Как среда обитания организмов вода имеет ряд специфических свойств (большая плотность, значительные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, высокая теплоемкость, сильное поглощение солнечных лучей и др.). Отдельные водоемы различаются по солевому режиму, по наличию течений и по др. параметрам.

Обитатели водной среды в экологии называются гидробионтами. По условиям обитания гидробионтов в любом водоеме можно выделить различные зоны. Рассмотрим экологические зоны мирового океана. В океане вместе с входящими в него морями можно выделить две основные экологические зоны: толщу воды – пелагиаль и дно – бенталь . Бенталь в зависимости от глубины подразделяется на зоны: сублитораль – область плавного увеличения глубины до 200 м ; батиаль – крутой склон дна; абиссаль – океаническое ложе со средней глубиной 3–6 км; ультраабиссаль – впадины океанического ложа; литораль – кромка берега, заливаемая приливами; супралитораль – часть берега, увлажняемого брызгами прибоя.

Совокупность организмов, живущих на дне океана называется бентос , а живущих в толще воды – пелагос .

Пелагиаль также делится на зоны соответствующие зонам бентали: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль .Нижняя граница эпипелагиали (~ 200м ) определяется количеством проникающего солнечного света, достаточным для фотосинтеза. Глубже этих зон зеленые растения не могут существовать. В сумеречных батиальных и полных мрака абиссальных глубинах обитают лишь микроорганизмы и животные.

Основные свойства водной среды.

Плотность воды – фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Максимальная плотность чистой (дистиллированной) воды достигается при температуре 4 о С и равна 1 г/см 3 . Природные воды имеют плотность до 1,35 г/см 3 . Давление растёт с глубиной в среднем на 1·10 5 Па (1 атм ) на каждые 10м .

Гидробионты более эврибатны, нежели сухопутные организмы. Так, некоторые виды червей могут обитать и в прибрежной зоне и в ультраабиссали. Однако некоторые гидробионты стенобатны, т.е. обитают на строго определённых глубинах. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на неё, что является необходимым условием парения в воде. Многие организмы приспособились именно к этому образу жизни и объединяются в особую экологическую группу гидробионтов – планктон . Планктон – это одноклеточные водоросли, простейшие, медузы, некоторые моллюски, мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и др. Различают фитопланктон – водоросли и зоопланктон – остальное. Планктон не преодолевает течения и переносится ими на большие расстояния, однако некоторые его виды могут активно перемещаться по вертикали за счет регулирования плавучести тела.

Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению сильных течений, объединяют в экологическую группу нектон – это рыбы, кальмары, дельфины. Их быстрое передвижение в воде возможно за счёт сильно развитой мускулатуры, сопряжённой с обтекаемой формой тела. Животные используют следующие основные способы движения в воде: реактивный; за счёт изгибания тела; с помощью конечностей.

Кислородный режим водоёмов.

В насыщенной кислородом воде содержание его составляет не менее 10 мл на 1 л , что в 21 раз меньше, чем в атмосфере. Кислород поступает в воду в основном за счёт фотосинтеза в водорослях и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водоёмов богаче кислородом, чем нижние. С повышением температуры и солёности воды концентрация кислорода уменьшается. В слоях, сильно заселённых гидробионтами, может ощущаться дефицит кислорода из-за повышенного его потребления. Около дна водоёмов условия могут быть анаэробными.

Многие гидробионты эвриоксибионтны (сазан, линь, карась и др.); ряд видов стеноксибионтны и существуют лишь при высоком содержании кислорода (радужная форель, кумжа, гольян и др.). Многие виды способны впадать в состояние аноксибиоза при недостатке кислорода.

Дыхание гидробионтов осуществляется различными путями: поверхностью тела; жабрами; лёгкими; трахеями. При этом в ходе эволюции выработались различные адаптации, интенсифицирующие дыхание (утончение покровов тела и увеличение относительной его поверхности, перемешивание прилегающих к телу слоёв воды, комбинирование водного и воздушного дыхания и др.)

