В водной толще количество проникающего света убывает с глубиной. Соответственно, пелагиаль делят на фотическую зону, куда проникает количество света, достаточное для осуществления фитопланктоном процесса фотосинтеза (создания первичной продукции), и афотическую зону, где света нет и фотосинтез невозможен. Величина первичной продукции зависит от содержания биогенных элементов в фотической зоне. Содержание биогенных элементов с глубиной возрастает и в афотической зоне гораздо выше, чем в фотической. Обогащение фотической зоны биогенными элементами происходит тогда, когда процессы перемешивания захватывают глубинные слои. Такое глубинное перемешивание в умеренных и высоких широтах, как правило, приурочено к осенне-зимнему периоду (осенне-зимняя конвекция).
Начальные систематические исследования водных организмов-гидробионтов относятся к 18 веку, в России они связаны с именами И.Г. Гмелина (1709-1755), И.Г. Георги (1729-1802) и П.С. Палласа (1741-1811) – первых исследователей оз. Байкал.
Дыханием называют как минимум два взаимосвязанных, но различных процесса. Дыхание с точки зрения биохимии – это процесс разложения гетеротрофами органических соединений (в первую очередь уголеводов) на более простые молекулы (в общем случае CO2 и H2O) с выделением нужной организму энергии (которая при этом запасается в виде АТФ – аденозинтрифосфата). С точки зрения химии этот процесс аналогичен гниению и горению, и обычно требует участия молекулярного кислорода для окисления органики. Правда, дыханием называют также и анаэробное разложение органики (используемое некоторыми организмами и тканями в отсутствие кислорода).
Защита собственного тела от внешних посягательств (главным образом хищников) – вроде бы не основная, но совершенно необходимая функция каждого организма. Одни животные защищаются в явном виде – сооружают мощные внешние покровы, иногда со страшными шипами, другие решают этот вопрос более косвенным образом – через очень большие или маленькие размеры, маскировку, малосъедобность или высокую подвижность. В любом случае защита требует определенной стратегии как в строении тела, так и в образе жизни.
Обобщенное описание эволюционных и экологических механизмов выживания видов в условиях пространственно-временной неоднородности среды обитания дает концепция жизненных стратегий, или стратегий жизненных циклов. Под стратегией понимают наиболее общие пути перераспределения энергии между процессами поддержания жизнедеятельности, роста и размножения у разнообразных групп организмов.
Питание – обеспечение себя органической пищей для жизнедеятельности. Включает, при необходимости, поиск и захват пищи, ее поглощение и переваривание.
Размножение – производство потомков любым доступным для организма способом.
Поверхностные воды Земли по химизму и происхождению образуют две основных группы: морские и пресные. Основная масса морской воды сформировалась почти одновременно с самой Землей, и растворенные в ней соли – это, в основном, продукт первичной дегазации магмы.
Бентос – совокупность организмов, обитающих на дне водоемов. По количеству видов, разнообразию строения и образа жизни бентос безусловно лидирует среди водных организмов. Так, среди морских животных около 200 тысяч видов относится к бентосу, и лишь около 2 тысяч – к планктону (Зенкевич, 1951). По таксономическому происхождению бентос подразделяется на зообентос (животные организмы) и фитобентос (высшие растения и водоросли); существует также бактериальный бентос.
Особым вниманием науки и практики пользуется химическое загрязнение окружающей среды, т. е. появление в окружающей среде субстанций, оказывающих влияние на живые организмы за счет химических и физико-химических взаимодействий с молекулами и атомами, входящими в состав живого вещества. Такими субстанциями являются вещества, влияющие на осмотический и ионный баланс водных организмов, биогенные элементы и соединения, реппеленты, аттрактанты, яды различного происхождения.
Каждый вид животного для устойчивого существования должен решить несколько основных проблем, из которых две обычно стоят наиболее остро, а приспособления к ним накладывает на самих животных неизгладимый отпечаток. Это проблемы поиска пищи и защиты от хищников. Съесть и не быть съеденным.
Проблема осморегуляции. Физическая сущность проблемы осморегуляции заключается в следующем: соленость разных частей водной среды постоянно стремится уравняться, главным образом за счет миграции молекул воды. Это называется осмотическим давлением. Более соленое по сравнению с окружающей водой тело постоянно распухает от поступления в него воды; а более пресное – наоборот, ссыхается, постоянно теряя воду (хотя и находится в воде!).
Планктон и нектон – совокупность организмов, обитающих в тоще воды (пелагиали) и входящих, таким образом, в единое сообщество. Различие между ними проводится по размерно-функциональному критерию. Планктон – это организмы малоподвижные или слишком мелкие, чтобы противостоять течению воды и активно перемещаться по водоему. Как правило, планктонные организмы фотосинтезируют (водоросли), либо добывают пищу путем фильтрации, и не нуждаются для питания в активном движении. Большинство планктонных организмов имеет разнообразные выросты тела, увеличивающие его парусность и позволяющие пассивно парить в толще воды, не погружаясь на глубину. Для планктона также характерны жировые включения, приближающие плотность тела к плотности воды, и тенденция к увеличению прозрачности тела для защиты от выедания другими организмами.
Сапробность (от греческого sapros – гнилой) – физиолого-биохимические свойства организма (сапробионта), обусловливающего его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, поступающих в водоем преимущественно с хозяйственно-бытовыми стоками (Макрушин, 1974).
Все экологические факторы можно разделить на биотические (воздействия других живых организмов) и абиотические (воздействия неживой природы). При этом каждый фактор неживой природы – источник разнообразия живой. Он «нарезает» биосферу на ряд экосистем, приспособленных к определенным значениям этого фактора. Например, влажность (содержание воды) дает две крупных градации – сушу и воду, с резко разделенными экосистемами.