Планктон и нектон

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.Г.ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

 

 

 

 

Планктон и нектон

РЕФЕРАТ

 

 

Студентки 1 курса 142 группы

направления 06.04.01 «Биология»

профиль «Структура и функционирование экосистем»

биологического факультета

Большаковой Дарьи

 

 

 

 

Проверил

к.б.н., доцент               ______________________                    М.В. Ермохин

 

 

 

 

Саратов, 2017 г.

Введение

Мировой океан населён древней флорой и фауной, в состав которых входят свыше 200 тыс. видов. Население суши в целом представляет собой геологически молодое производное от морского. О разнообразии морской фауны говорит тот факт, что из 63 классов животных в Мировом океане представлены 52, только морскими формами — 31. Несколько иная картина наблюдается у растений: из 33 классов в морях встречаются 10 и только в морях —5. Это связано с тем, что в водной среде растения могут успешно существовать во взвешенном состоянии без развития опорных и проводящих элементов. В результате эволюционное развитие растений в море практически остановилось на уровне водорослей. Роль цветковых растений в море очень невелика, причем все они — вторичные вселенцы, подобно морским млекопитающим и рептилиям. К основным представителям морской флоры относятся одноклеточные водоросли (диатомовые, пе- ридиниевые, кокколитофориды), в значительно меньшей степени — многоклеточные, обитающие в прибрежной зоне (зеленые, бурые и красные), и грибы. Во всей толще воды и донных отложениях в огромном количестве встречаются бактерии и актиномицеты. Из животных наибольшее значение имеют фораминиферы и радиолярии, губки, кишечнополостные; полихеты, моллюски, мшанки, ракообразные, иглокожие, рыбы и млекопитающие.

2. Планктон

Слово «планктон» произошло от греческого planktos, что означает «странствующий». Это не случайно – планктон действительно не может противостоять действию течения, в отличие от своего ближайшего «коллеги» - нектона. На суше невозможно найти жизненную форму похожую на планктон. В толще воды постоянно парят живые существа. Вода из-за своей плотности и сопротивления позволяет им это делать, в то время как на суше все летающие животные рано или поздно опускаются на землю. Однако не стоит говорить о планктоне, как о статической массе микроскопических организмов. Хотя планктон в массе своей и состоит из крошечных ракообразных, диатомных, личинок рыб и растений, в нем встречаются и довольно крупные представители, такие как мелкие медузы (например, гигантская медуза Арктическая Циана достигает длины 12 метров). Некоторые жизненные формы могут в течение суток перемещаться вертикально на сотни метров. Это явление называется «суточная вертикальная миграция».

Планктон разделяют на несколько групп:

1. Фитопланктон. Слово произошло от греческого phyton, что переводится как «растение». В его состав входят мелкие водоросли, плавающие у самой поверхности воды, где много солнечного света, необходимого для фотосинтеза.
2. Зоопланктон. От zoo – животное. Состоит из простейших и многоклеточных животных, таких как ракообразных. Зоопланктон питается фитопланктоном.
3. Бактериопланктон. Состоит из бактерий и архей, которые участвуют в процессе реминерализации, т.е. превращении органических форм в неорганические.

Таким образом, данная классификация делит весь планктон на три большие группы: производителей (фитопланктон), потребителей (зоопланктон) и утилизаторов (бактериопланктон).

Существует и другая классификация, которая делит планктон по размеру животных форм, начиная с вирусов (наннопланктон) и заканчивая мегапланктоном, состоящим из крупных (более 2 см.) медуз, головоногих, гребневиков и т.д. Наиболее распространен на нашей планете наннопланктон, состоящий из животных меньше 2 мкм. Открытие существования этого вида планктона произошло совсем недавно, в 1980-х годах.

Многие планктонные организмы проводят всю жизнь в толще воды, другие пребывают в планктонном состоянии только на личиночных стадиях. Чтобы парить в воде и как можно медленнее опускаться на дно, планктонные организмы увеличивают свою удельную поверхность по сравнению с удельным весом. Во-первых, большинство планктонных организмов имеют маленькие размеры и тем самым их поверхность относительно велика по отношению к весу, во-вторых, они уплощаются и сильно расчленяют свое тело за счет выступов, шипов и придатков. Есть у планктонных организмов и органы движения, но они помогают им только парить в толще воды, но с помощью этих органов движения нельзя совершать миграции на большие расстояния и противостоять более или менее значительным течениям воды. У крупных планктонных организмов вес тела снижается за счет редукции тяжелых образований. Например, крылоногие моллюски, плавающие в толще воды, лишены выростов раковины или она у них слабо развита. Планктонные жгутиковые организмы, радиолярии, веслоногие и ветвистоусые рачки, а также икра рыб, содержат жир в протоплазме и тем самым уменьшают свой вес. Многие гидробионты сильно обводнены, в них содержится до 99% воды, поэтому их способность парить в толще воды повышается настолько, что они практически не опускаются на дно.

