Газовый режим

Учебные материалы по биологии / Адаптация организмов к обитанию в водной среде / Газовый режим

Основные газы в водной среде - кислород и углекислый газ; сероводород и метан имеют второстепенное значение.

Наличие и количество растворенного кислорода в воде для гидробионтов является важнейшим экологическим фактором. Кислород поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. Его содержание в верхних слоях воды составляет 6-8 мл/л, что в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Содержание О2 в воде обратно пропорционально ее температуре и солености. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться дефицит кислорода из-за усиленного его потребления, а около дна водоемов условия могут быть близкими к анаэробным [5]. При застойном режиме в небольших водоемах вода также резко обедняется кислородом. При концентрации ниже 0,3-3,5 мл/л жизнь аэробов в воде невозможна. Содержание кислорода в условиях водоема оказывается лимитирующим фактором.

Виды способные переносить широкие колебания содержания кислорода в воде - эвриоксибионты. К ним относятся пресноводные олигохеты, брюхоногие моллюски (Viviparus viviparus). Очень слабое насыщение воды кислородом из рыб могут выдерживать сазан, линь, караси. Однако многие виды являются стеноксибионтными, т. е. могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом, например радужная форель, кумжа, гольян и др. Многие виды живых организмов способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние, так называемый аноксибиоз, и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание гидробионтов осуществляется как через поверхность тела, так и через специализированные органы - жабры, легкие, трахеи и даже через кожные покровы. У отдельных видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания (двоякодышащие рыбы, сифонофоры, дискофанты, многие легочные моллюски и др.). Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как энергетически более выгодный, и поэтому нуждаются в контактах с воздушной средой. К ним относятся ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и т. д.

Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям - заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние - повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода. Иногда заморы возникают и в морях.

Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде газов, образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов - метана, сероводорода, СО2 и др.,

Наряду с недостатком кислородом в водной среде живые организмы могут испытывать недостаток СО2. СО2 является одним из составляющих процесса фотосинтеза. Углекислота поступает в воду в результате растворения СО2 содержащегося в воздухе, дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов. Содержание углекислого газа в воде колеблется в пределах 0,2-0,5 мл/л, или в 700 раз больше, чем в атмосфере. СО2 растворяется в воде в 35 раз лучше кислорода. Морская вода является главным резервуаром углекислого газа, так как содержит от 40 до 50 см3 газа на литр в свободной или связанной форме, что в 150 раз превышает его концентрацию в атмосфере.

Углекислый газ, содержащийся в воде, принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных и обеспечивает фотосинтез водных растений. При интенсивном фотосинтезе растений идет усиленное потребление углекислого газа (0,2-0,3 мл/л в час), что приводит к ее дефициту. На увеличение содержания СО2 в воде гидрофиты реагируют, повышая фотосинтез.

Кислород и углекислый газ очень важны для жизни гидробионтов. Они участвуют в процессах дыхания и фотосинтеза - наиболее важных процессов для жизнедеятельности водных организмов.