органов зрения, усиление развития осязательных рецепторов, отсутствие пигментации тела или, наоборот, темная окраска.
По сравнению с наземными сообществами биоценозы водных организмов имеют некоторые существенные отличия. Главное из них – микроскопические размеры подавляющего большинства продуцентов. Другая характерная черта – наличие тесных межорганизменных связей через среду, в частности, существование различных биохимических влияний, играющих важнейшую роль в организации сообществ.
Бентос состоит из организмов, живущих на дне водоемов и не способных продолжительное время плавать в воде. В систематическом отношении делится на растительный бентос, или фитобентос, и животный бентос, или зообентос.
В противоположность планктическим организмам донные животные и растения не нуждаются в облегчении своего веса, поэтому многие из них, в особенности живущие в прибрежной области, отличаются крепостью строения и нередко значительным отложением извести. Личиночные стадии большого числа морских бентических животных входят в состав планктона, в пресных водах это является лишь исключением. Между бентосом и планктоном нельзя провести резкой границы. Имеется довольно большое количество животных, главным образом из ракообразных и червей, которые могут на некоторое время подниматься в толщу воды в период размножения или для добывания пищи. Те из них, которые пребывают в воде продолжительное время, могут, другими словами, вести и бентический и планктический образ жизни, относятся к группе планктобентоса или бентопланктона.
Строение бентических организмов в большей степени зависит от характера субстрата, на котором они живут, а также от освещенности, силы волнения и т. п. Поэтому наблюдаются сильные отличия в строении близких форм, живущих на мягком грунте или на камнях, в зоне прибоя или на больших глубинах, на полном свету или в темноте.
По отношению к субстрату организмы бентоса делятся на следующие группы.
1. Прикрепленные организмы (сессильный бентос). Главная масса растительного бентоса относится к числу прикрепленных форм; цветковые растения укрепляются обычно на мягком грунте при помощи корневищ, большое количество водорослей прикрепляется к твердому субстрату своими ризоидами. Среди зообентоса сидячими являются губки, гидроиды, кораллы, морские лилии, многие черви, мшанки, многие двустворчатые моллюски, усоногие раки, асцидии и ряд других животных. Общая форма тела прикрепленных животных обычно вытянутая. Очень часто они являются колониальными организмами, как, например, губки, гидроиды, кораллы и мшанки, образующие колонии путем почкования. Органы движения обычно редуцируются или изменяют спою функцию. Прикрепленные животные, несмотря на отсутствие передвижения, легко распространяются благодаря образованию свободноплавающих личиночных стадий, переносимых течениями. Животные могут вести сидячий образ жизни только в водной среде, так как только в ней они могут получать необходимую им пищу в виде приносимого водою планктона или опускающегося сверху органического детрита.
Среди пресноводных животных особенно сильно развиты органы прикрепления у реофильных форм, живущих на быстром течении. Форма тела уплощенная, обтекаемая. Прикрепление происходит благодаря различным присоскам, прицепкам (личинки ряда насекомых).
2. Лежащие организмы. Животные, лежащие на мягком грунте, отличаются сильно расширенным и низким телом. Много плоских форм находится среди донных рыб, например камбаловых, а также головоногих моллюсков. Плоской формой тела обладают также некоторые крабы, двустворчатые моллюски, морские ежи и другие животные, некоторые из них имеют выросты, расположенные в одной плоскости.
3. Закапывающиеся организмы. Закапывающиеся в грунт животные, совокупность которых называется инфауной, в противоположность эпифауне, представленной, главным образом, прикрепленными и свободно двигающимися организмами, встречаются во многих группах животного мира, преимущественно среди червей, морских ежей, голотурий, брюхоногих и двустворчатых моллюсков, плеченогих, ракообразных, личинок насекомых и ряда других групп. Многие животные погружаются в грунт в защитных целях. Они живут в ходах или трубках, часто укрепленных какими-либо выделениями; длина ходов иногда в несколько раз превышает длину самого организма. Некоторые животные свободно двигаются в грунте, поглощая его для извлечения находящегося в нем органического вещества или активно отыскивая добычу.