Недостаток кислорода приводит к заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы обусловлены образованием ледяного покрова, а летние повышением температуры воды и, как следствие, уменьшением растворимости кислорода в воде. Заморы, кроме недостатка кислорода, могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов – метана (СН 4), сероводорода (Н 2 S), диоксида серы (SО 2), и др., образующихся в результате разложения органических веществ на дне водоемов.

Солевой режим водоёмов.

Особенностью гидробионтов является поддержание определенного количества воды в теле при её избытке в окружающей среде, т.к. изменение количества воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Водные обитатели в основном пойкилоосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солёности окружающей воды, основной способ поддержания своего солевого баланса у них – выбор мест обитания с подходящей их потребностям солёностью: пресноводные не живут в морях, морские – не переносят опреснения. При изменении солёности воды животные мигрируют в поисках благоприятной среды. Так, например, при опреснении поверхностных слоёв моря после сильных дождей радиолярии, морские рачки и др. опускаются на глубину до 100 м .

Водные позвоночные, высшие раки, насекомые и их личинки являются гомойоосмотическими, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

Если соки тела гипертоничны по отношению к окружающей воде, то организмам угрожает обводнение, иначе – обезвоживание.

Защита организмов от этих неблагоприятных явлений обеспечивается различными путями: изменение концентрации солей в теле; наличие непроницаемых для воды покровов; переход в состояние солевого анабиоза.

Эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде немного, причем это в основном виды, населяющие дельты рек, лиманы и др. солоноватоводные водоемы.

Температурный режим водоемов.

Физические свойства воды обусловливают более устойчивый температурный режим по сравнению с наземно-воздушной средой по следующим причинам:

– высокая удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/(кг∙К) ), из-за которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резкого и большого изменения температуры водоёмов;

– высокая теплота парообразования воды (2,3·10 6 Дж/кг ) при испарении её с поверхности водоёмов препятствует перегреванию последних;

– образование льда, которое происходит с выделением тепла (3,3∙10 5 Дж/кг ), что замедляет охлаждение верхних слоёв.

Годовая амплитуда колебаний температуры в верхних слоях океана не > 10…15 о С , а в континентальных водоёмах ~ 30…35 о С . В глубинных слоях водоёмов колебания температуры незначительны ~ 1...2 о С .

Из-за более устойчивого температурного режима водоемов гидробионты более стенотермны, нежели наземные организмы.

Световой режим водоёмов:

В воде света гораздо меньше, чем в воздухе, т.к. происходит отражение его от поверхности воды и поглощение в её объеме. Изменение количества отражённого света в зависимости от высоты стояния солнца над горизонтом уменьшает продолжительность дня в водоёмах. Так, на глубинах ~30 м продолжительность дня летом ~ 5 час , а на глубине 40 м – ~ 15 мин . Быстрое убывание количества света с глубиной обусловлено его поглощением массой воды. Разные длины волн оптического диапазона электромагнитного излучения солнца поглощаются неодинаково: сначала длинноволновые (красный цвет поглощается поверхностным слоем), затем все более коротковолновые лучи (сине-фиолетовые лучи достигают глубины ~ 200 м при хорошей прозрачности воды).

Водоросли в Мировом океане обитают на глубине до 20…40 м , причем глубже других проникают красные водоросли (иногда до 100…200 м ).

С глубиной меняется окраска животных: наиболее разнообразные цвета их в литоральной и сублиторальной зонах; в сумеречных глубинах превалирует красная окраска, являющаяся дополнительной к сине-фиолетовому цвету. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом животных, что позволяет им скрываться от врагов, т.к. их красный цвет в сине-фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный (морской окунь, красный коралл и др.). Глубинные организмы не имеют пигментов и поэтому не окрашены.

