Фізико-хімічні умови існування гідробіонтів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поліський національний університет

Факультет лісового господарства та екології

Кафедра водні біоресурси та аква-культура

КУРСОВА РОБОТА

З навчальної дисципліни гідробіологія

На тему:

“Фізико-хімічні умови існування гідробіонтів”

Виконав: Студент 2 курсу

Спеціальності 205 “Лісове господарство та екологія ОС “Бакалавр”,

Житомир - 2022



Зміст

Вступ

Розділ 1. Гідробіонти окремих екологічних зон водних екосистем

1.1 Планктон

1.2 Плейстон

1.3 Нейстон

1.4 Нектон

1.5 Бентос

1.6 Перифітон

1.7 Пелагобентос

Розділ 2. Фізико -хімічні умови існування гідробіонтів у водоймах

2.1 Вода як середовище життя гідробіонтів

2.2 Донні відклади як середовище життя гідробіонтів

2.3 Вода як універсальний розчинник

2.3.1 Розчинені гази

2.3.2 Розчинені мінеральні речовини

2.3.3 Розчинені і завислі органічні речовини

2.3.4 рН середовища і окисно-відновний потенціал

2.4 Температура як чинник середовища водойм

2.5 Світло як чинник середовища водойм

2.6 Електромагнітні явища та іонізуюча радіація

Висновок

Список літератури

Додатки



Вступ

Актуальність проблеми . Живі організми, які формують разом з субстратом, в якому вони мешкають, біосферу планети Земля, сконцентровані в газоподібній оболонці - атмосфері, твердій - літосфері та рідкій - гідросфері. Із загальної площі поверхні Землі, яка дорівнює майже 510 млн. кмІ, біля 362 млн кмІ, тобто більш ніж 70,5%, припадає на долю водного дзеркала. А якщо врахувати й підземні води, поширені практично повсюдно, то виявиться, що водна оболонка практично вкриває усю Землю. Крім того, на відміну від атмосфери і літосфери гідросфера заселена по всій своїй товщі, яка часто сягає сотень і тисяч метрів.

Біота гідросфери, або гідробіос, представлене водними організмами, або гідробіонтами, їх популяціями і спільнотами, відіграє в житті людини надзвичайно важливу роль, яка безперервно зростає в процесі освоєння водойм.

Гідробіонти - це організми, пристосовані до життя у водному середовищі. При цьому весь їх життєвий цикл може проходити у воді (голкошкірі, ракоподібні, молюски, риби), або ж у водному середовищі проходить лише частина їх життя (земноводні, безліч комах). Вони населяють прісні і солоні води, займають всі шари водної середовища.

Водна екосистема - це екосистема, в структурі і функціонуванні якої провідна роль належить воді ,як абіотичному компоненту середовища існування гідробіонтів.

Має дві складові - абіотичну (вода, донні відклади з характерними для них фізико-хімічними властивостями) та біотичну, до якої входять організми різних рівнів (бактерії, рослини, тварини). Ці складові пов'язані між собою й істотно впливають одна на одну. Такий вплив здійснюється через гідродинамічні, оптичні, термодинамічні, фізико-хімічні, хімічні процеси та біологічні і біохімімічні реакції за участю гідробіонтів. У зв'язку з цим водне середовище існування гідробіонтів можна розглядати і як їх внутрішнє середовище, з якого вони отримують кисень, біогенні елементи і в яке виділяють продукти життєдіяльності

Водне середовище характеризується значною постійністю фізичних і хімічних показників (температура, соленість, лужність, рухливість, висока теплопровідність), відрізняється здатністю до розширення перед замерзанням, що сприяє утворенню льоду на водній поверхні та створенню сприятливих умов для перезимовування водних організмів у зонах з холодним кліматом. Для гідробіонтів важливими екологічними чинниками є температура води, кількість розчиненого в ній кисню, а також розчинених і завислих мінеральних та органічних речовин.

Метою курсової роботи є дослідження впливу фізико -хімічних умов існування на гідробіонти

Об'єкт дослідження гідробіонтів та їх угруповання

Предмет дослідження вода як середовище життя усіх гідробіонтів

Під час виконання курсової роботи ставились наступні завдання:

- Охарактеризувати умови існування гідробіонтів;

- дослідити вплив абіотичних і біотичних факторів на формування гідробіоценозів;

- дослідити основні систематичні групи гідробіонтів;

- виділити комплекси пристосувальних ознак гідробіонтів до умов існування; різноманітність біотопів водойм; закономірності функціонування гідробіоценозів

гідробіонт пристосувальний водойма абіотичний



Розділ 1. Гідробіонти окремих екологічних зон водних екосистем

Окремі види гідробіонтів та їх угруповання пристосовані до певних умов існування у водоймах. Одні весь час знаходяться у товщі води, інші мешкають на поверхні дна або зариваються у донні ґрунти. Є і такі, які закріплюються на підводних частинах рослин або інших занурених у воду твердих предметах.

Залежно від переважного місця перебування біота водних екосистем поділяється на такі екологічні угруповання: планктон, нектон, бентос, перифітон, пелагобентос, нейстон ,плейстон.Додаток 1

1.1 Планктон

Планктон -- це угруповання організмів, що населяють товщу води морів, океанів і поверхневих водних об'єктів суші (мікроводорості, бактерії, коловертки та інші організми, які не можуть протидіяти течії води через відсутність або недорозвиненість органів руху). Основною ознакою планктонних гідробіонтів (або планктонтів) є їх пасивне перебування у вільному плаванні, або „паріння” у воді, повна залежність їх перенесення у товщі води від динаміки водних мас.

Планктон поділяють на фітопланктон (водорості), бактеріопланктон та зоопланктон.

Фітопланктон представлений водоростями різних систематичних груп. Розрізняють фітопланктон морів, солонуватих і прісних вод. Морський фітопланктон складається переважно з діатомових, динофітових, криптофітових та інших водоростей. Вони населяють товщу морської води до глибин 50--100 м. Саме на такі глибини проникає сонячна радіація, і в автотрофних організмах тут можуть протікати процеси фотосинтезу. В прісноводному фітопланктоні основними компонентами є діатомові, синьозелені та зелені водорості. До його складу входять також представники золотистих, евгленофітових, динофітових, жовтозелених та інших відділів водоростей. Він поширений до глибин 20--40 м. На формування фітопланктону істотно впливає гідрологічний і гідрохімічний режим водних об'єктів, освітленість води та інші чинники.

