Существование гидробионтов в огромной степени определяется особенностями физико-химических явлений, возникающих в результате взаимодействия гидросферы с другими оболочками Земли, ее вращения и влияния космических факторов. К экологически наиболее важным относятся создаваемое водой давление, гидродинамика, динамика температуры и освещенности, акустические эффекты, колебания уровня ионизирующей радиации, изменчивость электрических и магнитных полей. Экологическое значение этих факторов многогранно. Они непосредственно влияют на метаболизм гидробионтов, как и вещества, находящиеся в воде, модулируют экологическое значение последних, играют огромную роль в ориентации организмов, дают им информацию о времени и пространстве. Для гидробионтов давление имеет значительно большее экологическое значение, чем для аэробионтов, поскольку барические контрасты в гидросфере выражены гораздо сильнее, чем на суше. С продвижением вглубь давление воды быстро возрастает и в придонных слоях Мирового океана может превышать 108 Н/м2. Гидробионты, способные существовать в широком диапазоне давлений, называются эврибатными (bathus — глубина), а не выдерживающие больших колебаний этого фактора— стенобатными. В большинстве случаев метаболические реакции у организмов, обитающих при нормальном давлении, сопровождаются увеличением объема системы и потому крайне чувствительны к изменению барического фактора.

Убыль газа наблюдается в результате его эвазии (выхода) из воды в атмосферу и потребления на окислительные процессы, в частности на дыхание. Иногда содержание кислорода в водоемах может существенно меняться за счет поступления вод с более высокой или низкой концентрацией газа. Коэффициент абсорбции кислорода водой при 0°С равен 0,04898. Следовательно, при нормальном содержании этого газа в атмосфере (210 мл/л) в 1 л воды будет растворено 210-0,04898 мл кислорода. С повышением температуры и солености коэффициент абсорбции уменьшается и величина нормального содержания кислорода снижается. Во многих континентальных водоемах существенное значение для аэрации грунта имеют соединения марганца и железа. Выпадая на грунт из воды в виде плохо растворяющихся окисных соединений, они, отдавая кислород грунту, переходят в растворимые закисные соединения, которые поступают в воду, окисляются здесь и, снова превращаясь в окиси, оседают в грунт. Для водного населения в отличие от наземного кислород представляет собой решающий фактор среды. На суше, где воздух практически всегда содержит много кислорода, животные редко страдают от его недостатка. Иная картина наблюдается в воде.

Озера представляют собой различной величины и формы котловины, заполненные водой. По происхождению различают озера тектонические, образовавшиеся в результате сдвигов и разломов в земной коре (Байкал, Телецкое, Танганьика и др.), реликтовые (например, Каспийское и Азовское моря — остатки Сарматского моря, отделившиеся от Черного моря после поднятия суши), ледниковые, возникшие при отступлении ледников в плейстоценовое время (многочисленные озера Скандинавии, Карелии и др.), карстовые, или провальные, эоловые, вулканические или иные, смотря по тому, действием каких агентов образована их котловина. Для зоны вечной мерзлоты характерны термокарстовые озера, образующиеся в результате протаивания льда. В долинах рек многочисленны пойменные озера — отшнуровавшиеся участки бывшего русла. У морских побережий встречаются озеровидные водоемы — лагуны и лиманы. Первые из них — отшнуровавшиеся морские заливы, вторые возникают в результате запруживания рек песчаными косами. По характеру водного питания различают озера бессточные, получающие воду ключей и атмосферных осадков, сточные — с тем же характером питания, что и предыдущие, но имеющие сток, проточные, или речные, с притоком и стоком, и устьевые, имеющие приток, но лишенные стока. Если приток выше стока и разница компенсируется испарением, в озерах, особенно устьевых, может происходить осолонение воды. Четкое разделение озер на эв-, мезо-, олиго- и дистрофные трудно реализуемо применительно ко всему разнообразию естественных водоемов.

