Makhluk hidup yang hidup di perairan disebut? Ciri-ciri lingkungan hidup perairan. Mengapa lingkungan kehidupan di darat-udara diyakini lebih kompleks dibandingkan dengan lingkungan air atau tanah?

Karakteristik umum. Hidrosfer sebagai lingkungan hidup perairan menempati sekitar 71% luas dan 1/800 volume bola dunia. Jumlah utama air, lebih dari 94%, terkonsentrasi di laut dan samudera (Gbr. 5.2).

Beras. 5.2. Lautan di dunia dibandingkan dengan daratan (menurut N.F. Reimers, 1990)

Di perairan tawar sungai dan danau, jumlah airnya tidak melebihi 0,016% dari total volume air tawar.

Di lautan dengan lautan penyusunnya, dua wilayah ekologis dibedakan: kolom air - pelagis dan bagian bawah - bental. Tergantung pada kedalamannya, benthal dibagi menjadi zona sublittoral - luas penurunan tanah secara bertahap hingga kedalaman 200 m, mandi - daerah lereng curam dan zona jurang - dasar laut dengan kedalaman rata-rata 3-6 km. Daerah bentik yang lebih dalam, sesuai dengan cekungan dasar laut (6-10 km), disebut sangat dalam. Tepian pantai yang tergenang air pada saat air pasang disebut pesisir Bagian pantai yang berada di atas permukaan air pasang yang dibasahi oleh hempasan ombak disebut supralittoral.

Perairan terbuka Samudra Dunia juga dibagi menjadi zona vertikal yang sesuai dengan zona bentik: epipelagis, batipelagis, abisopelagis(Gbr. 5.3).

Beras. 5.3. Zonasi ekologi vertikal lautan

(menurut N.F. Reimers, 1990)

Lingkungan perairan adalah rumah bagi sekitar 150.000 spesies hewan, atau sekitar 7% dari total (Gambar 5.4) dan 10.000 spesies tumbuhan (8%).

Perlu juga dicatat bahwa perwakilan dari sebagian besar kelompok tumbuhan dan hewan tetap berada di lingkungan perairan (“tempat lahir” mereka), namun jumlah spesiesnya jauh lebih kecil dibandingkan spesies terestrial. Oleh karena itu kesimpulannya - evolusi di darat terjadi jauh lebih cepat.

Laut dan samudera di wilayah khatulistiwa dan tropis, terutama samudera Pasifik dan Atlantik, dibedakan berdasarkan keanekaragaman dan kekayaan flora dan fauna. Di sebelah utara dan selatan sabuk ini komposisi berkualitas tinggi secara bertahap habis. Misalnya saja di wilayah kepulauan Hindia Timur terdapat sedikitnya 40.000 spesies hewan, sedangkan di Laut Laptev hanya terdapat 400 spesies. Sebagian besar organisme di Samudra Dunia terkonsentrasi di wilayah yang relatif kecil. ​pantai laut di zona beriklim sedang dan di antara hutan bakau di negara-negara tropis.

Porsi sungai, danau, dan rawa, sebagaimana disebutkan sebelumnya, tidak signifikan dibandingkan dengan lautan dan samudera. Namun, mereka menciptakan pasokan air bersih yang diperlukan bagi tumbuhan, hewan, dan manusia.

Beras. 5.4. Distribusi kelas utama hewan menurut lingkungan

habitat (menurut G.V. Voitkevich dan V.A. Vronsky, 1989)

Catatan hewan yang ditempatkan di bawah garis bergelombang hidup di laut, di atasnya - di lingkungan darat-udara

Diketahui bahwa tidak hanya lingkungan perairan yang memilikinya pengaruh yang kuat pada penghuninya, tetapi juga materi hidup Hidrosfer, mempengaruhi habitat, memprosesnya dan melibatkannya dalam siklus zat. Telah ditetapkan bahwa air samudera, lautan, sungai dan danau terurai dan dipulihkan dalam siklus biotik selama 2 juta tahun, yaitu semuanya telah melewati materi hidup di Bumi lebih dari seribu kali.

Akibatnya, hidrosfer modern merupakan produk aktivitas vital makhluk hidup tidak hanya di zaman modern, tetapi juga di era geologi masa lalu.

Fitur karakteristik lingkungan perairan adalah dia mobilitas, terutama di sungai dan sungai yang berarus deras. Lautan dan samudera mengalami pasang surut, arus kuat, dan badai. Di danau, air bergerak di bawah pengaruh suhu dan angin.

Kelompok ekologi hidrobion. Ketebalan air, atau pelagis(pelages - laut), dihuni oleh organisme pelagis yang memiliki kemampuan berenang atau tinggal di lapisan tertentu (Gbr. 5.5).


Beras. 5.5. Profil lautan dan penghuninya (menurut N.N. Moiseev, 1983)

Dalam hal ini, organisme ini dibagi menjadi dua kelompok: nekton Dan plankton. Kelompok lingkungan ketiga - bentos - membentuk penghuni bagian bawah.

Nekton(nektos - mengambang) adalah kumpulan hewan pelagis yang bergerak aktif dan tidak berhubungan langsung dengan dasar. Ini sebagian besar adalah hewan besar yang mampu mengatasi jarak jauh dan arus air yang kuat. Mereka memiliki bentuk tubuh yang ramping dan organ gerak yang berkembang dengan baik. Organisme nektonik yang khas termasuk ikan, cumi-cumi, paus, dan pinniped. Selain ikan, nekton di perairan tawar juga mencakup hewan amfibi dan serangga yang aktif bergerak. Banyak ikan laut yang dapat bergerak di air dengan kecepatan luar biasa: hingga 45-50 km/jam untuk cumi-cumi (Oegophside), 100-150 km/jam untuk ikan layar (Jstiopharidae), dan 130 km/jam untuk ikan todak (Xiphias glabius).

Plankton(planktos - mengembara, melonjak) adalah sekumpulan organisme pelagis yang tidak memiliki kemampuan untuk bergerak aktif dengan cepat. Biasanya, ini adalah hewan kecil - zooplankton dan tanaman - fitoplankton, yang tidak bisa melawan arus. Plankton juga mencakup larva banyak hewan yang “mengambang” di kolom air. Organisme planktonik terletak baik di permukaan air, di kedalaman, dan di lapisan bawah.

Organisme yang terletak di permukaan air merupakan kelompok khusus - Neuston. Komposisi neutron juga bergantung pada tahap perkembangan sejumlah organisme. Melewati tahap larva dan tumbuh dewasa, mereka meninggalkan lapisan permukaan yang berfungsi sebagai tempat berlindung dan berpindah untuk hidup di dasar atau di lapisan bawah dan lebih dalam. Ini termasuk larva dekapoda, teritip, kopepoda, gastropoda dan bivalvia, echinodermata, polychaetes, ikan, dll.

Organisme yang sebagian tubuhnya berada di atas permukaan air dan sebagian lagi berada di dalam air disebut plaiston. Ini termasuk duckweed (Lemma), siphonophores (Siphonophora), dll.

Fitoplankton bermain peran penting dalam kehidupan waduk, karena merupakan penghasil utama bahan organik. Fitoplankton terutama mencakup diatom (Diatomeae) dan ganggang hijau (Chlorophyta), flagellata tumbuhan (Phytomastigina), peridineae (Peridineae) dan coccolithophorids (Coccolitophoridae). Tidak hanya alga hijau saja, alga biru hijau (Cyanophyta) juga tersebar luas di perairan tawar.

Zooplankton dan bakteri dapat ditemukan di berbagai kedalaman. Di perairan tawar, sebagian besar tidak dapat berenang dengan baik, krustasea yang relatif besar (Daphnia, Cyclopoidea, Ostrocoda), banyak rotifera (Rotatoria) dan protozoa biasa ditemukan.

Zooplankton laut didominasi oleh krustasea kecil (Copepoda, Amphipoda, Euphausiaceae) dan protozoa (Foraminifera, Radiolaria, Tintinoidea). Perwakilan besar termasuk moluska bersayap (Pteropoda), ubur-ubur (Scyphozoa) dan ctenophora renang (Ctenophora), salps (Salpae), dan beberapa cacing (Aleiopidae, Tomopteridae).

Organisme planktonik berfungsi sebagai komponen makanan penting bagi banyak hewan akuatik, termasuk raksasa seperti paus balin (Mystacoceti), gbr. 5.6.

Gambar 5.6. Skema arah utama pertukaran energi dan materi di lautan

Bentos(benthos - kedalaman) adalah sekumpulan organisme yang hidup di dasar (di dalam tanah dan di dalam tanah) waduk. Ini dibagi menjadi zoobenthos Dan fitobentos. Sebagian besar diwakili oleh hewan yang menempel, bergerak perlahan, atau menggali. Di perairan dangkal terdiri dari organisme yang mensintesis bahan organik(produsen), pihak yang mengonsumsinya (konsumen), dan pihak yang memusnahkannya (pengurai). Pada kedalaman dimana tidak ada cahaya, fitobenthos (produsen) tidak ada. Zoobenthos laut didominasi oleh foraminifor, spons, coelenterata, cacing, brakiopoda, moluska, ascidia, ikan, dll. Bentuk bentik lebih banyak terdapat di perairan dangkal. Total biomassanya di sini bisa mencapai puluhan kilogram per 1 m2.

Phytobenthos laut terutama mencakup alga (diatom, hijau, coklat, merah) dan bakteri. Di sepanjang pantai terdapat tanaman berbunga - Zostera, Ruppia, Phyllospadix. Daerah dasar yang berbatu dan berbatu kaya akan fitobenthos.

Di danau, seperti di laut, ada plankton, nekton Dan benthos.

Namun, di danau dan perairan tawar lainnya jumlah zoobenthos lebih sedikit dibandingkan di laut dan samudera, dan komposisi spesiesnya seragam. Ini terutama protozoa, spons, cacing bersilia dan polychaete, lintah, moluska, larva serangga, dll.

Phytobenthos air tawar diwakili oleh bakteri, diatom dan ganggang hijau. Tumbuhan pesisir terletak dari pantai ke pedalaman dalam jalur yang jelas. Sabuk pertama - tanaman setengah terendam (buluh, cattail, alang-alang dan alang-alang); sabuk kedua - tanaman terendam dengan daun mengambang (lili air, kapsul telur, lili air, duckweed). DI DALAM sabuk ketiga tanaman mendominasi - poolweed, elodea, dll. (Gambar 5.7).

Beras. 5.7. Tanaman berakar bawah (A):

1 - cattail; 2- semak belukar; 3 - mata panah; 4 - teratai; 5, 6 - rumput kolam; 7 - hara. Ganggang yang mengambang bebas (B): 8, 9 - hijau berserabut; 10-13 - hijau; 14-17 - diatom; 18-20 - biru-hijau

Berdasarkan gaya hidupnya, tumbuhan air dibagi menjadi dua kelompok ekologi utama: hidrofit - tumbuhan yang terendam air hanya bagian bawahnya dan biasanya berakar di dalam tanah, dan hidatofit - tumbuhan yang terendam seluruhnya di dalam air dan terkadang mengapung di permukaan atau memiliki daun yang mengambang.

Dalam kehidupan organisme perairan peran besar dimainkan oleh pergerakan vertikal rezim air, kepadatan, suhu, cahaya, garam, gas (kandungan oksigen dan karbon dioksida), dan konsentrasi ion hidrogen (pH).

