Мета роботи: дослідити способи харчування і склад трофічних угруповань водних тварин.
Харчування - один з основних процесів, завдяки якому здійснюється кругообіг органічних речовин в гідросфері. Ні одне фундаментальне питання гідробіології не може бути вирішене без знання особливостей харчування і харчових взаємин гідробіонтів.
Кількість енергії, закумульоване в одиниці маси гідробіонтів або їх їжі, називають їх калорійністю. Калорійність гідробіонтів може відрізнятися в залежності від сезону або їх фізіологічного стану, ступеня генеративної активності і т.п. У багатьох випадках при продукційних дослідженнях корисні орієнтовні розрахунки; при них використовуються середні значення калорійності, які зазвичай приймаються для водоростей і макрофитов рівними 19,2 кДж / г сухої речовини, а для водних тварин -
23,01 кДж / г.
В результаті утилізації первинної продукції гетеротрофних організмами відбувається утворення органічних речовин, що входять до складу їхніх тіл, або вторинної продукції. Енергія, що надійшла на трофічний рівень у вигляді раціону консументов (С), витрачається тваринами на процеси метаболізму (R), використовується на побудову тіл тварин (Р), а деяка її частина, укладена в незасвоєної тваринами їжі (f), виводиться з їх організмів і може бути використана в їжу організмами інших трофічних рівнів або запасається в донних відкладеннях.
Існування тварин можливо, якщо одержана ними енергія перевищує рассеиваемую. Цей процес виражається балансовим рівністю: С = Р + R + f,
де С - енергія раціону; Р - енергія приросту; R - витрати на обмін (дихання); f - енергія незасвоєної їжі.
Для вираження ефективності використання їжі на ріст користуються трофічними коефіцієнтами K1 (коефіцієнт використання їжі на ріст або кормової коефіцієнт) і К2 (коефіцієнт використання асимільованої енергії на зростання): K1 = Р / С, К2 = P / (P + R). Для кожного трофічного рівня екосистеми справедливо основне балансове рівність: З = (Р + R) / a, де а - засвоюваність їжі. Ці величини для всіх трофічних рівнів висловлюють в одних і тих же одиницях виміру, зазвичай в ккал / м 2 за одиницю часу (добу, місяць, рік). У першому наближенні прийнято вважати, що для нехижих тварин засвоюваність становить 60%, а для хижих - 80%. Однак для точного зведення балансу необхідно отримувати надійні експериментальні дані про засвоюваності їжі тваринам конкретного виду
в конкретних умовах. Сукупність відомостей про величинах а. С. Р. R для всіх трофічних рівнів екосистеми певного водоймища прийнято називати її біотичних балансом або потоком енергії. За величинам, що входять в біотичний баланс, можна судити про те, яка частка продукції попереднього трофічного рівня споживається організмами подальшого, яка частка енергії споживаної їжі розсіюється в процесі обміну, і яка залишається в продукції даного трофічного рівня.
До складу біоценозів входять популяції тварин різних видів, які в найбільш простому випадку поділяються на два трофічних рівня: нехижих і хижих тварин. Частина продукції окремих популяцій споживається всередині біоценозу входять в нього хижаками, а частина вилучається з нього, наприклад, споживається рибами, що не входять до складу даного біоценозу. Частина продукції нехижих тварин, що вилучається хижаками, що входять до складу біоценозу, можна прирівняти до кількості асимільованої ними їжі, тому що не засвоєна хижаками їжа знову потрапляє в круговорот речовин і укладена в ній енергія залишається в системі. Досить достовірні значення біоценозу в кожному конкретному випадку можна отримати після ретельного вивчення трофічних зв'язків і трофічної структури біоценозу.
Через екосистему йде лінійний потік енергії, а не її кругообіг і повторне використання, як у випадку з мінеральними речовинами. Біогенні елементи в процесі обміну речовин можуть використовуватися неодноразово. Енергія, що втрачається при диханні, не передається іншим організмам. Енергія ж, укладена в екскрементах і відходах метаболізму передається детритофагам і редуцентам і, таким чином, не губиться для екосистеми.
Кормові ресурси водойм включають живі рослини (фітопланктон, фітобентос), тварин (зоопланктон, нектон, зообентос), бактерій, відмерлі залишки організмів (від цілих трупів до частинок детриту), розчинені органічні речовини (РОР). Найбільш широко водними тваринами використовується Сестон і детрит. Детрит є органічна речовина, сорбованих на поверхні мінеральних часток або бульбашок повітря, або деструктуріровать залишки організмів, спільно з розвиваються на них бактеріальних комплексом.Жівотние, що харчуються детритом, засвоюють, в основному, мікрофлору, а не частки детриту. Основне джерело детриту в море - відмерлий фіто- і зоопланктон. У прісних водоймах і прибережних мілководних бухтах головну роль у формуванні детриту грають макрофітів. Детрит може бути зважений у воді, і входити до складу Сестон, або перебувати на дні у вигляді опадів. Сестон. це сукупність фітопланктону, мікрозоопланктону, бактерій, зваженого у воді детриту і розчинених органічних речовин.
Рослини в свіжому вигляді (фітобентос і мікрообрастанія твердих субстратів) використовуються в їжу бентосом прибережній (фотической) зони. Живі тварини (найбільш калорійний джерело їжі) з'їдаються як пелагическими, так і донними хижаками. Трупи тварин являють собою не менш калорійний, але набагато більш доступний і легко засвоюється джерело їжі. Тому більшість м'ясоїдних тварин, як бентосних, так і пелагічних є, факультативними трупоїдами. Розчинена органічна речовина буде утилізовано пелагическими личинками бентосних тварин, погонофор, деякими двостулковими молюсками при осмотическом харчуванні.
