Роль перифитона в биоценозе водоёма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Роль перифитона в биоценозе водоёма

Введение

Чёрное море расположено одновременно на южной границе Украины, северной границе Турции, восточной границе Румынии и Болгарии и западной границе России и Грузии, то есть в той точке, где всё это пересекается. На юге(через босфорский пролив, мраморное и эгейское моря) оно имеет связь со средиземным морем а на северо-востоке - с азовским(уже через керченский пролив). Такие расположение и соседи, да ещё фактор множества пресноводных рек, впадающих в вышеуказанное дарит ему свои собственные особенности.

Фауна чёрного моря заметно беднее по сравнению со средиземным, что обусловлено двумя особенностями:

1).Солёность верхних слоёв известного моря довольно низка - 17‰, что не оставляет шанса на аклиматизацию многим средиземноморским видам, привыкшим к солёности океанической.

2).На глубине в 150-200м. чёрное море тарит в себе "сероводородный слой", смертельный для большинства видов, отрезая тем самым путь глубоководным аклиматизантам из средиземного моря.

Наиболее продуктивной в отношении биомассы частью чёрного моря является прибрежное пространство, "тёплое мелководье", а так-же находящиеся на нём же погружённые и полупогружённые обьекты, предоставляющие субстрат для жизни многим и многим видам растений и животных. Мидии, балянусы, и прочие ракообразные, губки, заросли водорослей, между которых добывают пищу, ищут убежище, размножаются и растут самые разнообразные животные.

1. Терминология и классификация

Термин «перифитон», от греческого слова ресйцэщ - приращивать кругом, обрастать, совокупность организмов, заселяющих плотные субстраты (подводные части судов, гидротехнических сооружений, растений и др.), которые находятся в воде. В состав перифитон входят бактерии, простейшие, грибы, водоросли, черви, ракообразные, двустворчатые моллюски и др. Термин был введен в гидробиологическую литературу А.Л. Бенингом (1924). Термин был предложен А.Л. Бенингом (1924) в монографии на русском языке, в литературу на латинице термин «Periphyton», видимо, также был введен тем же автором (Behning, 1928). Основной посылкой, которая послужила основанием для выделения А.Л. Бенингом группировки, было то, что биоценозы, формирующиеся на твердом субстрате, по своему характеру и генезису отличны обитающих на мягком дне.

В рамках биотопической классификации населения всей гидросферы, гидробиоса целесообразно выделение двух больших группировок гидробионтов - контуробион и пелагобион или эмфибион (эмфи- от греч. емцэщ - внутренний).

Эмфибион включает всего одну группировку - пелагос с двумя группировками следующего уровня - нектон и планктон.

Система контуробиона достаточно сложная: в него входят четыре группировки третьего уровня, основные из которых - нейстон, бентос и перифитон. К группировкам этого уровня следует, вероятно, отнести и пагон или комплекс организмов, связанных в своей жизнедеятельности со льдом. Далее следуют группировки четвертого уровня. Их выделение связано с еще более частными топическими характеристиками. Раздел твердый субстрат-вода представляет собой биотоп экотопической группировки перифитон.

Твердые субстраты перифитали существенно больше по размерам населяющих их организмов и могут иметь различное происхождение и местоположение в водоеме. Проникновение в субстрат организмов возможно только при его разрушении. Это доступно немногим формам минирующих организмов, древоточцам, камнеточцам. Эту небольшую группу, обитающую в твердом субстрате, можно назвать интрасклероном, от греч. уклзсьт - твердый, в отличие от основной части перифитона - эписклерона.

Одним из основных элементов биотопа для организмов перифитона является субстрат. Представляется наиболее приемлемой схема, уточняющая характер субстрата(Љramek-Huљek, 1946, цит. по Sladeиkova, 1962): эпилитон - на камне, эпиксилон - на древесине, эпифитон - на растениях, эпизоон - на покровах животных, эпихолон - на других различных субстратах.

2. Макрофиты

Таксономическая структура макрофитов

Флора макрофитов крымского побережья представлена 4 отделами водорослей и одним - высших цветковых растений.

К макроводорослям относятся 233 вида, которые входят в состав 127 родов, 58 семейств и 23 порядков. Флора макрофитов Крыма является наиболее богатой по сравнению с другими регионами, поскольку в ней представлено около 77 % от общего количества видов, известных для Черного моря. Наиболее высокая насыщенность таксонами характерна для красных водорослей (Rhodophyceae), у зеленых (Chlorophyceae) и бурых (Fucophyceae) она значительно ниже (табл. 1.).

Таблица 1. Разнообразие таксонов водорослей-макрофитов Крымского побережья Черного моря

К высшим цветковым растениям относится шесть видов, из которых собственно морскими травами являются Zostera marina L.,Z. noltii Hornem. (= Z. minor, = Z. nana), Ruppia cirrhosa (Petagna) Grande (= R.spiralis) и R. maritima L., а Potamogeton pectinatus L. и Zannichellia major Boenn. ex Reichenb. принадлежат к сопутствующим им цветковым растениям.

Наиболее крупными порядками Chlorophyceae являются Ulvales и Cladophorales, на их долю приходится 55.4 % от общего количества зеленых водорослей (табл. 2).

Таблица 2 Систематический состав и количество таксонов зеленых, бурых и красных водорослей-макрофитов Крымского побережья

Среди бурых водорослей порядки Ectocarpales, Chordariales и Dictyosiphonales объединяют 72.6 % видов от общего количества видов Fucophyceae.

Самым крупным порядком красных водорослей является Ceramiales (41.2%), суммарная доля видов порядков Cryptonemiales, Nemalionales и Gigartinales также довольно высока (38.6%). Макрофитобентос. К наиболее крупным семействам относятся Ceramiaceae и Rhodomelaceae (красные водоросли), которые насчитывают 9 и 10 родов, объединяющих по 17 и 23 вида соответственно.

Среди зеленых водорослей выделяется сем. Cladophoraceae, в состав которого входят 17 видов. Самыми многовидовыми являются роды Cladophora и Enteromorpha, относящиеся к зеленым, а также род Polysiphonia, принадлежащий к красным водорослям.