Rezim suhu. Hal ini berbeda di air, pertama, dengan aliran panas yang lebih sedikit, dan kedua, dengan stabilitas yang lebih besar dibandingkan di darat. Sebagian energi panas yang sampai ke permukaan air dipantulkan, sebagian lagi digunakan untuk penguapan. Penguapan air dari permukaan waduk, yang mengonsumsi sekitar 2263x8 J/g, mencegah panas berlebih pada lapisan bawah, dan pembentukan es, yang melepaskan panas fusi (333,48 J/g), memperlambat pendinginannya.

Perubahan suhu pada perairan yang mengalir mengikuti perubahan udara di sekitarnya, dengan amplitudo yang lebih kecil.

Di danau dan kolam di daerah beriklim sedang, rezim termal ditentukan oleh fenomena fisik yang terkenal - air memiliki kepadatan maksimum pada 4°C. Air di dalamnya jelas terbagi menjadi tiga lapisan: atas - epilimnion, yang suhunya mengalami fluktuasi musiman yang tajam; transisi, lapisan lompatan suhu, -metalimnion, dimana terjadi perubahan suhu yang tajam; laut dalam (bawah) - hipolimnion mencapai bagian paling bawah, dimana suhunya sepanjang tahun perubahan tidak signifikan.

Di musim panas, lapisan air terhangat terletak di permukaan, dan lapisan air terdingin terletak di dasar. Tipe ini Distribusi suhu selapis demi selapis dalam suatu reservoir disebut stratifikasi langsung Di musim dingin, saat suhu turun, stratifikasi terbalik. Lapisan permukaan air memiliki suhu mendekati 0°C. Di bagian bawah suhunya sekitar 4°C, yang sesuai dengan kepadatan maksimumnya. Jadi, suhu meningkat seiring dengan kedalaman. Fenomena ini disebut dikotomi suhu. Hal ini diamati di sebagian besar danau kami di musim panas dan musim dingin. Akibatnya, sirkulasi vertikal terganggu, stratifikasi kepadatan air terbentuk, dan periode stagnasi sementara dimulai - stagnasi(Gbr. 5.8).

Dengan peningkatan suhu lebih lanjut, lapisan atas air menjadi semakin berkurang kepadatannya dan tidak lagi tenggelam - stagnasi musim panas pun terjadi. "

Pada musim gugur, air permukaan kembali mendingin hingga 4°C dan tenggelam ke dasar, menyebabkan percampuran massa untuk kedua kalinya dalam setahun dengan pemerataan suhu, yaitu permulaan homotermi musim gugur.

Di lingkungan laut juga terdapat stratifikasi termal yang ditentukan oleh kedalaman. Lautan mempunyai lapisan sebagai berikut Permukaan- perairan terkena aksi angin, dan dengan analogi atmosfer, lapisan ini disebut troposfer atau laut termosfer. Fluktuasi harian suhu air diamati di sini hingga kedalaman sekitar 50 meter, dan fluktuasi musiman diamati lebih dalam lagi. Ketebalan termosfer mencapai 400 m. Intermediat - mewakili termoklin konstan. Suhu di berbagai laut dan samudera turun hingga 1-3°C. Membentang hingga kedalaman kurang lebih 1500 m. Laut dalam - dicirikan oleh suhu yang seragam sekitar 1-3°C, kecuali di daerah kutub, yang suhunya mendekati 0°C.

DI DALAM Secara umum, perlu diperhatikan bahwa amplitudo fluktuasi suhu tahunan adalah lapisan atas lautan tidak lebih dari 10_15"C di perairan kontinental 30-35°C.

Beras. 5.8. Stratifikasi dan pencampuran air di danau

(setelah E. Gunter dkk., 1982)

Lapisan air yang dalam dicirikan oleh suhu yang konstan. Di perairan khatulistiwa, suhu rata-rata tahunan lapisan permukaan adalah 26-27°C, di perairan kutub sekitar 0°C ke bawah. Pengecualiannya adalah mata air panas, dimana suhu lapisan permukaan mencapai 85-93°C.

Dalam air sebagai lingkungan hidup, di satu sisi terdapat variasi kondisi suhu yang cukup signifikan, dan di sisi lain terdapat ciri-ciri termodinamika lingkungan perairan, seperti kapasitas panas spesifik yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, dan pemuaian selama pembekuan (dalam hal ini, es hanya terbentuk di atas, dan kolom air utama tidak membeku), menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi organisme hidup.

Jadi, untuk musim dingin hidrofit abadi di sungai dan danau sangat penting mempunyai distribusi suhu vertikal di bawah es. Air terpadat dan paling tidak dingin dengan suhu 4°C terletak di lapisan bawah, tempat tunas musim dingin (turion) lumut tanduk, lumut kandung kemih, lumut air, dll. tenggelam (Gbr. 5.9), serta tanaman berdaun utuh, seperti duckweed dan elodea.

Beras. 5.9. Cat air (Hydrocharias morsus ranae) di musim gugur.

Tunas musim dingin terlihat, tenggelam ke dasar

(dari T.K. Goryshinoya, 1979)

Ada pendapat bahwa perendaman dikaitkan dengan akumulasi pati dan pembobotan tanaman. Pada musim semi, pati berubah menjadi gula larut dan lemak, yang membuat ginjal lebih ringan dan memungkinkannya mengapung.

Organisme di perairan dengan garis lintang sedang beradaptasi dengan baik terhadap pergerakan vertikal musiman lapisan air, homotermi musim semi dan musim gugur, dan stagnasi musim panas dan musim dingin. Karena rezim suhu waduk dicirikan oleh stabilitas yang tinggi; stenotermi lebih umum terjadi pada organisme akuatik dibandingkan organisme darat.

Spesies eurytermal ditemukan terutama di perairan kontinental dangkal dan di zona pesisir laut lintang tinggi dan sedang, di mana fluktuasi harian dan musiman sangat signifikan.

Kepadatan air. Air berbeda dari udara karena lebih padat. Dalam hal ini, ia 800 kali lebih unggul dari udara. Massa jenis air suling pada suhu 4 °C adalah 1 g/cm3. Kepadatan perairan alami yang mengandung garam terlarut bisa lebih besar: hingga 1,35 g/cm 3 . Rata-rata, di kolom air, untuk setiap kedalaman 10 m, tekanan meningkat sebesar 1 atmosfer. Kepadatan air yang tinggi tercermin pada struktur tubuh hidrofit. Jadi, jika pada tumbuhan darat jaringan mekanik berkembang dengan baik, menjamin kekuatan batang dan batang, susunan jaringan mekanik dan konduktif di sepanjang pinggiran batang menciptakan struktur “pipa” yang tahan terhadap kekusutan dan tikungan, maka pada tumbuhan darat hidrofit jaringan mekanisnya sangat berkurang, karena tanaman itu sendiri didukung oleh air. Elemen mekanis dan ikatan konduktif sering kali terkonsentrasi di tengah batang atau tangkai daun, sehingga memberikan kemampuan untuk membengkok dengan gerakan air.

Hidrofit yang terendam memiliki daya apung yang baik yang diciptakan oleh perangkat khusus (kantung udara, pembengkakan). Jadi, daun katak terletak di permukaan air dan di bawah setiap daun terdapat gelembung mengambang berisi udara. Ibarat jaket pelampung mungil, gelembung tersebut memungkinkan daun mengapung di permukaan air. Ruang udara di batang menjaga tanaman tetap tegak dan menyalurkan oksigen ke akar.

Daya apung juga meningkat seiring dengan bertambahnya luas permukaan tubuh. Hal ini terlihat jelas pada alga planktonik mikroskopis. Berbagai pertumbuhan tubuh membantu mereka “mengambang” bebas di kolom air.

Organisme di lingkungan perairan tersebar di seluruh ketebalannya. Misalnya, di cekungan samudera, hewan ditemukan di kedalaman lebih dari 10.000 m dan tahan terhadap tekanan beberapa hingga ratusan atmosfer. Jadi, penghuni air tawar (kumbang selam, sandal, suvoika, dll.) dapat bertahan hingga 600 atmosfer dalam percobaan. Holothurians dari genus Elpidia dan cacing Priapulus caudatus hidup dari zona pesisir hingga zona ultra-jurang. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa banyak penghuni lautan dan samudera yang relatif stenobatik dan terbatas pada kedalaman tertentu. Hal ini terutama berlaku pada spesies laut dangkal dan dalam. Hanya daerah pesisir yang dihuni oleh cacing annelida Arenicola dan moluska – keong (Patella). Pada kedalaman yang luar biasa pada tekanan minimal 400-500 atmosfer, ditemukan ikan dari kelompok pemancing, cephalopoda, krustasea, bintang laut, pogonophora dan lain-lain.

Kepadatan air memungkinkan organisme hewan bergantung padanya, yang khususnya penting bagi bentuk non-rangka. Penopang medium berfungsi sebagai syarat terapung di air. Dengan cara hidup inilah banyak organisme akuatik beradaptasi.

Modus ringan. Organisme akuatik sangat dipengaruhi oleh kondisi cahaya dan transparansi air. Intensitas cahaya di dalam air sangat melemah (Gbr. 5.10), karena sebagian radiasi yang datang dipantulkan dari permukaan air, sedangkan sebagian lagi diserap oleh ketebalannya. Redaman cahaya berhubungan dengan transparansi air. Di lautan, misalnya, dengan transparansi tinggi, sekitar 1% radiasi masih jatuh hingga kedalaman 140 m, dan di danau-danau kecil dengan perairan agak tertutup, hingga kedalaman 2 m, hanya sepersepuluh persen.

Beras. 5.10. Penerangan dalam air pada siang hari.

Waduk Tsimlyansk (menurut A. A. Potapov,

Kedalaman: 1 - di permukaan; 2-0,5m; 3- 1,5m; 4-2m

Karena sinar dari berbagai bagian spektrum matahari diserap secara berbeda oleh air, komposisi spektral cahaya juga berubah seiring kedalaman, dan sinar merah melemah. Sinar biru-hijau menembus hingga kedalaman yang cukup dalam. Senja di lautan, yang semakin pekat seiring bertambahnya kedalaman, mula-mula berwarna hijau, lalu biru, nila, biru-ungu, kemudian berubah menjadi kegelapan yang tiada henti. Oleh karena itu, organisme hidup saling menggantikan dengan kedalaman.

Dengan demikian, tumbuhan yang hidup di permukaan air tidak kekurangan cahaya, sedangkan tumbuhan yang hidup di bawah air dan terutama di laut dalam tergolong “flora bayangan”. Mereka harus beradaptasi tidak hanya terhadap kurangnya cahaya, tetapi juga terhadap perubahan komposisinya dengan memproduksi pigmen tambahan. Hal ini terlihat dari pola warna yang diketahui pada alga yang hidup di kedalaman berbeda. Di zona perairan dangkal, di mana tanaman masih memiliki akses terhadap sinar merah, yang sebagian besar diserap oleh klorofil, ganggang hijau cenderung mendominasi. Di zona yang lebih dalam terdapat alga coklat, yang selain klorofil, mengandung pigmen coklat phycaffeine, fucoxanthin, dll. Alga merah yang mengandung pigmen phycoerythrin hidup lebih dalam. Kemampuan menangkap sinar matahari dengan panjang gelombang berbeda terlihat jelas di sini. Fenomena ini disebut adaptasi berwarna.

Spesies laut dalam memiliki sejumlah ciri fisik yang menjadi ciri tumbuhan peneduh. Diantaranya, perlu diperhatikan titik rendah kompensasi fotosintesis (30-100 lux), “sifat bayangan” kurva cahaya fotosintesis dengan dataran tinggi saturasi rendah, misalnya alga memiliki kromatofor besar; Sedangkan untuk bentuk permukaan dan terapung, kurva ini termasuk tipe yang “lebih ringan”.