Распространен планктон по всему мировому океану. Главным условием его образования является достаточное количество солнечного света и наличия в воде органических питательных веществ – нитратов и фосфатов. Причем часто определяющим фактором является именно второй. Так, в тропических и субтропических водах света довольно много в течение всего года, однако малое количество органических соединений обуславливает низкое содержание планктона в воде.

Значение планктона в мировом океане трудно переоценить. Он играет роль кормушки большинства рыб в молодом возрасте. Течения собирают планктон в так называемые поля нагула, на которых пасутся китообразные, а так же китовые акулы. Некоторые киты даже совершают сезонные миграции, следуя за полями планктона.

Мелкие растения на поверхности воды участвуют в фотосинтезе, и являются важным элементом всей системы круговорота кислорода на планете. Объем фитопланктона в мировом океане громаден, так что не стоит списывать его со счетов, предполагая, что кислород выделяют только наземные растения. Планктон же является и крупнейшим источником углерода на Земле. Дело в том, что используя его в качестве пищи, животные переводят планктон в биологическую массу, которая затем оседает на морском дне, т.к. тяжелее воды. Этот процесс известен в научных кругах как «биологический насос».

Важность изучения планктона подчеркивает тот факт, что наука даже выделила отдельный раздел в биологии, который занимается его изучением – планктонология.

Среди водорослей по численности и биомассе доминируют диатомовые, особенно в водах Арктики, Антарктики, умеренных широт и эвтрофных районов тропиков. В более олиготрофных районах низких широт могут преобладать кокколитины, близ берегов здесь иногда в огромных количествах развиваются перидиниевые, окрашивающие воду в красный цвет («красные приливы»). В этих же районах нередко высокой численности достигают синезеленые (Семина, 1977). Суммарное количество фитопланктона в Мировом океане оценивается в 1,5 млрд. т. В отдельных районах количество водорослей сильно колеблется в зависимости от концентрации биогенов, световых условий, особенностей циркуляции вод, выедания зоопланктоном. Средняя численность водорослей в разных районах колеблется от 102 до 105 клеток на литр, биомасса — от 0,5 мг до 1 г/м3.

Основная масса фитопланктона морей сосредоточена в слое 100—150 м. Большая часть их находится выше основного пикноклина — ближайшего к поверхности слоя скачка плотности, существующего в течение всего года.

В умеренных и высоких широтах наибольшая концентрация водорослей наблюдается в самом поверхностном слое, а в тропических, где солнечная радиация выше, — на глубине 10—15 м.

Зоопланктон по своему видовому составу в наибольшей степени представлен ракообразными, в первую очередь веслоногими, звфаузиидами, мизидами, амфиподами, ветвистоусыми, ракушко- выми и личинками усоногих. Из 1200 видов морских планктонных ракообразных к веслоногим относятся 750, к амфиподам — более 300 и к эвфаузиидам — свыше 80. Большим числом видов представлены в морском планктоне простейшие, среди которых лидируют жгутиковые Phaeocystis и Noctiluca, многочисленные радиолярии и некоторые инфузории из семейства Tintinnoidea. Примерно 4000 видов включают кишечнополостные, к наиболее массовым формам которых относятся ряд медуз, сифонофор и особенно гребневиков. Планктонных моллюсков насчитывается около 180 видов, преимущественно представленных крылоногими. Крайне разнообразны и многочисленны в планктоне личинки донных безпозвоночных. В количественном отношении наибольшее значение имеют веслоногие, на долю которых приходится до 70—90% всей биомассы зоопланктона. Среди них особенно многочисленны представители рода Calanus.

Средняя биомасса зоопланктона в разных районах Мирового океана колеблется в очень широких пределах. Так, в верхнем 100- метровом слое воды она в местах апвеллингов достигает 500 мг/м3 и более, в водах Субарктики и Субантарктикй — соответственно около 200—500 и 100—200 мг/м3. Наиболее беден зоопланктон в районах центральных южных круговоротов (менее 25 мг/м3) и в водах северных субтропических круговоротов (25—50 мг/м3). Сравнительно высока биомасса зоопланктона (100—200 мг/м3) в экваториальных, интенсивно перемешиваемых водах.

Суммарное количество зоопланктона в Мировом океане оценивается в 21,5 млрд. т, из которых около 9 млрд. т приходится на долю макропланктона, 12 млрд. т представлено мезопланктоном и 1 млрд. т — микропланктоном.