Мировой океан населён древней флорой и фауной, в состав которых входят свыше 200 тыс. видов. Население суши в целом представляет собой геологически молодое производное от морского. О разнообразии морской фауны говорит тот факт, что из 63 классов животных в Мировом океане представлены 52, только морскими формами — 31. Несколько иная картина наблюдается у растений: из 33 классов в морях встречаются 10 и только в морях — 5. Это связано с тем, что в водной среде растения могут успешно существовать во взвешенном состоянии без развития опорных и проводящих элементов. В результате эволюционное развитие растений в море практически остановилось на уровне водорослей. Роль цветковых растений в море очень невелика, причем все они — вторичные вселенцы, подобно морским млекопитающим и рептилиям. К основным представителям морской флоры относятся одноклеточные водоросли (диатомовые, пе-ридиниевые, кокколитофориды), в значительно меньшей степени — многоклеточные, обитающие в прибрежной зоне (зеленые, бурые и красные), и грибы. Во всей толще воды и донных отложениях в огромном количестве встречаются бактерии и актиномицеты. Из животных наибольшее значение имеют фораминиферы и радиолярии, губки, кишечнополостные; полихеты, моллюски, мшанки, ракообразные, иглокожие, рыбы и млекопитающие. Ареалы обитателей Мирового океана могут быть широкими или узкими, сплошными или разорванными.

Флора морской пелагиали представлена преимущественно бактериями, грибами и водорослями, фауна в основном слагается из простейших, кишечнополостных, ракообразных, головоногих моллюсков, рыб и млекопитающих. Помимо этого, здесь находится огромное количество личинок донных беспозвоночных. Бактерии встречаются на всех глубинах от поверхности до дна, но основная масса их сосредоточена в эвфотическом слое, где достигает порядка 70—800 мг/м3 и составляет 16—91% от биомассы всего планктона; глубже количество бактерий уменьшается в 2—5 раз и более. Грибы в основном представлены фикомицетами, значительно реже встречаются архимицеты, аскомицеты и базидиомицеты. Среди фикомицетов наиболее многочисленны (60—70%) виды сем. Thraustochytridiales, ведущие сапрофитный образ жизни и встречающиеся на всех глубинах в количестве до нескольких тысяч экземпляров в 1 л воды. Водоросли в видовом отношении наиболее богато представлены перидиниевыми и диатомовыми, меньшее значение имеют золотистые, зеленые и синезеленые. Диатомовых в Мировом океане насчитывается около 3 тыс. видов, перидиниевых — 1,5 тыс., зеленых—300, синезеленых — 200. В отдельных районах океана встречается только часть их. Среди диатомовых наиболее распространен род Chaetoceras, виды которого встречаются от экватора до приполярных морей. К массовым диатомовым относятся также представители родов Nitzschia, Conscinodiscus, Rhizosolenia, Biddulphia и некоторые другие.

Не всякое поступление загрязняющих веществ и аллохтонной органики сопровождается загрязнением или эвтрофикацией водоемов, поскольку биоценозы в известных пределах способны кондиционировать свою среду, противодействовать ее изменениям под влиянием внешних воздействий. Поэтому часто говорят о приемной емкости водоема — количестве загрязняющих веществ, которое он может воспринимать без возрастания их концентрации до уровня, вызывающего деформацию экосистемы и неприемлемого для человека. Различают емкость геофизическую, определяемую скоростью седиментации, геохимическую, обусловливаемую химическими превращениями, и биологическую, зависящую от темпа биоседиментадии и биодетоксикации загрязнений. Велико значение биологических процессов, влияющих на распределение в грунте загрязняющих веществ. К ним относятся биоотложения веществ (фекалии, псевдофекалии и др.), бионарушения (перекапывание грунта, закапывание, рытье нор, построение трубок, домиков и т. п.) и биостабилизация осадков (микробное склеивание частиц, укрепление корнями, ризоидами и т. д.). Гидробиоценозы представляют собой систему, противостоящую эвтрофикации и загрязнению водоемов, систему биологического самоочищения, направление и мощность работы которой в значительной мере определяют качество воды, ее биологическую полноценность.