Фітопланктон відіграє важливу роль у формуванні якості води і біопродуктивності водойм. Він є джерелом утворення первинної продукції та внутрішньоводоймного поповнення розчиненого кисню. При масовому розвитку фітопланктону («цвітінні» води) після його відмирання може різко погіршуватися якість води (самозабруднення водойм). Організми фітопланктону є індикаторами (показниками) при екологічній оцінці якості води.

Бактеріопланктон складається з бактерій різних фізіологічних груп, він залежить від наявності органічних речовин, температурного і кисневого режиму, сольового складу та інших чинників. Серед бактерій зустрічаються дуже дрібні форми ультрабактеріопланктону, які можна виділити тільки за допомогою мембранних ультрафільтрів і розглядати лише під електронним мікроскопом.

Зоопланктон -- сукупність водяних безхребетних тварин, що населяють товщу морських і прісних вод. Це найпростіші, гіллястовусі і веслоногі ракоподібні, коловертки, велігери (личинки) молюсків, личинки креветок тощо. Серед них є й організми, здатні до досить активного переміщення у воді. Так, дафнії рухаються стрибками, веслоногі ракоподібні -- за принципом реактивного руху. Ці рачки здатні також до вертикальних міграцій -- від поверхні до дна і навпаки.

1.2 Плейстон

Плейстон -- гідробіонти, які тримаються на поверхні води або ведуть напівзанурений спосіб життя. Їх загальна назва -- плейстонти. Серед них найбільше морських організмів. Прикладом можуть бути бурі водорості класу циклоспорових, що спливають у величезній кількості на поверхню Саргасова моря. Зокрема, це властиво водорості саргасум плаваючий (Sargassum fluitans). Відриваючись від материнських донних рослин, такі водорості вертикальною течією, характерною для цього моря, піднімаються на поверхню води, де і розмножуються вегетативним поділом. Саме від цих водоростей і пішла назва Саргасова моря. У багатьох плейстонтів є газові пухирці або пінисті поплавці, за допомогою яких організми утримуються на поверхні води. Пухирці виявлені у сифонофор Physalia, актиній Minyas, молюсків Janthina та деяких інших.

1.3 Нейстон

Нейстон -- сукупність морських або прісноводних організмів, які мешкають біля плівки поверхневого натягу води. Вони можуть прикріплюватись до цієї плівки або пересуватись по ній знизу (гіпонейстон) чи зверху (епінейстон). Вперше таке явище було описано у 1917 р. Е. Нейманом для бактерій. Пізніше в “плівці життя” були виявлені мікроводорості, найпростіші та інші безхребетні.

До складу нейстону входить відносно невелика кількість видів. Серед них зустрічаються найпростіші, одноклітинні водорості, бактерії, дрібні легеневі молюски. Усі вони мешкають нижче плівки поверхневого натягу води. До нейстону у морських водойм належать також ікра та личинки .риб, сукупність яких отримала назву іхтіонейстон. На поверхні плівки у прісних водоймах можна спостерігати швидко бігаючих клопів-водомірок. Тут же живуть личинки комарів, жуки-вертячки та інші дрібні безхребетні

1.4 Нектон

Нектон - сукупність досить рухливих організмів (нектонтів). Серед них виділяються активно плаваючі у товщі води пелагічні риби, кальмари, китоподібні, дельфіни, що можуть протидіяти течії води і самостійно пересуватись на значні відстані. Нектонні тварини мають обтічну форму тіла і розвинуті органи пересування у воді.

1.5 Бентос

Бентос є екологічним угрупованням мешканців дна морів і прісних водних об'єктів. До його складу входять бактерії, рослини, безхребетні тварини, молюски, ракоподібні та інші групи гідробіонтів. Вони можуть знаходитись на поверхні дна або занурюватись у донний ґрунт. Організми бентосу пази вають бентонтами.

Розрізняють фітобентос, бактеріобентос і зообентос.

Фітобентос морських шельфових мілководних зон , складається з червоних, бурих та інших макроводоростей та вищих водяних рослин. Фітобентос континентальних водойм представлений, в основному, діатомовими, синьозеленими, харовими і деякими іншими водоростями. Розрізняють мікрофітобентос та макрофітобентос (переважно макроскопічні форми зелених і харових водоростей).

Бактеріобентос -- це бактерії, що живуть у донних відкладеннях. Він відіграє особливу роль у перетворенні як органічних, так і мінеральних речовин. Так, у донних ґрунтах більшості мезотрофних і евтрофних озер протікають бактеріальні процеси утворення метану, редукції сульфатів та масляно-кислого бродіння. На більшій глибині у донних відкладеннях мікробіологічні процеси поступово послаблюються внаслідок зменшення вмісту легкозасвоюваних бактеріями фракцій органічних речовин, зменшення вмісту біогенних елементів та інших чинників.

Організми зообентосу поділяють на інфауну -- ті, що живуть у товщі донних відкладень, онфауну -- ті, що перебувають на поверхні ґрунту, епіфауни -- ті, що мешкають на поверхні твердого субстрату (камінні, занурених стеблах водяних рослин, панцирах відмерлих молюсків тощо).

До типових представників інфауни належать багатощетинкові черви, двостулкові молюски, деякі голкошкірі та інші безхребетні. Угруповання організмів онфауни утворюють ракоподібні, молюски, деякі багатощетинкові черви, більшість голкошкірих (в морі). Представниками епіфауни є губки, гідроїди, актинії, моховатки, морські жолуді, коралові поліпи та інші.

В окрему екологічну групу нектобентос виділено водяних тварин, які плавають у придонному шарі води і періодично піднімаються у більш поверхневі шари. До нектобентосу належать придонні риби, креветки, мізиди, деякі голотурії та інші безхребетні.

До складу мезобентосу входять організми (до 1,5--2,0 мм), які можуть бути постійними компонентами донних ґрунтів (бентосні гіллястовусі, веслоногі та черепашкові рачки, дрібні черви -- олігохети, личинки комарів -- хірономіди, водяні кліщі тощо) та тимчасовими мешканцями дна. До останніх належать личинки бабок, одноденок, жуків та інших комах, які в своєму життєвому циклі змінюють одне середовище на інше (гетеротопи): личинки і лялечки живуть у водному середовищі, а дорослі стадії (imago) -- у повітряному.

Мейобентос характеризується величиною організмів від 0,5 до 5--10 мм. Це мешканці самого верхнього шару донних ґрунтів.

Макрозообентос представлений організмами, розмір яких перевищує 5 мм. До цієї групи належать представники багатьох класів прісноводних тварин: поліхети, олігохети, черевоногі молюски, двостулкові молюски, ракоподібні, личинки комах, а в складі морського зообентосу найбільшу роль відіграють двостулкові молюски (серед них величезні тридакни), голкошкірі (морські зірки, морські їжаки та інші), ракоподібні (омари, лангусти, краби), багатощетинкові черви -- поліхети.

