Жизнь в водной среде
Для обитателей морей и рек важнейшими факторами среды являются температура, свет, содержание в воде кислорода и минеральных солей.
Содержание минеральных солей в природных водоемах меняется очень сильно — от сотых долей грамма на литр в почти дистиллированной воде ледниковых озёр до 35 г/л в океане. Но самая солёная вода — в Мёртвом море (230 г/л). В ней практически невозможно утонуть — плотный рассол выталкивает человека наверх. Поверхность тела водных существ в той или иной мере проницаема для различных веществ. Поэтому в зависимости от концентрации солей в воде создаётся угроза их вымывания или, наоборот, обезвоживания организма. Чтобы избежать как «недосола», так и «пересола», клетки водных организмов должны уметь «распознавать» различные вещества и поддерживать нужную их концентрацию.
Хотя вода кажется бесцветной, она поглощает свет. С глубиной освещённость быстро падает, поэтому растения населяют только верхнюю — фотическую — зону, где ещё возможен фотосинтез (как правило, не глубже 50—100 м). Кроме того, вода поглощает свет в красной области спектра и рассеивает — в голубой. Поэтому в океане вблизи нижней границы фотической зоны преобладает зелёный свет. Основной фотосинтетический пигмент всех растений — хлорофилл — слабо поглощает свет в зелёной области спектра (этим и объясняется зелёная окраска этих растений). Однако у более глубоководных бурых и красных водорослей есть ещё и другие пигменты (фикобилины и ксантофиллы), погло-щаюшие преимущественно зелёный свет и придающие растениям красновато-бурую окраску. Именно они позволяют водорослям проникать на большую глубину, где не могут существовать зелёные растения.
Температура в природных водах колеблется от -8 °С в некоторых очень солёных озёрах до 96 °С в горячих источниках. Тепло поступает в водоёмы главным образом с солнечной радиацией через атмосферу, а уходит при испарении воды в пору холодов и во время таяния льда. Важную роль в перераспределении тепла играют и океанические течения.
Сезонные перепады температуры в водоёмах, особенно в океанах, выражены гораздо слабее, чем в наземной или воздушной среде. Вода обладает необычай-но высокой теплоёмкостью, поэтому водоёмы очень медленно охлаждаются зимой и нагреваются летом, играя роль своеобразных аккумуляторов тепла. Кроме того, у пресной воды есть ещё одно важное свойство: её плотность максимальна при 4 °С, а при дальнейшем охлаждении она понижается. Зимой холодные подлёдные воды не погружаются вглубь, а «плавают» на более тёплых; летом же прогретые воды не опускаются ко дну, где находится более холодная и потому более плотная вода. Такое расслоение играет большую роль и в перераспределении питательных веществ, которые весной выносятся глубинными водами на поверхность.
Вода гораздо плотнее воздуха; следовательно, все её обитатели испытывают сильное давление (это легко почувствовать, нырнув поглубже). При погружении на каждые 10 м давление увеличивается на 1 атмосферу. В глубинах океана давление достигает 1000 атмосфер и больше. При этом сдвигается направление многих химических реакций, меняется их скорость. Лишь немногие живые организмы смогли приспособиться к такому давлению, причём быстрый подъём на поверхность оказывается для них губительным. Большинство свободно плавающих организмов обладают специальными приспособлениями, регулирующими плавучесть, и изменение давления позволяет им определять, на какой глубине они находятся.
Кроме немногих микроорганизмов, кислород необходим для жизни всем. Однако в воде он растворяется слабо и распространяется очень медленно. Поэтому водные животные вынуждены принимать специальные меры, чтобы обеспечить себя кислородом: поддерживают постоянный ток воды над органами дыхания, увели-чивают поверхность тела, обзаводятся особыми дыхательными пигментами либо то и дело выныривают на поверхность подышать. Особенно сильно падает концентрация кислорода при интенсивном разложении (окислении) органических веществ. В тёплую погоду, когда растворимость кислорода в воде снижается, а разложение органики усиливается, в водоёмах могут возникать так называемые заморы, когда рыба просто задыхается.
