Для жизни рыб и других водных животных особенно большое значение имеет растворенный в воде кислород.
Кислород частично проникает в воду из атмосферы, частично же выделяется в самом водоеме в результате жизнедеятельности растительных организмов. С помощью хлорофилла зеленые растения извлекают из углекислого газа необходимый для построения живого вещества углерод, выделяя в окружающее пространство кислород. Этот процесс, называемый фотосинтезом, протекает за счет энергии солнечных лучей только в светлое время суток. Проникновению кислорода в воду из атмосферы способствуют ветер, течения, атмосферные осадки, резкие перемены температуры и другие причины, усиливающие перемешивание слоев воды.
Часть растворенного в воде кислорода затрачивается на дыхание животных, но особенно много этого газа расходуется на окисление органических веществ, которые постепенно минерализуются, то есть превращаются в простые соединения: углекислый газ, воду, соли аммиака, соли азотной кислоты и некоторые другие. Окисление и минерализация органических веществ происходит при участии бактерий.
При значительном уменьшении количества растворенного в воде кислорода физиологическое состояние рыб ухудшается. Когда кислорода остается совсем мало, возникает замор, и рыбы погибают от удушья. Из числа наших прудовых рыб наиболее чувствительна к недостатку кислорода форель. Менее чувствителен карп (он иногда переносит даже полное, но кратковременное исчезновение растворенного кислорода). Легко переносит недостаток кислорода карась, выживающий даже в таких прудах, где содержание кислорода падает зимой почти до нуля. Еще менее требовательны к растворенному в воде кислороду дальневосточная рыба змееголов и некоторые другие.
Зимой, чтобы наполнить воду кислородом, в воде оставляют камни, которые торчат на поверхности. Камни нагреваются, вокруг них тает лед (тоненькой полосочкой), и под лёд заходит, засасывается воздух. Кислород в воду попадает также через торчащий камыш. Если он не растет в данном водоеме, можно на зиму просто поставить его охапку и дать ей вмерзнуть в лед, следя за тем, чтобы часть стебля камыша находилась надо льдом, часть - под водой.
В водоёмах, сильно загрязненных органическими веществами, вода которых к тому же богата солями серной кислоты (сульфатами), может появиться ядовитый для рыб и других водных животных газ - сероводород. Он возникает лишь в отсутствие кислорода при участии особых бактерий. Сероводород легко обнаружить по его характерному запаху, напоминающему запах испорченных яиц. Он вреден даже в небольшом количестве, так как очень легко окисляется, поглощая много растворенного в воде кислорода и ухудшая тем самым условия дыхания водных животных.
В воде естественных водоемов почти всегда растворено большее или меньшее количество углекислого газа, правильнее сказать, свободной углекислоты. Углекислый газ накапливается в результате дыхания водных организмов, а главное - в результате окисления органических веществ. Поэтому избыток углекислого газа свидетельствует о значительном загрязнении водоема органическими веществами. В большом количестве углекислый газ ядовит для рыб, так как он нарушает их дыхание.
Кислотность или активную реакцию воды обычно выражают в условных единицах (отрицательный логарифм концентрации ионов водорода), обозначая ее латинскими буквами рН. Когда реакция воды нейтральная, тогда величина рН равна 7; вода с щелочной реакцией имеет рН больше 7, а с кислой - меньше 7. Для рыбоводных целей лучше всего использовать воду с нейтральной или слабощелочной реакцией (рН 7-8), в крайнем случае - со слабокислой реакцией (рН 6-7).
Как уже говорилось, ухудшение кислородного режима происходит главным образом из-за накопления в воде и на дне водоема избытка органических веществ. Количество органических веществ обычно оценивается по так называемой окисляемости воды, которая показывает, сколько миллиграммов кислорода необходимо израсходовать в строго определенных условиях на разрушение органических веществ, заключенных в 1 л воды. Само по себе повышение окисляемости воды безопасно для рыбы, а до известных пределов даже полезно, так как при этом обычно увеличивается рыбопродуктивность прудов. Органические вещества, которые образуются в самом водоеме, или заносятся в него стоками с полей, усадеб, или выделяются птицами, животными, человеком, содержат некоторые элементы и соединения, необходимые для развития всех живых существ. К числу таких элементов, называемых биогенными, относятся в первую очередь азот и фосфор. Изобилие органических веществ, содержащих биогенные элементы, обеспечивает пышное развитие водных животных и растений. Но когда органических веществ накапливается слишком много, тогда резко ухудшается кислородный режим водоема вплоть до возникновения заморных условий.
БИОЦЕНОЗ ВОДОЁМА
Биоценоз - это совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих данный участок суши или водоема, и связанных между собой определенными отношениями с приспособленностью к условиям окружающей среды.
Для того чтобы достичь равновесия всех составляющих биоценоза, необходимо связать их пищевыми цепями для поглощения одного вида другим, с последующим разложением и переводом органических веществ, влияющих на усиленный рост водорослей, в неорганику. Таким образом, водный биоценоз есть целостная биологическая система, которая живет по своим законам. Биоценоз может существовать столетия и тысячелетия. Но в прудах и водоемах, где воду на зиму сливают, каждую весну начинается формирование нового биоценоза. Развитие биоценоза в течение сезона сопровождается появлением одних видов и исчезновением других, то есть каждому виду отводится свое место в очереди.
Рассмотрим подробнее, что и кто входит в состав водного биоценоза.
В зависимости от места обитания тех или других сообществ гидробионтов, они получают различные названия. В толще воды свободно парят организмы, которые называются планктоном. В отличие от него есть активно плавающие организмы, они называются нектоном. В грунте водоема жизненные формы представлены бентосом, а на неподвижно прикрепленных предметах, растениях и животных расположен перифитон. Поверхностная пленка воды тоже занята двумя жизненными формами: нейстоном и плейстоном.
Планктон
На суше невозможно найти жизненную форму похожую на планктон. В толще воды постоянно парят живые существа. Вода из-за своей плотности и сопротивления позволяет им это делать, в то время как на суше все летающие животные рано или поздно опускаются на землю. Планктонные организмы иногда могут достигать огромных размеров: одного метра и более. Например, гигантская медуза Арктическая Цианеа достигает длины 12 метров. Такие формы планктона называются мегалоплактоном, организмы от 1 до 100 сантиметров - макропланктоном, от 1 до 10 мм - мезопланктоном, от 0,05 до 1 мм - микропланктоном и мельче 0,05 мм - ноннопланктоном. От морской и пресной воды специальной планктонной сеткой можно отфильтровать макропланктонные организмы: рачков, эмбрионов различных беспозвоночных животных и других представителей. Мезопланктон состоит из маленьких медузок, мелких червей и других организмов, которых уже можно различить невооруженным глазом. Макропланктон - это уже большие сцифоидные медузы, гребневики и сифонофоры. Многие планктонные организмы проводят всю жизнь в толще воды, другие пребывают в планктонном состоянии только на личиночных стадиях. Чтобы парить в воде и как можно медленнее опускаться на дно, планктонные организмы увеличивают свою удельную поверхность по сравнению с удельным весом. Во-первых, большинство планктонных организмов имеют маленькие размеры и тем самым их поверхность относительно велика по отношению к весу, во-вторых, они уплощаются и сильно расчленяют свое тело за счет выступов, шипов и придатков. Есть у планктонных организмов и органы движения, но они помогают им только парить в толще воды, с помощью этих органов движения нельзя совершать миграции или противостоять более или менее значительным течениям воды. У крупных планктонных организмов вес тела снижается за счет редукции тяжелых образований. Например, крылоногие моллюски, плавающие в толще воды, лишены выростов раковины или она у них слабо развита. Планктонные жгутиковые организмы, радиолярии, веслоногие и ветвистоусые рачки, а также икра рыб, содержат жир в протоплазме и тем самым уменьшают свой вес. Многие гидробионты сильно обводнены, в них содержится до 99% воды, поэтому их способность парить в толще воды повышается настолько, что они практически не опускаются на дно. Иногда планктон для удобства делят на фито- и зоопланктон.
Нектон
Нектон отличается от планктона тем, что его представители совершают значительные передвижения, а не просто парят в воде. У планктонных организмов, например, у медуз, ветвистоусых и веслоногих рачков, есть органы передвижения, однако они не могут следовать по определенному курсу, и полностью подвластны течению воды Нектонные организмы в противоположность планктонным приобрели ряд приспособлений, позволяющих им двигаться, плыть, скользить по воде, а иногда даже летать по воздуху на десятки метров (летучие рыбы, кальмары). Чаще всего движение в воде осуществляется за счет изгибания тела. Три группы животных изгибают свое тело в вертикальной плоскости - китообразные, пиявки и немертины. Остальные изгибают свое тело в горизонтальной плоскости (личинки насекомых, змеи и рыбы). Представители нектона взяли на вооружение силу реактивной струи. Личинки насекомых, таких как стрекоза, втягивают и выбрасывают воду из задней кишки, а у головоногих моллюсков для этой цели есть специальное приспособление, застегивающееся на хрящевые кнопки. Это мешок, из которого вода силой мышц выбрасывается в специальную воронку. У многих нектонных организмов для уменьшения сопротивления воды выработалась обтекаемая форма, при которой наблюдается наименьшее сопротивление. Китообразные приспособились гасить вихревые потоки специальными структурами кожи, другие, как черви-немертины, покрывают свое тело слизью, которая играет роль смазки и уменьшает сопротивление воды.
Бентос
Бентос включает в себя все организмы, обитающие на поверхности грунта водоема и в его толще. Всякое озеро, болото, так же как любое море или океан, имеет жизненную форму в виде бентоса. Организмы, живущие на поверхности грунта представляют, эпибентос, а внутри грунта - эндобентос. Среди бентоса можно встретить бродячие формы, мало подвижные, а то и совсем прикрепленные. Так же как и планктонные организмы, бентос делится на макро-, мезо- и микробентос с соответствующими размерами, от 1 метра до 2 мм, от 2 мм до 0,1 мм мельче 0,1 мм. Организмы, живущие на дне, приобрели ряд приспособлений к удержанию на твердом грунте и выработали эффективные способы передвижения как по поверхности грунта, так и внутри грунта. Почти все гидробионты, входящие в бентос, приспособлены временно выходить в толщу воды, и переходить в нектонное состояние. Для удержания на грунте бентосные организмы увеличили свой удельный вес за счет тяжелого скелета и развили различные органы прикрепления к грунту. Другие частично или полностью заглубились в грунт. Некоторые моллюски приспособились всверливаться в известковые породы. Для этого в их слюнных железах вырабатывается серная кислота, иногда достигающая 10% крепости. Те бентосные организмы, которые живут на очень рыхлых грунтах, (например, иглокожие) приобрели большие выросты, не дающие им утонуть в иле.
Перифитон
Перифитон очень близок к бентосу, однако у него есть различия с ним. Перифитон часто поселяется на жестких предметах, вводимых человеком в воду и представляет собой ничто другое как "обрастание". Следует добавить, что перифитон можно найти не только на искусственных сооружениях, но и на животных и растениях. В морской воде перифитон может быть двойной и даже тройной, когда на одних организмах поселяются другие, а на них в свою очередь третьи и так далее. Если взять раковину морского гребешка, то на ней можно найти балянусов (морских желудей), на которых в свою очередь живут мшанки.
Нейстон и плейстон
Есть еще две жизненные формы гидробионтов. Для своего существования они избрали пленку воды или границу между водой и атмосферой. В чем же различие между нейстоном и плейстоном? Нейстонные организмы, используя пленку натяжения воды, бегают по ней или же под ней, не выходя в атмосферу, а плейстонные организмы крупнее нейстона. В эту форму входят организмы, которые частично живут в воде, а частично высовываются из воды. Рассмотрим подробнее те и другие организмы. На верхней стороне пленки бегают клопы-водомерки, вертячки, мухи эфидры и другие. Все эти организмы относят к эпинейстону. В океанах так же, как и в пресноводных водоемах бегают по поверхности водомерки, это, пожалуй, единственное насекомое приспособившееся жить далеко от берега в океане. Пленка натяжения прогибается под ногами насекомых, но не рвется, так как организмы эти очень легки, а конечности и тело у них гидрофобны, то есть не смачиваются водой. Для увеличения контакта с пленкой воды на конечностях у них есть специальные выросты хитина, напоминающие волоски. Если же в водоем попадают синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), то пленка под их воздействием начинает рваться и нейстонные организмы тонут. Со стороны воды к поверхностной плёнке примыкает много организмов, относящихся к гипонейстону: жуки-водолюбы, моллюски, клопы и личинки комаров. Плейстонные организмы двойственны по природе, так как частично они находятся в воздухе, а частично в воде. Большинство плейстонных организмов живет в море. Из них особенно выделяется физалия, у которой есть крупный пузырь, напоминающий парус. Благодаря парусу физалия может плыть даже против течения.