Пищевая элективность гидробионтов кратко

Обновлено: 06.07.2024

Гидробиология – наука о жизни организмов в воде. Предмет, методы и задачи гидробиологии. История возникновения и развития гидробиологии. Основные термины и понятия гидробиологии. Основные направления современной гидробиологии. Задачи гидробиологических исследований на рыбохозяйственных водоемах и методы их реализации. Перспективные направления развития гидробиологии в Беларуси.

Вода как среда жизни. Абиотические факторы среды обитания и их экологическое значение. Физико-химические свойства воды и грунта. Химический состав и строение молекул воды. Термические и оптические свойства воды. Термический режим водоемов. Экологическое значение плотности и давления воды для гидробионтов. Растворенные и взвешенные в воде вещества. Химический режим природных вод. Активная реакция и окислительно-восстановительный потенциал. Световые условия в воде, восприятие света гидробионтами. Влияние на гидробионтов солнечной и ионизирующей радиации, звука, электричества, магнетизма.

Условия жизни гидробионтов в Мировом океане

И континентальных водоемах

Общие сведения о водоемах, понятие биотопа. Биотопы водоемов. Мировой океан. Экологические зоны и биологические ресурсы Мирового океана. Условия жизни гидробионтов в Мировом океане. Население Мирового океана. Континентальные воды, реки, озера, искусственные водоемы. Население континентальных водоемов и условия жизни в них. Адаптация организмов к условиям пелагиали и бентали водоемов. Планктон и нектон. Приспособление планктонных организмов к условиям обитания. Плавучесть, снижение остаточного веса, движение, миграции. Бентос, перифитон, нейстон, плейстон. Приспособление к условиям обитания, движение, миграции. Подземные и
интерстициальные воды, особенности существования в них гидробион-тов. Видовое разнообразие гидробионтов, населяющих водоемы Республики Беларусь, и их практическое значение.

Основные процессы жизнедеятельности гидробионтов

В гидросфере

Дыхание гидробионтов и особенности строения их дыхательных органов. Адаптация гидробионтов к газообмену. Интенсивность дыхания. Зависимость интенсивности газообмена от биологических особенностей организмов и условий среды. Газообмен как показатель обмена веществ и энергии в водоемах. Устойчивость гидробионтов к дефициту кислорода и заморные явления в водоемах.

Водный и солевой обмен у гидробионтов. Защита от высыхания и существование в высохшем состоянии. Защита от осмотического обезвоживания и обводнения. Выбор осмотически оптимальной среды. Осморегуляция и осмоизоляция. Существование гидробионтов в условиях различной солености. Пассивный и активный солевой обмен.

Питание и пищевые взаимоотношения водных организмов

Кормовые ресурсы, кормовая база и кормность водоемов. Трофическая классификация водоемов: олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные, дистрофные. Классификация гидробионтов в зависимости от характера питания. Автотрофы и гетеротрофы. Способы добывания пищи. Фильтрация, седиментация, детритофагия, пастьба, охота. Спектры питания и пищевая элективность гидробионтов. Количественный анализ элективности питания. Интенсивность питания и эффективность использования пищи. Режимы питания гидробионтов. Трофические группировки и трофические зоны в бентали водоемов. Особенности питания гидробионтов. Принципы классификации природных водоемов Беларуси по уровню трофности.

Основные характеристики популяций гидробионтов в водных сообществах, обусловливающие трансформацию веществ

И энергии в гидросфере

Роль и функция популяций в гидросфере. Структура популяций и внутрипопуляционные отношения. Численность и плотность популяций, возрастная и половая структуры, внутрипопуляционные отношения. Рождаемость, плодовитость, смертность, выживаемость гидробионтов. Динамика численности и биомассы популяций гидробионтов: суточная, сезонная, годовая. Скорость роста популяций, энергобаланс.

Гидробиоценозы, их функциональная роль в гидросфере. Структура гидробиоценозов: видовая, хорологическая, размерная, трофическая.