3. Значение макрофитов

Роль крупных донных водорослей, или макрофитов в жизни прибрежной зоны моря чрезвычайно велика. Они обогащают воду кислородом, способствуют осаждению взвеси, выделяют в воду различные химические вещества, необходимые для жизнедеятельности других организмов, да и переработке лишней органики тоже способствуют, служат субстратом, на который откладывают яйца многие беспозвоночные и такие рыбы, как атерина и сарган. На них поселяются различные сидячие животные. Макрофиты способствуют укреплению берегов, и если они почему-либо исчезли в данном районе (это происходит в результате загрязнения или инженерных работ), то для предотвращения волнового размыва дна в грунт «высаживают» «водоросли» из пластмассы. Водорослями и их остатками питается большинство членов биоценоза камней и скал, здесь же они находят и укрытие от врагов.

Некоторые представители макрофитов-обрастателей

Представитель зелёных водорослей. Выделяется своим крупным, плоским, салатового цвета, слоевищем в виде пластины с ровными или волнистыми краями. Размеры слоевища в зависимости от места обитания варьируют от 2-10см. у открытых берегов до 1-3м. в закрытых бухтах.



Рис. 1 Морской салат (Ulva latica). Отдел: Зелёные водоросли (Chlorophycophyta). Род: Ульва -- Ulva

У берегов Крыма образовываются локальные скопления на глубинах 1-3м. Нижняя граница распространения 5-6м. Ульва особенно хорошо развивается в местах, богатых органическими веществами, способствуя тем самым очищению прибрежных вод. Она содержит витамины и аминокислоты. Хотя её промышленный лов не ведётся ввиду малых запасов, она является перспективным объектом выращивания на культурных плантациях.

Рис. 2 Филлофора ребристая (Phyllophora nervosa). Отдел Красные водоросли (Багрянки) -- Rhodophycophyta. Род Филлофора -- Phyllophora

Представитель красных или багряных водорослей, широко распространён в чёрном море. У берегов Крыма узкой полосой встречается прикреплённая форма на валунах и скалах на глубинах до 60м. Высота кустиков до 50см. Филлофора - важный источник получения желирующих в-в, в частности агароидов, которые находят применение в текстильной, пищевой и микробиологической промышленности. В 50-е годы прошлого века запасы филлофоры в чёрном море считались неисчерпаемыми. Но сейчас они сильно сократились и нуждаются в защите.

Рис. 3 Цистозира бородатая (Cystosira barbata). Тип: Гетероконтофитовые водоросли. Класс: Бурые водоросли. Порядок: Фукусовые. Семейство: Саргассовые. Род: Цистозира. Вид: Цистозира бородатая

Из числа бурых водорослей особенно выделяются крупные, высотою до 1 метра, кусты бородача, или цистозиры, с воздушными пузырями внутри боковых ветвей, поддерживающими водоросль в вертикальном положении в воде. Этот вид родственен известным саргассовым водорослям и, подобно им, является основой особого биоценоза водных организмов, входящего в биоценоз камней и скал.

Цистозира встречается отдельными кустами у каменных берегов от уреза воды до глубины 2--3 метров. С помощью мощной конической подошвы водоросль крепко прирастает к субстрату. Ее прочное, упругое, гибкое слоевище легко выдерживает удары волн, а воздушные пузырьки внутри веточек поддерживают куст в стоячем положении.

Цистозира -- ценное сырье для промышленности: из нее добывается альгинат натрия. Альгинаты представляют собой смесь крупных молекул с различным составом уроновых кислот и ионообменными свойствами. Благодаря этим свойствам альгинаты широко используются в медицине для выведения из организма радиоактивного стронция. Наряду с этим альгинат натрия применяется в текстильной промышленности в качестве загустителя красок и в других областях народного хозяйства.

По определениям кандидата биологических наук А. А. Калугиной, запасы цистозиры в Черном море достигают 2 миллионов тонн. Основная масса водорослей сосредоточена у побережий Крыма и Кавказа.

Некоторые учёные выделяют самостоятельный биоценоз цистозиры, или бородача. В него входят губки, мшанки, мидии, балянусы, идотеи и многие другие животные, а также микроскопические водоросли, покрывающие кусты цистозиры (микрообрастания). Кроме того, на крупных ветках можно заметить маленькие, спирально извитые известковые домики полихеты спирорбис и кладки некоторых моллюсков. Важным компонентом биоценоза являются очень похожие на мидию моллюски митилястер, длиною створки до 2 сантиметров. От молодых мидий их легко отличить по мелкой зазубренности внутреннего спинного края створок. У одесских берегов этот вид не столь многочисленный, как мидия, но широко распространен в соленых лиманах: Григорьевском, Дофиновском, Хаджибейском, Шаболатском и др.

4. Зоообрастатели

Таксономическая структура зооперифитона чёрного моря.

Список черноморских видов макрозообентоса крымского региона помещен в таблице 2.1, где приводится итоговое количество видов для некоторых основных таксонов.

Таблица 3 Видовое богатство зообентоса Черного моря и его Крымского побережья

(* - в скобках указано число форм, обычных для вод с нормальной черноморской соленостью.)

Далее приводится количественный видовой состав представителей перифитона Чёрного моря и крымского побережья:

Porifera. Фауна губок Черного моря представлена 29 видами, среди которых 5 эндемиков. У крымского побережья отмечено 18 видов губок, 12 из которых найдены до 1970 г.

Coelenterata. Современная фауна целентерат(кишечнополостных) в Черном море представлена 40 видами, имеющими полипоидную стадию развития, с доминированием класса Hydrozoa (32 вида). Классы Scyphozoa и Anthozoa включают соответственно 3 и 6 видов.

До 1970 г. у берегов Крыма были отмечены только 16 видов класса Hydrozoa. Позже этот список пополнился 11 видами, из которых 5 оказались новыми для Черного моря. Это - Coryne pusilla, Eudendrium annulatum, E. capillare, Tiaropsis multicirrata M.Sars. и Stauridia producta. T. multicirrata позже был переопределен Н. Гришичевой как Opercularella nana. Колония пятого вида, полипа S. producta, была обнаружена Т. В. Николаенко в пробе, поднятой с глубины 10 м в районе выхода из Севастопольской бухты в сентябре 2000 г. S. producta относится к редким видам фауны морей бывшего СССР. Основными районами ее распространения являются Белое, Охотское, Северное и Средиземное моря. Учет последних находок показывает, что фауна Hydrozoa черноморского побережья Крыма включает 27 видов, что составляет 84 % от общего количества видов этой группы в бассейне Черного моря. В список нами включен гидроид Rathkea octopunctata, медузоидная стадия которого является регулярной формой зимне-весеннего планктона, однако его полипы пока известны только по экземплярам, выращенным в лабораторных условиях.