Прозрачность воды характеризуется максимальной глубиной, на которой еще виден диск Секки (диск, окрашенный в белый цвет, диаметром 20 см ). Самые прозрачные воды в Саргассовом море – диск виден до глубины 66,5 м , в Тихом океане – 59 м , в мелких морях – 5…15 м , в реках 1…1,5 м , оз. Байкал – 40 м .

Нижняя (по глубине) граница фотосинтеза меняется также в зависимости от времени года, широты местности и др.

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами за счёт процесса биолюминесценции. Химия процесса заключается в реакции окисления определённых органических соединений (люциферинов) при помощи белковых катализаторов. При этом избыточная энергия возбуждённых органических молекул выделяется в виде квантов света. Свет излучается импульсами в ответ на раздражения, поступающие из внешней среды. Биолюминесценция играет в основном сигнальную роль.

Специфические приспособления гидробионтов:

Из-за поглощения света в воде у гидробионтов слабо развита зрительная и лучше звуковая ориентация, т.к. звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе.

Для ориентации в глубине гидробионты используют гидростатическое давление толщи воды.

Китообразные используют эхолокацию на основе ультразвука.

Около 300 видов рыб способны генерировать электричество и использовать его для ориентации, сигнализации и защиты от врагов.

Наиболее древний способ ориентации водных животных – восприятие химического состава среды. Хеморецепторы их обладают чрезвычайно большой чувствительностью, что позволяет животным в тысячекилометровых миграциях по океану ориентироваться по запахам. Так, например, угри, кормящиеся в европейских реках и нерестящиеся у берегов Центральной Америки, реагируют на наличие этилового спирта концентрацией 1г на 6000 км 3 воды.

Некоторые гидробионты приспособились к фильтрационному способу питания, процеживая через себя большое количество воды с извлечением из неё необходимых веществ (пластинчато-жаберные моллюски и др.). Животные-фильтраторы играют огромную роль в биологической очистке водоёмов. Так, мидии, обитающие на площади дна в 1 м 2 , могут фильтровать до 150…280 м 3 воды за сутки, очищая её от взвешенных частиц.

Многие гидробионты адаптировались к условиям обезвоживания водоёмов (зарывание в ил, переход в состояние пониженной жизнедеятельности (гипобиоз) и др.).

С экологических позиций среда это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы (особь, популяцию, сообщество) и оказывающая на них определенное воздействие.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (т.е. образуемую самими живыми организмами).

Водная среда жизни

Водная среда жизни самая древняя. Вода обеспечивают протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %.

> Специфические свойства воды как среды обитания

Характерной чертой водной среды является высокая плотность она в 800 раз больше плотности воздушной среды. В дистиллированной воде, например, она равна 1 г/см 3 . С повышением солености плотность возрастает и может достигать 1,35 г/см 3 . Все водные организмы испытывают высокое давление, увеличивающееся на 1 атмосферу на каждые 10 м глубины. Некоторые из них, например, рыбы-удильщики, головоногие моллюски, ракообразные, морские звезды и другие, обитают на больших глубинах при давлении 400...500 атм.

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что важно для бесскелетных форм водных организмов.

На бионту водных экосистем влияют также следующие факторы:

1. концентрация растворённого кислорода;

2. температура воды;

3. прозрачность, характеризуемая относительным изменением интенсивности светового потока с глубиной;

4. солёность, то есть процентное содержание (по весу) растворённых в воде солей, главным образом NaCl, KC1 и MgS0 4 ;

5. доступность питательных веществ, прежде всего, соединений химически связанного азота и фосфора.

Специфичен кислородный режим водной среды. В воде кислорода в 21 раз меньше, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде уменьшается с увеличением температуры, солености, глубины, но возрастает с повышением скорости течения. Среди гидробионтов много видов, относящихся к эвриоксибионтам, т. е. организмам, способным переносить низкое содержание кислорода в воде (например, некоторые виды моллюсков, сазан, карась, линь и другие).