Межвидовые отношения в гидробиоценозах. Нейтрализм и конкуренция, хищничество и паразитизм, протокооперация и мутуализм, комменсализм и аменсализм. Стимуляция и ингибирование. Сукцессии гидробиоценозов и их формы.

Биоценозы Мирового океана и континентальных водоемов. Биоценозы подземных вод.

Круговорот материи и энергопоток в гидросфере. Аккумуляция материи в гидросфере. Вынос материи из гидросферы на сушу и в тропосферу.

Спектры питания. По степени разнообразия потребляемой пищи среди гидробионтов различают эврифагов (полифагов), питающихся многими объектами, и стенофагов, живущих за счет небольшого ассортимента кормов. В зависимости от того, какая пища имеет в жизни гидробионтов наибольшее значение, среди них различают грунтоедов, детритофагов, фитофагов, зоофагов и фитозоофагов. В свою очередь фитофаги подразделяются на перифитофа-гов, фитопланктофагов и фитобентофагов, а зоофаги — на зооплан-ктофагов и зообентофагов. По значению в питании различают пищу основную, которой преимущественно наполнен кишечник, второстепенную, встречающуюся постоянно, но в небольшом количестве, и случайную, поедаемую редко и в малых количествах. Для более точной характеристики спектра питания устанавливается состав корма и количественное значение отдельных объектов, выраженное частотой их встречаемости, численностью или весом. Последний показатель дает наилучшее представление о значении тех или иных объектов в пище и потому используется наиболее часто.

Спектр питания может полностью изменяться по мере роста животных. Например, пища личинок воблы и леща в основном состоит из бактерий, на смену которым по мере роста рыб приходят планктонные рачки, а еще позже—моллюски и другие бентосные организмы. Размер потребляемых объектов, как правило, повышается с возрастом.

Пищевая элективность. Выборочность питания хорошо прослеживается у гидробионтов, начиная с простейших и кончая млекопитающими, причем наблюдаются у животных, захватывающих пищевые объекты как дифференцированно, так и недифференцированно. Среди простейших наиболее изучены в отношении набирания пищи инфузории.

У червей, питающихся грунтом, пищевая избирательность проявляется в его захвате из более поверхностного слоя, где концентрация органического вещества выше. Пищевая элективность моллюсков прежде всего проявляется в выборе способа питания, обеспечивающего наибольший трофический эффект. Так, Bithyniatentaculataи Vatvatapiscinatis, обитая на твердом субстрате, интенсивно отфильтровывают водоросли, а находясь в толще воды как фильтраторы, не питаются.

Интенсивность питания и степень усвоения пищи

Под интенсивностью питания понимается количество пищи, потребляемое в единицу времени и отнесенное к весу самого потребителя. Количество съеденной пищи обычно характеризуется величиной суточного рациона, т.е, весом корма, потребленного за сутки. Для выражения интенсивности питания служит пищевой индекс — процентное отношение величины суточного рациона к весу животного. Некоторое представление об интенсивности питания животного даст его накормленность, характеризуемая индексом наполнения, под которым понимается отношение веса пищи, содержащейся в кишечнике, к весу самого организма.

Величина суточного рациона может быть определена непосредственным учетом съеденного корма, по изменению концентрации пищи в присутствии животных, путем реконструкции веса потребленных организмов по их неперевариваемым остаткам, по количеству нейтрального вещества, подмешиваемого в пищу и обнаруживаемого в фекалиях. Если известен индекс наполнения (/) и время (t), за которое пища проходит сквозь кишечник, то суточный рацион (R) можно вычислить по формуле


где tвыражается в часах, Rи / — в процентах от веса животного. Потребленная организмами пища, в той или иной степени перевариваясь, идет на синтез различных веществ тела. Усвояемость пищи с одной стороны определяется ее качеством, а с другой — физиологическими особенностями потребителей. В последнее время в связи с удобством определения радиоизотопным методом количества усвоенного углерода для характеристики питания животных используется особый показатель — индекс усвоения (СУ/С). Он представляет собой процентное отношение усвоенного за сутки углерода (Су) к его общему содержанию в теле организма (С) и характеризует интенсивность ассимиляции пищи.