Из шести видов черноморских Anthozoa только морское перо Virgularia mirabilis не отмечено у берегов Крыма. Из пяти видов фауны крымского региона три являются массовыми: актинии Actinia equina, Actinothoe clavata и мягкий коралл Pachycerianthus solitarius. Edwardsia claparedii можно отнести к относительно редким формам. Актиния Synhalcampella ostroumowi ранее (1901 - 1910 гг.) регистрировалась в районе Севастополя, присутствует в сводке по Карадагу 1952 г., но в более поздних публикациях 1980 - 1990-х годов не отмечена.

Класс Scyphozoa как у побережья Крыма, так и в Черном море в целом представлен тремя видами. Два вида дискомедуз - Aurelia aurita и Rhizostoma pulmo - массовые формы мезопланктона; их полипоидная стадия при обычных бентосных съемках не регистрируется. Третий вид - Lucernaria campanula - относится к ставромедузам и является крайне редкой для Черного моря формой.

Cirripedia. Современная фауна усоногих раков Черного моря представлена 6 видами, 5 из них отмечены у берегов Крыма. Наиболее обычным и массовым видом является Balanus improvisus, другой вид - B. eburneus более редок. По наблюдениям в Севастопольской бухте, в последние 10 - 30 лет замечена тенденция к снижению его встречаемости.

Bivalvia. Двустворчатые моллюски являются одним из основных компонентов прибрежных биоценозов Крыма и Черного моря в целом. На рыхлых грунтах они формируют в качестве руководящих видов 12 из 16 черноморских биоценозов. В зоне крымского шельфа на скальных и рыхлых грунтах такими руководящими видами являются Mytilus galloprovincialis, Mytilaster lineatus, Modiolus adriaticus, Chamelea gallina, Lucinella divaricata, Cerastoderma glaucum, Gouldia minima, Pitar rudis, Spisula subtruncata, Abra ovata, Parvicardium exiguum, Plagiocardium papillosum и Modiolula phaseolina.

Bryozoa. В фауне мшанок водоемов Украины насчитывается 23 вида, 16 из них относятся к типично морским формам. В период до 1975 г. у берегов Крыма было отмечено 11 видов. Недавними исследованиями в районе Ласпи и Севастопольской бухте список видов, встреченных после 1980 г., расширен до 13, а общий список фауны мшанок акватории Крыма - до 15 видов. Из них четыре (Electra crustulenta, E. monostachys, Schizoporella linearis и Victorella pavida) оказались новыми для фауны региона. Единственным черноморским видом, пока не отмеченным у берегов Крыма, остается Callopora aurita (Hincks, 1877).

Phoronidea. (По Киселева М. И. Класс форониды - Phoronidea. Определитель фауны Черного и Азовского морей. - Киев: Наук. думка, 1968. - 1. - С. 418 - 419.)для Черного моря указан один вид форонид - Phoronis euxinicola S.-Long., 1907. Еще два вида форонид отмечены в зоне румынского шельфа: Ph. psammophila Cori, 1889 и Ph. hippocrepia Wright, 1856 и в Каркинитском заливе - Ph. psammophila. Несомненно, что данная группа организмов нуждается в более детальной систематизации. У берегов Крыма пока отмечены Ph. euxinicola и Ph. psammophila.

Chordata. Данную группу в Черном море формируют 8 видов асцидий и ланцетник Branchiostoma lanceolatum. До 1975 г. и сейчас в фауне Крымского побережья отмечены те же 8 видов. Девятый, асцидия Pandocia singularis (Gunnerus, 1770) является для Черного моря довольно редкой формой, отмечавшейся на глубине 40 м в биоценозе мидии только у кавказского побережья. Другим относительно редко регистрируемым видом является асцидия Diplosoma listerianum (Milne Edwards, 1841). Однако нам она встречалась неоднократно в обрастаниях камней в районе севастопольских бухт (1997 - 1999 гг.).

5. Значение перифитона

Роль перифитона в водоемах и для человека определяется таксономическим и функциональным многообразием, большой активностью метаболических процессов, высокими показателями обилия. Значительная часть первичной продукции, во многих озерах до 40 %, а водотоках до 70 %, производится именно организмами перифитона. В Черном море до 75 % первичной продукции и 90 % деструкции органического вещества в прибрежной зоне приходится на сообщества перифитона и обрастания антропогенных субстратов.

Жизнедеятельность организмов перифитона, биологические процессы на разделе твердый субстрат - вода в значительной мере связаны с деятельностью человека: создается огромное количество новых благоприятных для развития гидробионтов биотопов, население которых в процессе своей жизнедеятельности изменяют их свойства. Эти изменения в большей части идут вразрез с интересами человека. Биологические помехи, а также биологические повреждения материалов и изделий, происходящие при эксплуатации тех или иных объектов в гидросфере, приносят огромные убытки. Однако, создание новых активных поверхностей, которые заселяются организмами перифитона, может быть очень действенным инструментом управления биологическими процессами в водоемах, в частности повышения их продуктивности и самоочищением.

Некоторые представители зооперифитона.

Рис. 4 Мшанки (Bryozoa). Царство: Животные. Подцарство: Эуметазои. Раздел: Билатеральные. Подраздел: Первичноротые. Тип: Мшанки

Если внимательно рассмотреть поверхность створки мидии, то, вероятно, на каждой второй или третьей особи можно обнаружить беловатые, плоские, стелющиеся корки. Такие же корки бывают на камнях, сваях, водорослях и т. д.

Через лупу можно увидеть, что они, подобно сотам, имеют ячеистую структуру. Это представитель колониальных животных -- мшанок(Bryozoa)--мембранипора. Каждая ячейка представляет собой отдельную особь, покрытую скелетом с известковой основой. Мшанки, как и все сидячие организмы, -- фильтраторы. Ротовое отверстие каждой особи окружено венчиком щупалец, покрытых мелкими ресничками, которые создают ток воды, направленный в рот. Личинки мшанки в течение почти двух месяцев развиваются в толще воды и разносятся течениями. Затем они оседают и веществом, выделяемым особым органом, прикрепляются к субстрату. При благоприятных условиях осевшая особь путем почкования (бесполого размножения) может в течение месяца образовать колонию в диаметре до 10--12 сантиметров. В Черном море встречается 16 видов мшанки, причем большинство из них развивается в прибрежной зоне.