Untuk memanfaatkan cahaya lemah dalam proses fotosintesis, diperlukan peningkatan area organ asimilasi. Jadi, mata panah (Sagittaria sagittifolia) membentuk daun dengan berbagai bentuk ketika berkembang di darat dan di air.

Program turun temurun mengkodekan kemungkinan pembangunan dua arah. “Mekanisme pemicu” berkembangnya bentuk daun “air” adalah naungan, dan bukan pengaruh langsung air.

Seringkali daun tanaman air, direndam dalam air, dibedah dengan kuat menjadi lobus sempit seperti benang, seperti, misalnya, pada lumut tanduk, uruti, kandung kemih, atau memiliki pelat tipis tembus pandang - daun kapsul telur di bawah air, lili air, daun dari rumput kolam yang terendam.

Ciri-ciri ini juga merupakan ciri khas alga, seperti alga berserabut, thalli Characeae yang dibedah, dan thalli transparan tipis dari banyak spesies laut dalam. Hal ini memungkinkan hidrofit untuk meningkatkan rasio luas tubuh terhadap volume, dan oleh karena itu mengembangkan luas permukaan yang lebih besar dengan biaya massa organik yang relatif rendah.

Pada tumbuhan yang sebagian terendam air, heterofilia, yaitu, perbedaan struktur daun di atas air dan di bawah air dari tumbuhan yang sama: Hal ini terlihat jelas pada tanaman buttercup akuatik (Gbr. 5.11) Tanaman di atas air memiliki ciri-ciri yang sama dengan daun tumbuhan di atas tanah (dorsoventral struktur, jaringan integumen dan alat stomata yang berkembang dengan baik) , di bawah air - helaian daun yang sangat tipis atau dibedah. Heterofili juga ditemukan pada bunga lili air dan kapsul telur, mata panah dan spesies lainnya.

Beras. 5.11. Heterofili pada buttercup akuatik

Ranunculus diversifolius (dari T, G. Goryshina, 1979)

Daun: 1 - di atas air; 2 - di bawah air

Contoh ilustratifnya adalah lalat caddisfly (Simn latifolium), yang pada batangnya Anda dapat melihat beberapa bentuk daun, yang mencerminkan semua transisi dari yang biasanya terestrial ke yang biasanya akuatik.

Kedalaman lingkungan perairan juga mempengaruhi hewan, warnanya, komposisi spesies, dll. Misalnya, dalam ekosistem danau, kehidupan utama terkonsentrasi di lapisan air, yang ditembus oleh jumlah cahaya yang cukup untuk fotosintesis. Batas bawah lapisan ini disebut tingkat kompensasi. Di atas kedalaman ini, tumbuhan melepaskan lebih banyak oksigen daripada yang mereka konsumsi, dan kelebihan oksigen dapat digunakan oleh organisme lain. Di bawah kedalaman ini, fotosintesis tidak dapat memberikan respirasi, oleh karena itu, hanya oksigen yang tersedia bagi organisme, yang datang bersama air dari lapisan permukaan danau.

Hewan yang berwarna cerah dan beragam hidup di lapisan permukaan air yang terang, sedangkan spesies laut dalam biasanya tidak memiliki pigmen. Di zona senja lautan, hidup hewan yang diwarnai dengan warna kemerahan, yang membantu mereka bersembunyi dari musuh, karena warna merah pada sinar biru-ungu dianggap hitam. Warna merah merupakan ciri khas hewan zona senja seperti ikan bass, karang merah, berbagai krustasea, dll.

Semakin kuat serapan cahaya dalam air, semakin rendah transparansinya, hal ini disebabkan adanya partikel mineral (lempung, lanau) di dalamnya. Transparansi air juga menurun seiring dengan pesatnya pertumbuhan vegetasi air di musim panas atau dengan reproduksi massal organisme kecil yang tersuspensi di lapisan permukaan. Transparansi dicirikan oleh kedalaman yang ekstrim, di mana piringan Secchi yang diturunkan secara khusus (cakram putih dengan diameter 20 cm) masih terlihat. Di Laut Sargasso (perairan paling jernih), piringan Secchi terlihat hingga kedalaman 66,5 m, di Samudra Pasifik - hingga 59, di Samudra Hindia - hingga 50, di laut dangkal- hingga 5-15 m Transparansi sungai tidak melebihi 1-1,5 m, dan di sungai Asia Tengah Amu Darya dan Syr Darya - beberapa sentimeter. Oleh karena itu, batas zona fotosintesis sangat bervariasi di berbagai perairan. Di perairan terbersih, zona fotosintesis atau zona eufotik mencapai kedalaman tidak lebih dari 200 m, zona senja (disfotik) meluas hingga 1000-1500 m, dan lebih dalam ke zona afotik sinar matahari tidak menembus sama sekali.

Jam siang hari di perairan jauh lebih singkat (terutama di perairan lapisan dalam) dibandingkan di darat. Jumlah cahaya di lapisan atas waduk bervariasi menurut garis lintang wilayah dan waktu dalam setahun. Oleh karena itu, malam kutub yang panjang sangat membatasi waktu yang cocok untuk fotosintesis di cekungan Arktik dan Antartika, dan lapisan es mempersulit cahaya untuk mengakses semua perairan beku di musim dingin.

Rezim garam. Salinitas air atau rezim garam memegang peranan penting dalam kehidupan organisme akuatik. Komposisi kimiawi perairan terbentuk di bawah pengaruh kondisi sejarah alam dan geologi, serta dampak antropogenik. Kandungan senyawa kimia (garam) dalam air menentukan salinitasnya dan dinyatakan dalam gram per liter atau in per mil(°/od). Menurut mineralisasi umum, air dibedakan menjadi air tawar dengan kandungan garam hingga 1 g/l, air payau (1-25 g/l), salinitas laut(26-50 g/l) dan air garam (lebih dari 50 g/l). Zat terlarut terpenting dalam air adalah karbonat, sulfat, dan klorida (Tabel 5.1).

Tabel 5.1

Komposisi garam basa di berbagai reservoir (menurut R. Dazho, 1975)

Di antara air tawar, banyak yang hampir murni, namun ada juga yang mengandung zat terlarut hingga 0,5 g per liter. Kation menurut kandungannya dalam air tawar disusun sebagai berikut: kalsium - 64%, magnesium - 17%, natrium - 16%, kalium - 3%. Ini adalah nilai rata-rata, dan dalam setiap kasus, fluktuasi, terkadang signifikan, mungkin terjadi.

Unsur penting dalam air tawar adalah kandungan kalsium. Kalsium dapat bertindak sebagai faktor pembatas. Ada perairan “lunak”, miskin kalsium (kurang dari 9 mg per 1 l), dan perairan “keras”, kandungannya dalam jumlah besar(lebih dari 25 mg per 1 l).

Di air laut rata-rata kandungan garam terlarut adalah 35 g/l, di laut marginal jauh lebih rendah. 13 metaloid dan setidaknya 40 logam telah ditemukan di air laut. Dari segi kepentingannya, garam meja menempati urutan pertama, kemudian barium klorida, magnesium sulfat, dan kalium klorida.

Sebagian besar kehidupan akuatik poikilosmotik. Tekanan osmotik dalam tubuh mereka bergantung pada salinitas lingkungan. Hewan dan tumbuhan air tawar hidup di lingkungan yang konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah dibandingkan di cairan tubuh dan jaringan. Karena perbedaan tekanan osmotik di luar dan di dalam tubuh, air terus-menerus menembus ke dalam tubuh, akibatnya organisme akuatik air tawar terpaksa mengeluarkannya secara intensif. Mereka memiliki proses osmoregulasi yang jelas. Pada protozoa, hal ini dicapai melalui kerja vakuola ekskretoris, pada organisme multiseluler - dengan mengeluarkan air melalui sistem ekskresi. Beberapa ciliata mengeluarkan air dalam jumlah yang sama dengan volume tubuhnya setiap 2-2,5 menit.

Dengan meningkatnya salinitas, kerja vakuola melambat, dan pada konsentrasi garam 17,5% berhenti bekerja, karena perbedaan tekanan osmotik antara sel dan lingkungan luar menghilang.

Konsentrasi garam dalam cairan tubuh dan jaringan banyak organisme laut bersifat isotonik dengan konsentrasi garam terlarut di perairan sekitarnya. Dalam hal ini, fungsi osmoregulasi mereka kurang berkembang dibandingkan pada hewan air tawar. Osmoregulasi adalah salah satu alasan mengapa banyak tumbuhan dan hewan laut gagal menghuni perairan tawar dan menjadi penghuni laut yang khas: coelenterata (Coelenterata), echinodermata (Echinodermata), spons (Spongia), tunicates (Tunicata), pogonophora (Pogonophora ) . Di sisi lain, serangga praktis tidak hidup di laut dan samudera, sedangkan cekungan air tawar banyak dihuni oleh serangga. Biasanya organisme laut dan air tawar tidak tahan terhadap perubahan salinitas yang signifikan stenohalin. Euryhaline Tidak banyak organisme, khususnya hewan, yang berasal dari air tawar dan laut. Mereka sering bertemu di jumlah besar, di perairan payau. Ini seperti ikan air tawar (Abramis brama), ikan air tawar (Stizostedion lucioperca), ikan pike (Ezox lucios), dan dari laut - keluarga belanak (Mugilidae).

Habitat tumbuhan di lingkungan perairan, selain ciri-ciri yang disebutkan di atas, juga meninggalkan jejak pada aspek kehidupan lainnya, terutama pada rezim perairan tumbuhan, di secara harfiah dikelilingi oleh air. Tumbuhan seperti itu tidak mengalami transpirasi, oleh karena itu tidak ada “mesin atas” yang menjaga aliran air di dalam tumbuhan. Dan pada saat yang sama, arus yang mengantarkan nutrisi ke jaringan ada (walaupun jauh lebih lemah dibandingkan tanaman darat), dengan frekuensi harian yang jelas: lebih banyak di siang hari, tidak ada di malam hari. Peran aktif dalam pemeliharaannya termasuk tekanan akar (pada spesies yang menempel) dan aktivitas sel khusus yang mengeluarkan air - stomata air atau hidatoda.

Di perairan tawar, tumbuhan yang menempel di dasar waduk adalah hal biasa. Seringkali permukaan fotosintesisnya terletak di atas air. Ini termasuk alang-alang (Scirpus), lili air (Nymphaea), kapsul telur (Nyphar), cattails (Typha), mata panah (Sagittaria). Di negara lain, organ fotosintesis terendam air. Ini adalah poolweed (Potamogeton), urut (Myriophyllum), elodea (Elodea). Jenis tumbuhan air tawar tingkat tinggi tertentu tidak memiliki akar dan mengapung bebas atau tumbuh di atas benda bawah air, alga, yang menempel di tanah.

Modus gas. Gas utama di lingkungan perairan adalah oksigen dan karbon dioksida. Sisanya, seperti hidrogen sulfida atau metana, merupakan kepentingan sekunder.

Oksigen untuk lingkungan perairan itu adalah faktor lingkungan yang paling penting. Ia memasuki air dari udara dan dilepaskan oleh tanaman selama fotosintesis. Koefisien difusi oksigen dalam air kira-kira 320 ribu kali lebih rendah dibandingkan di udara, dan kandungan totalnya di lapisan atas air adalah 6-8 ml/l, atau 21 kali lebih rendah dibandingkan di atmosfer. Kandungan oksigen dalam air berbanding terbalik dengan suhu. Dengan meningkatnya suhu dan salinitas air, konsentrasi oksigen di dalamnya menurun. Pada lapisan yang banyak dihuni oleh hewan dan bakteri, kekurangan oksigen dapat terjadi karena peningkatan konsumsi oksigen. Jadi, di Samudra Dunia, kedalaman 50 hingga 1000 m yang kaya akan kehidupan ditandai dengan penurunan aerasi yang tajam. Jumlahnya 7-10 kali lebih rendah dibandingkan perairan permukaan yang dihuni fitoplankton. Di dekat dasar waduk, kondisinya bisa mendekati anaerobik.