Интенсивность потребления пищи. Количество поедаемого корма прежде всего зависит от видовых особенностей животных. Например, питаясь одной хлореллой, растительноядные рачки Bosminalongirostris, Daphnialongispinaпотребляли водорослей соответственно 96, 93% от веса тела в сутки.

Под спектром питания понимается компонентный состав пищи, который, с одной стороны, характеризуется определенным ассортиментом потребляемых кормов, а с другой — той пропорцией, в какой они представлены количественно. Спектры питания животных весьма изменчивы, определяясь сменой пищевых потребностей растущих организмов, а также вариабельностью кормовой базы во времени и пространстве. В соответствии с этим различают возрастные, локальные, сезонные и другие изменения спектров питания. Во всех случаях животные проявляют пищевую элективность или выборочностъ, в отношении кормовых объектов, которые оказываются представленными в пище в иной пропорции, чем в кормовой базе. С одной стороны, элективность определяется пищевой ценностью кормовых объектов, с другой — степенью их доступности и пищевой активностью потребителя.
Спектры питания. По степени разнообразия потребляемой пищи среди гидробионтов различают:

  • эврифагов (полифагов), питающихся многими объектами,
  • стенофагов, живущих за счет небольшого ассортимента кормов.

При стенофагии питание более специализировано и поэтому более экономично в смысле усвоения кормов и энерготрат на их добывание. С расширением спектра питания за счет потребления экологически разных пищевых объектов КПД их утилизации снижается. Вместе с тем стенофагия может вырабатываться только в условиях высокой стабильности кормовой базы и потому характернее для животных с коротким жизненным циклом, питание которых не зависит от сезонных изменений трофических ситуаций. Среди животных с длительным жизненным циклом стенофагия чаще встречается в водоемах низких широт, где кормовая база устойчивее. Такая картина, в частности, наблюдается у ряда рыб.

В зависимости от значимости пищи для гидробионтов среди них различают:

  • грунтоедов,
  • детритофагов,
  • зоофагов,
  • фитозоофагов.

По значению в питании различают пищу:

  • основную, которой преимущественно наполнен кишечник,
  • второстепенную, встречающуюся постоянно, но в небольшом количестве,
  • случайную, поедаемую редко и в малых количествах.

Для более точной характеристики спектра питания устанавливается состав корма и количественное значение отдельных объектов, выраженное частотой их встречаемости, численностью или массой.

Спектр питания в онтогенезе не остается постоянным. Например, пелагические личинки донных животных в основном питаются фитопланктоном, а взрослые организмы, как правило, — детритом и представителями бентоса. Личинки белого толстолоба первое время живут за счет зоопланктона, а потом переходят на фитопланктон, которым питаются и взрослые рыбы. Как правило, ассортимент кормов, потребляемых взрослыми особями, шире, чем у молоди, и расширение спектра питания — одна из распространенных адаптации к повышению обеспеченности пищей особей вида.

Пищевая элективность. Выморочность питания хорошо прослеживается у гидробионтов, начиная с простейших и кончая млекопитающими, причем наблюдается у животных, захватывающих пищевые объекты как дифференцированно, так и недифференцированно. Среди простейших в отношении элективности наиболее изучены инфузории. При седиментации они используют три формы селекции пищи:

  • выбор мест с ее оптимальным составом,
  • отбор пищевых частиц от непригодных при фагоцитозе,
  • удаление последних из цитоплазмы до окончания пищеварительного акта.