Рис. 5 Губки(Porifera). Царство: Животные. Тип: Губки

На подводных предметах и водорослях можно встретить различной формы и величины пористые образования серого, желтого, оранжевого фиолетово-голубого, розового и других цветов. Это наиболее низкоорганизованные среди многоклеточных животных -- губки, которых в Черном море, по данным сотрудницы Одесского отделения Института биологии южных морей, кандидата биологических наук Л.Д. Каминской, насчитывается 26 видов. Наиболее распространены у каменистых берегов Одессы виды галихондрня, галиклона и другие. Тело губок легко рвется и ломается, а на разломе обнаруживается ноздреватая структура с множеством полостей и каналов. Благодаря непрерывному биению (мерцанию) жгутиков особых клеток через каналы губки постоянно проходит вода со взвешенными организмами и детритом. Губки -- активные биофильтра-торы. В литературе имеются сведения, что одна особь объемом около 10 кубических сантиметров фильтрует за сутки, в зависимости от условий, от 100 до 2000 литров воды.

Актиния эгина - Actinia equina - встречается в восточной части Атлантического океана, Средиземного и Черных морей.

Встречается поодиночке или группами в приливно-отливной зоне на скалистых участках с сильным волновым движением воды. Обычно держится на вертикальных стенках, на глубине до 2 м. Эти актинии очень ярко окрашены, часто в алые или кирпично-красные цвета.



Рис. 6 Конская актиния (Actinia equina). Тип: Кишечнополостные (Coelenterata). Класс: Коралловые полипы (Anthozoa). Подкласс Шестилучевые кораллы (Hexacorallia). Отряд: Актинии или Морские анемоны (Аctiniaria). Подотряд Ниантиевые(Nyantheae). Семейство Актинии (Actiniidae). Род Актинии, морские анемоны(Actinia)

Попадаются также коричневатые или зеленые(последние две более характерны для Чёрного моря). Существуют две формы, более крупная, яркая, со 192 щупальцами и более мелкая(эта в Чёрном море), около 3 см в диаметре, со 124 щупальцами. Активны конские актинии в основном в ночное время.

Конские актинии нечувствительны к температуре и колебанию солености воды. Они спокойно переносят нахождение на воздухе в течение непродолжительного периода.

У берегов крыма распространены повсеместно.

Иногда на водорослях можно заметить студенистые прозрачные комки, внутри которых просвечиваются фиолетовые, оранжевые или другого цвета «звездочки». Так выглядят колониальные асцидии ботриллус. Хотя эти существа по внешнему виду столь же мало напоминают животных, как и губки, они принадлежат к самому высокоорганизованному типу животных -- хордовым, куда входят и млекопитающие. Это доказал более 100 лет тому назад известный ученый А.О. Ковалевский, обнаруживший у плавающих личинок асцидии спинную струну, или хорду. Таким образом, неподвижные асцидии биологически значительно ближе к людям, чем к таким, казалось бы, развитым морским животным, как крабы или моллюски. Помимо колониальных видов, в море встречаются также одиночные асцидии, которые попадаются и у берегов Одесщины. Все асцидии -- биофильтр аторы.

Рис. 7 Асцидии (Ascidiacea). Домен: Эукариоты. Царство: Животные. Подцарство: Эуметазои. Раздел: Двусторонне-симметричные. Подраздел: Вторичноротые. Тип: Хордовые. Подтип: Оболочники. Класс: Асцидии

Интересно, что асцидии способны извлекать из морской воды и накапливать в своих телах элемент ванадий, причем 9/10 ванадия сосредоточено в крови этих животных. Это их свойство используется на практике. Например, в Японии специально разводят асцидии на подводных фермах и добывают из них нужный промышленности ванадий.

Между прочим, свойство накапливать самые различные химические элементы, растворенные в морской воде, присуще многим водным животным и растениям. Одни накапливают, например, хром, другие германий, третьи золото, четвертые уран и т. д. Поэтому дальнейший поиск таких организмов-накопителей и разработка биотехники их искусственного разведения в больших количествах -- чрезвычайно актуальная область гидробиологии, которая развивается в комплексе с целым рядом других наук. Особенно заманчивой выглядит перспектива расшифровки цепи тех процессов накопления (и выделения) химических элементов и сложных веществ, которые протекают в соответствующих органах и тканях живых существ, и затем их воспроизведение вне организма с сохранением присущего им очень высокого коэффициента полезного действия. Эта область химической гидробионики может привести к коренным изменениям в технологии освоения богатейших минеральных ресурсов морей и океанов.

Рис. 8 Мидия черноморская (Mytilus galloprovincialis). Царство: Животные. Тип: Моллюски. Класс: Двустворчатые. Подкласс: Heterodonta. Отряд: Mytiloida. Семейство: Mytilidae. Подсемейство: Mytilinae. Род: Mytilus

Клиновидные, суженные спереди раковины мидии, окрашенные сверху в темные черно-синие или коричневые тона, а снизу покрытые тонким слоем перламутра, видны на скалах, камнях, сваях, в зарослях водорослей и т. д. Мидия живет колониями, образуя густые «щетки». К субстрату этот моллюск прикрепляется с помощью так называемого биссуса (от греческого слова «биссос» -- тонкий лен) -- пучка тонких нитей из рогоподобного вещества, выделяемого особой железой, расположенной у основания ноги моллюска. Кончики нитей приклеиваются к подводному предмету и, наподобие множества якорей, удерживают мидию. Сокращением ноги моллюск может плотно прижиматься к своей опоре, что очень важно в условиях шторма, когда мидия, болтающаяся на длинном биссусе, легко будет разбита.

Замечено также, что в прибойных местах мидии имеют более толстую раковину, чем в затишных. Количество нитей в биссусе тоже определяется условиями среды, в которой поселился моллюск. Так, в опытном бассейне, где создавалось искусственное волнение, биссус мидий состоял более чем из 200 нитей, тогда как в другом, спокойном, бассейне нитей было 46. С помощью биссуса мидии могут и передвигаться.