3. Нектон

Нектон отличается от планктона тем, что его представители совершают значительные передвижения, а не просто парят в воде. У планктонных организмов, например, у медуз, ветвистоусых и веслоногих рачков, есть органы передвижения, однако они не могут следовать по определенному курсу, и полностью подвластны течению воды Нектонные организмы в противоположность планктонным приобрели ряд приспособлений, позволяющих им двигаться, плыть, скользить по воде, а иногда даже летать по воздуху на десятки метров (летучие рыбы, кальмары).

Чаще всего движение в воде осуществляется за счет изгибания тела. Три группы животных изгибают свое тело в вертикальной плоскости - китообразные, пиявки и немертины. Остальные изгибают свое тело в горизонтальной плоскости (личинки насекомых, змеи и рыбы). Представители нектона взяли на вооружение силу реактивной струи. Личинки насекомых, таких как стрекоза, втягивают и выбрасывают воду из задней кишки, а у головоногих моллюсков для этой цели есть специальное приспособление, застегивающееся на хрящевые кнопки. Это мешок, из которого вода силой мышц выбрасывается в специальную воронку. У многих нектонных организмов для уменьшения сопротивления воды выработалась обтекаемая форма, при которой наблюдается наименьшее сопротивление. А китообразные приспособились гасить вихревые потоки специальными структурами кожи, другие, как рыбы я миксины или же черви-немертины, покрывают свое тело слизью, которая играет роль смазки и уменьшает сопротивление воды. Раньше уже говорилось, что нектонные организмы приобрели способность не только плавать, но и прыгать. Так, рыба периофтальмус, ударяя по поверхности воды плавниками и хвостом, перепрыгивают небольшую речку от берега до берега. Совершают прыжки киты и дельфины. Кит-горбач своим прыжком оглушает рыбу, которой он затем питается.

Некоторые таксоны традиционно рассматриваются как переходные между нектоном и бентосом; существует даже термин нектобентос – животные, плавающие в придонных слоях воды. Это как донные рыбы, питающиеся бентосом (скаты, камбалы, бычки, вьюновые), так и крупные плавающие ракообразные (некоторые креветки, мизиды и бокоплавы), из моллюсков – многие осьминоги и каракатицы. В наибольшей степени грань между экологическими группами гидробионтов размывают обитатели зарослей макрофитов, многие их которых сочетают в себе свойства нектона, планктона, бентоса и перифитона.  

К нектону в основном относятся рыбы, млекопитающие, головоногие моллюски и высшие раки. Обитающие в море рыбы относятся к морским — живущим только в море, проходным — как правило, откармливающимся в море и нерестящимся в реках, и к полупроходным — обитающим в прибрежье морей и размножающимся в низовьях рек. Из морских рыб в северном полушарии наиболее многочисленны сельдевые (сельдь, сардина, мойва, кильки, хамса), на втором месте стоят тресковые (треска, пикша, сайда, навага, хек, минтай), на третьем — окунеобразные (скумбрия, тунцы, морской окунь, ставриды). Проходные рыбы наиболее богато представлены лососевыми и осетровыми, среди полупроходных рыб в первую очередь следует назвать воблу, леща, сазана, многих бычков. Из водных млекопитающих наибольшее значение в нектоне морей имеют китообразные. Усатые киты встречаются преимущественно в бореальной и нотальной областях, дельфины и косатки столь же обычны в водах более низких широт. Очень многочисленны в морях ластоногие, из которых в Тихом океане обитают ушастые тюлени, а в арктических морях северного и южного полушарий — настоящие тюлени.

Головоногие моллюски представлены в нектоне преимущественно кальмарами. В Северном море в больших количествах встречаются северный кальмар Loligo forbesi, у восточных берегов США собираются для размножения огромные стада американского кальмара L. peali. Очень обычны в теплых водах каракатицы Sepia officinalis, а в северных — Rossia. Среди нектонных ракообразных наиболее многочисленны креветки. Суммарное количество нектонных организмов в Мировом океане оценивается в 1 млрд. т.

С глубиной очень быстро снижается видовое богатство и количество нектона, в частности рыб, иногда проникающих на 7—8 км от поверхности (например, Careproctus amblystomopsis). Среди них есть первично- и вторичноглубоководные. Первые (удильщики, светящиеся анчоусы, большероты и др.) представлены семействами, подотрядами и отрядами, все виды которых глубоководны и характеризуются очень широким географическим распространением. Вторичноглубоководные (главным образом некоторые окунеобразные) не представлены крупными таксонами и имеют не столь широкие ареалы.