У губок поры обычно окружены клетками, способными сокращаться и запирать отверстия, когда ток воды приносит нежелательные вещества. У кишечнополостных щупальцы после прикосновения к пище могут различать ее вкус. Если Actinia дать фильтровальную бумагу, то сначала животные схватывают и проглатывают ее, а при повторных дачах бумага схватывается, но затем отбрасывается. У червей, питающихся грунтом, пищевая избирательность проявляется в его захвате из более поверхностного слоя, где концентрация органического вещества выше. Пищевая элективность моллюсков прежде всего проявляется в выборе способа питания, обеспечивающего наибольший трофический эффект. Так, Bithynia tentaculata и Valvata piscinalis, обитая на твердом субстрате, интенсивно отфильтровывают водоросли, а, находясь в толще воды, как фильтраторы не питаются. Моллюски-фильтраторы сортируют частицы, отбрасывая непригодные, а если их в сестоне слишком много, замыкают сифон и прекращают питание. Выборочность питания у низших рачков проявляется не только в отношении пищевого качества объектов, но и применительно к их размеру. Морские ежи, заглатывающие грунт, выбирают те его участки, где больше органических веществ. Особенно совершенна пищевая элективность хордовых, в частности позвоночных, каким бы способом они ни питались. Таким образом элективность питания в одних случаях обеспечивается способностью животных к оценке и дифференцированному захвату различных объектов, в других — выбором места и времени, при которых возможность потребления нужного корма при недифференцированном захвате пищи оказывается наибольшей.

Во всех случаях трофическая элективность представляет систему адаптации, направленных на оптимизацию обеспечения организмов требуемым количеством пищи соответствующего качества.

Цель работы:исследовать способы питания и состав трофических группировок водных животных.

Питание – один из основных процессов, благодаря которому осуществляется круговорот органических веществ в гидросфере. Ни один фундаментальный вопрос гидробиологии не может быть решен без знания особенностей питания и пищевых взаимоотношений гидробионтов.

Количество энергии, аккумулированное в единице массы гидробионтов или их пищи, называют их калорийностью. Калорийность гидробионтов может различаться в зависимости от сезона или их физиологического состояния, степени генеративной активности и т.п. Во многих случаях при продукционных исследованиях полезны ориентировочные расчеты; при них используются средние значения калорийности, которые обычно принимаются для водорослей и макрофитов равными 19,2 кДж/г сухого вещества, а для водных животных –
23,01 кДж/г.

В результате утилизации первичной продукции гетеротрофными организмами происходит образование органических веществ, входящих в состав их тел, или вторичной продукции.Энергия, поступившая на трофический уровень в виде рациона консументов (С), расходуется животными на процессы метаболизма (R), используется на построение тел животных (Р), а некоторая ее часть, заключенная в неусвоенной животными пище (f), выводится из их организмов и может быть использована в пищу организмами других трофических уровней или запасается в донных отложениях.

Существование животных возможно, если получаемая ими энергия превышает рассеиваемую. Этот процесс выражается балансовым равенством: С = Р + R + f,

где С – энергия рациона; Р – энергия прироста; R – траты на обмен (дыхание); f – энергия неусвоенной пищи.

Для выражения эффективности использования пищи на рост пользуются трофическими коэффициентами K1 (коэффициент использования пищи на рост или кормовой коэффициент) и К2 (коэффициент использования ассимилированной энергии на рост): K1 = Р/С, К2 = P/ (P+R). Для каждого трофического уровня экосистемы справедливо основное балансовое равенство: С = (Р + R)/a, где а – усвояемость пищи. Эти величины для всех трофических уровней выражают в одних и тех же единицах измерения, обычно в ккал/м 2 за единицу времени (сутки, месяц, год). В первом приближении принято считать, что для нехищных животных усвояемость составляет 60%, а для хищных – 80%. Однако для точного сведения баланса необходимо получать надежные экспериментальные данные об усвояемости пищи животным конкретного вида
в конкретных условиях. Совокупность сведений о величинах а, С, Р, R для всех трофических уровней экосистемы определенного водоема принято называть ее биотическим балансом или потоком энергии.По величинам, входящим в биотический баланс, можно судить о том, какая доля продукции предыдущего трофического уровня потребляется организмами последующего, какая доля энергии потребляемой пищи рассеивается в процессе обмена, и какая остается в продукции данного трофического уровня.

