Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Так, способность водных растений поглощать влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается на их морфологической и физиологической организации. Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит главным образом для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений. Питание же водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность обитания растений во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.
Морские водоросли представляют собой погружные цветущие растения, обитающие в мелководных прибрежных водах. Они играют жизненно важную роль в сохранении биологического разнообразия морской жизни, поскольку они укрывают или питают тысячи видов животных или растений и помогают поддерживать здоровый океан, блокируя углерод и выделяя кислород. Адаптированный к жизни в соленой воде путем эволюции от наземных растений, водоросли постоянно приспосабливаются к естественным изменениям в окружающей среде, вызванным погодой и ростом уровня моря.
У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия. Так, у сальвинии погруженные листья обеспечивают минеральное питание, а плавающие - органическое.
Важной особенностью адаптации растений к обитанию в водной среде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении. Такие анатомо-морфологические особенности наиболее четко выражены у водных мхов, валиснерии, рдестов .
Что будем делать с полученным материалом
Однако, возможно, он не сможет адаптироваться к серьезному и увеличивающемуся ущербу, который в настоящее время вызывается деятельностью человека. Он может восстанавливаться только в том случае, если люди признают его важность, восстанавливают то, что они разрушили, и прекращают причинять дальнейшие разрушения.
Адаптация к морской среде
Сиропы развились, чтобы выдерживать различные степени солености. Их горизонтальные стебли, называемые корневищами, позволяют им справляться с тягой токов и волн. Корни растут от корневища, чтобы закрепить растение на морском дне, в то время как гибкие лезвия растут прямо вверх и могут согнуть к течению без сопротивления.
От вымывания у водных растений из клеток минеральных солей или выщелачивания защитой является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца .
Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нижних листьев более жесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца разносится ветром и поверхностными течениями. Плоды и семена, которые образуются, также распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории. К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. Их плоды имеют высокую плавучесть, длительное время находятся в воде и не теряют при этом всхожесть. Например, водой переносятся плоды и семена стрелолиста, сусака, частухи. Плоды многих осок заключены в своеобразные мешочки с воздухом и разносятся водными течениями .
В смешанных колониях морской водоросли короткие лиственные быстрорастущие травы образуют мат, который задерживает осадок и стабилизирует морское дно, позволяя более высоким, более медленно растущим сортам устанавливать корни. 
Изменение климата из-за угрозы как морской, так и наземной экосистем. Штормы, землетрясения и цунами могут разорвать морские травы и заполнить воду грязью и мусором. Тем не менее, живые маты из водорослей обычно помогают защитить береговую линию, рассеивая насилие волн, и в конечном итоге морская водоросль возвращается.
Плотность воды - это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см 3 при 4 °C. Плотность природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше, до 1,35 г/см 3 . Давление возрастает с глубиной примерно в среднем на 1 · 10 5 Па (1 атм) на каждые 10 м.
Солевой режим водной среды
Сиграсс реагирует на повышение уровня моря, распространяя береговые отстойники на более мелкую воду. Осадок, который он собирает, помогает предотвратить эрозию и замедлить скорость, с которой площадь суши уходит в море. 
Так же, как и для глобального потепления, человеческая деятельность непосредственно угрожает водорослям способами, которые трудно адаптировать. Сточные воды, разливы нефти и сельскохозяйственные и промышленные отходы загрязняют воду и делают ее мутной. Без этого растения умирают и гниют, приводя к более, не менее, парниковым газам, а также к потере среды обитания других растений и животных, которые зависели от травы.
В связи с резким градиентом давления в водоемах гидробионты в целом значительно более эврибатны по сравнению с сухопутными организмами. Некоторые виды, распространенные на разных глубинах, переносят давление от нескольких до сотен атмосфер. Например, голотурии рода Elpidia, черви Priapulus caudatus обитают от прибрежной зоны до ультраабиссали. Даже пресноводные обитатели, например инфузории‑туфельки, сувойки, жуки‑плавунцы и др., выдерживают в опыте до 6 · 10 7 Па (600 атм).
