|
|
Оптические свойства воды.Определяются общими законами – отражения, преломления, и рассеивания света. Попав в воду часть суммарной световой энергии, поглощается или рассеивается. Вода – полупрозрачная среда, оптически более плотная, чем воздух. Поэтому поток световой энергии попадая в воду быстро слабеет. В наиболее прозрачной воде на глубину 10 м проникает 85% солнечной энергии. На 50 м – 30%, на 100 м – 3,5%. На глубине 150 м сумеречная освещенность, а на глубине 200 м практически полная темнота. На практике надежным показателем оптических свойств воды является ее прозрачность и свет, которые зависят от наличия взвесей и планктонных организмов. В прибрежных районах прозрачность ниже. В океане возрастает из-за отсутствия планктона. Цвет воды. Цвет зависит от оптических свойств воды и толщины просматриваемого слоя. Различают синий, зеленый, и бурый. Акустические свойства воды. В воде звук распространяется на очень большие расстояния и с большей скоростью чем в воздухе. Но звуковые лучи плохо преодолевают границу вода-воздух. Скорость звука в воде равна 1400-1550 м/с. Высокочастотные колебания затухают быстрее но могут быть узконаправленные, низкочастотные распространяются на далекие расстояния но более широкие. Собственные шумы водоема создаются движением масс, а биологические шумы жизнедеятельностью животных и их скоплений.
Ход работы. 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Ознакомится с конструкцией и назначением приборов контроля физико-химических параметров воды: гидрологический термометр, батометр Нансена, батометр Молчанова, диск Секи, гидрологические зонды. 3. Измерить температуру поверхностной воды при помощи гидрологического термометра. 4. С пирса согласно принятой методике произвести замер прозрачности водоема при помощи диска Секи. 4. С пирса, при помощи батометров Нансена и Молчанова произвести отборы воды с придонного слоя, определить температуру воды. 5. При помощи портативного TDS-метра измерить соленость, жесткость и рН воды, записать в журнал. 6. В помещении для хранения, испытания и калибровки зондов ознакомится с конструкцией и функциональными предназначениями гидрологических зондов.
Контрольные вопросы. 1. Химическое строение воды 2. Термические свойства воды, теплоемкость и теплопроводность 3. Давление и плотность 4. Поверхностное натяжение 5. Химический состав природных вод 6. Оптические свойства воды 7. Акустические свойства воды. Рисунки 12 и 13.
Рисунок 12 – батометр Молчанова ГР-18.
Предназначен для взятия проб воды с различных глубин водоемов с одновременным измерением температуры воды исследуемого слоя.
Рисунок 13 – Батометр Нансена
Батометр – океанологические прибор, служащий для взятия проб воды с глубин моря. Батометр представляет собой цилиндрический сосуд с клапанами или крышками, закрывающимися под водой на заданной глубине. Лабораторная работа 3 Экологическое значение солености Цель работы:ознакомиться с особенностями населения водоемов различной солености.
Наибольшее экологическое значение для жизни водного населения имеют вещества, содержащиеся в природной воде: растворенные газы (кислород, углекислота, азот, сероводород, метан и др.), ионы минеральных солей (анионы Cl-1, S04-2, НСО3-1, Br-1, СО3-2, F2-1 и катионы Na+1, Mg+2, Са+2, К+1 и Sr+2), водородные ионы, биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния), микроэлементы (прочие элементы, содержащиеся в малых количествах), органические вещества, взвешенные вещества; их состав и концентрация. Основную долю растворенных веществ океана образуют хлориды (88,7%), в речной воде преобладают карбонаты (до 80%). Гидробионты способны избирательно поглощать и концентрировать в своих телах различные химические элементы, присутствующие в воде в ничтожно малых количествах. Для живых организмов имеет значение, как общая соленость, так и концентрация биологически активных элементов. Полная масса всех солей в граммах, содержащихся в 1 кг воды называется соленостью;выражается она в тысячных долях – промилле (‰). По концентрации солей водоемы подразделяют на пресные, солоноватые, морские и гипергалинные (пересоленные). Жизнь существует практически во всем спектре солености природных вод, от слабоминерализованной воды северных озер (0,01‰) до водоемов с самоосадочной солью (около 300‰). Переход организмов из одних водоемов в другие затруднен из-за разницы ионного состава среды К преснымотносятся водоемы с соленостью менее 0,5‰ (реки, озера, водохранилища, болота, лужи и т.