Морская вода для живых организмов

# физика | Великий Океан глазами его обитателей

Физические и химические свойства морской воды не однородны. Они зависят от географической широты, глубины, близости к берегу. Примерно 3,5% морской воды — это растворенные в ней примеси, а остальные 96,5% — это чистая вода. Химический состав воды зависит от эрозии скальных пород, вулканической активности и атмосферного газообмена, а также от метаболизма и продуктов выделения живущих в ней организмов, и, кроме того, от дождей.

Питательные элементы

В Британской энциклопедии сказано много интересного о Великом Океане, покрывающем основную часть поверхности Земли. В том числе и о тех существах, которые живут в морских водах, даже в тех их слоях, где никогда не бывает дневного света.

Кроме углерода, необходимого для живых организмов питательного элемента, морская вода содержит азот и фосфор. Эти элементы содержатся в морской воде в незначительных количествах и часто служат ограничителями органических циклов океана. Концентрация фосфора и азота в фотической зоне, куда проникает солнечный свет, невелика, поскольку эти элементы быстро усваиваются морскими организмами. Наибольшая концентрация этих питательных элементов — на глубине ниже 500 метров. Дело в том, что на столь больших глубинах обитает не так много организмов.

Другие важные элементы, содержащиеся в морской воде — кремний и кальций, который важен для формирования скелетов рыб и кораллов.

Химический состав атмосферы тоже оказывает свое влияние на океан. К примеру, двуокись углерода (углекислый газ) впитывается океаном и в атмосферу выделяется кислород, производимый морскими растениями. Обитаемость океана тоже оказывает влияние на химический состав его вод. К примеру, токсины могут распределяться по океану в относительно безопасной концентрации.

Обитатели океанических вод

Физические и химические свойства морской воды оказывают огромное влияние на живущие в ней организмы. К примеру, морская вода является вязкой для малых организмов, размером менее 1 миллиметра, таких как инфузории, но не является таковой, например, для сравнительно крупного тунца.

Морские организмы обладают рядом уникальных физиологических и морфологических свойств, позволяющих им обитать в океане. Антарктическая рыба нототения может жить в холодной воде (-2 градуса по Цельсию), благодаря протеинам в своей крови, выполняющим функцию антифриза.

Многие организмы способны держаться на плаву благодаря выделяемым ими газам: примером тому могут служить головоногие. Эту же задачу выполняют специальные пузыри у некоторых рыб. Другие же организмы используют для этого липиды, плотность которых ниже, чем у воды.

Некоторые морские живые существа — в особенности это касается обитателей афотической зоны, куда солнечный свет не проникает — способны сами выделять привлекающий добычу свет. Обитатели дисфотической (сумеречной) зоны, такие как рыбы-топорики, генерируют свет при помощи специальных органов, называемых фотофорами. Этот свет искажает очертания их тел и позволяет спастись от хищника, который становится неспособен их найти.

Многие обитатели моря способны при помощи специальных органов на больших расстояниях улавливать вибрации звука в воде. Некоторые рыбы обладают чувствительными боковыми линиями, способными чувствовать добычу. Киты обладают органом, производящим звуки и называемым мелоном (в переводе на русский язык, «дыней»). При помощи этих звуков крупнейшие из обитателей нашей планеты общаются между собой.

Морские обитатели различаются степенью переносимости изменения степени солености воды: организмы, обладающие низкой переносимостью изменения солености называют стеногалинными (приспособленными к узкой зоне солености). Те организмы, которые приспосабливаются к разным уровням содержания соли в морской воде, называют эвригалинными (выносящими различную соленость). Эвригалинные организмы также достаточно легко переносят изменения температуры.

Существуют также водные жители, перемещающиеся между солеными и пресными водами. Это, к примеру, лосось и угорь. Они способны регулировать свой баланс, исторгая из себя излишки соли или, напротив, удерживая морскую соль в себе. Морские обитатели сильно отличаются друг от друга формой тела.

Источник

Особенности и распределение жизни в морях и океанах

Мировой океан покрывает более 70% поверхности Земли. Он содержит около 1,35 миллиарда кубических километров воды, что составляет около 97% всей воды на планете. Океан поддерживает всю жизнь на планете, а также делает ее синей, если посмотреть из космоса. Земля – ​​единственная планета в нашей солнечной системе, которая, как известно, содержит жидкую воду.