Видове різноманіття і біомаса бентосних організмів закономірно спадає із збільшенням глибини. Так, якщо біомаса бентосу літоральних і верхніх субліторальних екологічних зон моря оцінюється в середньому 5--10 кг/м², то в субліторальній зоні рахунок іде на десятки (сотні) грамів, а у батіалі вже у грамах на 1 м². Як показують розрахунки, у шельфовій зоні морів, на які припадає близько 8 % загальної площі дна Світового океану, біомаса бентосних організмів становить близько 60 % усього океанічного бентосу.

Якісний і кількісний склад бентосу прісних водойм значно бідніший, ніж морських.

1.6 Перифітон

Перифітон утворюється на поверхні занурених у воду твердих предметів з стаціонарних поселень водяних організмів. Вони можуть мати вигляд твердих черепашкових обростань різних субстратів (наприклад, днищ кораблів, трубопроводів водозабірних споруд, занурених у воду конструкцій), поселень гідробіонтів на камінні, скелях, на поверхні тіла морських тварин. Поселення гідробіонтів на поверхні твердих предметів, які призводять до обростання цих поверхонь, отримали назву перифітон. Його основу становлять бактеріальна плівка та прикріплені рослини (водорості) і тварини (ракоподібні, молюски, гідроїди, губки та інші безхребетні). Сукупність організмів різних трофічних рівнів створює своєрідний біоценоз, в якому існують специфічні взаємовідносини між організмами окремих систематичних груп. Серед прикріплених організмів обростань можна побачити вільно плаваючих або повзаючих гідробіонтів.

Розмноження перифітонтів відбувається переважно з утворенням вільнорухливих стадій (спори, планктонні личинки), за допомогою яких відбувається їх розселення у водоймах.

Серед заростів водяних рослин та бентосних водоростей-макросвітів формуються специфічні багатокомпонентні біоценози -- зоофітос. До його складу входять бактерії і планктонні безхребетні, зокрема численні комахи -- як дорослі, так і у личинковій стадії, молюски. Тут проходять ранні стадії розвитку ікри деяких риб, земноводних, знаходять корм мальки риб, що живляться безхребетними зоофітосу. 

1.7 Пелагобентос

У зоні контакту між товщею води і донним ґрунтом живуть представники вищих раків, риб та деяких інших тваринних організмів, які постійно мігрують між водною товщею і донним ґрунтом. Так поводять себе личинки комарів, деякі гіллястовусі та веслоногі рачки, черепашкові рачки, ряд коловерток, деякі зелені, діатомові та синьозелені водорості.

Організми, які поперемінно перебувають то у товщі води, то на дні водойм або зариваються у донні ґрунти, належать до пелагобентосу. Залежно від переважної приналежності до певних екологічних зон водойм вони поділяються ще на пелагобентонтів та нектобентонтів.

До бентосу належать також біоценози піщаних пляжів (псамон).

Комплекс організмів, здатних перезимовувати у товщі льоду, отримав назву пагон.

Живі організми гідробіосфери, залежно від джерел засвоєння вуглецю, поділяють на автотрофів і гетеротрофів. Автотрофні організми підтримують свою життєдіяльність за рахунок неорганічних джерел вуглецю (СО₂). В свою чергу серед них є фототрофи, тобто такі, які синтезують органічну речовину з діоксиду вуглецю (СО) завдяки сонячній енергії, і хемотрофи, що використовують у подібних реакціях хімічну енергію.

Фототрофні організми (фотоавтотрофи) - це всі зелені рослини. Для них характерним є наявність пігментів -- перш за все хлорофілу, який відіграє найважливішу роль у процесі фотосинтезу.

До хемоавтотрофів, або хемосинтезуючих організмів, належать бактерії, які використовують як джерело вуглецю його діоксид, а енергію для синтезу органічної речовини отримують від протікання хімічних реакцій окислення водню, сірки, заліза та інших неорганічних сполук. Такі властивості мають, наприклад, залізобактерії, сіркобактерії, нітрифікуючі бактерії та інші.

Головними фотосинтезуючими організмами гідросфери є водорості, вищі рослини та деякі бактерії, що мають фотосинтетичні пігменти.

До гетероавтотрофів, або міксотрофів, належать організми, здатні як до автотрофного, так і до гетеротрофного живлення. Гетеротрофні організми використовують для живлення готові органічні сполуки. До таких організмів належать вищі паразитичні рослини, деякі види водоростей, грибів, багато бактерій (за винятком фотосинтезуючих і хемосинтезуючих), усі тварини.

У водних екосистемах угруповання гідробіонтів (бактерії, гриби, рослини, тварини) пов'язані між собою трофічними взаєминами, при яких одні групи організмів поїдають інших. Внаслідок таких „ланцюгів живлення” речовина і енергія в гідросфері передаються у певній послідовності. Потік енергії в екосистемі починається з первинної продукції (перший трофічний рівень), продовжується через безпосередніх її споживачів-консументів 1-го порядку (другий рівень); при цьому створюється вторинна, або проміжна, продукція, яку споживають консументи II порядку (третій рівень), або хижаки. Сукупність організмів, які займають певне положення у трофічному ланцюгу, отримала назву трофічні рівні.



Розділ 2. Фізико -хімічні умови існування гідробіонтів у водоймах

До головних абіотичних чинників середовища гідробіонтів відносяться фізико-хімічні властивості води і ґрунту, розчинені і завислі у воді речовини, температура, освітлення, електромагнітні явища, іонізуюча радіація та ін.

2.1 Вода як середовище життя гідробіонтів

Вода є середовищем життя усіх гідробіонтів. Своїми фізичними і хімічними властивостями вода задовольняє їх життєві потреби (дихання, живлення, розмноження), служить опорою і транспортом, впливає на будову, розвиток і фізіологічні особливості (Хижняк, Євтушенко, 2018). Молекула води складається з двох атомів гідрогену і одного атома оксигену і має 36 ізотопних форм завдяки 6 ізотопних форм оксигену і 3 гідрогену. У природі трапляється лише 9 ізотопних форм, серед яких і важка вода з молекулярною масою більше 18, температурою замерзання - 3,3°С, кипіння - 101,4°С, може містити дейтерій, тритій і важкі ізотопи оксигену. Серед властивостей води найважливішими є густина, теплові властивості, поверхневий натяг, прозорість, перемішування водних мас. Унікальні властивості води і як розчинника.