Стеноксибионты, например форель, личинки поденок и другие, могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом (7...11 см 3 /л), и потому являются биоиндикаторами этого фактора.

Недостаток кислорода в воде приводит к катастрофическим явлениям заморам (зимним и летним), сопровождающимся гибелью гидробионтов.

Температурный режим водной среды характеризуется относительной стабильностью по сравнению с другими средами. В пресных водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев колеблется от 0,9 °С до 25 °С, т.е. амплитуда изменений температуры находится в пределах 26 °С (если не считать термических источников, где температура может достигать 140°С). На глубине в пресных водоемах температура постоянно равна 4...5 °С.

Световой режим водной среды существенно отличается от среды наземно-воздушной. В воде света мало, так как он частично отражается от поверхности и частично поглощается при прохождении через толщу воды. Прохождению света препятствуют и взвешенные в воде частицы. В глубоких водоемах в связи с этим выделяют три зоны: световую, сумеречную и зону вечного мрака.

По степени освещенности выделяют следующие зоны:

­ литоральная зона (толща воды, где солнечный свет доходит до дна);

­ лимническая зона (толща воды до глубины, куда проникает всего 1 % от солнечного света и где затухает фотосинтез);

­ эвфотическая зона (вся освещенная толща воды, включая литоральную и лимническую зоны);

­ профундальная зона (дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет).

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа). В частности, среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. К ним, относятся, например: рдест, кувшинка, тростник.

Ксерофиты растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. Различают суккуленты и склерофиты. Суккуленты ксерофитные растения с сочными, мясистыми листьями (например, алоэ) или стеблями (например, кактусовые), в которых развита водозапасающая ткань. Склерофиты ксерофитные растения с жесткими побегами, благодаря чему при водном дефиците у них не наблюдается внешней картины завядания (например, ковыли, саксаул).

Мезофиты растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.

В водной среде обитает около 150 000 видов животных (что составляет примерно 7 % от общего их числа) и 10000 видов растений (что составляет около 8 % от общего их числа). Организмы, обитающие в воде, называются гидробионтами.

Водные организмы по типу местообитания и образу жизни объединяются в следующие экологические группы.

Планктон взвешенные, парящие в воде организмы, пассивно перемещающиеся за счет течения. Различают фитопланктон (одноклеточные водоросли) и зоопланктон (одноклеточные животные, рачки, медузы и др.). Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстон обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой (например, водомерки, клопы и другие).

Нектон активно передвигающиеся в воде животные (рыбы, амфибии, головоногие моллюски, черепахи, китообразные и др.). Активное плавание гидробионтов, объединенных в данную экологическую группу, напрямую зависит от плотности воды. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры.

Бентос организмы, живущие на дне и в грунте, его делят на фитобентос (прикрепленные водоросли и высшие растения) и зообентос (ракообразные, моллюски, морские звезды и др.).

Водная среда

Водная среда . Эта среда наиболее однородна среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды значений факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50°С (в наземно-воздушной среде - до 100°С). Среде присуща высокая плот­ность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см 3 , для пресных - близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.

Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема. При повышении темпе­ратуры, обогащении органическим веществом и слабом переме­шивании содержание кислорода в воде уменьшается. Малая дос­тупность кислорода для организмов связана также с его слабой диффузией (в воде она в тысячи раз меньше, чем в воздухе). Вто­рой лимитирующий фактор - свет. Освещенность быстро умень­шается с глубиной. В идеально чистых водах свет может прони­кать до глубины 50-60 м, в сильно загрязненных - только на не­сколько сантиметров.

В воде мало теплокровных, или гомойотермных (греч. хомой -одинаковый, термо - тепло), организмов. Это результат двух причин: малое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адап­тационный механизм гомойотермии - противостояние неблагопри­ятным температурам. В воде такие температуры маловероятны, а в глубинных слоях температура практически постоянна (+4°С). Под­держание постоянной температуры тела обязательно связано с ин­тенсивными процессами обмена веществ, что возможно только при хорошей обеспеченности кислородом. В воде таких условий нет. Теплокровные животные водной среды (киты, тюлени, морские ко­тики и др.) - это бывшие обитатели суши. Их существование невоз­можно без периодической связи с воздушной средой.