Брюшной край створок мидий прямой, спинной -- изогнутый. Изнутри створки скреплены между собой двумя мускулами-замыкателями, из которых передний, находящийся ближе к вершине, значительно меньше заднего. Внутреннее строение мидии, в принципе, такое же, как и у других двустворчатых моллюсков, а дыхание и питание осуществляется путем фильтрации большого объема воды. В зависимости от температуры воды мидия длиною 6--7 сантиметров пропускает через себя за один час от 2 до 3,5 литра. Это и определяет ту большую работу по очистке морской воды от взвеси и увеличению ее прозрачности, которую проделывают индиевые «щетки», покрывающие прибрежные камни и скалы.

Следствием биофильтрационной деятельности мидий является образование ими илистых грунтов (так называемых мидиевых илов) в районе своих поселений. Эти илы богаты непереваренными органическими частицами и в свою очередь используются в пищу другими донными животными. В северо-западной части Черного моря основные мидиевые илы залегают на глубинах 10--30 метров, а у берега частые волнения и обилие животных-илоедов не способствуют их откладыванию.

Размножается мидия круглый год, но наиболее интенсивно весной и в первой половине лета. Она выпускает в воду огромное количество плавающих личинок, образующих заметные скопления у поверхностной пленки воды. Приблизительно через две недели, при размере около 0,2--0,3 миллиметра, личинки опускаются на дно и оседают на все подводные предметы: камни, сваи, водоросли, створки моллюсков, панцири крабов, днища судов, рыболовные сети и т. д.

Пищей мидии служат бактерии, мелкий растительный и животный планктон, детрит. Сама она (особенно молодые экземпляры) поедается крабами, скатом-хвостоколом, камбалой, белугой, осетром. В аквариуме, а иногда и в море можно наблюдать, как питается мидиями травяной краб: быстрым движением он вкладывает кончик одной клешни в щель между створками (фильтрующие мидии приоткрывают створки), а другой клешней начинает постепенно выщипывать край мантии до той поры, пока обессилевший моллюск не расслабит свои мускулы-замыкатели. Питается мидиями также кулик-сорока. Большой урон численности мидий наносят сверлящие организмы, проделывающие в их створках свои ходы, -- губка клиона и многощетинковый червь (полихета) полидора.

И все же, несмотря на обилие врагов, запасы мидий в Черном море значительны. Сотрудник Азово-Черноморского института рыбного хозяйства и океанографии кандидат биологических наук А. И. Иванов оценивает их цифрой 100 миллионов центнеров.

Благодаря своим высоким вкусовым и питательным качествам мидия издавна используется в пищу человеком, о чем свидетельствуют створки в «кухонных остатках» еще каменного века. Поэтому запасы мидий в некоторых морях явно недостаточны уже на протяжении нескольких столетий. Во Франции, например, с XIII века начали искусственно разводить этих моллюсков.

Черноморская мидия также издавна употребляется в пищу в приморских районах. Из нее готовят различные блюда, а иногда употребляют в сыром виде, точно так же как устриц. Сырые мидии и устрицы наиболее полно сохраняют питательные и лечебные качества, поэтому они широко потребляются в таком виде во многих странах всех континентов. Однако, нужно сказать, что использование сырых моллюсков в пищу допустимо лишь в том случае, когда они добываются в районах моря, достаточно отдаленных от населенных пунктов и других источников загрязнения. Дело в том, что мидии, как, впрочем, и другие фильтраторы, обладают способностью накапливать в своих телах массу патогенных микроорганизмов, особенно возбудителей желудочно-кишечных заболеваний.

В последние годы черноморская мидия интенсивно промышляется для изготовления различных консервов, сразу же высоко оцененных покупателями. Готовят из нее также муку для скота и птицы. При изготовлении консервов из мидий, собранных в море, большие неудобства и удорожание продукта вызывает необходимость удалять из моллюсков жемчуг. Подобно другим двустворчатым моллюскам, и прежде всего таким, как морские жемчужницы из рода птерия, мидии также производят жемчуг. Во всех случаях это происходит тогда, когда между створкой и мантией попадает песчинка, кусочек раковины или другое инородное тело. Моллюск стремится изолировать мешающую частицу, его мантийный эпителий выделяет перламутр и коихиолин, то есть вещества, из которых состоит сама раковина, и покрывает ими источник раздражения. Этим пользуются в жемчужном промысле, когда под мантию специально вводят различные, в том числе заданной конфигурации, предметы. Таким путем, например, на Востоке в культовых целях получают миниатюрные жемчужные изображения Будды.

Черноморская мидия тоже прилагает усилия, чтобы изолировать раздражающий предмет, но результатом этой работы являются скромные черновато-голубоватые, коричневые или светлые, неправильной формы «жемчужины», не имеющие эстетической ценности, но опасные для зубов человека, если тело такой мидии попадает в пищевой продукт. Поэтому сейчас в Украине производится большая работа по организации мидиевых хозяйств, которые должны дать значительно более высокий выход продукции, чем естественные мидиевые банки, предотвратить заражение мидий патогенными микроорганизмами и резко снизить процент «жемчугоносных» моллюсков. Организация хозяйств позволяет защищать мидии от загрязнения нефтью (в ряде стран прибрежные мидиевые банки полностью уничтожены нефтью) и от естественных врагов.

В последнее время в связи с увеличением объема разного рода инженерных работ (углубление дна, высыпка грунта, добыча песка и т. д.) сокращается площадь мидиевых полей. Здесь нужно быть предельно осмотрительными, поскольку дело касается охраны природы. Необходим строжайший контроль. Ведь сокращение мидиевых полей -- это не только и не столько уменьшение количества банок консервов. По данным академика Л. А. Зенкевича, один квадратный метр морского дна, сплошь покрытый здоровыми мидиями, фильтрует за сутки более 200 кубических метров морской воды. Следовательно, один гектар богатого индиевого поля очищает за сутки около 2 миллионов кубометров воды. Поэтому последствия сокращения поселений этих выдающихся фильтраторов в условиях прогрессирующего загрязнения моря следует расценивать прежде всего не по стоимости упущенных пищевых продуктов, а по стоимости чистой морской воды, без которой жить на берегу моря и пользоваться его благами просто невозможно.

