Приведенный выше распределение обитателей толщи воды на планктон и нектон, в зависимости от их способности противостоять течения можно уточнить, используя гидродинамические показатели, в частности, число Рейнольдса (Re) , выражающий отношение сил инерции к силе трения: Re = v lK, где v-скорость движения жидкости, l - длина тела, K - кинематическая вязкость. Как было исследовано, планктеры плавают при Re <2-10, обычно при Re <10, характеризуются разветвленностью, численности выступающих деталей и плохой обтекаемостью, что обеспечивает им хорошо выражен парашютный эффект и создает высокий уровень сопротивления при постепенном движении. Нектонты отличаются обратными признаками; имеют обтекаемую форму, плавают в режиме Re> 2-107. Такой уровень Re обычно наблюдается при длине не менее 2-3 см, и она является минимальной для нектонтив.

 

Приспособления организмов к пелагического образа жизни сводятся прежде всего к обеспечения плавучести - развития различных адаптаций, замедляющие погружения организмов, поскольку их удельный вес обычно несколько больше единицы. Другой ряд адаптаций, связанный с обеспечением активного передвижения, выражается в выработке приспособлений к его наиболее эффективного осуществления, включая развитие средств распознавания среды и ориентации. Наконец, огромное значение для жителей пелагиали имеют адаптации к использованию течений и других средств пассивного передвижения, маневровый осваиваются гидробионтами, особенно мелкими, для обеспечения пребывания в нужных биотопах, расселения, выбора наиболее благоприятного положения в градиентном поле различных факторов и ряда других целей. Крайне характерны для многих пелагических организмов суточные вертикальные миграции.

 

Плавучесть. Она может рассматриваться как погружение с наименьшей скоростью, и тогда формула плавучести приобретает следующий вид (В. Оствальд): a = b / (cd), где а - скорость погружения, b - остаточная вес (разница между весом организма и весом вытесненной им воды ), с - вязкость воды, d - сопротивление формы. Из этой формулы следует, что организмы могут увеличивать плавучесть, повышая трение о воду и уменьшая остаточную вес.

 

Повышение трения о воду. Чем больше удельная поверхность тел, тем медленнее в результате трения они погружаются в воду. Поскольку с уменьшением размера тел их удельная поверхность возрастает, длительное парения организмов в толще воды облегчается. Отсюда наиболее характерная черта планктона - малые и микроскопические размеры образующих его организмов. Кроме этого увеличение удельной поверхности организмов достигается их уплощением, сильным расчленением тела, образованием всевозможных выростов, шипов и различных придатков. С повышением температуры и ухудшением условий плавучести отростки увеличиваются. Например, динофитови жгутиковые Ceratium recticulatum и С. palmatum в Индийском океане имеют несравненно более длинные и лапчатые роговидные придатки, чем в Восточной Атлантике, где вода холоднее.

 

С сезонными колебаниями температуры воды, сопровождаются изменениями ее плотности и вязкости, связан цикломорфоза. Он проявляется в том, что в теплое время года в некоторых пресноводных организмов (рачков, коловраток и др.). Увеличивается удельная поверхность тела за счет изменения его пропорций и удлиняются различные выросты тела с похолоданием начинается развитие в обратном направлении (рис. 4.1).

 

На основе экспериментальных данных высказано мнение и о защитное значение цикломорфних изменений, снижающих выедание рачков рыбами, особенно сильное летом. В связи с этим интересно отметить, что виды ветвистоусых рачков, обладающие цикломорфнимы признаками, обычно отличаются массовостью и широтой распространения. Снижения остаточной веса. Плотность воды заметно возрастает с понижением температуры, а также с повышением солености и давления, в связи с чем условия плавучести организмов заметно меняются. Соответственно этому в планктонтив удельный вес регулируется таким образом, чтобы она приближалась к плотности воды. Как правило, удельный вес пресноводных планктонных организмов не превышает 1,01-1,02 г / см, морских - 1,03-5

 

1,06 г / см и их плавучесть приближается к нейтральной. В тех случаях, когда гидробионты совершают вертикальные миграции или перемещаются в участки с другой плотностью воды, они обычно меняют свой удельный вес, модулируя состав тела. Плотность его отдельных компонентов выражается следующими средними величинами (при 20 ° С): сквален - 0,86; восковые эфиры - 0,90; диацилглицериновий эфир - 0,91; триацилглицеринов -0,92; белок - 1,33; скелетная ткань - 2-3 г/см3. Крайне неодинакова масса различных ионов.

 

Снижения остаточной веса может достигаться уменьшением количества скелетной ткани, белка в тканях, суммарной концентрации ионов в жидкостях тела, заменой тяжелых солей более легкими, отложением большого количества жира, заменой более плотного жира менее плотным, образованием полостей, наполненных воздухом. Редукция тяжелых скелетных образований хорошо прослеживается в пелагических моллюсков (головоногих, крылоногих, киленогих), не имеют скелетных образований плавающие кишечнополостные, в пелагических корненожек раковина более пористая, чем в бентосных. Во многих радиолярий кремниевые иглы становятся пустыми. Планктонные диатомовые отличаются от бентосных более тонкими и слабее окремененнимы оболочками; в плавающих черепах редуцируются кости панциря.