Закапывание в грунт вызывает ряд изменений в строении животных. Закапывающиеся в песок неправильные морские ежи лишены аристотелева фонаря, их иглы превращены в органы копания. Раковина живущих в грунте моллюсков становится гладкой, тонкой, неплотно закрывающейся; хорошо развитая нога лишена биссусной железы; для сообщения с внешней средой служат длинные сифоны, нередко превышающие длину самого животного.
4. Сверлящие организмы. Сверлению подвергаются плотные осадочные породы, скалы, сложенные из известняка, песчаника, сланцев и даже гранита, а также мрамор, бетон, кирпич, дерево и раковины моллюсков. К числу морских сверлящих организмов относятся некоторые водоросли, губки, черви, моллюски и раки. В пресных водах наиболее обычными сверлящими животными являются личинки некоторых насекомых, минирующие листья и стебли водных растений или делающие ходы в глинистых берегах.
Водоросли, а из животных губки, черви и некоторые моллюски прокладывают ходы в известняке или в раковинах при помощи выделяемой кислоты, растворяющей известь. Некоторые моллюски механически сверлят горные породы и дерево зубцами и гребнями, расположенными на раковине; представители бокоплавов и равноногих раков сверлят дерево сильно развитыми ротовыми придатками. Сверлящие организмы обычно никогда не покидают своего жилища, увеличивая его объем по мере роста, поэтому, по существу, являются узниками. Питание происходит за счет взвешенных в воде мелких организмов планктона и органического детрита; животные, поражающие дерево, могут питаться древесиной. Наличие свободноплавающих личинок обусловливает широкое распространение сверлящих организмов.
5. Свободно двигающиеся организмы (вагильный бентос). Многие животные двигаются по дну при помощи различно устроенных конечностей, иглокожие обладают амбулакральными ножками, органом движения моллюсков служит нога, простейшие двигаются при помощи ресничек или псевдоподий. Некоторые растения, как, например, донные диатомеи, также обладают способностью к движению.
Еще интересные статьи
Бентос (от греч. benthos — глубина) - совокупность животных и растений, обитающих на дне или связанных с дном; многие из этих организмов проходят планктонную стадию развития, способствующую их расселению. По преобладающим размерам составляющих Бентос организмов его разделяют на микробентос (бактерии, простейшие, донные диатомовые водоросли и др.), мейобентос (мелкие черви, рачки и др. организмы с длиной тела обычно не более2 мм) и макробентос (донные организмы крупнее2 мм). Различают фитобентос — водоросли и морские травы, которые заселяют лишь освещенные части шельфа, и зообентос — донных животных, заселяющих дно океана вплоть до ультраабиссальных глубин. Организмы зообентоса могут обитать на слоевищах растений, на поверхности грунта (эпифауна), зарываться в относительно мягкий грунт (инфауна) или вбуравливаться в непрочные скальные породы (эндолитофауна); они различаются степенью подвижности (от прикрепленных форм до активно ползающих). Виды, связанные с грунтом, но способные к активному плаванию, выделяются в нектобентос (скат, камбала и др.). Среди животных Бентоса часть питается непосредственно растениями (фитофаги), другие потребляют органические вещества, взвешенные в придонном слое воды (сестонофаги) или содержащиеся в грунте (детритофаги), хищники питаются животными; кроме того, есть питающиеся падалью (некрофаги) и всеядные. Организмы Бентоса играют большую роль в природных экосистемах, образуя сложные пищевые (трофические) цепи и оказываясь пищей для рыб, млекопитающих и птиц. Многие представители Бентоса издавна употребляются в пищу людьми и служат объектами промысла и культивирования.
Фитопланктон является основой питания для зоопланктона и бентоса. В тоже время развитие гидробионтов зависит от видового состава и обилия погруженных растений и растений с плавающими листьями. Чем разнообразнее состав и структура зарастания водной растительности, тем разнообразнее и богаче в ней зоопланктон (Баклановская, 1956).
Обратная зависимость наблюдается между растительностью и биомассой зообентоса. Высокая продуктивность бентоса в пресных водоемах отмечается на слабо заросших грунтах, с небольшим количеством растительных остатков и слабой аккумуляцией (Воноков, 1956; Косова, 1958). Ухудшение в водоеме кислородного режима, уменьшение притока биогенных элементов и преобладания в балансе процессов накопления органических веществ, приводят к доминированию моновидовых или обедненных растительных группировок и, следовательно, к снижению продуктивности фитопланктона, зоопланктона и зообентоса.