Типичные обитатели водной среды имеют переменную темпе­ратуру тела и относятся к группе пойкилотермных (греч. пойкиос - разнообразный). Недостаток кислорода они в какой-то мере компенсируют увеличением соприкосновения органов дыхания с во­дой. Многие обитатели вод (гидробионты) потребляют кислород через все покровы тела. Часто дыхание сочетается с фильтрационным типом питания, при котором через организм пропускается большое количество воды. Некоторые организмы в периоды ост­рого недостатка кислорода способны резко замедлять жизнедея­тельность, вплоть до состояния анабиоза (почти полное прекраще­ние обмена веществ).

К высокой плотности воды организмы адаптируются в основном двумя путями. Одни используют ее как опору и находятся в состо­янии свободного парения. Плотность (удельный вес) таких орга­низмов обычно мало отличается от плотности воды. Этому спо­собствует полное или почти полное отсутствие скелета, наличие выростов, капелек жира в теле или воздушных полостей. Такие организмы объединяются в группу планктона (греч. планктос -блуждающий). Различают растительный (фито-) и животный (зоо-) планктон. Размеры планктонных организмов обычно невелики. Но на их долю приходится основная масса водных обитателей.

Активно передвигающиеся организмы (пловцы) адаптируются к преодолению высокой плотности воды. Для них характерна продол­говатая форма тела, хорошо развитая мускулатура, наличие струк­тур, уменьшающих трение (слизь, чешуя). В целом же высокая плот­ность воды имеет следствием уменьшение доли скелета в общей массе тела гидробионтов по сравнению с наземными организмами.

В условиях недостатка света или его отсутствия организмы для ориентации используют звук. Он в воде распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Для обнаружения различных препятствий используется отраженный звук по типу эхолокации. Для ориентации используются также запаховые явления (в воде запахи ощущают­ся намного лучше, чем в воздухе). В глубинах вод многие организ­мы обладают свойством самосвечения (биолюминесценции).

Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фо­тосинтеза наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет растений меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.

Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов: отмеченный выше планктон - свободнопарящие, нектон (греч. нектос - плавающий) - активно передвига­ющиеся, бентос (греч. бентос - глубина) - обитатели дна, пелагос (греч. пелагос - открытое море) - обитатели водной толщи, нейстон - обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть - в воздухе).

Воздействие человека на водную среду проявляется в уменьше­нии прозрачности, изменении химического состава (загрязнении) и температуры (тепловое загрязнение). Следствием этих и других воз­действий является обеднение кислородом, снижение продуктивнос­ти, смены видового состава и другие отклонения от нормы. Подроб­нее эти вопросы рассматриваются в ч. II работы (разд.VII , VII .5).