Густина води визначається кількістю розчинених у ній речовин (може сягати 1,347 г/см3 ) і температурою. Густина чистої води за температури 4°С дорівнює 1 г/дм3 , тобто питома маса води становить 1 .Додаток 2

Завдяки такій густині досягається завислий стан дрібних мікроскопічних тварин і рослин протягом життя. Це також надає особливу будову гідробіонтам з м'яким драглистим тілом без внутрішнього і зовнішнього скелетів. Із зниженням температури до 0°С і з підвищенням від 4°С і більше густина води зменшується. Зміни густини води у межах 3-4 знаків мають важливе значення у житті пелагічних організмів у зв'язку з різною опірністю середовища у водоймах з різним сольовим складом (прісні і солоні води).

Теплові властивості:

- висока теплоємність води (здатність вбирати і утримувати тепло) забезпечує поглинання великої кількості тепла і повільну його віддачу у довкілля. Це явище зумовлює значно менші варіації температури у її поверхневих шарах на відміну від атмосфери. Варіації температури у поверхневих шарах Світового океану протягом року не перевищують 10- 15°С, на великих глибинах температура постійна -1,5-2,0°С. Підвищенню термостабільності води сприяє її вкрай висока теплота пароутворення (539 кал/г) і танення льоду (80 кал/г). Випаровування води затримує підвищення температури, а замерзання (супроводжується вивільненням тепла) - її різке зниження.

- низька теплопровідність води запобігає зниженню температури у глибину; це викликає розшарованість водної товщі або температурну стратифікацію, яка перешкоджає літнє прогріванню води до дна навіть у мілководних водойм і зимове промерзання води до дна.

- розширення води при замерзанні за температури 0°С сприяє утворенню льоду (під час замерзання кожна з молекул води з'єднується з 4 іншими, формуючи відносно пухку структуру, при цьому питома маса зменшується до 0,91). Лід - поганий провідник тепла, він захищає нижні шари водойми від промерзання

Гідростатичний тиск води пов'язаний з густиною води і її тиском на організм - із зануренням на 10,3 м у прісну воду і на 10,0 м у морську воду за температури 4°С тиск зростає на 1 атм, в океанічних глибинах він може сягати понад 1000 атм. Гідробіонти пристосовані до існування на певних глибинах і лише окремі види здатні існувати на різних глибинах (деякі черви від 10 м до 7000 м, деякі голкошкірі - від 100 до 9000 м). Припускають, що із збільшенням тиску зростає щільність цитоплазми, що пояснює збільшення розмірів гідробіонтів з глибиною їх перебування. Органами сприйняття гідростатичного тиску у гідробіонтів є статоцисти у риб і різноманітні газові камери - плавальні міхурі, газові включення у цитоплазмі найпростіших, повітроносні порожнини у тілі медуз, у черепашках молюсків та ін.

В'язкість - це властивість тіл протидіяти зсуву їх шарів відносно один одного. Одиницею вимірювання в'язкості води є сантипуаз (спз) - сота частка пуаза. В'язкість води невелика порівняно з іншими рідинами - 1,1-1,3 спз (при 10-20°С) . Додаток 3

Така властивість води обумовлює її переміщення і сприяє плаванню водяних організмів, особливо дрібних. З підвищенням температури в'язкість знижується, а зі збільшенням солоності - зростає. Зміни в'язкості зі зміною температури і солоності води мають суттєве значення у житті гідробіонтів, особливо дрібних, суттєво впливаючи на швидкість їх руху. За відсутності тертя гідробіонти, які не мають локомоторної системи, втратили б здатність утримуватись у товщі води, а рухливим формам довелося б витрачати багато додаткової енергії, щоб запобігти занурення на дно.

Поверхневий натяг води сприяє утворенню пружної плівки на межі фаз «вода-повітря» і є опорою для перебування і руху нейстону. Поверхневий натяг природних вод знижується при забрудненні водойм органічними речовинами, «цвітінні» і на ділянках, зарослих макрофітами.

Прозорість води у водоймах надзвичайно важлива для гідробіонтів, особливо фітопланктону і безхребетних з фільтраційним типом живлення. Вона обумовлена:

- глибиною проникнення світла у водойму;

- вмістом завислих мінеральних і органічних речовин;

- кількісним розвитком планктонних організмів у водоймі.

Рухливість водних мас. Вода знаходиться у постійному русі через дію:

- гравітаційних сил (притягування Місяцем і Сонцем) - припливи і відпливи; - сил земного тяжіння - спричиняють течію річок і вертикальне перемішування води;

- вітру - хвилі, шторми, наганні течії;

- живих організмів - рух гідробіонтів, фільтраційні потоки та ін.

Рух води проявляється у формі течій - перенесення водних мас у певному напрямі і хвилювань - відхилення часток води від вихідного положення з наступним поверненням до нього. Течії бувають горизонтальними і вертикальними, поверхневими і глибинними. У розподілі швидкості течії по глибині і ширині існують загальні закономірності: при відкритому руслі максимальна швидкість спостерігається біля поверхні води, а мінімальна - біля дна. Коли річка вкрита льодом, найбільша швидкість переміщується вниз від поверхні води.

Рухливість води для гідробіонтів має пряме значення:

перенесення організмів у горизонтальному напрямі (зміна біотопів, міграції);

переміщення організмів по вертикалі;

вимивання бентичних форм з ґрунту.

Опосередковане значення рухливості водних мас проявляється через:

принесення корму і кисню;

винесення продуктів метаболізму;

вирівнювання фізико-хімічних градієнтів: температури, розчинених газів та ін.

Рухливість водних мас обумовлює формування специфічних угруповань гідробіонтів, пристосованих до умов уповільненого стоку - стагнофільних чи до умов проточності - реофільних. Для сприйняття рухливості води у гідробіонтів існують різноманітні пристосування: рецептори бічної лінії у риб, рецептори на мантії у молюсків, антени у ракоподібних, віброрецептори у безхребетних.

2.2 Донні відклади як середовище життя гідробіонтів

Донні відклади за ґранулометричним складом поділяються на м'які (дрібнозернисті) і жорсткі.

М'які донні відклади це - глинисті (розміри часток менше 0,01 мм), мулисті (0,01-0,10 мм) і піщані (0,1-1,0 мм). М'які відклади залежно від вмісту тонких фракцій (менше 0,01 мм) поділяють на пісок, мулистий пісок, піщаний мул, мул, глинистий мул (відповідно до 5, 10, 30, 50 і більше 50%) і змішані (наявність кілька розмірних фракцій). Жорсткі відклади представлені ґравієм (0,1-1,0 см), галькою (1-10 см), валунами (більше 1 м).