По наблюдениям М.В.Павловой среднегодовая биомасса бентоса наиболее продуктивных участков озера Иссык-Куль -заливов, составляет 104,2 кг/га. Для сравнения: средняя биомасса бентоса в прибрежной зоне Байкала равна 220 кг/га. По величине продуктивности бентоса Иссык-Куль относится к водоемам средней кормности.
- 2.Сущность биологической целесообразности.
Во взаимосвязанности всех явлений Вселенной лежат истоки целесообразности, царящей в живой природе. То есть истоки феномена жизни следует искать в структуре и особенностях развития Вселенной.
Феномен целесообразности (телеологичности) изначально присущ природе. В его основе лежит принцип оптимальности, причина которого в единстве Вселенной и взаимодополнительности всех протекающих в ней процессов. Раздражимость, инстинкт, психика, разум - все это лишь некоторые наиболее привычные нам проявления феномена целесообразности. Можно показать, что все они являются конкретными механизмами, найденными природой для реализации принципа оптимальности. Так человек, использует свой разум для оценки последствий своих шагов в целях нахождения наиболее оптимального варианта поведения. Психика животных также служит этой цели, но “степень проникновения в будущее” у психики гораздо меньше, чем у разума. То, что мы понимаем под конкретными законами природы, выполняет аналогичные функции, но еще с более незначительной “степенью проникновения в будущее”. Так из квантовой теории известно, что даже в процессе взаимодействия двух элементарных частиц присутствует парадоксальная фаза, когда частицы каким-то образом получают информацию (прогноз) о ближайшем будущем. В основу принципа оптимальности могут быть положены два взаимодополнительных постулата:
1) любая система стремится занять состояние, в котором любое изменение внутри системы практически не влияет (влияет минимально возможным образом) на состояние системы в целом;
2) из всех возможных состояний в каждый момент времени реализуется то состояние, с которым связано наименьшее количество изменений.
Первый постулат лежит в основе динамики Вселенной, заставляя ее эволюционировать от неравновесных состояний ко все более равновесным. Второй постулат запрещает скачкообразные переходы в равновесные состояния, заставляя всегда выстраивать четкие причинно-следственные цепи событий. Можно видеть, что второй постулат возникает вследствие действия принципа Ле Шателье - Брауна (природа пытается затормозить любые изменения) при попытках системы перейти в равновесное состояние, то есть он взаимодополнителен к первому постулату.
Резонно возникает вопрос: если в любой момент времени природа реализует только оптимальные состояния и процессы, почему же в мире так много абсурда, ошибок, далеких от понятия оптимальности? Или может быть человек, приведший планету к экологической катастрофе, является исключением, для которого закон оптимальности не писан? Но ведь не только человек совершает абсурдные поступки. Разве есть какая-то оптимальность в поведении ночной бабочки, летящей на огонь, или стаи саранчи, уничтожающей всю растительность в округе и затем гибнущей от голода, или мухи, бьющейся о стекло? Оказывается есть. Так, например, муха, бьющаяся о стекло, задействует один из самых эффективных алгоритмов поиска оптимального решения: метод случайного поиска. Муха не имеет того аналитического аппарата, который есть у человека. Это мы понимаем, что нужно чуть отклониться в сторону и вылететь в открытую форточку. Мухе же не известно, есть ли вообще выход из той ситуации, в которую она попала. Но случайный поиск гарантирует, что решение рано или поздно будет найдено, если оно, в принципе, возможно. Более того, случайный поиск позволяет иногда находить выход даже из, казалось бы, тупиковых ситуаций (так муха может найти свое решение задачи, а не то, которое для нее приготовили мы, например, она может отыскать и вылететь в щель, о которой мы даже не подозревали). Причем если функция (ситуация) сама имеет случайный характер (или ее характер неизвестен), то данный метод дает наименьшее среднестатистическое время поиска ее экстремума.