Водная среда жизни, гидросфера, занимает примерно 70% площади земного шара. По объему запасы воды на Земле исчисляются в пределах 1370 млн. км3, что составляет 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды, более 98%, сосредоточено в морях и океанах, 1,24% представлено льдами полярных областей высокогорий; в пресных водах рек, озер и болот количество воды не превышает 0,45%. В водной среде обитает около 150 000 видов животных (7%) и 10 000 растений (8%). Таким образом, число видов животных и растений, обитающих в воде, значительно уступает наземным формам.
Наиболее богат по числу видов и биомассе мир морей и океанов экваториальных и тропических областей. На юг и север от этих районов разнообразие снижается. Кроме того, основная масса морских организмов сосредоточена в прибрежных районах, особенно в мангровых зарослях тропического пояса. На обширных акваториях расположенных вдали от берега располагаются пустынные области.
Водная среда оказывает влияние на своих обитателей, однако и живые организмы преобразуют гидросферу. Подсчитано, что вода морей и океанов, рек и озер разлагается и восстанавливается в биологическом круговороте за 2 млн. лет, то есть вся она прошла через живое вещество планеты не одну тысячу раз. Таким образом гидросфера представляет собой продукт жизнедеятельности живого вещества не только современной, но и минувших геологических эпох.
Характерной чертой водной среды является подвижность, причем не только в проточных водоемах таких как реки и ручьи. В морях и океанах наблюдается приливы и отливы, мощные течения, штормы; в озерах вода перемещается под воздействием температуры и ветра. Движение воды обеспечивает водные организмы кислородом и питательными веществами, приводит к выравниванию температуры в водоеме.
В жизни водных организмов умеренных широт большую роль играет вертикальное перемещение воды в стоячих водоемах. Вода в них четко разделяется на три слоя: верхний - эпилимнион, температура которого испытывает резкие сезонные колебания; слой температурного скачка - металимнеон (термоклин), где наблюдается резкий перепад температур; придонный глубинный слой (гиполимнеон) - здесь температура в течение года меняется незначительно.
В летнее время наиболее теплые слои воды у поверхности, а холодные - у дна. Такое послойное распределение температур в водоеме называется прямой стратификацией. Зимой, с понижением температуры наблюдается обратная стратификация. Такое явление называется температурной дихотомией. В результате температурной дихотомии нарушается циркуляция воды в водоеме и наступает период временного застоя - стагнация. Весной и осенью - гомотермия.
В озерах тропических широт температура воды на поверхности никогда не опускается ниже 40 С и температурный градиент в них четко выражен до самых глубинных слоев. Перемешивание воды здесь происходит нерегулярно в наиболее прохладные сезоны года, а также при помощи ветра.
Своеобразные условия для жизни складываются не только в толще воды, но и на дне водоема, так как в грунте отсутствует аэрация и из него вымываются минеральные соединения. Поэтому дно водоемов не обладает плодородием и служит лишь субстратом для прикрепления и выполняют только механико-динамическую функцию. В связи с этим наибольшее значение приобретают размеры частиц грунта, плотность их прилегания друг к другу и устойчивость к смыву течением.
Температурный режим гидросферы коренным образом отличается от такового в других средах. Колебания температур в Мировом океане сравнительно невелики: самая низкая около -20 С, а самая высокая
приблизительно +360 С. Амплитуда колебаний здесь, таким образом, укладывается, в 380 С. С глубиной температура воды резко падает. Даже в экваториальных областях на глубине 1 000 метров она не превышает 4-50 С. На больших глубинах во всех океанах температура примерно одинаковая и укладывается в пределы от -20 до +20 С.
В пресных водоемах умеренных широт температура поверхностных вод колеблется в пределах от 0 до +250 С, на глубине она, как правило, составляет 4-50 С. исключением являются термальные источники, где температура может достигать 930 С.
Поскольку температурный режим водоемов характеризуется большой стабильностью, организмы, обитающие в ней отличаются относительным постоянством температуры тела и обладают узким диапазоном приспособленности к колебаниям температуры среды.
Воде свойственна также значительная плотность и вязкость. Плотность воды в 800 раз выше, чем у воздуха. На растениях эти особенности сказываются в том, что у них очень слабо или вовсе не развивается механическая ткань, поэтому стебли эластичны и легко сгибаются. Большинству водных растений свойственна плавучесть. У многих водных животных тело покрыто слизью и имеет обтекаемую форму.
