Raft Master » Научная библиотека » Нектон. Биология южных морей » Важные морфологические критериии отличия нектон от планктона


  • 4-01-2013, 08:18
  • | Views: 950


Важные морфологические критериии отличия нектон от планктона

Важные морфологические критериии отличия нектон от планктона

Важным морфологическим критерием, отличающим нектон от планктона, является факт наличия или отсутствия специальных парашютирующих систем. У нектеров таких систем никогда не бывает, поскольку наличие их всегда ухудшает обтекаемость тела. У планктеров, напротив, парашютирующие системы почти всегда имеются, поскольку наличие их облегчает пассивное парение в толще воды; отсутствуют они только у очень мелких форм (длиною менее 1 мм) и форм, имеющих плавучесть близкую к нейтральной (планктонные яйца рыб и др.). По своему устройству парашютирующие системы разнообразны — от зонтиков медуз до различных типов антенн, щетинок, шипов, удлиненных лучей плавников и т. д.

Своеобразным вариантом парашютирующей системы у рыб является очень удлиненная лентовидно-нитевидная (Nemichthys и т. п.) или лентовидная (Regalecus, Trachipterus и др.) форма тела, обеспечивающая большую удельную поверхность (у Regalecus glesne SQ = 4,70, у Trachyp-terus taenia — 4,80). Тот же эффект имеет место и у личинок всех рыб — первичная плавниковая кайма во всех случаях способствует увеличению удельной поверхности. Одним из способов создания парашютирующих систем у ранних мальков рыб является латеральное уплощение и резкое увеличение высоты тела в сочетании с появлением специальных парашютирующих шипов на жаберной крышке, что характерно для многих пелагических видов, в частности для большинства Carangidae (Алеев, 19576;1963а).

Наличие или отсутствие специальных парашютирующих систем может служить очень хорошим критерием при определении момента перехода от планктонной стадии к нектонной в онтогенезе отдельных видов. В онтогенезе нектонных рыб редукция специальных парашютирующих систем в громадном большинстве случаев заканчивается при длине около 2,0—5,0 см, что примерно соответствует величинам Re от 5,0 103 до 2,5-104.
Из теории гидро- и аэромеханики известно (Прандтль, 1951; Павленко, 1953; Патрашев, 1953; Шулейкин, 1953; Шлихтинг, 1956, 1962, и др.), что как в водной, так и в воздушной среде при малых числах Рейнольдса форма движущегося тела оказывает очень слабое влияние на величину его суммарного сопротивления, поскольку в этом случае оно определяется практически исключительно действием сил трения, и только при увеличении числа Рейнольдса выше определенного уровня появляется заметная разница в этом отношении между телами плохо обтекаемыми и хорошо обтекаемыми.

Разница в величине сопротивления между шаром и хорошо обтекаемыми телами вращения становится заметной лишь в интервале величин Re от 103 до 104; с достаточным приближением можно принять, что эта разница становится существенной при условии Де > 5,0-103. Из этого следует, что при Де 5,0 103 нет предпосылок для формирования хорошо обтекаемой, нектонной формы тела, поскольку в этом диапазоне величин Re при любой форме тела резко доминирует сопротивление трения. На том основании величину Re — 5,0-103 логично считать нижней границей нектона. За редкими исключениями эта величина Re примерно соответствует абсолютной длине нектера около 2—3 см, из чего, в свою очередь, вытекает, что абсолютная длина нектонных животных, как правило, не бывает менее 2 см.

Переход ламинарной формы течения в турбулентную, происходящий при величинах Re порядка 105, оказывает существенное влияние на морфологию нектеров, создавая предпосылки к развитию специальных приспособлений, направленных на сохранение ламинарного режима обтекания, обеспечивающего более низкую величину суммарного сопротивления движению. На рыбах показано (Бурдак, 1968, 1969а, 19696, 1969в, 1970 и др.), что специальные ламинаризаторы, образуемые рельефом поверхности эласмоидной чешуи, в частности ктеноидами, в онтогенезе формируются в интервале значений Re от 104 до 105 и получают законченное развитие при Re ~ 105. И именно в этом интервале, как известно (Алеев и Овчаров, 1969, 1971), на теле рыбы появляются участки с турбулентным обтеканием.

Таким образом, при величинах Re порядка 105 у нектеров появляется новая функция, связанная с движением — функция управления пограничным слоем. Эта граница — Re — 105 — определяет, следовательно, переход от животных с неуправляемым пограничным слоем, существующих в мире ламинарных течений, к числу которых принадлежит громадное большинство планктеров, к животным с управляемым пограничным слоем, существующим в условиях турбулентных течений, к числу которых относится подавляющее большинство нектеров. Планктеры, существующие в диапазоне величин Re > 105, как равным образом и нектеры, существующие в диапазоне величин Re 5,0-103, тогда как диапазон 5,0-103 представляет собою исключительно планктонную область.

Планктонные формы существуют и при Re > 5,0 103, вплоть до значений Re порядка 2,0 107, но при Re > 2,0 107 существует только нектон. Верхняя граница существования эупланктонных форм соответствует величинам Re порядка 5,0-105, т. е. отвечает наиболее вероятным критическим значениям Re. Таким образом, в типичном случае пределом увеличения линейных размеров и скоростей плавания планктонных животных является верхняя граница области ламинарных течений: ни одна из эупланктонных форм не переходит этой границы. Это свидетельствует о том, что соотношение сил инерции и сил трения, характеризующее процесс движения бионта и выражаемое числом Рейнольдса (Re), представляет собою важнейший экологический фактор, который должен учитываться наряду с такими факторами, как температура, свет, наличие кислорода и т. п. Нектопланктонные виды, в морфологии которых имеются отдельные элементы нектонной организации, что проявляется прежде всего в соблюдении условия U ^ 0,40, существуют в диапазоне Re от 5,0-103 до 2,0-107, т. е. двигаются как в докритических, так и в закри-тических режимах. Верхняя граница существования нектопланктона, соответствующая величине Re — 2,0 • 107, определяется в основном уменьшением удельной поверхности тела с увеличением линейных размеров животных, в связи с чем существенно осложняется обеспечение достаточной парашютной функции.

Итак, при Re 5,0 103 существует только планктон, в диапазоне величин Re от 5,0 103 до 2,0 107 — планктон и нектон, при Re > > 2,0-107 — только нектон (Алеев, 1972а).




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Трудности разграничения планктона и нектона


    Индуктивное сопротивление обтекаемого тела


    Величины удельной поверхности планктона


    Уменьшение сопротивления движению (ГЛАВА V)


    Ламинарное обтекание животных

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры