Життя в межах внутрішніх водойм

Життя в межах внутрішніх водойм

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка

Заочне відділення

Кафедра загальної біології

КУРСОВА РОБОТА

ЖИТТЯ В МЕЖАХ ВНУТРІШНІХ ВОДОЙМ

Чернігів – 2007

ЗМІСТ

Вступ

Розділ 1. Характеристика видової та структурної різноманітності внутрішніх водойм

1.1 Характеристика популяції водних організмів (гідробіонтів)

1.2 Статевовікова структура організмів водойми

1.3 Внутрішньо-популяційна різноякісність

1.4 Внутрішньо-популяційні взаємини гідробіонтів

Розділ 2. Внутрішньо-водоймні процеси між організмами

2.1 Чисельність та біомаса організмів водойми

2.2 Регуляція чисельності організмів у водоймі

2.3 Функціональні та інформаційні зв'язки водних організмів

2.4 Щільність популяції організмів у водоймі

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Водні об'єкти, розташовані серед суходільних масивів, називають континентальними, або внутрішніми. Вони поділяються на водойми, або водні об'єкти уповільненого стоку, і водотоки — водні об'єкти прискореного стоку. Водойми уповільненого стоку — це озера, стави, болота, калюжі. Водотоки — річки і канали.

Континентальні водойми характеризуються більшим різноманіттям умов середовища в порівнянні з морськими. Це і визначає характер їх екологічної зональності. Якщо в озерах така зональність виявляється чітко, то у річках, для яких характерним є інтенсивне перемішування води, вертикальна екологічна зональність нечітка.

Досить багата видова різноманітність організмів внутрішніх водойм. Внутрішню водойму можна розглядати як свого роду екосистему, в якій відбуваються процеси життєдіяльності та безпосередньої взаємодії між водними організмами.

Видова різноманітність водойми характеризується наявністю як нижчих рослинних та тваринних організмів0 так і вищих гідробіонтів.

Ця тема досить цікава для вивчення.

Метою даної роботи є: характеристика життя та основних процесів життєдіяльності в межах внутрішньої водойми.

Досягнення поставленої мети вимагає вирішення певних завдань. Завданнями роботи є:

1)                охарактеризувати видову та структурну різноманітності внутрішніх водойм;

2)                розглянути протікання процесів життєдіяльності організмів у внутрішніх водоймах.

Розділ 1. Характеристика видової та структурної різноманітності внутрішніх водойм

1.1 Характеристика популяції водних організмів (гідробіонтів)

Популяція гідробіонтів — це сукупність морфологічно і генетично схожих гідробіонтів одного виду, які протягом тривалого часу заселяють певну акваторію. У різних ділянках гідросфери умови середовища дуже різноманітні, тому кожен вид рослин, тварин та мікроорганізмів пристосовується до умов конкретних водойм, виходячи з своїх адаптивних можливостей, і утворює групи організмів одного виду, які становлять єдине функціональне ціле — популяцію. Акваторії, де живуть окремі види, можуть істотно відрізнятись за умовами існування, і тому внутрішньовидові групи гідробіонтів утворюють ізольовані популяції, які не контактують між собою, а, отже, і не схрещуються. У процесі тривалого просторового роз'єднання виникають об'єднання гідробіонтів одного виду із схожими морфо-фізіологічними характеристиками, відповідним генофондом і єдиним життєвим циклом.

Популяція — надорганізмена біологічна система, здатна до саморегулювання. Вона обирає оптимальні умови існування, в яких найбільш ефективно можна використати природні кормові ресурси та їх енергію. При зміні умов існування популяція пристосовується до них, відповідно змінюючи інтенсивність розмноження, структуру та функціональну активність, і протягом тривалого часу може зберігати свою цілісність і відносну просторову самостійність.

Після зарегулювання стоку Дніпра і створення водосховищ відбулись зміни у видовому складі і чисельності безхребетних: популяції окремих гідробіонтів південного фауністичного комплексу поширилися далеко на північ, а чисельність видів північного походження, навпаки, почала знижуватися від верхніх у каскаді до нижче розташованих водосховищ.

У каскаді водосховищ утворились популяції представників каспійської фауни, які до того часу не піднімались Дніпром вище Дніпровсько-Бузького лиману. Цьому сприяла також їх інтродукція вченими-гідробіологами (Ю. М. Марковський, Я. Я. Цееб), яка проводилась з метою збагачення кормової бази риб. Через 20—ЗО років після вселення нових видів зоопланктону масового розвитку у водосховищах набули гіллястовусі ракоподібні — Cercopagis pengoi, Podonevadne trigona, Cornigerius maeoticus, веслоногі — Heterocope caspia. Представники каспійської пелагічної фауни вперше були виявлені у складі зоопланктону після утворення Каховського водосховища, а вже з середини 70—80-х pp. вони поширилися по всіх дніпровських водосховищах. Тих гіллястовусих та веслоногих ракоподібних дніпровських водосховищ, які походять від представників каспійської пелагічної фауни, можна розглядати як їх прісноводні популяції, що адаптувались до нових екологічних умов.

Після створення каскаду водосховищ відбулись значні зміни у видовому складі та чисельності окремих груп бентос-них організмів. Одну з провідних груп бентосу Дніпра становлять молюски, серед них домінують представники каспійської фауни — дрейсена бузька та дрейсена річкова. Перша з них до створення водосховищ була, поширена в пониззі Дніпра та в Дніпровсько-Бузькому лимані. В останні десятиріччя значно зросла популяція дрейсени бузької, яка почала витісняти навіть дрейсену річкову. Причому в профундальній частині водосховищ колонії (друзи) дрейсени на 99—100 % формуються за рахунок дрейсени бузької, а в літоралі 15—20 % припадає на дрейсену річкову. В окремих біотопах біомаса дрейсени бузької досягає 5—8 кг/м2.

У складі макрозообентосу дніпровських водосховищ значно зросла чисельність вищих ракоподібних родини гамарид (бокоплавів) — представників каспійського фауністичного комплексу. Вони мешкають у мілководній зоні, займаючи досить вузьку (не більше 0,5—1,0 м завширшки) смугу піщаних пляжів. Чисельність популяції бокоплава Pontogammarus maeoticus, який був інтродукований у водосховища, досягає 100—150 тис. екз./ м2 при біомасі 150—200 г/м2.

Наведені приклади свідчать про те, що у водосховищах сформувалися популяції тих видів риб та безхребетних, які до їх утворення були поширені в зовсім інших умовах водного середовища (солонуваті води, більш швидка течія води тощо).

Часто буває важко окреслити межі поширення популяцій у водоймах, коли мова йде про планктонні або нейстонні організми. Течія води та її вітрове перемішування можуть істотно впливати на просторове поширення гідробіонтів по акваторії. Саме цим пояснюється та обставина, що у багатьох видів планктонних організмів відсутні локально зосереджені популяції, а отже не виявляється і їх географічна мінливість. Інколи можна спостерігати у водоймах тимчасові невеликі скупчення гідробіонтів одного виду, але вони не відрізняються від інших особин того ж виду, які розселені по всій водоймі і лише іноді концентруються в одному місці. До них можуть приєднуватися інші представники водяної фауни. Такі угруповання гідробіонтів отримали назву псевдопопуляцій. На відміну від них справжні популяції є сукупністю особин, які протягом тривалого часу населюють певну акваторію, вільно схрещуються між собою (панміксія) та достатньо ізольовані від інших подібних груп гідробіонтів.

Пристосовуючись до умов середовища водойм різних типів (прісні або солоні озера, водосховища, водойми-охолоджувачі), гідробіонти одного й того ж виду можуть утворювати окремі популяції, які відрізняються своїми морфо-фізіологічними і генетичними ознаками. Такі види отримали назву поліморфних, або політипових.

Ті ж види, які не розпадаються на відокремлені групи (популяції), називають мономорфними, або монотиповими. Чим більший біологічний поліморфізм, чим більш різноманітні особини входять до складу популяції, тим легше вони пристосовуються до змін умов середовища.

Як надорганізмена біологічна система популяція складається з сукупності організмів, що формують її структуру, просторове поширення та особливості функціонування. У структурно-еволюційному ряді популяція виступає як форма існування виду, а її основна роль полягає в забезпеченні сталого функціонування виду в конкретних умовах середовища. У природному середовищі популяція будь-якого виду існує непоодиноко: поряд з нею живуть популяції інших гідробіонтів, з якими вона перебуває в трофічних та інших взаєминах — синергічних чи антагоністичних. У складі екосистеми популяція виступає як функціональна підсистема з характерним для неї обміном речовин, пов'язаним з певним положенням в філогенетичній системі.

Важливими кількісними характеристиками популяції є її щільність (або чисельність) та біомаса (кількість організмів та їх маса, що припадає на одиницю площі чи об'єму води). Більш повну характеристику популяції можна отримати при врахуванні ще й кількісних показників утилізованої ними енергії.

1.2 Статевовікова структура організмів водойми

Важливим показником популяції є її віковий склад, зокрема, наявність молодих, нездатних до розмноження особин (прегенеративна група), статевозрілих, здатних до розмноження (генеративна група), і старша вікова група, вже нездатних до відтворення організмів (постгенеративна група). Якщо умови існування популяції сприятливі і вона має достатню кормову базу, то чисельність молодих особин у ній завжди висока, що свідчить про її зростання. Якщо ж чисельність молоді низька, то це є першою ознакою того, що популяція старіє, а її чисельність і біомаса будуть неухильно знижуватись.

Важливою характеристикою популяції є її різновікова структура. Наявність особин різного віку сприяє підвищенню стійкості популяції до змін умов середовища. При цьому значно розширюється спектр кормових організмів, яких споживають особини різного віку. Сприяє гармонійному розвиткові популяції і те, що на зміну старшим генераціям приходять молодші.

Реакція популяції на зміну умов середовища, зокрема стану кормової бази, виявляється, перш за все, у зміні темпу росту, співвідношенні старих і молодших особин, в їх плодючості. Зміни вікової структури у більшості популяцій гідробіонтів відбуваються циклічно, що пов'язано з тривалістю відтворювальних циклів. Наприклад, прісноводні мізиди, ставали статевозрілими через 25—28 днів і щомісячно відтворювали нащадків. Самиці коловерток Brachionus calyciflorus уже через добу після народження відкладали яйця. При температурі водного середовища 18—22 °С тривалість життя цих планктонних безхребетних становила 10—18 діб, а у Brachionus rubens — до 24 діб.

Загальна закономірність, що характеризує зв'язок популяції з середовищем, полягає в тому, що за більш сприятливих умов зростає питома вага молоді (як наслідок більш високого темпу відтворення) та знижується смертність організмів. На вікову структуру популяцій істотно впливає наявність у водоймах хижаків, які переважно виїдають молодь. Це стосується популяцій риб, ракоподібних, молюсків та інших безхребетних.

Статева структура популяції визначається співвідношенням самців і самиць. Цей показник відображає, з одного боку, життєстійкість, а з другого — умови, в яких знаходиться популяція. Це особливо чітко проявляється у безхребетних.

Встановлено, що з погіршанням умов існування в популяції різко зменшується чисельність самиць і зростає кількість самців. Знижується і загальна чисельність особин, оскільки призупиняється відтворення популяції. З загальнобіологічної точки зору така залежність обґрунтована. Як правило, погіршання умов — це, в першу чергу, збіднення кормової бази, яка є- лімітуючим чинником продуктивності гідробіонтів. І навпаки, при поліпшенні умов у популяції збільшується кількість самиць, і вона нарощує свою чисельність. Слід проте відмітити, що життєстійкість популяції не зростає, а навпаки, спадає при значному перевищенні в ній особин жіночої статі. Найбільш стабільною, стійкою до несприятливих умов середовища, є така популяція, в якій співвідношення самиць і самців рівне 1:1, і вона найкраще зберігає генофонд.

Для багатьох видів безхребетних — гіллястовусих та зяброногих раків, коловерток — характерним є чергування двох способів розмноження — статевого і безстатевого (партеногенез). У сприятливих умовах самиці закладають яйця, які проходять нормальний цикл ембріонального розвитку, а народжена таким способом молодь досить швидко дозріває і продовжує партеногенетичний цикл аж доти, доки не зміняться умови на гірші (зниження температури, дефіцит кисню, підвищений вміст СО2 тощо). Тоді з'являються самці, які запліднюють самиць, і формуються так звані зимові яйця, або ефіпіуми, стійкі до несприятливих умов.

Серед екологічних факторів, що впливають на статеву структуру популяцій гідробіонтів, найважливішими є температура середовища, освітленість, солоність води і, як уже відзначалося, забезпеченість кормами. Про вплив температури на статеву структуру популяцій свідчать такі дані. У культурі Daphnia magna при температурі води 8 °С виявлялись лише самиці, а при 30 °С, навпаки, тільки самці. Зміна температури води в напрямку її зменшення від 30 °С супроводжувалось збільшенням у популяції числа самиць, а від 8 °С до більш високих температур — самців. Аналогічна закономірність характерна для гамарид (Gammarus salinus), рачків Macro-cyclops albidus та інших ракоподібних.

На статеву структуру популяцій істотно впливає тривалість фотоперіоду. Так, в умовах довгого світлового дня (16 год) у популяції гамарид Gammarus duebeni виявлялось у 3—12 разів більше самців, ніж самиць. При скороченні періоду освітлення до 8 год., навпаки, самиці за чисельністю переважали самців майже у 4 рази.

Статева структура популяцій, крім умов існування, залежить також від генетично обумовлених особливостей переходу гідробіонтів до статевої зрілості. Стан статевої зрілості визначається трьома стадіями: префертильною (організми нездатні до розмноження), фертильною (здатні до розмноження) та постфертильною (здатність до розмноження втрачена). У різних видів водяних тварин тривалість кожної з цих стадій істотно відрізняється. У лососевих риб префертильна стадія триває кілька років, а фертильна (період нересту) — кілька днів. Постфертильна стадія практично відсутня у деяких лососевих риб. Так, тихоокеанський лосось та озерна нерка гинуть після єдиного акту нересту, тоді як атлантичний лосось після нересту залишається живим і через деякий час стає знову здатним до розмноження. У більшості інших видів риб і безхребетних фертильна стадія розмноження досить тривала, в той час як постфертильна значно коротша.

Тривалість кожної стадії відображає не тільки її генетично обумовлену особливість, але й вплив зовнішніх факторів на стан популяції. Спрямовано змінюючи абіотичні фактори середовища, можна впливати на генеративну структуру популяції. На цій основі розроблено метод поліциклічного відтворення промислово цінних видів риб (коропа, білого амура).

1.3 Внутрішньо-популяційна різноякісність

Якщо проаналізувати велику кількість гідробіонтів однієї популяції, то можна виявити окремі організми і навіть групи організмів, які мають морфо-фізіологічні відмінності від інших. Вони можуть відрізнятись за масою, розмірами, відтінками забарвлення покривних тканин тіла, статтю та віком. Це зовнішні прояви внутрішньо-популяційної різноякісності, але можуть бути і більш глибокі — біохімічні (наявність глікогену, жиру, білка та його окремих фракцій) та фізіологічні (плодючість, швидкість росту, інтенсивність поглинання кисню, гематологічні показники тощо). Різноякісність риб окремих поколінь визначає характерний темп їх дозрівання. Наприклад, у нерестовому стаді балтійської тріски виявлялись особини, які не тільки швидше накопичували пластичні і енергетичні матеріали, але у них швидше наступало і статеве дозрівання.

Різноякісність у популяції риб виявляється вже на ранніх стадіях онтогенезу при формуванні статевих продуктів, зокрема ікри. її морфометрична і фізіолого-біохімічна мінливість зумовлюється генотипом і віком самиць, їх фізіологічним станом, умовами нагулу в період овогенезу, особливостями порційного виметування ікри під час нересту тощо. Різноякісність овулюючої ікри зумовлює подальшу відмінність у розмірах, темпі росту і розвитку, виживанні та біохімічних показниках ембріонів, личинок, мальків і більш дорослої молоді риб.

Наявність індивідуальних та групових відмінностей у гідробіонтів однієї популяції відіграє надзвичайно важливу роль в їх пристосуванні до умов середовища. Такі можливості визначаються не тільки сумою відповідних індивідуальних ознак окремих організмів, але й якісно особливими груповими ознаками. Саме різноякісність популяції гідробіонтів є тим механізмом, завдяки якому популяція може функціонувати у широкому діапазоні змін кормової бази та інших факторів середовища. Так, при значному погіршанні умов живлення коропів-цьогорічок найбільше уповільнення швидкості росту, зниження коефіцієнту вгодованості та плодючості спостерігається у найчисленнішої розмірно-масової групи риб. Пояснюється це тим, що найбільш інтенсивно виїдаються кормові організми, які за видовим складом, величиною та іншими ознаками відповідають потребам найчисленнішої групи риб. Внаслідок цього вони швидше виїдають свій корм, а далі відчувають значний його дефіцит. В той же час інші, менш численні групи молоді риб, живлячись переважно іншими кормовими організмами, краще забезпечені кормами.

Різноякісність організмів всередині популяції часто супроводжується утворенням окремих груп, які відрізняються за морфологічними, фізіологічними та екологічними характеристиками (пристосованість до певних акваторій і умов існування). У порівнянні з окремими організмами такі групи більш пристосовані до умов середовища і обумовлюють високу адаптаційну здатність популяції до їх змін.

Морфологічна, фізіологічна і екологічна внутрішньопопуляційна мінливість характерна для різних видів гідробіонтів. Причому в популяціях гідробіонтів континентальних водойм більш високих широт кількість ознак, що характеризує їх різноякісність, значно більша, ніж у тих самих видів, які мешкають ближче до екватора. Менша внутрішньопопуляційна різноякісність і у морських організмів у порівнянні з прісноводними. Така різниця пояснюється більшою стабільністю морського середовища, в той час як у внутрішніх водоймах умови значно різноманітніші.

1.4 Внутрішньо-популяційні взаємини гідробіонтів

Наприклад, інтенсивність живлення форелі в ставках зростає із збільшенням (до певного рівня) щільності (кількість організмів на одиницю площі або об'єму води) посадки. Можна спостерігати, як при появі хижаків уся зграя риб на сполох однієї рибки швидко розсіюється у різні сторони, а через деякий час знову збирається разом.

Страницы: 1, 2