Для донного населення найбільше значення має механічний і гранулометричний склад відкладів, щільність прилягання часток, стабільність і ступінь змиву їх течіями, темп акумуляції завислих часток дном та ін.

Донні організми активно вибирають донні відклади для поселяння. Залежно від вибірковості відкладів донні організми поділяють на овриедафічні і стеноедафічні форми. Серед стеноедафічних форм розрізняють літофілів (обирають кам'янисті відклади), псамофілів (надають перевагу піскам), пелофілів (оселяються у мулах), агрілофілів (населяють глинисті відклади).

На жорстких відкладах домінують організми епіфауни, а зі зменшенням фракцій (гравій- пісок) їх середня маса зменшується. На м'яких відкладах домінують організми інфауни, а у їх поширені щодо ґранулометричного складу спостерігається зворотна залежність. М'які відклади у верхніх шарах рихлі, нижніх - ущільнені, що має значення при закопуванні організмів. Дуже м'які відклади мають недостатню опірність і несприятливі для донних організмів. Перебування гідробіонтів на невластивих для них відкладах призводить до пригнічення життєдіяльності і загибелі.

Важливе значення для донних організмів має:

стабільність відкладів - процеси седиментації у водоймах проходять достатньо інтенсивно, що призводить до засипання донних організмів осадами;

інтенсивні течії - вимивання і винесення донних організмів потоками води; перемішування донних відкладів - перетирання дрібних тварин, перешкоджання укорінення рослин.

Самі гідробіонти також впливають на стан відкладів за допомогою виділення фекалій і трупів самих організмів - біоседиментація, перекопування ґрунтів - біодислокація і укріплення відкладів корінням рослин і мікробне склеювання часточок ґрунту - біостабілізація.

Для донних ґрунтофагів важливе значення має вміст органічних речовин, які утворюються у результаті надходження у відклади залишків рослин і тварин на різних стадіях розкладу. Встановлена пряма залежність між вмістом легкодоступних органічних речовин (початкові стадії розкладу) і масою ґрунтофагів.

2.3 Вода як універсальний розчинник

Вода - універсальний розчинник, вона містить різноманітні хімічні елементи і їх сполуки. У складі природних вод виділяють основні групи хімічних сполук.

Головні іони: аніони (хлоридні, сульфатні, гідрокарбонатні, карбонатні) і катіони (натрію, калію, магнію та кальцію), які визначають значення мінералізації води.

Біогенні речовини - елементи живлення рослин і бактерій (засвоюються у вигляді сполук - нітратів, нітритів, амонію, фосфатів) і агенти забруднення води.

Розчинені гази (кисень, вуглекислий газ, сірководень, метан) важливі елементи дихання, продукти метаболізму і розкладання органічних сполук у водоймах.

Мікроелементи містяться у природних водах у мізерних концентраціях, однак життєво необхідні для організмів.

Органічні речовини є джерелом живлення бактерій, безхребетних і деяких риб, можуть викликати забруднення водойм за надмірної концентрації у воді. Серед них розрізняють розчинені органічні речовини (POP) і завислі органічні речовини (ЗОР). POP є легкорозчинні (продукти метаболізму живих організмів, цукри, амінокислоти, органічні кислоти, вітаміни) і важкорозчинні (здебільшого стійкі гумінові і фульвокислоти або водний гумус).

2.3.1 Розчинені гази

Серед розчинених у воді газів найбільше значення для гідробіонтів мають кисень, вуглекислий газ, сірководень і метан.

Гази, проникаючи у воду, не змішуються з нею, не утворюють нові хімічні сполуки, не руйнуються. Кількість газів, що проникають і розчиняються у воді, залежить від її температури, вмісту розчинених солей, парціального тиску, природи самого газу. Розчинність газу за таких умов називається нормальною і розраховується за формулою:

V = 1000 Ч а Ч р / 760

де V - кількість газу (мл/дм3 ),

а - коефіцієнт абсорбції,

р - тиск газу в атмосфері.

Кисень (О2) - визначальний чинник середовища, його вміст у воді у 20-30 разів нижчий порівняно з суходолом. Джерела надходження - атмосфера (інвазія) і процеси фотосинтезу у водоймі. Однак дифузія кисню у воді відбувається у 320 разів повільніше, ніж у повітрі, а водні течії мають набагато меншу швидкість, ніж атмосферні потоки. При високому вмісті кисень виходить в атмосферу (евазія).

Вміст кисню виражають в абсолютних кількісних показниках (об'ємних і масових) і за ступенем насичення ним води (%). Вміст кисню у поверхневих шарах водойми вищий, ніж глибинних. За рівномірного розподілу кисню говорять про гомооксигенію, за значних відмінностей - про кисневу дихотомію. У тропічних і помірних широтах Світового океану на глибинах 150-1000 м знаходиться зона мінімального вмісту кисню (оксиклин), де його концентрація часто зменшується до 10-15% від нормального. З підвищенням температури і солоності кількість нормального вмісту кисню у воді зменшується. У річках і струмках у результаті постійного перемішування води дефіцит кисню не спостерігається.

Усі організми щодо кисню поділяються на еври- і стенооксидні форми. До евриоксидних форм відносяться рачки Cyclops strenuus, черви Tubifex tubifex, молюски Viviparus viviparus, з риб - карась, сазан, плотва та ін.; стенобіонти - війчасті черви Planaria аlріпа, рачки Mysis relicta і Bythotrephes, личинки мошок, з риб - форель, гольян, харіус. За нестачі кисню деякі личинки водяних комах, легеневі молюски час від часу піднімаються до поверхні і поглинають свіже повітря. Масова загибель гідробіонтів за умов дефіциту кисню називається задухою.

Останнім часом спостерігається погіршення кисневого режиму континентальних водойм, викликане збільшенням кількості органічних забруднень, деструкція яких вимагає великої кількості кисню.

Вуглекислий газ (СО2) - у воді майже у 700 разів більше, ніж у повітрі. З підвищеним температури і солоності води вміст СО2 у ній знижується.

Джерела надходження: дихання гідробіонтів, інвазія з атмосфери, виверження вулканів, виділення із солей вугільної кислоти при їх дисоціації.

Значення: необхідний для фотосинтезу і хемосинтезу і для формування вапняних скелетів тварин (черепашки молюсків, покриви ракоподібних, каркаси радіолярій).

За високої концентрації СО2 отруйний для гідробіонтів і з цієї причини вони часто відсутні у джерельних водах, перенасичених вугільною кислотою. Концентрація у прісній воді СО2 від 50 мг/дм3 і більше викликає функціональні порушення в організмі гідробіонтів і навіть їх загибель. Для рослин високі концентрації СО2 безпечні.