д.). Население пресных водоемов имеет следующие особенности: качественную бедность, по сравнению с морской флорой и фауной; широкое географическое распространение и морфологическую изменчивость, свойственную многим видам; большое число меропланктонных, нектобентосных, амфибионтных и вторично-водных видов. Эстуарии, внутренние моря с низкой соленостью (Балтийское, Азовское, и др.) относятся к солоноватоводнымбассейнам. Соленость солоноватых вод, лежит в пределах от 0,5 до 30‰. Для солевого режима этих водоемов характерны значительные колебания. Население солоноватоводных водоемов формируется из 3-х групп организмов: эвригалинных пресноводных, эвригалинных морских и специфических солоноватоводных форм. Для населения солоноватых вод характерно малое видовое разнообразие при значительном количественном развитии («парадокс солоноватых вод»). Соленость морских вод – 30-40‰. Средняя соленость океанических вод – 35‰. Годовой ход солености характеризуется минимумом летом и максимумом зимой. В устьях рек и при ливнях в полузакрытых бухтах вода иногда сильно опресняется. С увеличением глубины соленость, как правило, возрастает (весна-осень) или остается постоянной (зима). Колебание солености связано также с образованием льда, когда соленость достигает наиболее высоких значений, и его таянием, вызывающим опреснение прибрежных вод. Водоемы с соленостью 40‰ и более являются гипергалинными (пересоленными). Гипергалинные водоемы могут быть морского (озеро Сиваш) и континентального происхождения (Мертвое море). Гипергалинные водоемы морского происхождения с соленостью 40-70‰ населены эвригалинными морскими видами. По отношению к солености организмы делятся на стеногалинные и эвригалинные. Стеногалинные организмы не выносят больших колебаний солености. К числу стеногалинных организмов относятся большинство типично пресноводных и типично морских форм (сифонофоры, коралловые полипы, мечехвосты и т.д.). Население абиссальных глубин является стеногалинным. Организмы, способные существовать в сравнительно широком диапазоне солености, образуют группу эвригалинных. Эвригалинным является население эстуариев, литоральные виды. Адаптация гидробионтов к изменениям солености Обилие гидробионтов в водоемах той или иной солености связано с их способностью к осморегуляции. Водный обмен организма со средой складывается из двух противоположных процессов: поступление воды в организм и отдачаее во внешнюю среду. Выведение воды происходит с мочой и экскрементами, а также путем испарения. Водный обмен тесно связан с солевым. По характеру водно-солевого обмена гидробионты довольно четко делятся на пресноводных и морских, хотя некоторые эвригалинные формы могут обитать и в тех и в других условиях. Для всех первичноводных(первичноводные – организмы, эволюция которых на протяжении всех геологических эпох происходила в воде, вторичноводные – их предки были обитателями суши) организмов характерно наличие проницаемых для воды покровов, поэтому различие осмотической концентрации водной среды и жидкости организма создает осмотический ток воды в сторону большего осмотического давления. Результат осмотических процессов неодинаков для обитателей разных типов водоемов. У большинства обитателей морских водоемов концентрация солей в организме близка к таковой окружающей среды, а благодаря проницаемости покровов любые изменения солености немедленно уравновешиваются осмотическим током воды. Такие организмы принято называть пойкилоосмотическими.Таковы практически все цианобактерии и низшие растения, а также большинство морских беспозвоночных животных, последних часто называют осмоконформерами. В противоположность им, животные, способные к активной регуляции осмотического давления жидкостей тела, поддерживают относительное постоянство этого параметра внутренней среды независимо от окружающей воды, таких животных называют гомойосмотическими, или осморегуляторами. Осморегуляция(осмос – толчок, давление) совокупность физико-химических процессов, обеспечивающих относительное постоянство концентрации осмотически активных веществ во внутренней среде организма животных. Пресноводные беспозвоночные и рыбы вынуждены регулировать солевой состав и осмотическое давление внутренней среды. Помимо пресноводных гомойосмотическими являются морские рыбы, и население гипергалинных водоемов Осмотическая регуляция гидробионтов делится на гипертоническую и гипотоническую. Материалы и оборудование: морские, пресноводные, ультрагалинные и солоноватоводные планктонные и бентосные организмы, плакаты, фотографии, кюветы, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы, чашки Петри, определители.