Организмы в водной среде распределены по всей ее толще (до океанического дна). Естественно, что на разных глубинах они испытывают разное давление. Глубоководные приспособлены к высокому давлению (до 1000 атм.), обитатели поверхностных слоев ему не подвержены. В среднем в водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм. Все гидробионты приспособлены к этому фактору и делятся на глубоководных и обитающих на незначительных глубинах.
Большое влияние на водные организмы оказывает прозрачность воды и её световой режим. Особенно это сказывается на фотосинтезирующих растениях. В мутных водоемах только у поверхности. Мутность воды обеспечивается взвешенными в ней частицами минеральных и органических веществ (глина, ил, известняк, мел и т.п.). Уменьшается прозрачность и при бурном зарастании водной растительностью (особенно небольшими водорослями).
Световой режим обуславливается также закономерным убыванием света с глубиной из-за того что вода поглощает свет. При этом проницаемость различных спектров солнечного света различна. Быстрее всего поглощаются красные лучи, а сине-зеленые проникают дальше всего. Соответственно этому с глубиной зеленые водоросли сменяются бурыми, а затем красными. Пигменты этих водорослей воспринимают разные спектры. У животных меняется окраска в поверхностных слоях ярко окрашенные, либо верх темный, низ светлый, на глубине либо темно окрашенные, либо бесцветные животные.
Немаловажную роль играет соленость. В океанической воде присутствует вся таблица Менделеева, но наибольшее значение имеют хлориды (особенно NaCl), сульфаты и карбонаты. Пресные водоемы могут очень существенно отличаться по химическому составу, а воды океанов более стабильны в этом отношении. Из-за разницы в осмотическом давлении пресноводные организмы вынуждены постоянно удалять воду из организма. В условиях морской воды такого не происходит, т.к. соленость воды и концентрация соли в тканях организмов более или менее совпадают, поэтому морские организмы не имеют хорошо развитой осморегуляционной системы. Большинство стеногалинные, эвригалинные - щука, судак, лещ (легко переносят солоноватую воду).
Кислород один из важнейших экологических факторов в водной среде. Содержание обратно пропорционально температуре. Накопление кислорода в воде происходит в результате поступления из атмосферы и в процессе фотосинтеза растений. При перемешивании воды например в горных реках содержание кислорода резко возрастает. Разные водные организмы по-разному реагируют на содержание кислорода в воде (хариус и карп и т.п.).
Углекислый газ растворяется в воде примерно в 35 раз лучше кислорода. В воде его почти в 700 раз больше, чем в атмосфере откуда он поступает. Углекислый газ обеспечивает фотосинтез водных растений и принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных.
Большое значение в жизни водных организмов имеет концентрация водородных ионов (рН). Пресноводные водоемы с рН 3,7 - 4,7 считаются кислыми, 6,95 - 7,3 нейтральными, с рН больше 7,8 - щелочными. В пресных водоемах рН испытывает даже суточные колебания. Морская вода в этом отношении более стабильна. Большинство пресноводных рыб легко переносят рН от 5 до 9. Если рН меньше 5 то наблюдается массовая гибель рыб, при рН больше 10 погибает почти всё.
Экологические группы гидробионтов. Организмы обитающие в толще воды - пелагические (pelagos - море). Они подразделяются на нектон и планктон. Обитатели дна - бентос. Нектон - это совокупность пелагических активно плавающих животных, не имеющих непосредственной связи со дном. В основном это крупные животные способные бороться с течением. Меч-рыба до 130 км/час. Хорошо развиты органы передвижения - хвост, плавники или ласты. У головоногих моллюсков реактивное передвижение. Планктон - это совокупность пелагических организмов, не обладающих способностью к активному передвижению. Делится на фито- и зоопланктон. Фитопланктон только в поверхностных слоях так как фотосинтез. Зоопланктон и бактерии на любых глубинах. Совершают суточные миграции.
Бентос - совокупность организмов обитающих на дне (на грунте или в грунте) водоема. Фитобентос включает в основном бактерии и водоросли (зеленые, бурые, красные и диатомовые). У побережий встречаются цветковые растения. В морском зообентосе доминируют фораминиферы, губки, кишечнополостные, полихеты, моллюски и рыбы. В пресных водах бентоса заметно меньше, чем в морях, а видовой состав однообразнее. В основном это простейшие, некоторые губки, пиявки, моллюски и личинки насекомых.