Зависимость газообмена от биологических особенностей гидробионтов.
Зависимость газообмена от биологических особенностей гидробионтов
Интенсивность дыхания водных животных неодинакова у представителей разных видов, она меняется с возрастом, зависит от пола, физиологического состояния особей. Представители разных видов обладают характерным, свойственным только им типом энергетического режима. Подмечено, что с увеличением размера организмов интенсивность их обмена как правило снижается. Эта закономерность объясняется тем, что величина обмена прямо пропорциональна площади поверхности организмов. Газообмен организмов, соответствующих модельным условиям, должен выражаться уравнением: Q = awk, где Q -величина газообмена одного организма, w - его вес, k = 2/3, а -удельная интенсивность дыхания (величина газообмена организма весом, равным 1). Б.Г.Винберг (1956) обобщая материал по всему классу рыб, получил Q=0285w0,81. С возрастом в организмах соотношение различных тканей с разной респираторной активностью меняется и это накладывает свой отпечаток на интенсивность дыхания растущих особей. На равных стадиях развития неодинаково интенсивны окислительные процессы в тканях. Например, до оплодотворения яйцо морского ежа потребляет в час 0.055 мг O2, после - 0.303. Интенсивность дыхания неоплодотворенной икринки осетр=0.264 мг O2/час, через 3 часа после оплодотворения - 0.496. Перед выклевам личинка осетра потребляет 13 мл O2 в час, черев час после выклева - 49.
|
|
|
В несколько раз может меняться интенсивность дыхания гидробионтов в зависимости от подвижности животных. Во время движения по сравнению с состоянием покоя золотые рыбки потребляют O2 в 5 раз больше, личинки комара Chaoborus flavicans - в 2-3 раза. Личинки хирономид, находясь вне домиков дышат на 40% энергичнее, чем в убежищах, где двигательная активность животных ниже. Беззубка Апоdonta cygnea во время покоя потребляет O2 в 5-10 раз меньше, чем в период фильтрационной активности.
Величина обмена у особей одного вида и возраста сильно колеблется в зависимости от степени накормленности животных. Так у личинок Fubifex tubifex и личинок комара Procladius наблюдается повышение интенсивности дыхания во время голодания. У моллюсков и гребневиков наблюдается обратная зависимость. Накормленные рыбы обычно дышат значительно интенсивнее чем ненакормленные.
Зависимость интенсивности газообмена от внешних условий.
Зависимость интенсивности газообмена от внешних условий. Из внешних условий наибольшее влияние на потребление O2 гидробионтами оказывают температурные и респираторные. Кроме того величина газообмена зависит от солености, ионного состава растворенных солей, активной реакции и других факторов.
|
|
|
С повышением t до известного предела интенсивность дыхания, как правило, возрастает, но эта зависимость носит сложный характер. Иногда она достаточно удовлетворительно выражается «нормальной кривой» Крога, чаще носит иной характер. Нормальная кривая Крога приближенно передается следующими величинами коэффициента Q10 (Винберг, 1956).
Интервалы температур (°С) ... 0 – 5 – 10 – 15 – 20 – 25 – 30
Q10 10.9 - 3.5 2.9 2.5 2.3 2.2
В ряде случаев величина газообмена с повышением температуры сначала возрастает, затем на каком-то отрезке остается довольно стабильной и вновь поднимается когда пройден определенный температурный порог, характерный для каждого отдельного вида.
Участок температурной шкалы, в пределах которого величина дыхания относительно стабильна, назван Строгановым «температурной зоной адаптации». Эта зона соответствует той, где организмы за счет работы регуляторных механизмов способны сохранять сходный энергетический режим вопреки изменению температуры. Температурная зона адаптации может в некоторых пределах сдвигаться в зависимости от конкретных условий обитания особей. Сложность изменения интенсивности потребления O2 с повышением температуры говорит о том, что газообмен организмов - процесс регулируемый самими организмами, а не только подчиняющийся законам химической кинетики.
|
|
|
С падение концентрации O2 ниже определенных значений интенсивность газообмена гидробионтов обычно падает. У разных видов эта закономерность проявляется различно и часто прослеживается лишь в определенном диапазоне концентраций O2. Например, газообмен Daphnia magua независим, от концентрации O2, а также F. tubifex, многих рыб и других гидробионтов. У личинок хирономид наблюдается обратная картина. Литоральные моллюски Littorina дышат в 1.5-2 раза энергичнее на воздухе, чем в воде. Рачки Chydorus sphaericus и ряд коловраток могут снижать потребление O2, когда его концентрация в воде падает ниже 4 мг/л.