Природа очень часто задействует подобные алгоритмы оптимизации. Так, например, очень показательна в этом смысле тактика поиска мест взятка (нектара и пыльцы), осуществляемая пчелиной семьей. Если одна из пчел найдет богатую цветочную поляну, то при возвращении в улей она совершает свой знаменитый “танец на сотах”, который “рассказывает” другим пчелам, куда нужно лететь, сколько энергии для этого потребуется, какие именно цветы растут на поляне и т.п. После этого множество пчел вылетает по месту назначения. При этом они демонстрируют хорошее понимание переданной им информации. Но почему-то не все пчелы, наблюдавшие танец, достаточно пунктуальны.
Некоторые из них сбиваются с пути или даже изначально летят в неправильном направлении, иногда в совершенно противоположном. Это уменьшает количество принесенного в улей взятка. Но, оказывается, подобные ошибки изначально запрограммированы и несут в себе большую пользу. В принципе, природа могла бы наградить пчел абсолютной роботоподобной безошибочностью в понимании друг друга. Но она дала пчелам “право на ошибку”. Даже процент пчел, сбившихся с пути, определен достаточно строго (около 5%). Именно “ошибочные” вылеты приносят как правило в улей информацию о других богатых источниках взятка, на которые эти пчелы иногда случайно натыкаются.
Без определенной доли ошибки, абсурда, случайности природа не смогла бы развивать и усложнять свои формы. Поэтому, наверное, А.С.Пушкин назвал случай “богом-изобретателем”. Именно здесь реализуется та самая свобода выбора, без которой немыслима гармония в системе. Системы, структура которых лишена неопределенности, случайности, ошибки, нежизнеспособны, так как они далеки от гармонии - наиболее объективного оптимального состояния. Они неспособны развиваться, а потому для Вселенной они бесполезны. Поэтому они довольно быстро разрушаются (накапливают ошибку). Механизмы этого разнообразны. Гармоничное соотношение между строгой предопределенностью и свободой выбора в структуре системы определяется “золотой пропорцией”.
- 3.Биологическая изоляция и её роль в преобразовании популяций.
Изоляция (от франц. isolation — отделение, разобщение) (биологическая), ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания разных форм организмов; один из элементарных факторов эволюции. Ч. Дарвин на примере островных фаун и флор показал роль И. в возникновении, расширении и углублении различий между близкими формами живых организмов. Если какая-либо, чаще периферическая, часть исходной популяции изолируется какими-либо географическими преградами, то со временем эта часть популяции может превратиться в самостоятельный вид. Такой географический способ видообразования , по мнению многих биологов, — единственный или, во всяком случае, главный путь видообразования.
В макроэволюционном плане И. обусловливается нескрещиваемостью разных видов, т. е. преимущественно носит характер репродуктивной И. В микроэволюционном плане, т. е. на внутривидовом уровне, различают 2 основные группы И.: территориально-механическую, к которой относятся все случаи возникновения преград между разными частями населения или разными популяциями (например, водные барьеры для сухопутных и суша для водных организмов, горы для долинных и долины для горных видов и др.), и биологическую, которая подразделяется на 3 подгруппы:
а) экологическая И. — индивиды двух или большего числа биотипов редко или совсем не встречаются в течение репродукционного периода:
б) морфо-физиологическая И. — копуляция затруднена или невозможна по морфологическим или этологическим (поведенческим) причинам;
в) собственно генетическая И., обусловленная неполноценностью (снижение жизнеспособности, плодовитости или полная стерильность) гибридов, полученных в результате соответствующих скрещиваний.
Все виды И. могут оказывать на популяции различное давление, так как любая форма И. может быть количественно выражена в разной степени. Территориально-механическая И. (на больших территориях — географическая) приводит к аллопатрическому формообразованию и при достаточно длительном действии обычно вызывает появление какой-либо формы биологической И. Случаи первичного возникновения биологической И. могут повести к симпатрическому формообразованию.
Биологическую изоляцию обеспечи-вают две группы механизмов: устра-няющие скрещивание (докопуляционные) и изоляция при скрещивании (послекопуляционные).