Dengan stagnasi di perairan kecil, air juga mengalami kekurangan oksigen secara drastis. Kekurangannya juga bisa terjadi di musim dingin di bawah es. Pada konsentrasi di bawah 0,3-3,5 ml/l, kehidupan aerob di dalam air tidak mungkin terjadi. Kandungan oksigen dalam kondisi reservoir ternyata menjadi faktor pembatas (Tabel 5.2).

Tabel 5.2

Kebutuhan oksigen untuk berbagai spesies ikan air tawar

Di antara penghuni perairan terdapat sejumlah besar spesies yang dapat mentolerir fluktuasi besar dalam kandungan oksigen dalam air, bahkan hampir tidak ada. Inilah yang disebut euryoxybiont. Ini termasuk oligochaetes air tawar (Tubifex tubifex), gastropoda (Viviparus viviparus). Ikan mas, tench, dan crucian dapat menahan saturasi oksigen ikan yang sangat rendah. Namun, banyak spesies yang demikian stenoksibiont, artinya, mereka hanya dapat hidup dengan saturasi air yang cukup tinggi dengan oksigen, misalnya ikan trout pelangi, ikan trout coklat, ikan kecil, dll. Banyak spesies organisme hidup yang mampu menjadi tidak aktif, yang disebut anoksibiosis, dan dengan demikian mengalami periode yang tidak menguntungkan.

Respirasi organisme akuatik terjadi baik melalui permukaan tubuh maupun melalui organ khusus - insang, paru-paru, trakea. Seringkali integumen tubuh dapat berfungsi sebagai organ pernapasan tambahan. Pada beberapa spesies, terjadi kombinasi respirasi akuatik dan udara, misalnya lungfish, siphonophores, discophants, banyak moluska paru, krustasea Yammarus lacustris, dll. Hewan akuatik sekunder biasanya mempertahankan jenis respirasi atmosfer karena lebih menguntungkan secara energi, dan oleh karena itu memerlukan kontak dengan lingkungan udara. Ini termasuk pinniped, cetacea, kumbang air, jentik nyamuk, dll.

Karbon dioksida. Di lingkungan perairan, organisme hidup, selain kekurangan cahaya dan oksigen, mungkin kekurangan CO 2, misalnya tanaman untuk fotosintesis. Karbon dioksida masuk ke dalam air sebagai akibat dari pelarutan CO 2 yang terkandung di udara, respirasi organisme akuatik, penguraian residu organik dan pelepasan karbonat. Kandungan karbon dioksida dalam air berkisar antara 0,2-0,5 ml/l, atau 700 kali lebih banyak dibandingkan di atmosfer. CO 2 larut dalam air 35 kali lebih baik dari oksigen. Air laut adalah reservoir utama karbon dioksida, karena mengandung 40 hingga 50 cm 3 gas per liter dalam bentuk bebas atau terikat, yang 150 kali lebih tinggi dari konsentrasinya di atmosfer.

Karbon dioksida yang terkandung dalam air berperan dalam pembentukan formasi kerangka berkapur pada hewan invertebrata dan memastikan fotosintesis tanaman air. Dengan fotosintesis tanaman yang intensif, terjadi peningkatan konsumsi karbon dioksida (0,2-0,3 ml/l per jam), yang menyebabkan kekurangan karbon dioksida. Hidrofit merespons peningkatan kandungan CO 2 dalam air dengan meningkatkan fotosintesis.

Sumber tambahan CO untuk fotosintesis tanaman air juga merupakan karbon dioksida, yang dilepaskan selama penguraian garam bikarbonat dan transformasinya menjadi karbon dioksida:

Ca(HCO 3) 2 -> CaCO 3 + CO, + H 2 O

Karbonat yang sukar larut yang terbentuk dalam hal ini mengendap di permukaan daun dalam bentuk kerak atau kerak, yang terlihat jelas ketika banyak tanaman air mengering.

Konsentrasi ion hidrogen(pH) seringkali mempengaruhi persebaran organisme perairan. Kolam air tawar dengan pH 3,7-4,7 dianggap asam, 6,95-7,3 netral, dan dengan pH lebih dari 7,8 dianggap basa. Di perairan tawar, pH mengalami fluktuasi yang signifikan, seringkali pada siang hari. Air laut lebih basa dan perubahan pH-nya lebih sedikit dibandingkan air tawar. pH menurun seiring dengan kedalaman.

Dari tumbuhan dengan pH kurang dari 7,5 tumbuh belalang (Jsoetes) dan hogweed (Sparganium). Dalam lingkungan basa (pH 7,7-8,8), banyak jenis poolweed dan elodea yang umum; pada pH 8,4-9, Typha angustifolia mencapai perkembangan yang kuat. Perairan asam di rawa gambut mendorong perkembangan lumut sphagnum.

Kebanyakan ikan air tawar dapat mentolerir pH antara 5 dan 9. Jika pH kurang dari 5, ikan akan mati secara massal, dan di atas 10, semua ikan dan hewan lainnya akan mati.

Di danau dengan lingkungan asam, larva dipteran dari genus Chaoborus sering ditemukan, dan di perairan asam rawa, rimpang cangkang (Testaceae) banyak ditemukan, moluska cabang pipih dari genus Unio tidak ada, dan moluska lainnya jarang ditemukan. ditemukan.

Plastisitas ekologi organisme di lingkungan perairan. Air merupakan lingkungan yang lebih stabil, dan faktor abiotik mengalami fluktuasi yang relatif kecil, sehingga organisme akuatik memiliki plastisitas ekologis yang lebih sedikit dibandingkan dengan organisme darat. Tumbuhan dan hewan air tawar lebih banyak mengandung plastik dibandingkan hewan dan air laut, karena lingkungan hidup di air tawar lebih bervariasi. Luasnya plastisitas ekologi organisme perairan dinilai tidak hanya secara keseluruhan terhadap faktor-faktor yang kompleks (eury- dan stenobiontisitas), tetapi juga secara individual.

Dengan demikian, telah ditetapkan bahwa tumbuhan dan hewan pesisir, berbeda dengan penghuni zona terbuka, sebagian besar merupakan organisme eurytermal dan euryhaline, karena fakta bahwa kondisi suhu dan kondisi garam di dekat pantai cukup bervariasi - pemanasan oleh matahari dan pendinginan yang relatif intens, desalinasi oleh masuknya air dari sungai dan sungai, khususnya selama musim hujan, dll. Contohnya adalah teratai, yang merupakan spesies stenotermik yang khas dan hanya tumbuh di perairan dangkal dan hangat. Penghuni lapisan permukaan, dibandingkan dengan bentuk laut dalam, karena alasan di atas, ternyata lebih bersifat eurythermic dan euryhaline.

Plastisitas ekologi merupakan pengatur penting penyebaran organisme. Terbukti organisme perairan dengan plastisitas ekologi tinggi tersebar luas, misalnya Elodea. Contoh sebaliknya adalah udang air asin (Artemia solina), yang hidup di perairan kecil dengan air yang sangat asin dan merupakan perwakilan stenohalin yang khas dengan plastisitas ekologi yang sempit. Dibandingkan dengan faktor lain, ia memiliki plastisitas yang signifikan dan cukup sering ditemukan di perairan asin.

Plastisitas ekologi bergantung pada umur dan fase perkembangan organisme. Misalnya gastropoda laut Littorina saat dewasa saat air surut setiap hari lama hidup tanpa air, tetapi larvanya menjalani gaya hidup planktonik dan tidak tahan terhadap kekeringan.

Ciri-ciri adaptasi tumbuhan terhadap lingkungan perairan. Surga air| Sthenia memiliki perbedaan yang signifikan dengan organisme tumbuhan darat. Dengan demikian, kemampuan tumbuhan air dalam menyerap air dan garam mineral langsung dari lingkungan sekitarnya tercermin dalam organisasi morfologi dan fisiologisnya. Ciri khas tumbuhan air adalah buruknya perkembangan jaringan konduktif dan sistem perakaran. Sistem akar berfungsi terutama untuk menempel pada substrat bawah air dan tidak menjalankan fungsi nutrisi mineral dan penyediaan air, seperti pada tumbuhan terestrial. Tumbuhan air memakan seluruh permukaan tubuhnya.

Kepadatan air yang signifikan memungkinkan tanaman menghuni seluruh ketebalannya. Tumbuhan tingkat rendah yang menghuni berbagai lapisan dan menjalani gaya hidup terapung memiliki pelengkap khusus untuk tujuan ini yang meningkatkan daya apungnya dan memungkinkannya tetap tersuspensi. Hidrofit yang lebih tinggi memiliki jaringan mekanik yang kurang berkembang. Bagaimana kamu Seperti disebutkan di atas, pada daun, batang, dan akarnya terdapat rongga antar sel yang mengandung udara yang meningkatkan ringan dan daya apung organ-organ yang tersuspensi dalam air dan mengambang di permukaan, yang juga berkontribusi pada tersapunya sel-sel bagian dalam oleh air dengan garam dan gas terlarut di dalamnya. Hidrofit dibedakan| ditandai dengan permukaan daun yang besar dengan permukaan daun yang kecil volume keseluruhan tanaman, yang memberi mereka pertukaran gas yang intens ketika kekurangan oksigen dan gas lain yang terlarut dalam air.

Sejumlah organisme akuatik telah mengembangkan keanekaragaman daun, atau heterofilia. Jadi, di Salvinia, daun yang terendam memberikan nutrisi mineral, sedangkan daun yang terapung memberikan nutrisi organik.

Ciri penting adaptasi tumbuhan terhadap kehidupan di air | Lingkungan ini juga disebabkan oleh fakta bahwa daun yang terendam air biasanya sangat tipis. Seringkali klorofil di dalamnya terletak di sel epidermis, yang membantu meningkatkan intensitas fotosintesis dalam cahaya rendah. Ciri-ciri anatomi dan morfologi seperti itu paling jelas terlihat pada lumut air (Riccia, Fontinalis), Vallisneria spiralis, dan rumput kolam (Potamageton).

Perlindungan terhadap pencucian atau pencucian garam mineral dari sel tumbuhan air adalah keluarnya lendir oleh sel khusus dan pembentukan endoderm dari sel berdinding tebal berbentuk cincin.

Suhu lingkungan perairan yang relatif rendah menyebabkan kematian bagian vegetatif tanaman yang direndam dalam air setelah pembentukan tunas musim dingin dan penggantian daun musim panas yang tipis dan lembut dengan daun musim dingin yang lebih keras dan pendek. Suhu air yang rendah berdampak negatif organ generatif tumbuhan air, dan kepadatannya yang tinggi menyulitkan perpindahan serbuk sari. Dalam hal ini tumbuhan air berkembang biak secara intensif dengan cara vegetatif. Kebanyakan tumbuhan terapung dan terendam membawa batang berbunga ke udara dan bereproduksi secara seksual. Serbuk sari dibawa oleh angin dan arus permukaan. Buah dan biji yang dihasilkan juga didistribusikan melalui arus permukaan. Fenomena ini disebut hidrokoria. Tumbuhan hidrokorus tidak hanya mencakup tumbuhan air, tetapi juga banyak tumbuhan pantai. Buahnya sangat ringan, bertahan lama di air dan tidak kehilangan daya berkecambah. Misalnya, air mengangkut buah dan biji mata panah (Sagittaria sagittofolia), rumput biasa (Butomus umbellatus), dan chastukha (Alisma plantago-aguatica). Buah dari banyak alang-alang (Carex) dibungkus dalam kantung udara yang khas dan dibawa arus air. Dengan cara yang sama, gulma humai (Sorgnum halepense) menyebar di sepanjang Sungai Vakht di sepanjang kanal.