Порядок выполнения работы: 1) выполнить определение до рода или вида, указать систематическое положение каждого организма; 2) исследовать особенности морфологии, зарисовать схему внешнего строения определяемых животных; 3) пользуясь информацией об экологии и распространении изучаемых животных, изложенной в литературе, установите а) к какой экологической группе они относятся; б) какие из исследуемых организмов являются эвригалинными, какие стеногалинными. Объясните, почему вы так думаете?
Контрольные вопросы: 1. Гипотезы о происхождении населения пресных вод. 2. В каких диапазонах солености обитают представители специфических солоноватоводных видов? Приведите примеры организмов этой группы. 3. При какой солености обитают галобионты? Назовите представителей этой группы. 4. Как реагируют на изменяющуюся соленость среды гомойосмотические организмы? Лабораторная работа 4 Планктон. Адаптации к парению. Основные размерные и систематические группы зоопланктона Цель работы:исследовать основные систематические
Организмы различного происхождения и систематического положения, имеющие адаптации к одному и тому же биотопу образуют одну экологическую группу. К планктонуотносятся животные и растения, не способные к активным движениям и не способные противостоять токам воды (микроскопические водоросли, простейшие, рачки и другие мелкие животные). Жизнь в толще воды в состоянии парения, вне связи Масштабы вертикальных миграций колоссальны: копеподы длиной 1-2 мм ежесуточно мигрируют на 200 м, некоторые виды эвфаузиид – на 600-700 м. Однозначного мнения о причинах миграций нет. Предполагают, что вертикальные миграции имеют значения как кормовые, обеспечивают защиту от хищников, позволяют животным экономить энергию. Планктон подразделяют по типу водоемов: морской, пресноводный, речной и др., их географическому положению: тропический, бореальный, высокоарктический и т.п., экологическим зонам: поверхностный, глубоководный, неретический, океанический и др., степени привязанности к биотопу: голопланктон, мезопланктон и т.д. По размерам планктон принято делить на следующие группы: Мегапланктон – медузы, ракообразные, рыба-луна и другие малоподвижные морские животные размером более 5 см; Макропланктон – животные размером от 5 см до 5 мм (копеподы, щетинкочелюстные и т.д.); Мезопланктон – животные размером от 5 мм до 0,5 мм (основная масса копепод); Микропланктон – организмы размером менее 0,5 мм (микроскопические водоросли, простейшие, пелагические личинки донных беспозвоночных); Наннопланктон – организмы размером от 0,5 мм до 50 мкм (основная масса фитопланктона); Пикопланктон, или ультрапланктон – организмы размером от 50 мкм до 5 мкм (бактериопланктон). Фитопланктон представлен одноклеточными водорослями, парящими в воде (рисунок 14). Они имеют очень разнообразную форму и цвет.
Рисунок 14 – Фитопланктон
Основную массу продукции морского зоопланктона создают эвфаузииды, копеподы, щетинкочелюстные и гиперииды. В данной работе рассматриваются особенности строения и экологии представителей этих систематических групп. Класс Crustacea Oтpяд Cladocera (ветвистоусые ракообразные) относятся к числу наиболее распространенных организмов пресноводного зоопланктона. Наблюдения ведутся за живыми дафниями (Daphnia) (рисунок 15).