Сірководень (H2S) утворюється у водоймах при біохімічному окисленні органічних речовин природного походження і відновних процесах, що протікають у водах з незначним перемішуванням водних мас і спостерігається дефіцит кисню, тобто у результаті життєдіяльності бактерій. Отруйний для живих організмів навіть у найменшій кількості.

У Чорному морі від сірководню вільний лише поверхневий шар води (верхня межа Н2S зони куполоподібна - від 120 м у центрі і до 250 м біля берегів), решта води (87%) насичена цим отруйним газом і позбавлена життя (окрім бактерій).

Метан або болотяний газ (СН4). Утворюється здебільшого при розкладанні клітковини відмерлих макрофітів у донних відкладах і придонних шарах води стоячих водойм метанокислюючими бактеріями. У великій кількості - до 80-90% метан міститься у міхурцях газу, що піднімаються з дна багатьох стоячих водойм. Метан отруйний для організмів.

2.3.2 Розчинені мінеральні речовини

Більшість солей у водних розчинах існують у вигляді іонів. У природних водах домінують 3 аніони - гідрокарбонат НСО3- , хлорид Сl - і сульфат SO4 2- і 4 катіони - кальцій Са2+, магній Мg2+, натрій Na+ і калій К+ . Це - головні іони. Хлорид-іон надає воді солоного смаку, сульфат-іон та іони кальцію і магнію - гіркуватий, гідрокарбонат-іони не мають смаку.

У морській воді вміст головних іонів становить:

- хлоридів - 88,8%;

- сульфатів - 10,8%;

- карбонатів - 0,4%.

У прісній воді сольовий склад води різко відрізняється:

- карбонатів - 79,9%;

- сульфатів - 13,2%;

- хлоридів - 6,9%.

Сумарна концентрація усіх солей у воді називається солоністю, виражається у проміле і позначається символом S. Солоність у 1‰ означає, що 1 дм3 води містить 1 г солей. За ступенем солоності усі природні води поділяють на прісні, солонуваті, солоні (морські) і пересолені.

Відносно солоності організми поділяють на еври- і стеногалінні. Серед стеногалінних організмів виділяють прісноводні, солонуватоводні і морські види. Типово морські і типово прісноводні види організмів відносяться до стеногалінних форм - вони не переносять значних змін у солоності води. Евригалінних видів небагато. Вони звичайні у солонуватих водах - прісноводний судак, щука, лящ, кефаль, приморські лососі та ін.

Біогенні речовини. У житті живих організмів найважливіша роль належить біогенним елементам, таким як нітроген N, фосфор - Р, калій - К, магній - Мg і сульфур - S, що засвоюються ними у вигляді сполук - нітратів, нітритів, амонію, фосфатів (NO3 - , NO2 - і NН4 + , РO4 - та ін.). Не менш важлива роль належить і мікроелементам, що містяться у природних водах у дуже низькій концентрації (Li+ , Рb+ , Сs+ , Be2+ , Sr2+ , Ва2+), однак вони необхідні для нормальної життєдіяльності гідробіонтів.

Біогенні речовини необхідні рослинам для побудови тіла. Вони утворюються у самій водоймі у результаті амоніфікації - процес руйнування мікроорганізмами нітрогенвмісних органічних сполук (білки, нуклеїнові кислоти, сечовина та ін.) до аміаку (NН4 + ) і нітрифікації - окиснення аміаку і утворення нітритів (NO2 - ) і нітратів (NO3 - ).

Біогенні речовини можуть надходити у водойму з різноманітними неочищеними стоками, їх вносять свідомо для стимулювання розвитку фітопланктону у технологічному процесі вирощування риби.

Процес засвоєння (асиміляція) морськими і прісноводними рослинами біогенів відбувається під час фотосинтезу на світлі. Фосфорні сполуки відіграють ключову роль в енергозабезпеченні мікроорганізмів, рослин і тварин (енергія фосфатних зв'язків в АТФ ініціює інші реакції синтезу органічних сполук). Накопичення фосфору є адаптивною реакцією водоростей, що сформувалася у процесі еволюції, на значні сезонні варіації його концентрації у воді.

Водорості можуть не лише споживати, але і виділяти фосфор. У місцях зосередження синьо-зелених водоростей рівень мінерального фосфору може підвищуватися у 5-10 разів. Фосфор стимулює розвиток безхребетних. При значному зниженні його концентрації у воді різко зростає смертність молоді дафній, а при внесенні у ставки фосфатних добрив одночасно зі збільшенням біомаси фітопланктону зростає чисельність і біомаса планктонних безхребетних - гіллястовусих і веслоногих рачків і коловерток. Надмірне надходження біогенних сполук у водойми є причиною їх евтрофування.

2.3.3 Розчинені і завислі органічні речовини

Органічні речовини природних водойм представлені розчиненими органічними речовинами (POP) і завислими органічними речовинами (ЗОР).

POP поділяються на легкорозчинні і важкорозчинні. До легкорозчинних відносяться органічні речовини, які виділяються під час життєдіяльності гідробіонтів і при їх відмиранні - цукри, амінокислоти, органічні кислоти, вітаміни, їх вміст у прісних водоймах становить від 4 до 20%, а у багатих на органічні речовини водоймах - більше 30% від загальної кількості POP.

Сумарна концентрація POP у водах Світового океану варіює у межах від 0,5 до 6 мг С/дм3 . Відомо, що у морській воді частка розчинених органічних речовин становить 90- 98% від загальної і лише 2-10% представлена у формі живих організмів і детриту, тобто у морських і океанічних водах розчинено у десятки і сотні разів більше органічних речовин, ніж у живих організмах. Близько 30-40% POP синтезується фітопланктоном. Більшість POP є поживними речовинами і використовується гідробіонтами в їжу.

Мірою вмісту у воді POP є окисненість - кількість кисню, яка витрачається на окиснення органіки перманганатом (перманганатна окисненість) чи біхроматом (біхроматна окисненість). Вміст завислих і розчинених органічних речовин визначається також за кількістю спожитого кисню на біохімічне окиснення цих сполук при санітарно-біологічному аналізі води. Це - біохімічне споживання кисню (БСК), яке показує вміст розчинених і завислих речовин у воді. Воно виражається концентрацією кисню у мг/дм3 і визначається за 5 і 20 діб - відповідно відмічають БСК5 і БСК20.