Важность выживания других видов
Прибрежное развитие, которое включает в себя дноуглубительные гавани и строительство морских стен и причалов, может разрушить луговые травы и разрушить течения. Лодочные гребные винты также могут разрывать морские водоросли, оставляя глубокие шрамы. 
Он действует как поглотитель углерода, поглощая углекислый газ, при этом образуя кислород посредством фотосинтеза. Он стабилизирует морское дно, защищая береговые линии от эрозии и ураганов.
Однако многие обитатели морей и океанов относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам. Стенобатность чаще всего свойственна мелководным и глубоководным видам. Только на литорали обитают кольчатый червь пескожил Arenicola, моллюски морские блюдечки (Patella). Многие рыбы, например из группы удильщиков, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и др. встречаются лишь на больших глубинах при давлении не менее 4 · 10 7 - 5 · 10 7 Па (400-500 атм).
Он фильтрует осадки и успокаивает волны. Пики и укрытия для морских коньков, черепах, коралловых рифов, морских млекопитающих, таких как дюгоны и ламантины, и тысячи видов рыб. Являясь морским питомником, луга поддерживают рекреационную и коммерческую рыбную ловлю, а также экотуризм. Таким образом, защита и поощрение роста морской травы представляет собой путь к тому, чтобы прибрежные сообщества - люди, растения и животные - справлялись с некоторыми последствиями изменения климата.
Ключом к восстановлению или поддержанию лугов на севере является просвещенное управление на государственном, федеральном и местном уровнях. Это включает в себя картографирование, мониторинг и анализ, с тем чтобы программы образования и сохранения могли планироваться самым эффективным образом. Реплантация может помочь, но должна поддерживаться улучшением качества воды и регулированием таких видов деятельности, как катание на лодках и строительство, чтобы у водорослей была возможность процветать.
Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность среды служит условием парения в воде, и многие гидробионты приспособлены именно к этому образу жизни. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в особую экологическую группу гидробионтов - планктон («планктос» - парящий).
В этой главе мы рассмотрим, как растения могут подвергаться угрозе в их среде. Он также рассмотрит, как растения могут адаптироваться, чтобы выжить и расти. У растений есть несколько основных потребностей в выживании. Эти потребности включают свет, воду, воздух и минералы или питательные вещества. Они также должны иметь возможность воспроизводить, чтобы обеспечить сохранение их видов. Некоторые из основных угроз выживанию растений включают отсутствие солнечного света, нехватку воды, обилие воды и деятельность животных.
Растениям нужен солнечный свет для производства пищи в процессе фотосинтеза. Это означает, что в районах, где мало солнца, многие растения, возможно, придется конкурировать, чтобы получить как можно больше солнца. Растения в лесах могут вырастить много листьев, чтобы превратить как можно больше энергии в пищу.
Рис. 39. Увеличение относительной поверхности тела у планктонных организмов (по С. A. Зернову, 1949):
A - палочковидные формы:
1 - диатомея Synedra;
2 - цианобактерия Aphanizomenon;
3 - перидинеевая водоросль Amphisolenia;
4 - Euglena acus;
5 - головоногий моллюск Doratopsis vermicularis;
6 - веслоногий рачок Setella;
7 - личинка Porcellana (Decapoda)
Газовый режим водной среды
В лесах, где деревья теряют листья каждую осень, некоторые растения на уровне земли могут развиваться и выращивать цветы рано весной, прежде чем деревья вырастут назад. В тропических лесах, где деревья сохраняют свои листья круглый год, некоторые растения поднимаются по стволам и ветвям деревьев, чтобы достичь света. Изображение 1. Есть даже некоторые растения, у которых есть листья, приспособленные для осуществления процесса фотосинтеза с меньшим солнечным светом, чем обычно.
