Образ жизни организмов. Температура воды на поверхности земли

Далее в этой главе вы прочтете о некоторых из тысяч организмов, населяющих пресные и соленые воды Земли. Вы сразу поймете, что водная жизнь фантастически разнообразна, и поскольку речь идет о сотнях тысяч видов, было бы невозможно рассказать здесь о каждом из них отдельно.

Ученые систематизируют живые организмы на основании их признаков, но (растительный планктон) такие классификации удобны не для любого анализа или обсуждения. Наблюдая подводный мир, вы часто будете замечать, что какой-то конкретный организм сам по себе не так важен и интересен, как то, где и как он живет. Очень разные организмы могут существовать в одной и той же среде и иметь сходные стратегии выживания. Поэтому ученые делят живых существ не только на систематические, но и на экологические группы - согласно их образу жизни. Самые крупные экологические группы морских организмов - это планктон, нектон, и бентос.

Планктон - это совокупность растений (фитопланктон) и животных (зоопланктон), живущих во взвешенном состоянии в толще воды и перемещающихся вместе с океанскими течениями. Большинство планктеров (планктонных организмов) чрезвычайно малы и поэтому не могут плыть против волн и течений. Планктон является важнейшим компонентом жизни на Земле.

Нектон - это те организмы, которых вы, скорее всего, представите, подумав о морских животных. Это активно плавающие животные, от небольших беспозвоночных до огромных китов. Большинство морских хищников относятся к нектону. Большая часть нектона - позвоночные (животные, имеющие внутренний скелет и позвоночник), такие как рыбы и китообразные. Но также к нектону относятся и некоторые беспозвоночные (животные без позвоночника) - например, кальмары.

Бентос - организмы, живущие на или в дне. Бентосные животные могут ползать или быть сидячими. Сидячие организмы прикреплены ко дну - это актинии, морские желуди, горгонарии.

Эти большие экологические группы разделены на подгруппы. Важная подгрупппа планктона - нейстон. Нейстонные организмы живут на поверхности воды. Пример - португальский кораблик, у которого есть газовый пузырь, удерживающий его на поверхности. Его гонит ветер, а стрекающие щупальца, расправленные в воде, ловят добычу.

Бентос подразделяется на эпифауну, эпифлору и инфауну. Эпифауна — эго животные, обитающие на поверхности дна (например, крабы). Эпифлора - растения, покрывающие дно (например, морская трава). Инфауна - организмы, полностью или частично погруженные в толщу грунта: некоторые моллюски, морские ежи, песчаные доллары, черви, морские перья. Большинство животных инфауны - детритоядные или фильтраторы. Детритоядные питаются детритом (частичками мертвого органического вещества), оседающим на дне. Фильтраторы - вылавливают частички органики (в основном планктон) из толщи воды.

Температура воды на поверхности земли. Вода обладает высокой теплоемкостью — она может запасать и удерживать большее количество тепла, чем многие другие вещества (подробнее об этом в главе 4). Благодаря этому у Земли есть тепловая инерция - способность противостоять изменениям температуры. Из-за высокой теплоемкости температура воды в океане поднимается и падает не сильно - даже когда океан отдает или получает значительные количества тепла. Поэтому перепады температур в море не очень суровые и более плавные во времени. Для сравнения: температура на суше в некоторых областях в определенные сезоны может меняться на 20°С в течение одного дня.

Тепловая инерция океана так же важна для наземных организмов, как и для морских, потому что от солнца поступает огромное количество энергии. Примерно половина этой энергии проходит через атмосферу и большая ее часть поглощается океаном. Благодаря конвекции, испарению и излучению, тепло возвращается в атмосферу и излучается обратно в космос. Количество тепла, поступающего с солнечной радиацией и от внутренних тепловых источников Земли, примерно равно количеству тепла, испускаемого в космос. Земля находится в тепловом равновесии – это означает, что она остывает примерно с гой же скоростью, с какой нагревается. Если рассматривать большие промежутки времени, Земля не становится ни существенно теплее, ни холоднее.

Ежедневно и ежегодно вода Мирового океана работает как всемирный термостат, предотвращая резкие температурные скачки, вызванные неравномерным нагревом земной поверхности от Солнца. Океан поглощает тепло днем и в летний сезон и отдает его по ночам и в зимний сезон. Точно так же лед в полярных областях поглощает тепло днем в процессе таяния и отдает его ночью, когда замерзает. Разница в температуре между днем и ночью или летом и зимой была бы несравнимо больше, если бы не было океана в роли термостата. Без тепловой инерции, которую дает вода, многие - если не все - наземные организмы не смогли бы выдержать сильнейшие суточные перепады температур.

Каждый вид живых организмов характеризуется определенным диапазоном условий, R которых он может выживать (т.н. диапазон толерантности). Среди прочих к этим условиям относятся температура, соленость и освещенность. Некоторые виды могут выдерживать широкий диапазон условий и поэтому могут жить во многих местах. Другие выживают только в узком диапазоне условий и поэтому более ограничены в местообитании. Организм может иметь широкий диапазон толерантности к одному параметру (например, температуре), и узкий к другому (например, солености).

Диапазоны толерантности оказывают влияние друг на друга. Например, морские звезды выдерживают широкий диапазон температур, но, когда они живут на пределе температурной устойчивости, они испытывают стресс и становятся гораздо менее устойчивыми к изменениям других факторов среды, таких, как соленость. Диапазоны толерантности частично определяют, в каких местообитаниях данный организм сможет жить.

Распространение водных организмов тесно увязано с географическими различиями в температуре воды. Это объясняется тем, что большинство животных и все растения не имеют механизмов контроля температуры тела. Такие животные называются холоднокровными, и температура внутри их тел равна температуре окружающей среды. В результате, они могут жить только в довольно узком диапазоне температур воды. Только птицы, млекопитающие и очень немногие крупные пелагические рыбы (например, тунцы), могут регулировать температуру своего тела (до определенного предела). Таких животных называют теплокровными (гомотермными). Способность регулировать температуру тела дает животному несравнимо большие возможности перемещения по разным климатическим зонам.

Изменения температуры оказывают несколько эффектов на водные организмы. Во-первых, изменяется скорость метаболизма (рост и деление клеток, потребление кислорода, сердцебиение и другие физиологические процессы). Получается, что у холоднокровных животных температура окружающей среды напрямую регулирует метаболизм. При подъеме температуры на каждые 10°С скорость метаболизма у таких животных увеличивается в 2-3 раза. Ясно, что сезонные изменения температуры воды оказывают глубокое влияние на жизнь водных организмов. Температурная толерантность холоднокровных животных часто оказывается ключевым вопросом их способности выжить в определенном месте. Многие водные организмы используют сезонные подъемы температуры для размножения: потепление воды стимулирует процесс созревания и выметывания икры и спермы. Некоторые животные, обычные на северо-западном побережье Тихого океана (например, мидии), благодаря этому природному «сигналу» добиваются синхронного нереста.

На дайверов температура воды также оказывает влияние - нам приходится считаться с ней, выбирая подходящую термозащиту. Какой утепляющий костюм выбрать - зависит от температуры воды, а она, в свою очередь, зависит от места погружения, времени года и, в некоторой степени, от погоды. Температура воды варьируется от -2°С в полярных областях Земли до более +30°С в тропиках, или даже выше - в геотермальных водах. В каждом конкретном географическом районе температура воды меняется по сезонам, но обычно не больше чем на 8-11°С на протяжении года. Возможно, находясь в районах с умеренным климатом, в холодные сезоны вы будете использовать сухой костюм, а в теплое время года отдадите предпочтение мокрому костюму.