За різницею значень перманганатної і біхроматної окиснюваності можна судити про якість органічних речовин. Більшість гідробіонтів, окрім бактерій, не може використовувати в їжу основну масу розчинених у воді органічних речовин через їх хімічну стійкість. Важкорозчинна органіка представлена здебільшого водним гумусом, який складається з стійких гумінових і фульвокислот. Наявність цих органічних сполук надає воді специфічного забарвлення з бурим або чорним відтінком. Більша кількість важкорозчинної у воді органіки через хімічну стійкість не споживається гідробіонтами.

ЗОР представлені сестоном, що складається з:

- органічних і мінеральних решток - детриту;

- мінеральної суспензії у вигляді скаламученого ґрунту;

-мікроскопічних форм живих організмів - планктону.

Детрит складається з органічних і мінеральних часток, які густо заселені бактеріями з надзвичайно високою біологічною активністю. Кількість детриту у водах Світового океану становить близько 8-10% усіх органічних речовин, що знаходяться у воді. За розмірними ознаками детрит поділяють на ультра-, мікро-, мезо- і макродетрит (найменші розміри часточок детриту становлять 0,1 мкм), значення у 0,43 мкм - розмежовує POP і ЗОР.

Детрит - цінний кормовий ресурс. Він є основним кормом більшості планктонних фільтраторів - коловерток, ракоподібних, личинок і дорослих риб і багатьох бентофагів - молюсків, голкошкірих, червів, риб.

Мінеральна суспензія і усі завислі часточки змінюють якість середовища і негативно впливають на гідробіонтів: зменшується прозорість і освітлення води, збільшується кількість біогенів у ній, суспензія скаламученого ґрунту порушує живлення організмів з фільтраційним типом живлення, а осідаючи на дно, засипає організми осадами.

Хімічний склад середовища водяні тварини сприймають завдяки надзвичайно чутливим хеморецепторам. З їх допомогою гідробіонти розшукують корм, міграційні шляхи, нерестовища, виявляють хижаків і собі подібних. У тисячокілометрових міграціях, характерних для багатьох видів риб, вони орієнтуються здебільшого за запахами, з разючою точністю знаходячи місця нерестовищ або нагулу (експериментально доведено, що лососі, штучно позбавлені нюху, не знаходять гирла своєї річки, повертаючись на нерест, але ніколи не помиляються, якщо можуть сприймати запахи). Тонкість нюху надзвичайно велика у риб, що здійснюють особливо далекі міграції - вугрі, які відгодовуються в європейських річках, а нерестяться біля берегів Центральної Америки, реагували під час дослідів на етиловий спирт при концентрації його у воді 1 г на 6 тис. км3 . Карасі розрізняють нітробензол у концентрації 1 г на 100 км3 води, деякі види молюсків за допомогою хеморецепторів виявляють своїх хижаків; додавання до води целомічної рідини зі статевими феромонами статевозрілого багатощетинкового черва Platynereis dumerilii викликає у особин іншої статі у період роїння шлюбну реакцію і виділення статевих продуктів.

2.3.4 рН середовища і окисно-відновний потенціал

рН середовища обумовлена наявністю у воді нестійкої вугільної кислоти, яка знаходиться у різних формах: вільна вуглекислота, бікарбонати, розчинні карбонати та іони Н + і ОН- . Завдяки наявності карбонатів рН природних вод доволі стійка, оскільки являє собою буферну систему. За відсутності карбонатів рН води знижується. У морських водах рН знаходиться на рівні 8,1-8,4 і різких коливань не спостерігається через високу концентрацію солей, що робить її універсальним буфером. Природні води з рН від 3,40 до 6,95 - кислі; рН від 6,95 до 7,30 - нейтральні; рН від 7,30 і більше - лужні.

Такі показники характерні для прісних континентальних вод, причому в одній і тій же водоймі вони можуть змінюватись протягом доби на 2 і більше одиниць:

- у світлу пору доби рН підвищується під час фотосинтезу (рослини використовують вуглекислий газ);

- у темну пору доби - рН знижується у результаті підкислення води вуглекислим газом, що виділяється під час дихання.

Під час інтенсивного фотосинтезу рН може підвищуватись до 10 і більше через вичерпання з води вуглекислоти. У сфагнових болотах низький вміст карбонатів і присутня сульфатна кислота, тому рН може знижуватись до мінімальних показників - 3,4.

Щодо рН гідробіонти поділяються на:

- евріонні форми (витримують варіації рН від 2 до 10 - Chironomus sp., рачки Cyclops longuidus і Chydorus ovalis);

- стеноіонні форми (витримують варіації рН у декілька одиниць).

Серед стеноіонних форм є ацидофільні форми, які надають перевагу кислим водам і алкалофільні - мешканці лужних вод.

У кислих водах боліт ростуть сфагнові мохи, корененіжки, зрідка трапляються молюски. У лужному середовищі розвивається більшість гідробіонтів. Здебільшого прісноводні риби живуть у діапазоні рН від 5 до 9 і масово гинуть за межами цих значень. З віком стійкість гідробіонтів до змін рН підвищується. Так, молоді ракоподібні деяких видів гамарид гинуть у воді з рН 6,0-6,2 через 1,5-2 доби, а старші особини - через 5 діб.

Вплив рН на водні організми пов'язаний:

- зі зміною проникності зовнішніх мембран клітин;

- впливом на водно-сольовий обмін;

- впливом на поширення і видовий склад організмів;

- з особливостями життєдіяльності гідробіонтів.

Окисно-відновний потенціал (Eh), або редоксіпотенціал (rH) - обумовлений окисно-відновною реакцією між двома речовинами, у результаті якої одна з них віддає електрони і заряджається позитивно (окиснюється), а інша отримує електрони і заряджається негативно (відновлюється). Саме під час реакції виникає різниця електричних потенціалів, значення якої вимірюється мілівольтами, або логарифмом величини тиску молекулярного водню з оберненим знаком. Чим менше значення rН, тим вища відновна здатність даного середовища. Визначення цього показника дає уяву про окисно-відновну здатність середовища.

Вода морських і прісних водойм, яка містить значну кількість кисню, має позитивний Eh близько 300-350 мв, тобто є окисненим середовищем, і величина rH у ній може сягати 35-40. У придонних шарах води, де вміст кисню різко зменшується, Eh стає негативним, rH понижається до 15-12, а у присутності сірководню ще нижче. При очищенні стічних вод за умов анаеробного окислення Eh середовища дорівнює 400-200 мв, у мулі, що бродить, - від 295 до 200 мв, у свіжому мулі - від 75 до 100 мв, у сирій стічній воді - 0-400 мв, в очищеній - до 1000 мв.

Зі зміною Eh може змінюватися і поведінка гідробіонтів, наприклад личинки комара Chironomus dorsalis із пониженням Eh до негативних значень змінюють фототаксис з негативного на позитивний і спливають на поверхню води.