Многие растения адаптировались к жизни в регионах, где нехватка воды. Некоторые растения в этих областях могут расти очень длинными корнями, которые достигают воды, хранящейся под землей. Другие растения, такие как кактусы, разработали способы хранения воды и использования воды, которую они хранили очень медленно.
Б - расчлененные формы:
1 - моллюск Glaucus atlanticus;
2 - червь Tomopetris euchaeta;
3 - личинка рака Palinurus;
4 - личинка рыбы морского черта Lophius;
5 - веслоногий рачок Calocalanus pavo
В составе планктона - одноклеточные и колониальные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие (рис. 39). Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение относительной поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов или щетинок, что увеличивает трение о воду; 2) уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т. п. У диатомовых водорослей запасные вещества отлагаются не в виде тяжелого крахмала, а в виде жировых капель. Ночесветка Noctiluca отличается таким обилием газовых вакуолей и капелек жира в клетке, что цитоплазма в ней имеет вид тяжей, сливающихся только вокруг ядра. Воздухоносные камеры есть и у сифонофор, ряда медуз, планктонных брюхоногих моллюсков и др.
Есть несколько заводов в пустынных районах, которые имеют очень короткую жизнь. Эти растения начнутся как семена, которые не вырастут, пока не упадет дождь. Когда он делает дождь, они могут расти, цветет и производить семена для следующего поколения своих видов всего за несколько дней. Изображение 2. Есть некоторые растения, которые живут в водных средах. Сюда могут входить растения, обитающие в прудах и озерах. Одна из основных проблем для растений, которые живут в воде, состоит в том, что для фотосинтеза может быть трудно получить достаточное количество света.
Водоросли (фитопланктон) парят в воде пассивно, большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды зоопланктона способны, однако, к вертикальным миграциям в толще воды на десятки и сотни метров как за счет активного передвижения, так и за счет регулирования плавучести своего тела. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа нейстона («нейн» - плавать) - обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой.
Некоторые растения адаптированы путем выращивания широких листьев, которые плывут по воде, другие выращивают длинные стебли, где вершины выделяются из воды. Изображение 3. Одной из других проблем, которые могут иметь некоторые растения в водной среде, является то, что они могут не получить достаточного количества кислорода из воздуха. Растениям нужен кислород, чтобы разрушать пищу, которую они хранили, и использовать ее для роста.
Чтобы получить кислород, некоторые растения разработали специальные стебли, которые действуют как воронки, притягивая кислород к своим корням. Многие растения считаются пищей многими животными. От слонов вплоть до муравьев растения едят всевозможные животные, но если все растение было съедено, оно, очевидно, не выживет. Вот почему многие растения адаптированы для защиты от животных.
Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животных, способных к быстрому плаванию и преодолению силы течений, объединяют в экологическую группу нектона («нектос» - плавающий). Представители нектона - рыбы, кальмары, дельфины. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших пловцов независимо от их систематической принадлежности и способа движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью конечностей.
Некоторые растения будут выращивать шипы или колючки, чтобы животные не приближались к ним или не могли полностью их съесть. У других растений может быть яд в листьях или стеблях, которые животные учатся избегать. Некоторые из них вызывают раздражение кожи или сыпь, если они касаются друг друга.
Адаптации животных к жизни в воде
Некоторые растения, такие как трава, фактически вырастут новыми листьями под землей, и когда они будут полностью развиты, они снова появятся. Это позволяет растению выжить, даже если листья съедают время от времени. Иногда растениям угрожают стихийные бедствия. Есть много растений и деревьев в Австралии, например, которые адаптированы для выживания кустарников. Некоторые из этих приспособлений включают в себя листья, которые быстро горит, но оставляют основную часть дерева целыми и невредимыми и могут прорастать новые листья по всему стволу дерева, чтобы как можно скорее восстановить дерево.
Кислородный режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О 2 из‑за усиленного его потребления. Например, в Мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации - она в 7‑10 раз ниже, чем в поверхностных водах, населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным.
Растениям также может угрожать деятельность людей. Они могут включать такие вещи, как загрязнение и очистка земли, чтобы строить фермы и дома. Мы видим, что есть множество проблем, с которыми сталкиваются растения, чтобы выжить. Насколько хорошо растения адаптируются к их изменяющимся условиям, они определят свое будущее. Важно помнить, однако, что почти все другие живые существа каким-то образом полагаются на растения, и поэтому мы все полагаемся на растения, способные также адаптироваться к их условиям.
Абиотические факторы, влияющие на водные биомы
Абиотические факторы, влияющие на водные биомы, включают доступность света, глубину, стратификацию, температуру, течения и приливы. Различают абиотические факторы, влияющие на водные биомы. Как и в наземных биомах, на водные биомы влияет ряд абиотических факторов. Однако эти факторы различаются, поскольку вода имеет разные физические и химические свойства, чем воздух. Даже если вода в пруду или другом водоеме совершенно прозрачна, вода сама по себе поглощает свет. По мере того, как человек спускается в глубокое водоем, в конечном итоге будет глубина, которую не может достичь солнечный свет.
Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты - «окси» - кислород, «бионт» - обитатель). К ним относятся, например, пресноводные олигохеты Tubifex tubifex, брюхоногие моллюски Viviparus viviparus. Среди рыб очень слабое насыщение воды кислородом могут выдерживать сазан, линь, караси. Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны - они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом (радужная форель, кумжа, гольян, ресничный червь Planaria alpina, личинки поденок, веснянок и др.). Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние - аноксибиоз - и таким образом переживать неблагоприятный период.
Хотя в земной экосистеме есть некоторые абиотические и биотические факторы, которые могут затенять свет, обычно это не постоянные признаки окружающей среды. Важность света в водных биомах имеет центральное значение для сообществ организмов, встречающихся как в пресноводных, так и в морских экосистемах. В пресноводных системах стратификация из-за различий в плотности является, пожалуй, самым критическим абиотическим фактором и связана с энергетическими аспектами света. Тепловые свойства воды имеют важное значение для функционирования морских систем и оказывают большое влияние на глобальный климат и погодные условия.
Дыхание гидробионтов осуществляется либо через поверхность тела, либо через специализированные органы - жабры, легкие, трахеи. При этом покровы могут служить дополнительным органом дыхания. Например, рыба вьюн через кожу потребляет в среднем до 63 % кислорода. Если через покровы тела происходит газообмен, то они очень тонки. Дыхание облегчается также увеличением поверхности. Это достигается в ходе эволюции видов образованием различных выростов, уплощением, удлинением, общим уменьшением размеров тела. Некоторые виды при недостатке кислорода активно изменяют величину дыхательной поверхности. Черви Tubifex tubifex сильно вытягивают тело в длину; гидры и актинии - щупальцы; иглокожие - амбулакральные ножки. Многие сидячие и малоподвижные животные обновляют вокруг себя воду, либо создавая ее направленный ток, либо колебательными движениями способствуя ее перемешиванию. Двустворчатым моллюскам для этой цели служат реснички, выстилающие стенки мантийной полости; ракообразным - работа брюшных или грудных ножек. Пиявки, личинки комаров‑звонцов (мотыль), многие олигохеты колышут тело, высунувшись из грунта.
У некоторых видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания. Таковы двоякодышащие рыбы, сифонофоры дискофанты, многие легочные моллюски, ракообразные Gammarus lacustris и др. Вторичноводные животные сохраняют обычно атмосферный тип дыхания как более выгодный энергетически и нуждаются поэтому в контактах с воздушной средой, например ластоногие, китообразные, водяные жуки, личинки комаров и др.
Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям - заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов. Зимние заморы часто вызываются образованием на поверхности водоемов льда и прекращением контакта с воздухом; летние - повышением температуры воды и уменьшением вследствие этого растворимости кислорода.
Частая гибель рыб и многих беспозвоночных зимой характерна, например, для нижней части бассейна реки Оби, воды которой, стекающие из заболоченных пространств Западно‑Сибирской низменности, крайне бедны растворенным кислородом. Иногда заморы возникают и в морях.
Кроме недостатка кислорода, заморы могут быть вызваны повышением концентрации в воде токсичных газов - метана, сероводорода, СО 2 и др., образующихся в результате разложения органических материалов на дне водоемов.
Солевой режим. Поддержание водного баланса гидробионтов имеет свою специфику. Если для наземных животных и растений наиболее важно обеспечение организма водой в условиях ее дефицита, то для гидробионтов не менее существенно поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде. Излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс - это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские - не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Например, при опреснении поверхностных слоев моря после сильных дождей радиолярии, морские рачки Calanus и другие спускаются на глубину до 100 м. Позвоночные животные, высшие раки, насекомые и их личинки, обитающие в воде, относятся к гомойосмотическим видам, сохраняя постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.
У пресноводных видов соки тела гипертоничны по отношению к окружающей воде. Им угрожает излишнее обводнение, если не препятствовать поступлению или не удалять избыток воды из тела. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных - удалением воды через выделительную систему. Некоторые инфузории каждые 2-2,5 мин выделяют количество воды, равное объему тела. На «откачку» избыточной воды клетка затрачивает очень много энергии. С повышением солености работа вакуолей замедляется. Так, у туфелек Paramecium при солености воды 2,5%о вакуоль пульсирует с интервалом в 9 с, при 5%о - 18 с, при 7,5%о - 25 с. При концентрации солей 17,5%о вакуоль перестает работать, так как разница осмотического давления между клеткой и внешней средой исчезает.
Если вода гипертонична по отношению к жидкостям тела гидробионтов, им грозит обезвоживание в результате осмотических потерь. Защита от обезвоживания достигается повышением концентрации солей также в теле гидробионтов. Обезвоживанию препятствуют непроницаемые для воды покровы гомойосмотических организмов - млекопитающих, рыб, высших раков, водных насекомых и их личинок.
Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию - анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам, черноморским полихетам Nereis divesicolor и др. Солевой анабиоз - средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.
Истинно эвригалинных видов, способных в активном состоянии обитать как в пресной, так и в соленой воде, среди водных обитателей не так много. В основном это виды, населяющие эстуарии рек, лиманы и другие солоноватоводные водоемы.
Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Испарение воды с поверхности водоемов, при котором затрачивается около 2263,8 Дж/г, препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления (333,48 Дж/г), замедляет их охлаждение.
Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15 °C, в континентальных водоемах - 30-35 °C. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +(26-27) °С, в полярных - около 0 °C и ниже. В горячих наземных источниках температура воды может приближаться к +100 °C, а в подводных гейзерах при высоком давлении на дне океана зарегистрирована температура +380 °C.
Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.
В связи с более устойчивым температурным режимом воды среди гидробионтов в значительно большей мере, чем среди населения суши, распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются в основном в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания температуры.
Световой режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе. Часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. Отражение тем сильнее, чем ниже положение Солнца, поэтому день под водой короче, чем на суше. Например, летний день около острова Мадейра на глубине 30 м - 5 ч, а на глубине 40 м всего 15 мин. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: красные исчезают уже недалеко от поверхности, тогда как сине‑зеленые проникают значительно глубже. Сгущающиеся с глубиной сумерки в океане имеют сначала зеленый, затем голубой, синий и сине‑фиолетовый цвет, сменяясь наконец постоянным мраком. Соответственно сменяют друг друга с глубиной зеленые, бурые и красные водоросли, специализированные на улавливании света с разной длиной волны.
Окраска животных меняется с глубиной так же закономерно. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели литоральной и сублиторальной зон. Многие глубинные организмы, подобно пещерным, не имеют пигментов. В сумеречной зоне широко распространена красная окраска, которая является дополнительной к сине‑фиолетовому свету на этих глубинах. Дополнительные по цвету лучи наиболее полно поглощаются телом. Это позволяет животным скрываться от врагов, так как их красный цвет в сине‑фиолетовых лучах зрительно воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др.
У некоторых видов, обитающих у поверхности водоемов, глаза разделяются на две части с разной способностью к преломлению лучей. Одна половина глаза видит в воздухе, другая - в воде. Такая «четырехглазость» характерна для жуков‑вертячек, американской рыбки Anableps tetraphthalmus, одного из тропических видов морских собачек Dialommus fuscus. Эта рыбка при отливах сидит в углублениях, выставляя часть головы из воды (см. рис. 26).
Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, которая зависит от количества взвешенных в ней частиц.
Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки). Самые прозрачные воды - в Саргассовом море: диск виден до глубины 66,5 м. В Тихом океане диск Секки виден до 59 м, в Индийском - до 50, в мелких морях - до 5‑15 м. Прозрачность рек в среднем 1-1,5 м, а в самых мутных реках, например в среднеазиатских Амударье и Сырдарье, всего несколько сантиметров. Граница зоны фотосинтеза поэтому сильно варьирует в разных водоемах. В самых чистых водах эуфотическая зона, или зона фотосинтеза, простирается до глубин не свыше 200 м, сумеречная, или дисфотическая, зона занимает глубины до 1000-1500 м, а глубже, в афотическую зону, солнечный свет не проникает совсем.
Количество света в верхних слоях водоемов сильно меняется в зависимости от широты местности и от времени года. Длинные полярные ночи сильно ограничивают время, пригодное для фотосинтеза, в арктических и приантарктических бассейнах, а ледовый покров затрудняет доступ света зимой во все замерзающие водоемы.
В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма получило название биолюминесценции. Светящиеся виды есть почти во всех классах водных животных от простейших до рыб, а также среди бактерий, низших растений и грибов. Биолюминесценция, по‑видимому, многократно возникала в разных группах на разных этапах эволюции.
Химия биолюминесценции сейчас довольно хорошо изучена. Реакции, используемые для генерации света, разнообразны. Но во всех случаях это окисление сложных органических соединений (люциферинов) с помощью белковых катализаторов (люцифераз). Люциферины и люциферазы у разных организмов имеют неодинаковую структуру. В ходе реакции избыточная энергия возбужденной молекулы люциферина выделяется в виде квантов света. Живые организмы испускают свет импульсами, обычно в ответ на раздражения, поступающие из внешней среды.
Свечение может и не играть особой экологической роли в жизни вида, а быть побочным результатом жизнедеятельности клеток, как, например, у бактерий или низших растений. Экологическую значимость оно получает только у животных, обладающих достаточно развитой нервной системой и органами зрения. У многих видов органы свечения приобретают очень сложное строение с системой отражателей и линз, усиливающих излучение (рис. 40). Ряд рыб и головоногих моллюсков, неспособных генерировать свет, используют симбиотических бактерий, размножающихся в специальных органах этих животных.
Рис. 40. Органы свечения водных животных (по С. А. Зернову, 1949):
1 - глубоководный удильщик с фонариком над зубатой пастью;
2 - распределение светящихся органов у рыбы сем. Mystophidae;
3 - светящийся орган рыбы Argyropelecus affinis:
а - пигмент, б - рефлектор, в - светящееся тело, г - линза
Биолюминесценция имеет в жизни животных в основном сигнальное значение. Световые сигналы могут служить для ориентации в стае, привлечения особей другого пола, подманивания жертв, для маскировки или отвлечения. Вспышка света может быть защитой от хищника, ослепляя или дезориентируя его. Например, глубоководные каракатицы, спасаясь от врага, выпускают облако светящегося секрета, тогда как виды, обитающие в освещенных водах, используют для этой цели темную жидкость. У некоторых донных червей - полихет - светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов, причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. У хищных глубоководных рыб из отряда удильщиковидных первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» - железу, заполненную слизью со светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжение бактерии кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движения червя и подманивая добычу.