В состав биоценозов входят популяции животных разных видов, которые в наиболее простом случае подразделяются на два трофических уровня: нехищных и хищных животных. Часть продукции отдельных популяций потребляется внутри биоценоза входящими в него хищниками, а часть изымается из него, например, потребляется рыбами, не входящими в состав данного биоценоза. Часть продукции нехищных животных, изымаемой хищниками, входящими в состав биоценоза, можно приравнять к количеству ассимилированной ими пищи, так как не усвоенная хищниками пища вновь попадает в круговорот веществ и заключенная в ней энергия остается в системе. Достаточно достоверные значения продукции биоценоза в каждом конкретном случае можно получить после тщательного изучения трофических связей и трофической структуры биоценоза.

Через экосистему идет линейныйпоток энергии, а не ее круговорот и повторное использование, как в случае с минеральными веществами. Биогенные элементы в процессе обмена веществ могут использоваться неоднократно. Энергия, теряющаяся при дыхании, не передается другим организмам. Энергия же, заключенная в экскрементах и отходах метаболизма передается детритофагам и редуцентам и, таким образом, не теряется для экосистемы.

Кормовые ресурсы водоемов включают живые растения (фитопланктон, фитобентос), животных (зоопланктон, нектон, зообентос), бактерий, отмершие остатки организмов (от целых трупов до частиц детрита), растворенное органическое вещество (РОВ). Наиболее широко водными животными используется сестон и детрит. Детрит представляет собой органическое вещество, сорбированное на поверхности минеральных частиц или пузырьков воздуха, либо деструктурированные остатки организмов, совместно с развивающимся на них бактериальным комплексом.Животные, питающиеся детритом, усваивают, в основном, микрофлору, а не частицы детрита. Основной источник детрита в море – отмерший фито- и зоопланктон. В пресных водоемах и прибрежных мелководных бухтах главную роль в формировании детрита играют макрофиты. Детрит может быть взвешен в воде, и входить в состав сестона, или находиться на дне в виде осадков. Сестон, это совокупность фитопланктона, микрозоопланктона, бактерий, взвешенного в воде детрита и растворенных органических веществ.

Растения в свежем виде (фитобентос и микрообрастания твердых субстратов) используются в пищу бентосом прибрежной (фотической) зоны. Живые животные (наиболее калорийный источник пищи) поедаются как пелагическими, так и донными хищниками. Трупы животных представляют собой не менее калорийный, но гораздо более доступный и легкоусвояемый источник пищи. Поэтому большинство плотоядных животных, как бентосных, так и пелагических являются, факультативными трупоедами. Растворенное органическое вещество утилизуется пелагическими личинками бентосных животных, погонофорами, некоторыми двустворчатыми моллюсками при осмотическом питании.

Способы добывания пищи.Соответственно формам состояния пищевого материала у гидробионтов сформировались механизмы добывания пищи.

Сестонофагия(т. е. питание сестоном) характерна как для пелагических, так для бентосных форм. Большинство видов нехищного зоопланктона относится к сестонофагам. Сестонофагами являются прикрепленные животные, многие малоподвижные и закапывающиеся организмы бентоса. Улавливание сестона из толщи воды происходит двумя путями:

1) фильтрация – создание с помощью фильтрационного аппарата направленных токов воды (планктонные ракообразные, губки, двустворчатые моллюски, усоногие ракообразные, рыбы-планктофаги, усатые киты);

2) седиментация – осаждение сестона на слизистые поверхности (инфузории, аппендикулярии, сидячие полихеты, мшанки, ряд голотурий, морские лилии, плоские морские ежи, личинки комаров-звонцов).