Ciri-ciri adaptasi hewan terhadap lingkungan perairan. Pada hewan yang hidup di lingkungan perairan, dibandingkan dengan tumbuhan, ciri-ciri adaptifnya lebih beragam, antara lain seperti anatomi-morfologis, perilaku dan sebagainya.

Hewan yang hidup di kolom air pada dasarnya memiliki adaptasi yang meningkatkan daya apungnya dan memungkinkan mereka menahan pergerakan air dan arus. Organisme ini mengembangkan adaptasi yang mencegah mereka naik ke kolom air atau mengurangi daya apungnya, sehingga memungkinkan mereka untuk tetap berada di dasar, termasuk di perairan yang berarus deras.

Dalam bentuk kecil yang hidup di kolom air, terjadi penurunan formasi kerangka. Jadi, pada protozoa (Radiolaria, Rhizopoda), cangkangnya berpori, dan duri kerangka yang terbuat dari batu berlubang di dalamnya. Kepadatan spesifik ctenophora dan ubur-ubur (Scyphozoa) menurun karena adanya air di dalam jaringan. Akumulasi tetesan lemak di dalam tubuh (lampu malam - Noctiluca, radiolaria - Radiolaria) membantu meningkatkan daya apung. Akumulasi lemak dalam jumlah besar diamati pada beberapa krustasea (Cladocera, Copepoda), ikan, dan cetacea. Berat jenis tubuh berkurang dan dengan demikian meningkatkan daya apung oleh kantung renang berisi gas, yang dimiliki banyak ikan. Siphonophores (Physalia, Velella) memiliki rongga udara yang kuat.

Hewan yang berenang secara pasif di kolom air tidak hanya dicirikan oleh penurunan massa, tetapi juga oleh peningkatan luas permukaan spesifik tubuhnya. Hal ini disebabkan semakin besar viskositas suatu medium dan semakin tinggi luas permukaan spesifik tubuh suatu organisme, maka semakin lambat ia tenggelam ke dalam air. Pada hewan, tubuhnya pipih, duri, pertumbuhan, dan pelengkap terbentuk di atasnya, misalnya pada flagellata (Leptodiscus, Craspeditella), radiolaria (Aulacantha, Chalengeridae), dll.

Sekelompok besar hewan yang hidup di air tawar menggunakan tegangan permukaan air (surface film) ketika bergerak. Serangga water strider (Gyronidae, Veliidae), kumbang berputar (Gerridae), dll berlari bebas melintasi permukaan air. Arthropoda yang menyentuh air dengan ujung pelengkapnya ditutupi bulu anti air menyebabkan deformasi permukaannya dengan formasi. dari meniskus cekung. Ketika gaya angkat (F) diarahkan ke atas lebih banyak massa hewan, yang terakhir akan tertahan di atas air karena tegangan permukaan.

Dengan demikian, kehidupan di permukaan air dimungkinkan bagi hewan yang relatif kecil, karena massa bertambah sebanding dengan ukuran kubik, dan tegangan permukaan meningkat sebagai nilai linier.

Berenang aktif pada hewan dilakukan dengan bantuan silia, flagela, pembengkokan tubuh, dan secara reaktif karena energi pancaran air. Kesempurnaan terbesar dari metode penggerak reaktif dicapai oleh cephalopoda. Jadi, beberapa cumi-cumi mencapai kecepatan hingga 40-50 km/jam ketika membuang air (Gbr. 5.12).

Beras. 5.12. Cumi-cumi

Hewan besar seringkali memiliki anggota tubuh khusus (sirip, sirip), tubuhnya ramping dan ditutupi lendir.

Hanya di lingkungan perairan ditemukan hewan tak bergerak yang menjalani gaya hidup terikat. Ini adalah hidroid (Hydroidea) dan polip karang (Anthozoo), lili laut (Crinoidea), kerang (Br/aMa), dll. Mereka dicirikan oleh bentuk tubuh yang aneh, sedikit daya apung (kepadatan tubuh lebih besar daripada kepadatan air) dan perangkat khusus untuk dipasang ke media.

Hewan air sebagian besar bersifat poikilotermik. Pada mamalia homootermik (cetacea, pinniped), misalnya, lapisan lemak subkutan yang signifikan terbentuk, yang melakukan fungsi isolasi termal.

Hewan laut dalam dibedakan berdasarkan ciri-ciri organisasi tertentu: hilangnya atau lemahnya perkembangan kerangka berkapur, peningkatan ukuran tubuh, seringkali penurunan organ penglihatan, peningkatan perkembangan reseptor sentuhan, dll.

Tekanan osmotik dan keadaan ionik larutan dalam tubuh hewan disediakan oleh mekanisme kompleks metabolisme air-garam. Cara paling umum untuk mempertahankan tekanan osmotik yang konstan adalah dengan membuang air yang masuk ke dalam tubuh secara teratur menggunakan vakuola yang berdenyut dan organ ekskresi. Jadi, ikan air tawar membuang kelebihan air melalui kerja intensif sistem ekskresi, dan menyerap garam melalui filamen insang. Ikan laut dipaksa untuk mengisi kembali cadangan airnya dan karenanya meminum air laut, dan kelebihan garam yang disuplai dengan air dikeluarkan dari tubuh melalui filamen insang (Gbr. 5.13).

Beras. 5.13. Ekskresi dan osmoregulasi pada teleost air tawar

ikan (A), elasmobranch (B) dan ikan bertulang laut (C)

Singkatan hipo-, iso- dan hiper- menunjukkan tonisitas lingkungan internal dalam kaitannya dengan lingkungan eksternal (dari N. Green et al., 1993)

Sejumlah hidrobion memiliki pola makan khusus - ini adalah penyaringan atau sedimentasi partikel asal organik yang tersuspensi dalam air, banyak organisme kecil. Metode pemberian makan ini tidak memerlukan energi dalam jumlah besar untuk mencari mangsa dan merupakan ciri khas moluska elasmobranch, echinodermata sesil, ascidian, krustasea planktonik, dll. Hewan pemakan filter memainkan peran penting dalam pemurnian biologis badan air.

Daphnia air tawar, cyclop, serta krustasea paling melimpah di lautan, Calanus finmarchicus, menyaring hingga 1,5 liter air per individu per hari. Kerang yang hidup di lahan seluas 1 m 2 dapat mengalirkan 150-280 m 3 air per hari melalui rongga mantel, sehingga mengendapkan partikel tersuspensi.

Karena cepatnya redaman sinar cahaya di dalam air, kehidupan di senja atau kegelapan yang terus-menerus sangat membatasi kemampuan orientasi visual organisme akuatik. Suara merambat lebih cepat di air dibandingkan di udara, dan organisme akuatik mempunyai orientasi visual terhadap suara yang lebih berkembang. Beberapa spesies bahkan mendeteksi infrasonik. Sinyal suara berfungsi terutama untuk hubungan intraspesifik: orientasi dalam kawanan, menarik lawan jenis, dll. Cetacea, misalnya, mencari makanan dan mengorientasikan diri menggunakan ekolokasi - persepsi gelombang suara yang dipantulkan. Prinsip dari pencari lokasi lumba-lumba adalah memancarkan gelombang suara yang merambat di depan hewan yang berenang. Saat menghadapi rintangan, misalnya ikan, gelombang suara dipantulkan dan dikembalikan ke lumba-lumba, yang mendengar gema yang dihasilkan dan kemudian mendeteksi objek yang menyebabkan pantulan suara.

Sekitar 300 spesies ikan diketahui mampu menghasilkan listrik dan menggunakannya untuk orientasi dan sinyal. Sejumlah ikan (ikan pari listrik, belut listrik, dll) menggunakan medan listrik untuk pertahanan dan serangan.

Ciri-ciri organisme perairan cara kuno orientasi - persepsi kimia lingkungan. Kemoreseptor dari banyak hidrobion (salmon, belut, dll.) sangat sensitif. Dalam migrasi ribuan kilometer, mereka menemukan tempat bertelur dan mencari makan dengan akurasi yang luar biasa.

Perubahan kondisi lingkungan perairan juga menyebabkan reaksi perilaku tertentu pada organisme. Migrasi hewan secara vertikal (turun ke kedalaman, naik ke permukaan) dan horizontal (bertelur, musim dingin, dan mencari makan) dikaitkan dengan perubahan pencahayaan, suhu, salinitas, rezim gas, dan faktor lainnya. Di lautan dan samudera, jutaan ton organisme akuatik ikut serta dalam migrasi vertikal, dan selama migrasi horizontal, hewan akuatik dapat menempuh jarak ratusan dan ribuan kilometer.

Ada banyak perairan dangkal sementara di Bumi yang muncul setelah banjir sungai, hujan lebat, pencairan salju, dll. Fitur Umum penghuni waduk yang mengering adalah kemampuan untuk melahirkan banyak keturunan dalam waktu singkat dan bertahan lama tanpa air, masuk ke dalam keadaan aktivitas vital berkurang - hipobiosis.

Sebelumnya

Ciri-ciri lingkungan perairan sebagai lingkungan utama kehidupan. Sifat-sifat air. Kelompok ekologi tumbuhan air. Ciri-ciri adaptif tumbuhan air. Zonasi lingkungan perairan.

      Ciri-ciri lingkungan perairan sebagai lingkungan hidup utama

Dalam proses perkembangan sejarah, organisme hidup telah menguasai empat habitat. Yang pertama adalah air. Kehidupan berasal dan berkembang di air selama jutaan tahun. Yang kedua - darat-udara - tumbuhan dan hewan muncul di darat dan di atmosfer dan dengan cepat beradaptasi dengan kondisi baru. Secara bertahap mengubah lapisan atas daratan - litosfer, mereka menciptakan habitat ketiga - tanah, dan mereka sendiri menjadi habitat keempat.

Habitat perairan disebut hidrosfer.

Air menutupi 71% luas bumi dan mencakup 1/800 volume daratan atau 1370 m3. Sebagian besar air terkonsentrasi di laut dan samudera - 94-98%, es kutub mengandung sekitar 1,2% air dan sebagian kecil - kurang dari 0,5%, di air tawar sungai, danau, dan rawa.

Sekitar 150.000 spesies hewan dan 10.000 tumbuhan hidup di lingkungan perairan, yang masing-masing hanya 7 dan 8% dari total jumlah spesies di Bumi. Berdasarkan hal ini, disimpulkan bahwa evolusi di darat jauh lebih intensif daripada di air.

      Sifat-sifat air

Kepadatan lingkungan perairan yang tinggi menentukan komposisi khusus dan sifat perubahan faktor pendukung kehidupan. Beberapa di antaranya sama seperti di darat - panas, cahaya, yang lain spesifik: tekanan air (meningkat seiring kedalaman sebesar 1 atm untuk setiap 10 m), kandungan oksigen, komposisi garam, keasaman. Karena kepadatan lingkungan yang tinggi, nilai panas dan cahaya berubah lebih cepat seiring dengan gradien ketinggian dibandingkan di darat.