Влияние солености на величину газообмена двоякое. С одной стороны интенсивность дыхания становится тем большей, чем сильнее опресняется вода, в которой он находится (например у балтийских мидий, рака Pagurus logicalcar). Обратная картина, когда max дыхания обнаруживается в условиях солености, близких к оптимальным, отмечена для многих моллюсков, червей и др. животных. Так черноморские полихеты Mercirella lineatus с отклонением солености воды от 18 до 8 и 35%. снижают потребление O2 до 10-30% от нормы и толь ко через 3-6 дней восстанавливают обычный уровень газообмена. Повышение интенсивности дыхания с возрастанием солености от 5 до 200%. отмечено для науплиусов некоторых креветок.
|
|
|
Помимо общей солености на интенсивность дыхания может влиять воздействие определенных ионов. Так например, снижается газообмен у моллюска Monodacna colorata с повышением содержания в воде Са++. У рачка Chydorus spaericus обнаруживается max потребление O2 с понижением рН до 5 и повышением до 9. В подкисленной воде с рН 5.5 карпы потребляют 0.16 мг O2/г за 1 час, что составляет 66% от величины их газообмена в нейтральной среде. Интенсивность газообмена гидробионтов обычно выше в проточной воде. С увеличением скорости течения воды газообмен особенно резко возрастает у типичных реофилов. Водяные ослики Asollus aguaticus потребляют 0.71 мг O2/г в час в реках с медленным течением, а в быстрых 1.21 мг.
Газообмен животных может возрастать при увеличении плотности популяции. Например, дыхание Chaoborus flavicans снижалось в 2.7 раза когда концентрация особей в камерах уменьшалась в 10 раз. В этом случае животные ведут себя спокойнее и дышат менее интенсивно.
Дыхание единичных особей может резко отличаться от того, которое наблюдается в группах. «Групповой эффект» прослежен в дыхании рыб, личинок хирономид, ракообразных и некоторых других животных. Так, потребление O2 мальков рыбца и шеман и рачков-бокоплавов в 3-4 раза выше, чем в группах, причем, чем больше количество особей в группе, тем ниже интенсивность дыхания. У гольяна изолированные особи потребляют O2 на 16% больше чем в стае, для карпа эта разница равна 7-10%. Для личинок хирономид установлено, что интенсивность дыхания у них может ингибироваться, года животных помещают в воду, в которой ранее присутствовали другие животные.
5. Газообмен как показатель обмена веществ и энергии. Дыхательный коэффициент. Устойчивость гидробионтов к дефициту О2.
Газообмен как показатель обмена веществ и энергии. Установлено, что выделение энергии в результате окисления разных веществ почти точно пропорционально количеству потребленного O2. Если учесть, что все организмы содержат в своем составе белок, жир и углеводы в довольно сходных пропорциях, то в процессе биологического окисления на единицу потребления O2 во всех случаях выделяется практически одно и тоже количество энергии. Отношение количества энергии (в кал), выделяющейся при окислении вещества к весу потребленного O2 (в мг) получило название оксикалорийного коэффициента. В.С.Ивлев (1939) нашел, что среднее значение оксикалорийного коэффициента для водных организмов =3.38 кал/мг O2. Величина ОК не зависит от условии в которых находятся организмы. Сравнивая количество потребляемого организмами O2 и выделяемой ими углекислоты, можно судить о том, за счет каких веществ добывается энергия, т.е. о химическом составе пищи.
Если энергия добывается за счет питания углеводами, организм выделяет столько углекислого газа, сколько потребляет O2 (по объему). При белковом питании отношение выделяемого СO2 к потребленному O2 составляет 0.77-0.82, а в случае потребления жира 0.7.
Отношение объема, выделившегося в процессе дыхания C O2 к объему потребленного O2 получило название дыхательного коэффициента. На величину Д. К. может влиять недостаток в кислороде, температура и некоторые другие факторы.
Устойчивость гидробионтов к дефициту O2. Большинство гидробионтов иногда способны переносить кратковременный дефицит или даже полное отсутствие O2, впадая в особую форму анабиоза - аноксибиоз. В тех случаях когда адаптации к существованию в условиях дефицита O2 недостаточны, наступает гибель организмов, если она из-за резкого ухудшения кислородных условий в водоемах приобретает массовый характер, то наступает замор.
Способность к аноксибиозу наиболее характерна для представителей донной фауны, в такие периоды, они не питаются, теряют подвижность, перестают расти и развиваться. Длительность аноксибиоза для разных гидробионтов крайне различна и определяется видовой принадлежностью гидробионтов, их состоянием и условиями среды. В отсутствие O2 расход гликогена в организме в 10 раз выше, чем в обычных условиях. Организмы богатые этим веществом способны дольше находиться в состоянии аноксибиоза.
Во время заморов в первую очередь гибнут менее устойчивые к дефициту O2, а затем и более выносливые, вплоть до самых стойких.
Летние заморы в стоячих водоемах.
Зимние заморы в стоячих водоемах и в реках (р. Обь) из-за поступления большого объема грунтовых , бедных O2 вод.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1152; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!