Рисунок 15 – Представитель Отряда Cladocera – дафния
Тело дафнии сжато с боков и все покрыто, за исключением головы, двустворчатой раковиной (карапаксом). Внутри раковины тело помещается свободно, прикрепляясь к ней только передней частью. Между стенками створок раковины и спинной поверхностью животного у самок расположена выводковая (зародышевая) камера. Край раковины на спинной стороне вытянут в длинный шип (spina). Голова согнута на брюшную сторону, лобная часть вытянута в направленный вниз и назад рострум. Большой срединный глаз, образованный слиянием эмбрионально закладывающихся двух сложных глаз, снабжен специальной мускулатурой, обусловливающей его подвижность внутри глазной камеры. У некоторых видов дафний имеется, кроме того, небольшой непарный глазок. Короткие антеннулы, являющиеся органами чувств, сочленены у самок неподвижно с головой позади рострума; на конце они несут пучок чувствительных щетинок. Антенны – единственные органы движения хорошо развиты, состоят из большого протоподита и двух ветвей, наружной, или эксоподита, и внутренней, или эндоподита, вооруженных длинными оперенными плавательными щетинками. Основную массу продукции зоопланктона морей создают эвфаузииды, копеподы, щетинкочелюстные и гиперииды. В данной работе рассматриваются особенности строения и экологии представителей этих систематических групп. Отряд Copepoda (веслоногие ракообразные).Копеподы относятся к числу самых массовых представителей морского и пресноводного зоопланктона. Тело копепод резко делится на 2 отдела. Передний отдел (цефалоторакс) состоит из головы (цефалон), из пяти грудных сегментов, образующих грудной отдел или торакс. Короткий и узкий задний отдел – брюшко (абдомен). Для определения линейных размеров копепод измеряют длину цефалоторакса, без абдомена, и ширину. Голова слитная, без следов сегментации несет 6 пар придатков: антеннулы, антенны и придатки ротового аппарата. Парные фасеточные глаза отсутствуют. Антеннулы состоят из 25 сегментов у самок и 24 – у самцов, превышают длину антенн, служат органами осязания, обеспечивают пассивное парение копепод в воде. Каждый сегмент торакса несет пару грудных ног, правая и левая ноги соединены хитиновыми пластинками, поэтому при плавании они синхронно ударяют об воду. Грудные ножки действуют как весла при гребле, отталкивая тело рачка от воды. Абдомен состоит из 4-х сегментов. К последнему сегменту брюшка присоединена фурка, несущая 2 длинные нити, способствующие парению в воде. Большинство планктонных копепод относится к 2 подотрядам – Calanoida и Cyclopoida. Подотряд Calanoida – исключительно планктонные животные, преимущественно морские (рисунок 16). Цефалоторакс значительно длиннее и шире брюшка. Антеннулы обычно длиннее тела.
Рисунок 16 – Представитель Подотряда Calanoida
Длинные антеннулы и перистые фуркальные позволяют калянидам парить в воде. Капли жира, находящиеся в полости тела рачков, уменьшают их удельный вес и способствуют парению. Опустившись на несколько сантиметров вниз, рачок делает резкий взмах грудными ножками и брюшком и поднимается на прежний уровень. Для сохранения положения в пространстве калянидам необходимо постоянно двигаться. Каляниды широко распространены в морях северного полушария. Они составляют основу кормовой базы планктоядных рыб (сельдь, анчоус Подотряд Cyclopoida преимущественно пресноводные, придонные организмы (рисунок 17). Цефалоторакс короче, чем у калянид. Антеннулы короткие, не достигают середины головогруди. Цефалоторакс шире брюшка. Самка всегда несет 2 яйцевых мешка.
Рисунок 17 – Представитель Подотряда Cyclopoida ОтрядAmphipoda (разноногие ракообразные или бокоплавы). Тело сжато с боков, первый сегмент груди сращен с головой, карапакс отсутствует, глаза сидячие, расположены по бокам головы. Грудной отдел состоит из 7 свободных сегментов. Конечности каждого сегмента имеют различное строение. Передняя пара грудных ног обычно несет клешни. Брюшко состоит из 6 сегментов, короче груди. 3 пары брюшных ног – плавательные. Разноногие ракообразные подразделяются на 3 подотряда – Hyperiidea, Gammaridea, Caprellidea. Гиперииды – это исключительно морские планктонные животные, распространенные от эпипелагиали до абиссальных глубин (рисунок 18). Самой характерной чертой строения гипериид являются крупные фасеточные глаза, занимающие большую часть головы. Тело каплеобразное, передняя часть широкая, вздутая, задняя сужена. Покровы тонкие, часто прозрачные.
Рисунок 18 – Представитель Подотряда Hyperiidea У бокоплавов тело сплюснуто с боков (рисунок 19). В отличие от большинства групп высших раков, бокоплавы лишены карапакса – черта, независимо приобретённая равноногими раками. Первый сегмент груди слит с головой, его конечности преобразованы в ногочелюсти. Остальные 7 торакомеров остаются свободными и образуют грудной отдел – переон.