Modus termal. Lingkungan perairan ditandai dengan perolehan panas yang lebih sedikit, karena sebagian besarnya dipantulkan, dan sebagian besarnya dihabiskan untuk penguapan. Sejalan dengan dinamika suhu daratan, suhu air menunjukkan fluktuasi suhu harian dan musiman yang lebih kecil. Selain itu, waduk secara signifikan menyamakan suhu atmosfer wilayah pesisir. Dengan tidak adanya lapisan es, lautan memberikan efek pemanasan pada wilayah daratan di sekitarnya pada musim dingin, dan efek pendinginan dan kelembapan pada musim panas.

Kisaran suhu air di Samudra Dunia adalah 38° (dari -2 hingga +36°C), di perairan tawar – 26° (dari -0,9 hingga +25°C). Dengan kedalaman, suhu air turun tajam. Hingga 50 m terjadi fluktuasi suhu harian, hingga 400 – musiman, lebih dalam suhu menjadi konstan, turun hingga +1-3°C (di Arktik suhunya mendekati 0°C). Karena rezim suhu di waduk relatif stabil, penghuninya dicirikan oleh stenotermisme. Fluktuasi suhu kecil dalam satu arah atau lainnya disertai dengan perubahan signifikan pada ekosistem perairan.

Contoh: “ledakan biologis” di delta Volga akibat turunnya permukaan Laut Kaspia - berkembang biaknya semak teratai (Nelumba kaspium), di selatan Primorye - tumbuhnya kutu kebul di sungai oxbow (Komarovka, Ilistaya, dll.) .) di sepanjang tepi sungai yang tumbuhan berkayunya ditebang dan dibakar.

Karena untuk berbagai tingkat pemanasan lapisan atas dan bawah sepanjang tahun, pasang surut, arus, dan badai terus-menerus mencampurkan lapisan air. Peranan percampuran air bagi penghuni perairan (organisme akuatik) sangatlah penting, karena pada saat yang sama, distribusi oksigen dan nutrisi di dalam reservoir disamakan, memastikan proses metabolisme antara organisme dan lingkungan.

Di waduk tergenang (danau) di garis lintang sedang, pencampuran vertikal terjadi pada musim semi dan musim gugur, dan selama musim ini suhu di seluruh waduk menjadi seragam, yaitu. homotermi terjadi. Di musim panas dan musim dingin, sebagai akibat dari peningkatan tajam pemanasan atau pendinginan lapisan atas, pencampuran air terhenti. Fenomena ini disebut dikotomi suhu, dan periode stagnasi sementara disebut stagnasi (musim panas atau musim dingin). Di musim panas, lapisan hangat yang lebih ringan tetap berada di permukaan, terletak di atas lapisan dingin yang berat (Gbr. 2).

Gambar 2. Stratifikasi dan pencampuran air di danau (menurut E. Ponter dkk. 1982)

Sebaliknya, di musim dingin, terdapat air yang lebih hangat di lapisan bawah, karena langsung di bawah es suhu air permukaan kurang dari +4°C dan, karena sifat fisikokimia air, air menjadi lebih ringan daripada air dengan a suhu di atas +4°C.

Modus ringan. Intensitas cahaya di dalam air sangat melemah karena dipantulkan oleh permukaan dan diserap oleh air itu sendiri. Hal ini sangat mempengaruhi perkembangan fotosintesis tanaman. Semakin tidak transparan airnya, semakin banyak cahaya yang diserap. Transparansi air dibatasi oleh suspensi mineral dan plankton. Ini berkurang seiring dengan pesatnya perkembangan organisme kecil di musim panas, dan di daerah beriklim sedang dan lintang utara bahkan di musim dingin, setelah terbentuknya lapisan es dan menutupinya dengan salju di atasnya.

Di lautan yang airnya sangat transparan, 1% radiasi cahaya menembus hingga kedalaman 140 m, dan di danau-danau kecil pada kedalaman 2 m hanya sepersepuluh persen yang menembus. Sinar dari berbagai bagian spektrum diserap secara berbeda di dalam air; sinar merah diserap terlebih dahulu. Seiring bertambahnya kedalaman, warnanya menjadi lebih gelap, dan warna air mula-mula menjadi hijau, lalu biru, nila, dan akhirnya biru-ungu, berubah menjadi gelap gulita. Hidrobion juga berubah warna, beradaptasi tidak hanya pada komposisi cahaya, tetapi juga pada kekurangannya - adaptasi kromatik. Di zona terang, di perairan dangkal, ganggang hijau (Chlorophyta) mendominasi, klorofilnya menyerap sinar merah, seiring dengan kedalamannya digantikan oleh coklat (Phaephyta) dan kemudian merah (Rhodophyta). Pada kedalaman yang sangat dalam, fitobenthos tidak ada.

Tumbuhan telah beradaptasi dengan kekurangan cahaya dengan mengembangkan kromatofor besar, yang memberikan kompensasi fotosintesis pada titik rendah, serta dengan meningkatkan luas organ asimilasi (indeks permukaan daun). Untuk alga laut dalam, ciri khasnya adalah daun yang dibedah kuat, helaian daunnya tipis dan tembus cahaya. Tumbuhan setengah terendam dan terapung bercirikan heterofili - daun di atas air sama dengan tumbuhan darat, mempunyai bilah yang kokoh, alat stomata berkembang, dan di dalam air daunnya sangat tipis, terdiri dari sempit lobus seperti benang.

Heterofili: kapsul telur, lili air, daun panah, cabai (kastanye air).

Ciri-ciri lingkungan perairan, berbeda dengan daratan, adalah kepadatan tinggi, mobilitas, keasaman, dan kemampuan melarutkan gas dan garam.

Airnya bercirikan tinggi kepadatan ( 1 g/cm3, yaitu 800 kali massa jenis udara) dan viskositas.

Tumbuhan mempunyai jaringan mekanis yang sangat lemah atau tidak ada sama sekali - mereka bergantung pada air untuk menopangnya. Sebagian besar dicirikan oleh daya apung karena rongga antar sel yang membawa udara. Ditandai dengan reproduksi vegetatif aktif, perkembangan hidrokori - pemindahan tangkai bunga di atas air dan distribusi serbuk sari, biji dan spora melalui arus permukaan.

Ciri khas lingkungan perairan adalah mobilitas. Hal ini disebabkan oleh pasang surutnya air laut, arus laut, badai, dan tingkatan yang berbeda-beda tanda ketinggian dasar sungai

Di perairan yang mengalir, tumbuhan melekat erat pada objek bawah air yang tidak bergerak. Permukaan bawah terutama merupakan substrat bagi mereka. Ini adalah ganggang hijau (Cladophora) dan diatom (Diatomeae), dan lumut air. Lumut bahkan menutupi rapat aliran sungai yang deras.

Perairan alami memiliki komposisi kimia tertentu. Karbonat, sulfat, dan klorida mendominasi. Di perairan tawar, konsentrasi garam tidak lebih dari 0,5 g/l, di laut - dari 12 hingga 35 g/l (ppm - sepersepuluh persen). Jika salinitasnya lebih dari 40 ppm, maka badan air tersebut disebut hipersaline atau oversaline.

Di air tawar (lingkungan hipotonik), proses osmoregulasi diekspresikan dengan baik. Hidrobion dipaksa untuk terus-menerus menghilangkan air yang masuk ke dalamnya; mereka bersifat homoyosmotik (ciliata “memompa” sejumlah air yang sama dengan beratnya setiap 2-3 menit). Dalam air garam (lingkungan isotonik), konsentrasi garam dalam tubuh dan jaringan hidrobion sama (isotonik) dengan konsentrasi garam yang terlarut dalam air - bersifat poikiloosmotik. Oleh karena itu, penghuni perairan asin belum mengembangkan fungsi osmoregulasi, dan tidak mampu menghuni perairan tawar.

Tumbuhan air mampu menyerap air dan nutrisi dari air - “kaldu”, dengan seluruh permukaannya, oleh karena itu daunnya sangat terpotong dan jaringan konduktif serta akarnya kurang berkembang. Akar berfungsi terutama untuk menempel pada substrat bawah air. Kebanyakan tumbuhan air tawar mempunyai akar.

Di dalam air, oksigen merupakan faktor lingkungan yang paling penting. Sumbernya adalah atmosfer dan tumbuhan fotosintesis. Ketika air tercampur, terutama di reservoir yang mengalir, dan seiring dengan penurunan suhu, kandungan oksigen meningkat. Ada cukup karbon dioksida di dalam air - hampir 700 kali lebih banyak daripada di udara. Ini digunakan dalam fotosintesis tanaman.

Di perairan tawar, keasaman air, atau konsentrasi ion hidrogen, jauh lebih bervariasi dibandingkan di perairan laut - dari pH = 3,7-4,7 (asam) hingga pH = 7,8 (basa). Keasaman air sangat ditentukan oleh komposisi jenis tumbuhan air. Lumut sphagnum tumbuh di perairan rawa yang asam. Keasaman air laut menurun seiring dengan kedalaman.

Perkenalan

Di planet kita, organisme hidup telah menguasai empat habitat. Lingkungan perairan adalah tempat pertama kali kehidupan muncul dan menyebar. Baru pada saat itulah organisme menguasai lingkungan darat-udara, menciptakan dan menghuni tanah, dan dirinya sendiri menjadi lingkungan kehidupan spesifik keempat. Air sebagai habitat memiliki sejumlah sifat tertentu, seperti kepadatan tinggi, penurunan tekanan yang kuat, kandungan oksigen rendah, penyerapan yang kuat sinar matahari. Selain itu, reservoir dan masing-masing bagiannya berbeda dalam rezim garam, kecepatan arus, dan kandungan partikel tersuspensi. Bagi beberapa organisme, sifat-sifat tanah, cara penguraian residu organik, dan sebagainya juga penting. Oleh karena itu, selain adaptasi terhadap sifat-sifat umum lingkungan perairan, penghuninya juga harus beradaptasi terhadap berbagai kondisi tertentu.

Air adalah media yang berkali-kali lebih padat daripada udara. Oleh karena itu, ia memberikan tekanan tertentu pada organisme yang hidup di dalamnya dan pada saat yang sama memiliki kemampuan untuk menopang tubuh, menurut hukum Archimedes, yang menyatakan bahwa setiap benda yang berada di dalam air akan kehilangan beratnya sebanyak beratnya. air yang digantikannya.

Semua penghuni lingkungan perairan menerima ekologi nama yang umum hidrobion.

Hidrobion menghuni Samudra Dunia, perairan kontinental, dan air tanah.

Ciri-ciri umum lingkungan perairan

Hidrosfer sebagai lingkungan hidup perairan menempati sekitar 71% luas wilayah dan 1/800 volume bumi. Jumlah utama air, lebih dari 94%, terkonsentrasi di laut dan samudera. Di perairan tawar sungai dan danau, jumlah airnya tidak melebihi 0,016% dari total volume air tawar. Rasio ini bersifat konstan, meskipun di alam siklus air terus berlanjut tanpa henti (Gambar 1).

Gambar 1 - Siklus air di alam

organisme adaptasi lingkungan perairan

Di lautan dengan lautan penyusunnya, dua wilayah ekologis dibedakan: kolom air - pelagis dan dasar - bentik. Tergantung pada kedalamannya, benthal dibagi menjadi zona sublitoral - area penurunan daratan halus hingga kedalaman 200 m, zona batial - area lereng curam, dan zona jurang - zona samudera. dasar laut dengan kedalaman rata-rata 3-6 km. Daerah bentik yang lebih dalam yang berhubungan dengan depresi dasar laut (6-10 km) disebut ultra-abyssal. Tepi pantai yang tergenang air pada saat air pasang disebut zona litoral. Bagian pantai yang berada di atas permukaan air pasang, yang dibasahi oleh semburan ombak, disebut superlittoral (Gambar 2).