2.4 Температура як чинник середовища водойм

Температура води у водоймах залежить від інтенсивності сонячної радіації, випаровування, теплообміну з атмосферою, перенесення тепла течіями, турбулентного перемішування води і визначається географічним положенням водойми, глибиною і особливостями циркуляції водних мас. Прогрівання води відбувається зверху вниз. Річний і добовий хід температури води на поверхні і у глибинах визначається кількістю тепла, яке надходить на поверхню, а також інтенсивністю і глибиною перемішування. Добові коливання температури мають менший розмах варіації, порівняно з атмосферою, і становлять декілька градусів у поверхневих шарах води.

Температура води помірної зони у межах однієї водойми (озеро) протягом року зазнає розшарування на теплу і холодну, так звана температурна стратифікація, що пов'язано зі зміною густини води і виникненням конвекційних потоків при нагріванні і охолодженні води. Влітку вода тепліша на поверхні водойми, біля дна - холодна - це пряма стратифікація, а різниця між теплим і холодним шаром називається температурною дихотомією. Однак перехід від теплої води до холодної відбувається не поступово, а стрімко - це температурний стрибок, або термоклин. Восени спостерігаємо протилежне явище - вода на поверхні охолоджується, а біля дна вона стає теплішою - обернена стратифікація. Навесні і взимку відбувається повне перемішування води, температура усіх шарів вирівнюється і такий стан називається гомотермією.

Чітко виражені сезонні і добові варіації температури води мають сигнальне значення і визначають добову і сезонну активність водяних організмів.

Відносно температури гідробіонти поділяються на еври- і стенотермні види (водорість Nitzschia putrida витримує коливання температури від 11 до 30°С, молюск Bithynella dunkeri- 2-35°С, коралові поліпи - 20,5-30,0°С, офіура Ophiopleura і голонтурія Elpidia glacialis - не вище 1°С). Деякі організми живуть у водах з негативною температурою - представники голкошкірих, молюсків, риб; деякі види синьо-зелених водоростей витримують її підвищення до 85°С, а деякі бактерії - до 95,5°С. Багато видів гідробіонтів набули здатності переживати високу або низьку температуру у стані заціпеніння (знерухомлення і припинення живлення тварин, уповільнення газообміну). У деяких комах, риб і земноводних заціпеніння настає при зниженні температури нижче +15°С, у інших - при +10°С, а у деяких - лише при температурі, близькій до 0°С. Низка тварин у стані заціпеніння (найпростіші, дафнії, циклопи, комахи) можуть вмерзати у лід, а при відтаюванні у них спостерігаються всі ознаки життя.

Однак будь-який вид організмів здатний існувати лише за певного діапазону температури, обмеженого нижньою і верхньою (пороговою) температурами. У помірних широтах цей діапазон становить 5-25°С. Температурний оптимум більшості організмів становить 20-25°С. З підвищенням температури усі обмінні процеси у пойкілотермних організмів прискорюються. При цьому темп розвитку гідробіонтів залежить від їх видової приналежності, стадії розвитку і меж підвищення температури. Згідно коефіцієнта ВантГоффа (Q10), з підвищенням температури на 10°С швидкість хімічних реакцій зростає у 2-3 рази. Особливістю живих організмів є те, що значення Q10 змінюється у них на різних відрізках температурного інтервалу. У більшості гідробіонтів залежність інтенсивності обміну від температури виражається «нормальною кривою Крога», яка наближено передається значеннями коефіцієнта Q10.

Виявлений паралелізм між теплостійкістю клітин морських організмів і широтним поширенням видів, а також між їх термостабільністю і вертикальною зональністю. Доведено, що у низці випадків згубна дія температур пов'язана з погіршенням умов газообміну, а не з тепловим пошкодженням клітин.

Температура води регулює основні життєві функції організмів (ріст, живлення, розвиток, рівень метаболізму), забезпечує просторовий розподіл і географічне поширення організмів, має сигнальне значення - міграції, біохімічні перебудови в організмі (зміна концентрації та активності ферментів, зневоднення, зниження точки замерзання), життєві цикли організмів (у теплих водах життєві цикли прискорені, холодних - уповільнені).

2.5 Світло як чинник середовища водойм

Основне джерело світла у воді - сонячна радіація, серед інших - місячне сяйво, зірки і самі гідробіонти, які здатні випромінювати світло (явище біолюмінісценції).

Сонячне світло, падаючи на поверхню води, частково відбивається назад в атмосферу, частково розсіюється частково проникає у воду і поглинається нею і різними завислими у ній частками. У чистій воді Світового океану лише 1% сонячних променів досягає глибини 150 м, прибережній воді 10 м, каламутній - 1 м.

У якості показника прозорості береться глибина, на якій ще розрізняється занурений у воду білий диск (диск Секкі). Коефіцієнт поглинання світла (К) зворотньо пропорційний прозорості води (П), що вимірюється у метрах за диском Секкі:

К = 1,7 : П

Коефіцієнт поглинання світла неоднаковий для променів різної довжини і тому спектральний склад світла швидко змінюється з глибиною (найглибше проникають промені жовто-зеленої і червоної частин спектра).

За глибиною проникнення світла у водоймах розрізняють 3 зони:

- еуфотичну - верхня освітлена зона, де відбувається фотосинтез;

- дисфотичну - середня зона, сутінкова;

- афотичну - глибоководна зона, без світла.

Щодо освітлення гідробіонти поділяють на еври- і стенофотні форми. Серед останніх виділяють - оліго-, мезо- і поліфотні форми (тіневитривалі, середнього освітлення і 35 світлолюбиві).

До поліфотних форм відносяться організми нейстону, а до олігофотних - бентосу. Світло як чинник середовища має багатогранне значення для водяних організмів, зокрема, це:

- фотобіологічні процеси - фотосинтез у автотрофних організмів - перетворення автотрофами сонячної енергії у енергію органічних речовин у діапазоні хвиль 380-710 нм, який називається фотосинтетично активною радіацією (ФАР);

- фотоперіодичні процеси - річні цикли розвитку тварин і рослин, регулюються тривалістю світлового дня і у певній мірі температурним режимом;

- фотодинамічні ефекти проявляються через рухові реакції: позитивний фототропізм у планктонних організмів і негативний - у бентичних; в умовах інтенсивного освітлення і при низькій температурі знак фототропізму може змінюватися і має пристосувальне значення; сигнальне значення світла - орієнтація, розселення, поведінка, розпізнавання у гідробіонтів;

- фоторецепція - життя у постійних сутінках чи у темряві обмежує можливості зорової орієнтації гідробіонтів.

...