Хотя океан является одним сплошным водоемом, океанографы разделили его на четыре основные области: Тихоокеанскую, Атлантическую, Индийскую и Арктическую. Атлантический, Индийский и Тихий океаны объединяются в ледяные воды вокруг Антарктиды. Некоторые специалисты выделяют этот район, как пятый океан, чаще всего называемый Южным.

Чтобы понять жизнь океанов, вы должны сначала узнать ее определение. Фраза «морская жизнь» охватывает все организмы, живущие в соленой воде, которые включают широкое разнообразие растений, животных и микроорганизмов, таких как бактерии и археи.

Существует огромное разнообразие морских видов, которые варьируются от крошечных одноклеточных организмов до гигантских голубых китов. По мере того как ученые открывают новые виды, больше узнают о генетическом составе организмов и изучают ископаемые образцы, они решают, как группировать океаническую флору и фауну. Ниже приведен список основных типов или таксономических групп живых организмов в океанах:

Есть также несколько типов морских растений. К самым распространенным относятся Chlorophyta, или зеленые водоросли, и Rhodophyta, или красные водоросли.

Адаптация морской жизни

С точки зрения наземного животного, подобного нам, океан может быть суровой средой. Однако морская жизнь приспособлена для жизни в океане. Характеристики, которые способствуют процветанию организмов в морской среде, включают способность регулировать потребление соли, органы для получения кислорода (например, жабры рыб), противостоять повышенному давлению воды, адаптация к недостатку света. Животные и растения, обитающие в приливной зоне имеют дело с экстремальными температурами, солнечным светом, ветром и волнами.

Существуют сотни тысяч видов морской жизни, от крошечного зоопланктона до гигантских китов. Классификация морских организмов очень изменчива. Каждый приспособлен к своей конкретной среде обитания. Все океанические организмы вынуждены взаимодействовать с несколькими факторами, которые не представляют проблем для жизни на суше:

• Регулирующее потребление соли;
• Получение кислорода;
• Адаптация к давлению воды;
• Волны и изменение температуры воды;
• Получение достаточного количества света.

Ниже мы рассмотрим некоторые способы выживания морской флоры и фауны в этой окружающей среде, которая сильно отличается от нашей.

Солевая регуляция

Рыбы могут пить соленую воду и выводить избыток соли через жабры. Морские птицы также пьют морскую воду, а лишняя соль удаляется через «солевые железы» в носовую полость, а затем вытряхивается птицей. Киты не пьют соленую воду, а получают необходимую влагу их организмов, которыми они питаются.

Кислород

Рыба и другие организмы, которые живут под водой, могут получать кислород из воды либо через их жабры, либо через кожу.

Морские млекопитающие вынуждены всплывать на поверхность, чтобы дышать, поэтому у китов есть дыхательные отверстия сверху на голове, позволяющие вдыхать воздух из атмосферы, сохраняя большую часть тела под водой.

Киты способны оставаться под водой без дыхания в течение часа или более, так как очень эффективно используют свои легкие, наполняя до 90% объема легких с каждым вдохом, а также хранят необычно большое количество кислорода в крови и мышцах при погружении.

Температура

Многие животные океана являются хладнокровными (эктотермическими), и их внутренняя температура тела такая же, как и окружающая их среда. Исключением являются теплокровные (эндотермические) морские млекопитающие, которые должны поддерживать постоянную температуру своего тела независимо от температуры воды. Они имеют подкожный изолирующий слой, состоящий из жира и соединительной ткани. Этот слой подкожного жира позволяет им поддерживать свою внутреннюю температуру тела примерно такой же, как у наземных сородичей, даже в холодном океане. Изолирующий слой гренландского кита может достигать более 50 см в толщину.

Давление воды

В океанах давление воды увеличивается на 15 фунтов на квадратный дюйм каждые 10 метров. В то время как некоторые морские существа редко меняют глубину воды, далеко плавающие животные, такие как киты, морские черепахи и тюлени, за несколько дней путешествуют от мелководья до больших глубин. Как же они справляются с давлением?