Perairan terbuka Samudra Dunia juga dibagi menjadi beberapa zona yang secara vertikal sesuai dengan zona bentik: epipeligal, batipeligal, abisopeligal.

Lingkungan perairan merupakan rumah bagi sekitar 150.000 spesies hewan, atau sekitar 7% dari jumlah total, dan 10.000 spesies tumbuhan (8%).

Porsi sungai, danau, dan rawa, sebagaimana disebutkan sebelumnya, tidak signifikan dibandingkan dengan lautan dan samudera. Namun, mereka menciptakan pasokan air bersih yang diperlukan bagi tumbuhan, hewan, dan manusia.

Ciri khas lingkungan perairan adalah mobilitasnya, terutama pada aliran sungai yang berarus deras. Lautan dan samudera mengalami pasang surut, arus kuat, dan badai. Di danau, air bergerak di bawah pengaruh suhu dan angin.

Air adalah media yang sangat unik dalam banyak hal. Molekul air, yang terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, ternyata sangat stabil. Air adalah senyawa unik yang ada secara bersamaan dalam bentuk gas, cair dan padat.

Air tidak hanya menjadi sumber kehidupan bagi seluruh hewan dan tumbuhan di bumi, namun juga merupakan habitat bagi banyak spesies. Misalnya saja, berbagai spesies ikan, termasuk ikan mas crucian yang menghuni sungai dan danau di wilayah tersebut, serta ikan akuarium di rumah kita. Seperti yang Anda lihat, mereka tumbuh subur di antara tanaman air. Ikan bernapas melalui insang, mengambil oksigen dari air. Beberapa spesies ikan, misalnya makropoda, menghirup udara atmosfer, sehingga secara berkala naik ke permukaan.

Air merupakan habitat banyak tumbuhan dan hewan air. Beberapa dari mereka menghabiskan seluruh hidupnya di air, sementara yang lain hanya berada di lingkungan perairan pada awal kehidupannya. Anda dapat memverifikasi ini dengan mengunjungi kolam kecil atau rawa. Perwakilan terkecil dapat ditemukan di elemen air - organisme bersel tunggal, yang memerlukan mikroskop untuk melihatnya. Ini termasuk banyak alga dan bakteri. Jumlah mereka diukur dalam jutaan per milimeter kubik air.


Gambar 1 - Zonasi vertikal laut (menurut A.S. Konstantinov, 1967)

Air yang sepenuhnya murni hanya ada dalam kondisi laboratorium. Air alami apa pun mengandung banyak hal berbagai zat. Dalam "air mentah" inilah yang disebut sistem pelindung atau kompleks karbonat yang terdiri dari garam asam karbonat, karbonat dan bikarbonat. Faktor ini memungkinkan Anda untuk menentukan jenis air - asam, netral atau basa - berdasarkan nilai pH-nya, yang dari sudut pandang kimia berarti proporsi ion hidrogen yang terkandung di dalam air. Air netral memiliki pH=7 atau lebih nilai rendah menunjukkan peningkatan keasaman air, dan nilai yang lebih tinggi menunjukkan bahwa air bersifat basa. Di daerah kapur, air danau dan sungai biasanya memiliki nilai pH yang lebih tinggi dibandingkan dengan waduk di tempat yang kandungan kapur dalam tanahnya sedikit.

Jika air danau dan sungai dianggap tawar, maka air laut disebut asin atau payau. Ada banyak jenis peralihan antara air tawar dan air asin.

Di dalam biosfer kita dapat membedakannya empat habitat utama. Yaitu lingkungan perairan, lingkungan udara terestrial, tanah dan lingkungan yang dibentuk oleh makhluk hidup itu sendiri.

Lingkungan air

Air berfungsi sebagai habitat bagi banyak organisme. Dari air mereka memperoleh semua zat yang diperlukan untuk kehidupan: makanan, air, gas. Oleh karena itu, betapapun beragamnya organisme perairan, semuanya harus disesuaikan dengan ciri-ciri utama kehidupan di lingkungan perairan. Ciri-ciri ini ditentukan oleh fisik dan sifat kimia air.

Hidrobion (penghuni lingkungan perairan) hidup di air tawar dan air asin dan dibagi menjadi \(3\) kelompok menurut habitatnya:

  • plankton - organisme yang hidup di permukaan badan air dan bergerak secara pasif akibat pergerakan air;
  • nekton - aktif bergerak di kolom air;
  • benthos - organisme yang hidup di dasar waduk atau menggali ke dalam lumpur.

Banyak tumbuhan dan hewan kecil yang terus-menerus melayang di kolom air, hidup dalam keadaan tersuspensi. Kemampuan untuk melayang dipastikan tidak hanya oleh sifat fisik air, yang memiliki gaya apung, tetapi juga oleh adaptasi khusus dari organisme itu sendiri, misalnya, banyak pertumbuhan dan pelengkap yang secara signifikan meningkatkan permukaan tubuh mereka dan, oleh karena itu, meningkatkan gesekan dengan cairan di sekitarnya.

Kepadatan tubuh hewan seperti ubur-ubur sangat dekat dengan air.

Ini juga membantu mereka tetap berada di kolom air bentuk yang khas tubuhnya menyerupai parasut.

Perenang aktif (ikan, lumba-lumba, anjing laut, dll) memiliki tubuh berbentuk gelendong dan anggota badan berupa sirip.

Pergerakan mereka di lingkungan perairan juga difasilitasi karena struktur khusus penutup luar, yang mengeluarkan pelumas khusus - lendir, yang mengurangi gesekan dengan air.

Air mempunyai kapasitas panas yang sangat tinggi, yaitu. properti mengumpulkan dan menahan panas. Oleh karena itu, tidak terjadi fluktuasi suhu tajam di air yang sering terjadi di darat. Perairan yang sangat dalam bisa sangat dingin, namun berkat suhu yang konstan, hewan telah mampu mengembangkan sejumlah adaptasi yang menjamin kehidupan bahkan dalam kondisi seperti ini.

Hewan dapat hidup di kedalaman laut yang luas. Tumbuhan hanya bertahan hidup di lapisan atas air, tempat masuknya energi radiasi yang diperlukan untuk fotosintesis. Lapisan ini disebut zona foto .

Karena permukaan air memantulkan cahaya paling ringan, bahkan di perairan laut yang paling transparan, ketebalan zona fotik tidak melebihi \(100\) m. Hewan yang sangat dalam memakan organisme hidup atau sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang terus-menerus jatuh dari atas lapisan.

Seperti organisme darat, hewan dan tumbuhan air bernafas dan membutuhkan oksigen. Jumlah oksigen terlarut dalam air berkurang seiring dengan meningkatnya suhu. Selain itu, oksigen kurang larut di air laut dibandingkan di air tawar. Oleh karena itu, perairan laut lepas di zona tropis miskin akan organisme hidup. Dan sebaliknya, perairan kutub kaya akan plankton - krustasea kecil yang menjadi makanan ikan dan cetacea besar.

Komposisi garam air sangat penting bagi kehidupan. Ion \(Ca2+\) sangat penting bagi organisme. Kerang dan krustasea membutuhkan kalsium untuk membangun cangkang atau cangkangnya. Konsentrasi garam dalam air bisa sangat bervariasi. Air dianggap segar jika satu liternya mengandung kurang dari \(0,5\) g garam terlarut. Air laut memiliki salinitas yang konstan dan mengandung rata-rata \(35\) g garam per liter.

Lingkungan udara darat

Lingkungan udara terestrial, yang dikuasai dalam proses evolusi lebih lambat daripada lingkungan akuatik, lebih kompleks dan beragam, serta dihuni oleh organisme hidup yang lebih terorganisir.

Faktor terpenting dalam kehidupan organisme yang hidup di sini adalah sifat dan komposisi massa udara di sekitarnya. Kepadatan udara jauh lebih rendah daripada kepadatan air, sehingga organisme terestrial memiliki jaringan pendukung yang sangat berkembang - kerangka internal dan eksternal. Bentuk geraknya sangat beragam: berlari, melompat, merangkak, terbang, dll. Burung dan beberapa jenis serangga terbang di udara. Arus udara membawa bibit tanaman, spora, dan mikroorganisme.

Massa udara terus bergerak. Suhu udara dapat berubah dengan sangat cepat dan terjadi di wilayah yang luas, sehingga organisme yang hidup di darat mempunyai banyak adaptasi untuk menahan atau menghindari perubahan suhu yang tiba-tiba.

Yang paling luar biasa di antaranya adalah perkembangan hewan berdarah panas, yang justru muncul di lingkungan udara terestrial.
Komposisi kimia udara (\(78%\) nitrogen, \(21%\) oksigen dan \(0,03%\) karbon dioksida penting bagi kehidupan tumbuhan dan hewan. Karbon dioksida, misalnya, merupakan bahan mentah terpenting untuk fotosintesis. Nitrogen udara diperlukan untuk sintesis protein dan asam nukleat.

Banyaknya uap air di udara (kelembaban relatif) menentukan intensitas proses transpirasi pada tumbuhan dan penguapan dari kulit beberapa hewan. Organisme yang hidup dalam kondisi kelembaban rendah mempunyai banyak adaptasi untuk mencegah kehilangan air dalam jumlah besar. Misalnya, tumbuhan gurun memiliki sistem akar yang kuat yang dapat memompa air ke dalam tumbuhan dari kedalaman yang sangat dalam. Kaktus menyimpan air di jaringannya dan menggunakannya dengan hemat. Pada banyak tumbuhan, untuk mengurangi penguapan, helaian daun diubah menjadi duri. Banyak hewan gurun berhibernasi selama periode terpanas, yang dapat berlangsung selama beberapa bulan.

Tanah - ini adalah lapisan atas bumi, yang diubah sebagai akibat dari aktivitas vital makhluk hidup. Ini adalah komponen biosfer yang penting dan sangat kompleks, terkait erat dengan bagian lainnya. Kehidupan di tanah sangat kaya. Beberapa organisme menghabiskan seluruh hidupnya di dalam tanah, yang lain menghabiskan sebagian hidupnya. Di antara partikel-partikel tanah terdapat banyak rongga yang dapat diisi air atau udara. Oleh karena itu, tanah dihuni oleh organisme akuatik dan yang bernapas di udara. Tanah memainkan peran besar dalam kehidupan tanaman.

Kondisi kehidupan di dalam tanah sangat ditentukan oleh faktor iklim, yang terpenting adalah suhu. Namun, saat seseorang menyelam ke dalam tanah, fluktuasi suhu menjadi semakin tidak terlihat: perubahan suhu harian dengan cepat memudar, dan seiring bertambahnya kedalaman, perubahan suhu musiman.

Bahkan pada kedalaman yang dangkal, kegelapan total menguasai tanah. Selain itu, seiring tenggelamnya tanah, kandungan oksigen berkurang dan kandungan karbon dioksida meningkat. Oleh karena itu, hanya bakteri anaerob yang dapat hidup pada kedalaman yang cukup, sedangkan di lapisan atas tanah, selain bakteri, jamur, protozoa, cacing gelang, arthropoda, bahkan hewan yang relatif besar yang membuat lorong dan membangun tempat berlindung, seperti tikus tanah, tikus, dan tikus mol, ditemukan berlimpah.

Lingkungan yang dibentuk oleh makhluk hidup itu sendiri

Jelaslah bahwa kondisi kehidupan di dalam organisme lain lebih konstan dibandingkan dengan kondisi lingkungan luar.

Oleh karena itu, organisme yang mendapat tempat di tubuh tumbuhan atau hewan sering kali kehilangan organ dan sistem yang diperlukan untuk spesies yang hidup bebas. Mereka tidak mengembangkan organ sensorik atau organ pergerakan, namun mereka mengembangkan adaptasi (seringkali sangat canggih) untuk retensi dalam tubuh inang dan reproduksi yang efektif.