Спариванию близких форм препят-ствуют различия во время половой активности и созревания половых про-дуктов. В природе обычна биотопическая изоляция, при которой потенциальные партнеры по спариванию не встречают-ся, так как они чаще обитают в разных местах. Так, часть зябликов (Fringillacoelebs) гнездится в Московской облас-ти в лесах таежного типа, а другая — в невысоких и редких насаждениях с большим числом полян. Потенциаль-ная возможность перекрестного спари-вания особей этих групп несколько ограничена. Интересный пример биотопической изоляции - симпатрические внутривидовые формы у обыкно-венной кукушки (Cuculuscanorus). В Европе обитает несколько «биологи-ческих рас» кукушек, различающихся генетически закрепленной окраской яиц. В Восточной Европе одни откла-дывают голубые яйца в гнезда обыкно-венной горихвостки и лугового чекана, другие — светлые в крапинку яйца в гнезда мелких воробьиных птиц, имею-щих яйца сходной окраски. Изоляция между этими формами кукушек под-держивается за счет уничтожения вида-ми-хозяевами недостаточно замаски-рованных яиц. У многих видов пред-почтение биотопа — эффективный изо-ляционный механизм.
Большое значение в возникнове-нии и поддержании биологической изо-ляции у близких форм имеет этоло-гическая изоляция — осложнения спа-ривания, обусловленные особенностя-ми поведения. Ничтожные на пер-вый взгляд отличия в ритуале ухажи-вания и обмене зрительными, звуко-выми, химическими раздражителями будут препятствовать продолжению ухаживания.
Важным изолирующим механиз-мом, затрудняющим скрещивание близ-ких видов, оказывается возникновение морфофизиологических различий в органах размножения (морфофизиологическая изоляция).
Вторая большая группа изолирую-щих механизмов в природе связана с возникновением изоляции после опло-дотворения (собственно-генетическая изоляция), включающей гибель зигот после оплодотворения, развитие пол-ностью или частично стерильных гиб-ридов, а также пониженную жизнеспо-собность гибридов.
- 4.Представление о гено- и фенотипе.
Генотип, совокупность всех генов, локализованных в хромосомах данного организма. В более широком смысле Г. — совокупность всех наследственных факторов организма — как ядерных (геном), так и неядерных, внехромосомных (т. е. цитоплазматических и пластидных наследственных факторов). Термин предложен датским биологом В. Иогансеном (1909). Г. — носитель наследственной информации, передаваемой от поколения к поколению. Он представляет собой систему, контролирующую развитие, строение и жизнедеятельность организма, т. е. совокупность всех признаков организма — его фенотип . Г. — единая система взаимодействующих генов, так что проявление каждого гена зависит от генотипической среды , в которой он находится. Например, красная окраска цветков у некоторых сортов душистого горошка возникает только при одновременном присутствии в Г. доминантных аллелей двух различных генов, тогда как порознь каждая из этих аллелей обусловливает белую окраску цветков. Взаимодействие Г. с комплексом факторов внутренней и внешней среды организма обусловливает фенотипическое проявление признаков. Примером влияния среды на фенотипическое проявление Г. может служить окраска меха у кроликов т. н. гималайской линии: при одном и том же Г. эти кролики при выращивании на холоде имеют чёрный мех, при умеренной температуре — «гималайскую» окраску (белая с чёрными мордой, ушами, лапами и хвостом), при повышенной температуре — белый мех. Потомки этих трёх групп животных наследуют не какую-то одну неизменную окраску меха, а способность давать определенную окраску, различную в разных условиях среды. Поэтому в общем виде правильнее говорить, что Г. определяет наследование не конкретных признаков, а норму реакции организма а все возможные условия среды. На разных этапах развития особи в активном состоянии находятся то одни, то др. гены; поэтому Г. в онтогенезе функционирует как изменчивая подвижная система.
Термин «Г.» иногда употребляют в более узком смысле для обозначения лишь группы генов или даже отдельных генов, наследование которых составляет предмет наблюдения.
Например, в расщепляющемся потомстве от моногибридного скрещивания АА (аа принято говорить о генотипах АА, Аа и аа, отвлекаясь от возможных различий между соответствующими особями (или группами особей) по др. генам.