Рисунок 19 – Представитель Подотряда Gammaridea Грудные ноги бокоплавов неодинаковы по строению. Первые две пары заканчиваются ложными клешнями, служащими для захвата пищи. Следующие две пары ног заканчиваются коготками, направленными назад, а три последние пары – более длинные с направленными вперёд коготками. Лишенные клешней конечности используются бокоплавами для передвижения по субстрату. Жабры отходят от первых члеников конечностей II-VII грудных сегментов (в редких случаях только на III-VI). Брюшко делится на два отдела – плеосому и уросому, каждый из которых состоит из трех сегментов. Сегменты плеосомы несут плавательные двуветвистые конечности – плеоподы. На сегментах уросомы расположены также двуветвистые прыгательные ноги – уроподы. На конце брюшка расположена анальная лопасть, не гомологичная тельсону других ракообразных. Капреллиды (рисунок 20) отличаются, главным образом тем, что первый грудной сегмент сросся с головой, а потому и первая пара ног находится на горле, ноги оканчиваются крючками и 3-я и 4-я пара часто отсутствуют; брюшной отдел зачаточный без конечностей или с недоразвитыми. Они отличаются очень вытянутым тонким телом, мешковидными жабрами на 2-4 или 3-4 члениках и состоящим не более как из 5 члеников брюшком с 1-3 парами недоразвитых ног (а у самок часто без ног). Живут в морях, ползая по водорослям, гидроидам и т. д. и питаясь мелкими животными. Наиболее обыкновенный род Caprella, с 5 парами грудных ног, жабрами лишь на 3-м и 4-м члениках груди и одночленистым зачатком брюшного отдела.
Рисунок 20 – Представитель Подотряда Caprellidea.
Отряд Euphausiacea. Эвфаузиевые – планктонные ракообразные. По внешнему виду напоминают мелких креветок. Тело полупрозрачное, карапакс на спинной стороне срастается со всеми грудными сегментами, боковые края карапакса короткие, оставляют открытыми кустистые жабры. Глаза стебельчатые, большие, черные (рыбаки называют эвфазиид «черноглазки»), имеется небольшой рострум. Грудной отдел несет 8 пар ног. Брюшной отдел состоит из 6 сегментов; брюшные ноги хорошо развиты, выполняют плавательные функции. На глазных стебельках, на основании 2-й и 7-й пар грудных ног, на нижней стороне брюшных сегментов имеются фотофоры (органы свечения) (рисунок 21).
Рисунок 21 – Представитель Отряда Euphausiacea Тип Chaetognata(щетинкочелюстные) (рисунок 22).Небольшая группа (около 40 видов) типично морских планктонных организмов. Размеры 1-9 см, тело прозрачное, удлиненное. По бокам тела 1-2 пары боковых плавников, на заднем конце – непарный хвостовой. Плавники не способны к самостоятельному движению. Изгибая тело, хетогнаты производят быстрые скачкообразные движения (еще одно название щетинкочелюстных – «морские стрелки»). Голова вооружена сильным ловчим аппаратом из 2-х пучков щетинок-крючьев, способных быстро раздвигаться и захлопываться, захватывая добычу, нередко более крупную, чем сам хищник.
Рисунок 22 – Представитель Отряда Chaetognata
На голове имеются два крупных глаза. Органы дыхания, выделения и кровеносная система отсутствуют. Продукция хищного зоопланктона морей создается в основном щетинкочелюстными. Основу рациона щетинкочелюстных составляют копеподы. Хетогнаты являются пищевыми конкурентами молоди многих видов рыб, в частности, минтая. Распространены во всех морях и океанах. Совершают суточные и вертикальные миграции. Порядок выполнения работы: 1) выполнить определение до рода или вида, указать систематическое положение каждого организма; 2) исследовать особенности морфологии, зарисовать схему внешнего строения определяемых животных; 3) установить, какие адаптации к парению имеются у копепод, щетинкочелюстных, гипериид, эвфаузид.
Материалы и оборудование: моновидовые пробы зоопланктона, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы, чашки Петри, определители. Контрольные вопросы: 1. Дать определение понятию «планктон». 2. Назовите адаптации к парению, характерные для планктона. 3. Укажите приспособления, имеющиеся у планктонных организмов для повышения сопротивления формы. 4. Приспособления планктонных организмов для уменьшения остаточного веса. 5. Значение планктона в водных экосистемах. 6. Какие систематические группы играют основную роль в зоопланктоне морей? 7. Причины и значение вертикальных миграций планктона. Лабораторная работа 5 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