Рис. 9 Балянусы (Balanus balanus). Домен: Эукариоты. Царство: Животные. Подцарство: Эуметазои. Раздел: Двусторонне-симметричные. Подраздел: Первичноротые. Надтип: Линяющие. Тип: Членистоногие. Подтип: Ракообразные. Класс: Maxillopoda. Подкласс: Thecostraca. Инфракласс: Усоногие. Надотряд: Thoracica. Отряд: Sessilia. Подотряд: Balanomorpha. Надсемейство: Balanoidea. Семейство: Balanidae. Род: Balanus. Вид: Balanus balanus

Трудно найти у берегов Одессы подводный предмет, на котором бы не виднелись белые домики морских желудей, или балянусов. Внешне их трудно принять за ракообразных, а между тем они относятся именно к этому классу и образуют особый отряд усоногих раков. В Черном море известно 5 видов усоногих раков, у берегов Одесской области возможны 3 вида, но господствует один из них -- балянус.

Плавающая личинка этих раков, когда приходит время оседания, прикрепляется своим головным концом к камням, водорослям, моллюскам, крабам, к сетям и т. д. Прирастанию к субстрату способствуют специальные цементные железы, расположенные у основания передних антенн личинки. Таким образом, головной конец тела превращается в подошву, спинная сторона становится почти параллельной подошве, и животное как бы лежит на спине, выставив вверх 6 пар грудных ножек, покрытых щетинками (их называют еще усоножками). Тело рачка окружено складкой-мантией, которая выделяет известковое вещество пластинок домика. Шесть пластинок, или табличек, неподвижно соединены друг с другом и образуют стенку домика. Четыре пластинки образуют крышечку. Они сочленены подвижно, могут смыкаться и размыкаться, а в щель между ними высовываются усоножки, совершающие свои характерные взмахи, напоминающие движения кисти руки. Эти взмахи легко наблюдать, посадив балянуса в банку с морской водой. Движением усоножек внутрь дома загоняются вода и взвешенные частицы: так происходит дыхание и питание рачка. Пищей ему служат бактерии, одноклеточные водоросли и различные мелкие животные, включая собственных личинок, и детрит. Плодовитость балянуса высокая. Одна особь родственного нашему вида при благоприятных условиях дает 13000 личинок. Они плавают в толще воды, скапливаются под поверхностной пленкой и развиваются. При этом большая часть личинок не доживает до оседания, а заканчивает свой жизненный путь в желудках молоди рыб и организмов-биофильтраторов, погибает от неблагоприятных условий. Около 150 личинок из 13 тысяч достигает, по данным американского ученого X. Мура, последней личиночной стадии развития, а 26 из них оседают на дно. Возраста 2 месяцев достигают 15 особей. Итак, выживаемость составляет около 0,1 процента.

В условиях Одесского залива балянус достигает размеров взрослого животного за 10--15 дней после оседания. Это Хорошо знают рыбаки, так как рачок в огромных количествах оседает на ставные невода, которые из-за этого приходится часто выбирать из воды, расстилать на земле, чтобы рачки погибли. Затем их стряхивают с дели либо раздавливают, проезжая автомашиной по разостланному неводу. Не так давно с этой дополнительной заботой -- очищать сети от балянусов -- познакомились и каспийские рыбаки: черноморский балянус переселился в Каспийское море.

Однако морской желудь известен не только как отрицательный элемент морской фауны. Как биофильтратор он выполняет большую работу по очистке морской воды, что в курортной зоне особенно важно. Можно простить ему и то, что он является главным виновником порезов, получаемых нами в море. После смерти рачка его тело разлагается, пластинки крышечки выпадают, а на камне остаются лишь боковые стенки домика с острыми верхними краями. О них мы и режемся, когда беремся рукой за камень или сваю.

Если же иметь в виду значение балянуса в водоеме, то оказывается, что этот сидячий неприметный рачок играет очень заметную роль в жизни моря. С точки зрения человека, его действия можно разделить на полезные и вредные. Польза от морских желудей в том, что они -- фильтраторы, что их личинками питаются другие животные, в том числе молодь рыб, а взрослых особей поедают крабы и некоторые рыбы. В пустые домики откладывают свою икру мелкие бычки, морские собачки. С другой стороны, личинки балянусов, будучи хищниками, уничтожают личинок рыб и, о чем мы уже говорили, оседают на рыболовные сети, утяжеляя и повреждая их. Некоторые виды усоногих поселяются на теле китов и акул, питаясь их тканями и кровью. Однако основной вред балянус приносит тем, что является обрастателем судов. Обрастание -- подлинное бедствие для морских судов всех типов. Судно с обросшей подводной частью теряет скорость и маневренность, сильно возрастает расход горючего. Обрастания выводят из строя гидроакустические приборы, нарушают работу водоводов охладительных систем, забивая трубки конденсаторов, мешают работе судовых пожарных магистралей, автоматических гидрометеостанций и т. д. Устранение обрастаний на корпусе судна связано с большими затратами времени и средств. И все это в значительной степени вызывается балянусами.

Значительные работы по предотвращению обрастания судов ведутся в Институте биологии южных морей АН УССР (Севастополь) под руководством кандидата биологических наук М.А. Долгопольской. Существуют химические и физические способы защиты от обрастания: первый способ -- применение так называемых «необрастающих красок», второй -- сообщение корпусу судна ультразвуковых колебаний. Оба способа не радикальны, а только задерживают обрастание на некоторое время. Поэтому исследования продолжаются.

Так же, как днища судов, балянусы и мидии покрывают внутреннюю поверхность водоводов, по которым морская вода поступает на различные промышленные предприятия. Это сильно нарушает их водоснабжение, а иногда приводит к авариям.

Новейшие исследования, проведенные шведскими учеными С. Барта и С. Генрикссоном, показали, что морские желуди того же вида, что и наши, вызывают коррозию 11 видов стали, в том числе хромистой, хромоникелевой, молибденовой и других. Испытания выявили, что разница между всеми этими видами неокрашенной стали только в сроках появления первых признаков коррозии. Устояли перед натиском балянуса лишь пластины из чистого титана.

Свободно перемещающиеся животные, имеющие отношения к сообществам обрастания.

Рис. 10 Равнономгие, или изоподы (Isopoda)

6. Идотея, или морской таракан

Равноногие раки -- очень распространенная группа высших ракообразных, обитающих не только в морях, но также в пресных водах и на суше (вспомним хотя бы мокрицу). У побережья Одесской области могут быть обнаружены около десятка видов. Они в изобилии встречаются под камнями, среди водорослей, плавают в толще воды или на поверхности, где обычно садятся на обрывки водорослей, кусочки дерева и другой мелкий «плавник». Купающимся они дают иногда о себе знать чувствительными укусами: ротовые конечности у них -- грызущего типа.

