Какие приспособления выработались у организмов к обитанию в водной среде?

Вода — плотная по сравнению с воздухом среда, обладающая выталкивающей силой и являющаяся хорошим растворителем. Поэтому многие организмы, обитающие в воде, характеризуются слабым развитием опорных тканей (водные растения, простейшие, кишечнополостные и т. п.), особыми способами передвижения (парение, реактивное движение), особенностями дыхания и приспособлениями к поддержанию постоянства осмотического давления в клетках, образующих их тела. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому, как бы ни были разнообразны водные организмы, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде, Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.

Для активного перемещения в воде необходимы обтекаемая форма тела и хорошо развитая мускулатура (рыбы, головоногие моллюски — кальмары, млекопитающие — дельфины, тюлени). У активных пловцов веретенообразная форма тела, а конечности в виде ласт. Их передвижение в водной среде облегчается, кроме того, благодаря особому строению внешних покровов, выделяющих специальную смазку — слизь, снижающую трение о воду.

Вода обладает очень высокой теплоемкостью, т. е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Очень глубокие воды могут быть очень холодными, однако благодаря постоянству температуры у животных смог развиться ряд приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.

Животные могут жить на огромных океанских глубинах.

Планктонные организмы (парящие в воде) имеют приспособления, повышающие их плавучесть, такие как увеличение относительной поверхности тела за счет многочисленных выростов и щетинок; уменьшение плотности за счет накопления в теле жиров, пузырьков газа (одноклеточные водоросли, простейшие, медузы, мелкие рачки).

Очень важен для жизни солевой состав воды.

Для организмов, живущих в водной среде, характерны также приспособления к поддержанию водно-солевого баланса. Пресноводные виды имеют приспособления для удаления избытка воды из организма. Этому, например, служат сократительные вакуоли у простейших. В соленой воде, напротив, приходится защищать организм от обезвоживания, что достигается повышением концентрации солей в теле.

Еще один способ поддерживать свой водно-солевой баланс — это перемещение в места с благоприятным уровнем солености.

И наконец, постоянство водно-солевой среды организма обеспечивают непроницаемые для воды покровы (млекопитающие, высшие раки, водные насекомые и их личинки).

Растениям для жизни необходима световая энергия Солнца, поэтому водные растения обитают только на тех глубинах, куда способен проникнуть свет (обычно не более 100 м). С увеличением глубины обитания в клетках растений изменяется состав пигментов, принимающих участие в процессе фотосинтеза, что позволяет улавливать проникающие в глубину части солнечного спектра.

Удерживаться в толще воды помогает им к тому же характерная форма тела, напоминающая парашют.

Растения же выживают только в верхнем слое воды, куда попадает лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Этот слой называют фотической зоной. Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже в наиболее прозрачных океанских водах толщина фотической зоны не превышает 100 м. Животные больших глубин питаются либо живыми организмами, либо останками животных и растений, постоянно опускающимися вниз из верхнего слоя.

Подобно наземным организмам водные животные и растения дышат, им требуется кислород. Количество растворенного в воде кислорода снижается с увеличением температуры. Причем в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И наоборот, полярные воды богаты планктоном — мелкими рачками, которыми кормятся рыбы и крупные китообразные.

Особенное значение для организмов имеют ионы Са^2+. Моллюскам и ракообразным кальций совершенно необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в ней на литр содержится менее 0,5 г растворенных солей. Морская вода отличается постоянством солености и содержит в среднем 35 г солей в одном литре.

* 8.Какие типы питания существуют в природе и в чём их принципиальное различие?

Организмы, синтезирующие необходимые для них питательные вещества, называются автотрофными («самопитающимися»). Автотрофам для их существования достаточно наличия воды, двуокиси углерода, неорганических солей и подходящего источника энергии. Зеленые растения и пурпурные бактерии являются фотосинтезирующими автотрофами: они получают энергию, необходимую для синтеза органических молекул, от солнечного света. Некоторые бактерии являются хемосинтезирующими автотрофами; они получают энергию за счет окисления неорганических соединений, например аммиака или сероводорода. Например, нитритные бактерии (Nitrosomonas) окисляют аммиак до нитритов; Nitrobacter и другие нитратные бактерии окисляют нитриты до нитратов. Железные бактерии окисляют закисное железо до окисного. Некоторые другие бактерии окисляют сероводород до сульфатов. Энергия, полученная при этих процессах окисления, превращается в биологически доступную энергию АТФ, которая может быть использована для синтеза любых органических веществ, необходимых для поддержания жизни и роста. Нитритные и нитратные бактерии, встречающиеся в огромных количествах, играют также важную роль в круговороте азота: в результате их жизнедеятельности аммиак превращается в легко доступные для зеленых растений нитраты.