Считается, что кашалот способен погружаться более чем на 2,5 км ниже поверхности океана. Одна из адаптаций заключаются в том, что легкие и грудная клетка сжимаются при погружениях на большие глубины.

Кожистая морская черепаха может погружаться более чем на 900 метров. Складные легкие и гибкая раковина помогают им выдерживать высокое давление воды.

Ветер и волны

Животные приливной зоны не нуждаются в адаптации к высокому давлению воды, но должны выдерживать сильное давление ветра и волн. Многие беспозвоночные и растения в этой морской экосистемы обладают способностью цепляться за скалы или другие субстраты, а также имеют твердые защитные оболочки.

В то время как крупные пелагические виды, такие как киты и акулы, не подвержены воздействию шторма, их добыча может перемещать. Например, киты охотятся на копепод, которых может раскидать по разным отдаленным областям во время сильного ветра и волн.

Солнечный свет

Организмы, нуждающиеся в свете, такие как тропические коралловые рифы и связанные с ними водоросли, находятся в мелких, прозрачных водах легко пропускающих солнечный свет.

Так как подводная видимость и уровни освещенности могут меняться, киты не полагаются на зрение, чтобы найти пищу. Вместо этого они находят добычу, используя эхолокацию и слух.

В глубине океанской бездны, некоторые рыбы потеряли свои глаза или пигментацию, потому что они просто не нужны. Другие организмы являются биолюминесцентными, используя светоносные бактерии или свои собственные светопроизводящие органы, чтобы привлечь добычу.

Распределение жизни морей и океанов

От береговой линии до самого глубокого морского дна океан кишит жизнью. Сотни тысяч морских видов варьируются от микроскопических водорослей до самого крупного существа, которое когда-либо жило на Земле, синего кита.

Океан имеет пять основных зон жизни, каждая с уникальными приспособлениями организмов к своей конкретной морской экосистеме.

Эвфотическая зона

Эвфотическая зона является освещенным солнцем верхним слоем океана, приблизительно до 200 метров в глубину. Эвфотическая зона также известна как фотическая и может присутствовать как в озерах с морями, так и в океане.

Солнечный свет в фотической зоне позволяет осуществлять процесс фотосинтеза. Фотосинтез – это процесс, посредством которого некоторые организмы преобразуют солнечную энергию и углекислый газ из атмосферы в питательные вещества (белки, жиры, углеводы и т.д.), и кислород. В океане фотосинтез осуществляется за счет растений и водорослей. Морские водоросли похожи на наземные растения: у них есть корни, стебли и листья.

Фитопланктон – микроскопические организмы, которые включают в себя растения, водоросли и бактерии, также обитают в эвфотической зоне. Миллиарды микроорганизмов образовывают огромные зеленые или синие пятна в океане, которые являются фундаментом пищевой цепи океанов и морей. Благодаря фотосинтезу, фитопланктон ответственен за выработку почти половины кислорода, выброшенного в атмосферу Земли. Мелкие животные, такие как криль (тип креветок), рыбы и микроорганизмы, называемые зоопланктоном, все питаются фитопланктоном. В свою очередь, этих животных едят киты, крупная рыба, морские птицы и люди.

Мезопелагическая зона

Следующая зона, простирающаяся до глубины около 1000 метров, называется мезопелагической зоной. Эта зона также известна как сумеречная зона, так как свет в ее пределах очень тусклый. Отсутствие солнечного света означает, что в мезопелагической зоне практически нет растений, но крупные рыбы и киты ныряют туда, чтобы охотиться. Рыба в этой зоне мелкая и светящаяся.

Батипелагическая зона

Иногда животные из мезопелагической зоны (такие как кашалоты и кальмары) ныряют в батипелагическую зону, которая достигает глубины около 4000 метров. Батипелагическая зона также известна как полуночная зона, потому что свет не достигает ее.

Животные, обитающие в батипелагической зоне, небольшие, но у них часто бывают огромные рты, острые зубы и расширяющиеся желудки, которые позволяют им есть любую пищу, которая попадает в пасть. Большая часть этой пищи поступает из остатков растений и животных, спускающихся с верхних пелагических зон. У многих батипелагических животных нет глаз, потому что они не нужны в темноте. Поскольку давление настолько велико, что трудно найти питательные вещества. Рыбы в батипелагической зоне движутся медленно и имеют сильные жабры для извлечения кислорода из воды.