Вот некоторые представители этого отряда. Идотея, или морской таракан, как и другие виды равноногих, имеет тело, сплющенное в спинно-брюшном направлении, что позволяет ей плотно прижиматься к субстрату и сопротивляться ударам волн в прибрежной зоне. Длина тела наиболее крупных самцов достигает 25--26, самок-- 18 миллиметров. Исследованиями профессоров В. В. Ковальского и Н. С. Шульгиной, проведенными в Одессе, доказано, что здесь имеются две физиологические расы идотеи, отличающиеся зеленой и бурой окраской. В море представители каждой из этих рас выбирают для себя соответствующий по цвету субстрат и садятся на зеленые или бурые и красные водоросли. По характеру питания идотея всеядна, но предпочитает растительную пищу, а также детрит. Может поедать рыбу, запутавшуюся в сети или попавшую на крючок. Сама встречается в желудках некоторых донных рыб. Будучи очень массовым ракообразным (до десятков тысяч экземпляров на 1 квадратный метр площади дна), идотея играет существенную роль в жизни прибрежной зоны моря.

Близко родственный ей вид -- синизома -- отличается от идотеи ланцетовидным последним члеником тела и более прогонистой общей формой. Самцы достигают в длину 3,5 сантиметра.

7. Инфраотряд крабов (Brachyura)

Рис. 11 Травяной краб(Carcinus maenas)

Наиболее массовый из них -- травяной, или средиземноморский, краб(Carcinus maenas). Его головогрудь достигает ширины 7--8 сантиметров и несет с каждой стороны глаз по 5 крупных зубцов. Самки и самцы легко различаются между собой по форме пластинчатого брюшка, прижатого под головогрудью снизу. С внутренней стороны брюшка имеются ножки, которыми самка удерживает икру. Здесь же находятся цементные железы, выделяющие вещество, образующее оболочку каждого яйца и тяж, который прикрепляет его к брюшным ножкам самки. Излюбленный биотоп этого вида -- камни, покрытые водорослями. На песке он встречается гораздо реже. К панцирю травяного краба часто прикрепляются другие донные организмы. Большой знаток жизни Черного моря профессор И. И. Пузанов описал под названием «бродячий биоценоз» травяного краба, выловленного в Одесском заливе, у которого на верхней стороне панциря головогруди росли мидии, балянусы и водоросли. Такая ноша, конечно, утяжеляет краба и замедляет его движения (не обросший краб может бегать со скоростью до 1 метра в секунду), но помогает, видимо, маскироваться и из засады хватать добычу. Питается травяной краб креветками, мелкими рыбами, мидиями, балянусами и трупами различных организмов. Последнее ставит этот вид в первые ряды «водных санитаров»-- тех животных, которые, поедая больных, ослабевших и мертвых особей, предотвращает загрязнение прибрежной полосы моря. Сам краб служит пищей таким донным рыбам, как калкан, скорпена, акула и др.

Так же в чёрном море встречается мраморный краб( Pachygrapsus marmoratus). Его головогрудь почти прямоугольной формы, размером до 3,5X4,5 сантиметра. Сверху, на панцыре, виден характерный «мраморный» рисунок на коричневатом и зеленоватом фоне. Это -- типичный обитатель прибрежных камней, который может взбираться по ним на высоту нескольких метров над уровнем моря и долго обходиться без воды. Очень быстро убегает при появлении опасности и искусно прячется в неровностях и расщелинах камней. Иногда обрастает балянусами и водорослями. Очень многочисленный у каменистых берегов Южного Крыма и Кавказа.

Гастроподы( Gastropoda)

На нижней стороне камней и на створках мидий можно иногда обнаружить колпачковидную раковинку калиптреи, или китайской шапочки. Диаметр раковины чаще всего около 1 сантиметра, цвет кирпично-красный, розовый. Это брюхоногий моллюск, домик которого приобрел плоскоконическую форму. Он ведет почти сидячую жизнь и, подобно двустворчатым моллюскам, питается, фильтруя воду с помощью жаберного аппарата. Закрывая раковиной свою кладку, калиптрея проявляет тем самым заботу о потомстве.

Рис. 12 Рапана жилковатая (Rapana venosa)

Очень серьезным врагом мидий является крупный брюхоногий моллюск рапана(Rapana venosa). Этот дальневосточный хищник появился в Черном море около 25 лет тому назад. В исключительных случаях высота домика рапаны может достигать 10 и даже 15 сантиметров, чаще встречаются экземпляры высотою 4--5 сантиметров. Рапана произвела большое опустошение на Гудаутской устричной банке у кавказского побережья, где в конце сороковых -- начале пятидесятых годов почти полностью исчезли не только устрицы, но и мидии, гребешки, сердцевидки и другие моллюски. В конце пятидесятых годов "сильно пострадали крымские моллюски, а недавно рапана была встречена у берегов Румынии и в восточной половине северо-западной части Черного моря. У берегов одесской области пока не обнаружен.

На камнях и водорослях встречаются в большом количестве мелкие брюхоногие моллюски различных видов, принадлежащих к родам гидробия и риссоа, с высотою домика около 4--5 миллиметров. Невооруженным глазом легче заметить риссоа, которые обычно ползают по водорослям, соскабливая их микроскопические обрастания. Пустые домики этого вида используются как жилье молодыми раками-отшельниками.

Если внимательно рассмотреть поверхность створки мидии, то, вероятно, на каждой второй или третьей особи можно обнаружить беловатые, плоские, стелющиеся корки. Такие же корки бывают на камнях, сваях, водорослях и т. д.

8. Рыбы (Pisces)

Рис. 13 Бычок мартовик (Mesogobius batrachocephalus)

Среди рыб также встречается немало видов, приспособленных к жизни среди камней, покрытых водорослями. Это, во-первых, большинство видов бычков (Gobiidae). Наиболее крупный среди них -- мартовик (Mesogobius batrachocephalus) -- достигает в длину более 0,3 метра, однако у берега попадаются более мелкие экземпляры. Питается кнут рыбой -- атериной, хамсой, султанкой, молодью кефали, бычками и т. д. Более скромные размеры у таких промысловых видов, как рыжик и ротан (Perccottus glenii). Они составляют основу трофеев рыболовов-любителей. В большом количестве встречаются также различные виды мелких бычков с длиною тела 4--5 сантиметров.