Sumber:

Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi. kelas 9 // Bustard
Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi. Biologi umum(tingkat dasar) kelas 10-11 // Bustard

Anda sudah mengetahui konsep-konsep seperti “habitat” dan “lingkungan hidup”. Anda perlu belajar membedakannya. Apa itu “lingkungan hidup”?

Lingkungan hidup merupakan bagian dari alam yang mempunyai seperangkat faktor khusus yang keberadaannya berbeda-beda kelompok yang sistematis organisme telah membentuk adaptasi serupa.

Di Bumi, empat lingkungan utama kehidupan dapat dibedakan: perairan, tanah-udara, tanah, organisme hidup.

Lingkungan air

Lingkungan hidup perairan dicirikan oleh kepadatan tinggi, suhu khusus, cahaya, gas, dan garam. Makhluk hidup yang hidup di lingkungan perairan disebut hidrobion(dari bahasa Yunani hidor- air, bios- kehidupan).

Rezim suhu lingkungan perairan

Di dalam air suhunya bervariasi pada tingkat lebih rendah dibandingkan di darat, karena kapasitas panas spesifik dan konduktivitas termal air yang tinggi. Kenaikan suhu udara sebesar 10°C menyebabkan kenaikan suhu air sebesar 1°C. Dengan kedalaman, suhu menurun secara bertahap. Pada kedalaman yang sangat dalam, rezim suhu relatif konstan (tidak lebih tinggi dari +4 °C). Di lapisan atas, fluktuasi harian dan musiman diamati (dari 0 hingga +36 °C). Karena suhu di lingkungan perairan bervariasi dalam kisaran yang sempit, sebagian besar organisme akuatik memerlukan suhu yang stabil. Bahkan penyimpangan suhu sekecil apa pun yang disebabkan, misalnya, oleh perusahaan yang menggunakan air hangat, tetap berbahaya bagi mereka. Air limbah. Hidrobion yang bisa ada di fluktuasi yang besar suhu, hanya ditemukan di perairan kecil. Karena kecilnya volume air di waduk ini, terjadi perubahan suhu harian dan musiman yang signifikan.

Rezim cahaya dari lingkungan perairan

Cahaya di air lebih sedikit dibandingkan di udara. Sinar matahari sebagian dipantulkan dari permukaannya, dan sebagian lagi diserap oleh kolom air.

Sehari di bawah air lebih singkat daripada satu hari di darat. Di musim panas, pada kedalaman 30 m, waktu tempuhnya adalah 5 jam, dan pada kedalaman 40 m - 15 menit. Penurunan cepat cahaya seiring dengan kedalaman dikaitkan dengan penyerapannya oleh air.

Batas zona fotosintesis di laut berada pada kedalaman sekitar 200 m. Di sungai berkisar antara 1,0 hingga 1,5 m dan bergantung pada kejernihan air. Kejernihan air di sungai dan danau sangat berkurang akibat pencemaran partikel tersuspensi. Pada kedalaman lebih dari 1500 m praktis tidak ada cahaya.

Rezim gas lingkungan perairan

Di lingkungan perairan, kandungan oksigennya 20-30 kali lebih sedikit dibandingkan di udara, sehingga menjadi faktor pembatas. Oksigen masuk ke dalam air karena fotosintesis tanaman air dan kemampuan oksigen udara untuk larut dalam air. Ketika air diaduk, kandungan oksigen di dalamnya meningkat. Lapisan air atas lebih kaya oksigen dibandingkan lapisan bawah. Dengan kekurangan oksigen, terjadi kematian (kematian massal organisme akuatik). Pembekuan musim dingin terjadi ketika perairan tertutup es. Musim panas - ketika suhu air tinggi, kelarutan oksigen menurun. Alasannya mungkin juga karena peningkatan konsentrasi gas beracun (metana, hidrogen sulfida) yang terbentuk selama penguraian organisme mati tanpa akses terhadap oksigen. Karena variabilitas konsentrasi oksigen, sebagian besar organisme akuatik adalah eurybion dalam kaitannya dengan itu. Namun ada juga stenobiont (larva ikan trout, planaria, lalat capung, dan lalat caddisfly) yang tidak tahan terhadap kekurangan oksigen. Ini adalah indikator kemurnian air. Karbon dioksida larut dalam air 35 kali lebih baik daripada oksigen, dan konsentrasinya di dalamnya 700 kali lebih tinggi daripada di udara. CO2 terakumulasi dalam air karena respirasi organisme akuatik dan penguraian residu organik. Karbon dioksida menyediakan fotosintesis dan digunakan dalam pembentukan kerangka invertebrata berkapur.

Rezim garam di lingkungan perairan

Salinitas air memegang peranan penting dalam kehidupan organisme perairan. Perairan alami Berdasarkan kandungan garamnya dibagi menjadi beberapa kelompok yang disajikan pada tabel:

Di Samudra Dunia, salinitas rata-rata 35 g/l. Kandungan garam tertinggi terdapat di danau garam (hingga 370 g/l). Penghuni khas perairan tawar dan asin adalah stenobiont. Mereka tidak dapat mentolerir fluktuasi salinitas air. Jumlah eurybion relatif sedikit (ikan air tawar, pike perch, pike, belut, stickleback, salmon, dll.). Mereka bisa hidup di air tawar dan air asin.

Adaptasi tumbuhan terhadap kehidupan di air

Semua tumbuhan yang ada di lingkungan perairan disebut hidrofit(dari bahasa Yunani hidor- air, fiton- tanaman). Hanya alga yang hidup di perairan asin. Tubuh mereka tidak terbagi menjadi jaringan dan organ. Alga beradaptasi terhadap perubahan komposisi spektrum matahari bergantung pada kedalaman dengan mengubah komposisi pigmennya. Saat berpindah dari lapisan atas air ke lapisan dalam, warna alga berubah secara berurutan: hijau - coklat - merah (ganggang laut terdalam).

Alga hijau mengandung pigmen hijau, oranye dan kuning. Mereka mampu melakukan fotosintesis dengan intensitas yang cukup tinggi sinar matahari. Oleh karena itu, alga hijau hidup di perairan tawar kecil atau di perairan laut dangkal. Ini termasuk: spirogyra, ulotrix, ulva, dll. Alga coklat, selain hijau, mengandung pigmen coklat dan kuning. Mereka mampu menangkap radiasi matahari yang kurang kuat pada kedalaman 40-100 m. Perwakilan dari alga coklat adalah fucus dan rumput laut, yang hanya hidup di laut. Alga merah (porfiri, phyllophora) dapat hidup di kedalaman lebih dari 200 m. Selain hijau, mereka memiliki pigmen merah dan biru yang dapat menangkap sedikit cahaya pada kedalaman yang sangat dalam.

Di badan air tawar, jaringan mekanis kurang berkembang di batang tumbuhan tingkat tinggi. Misalnya, jika Anda mengeluarkan teratai putih atau teratai kuning dari air, batangnya akan terkulai dan tidak mampu menopang bunganya dalam posisi tegak. Mereka bergantung pada air karena kepadatannya yang tinggi. Adaptasi terhadap kekurangan oksigen dalam air adalah adanya aerenkim (jaringan pembawa udara) pada organ tumbuhan. Mineral terdapat di dalam air, sehingga bersifat konduktif dan sistem akar. Akar mungkin tidak ada sama sekali (duckweed, elodea, poolweed) atau berfungsi untuk menambatkannya ke dalam substrat (cattail, panah, chastukha). Tidak ada bulu akar pada akarnya. Daunnya seringkali tipis dan panjang atau banyak dibedah. Mesofil tidak berdiferensiasi. Stomata daun terapung terletak di sisi atas, dan mereka yang direndam dalam air tidak ada. Beberapa tumbuhan mempunyai ciri-ciri memiliki bentuk daun yang berbeda-beda (heterofili) tergantung di mana ia ditemukan. Bunga lili air dan mata panah memiliki bentuk daun yang berbeda di air dan di udara.

Serbuk sari, buah dan biji tanaman air disesuaikan dengan penyebarannya melalui air. Mereka memiliki pertumbuhan gabus atau cangkang kuat yang mencegah air masuk dan membusuk.

Adaptasi hewan terhadap kehidupan di air

Di lingkungan perairan dunia Hewan lebih kaya dari sayur-sayuran. Berkat kemandirian mereka dari sinar matahari, hewan-hewan ini menghuni seluruh kolom air. Berdasarkan jenis adaptasi morfologi dan perilakunya, mereka dibagi menjadi kelompok ekologi berikut: plankton, nekton, benthos.

Plankton(dari bahasa Yunani planktos- melonjak, mengembara) - organisme yang hidup di kolom air dan bergerak di bawah pengaruh arusnya. Ini adalah krustasea kecil, coelenterata, dan larva beberapa invertebrata. Semua adaptasi mereka ditujukan untuk meningkatkan daya apung tubuh:

  1. peningkatan permukaan tubuh karena perataan dan pemanjangan bentuk, perkembangan pertumbuhan dan bulu;
  2. penurunan kepadatan tubuh akibat pengecilan kerangka, adanya tetesan lemak, gelembung udara, dan selaput lendir.

Nekton(dari bahasa Yunani nektos- mengambang) - organisme yang hidup di kolom air dan timbal gambar aktif kehidupan. Perwakilan nekton adalah ikan, cetacea, pinniped, dan cephalopoda. Mereka mampu melawan arus dengan beradaptasi dengan aktif berenang dan mengurangi gesekan tubuh. Berenang aktif dicapai melalui otot yang berkembang dengan baik. Dalam hal ini, energi pancaran aliran air, kelenturan tubuh, sirip, sirip, dll dapat digunakan. Adaptasi membantu mengurangi gesekan tubuh: bentuk tubuh ramping, elastisitas kulit, dan adanya
sisik kulit dan lendir.

Bentos(dari bahasa Yunani benthos- kedalaman) - organisme yang hidup di dasar reservoir atau di ketebalan dasar tanah.

Adaptasi organisme bentik bertujuan untuk mengurangi daya apung:

  1. pembobotan tubuh karena cangkang (moluska), integumen kitin (udang karang, kepiting, lobster, lobster);
  2. fiksasi di bagian bawah dengan bantuan alat fiksasi (pengisap pada lintah, kait pada larva caddisfly) atau badan gepeng (ikan pari, flounder). Beberapa perwakilan menggali ke dalam tanah (cacing polychaete).

Di danau dan kolam, kelompok organisme ekologi lain telah diidentifikasi - neuston. Neuston- organisme yang berasosiasi dengan lapisan permukaan air dan hidup secara permanen atau sementara pada lapisan ini atau pada kedalaman hingga 5 cm dari permukaannya. Tubuh mereka tidak basah karena kepadatannya kepadatan lebih sedikit air. Anggota badan yang dirancang khusus memungkinkan mereka bergerak di sepanjang permukaan air tanpa terjun (serangga water strider, kumbang berputar). Sekelompok organisme akuatik yang unik juga perifiton— organisme yang membentuk lapisan kotor pada benda-benda di bawah air. Perwakilan perifiton adalah: alga, bakteri, protista, krustasea, bivalvia, cacing oligochaete, bryozoa, spons.

Ada empat lingkungan hidup utama di planet Bumi: perairan, darat-udara, tanah, dan organisme hidup. Di lingkungan perairan, oksigen merupakan faktor pembatas. Berdasarkan sifat adaptasinya, penghuni perairan dibagi menjadi kelompok ekologi: plankton, nekton, dan benthos.