Многие сестонофаги в водоемах играют роль естественных биофильтров, очищая воду от находящихся в ней взвешенных частиц. Также они создают биогенную циркуляцию, способную перемешивать водные массы. Двустворчатые моллюски способны профильтровывать и освобождать от взвешенных веществ большие объемы воды, иногда превышающие объем самого водоема. Планктонные ракообразные, по биомассе доминирующие в зоопланктоне, также способны профильтровывать значительные объемы воды. В водоемах разной продуктивности за сутки они профильтровывают от 5 до 90% (в среднем 50%) объема воды озера. В процессе фильтрации из воды удаляются значительные количества взвешенных веществ. Скорость фильтрации воды двустворчатыми моллюсками и ракообразными планктона (F) находится в прямой зависимости от их массы (W):

F = mW n ,

где m – коэффициент, n – показатель степени, которые определяются для каждого вида.

Детритофагиясвойственна преимущественно малоподвижным и закапывающимся бентосным организмам. Существует несколько видов рыб-детритофагов. Поедание детрита осуществляется двумя способами:

1) собирание частиц детрита с поверхности дна с помощью щупалец, хоботков, сифонов и других органов (многие полихеты, брюхоногие и двустворчатые моллюски, голотурии, офеуры, рыбы-детритофаги);

2) безвыборочное заглатывание грунта вместе с находящимся в нем детритом. Характерно, в основном, для закапывающихся форм (полихеты, олигохеты, голотурии, неправильные морские ежи, личинки комаров-звонцов).

Хищничество и трупоедство – поедание живых и отмирающих животных. В пелагиали преобладают активные хищники, глотающие, либо разрывающие жертву (медузы, гребневики, хищные рыбы, головоногие моллюски, щетинкочелюстные). Для пелагиали, в большей степени, чем для бентали, характерны отношения хищник-жертва. Среди бентосных животных чаще встречаются хищники-засадчики и трупоеды (высшие ракообразные, брюхоногие моллюски, полихеты, морские звезды, личинки насекомых). Бентосные хищники могут быть как подвижными, так и прикрепленными (кишечнополостные). Многие виды рыб являются бентофагами. Рыбы-бентофаги, питающиеся моллюсками, способны утилизировать около 30% продукции крупных моллюсков, используя в пищу этих животных на ранних стадиях их развития.

Существует значительное количество видов со стабильным характером питания. Способность выбирать кормовые объекты носит название пищевой элективности(избирательности). Некоторые виды водных животных могут изменять тип питания в онтогенезе, при исчезновении какого-либо вида пищи или резком уменьшении ее количества. Способность переходить с одного кормового объекта на другой, изменять способ питания называется пищевой пластичностью. Так, например, отдельные виды водных личинок насекомых, обычно питающиеся животной пищей, при ее недостатке легко переходят на потребление детрита. Установление истинной трофической роли животных в экосистеме, определение типов питания и состава пищи отдельных видов, так же как и истинных значений ассимиляции и рационов в условиях конкретных водоемов представляет существенную трудность.

Материалы и оборудование: живые и фиксированные планктонные и бентосные организмы с различным характером питания, плакаты, фотографии, видеофильмы, 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) зарисовать схему строения ротового аппарата и механизма питания определяемых животных; 4) пользуясь информацией об экологии и способах питания изучаемых животных, изложенной в литературе, установите, какие из них являются сестонофагами, детритофагами, фитофагами, хищниками. Объясните, почему вы так думаете.

Контрольные вопросы:

1. Источники пищи в океане.

3. Приведите примеры эндогенного питания гидробионтов.

4. Способы добывания пищи.

5. Роль бактерий и детрита в питании водных организмов.

6. Приведите примеры организмов активных фильтратов.

7. Дайте определение понятию суточный рацион.

8. Расскажите о трофических группах пелагиали.

9. Трофическая структура донного населения шельфов Мирового океана.

Лабораторная работа 8

Популяции гидробионтов.

Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем.
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона.
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента.
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления.
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию.

Читайте также: