Реферат: Живые организмы мирового океана: детритофаги и редуценты

Донные осадки содержат мало питательных веществ. Чтобы не умереть с голоду, у этих морских животных имеется длинный кишечник.

Если у хищных рыб его длина меньше длины рыбы, то у детриторастительноядных рыб он в 3, у детритоядных голотурий в 2,7, у морских ежей в 4,7, а у сипункулид – в 6 – 7 раз длиннее тела. Детритофаги способны безостановочно есть, и кишечник у них всегда забит пищей не меньше чем на ½, а его содержание обычно составляет около 1/3, веса животного[3].

Раньше полагали, что детритофаги просто собирают с поверхности дна находящийся там осадок. Сейчас ученые склонны считать, что всеядных существ практически нет. Даже детритофаги производят какой – то отбор отправляемых в рот компонентов. Если в донных отложениях океана им попадаются крохотные трупы местных животных, детритофаги от них отказываются. Отсутствие необходимых пищеварительных ферментов не позволяет им воспользоваться богатой находкой.

В желудках всех обитателей дна, кроме детрита, встречаются раковины диатомей. Почти у всех можно найти минеральные частички и фораминифер. Половина детритофагов поедает фекальные комочки донных животных. Иногда в кишечник попадают спикулы губок, а у морских звезд, голотурий и некоторых других животных споры и пыльца растений. Неясно, каким образом они этого добиваются, но в кишечнике спор и пыльцы бывает в 5 – 10 раз больше, чем их содержит грунт. Размер зерен и спор колеблется от 6 до300 микрон, так что поштучно отбирать их, видимо, невозможно. Споры и зерна без их наружных оболочек, тоже представляющих немалую ценность, состоят из 13 – 28 процентов белков, 2 – 17 – жира, 13 – 37 - углеводов, содержат все 10 незаменимых аминокислот, все витамины, микроэлементы, некоторые гормоны и ферменты[3].

Потребление поверхностной пленки, покрывающей осадки, в которой содержатся органические остатки растительного и животного происхождения, осуществляется детритофагами по-разному. Иногда это простое соскабливание верхнего слоя осадка: морские бокоплавы рода Corophium, например, высовывая из своей норки переднюю часть тела, антеннами очищают пространство вокруг входа. Различные десятиногие ракообразные, особенно раки-отшельники, скребут осадок ногочелюстями третьей пар, а затем, выбрав из него при помощи ногочелюстей второй пары подходящую пищу, отправляют ее в рот.

Морское животное может собирать всю пленку при помощи тока воды, или непосредственно ее всасывая.

Систему прокачивания воды используют, например, многощетинковые черви Arenicola (пескожилы). Эти черви живут в U – образной трубке, движениями тела животное создает в трубке направленный ток воды, который вызывает оползание поверхностного слоя илистого песка с покрывающей его пленкой; все это пескожил заглатывает целиком. Аналогичным способом питаются пектинарии (многощетинковые черви), живущие в просто склеенных из песчинок трубках, которые они перетаскивают с собой; однако в этом случае частицы грунта и детрита, опустившиеся к входному отверстию трубки, сортируются и захватываются щупальцами.

Морские обитатели, питающиеся поверхностной пленкой грунта приведены на рисунке 1[3].

Рис.1 Бентические беспозвоночные, питающиеся поверхностной пленкой грунта:

а – пескожил Arenicola, б - в – моллюски Tellinaи Scrobicularia, г - змеехвостка Amphiura.

Процентное содержание илистых частиц в грунте увеличивается на рисунке слева направо.

Многие двустворчатые моллюски обитают, зарывшись в ил, и питаются, фильтруя морскую воду, однако некоторые виды прикрепляются к скалам или деревянному субстрату. Двустворчатые – животные фильтраторы. Они обволакивают частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воде, тонкой пленкой слизи. Затем частицы направляются к ротовым щупальцам, где пищевые частицы отфильтровываются.

Приспособленность моллюсков к добыванию пищи проявляется в чрезвычайной длине сифонов и в их разделении. Вводный сифон благодаря своей длине и подвижности ощупывает поверхность осадка вокруг того места, где закопался моллюск, а выводной сифон выбрасывает вверх воду, прошедшую через жаберную решетку.

Из брюхоногих моллюсков детритом, содержащимся в поверхностной пленке, питаются Turritella, Aporrhais и различные другие близкие их формы; эти животные, обитающие внутри грунта, собирают частицы, создавая направленный спереди назад ток воды.

Офиуры с полужесткими лучами тоже детритофаги. Они способны двигаться только в плоскости диска, кроме того, офиуры не передвигаются с помощью амбулакральных ножек, а плавают благодаря энергичным взмахам лучей. Офиуры не имеют ни внутренних органов, ни ануса. Двумя из пяти лучей животное прикрепляется к грунту или ко дну, а три остальные, поднятых перпендикулярно, задерживают живые и неживые частицы, несомые течениями в непосредственной близости от дна.

В некоторых случаях выбор добычи из поверхностной пленки оказывается чрезвычайно тонким. Морские ежи Echinocardium, обитающие глубоко в грунте, через выходной канал своей норки выдвигают наружу амбулаторные ножки передней части тела и при помощи их хватают мелких беспозвоночных.

Голотурии (морские огурцы) – продолговатые животные, их организм защищен эпидермисом, поддерживаемым микроскопическими известковыми пластиночками и амбулакральными ножками. Голотурии обитают на морском дне, некоторые из них питаются отмершими органическими остатками, которые они с помощью щупалец извлекают из морских осадков.

Питаясь, перемещаясь по поверхности грунта, детритофаги постоянно воздействуют на поверхностные слои осадков, изменяя их физические и геохимические свойства.

Масштабы этого воздействия огромны: большая часть дна океана, от границ глубоководной безжизненной зоны до прибрежных песчаных мелководий, занята поселениями «поедателей» детрита.

3. Редуценты

Редуценты - гетеротрофные организмы, восстановители, они возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов в ходе жизнедеятельности. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания.

Возвращая в водную среду биогенные элементы, редуценты завершают биохимический круговорот. Это делают в основном бактерии, большинство других микроорганизмов и грибы. Редуценты - заключительное звено в пищевой цепи в экологической пирамиде.

Бактерия - микроскопический, обычно одноклеточный организм, обладающий клеточной стенкой, но не имеющий оформленного ядра. В природе бактерии выполняют функции редуцентов. Микроорганизмы приведены на рисунке 2 [3].

Рис.2 Микроорганизмы.

Для беспозвоночных все бактерии являются не только энергетическим, но и олигодинамическим источником пищи, ибо синтезируют различные витамины группы В и провитамин D. При оценке роли бактерий в питании глубоководного бентоса необходимо учитывать то важное обстоятельство, что гетеротрофные бактерии имеют более высокую, чем другие степени пищевой пирамиды, эффективность использования энергии пищи, позволяющую им превращать в живую материю 30 – 40 % мертвых органических остатков, которые они минерализуют [3].

Гетеротрофные бактерии производят живое вещество, вещество это может быть использовано в качестве пищи животными, занимающими вторую ступень пищевой пирамиды, то есть микрофагами. Деятельность гетеротрофных микроорганизмов важна не только для обеспечения круговорота основных элементов (углерода, азота, фосфора, серы и т.д.) в океане: она дополняет синтез живой органической материи на глубинах.

Микроорганизмы существуют повсюду и в водной толще, и в донных отложениях, причем в количествах порой весьма ощутимых. Общее представление о количественном распределении в океане микробного населения можно получить из приведенного ниже рисунка [2].

Рис. 3 Вертикальное распределение бактерий в океане

Наибольшее количество бактерий обнаруживается в подповерхностных слоях, где обычно накапливаются продукты обмена и останки организмов, развивающиеся в массовых количествах в поверхностных слоях. С погружении размеры органических веществ в результате разложения уменьшаются, но их поверхность по отношению к объему увеличивается; кроме того, понижение температуры, отмечаемое с возрастанием глубины, увеличивая вязкость воды, тоже тормозит их опускание. Этим и объясняется, что максимум органических остатков, образующихся в поверхностных слоях, наблюдается на некоторой глубине (от нескольких десятков до нескольких сотен метров). Именно здесь наблюдается наиболее многочисленное население гетеротрофных бактерий, которые используют органические остатки в качестве своего субстрата. С дальнейшим возрастанием глубины бактериальное население уменьшается; одновременно происходит и уменьшение количества неживого органического вещества, взвешенного или растворенного в воде. В непосредственной близости от поверхности грунта, который на значительной глубине бывает рыхлым, значительно увеличивается содержание неживой органической материи, как в грунтовой вод, так и на поверхности самого осадка. Одновременно произойдет сильное увеличение бактериального населения. Бактерии редко бывают свободными: обычно они поселяются на различных частицах.

Таким образом, на дне и в непосредственной близости от него деятельность бактерий более значительна, чем на любом другом выше лежащим уровне. Количество бактерий, немногочисленных в воде, в горсти ила увеличивается до миллионов, даже миллиардов. Известковые и кремниевые скелеты планктеров вместе с минеральными частицами образуют ил, который кишит бактериями, довершающими разложение органических веществ. Бактерии обеспечивают обильной пищей некоторых бентических беспозвоночных – микрофагов, особенно на больших глубинах, где бактерии – единственные первичные производители живой материи.

Заключение