Способи добування їжі. Відповідно формам стану харчового матеріалу у гідробіонтів сформувалися механізми добування їжі.
Сестонофагов (т. Е. Харчування Сестон) характерна як для пелагічних, так для бентосних форм. Більшість видів нехижі зоопланктону відноситься до сестонофагов. Сестонофагов є прикріплені тварини, багато малорухливі і закопуються організми бентосу. Уловлювання Сестон з товщі води відбувається двома шляхами:
1) фільтрація- створення за допомогою фільтраційного апарату спрямованих струмів води (планктонні ракоподібні, губки, двостулкові молюски, вусоногі ракоподібні, риби-планктофаг, вусаті кити);
2) седіментація- осадження Сестон на слизові поверхні (інфузорії, аппендікуляріі, сидячі поліхети, мшанки, ряд голотурій, морські лілії, плоскі морські їжаки, личинки комарів-звонцов).
Багато сестонофагов в водоймах грають роль природних біофільтрів, очищаючи воду від знаходяться в ній зважених часток. Також вони створюють биогенную циркуляцію, здатну перемішувати водні маси. Двостулкові молюски здатні профільтровивают і звільняти від зважених речовин великі обсяги води, що іноді перевищували обсяг самої водойми. Планктонні ракоподібні, по біомасі домінуючі в зоопланктоне, також здатні профільтровивают значні обсяги води. У водоймах різної продуктивності за добу вони профільтровивают від 5 до 90% (в середньому 50%) обсягу води озера. В процесі фільтрації з води видаляються значні кількості зважених речовин. Швидкість фільтрації води двостулковими молюсками й ракоподібними планктону (F) знаходиться в прямій залежності від їх маси (W):
де m - коефіцієнт, n - показник ступеня, які визначаються для кожного виду.
Детритофаги властива переважно малорухливим і закопували бентосних організмів. Існує кілька видів риб-детритофагов. Поїдання детриту здійснюється двома способами:
1) збирання частинок детриту з поверхні дна за допомогою щупалець, хоботків, сифонів і інших органів (багато поліхети, черевоногі та двостулкові молюски, голотурії, офеури, риби-детритофаги);
2) безвиборочное заковтування грунту разом з перебувають в ньому детритом. Характерно, в основному, для закопуються форм (поліхети, олігохети, голотурії, неправильні морські їжаки, личинки комарів-звонцов).
Хижацтво і трупоедство- поїдання живих і відмерлих тварин. У пелагиали переважають активні хижаки, ковтають, або розривають жертву (медузи, гребневики, хижі риби, головоногі молюски, щетінкочелюстниє). Для пелагиали, більшою мірою, ніж для бенталі, характерні відносини хижак-жертва. Серед бентосних тварин частіше зустрічаються хижаки-засадчікі і трупоеди (вищі ракоподібні, черевоногі молюски, поліхети, морські зірки, личинки комах). Бентосні хижаки можуть бути як рухливими, так і прикріпленими (кишковопорожнинні). Багато видів риб є Бентофаг. Риби-Бентофаги, що харчуються молюсками, здатні утилізувати близько 30% продукції великих молюсків, використовуючи в їжу цих тварин на ранніх стадіях їх розвитку.
Пасьба - соскабливание мікрообрастаній з твердих субстратів і обкушування макрофитов. Такий спосіб харчування зустрічається у черевоногих молюсків, правильних морських їжаків, рівноногих і разноногіх ракоподібних, водних комах, деяких видів риб (товстолобик, білий амур).
У раціоні «соскаблівателей» зазвичай присутні прикріплені тварини, що входять до складу періфітона. Пасьба характерна для населення літоралі і верхньої сублиторали морів і заростей макрофітів прісних водойм.
Існує значна кількість видів зі стабільним характером харчування. Здатність вибирати кормові об'єкти носить назву харчової елективних (вибірковості). Деякі види водних тварин можуть змінювати тип харчування в онтогенезі, при зникненні якого-небудь виду їжі або різкому зменшенні її кількості. Здатність переходити з одного кормового об'єкта на інший, змінювати спосіб харчування називається харчової пластичністю. Так, наприклад, окремі види водних личинок комах, зазвичай харчуються тваринною їжею, при її нестачі легко переходять на споживання детриту. Встановлення істинної трофічної ролі тварин в екосистемі, визначення типів харчування і складу їжі окремих видів, так само як і істинних значень асиміляції і раціонів в умовах конкретних водойм представляє істотні труднощі.
Порядок виконання роботи: 1) виконати ухвалу до роду або виду, вказати систематичне положення кожного організму; 2) дослідити особливості морфології, замалювати схему зовнішньої будови визначаються тварин; 3) замалювати схему будови ротового апарату і механізму харчування визначаються тварин; 4) користуючись інформацією про екологію і способи харчування досліджуваних тварин, викладеної в літературі, встановіть, які з них є сестонофагов, детритофагами, фитофагами, хижаками. Поясніть, чому ви так думаєте.
1. Джерела їжі в океані.
2. Дайте визначення поняттю «кормова база».
3. Наведіть приклади ендогенного харчування гідробіонтів.
4. Способи добування їжі.
5. Роль бактерій і детриту в харчуванні водних організмів.
6. Наведіть приклади організмів активних фільтратів.
7. Дайте визначення поняттю добовий раціон.
9. Трофическая структура донного населення шельфів Світового океану.