 

Значительное уменьшение количества белка отмечено в некоторых глубоководных рыб - до 5% от массы тела вместо обычных 20-25%. Уменьшение суммарной концентрации ионов в жидкостях тела характерно для многих морских животных, которые осуществляют гипоосмотичну регуляцию. Замена тяжелых ионов на легкие прослеживается во многих беспозвоночных и водорослей, когда вместо Mg2 +, Са2 + и SO42-в теле накапливаются Na + и NH4 +. Например, активное удаление сульфат-иона характерно для медуз, гребневиков птеропод, гетеропод и пелагических оболонникив. В водоросли Entomodiscus rex активно выделяются из вакуолей ионы Mg, Са и SO4 всплывание ноктилюкы обусловливается удалением двухвалентных ионов с заменой их на легкие одновалентные. В разных кальмаров есть специальные резервуары с менее плотной жидкостью. Например, в Cranchidae, в которых целомических жидкость составляет 65% всей массы тела и имеет плотность 1,01, нейтральная плавучесть полностью обеспечивается за счет замены Mg, Са2 + на NH4 +.

 

Один из самых обычных способов снижения удельного веса в гидробионтов - накопление жира. Богатые жиром ноктилюкы Noctiluca, радиолярии Spumellaria, ветвистоусые и веслоногие рачки. Жировые капли есть в пелагичний икре ряда рыб (кефалевые, камбалы, скумбрия). Жир вместо тяжелого крахмала откладывается в качестве запасной питательного вещества в планктонных диатомовых, синезеленых и зеленых водорослей. В акулы Cetorhinus и рыбы-месяц Mola так много жира, они почти без всяких активных движений держатся у поверхности воды, где питаются планктоном.

 

Часто накопление жира сопровождается характерными изменениями в его составе. Например, у акул Centrophorus жировые отложения на 90% представлены наиболее легким липидом - сквален. В собачьей акулы наблюдается адаптивная изменение в накоплении диацилглицеринового эфира вместо более тяжелого триацилглицерину. Когда в грудных плавников этих рыб подвешивали грузики, отношение прежде липида ко второму в них росло вдвое по сравнению с контрольным. В мезопелагичних рыб и ракообразных отмечено преимущественное накопление (до 90%) виски (природных эфиров жирных кислот и спиртов, отличных от глицерина). При больших давлениях эти липиды дольше других хранятся в жидком состоянии и, вероятно, по этим причинам накапливаются в теле глубоководных животных. В частности, глубоководный зоопланктон содержит более воска и меньше триглицеридов, чем мелководный. С выходом гидрофобных виски из водорослей и ракообразных, когда ими питаются другие гидробионты, связано появление жировых пленок на поверхности воды.

 

Крайне эффективное средство повышения плавучести - газовые включения в цитоплазме или создание специальных воздушных полостей. Газовые вакуоли имеют много планктонных водорослей, плавательные пузыри - ряд прикрепленных гидрофитов, например бурые водоросли Fucus (они помогают им держаться в вертикальном положении).

 

Большое количество газовых пузырей на талом Sargassum natans и S. fleutans превратило эти бурые водоросли в процессе эволюции из донных в гипонейстонни.

 

Газовый пузырек образуют в своей цитоплазме ракушечные амебы Difflugia hydrostatica и Arcella, воздушные камеры есть в подошве плавающих вниз щупальцами медуз Mynianictae. Образуя под педальным диском пузырек газа, всплывают к поверхности воды голодающие гидры Hydra littoralis. Каракатица Sepia officinalis имеет в спинной пластинке до 100 камер, заполненных газом или жидкостью, причем они способны активно регулировать свое положение в пространстве, перераспределяя содержание жидкости и газа в отдельных камерах. Плавательный пузырь, заполненный газом, присущ очень многим рыбам. Интересно, что в глубоководных рыб плавательный пузырь, не может служить газовым резервуаром в условиях больших давлений, часто восполняется липидами. Наивысшего развития повитрявмисни полости достигают в ряду сифонофор, благодаря чему их тело становится даже легче воды и сильно выдается из нее.

 

Один из самых распространенных способов снижения остаточной весы-повышение содержания воды в теле. Количество последней достигает в некоторых сальп, гребневиков Cestus veneris и трахимедуз Carmarina 99%. При таком содержании воды остаточная масса организма приближается к 0 и способность к пассивной флотации практически становится безграничной. В некоторых случаях удельный вес снижается путем выделения вокруг организма больших количеств слизи, хотя биологическое значение ее образования значительно шире.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+