В отличие от автотрофов гетеротрофные организмы неспособны синтезировать питательные вещества из неорганических соединений. Гетеротрофы вынуждены поэтому либо жить за счет автотрофов, либо питаться разлагающимися остатками. К гетеротрофам относятся все животные, грибы и большинство бактерий.

Существуют различные типы гетеротрофного питания. Гетеротрофы могут поедать целые организмы или отдельные их части, а затем переваривать эту пищу и наконец всасывать в ходе процесса, называемого голозойным питанием. Голозойные организмы вынуждены постоянно отыскивать, ловить и поедать другие организмы. Лягушки ловят и поедают мух, кошки поедают птиц, соколы поедают мышей. У голозойных животных в процессе эволюции развились разнообразные чувствительные, нервные и мышечные структуры, помогающие им находить и ловить пищу. Превращение этой пищи в низкомолекулярные соединения, которые могут быть усвоены, происходит при помощи пищеварительной системы. Насекомоядные растения, такие, как венерина мухоловка, росянка  помимо способности к фотосинтезу, обладают способностью улавливать и переваривать насекомых и других мелких животных. От этих организмов растения получают аминокислоты и другие соединения азота, которые ускоряют их рост.

Травоядные животные питаются зелеными растениями и получают из содержимого растительных клеток богатые энергией соединения, которые растения синтезируют, используя энергию солнечного света. Другие голозойные животные — плотоядные (мясоеды) — поедают других животных, питающихся растениями. Многие животные всеядны — они могут питаться как растениями, так и животными. Но в конечном итоге все гетеротрофные организмы получают богатые энергией питательные вещества от автотрофных организмов — зеленых растений, которые используют для синтеза этих соединений солнечную энергию.Есть, впрочем, и всеядные животные, которые могут питаться и растительными и животными организмами, например медведь, свинья. К всеядным гетеротрофам относится и человек.

Дрожжи, плесневые грибы и большинство бактерий не могут заглатывать твердую пищу; они поглощают необходимые им органические вещества непосредственно через клеточные стенки. Такой тип гетеротрофного питания называется сапротрофным. Сапротрофы могут расти только в таких местах, где имеются разлагающиеся организмы, животные или растительные, или же скопления продуктов жизнедеятельности растений и животных.

Для некоторых сапротрофов источником энергии, помимо сахаров, могут служить другие органические соединения. Например, хлебная плесень (Neurospora) развивается только на средах, содержащих, помимо солей и сахара, витамин биотин.

Третий тип гетеротрофного питания, встречающийся как у растений, так и у животных, это паразитизм. Паразит живет внутри или на поверхности организма растения или животного, называемого хозяином, и питается за счет последнего. Почти каждый живой организм служит хозяином для одного или большего числа паразитов. Некоторые растения, например омела, питаются частично как паразиты, частично как автотрофы; они содержат хлорофилл и поэтому способны синтезировать некоторые питательные вещества, но ряд других питательных веществ они получают от других растений, врастая в их стебли своими корнями. Паразиты питаются, либо заглатывая и переваривая твердые частицы, либо всасывая органические вещества через клеточные стенки из соков или тканей организма-хозяина. Одни паразиты почти безвредны или совершенно безвредны для хозяина, который иногда даже не замечает их присутствия. Другие вызывают у хозяина определенные заболевания, разрушая его клетки или выделяя токсичные продукты, которые вмешиваются в процессы его обмена веществ. К патогенным (болезнетворным) паразитам человека и животных относятся вирусы, бактерии, грибы, простейшие и ряд червей. Большинство болезней растений вызывается паразитическими грибами, некоторые другие — вирусами, червями или насекомыми.

Билет №17