Фенотип, особенности строения и жизнедеятельности организма, обусловленные взаимодействием его генотипа с условиями среды. В широком смысле термин «Ф.», предложенный дат. биологом В. Иогансеном в 1909, обозначает всю совокупность проявлений генотипа (общий облик организма), а в узком - отдельные признаки (фены), контролируемые определёнными генами . Понятие Ф. распространяется на любые признаки организма, начиная от первичных продуктов действия генов - молекул РНК и полипептидов и кончая особенностями внешнего строения, физиологических процессов, поведения и т.д.
На уровне первичных продуктов действия генов связь между генотипом организма и его Ф. вполне однозначна: каждой последовательности нуклеотидов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) соответствует одна вполне определённая последовательность нуклеотидов в молекуле рибонуклеиновой кислоты (РНК) и соответственно одна определённая последовательность аминокислот в полипептидной (белковой) цепи. Однако и на этом уровне последовательность нуклеотидов в ДНК, т. е. её первичная структура, однозначно определяет только строение синтезируемых на её основе РНК и белков, но не время их синтеза или количество этих продуктов, подобно тому, как типографская матрица определяет содержание текста, но не время его печатания или тираж. Время же активации отдельных генов и интенсивность их «считывания» зависят как от предшествовавшей работы др. генов, так и от комплекса внутриклеточных факторов и факторов внешней среды.
На вышестоящих уровнях биологической организации, т. е. на уровне клеток, тканей, органов, систем органов и организма в целом, взаимоотношения между генотипом и Ф. ещё сложнее. В этих случаях каждый признак - результат взаимодействия продуктов многих генов, которое, в свою очередь, зависит от конкретных условий среды. Особенно наглядно это видно на примере количественных признаков. Изучая вес зёрен в нескольких самоопыляющихся, т. е. генетически однородных, линиях растений фасоли, Иогансен обнаружил, что у растений одного генотипа зерна варьируют по весу, т. е. имеют разный Ф. Причём границы изменчивости веса зёрен разных линий часто перекрываются (одни и те же Ф. могут соответствовать разным генотипам). Вместе с тем между разными линиями, выращиваемыми в одинаковых условиях, имеются стабильные наследственные различия в среднем весе зёрен. Однако и средний вес зёрен в каждой линии может изменяться в зависимости от условий среды, например режима питания растений. Т. о., относительная роль наследственности и среды в становлении признаков может быть очень разной. Изучение количественных признаков, имеющих важное практическое значение в сельском хозяйстве и медицине, проводят специальными биометрическими методами анализа наследуемости признаков.
- 5.Загрязнение почвы.
Загрязнение почв вызывают самые различные вещества - микроэлементы металлов, микродозы органических загрязнителей, продукты ассенизации и дезинфекции, средства защиты растений, углеводороды и радиоактивные вещества. Загрязнение почв губительно сказывается на растениях, приводя к накоплению в них токсичных элементов; эта биоаккумуляция опасна и для человека. Кроме того, попавшие в землю химикаты могут вызвать коррозию подземных коммуникаций. В наибольшей степени загрязнению подвергаются почвы в горнодобывающих районах, в местах интенсивного земледелия, а также почвы прилегающих к автодорогам лугов и пашен, земли, куда сбрасываются стоки агропромышленных предприятий или отстойный ил, образовавшийся после очистки городских стоков. Большая часть загрязненных земель находится в крупных промышленных регионах. Техногенное загрязнение почвы потребовало разработки особых методов ее регенерации и охраны.
Химическое загрязнение почвы - изменение химического состава почвы , возникшее под прямым или косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения .
Биологическое загрязнение почвы - составная часть органического загрязнения, обусловленного диссеминацией (распространением) возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, а также вредными насекомыми и клещами, переносчиками возбудителей болезней человека, животных и растений.
- 6.Кислотные дожди, их происхождение, последствия воздействия на природные объекты.
Впервые термин «кислотный дождь» был введен в году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O —> H2CO3). . Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
В году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина - кислота и основание . Он назвал кислотами вещества, котoрые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (Н+). Основаниями он назвал вещества, котрые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН изпользуют в качестве показателя кислотности воды. Термин рН значит в переводе с английского - показатель степени концентрации ионов водорода.
Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах присутствуют как ионы водорода (Н+), так и гидроксид-ионы (ОН). Когда концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0 до 14). При растворении кислот в воде повышается концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность воды. При этом, с повышением концентрации ионов водорода (Н+) понижается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы, значение рН которых на приведенной шкале находится в пределах от 0 до <7, называются кислыми. Когда в воду попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода (Н+). Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до 14, называются щелочными.
Следует обратить внимание ещё на одну особенность шкалы рН. Каждая последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении концентрации ионов водорода (Н+)(и соответственно кислотности) в растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например, кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со значением рН9.
Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций.
Соединения серы (— H2S(в малых количествах, при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (кислотные оксиды, ангидриды) — например, оксид азота (IV) NO2.Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара.
Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки . Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии , которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.
По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий , кадмий , и свинец из донных отложений и почв.
Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания.
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов.
Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.
- 7.Технологии утилизации отходов промышленности.
Необходимость обеспечения экологической безопасности и повышения экономической эффективности утилизации отходов вынудили ученых и специалистов осуществить разработку отечественной технологии высокотемпературной (1500-1600°С) утилизации твердых бытовых отходов с получением пиролизного газа и выработкой электроэнергии. Эта технология позволяет перерабатывать отходы любой калорийности и влажности, одновременно с ТБО возможна переработка некоторых видов промотходов. Высокотемпературный пиролиз газов с полным разложением органических составляющих и их очистка позволяют производить их дальнейшее дожигание в промышленных котлах. Получаемая электроэнергия для собственных нужд и продажи потребителям в 2 раза дешевле, чем получаемая традиционными способами.
Экологически безопасная технология утилизации жидких отходов предприятий горной промышленности. Технология очистки сточных вод основана на хемосорбционном извлечении ионов тяжелых и редких металлов полимерными фильтрующими материалами ВИОН и включает следующие стадии:
1) предварительная фильтрация и отстаивание с целью удаления из водных растворов механических примесей;
2) сорбционная очистка от ионов Те (II), Те (III), Cо (II) и Cu (II) катионитом КН-1 и от ионов W (VI) и Mo (VI) аниониом АС-1 в динамическом режиме при рН среды 6-8;
3) раздельная кислотно-щелочная регенерация катионо- и анионообменных фильтров с концентрированием десорбированных ионов в элюатах;
4) утилизация содовых реагентов в качестве промпродуктов в основной схеме технологического процесса;
5) использование очищенной воды в замкнутой системе водооборота.
Передвижных установки для переработки жидких радиоактивных отходов. Назначение передвижных установок: переработка жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности с целью очистки воды до норм радиационной безопасности, концентрирование токсичных примесей в малом объеме с целью снижения общего количества радиоактивных отходов.
В установках ГУП МосНПО «Радон» используются процессы фильтрации, сорбции, ультрафильтрации, обратного осмоса, электродиализа, коагуляции, электроосмоса.
Организмы, обитающие на дне континентальных водоёмов и водотоков ; зона обитания бентоса называется бенталь . Животные, относящиеся к бентосу, называются зообентосом, а растения - фитобентосом. К бентосу относятся также многие протисты (например большинство фораминифер).
Разновидности бентоса
«Бентос» - по-гречески «глубина». Под этим названием объединяют организмы, обитающие на грунте и в грунте дна рек, морей и океанов.
Бентос делят на животный (зообентос) и растительный (фитобентос). В зообентосе различают животных, живущих в грунте и на грунте, подвижных, малоподвижных и неподвижных, внедрившихся частично в грунт или прикрепленных к нему. По способу питания их делят на хищных, растительноядных и питающихся органическими частицами.
Среди животных бентоса есть крупные, средние и мелкие. К организмам, свободно передвигающимся по дну, относятся морские звезды, крабы. Есть организмы то всплывающие, то лежащие на дне - камбалы, скаты. Есть и совсем малоподвижные - моллюски хитоны, гребешки, блюдечки. Ко дну прикрепляются устрицы и другие моллюски, а в грунт закапываются ланцетники. Основная масса зообентоса живёт на мелководных участках морей. Растительный бентос - это в основном водоросли. Бентос служит пищей многим рыбам и другим водным животным, а также используется человеком (например, водоросли, устрицы, крабы , некоторые рыбы). Пример бентосных животных - морские звёзды , устрицы , камбалы , мидии , метиола, мия, морской огурец , офиуры , анемоны и многие другие.