Абиссопелагическая зона

Вода на дне океана, в абиссопелагической зоне, очень соленая и холодная (2 градуса Цельсия или 35 градусов по Фаренгейту). На глубине до 6000 метров давление очень сильно – 11 000 фунтов на квадратный дюйм. Это делает невозможной жизнь для большинства животных. Фауна этой зоны, чтобы справиться с суровыми условиями экосистемы, выработала причудливые адаптивные особенности.

Многие животные этой зоны, включая кальмаров и рыб, являются биолюминесцентными, то есть производят свет через химические реакции в своих телах. Например, рыба удильщик имеет яркий отросток, расположенный перед его огромным зубастым ртом. Когда свет приманивает мелкую рыбешку, удильщик просто щелкает своими челюстями, чтобы съесть свою добычу.

Ультраабиссаль

Самая глубокая зона океана, найденная в разломах и каньонах, называется ультраабиссаль. Здесь живут немногие организмы, например, изоподы – тип ракообразных, родственный с крабами и креветками.

Беспозвоночные, такие как губки и морские огурцы, процветают в зонах абиссопелагия и ультраабиссаль. Как и многие морские звезды и медузы, эти животные почти полностью зависят от оседающих останков отмерших растений и животных, называемых морским детритом.

Однако не все донные обитатели зависят от морского детрита. В 1977 году океанографы обнаружили сообщество существ на дне океана, питающихся бактериями вокруг отверстий, называемых гидротермальными жерлами. Эти жерла отводят горячую воду, обогащенную минералами из недр Земли. Минералы питают уникальные бактерии, которые, в свою очередь, питают животных, таких как крабы, моллюски и трубчатые черви.

Угрозы для морской жизни

Несмотря на относительно малое представление об океане и его обитателях, человеческая деятельность нанесла этой хрупкой экосистеме колоссальный вред. Мы постоянно видим по телевидению и в газетах, что очередной морской вид оказался под угрозой исчезновения. Проблема может казаться удручающей, но есть надежда и много вещей, которые каждый из нас может сделать, чтобы спасти океан.

Угрозы представленные ниже не имеют какой-либо определенный порядок, поскольку в одних регионах они более актуальны, чем в других, а некоторые обитатели океанов сталкиваются с многочисленными угрозами:

• Окисление океанов – если у вас когда-либо был аквариум, вы знаете, что правильный рН воды является важной частью поддержания здоровья ваших рыбок.
• Изменение климата – мы постоянно слышим о глобальном потеплении, и не зря – оно негативно влияет, как на морскую, так и на наземную жизнь.
• Перелов – это всемирная проблема, которая истощила множество важных промысловых видов рыбы.
• Браконьерство и нелегальная торговля – несмотря на законы принятые для защиты морских обитателей, незаконный вылов процветает по сей день.
• Сети – морские виды от мелких беспозвоночных до крупных китов могут запутаться и погибнуть в заброшенных рыболовных сетях.
• Мусор и загрязнения – различные животные могут запутаться в мусоре, как и в сетях, а разливы нефти наносят огромный ущерб большинству морских обитателей.
• Потеря среды обитания – по мере роста населения мира увеличивается антропогенная нагрузка на береговую линию, водно-болотные угодья, леса водорослей, мангровые заросли, пляжи, скалистые берега и коралловые рифы, которые служат домом для тысяч видов.
• Инвазивные виды – виды введенные в новую экосистему способны нанести серьезный вред родным обитателям, так как из-за отсутствия естественных хищников у них может произойти демографический взрыв.
• Морские суда – корабли могут нанести смертельные повреждения крупным морским млекопитающим, а также создают много шума, переносят на себе инвазивные виды, уничтожают якорями коралловые рифы, приводят к выбросу химических веществ в океан и атмосферу.
• Океанский шум – в океане много естественных шумов являющихся неотъемлемой частью этой экосистемы, но искусственные шумы способны нарушить ритм жизни многих морских обитателей.

Источник