Весной и в первой половине лета с нижней стороны камней можно наблюдать икру бычков. Каждая икринка имеет яйцевидную форму и на одном конце несет пучок липких нитевидных выростов, с помощью которых прикрепляется к субстрату. Кладки икры охраняют самцы.

Для биоценоза камней и скал характерны также морские собачки (Blennius sanguinolentus). У этих рыб имеется сплошной длинный спинной плавник, а брюшные плавники размещены далеко впереди -- на горле. Над глазами -- выросты кожи в виде прямых или ветвистых щупалец. Питаются, в основном, водорослями. Откладывают икру преимущественно в пустые створки мидий. Кладка охраняется самцом, который при малейшей опасности пускает в ход зубы.

Среди подводных зарослей часто встречаются небольшие, длиною до 10--15 сантиметров, рыбы-зеленушки, или губаны(Crenilabrus tinca). Питается моллюсками, балянусами и другими донными организмами. Из обрывков водорослей и ракушек самец строит полулунной формы гнездо до 10 сантиметров в поперечнике и охраняет икру.

Другой вид губана -- рябчик(Symphodus cinereus) серо-желтоватого или буроватого цвета с двумя более или менее отчетливыми продольными полосами и иногда с черным пятном на нижней стороне хвостового стебля. У этого вида довольно любопытен процесс строительства гнезда. Вначале на выбранную между камней площадку самец-рябчик сносит створки моллюсков и выкладывает их в виде окружности диаметром до 15 сантиметров. Затем берет различные обрывки водорослей и втыкает их ртом между ракушками. Центр бублика заполняет только водорослями. На эти водоросли откладывают свою икру до 10--15 самок. После икрометания самки уходят, а сторожить потомство остается один самец-строитель. Он яростно набрасывается на приближающихся бычков, собачек, крабов, ныряльщиков и прочие биотические факторы и освобождается лишь после выхода личинок. Питается самец во время охраны гнезда равноногими раками и другими мелкими организмами.

Среди камней и водорослей в изобилии встречаются различные виды морских игл. Длинные, тонкие, граненые тела, сплошь покрытые костными щитками, и малая подвижность заметно выделяют их среди других рыб.

В северо-западной части Черного моря попадается похожая на них рыбка из того же семейства -- морское шило, длиною до 20 сантиметров. Ее легко отличить от морских игл по отсутствию хвостового плавника. Питаются все виды игл мелким планктоном и микроскопическими обрастаниями, которые они соскабливают с камней и водорослей. Некоторые авторы полагают, что морские иглы (крупные экземпляры) поедают личинок и мальков рыб.

Представляет интерес способ размножения рыб этого семейства. Ко времени нереста у самцов морских игл на нижней стороне тела вырастают две продольные складки. Между ними самки откладывают по нескольку десятков икринок. После этого складки разрастаются до взаимной встречи, и желобок превращается в замкнутую длинную камеру. Когда у выклюнувшихся из икры личинок рассасывается почти полностью желточный мешок, камера раскрывается на заднем конце и движениями тела самец выталкивает мальков из трубки. Вслед за этим стенки камеры рассасываются и самец обретает прежний, не «икроносный» вид. У морского шила выводковой камеры не образуется, и свои два десятка икринок самка прикрепляет непосредственно к брюшной стенке самца. Подобная забота о потомстве существенно снижает отход икринок и личинок, которые у других видов, не имеющих столь заботливых отцов, погибают в огромном количестве.

Также в этом списке стоит указать скорпену (Scorpaena porcus), или морского ерша. Формой своего тела, защитной окраской, кожными лопастинками на голове, способностью упираться колючками лучей плавников в неровности грунта эта рыба как бы создана жить среди камней. Она часто встречается подводникам у берегов Крыма и Кавказа.

Рис. 14 Замаскированная скорпена(Scorpaena porcus)

Скорпена -- малоподвижная рыба. Затаившись среди камней и водорослей, она хватает свою жертву (бычков, атерицу, губанов, креветок, крабов) из засады с близкого расстояния. Уколы колючек плавников скорпены болезненны и вызывают воспалительный процесс.

макрофит обрастание водоросль макрозообентос

Заключение

Изучая справочные, статистические и, конечно, исследовательские данные, кропотливо отсеивая из безчисленного количества работ, посвящённых бентосу и обрастателям искусственных субстратов информацию об обрастателях субстратов естественных, без труда можно прийти к выводу об огромной роли перифитона в биоценозе водоёма.

Прежде всего это фильтрация а как следствие и очищение воды (По данным академика Л.А. Зенкевича, один квадратный метр морского дна, сплошь покрытый здоровыми мидиями, фильтрует за сутки более 200 кубических метров морской воды. Следовательно, один гектар богатого индиевого поля очищает за сутки около 2 миллионов кубометров воды.) и довольно значительная роль в трофической цепи, как продуцентов и консументов первых порядков так и редуцентов(В Черном море до 75 % первичной продукции и 90 % деструкции органического вещества в прибрежной зоне приходится на сообщества перифитона).

Стоит также отметить что организмы-обрастатели сами могут являться субстратом для других организмов(как в случае с моллюском калиптерией), «предоставляют» некоторым другим организмам жилища, напрямую участвуют в процессах почвообразования(мидиевые илы, естественная деструкция субстрата), и конечно представляют интерес как объект промысла.

Существуют конечно и отрицательные аспекты(обрастание днищ судов, замедляющее движение и как следствие увеличивающее себестоимость перевозки грузов, способность деструкции дамб и пр. погружённых и полупогруженных построек, пр.), но они по большинству своему относятся к антропогенным субстратам, то есть субстратам, естественными не являющимся, а это как написано выше в тему работы не входит.

Источники информации

1. Е.П. Губанов, В.И. Вижевский и др. Обитатели прибрежных вод Крыма. Керчь: ЮГНИРО, 2012. 72с.+24с. Илл.

2. Современное состояние биоразнообразия прибрежных вод Крыма (черноморский сектор) / Под ред. В.. Еремеева, А.В. Гаевской; НАН Украины, Институт биологии южных морей. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. - 511 с. (105 илл. , 106 татл.)

3. А.А. Протасов. Перифитон как экотопическая группировка. Гидробионтов 2010

Размещено на Allbest.ru