Выделяется также эпибентос, организмы которые обитают на поверхностном слое донных осадков, и эндофауна (инфауна), организмы которые обитают непосредственно внутри донного осадка. Эпибентос бывает неподвижным (сессильным), либо двигающимся (вагильным).
По способу добывания пищи выделяются следующие типы бентосных организмов:
- Пожиратели взвеси
- Грунтоеды
- Соскребатели
- Фильтраторы
Бентос по размеру классифицируют на:
- макробентос , > 1 мм.
- мейобентос , < 1 мм и > 32 мкм
- микробентос , < 32 мкм
См. также
Напишите отзыв о статье "Бентос"
Ссылки
- - Подборка статей на Oceanographers.ru.
Литература
- Бентос // Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - С. 56.
- Бентос / Л. А. Зенкевич, Т. Ф. Щапова // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . - 3-е изд. - М . : Советская энциклопедия, 1969-1978.
Отрывок, характеризующий Бентос
Когда князь Андрей вышел из дворца, он почувствовал, что весь интерес и счастие, доставленные ему победой, оставлены им теперь и переданы в равнодушные руки военного министра и учтивого адъютанта. Весь склад мыслей его мгновенно изменился: сражение представилось ему давнишним, далеким воспоминанием.Князь Андрей остановился в Брюнне у своего знакомого, русского дипломата.Билибина.
– А, милый князь, нет приятнее гостя, – сказал Билибин, выходя навстречу князю Андрею. – Франц, в мою спальню вещи князя! – обратился он к слуге, провожавшему Болконского. – Что, вестником победы? Прекрасно. А я сижу больной, как видите.
Князь Андрей, умывшись и одевшись, вышел в роскошный кабинет дипломата и сел за приготовленный обед. Билибин покойно уселся у камина.
Князь Андрей не только после своего путешествия, но и после всего похода, во время которого он был лишен всех удобств чистоты и изящества жизни, испытывал приятное чувство отдыха среди тех роскошных условий жизни, к которым он привык с детства. Кроме того ему было приятно после австрийского приема поговорить хоть не по русски (они говорили по французски), но с русским человеком, который, он предполагал, разделял общее русское отвращение (теперь особенно живо испытываемое) к австрийцам.
Билибин был человек лет тридцати пяти, холостой, одного общества с князем Андреем. Они были знакомы еще в Петербурге, но еще ближе познакомились в последний приезд князя Андрея в Вену вместе с Кутузовым. Как князь Андрей был молодой человек, обещающий пойти далеко на военном поприще, так, и еще более, обещал Билибин на дипломатическом. Он был еще молодой человек, но уже немолодой дипломат, так как он начал служить с шестнадцати лет, был в Париже, в Копенгагене и теперь в Вене занимал довольно значительное место. И канцлер и наш посланник в Вене знали его и дорожили им. Он был не из того большого количества дипломатов, которые обязаны иметь только отрицательные достоинства, не делать известных вещей и говорить по французски для того, чтобы быть очень хорошими дипломатами; он был один из тех дипломатов, которые любят и умеют работать, и, несмотря на свою лень, он иногда проводил ночи за письменным столом. Он работал одинаково хорошо, в чем бы ни состояла сущность работы. Его интересовал не вопрос «зачем?», а вопрос «как?». В чем состояло дипломатическое дело, ему было всё равно; но составить искусно, метко и изящно циркуляр, меморандум или донесение – в этом он находил большое удовольствие. Заслуги Билибина ценились, кроме письменных работ, еще и по его искусству обращаться и говорить в высших сферах.
Билибин любил разговор так же, как он любил работу, только тогда, когда разговор мог быть изящно остроумен. В обществе он постоянно выжидал случая сказать что нибудь замечательное и вступал в разговор не иначе, как при этих условиях. Разговор Билибина постоянно пересыпался оригинально остроумными, законченными фразами, имеющими общий интерес.