В понятие «антропогенная эвтрофикация» разные исследователи вкладывают неодинаковый смысл. Наиболее часто под нею подразумевают связанное с деятельностью человека повышение уровня трофии водоемов, возникающее при некоторых условиях в результате избыточного поступления в них биогенов (азота, фосфора) и сопровождающееся характерным комплексом изменения экосистем. Наиболее существенные из них — ухудшение кислородного режима, возникновение и усиление контрастности послойного распределения биохимических процессов с обособлением верхней трофог-ен-ной области и глубинной трофолитической; соответственным образом распределяются окислительно-восстановительные условия и наиболее связанные с химическими реакциями концентрации кислорода, карбонатов, водородных ионов, биогенов. В результате антропогенной эвтрофикации повышается скорость новообразования органического вещества, продукция преобладает над деструкцией и биомасса экосистемы возрастает. Подобный процесс может происходить в результате естественной сукцессии водоемов, но в этом случае темп изменений неизмеримо ниже. Критерий скорости — один из самых надежных при диагностике антропогенной эвтрофикации, развитие которой измеряется не столетиями, что наиболее обычно для естественного процесса, а годами или десятками лет.

Первые указания на существование морских течений встречаются у древних греческих ученых; Аристотель вполне определенно говорит о течениях в проливах Керченском, Босфор и Дарданеллах. Его ученик Теофраст упоминает о подобном же течении в Гибралтарском проливе. Потомки лучших мореплавателей древности финикиан—карфагеняне, по-видимому, имели какое-то представление о Саргассовом море, столь связанном с течениями северной части Атлантического океана. В средние века (XI, XII и XIII столетия) норвежцы открыли морской путь из северной Европы сперва в Исландию, а затем в Гренландию и Северную Америку. В этих плаваниях норманны познакомились с морскими течениями, как это видно по тем названиям, которые они давали встречавшимся по пути приметным местам, как например: о. Течений (Straumsoe), залив Течений (Straumfords), мыс Течений (Straumnass). Арабы, так много плававшие по Индийскому океану и установившие морское сообщение между Китаем, Месопотамией и Египтом, были знакомы с муссонными течениями. Арабы, несомненно,, опускались на юг вдоль берегов Африки, где также ознакомились с течением Мозамбикского пролива. В конце XIII столетия генуезцы и венецианцы вновь открыли Канарские острова, а в XIV столетии и Азорский архипелаг, причем они должны были ознакомиться и с океаническими течениями.

Если изобразить на чертеже ряд направлений течения на близких и постепенно увеличивающихся глубинах стрелками, длины коих пропорциональны скоростям течений на этих глубинах, то получится винтовая лестница все более и более укорачивающихся стрелок. Проведя через концы стрелок обертывающую кривую, получаем в проекции на плоскость XY логарифмическую спираль, как это видно на чертеже, где X и Y есть оси координат, а ось Z предполагается перпендикулярно к плоскости чертежа. На чертеже видно, что при быстром убывании скорости,с глубиною уже при повороте направления течения на 180° эта скорость составляет всего 1/23 скорости поверхностного течения (4,3%). Когда же с увеличением глубины направление течения повернется на 360°, то его скорость будет составлять только 1/535 скорости течения «а поверхности, т. е. практически на такой глубине течение прекращается. Глубину, на которой течение поворачивается на 180° и где оно имеет уже очень малую скорость, называют «глубиною дрейфового течения», или короче — глубиною трения, и обозначают буквою D. Глубина, на которую проникает дрейфовое течение, не велика и находится в зависимости от широты и от величины внутреннего трения в воде. Влияние широты на глубину трения D таково, что она сперва медленно, а затем быстрее увеличивается с уменьшением широты и на экваторе должна становиться бесконечно большою. Если предположить, например, что глубина трения D на полюсах равна 100 единицам, то на 60° ш. она будет 108, на 30°—141, на 10°—240.

С каждым годом все новые представители фауны и флоры водоемов включаются в число промышляемых объектов, этот процесс непрерывно усиливается в соответствии с ростом народонаселения и совершенствованием технических возможностей освоения биологического сырья (новые способы его добывания, хранения и переработки). Например, сейчас успешно разрабатывается проблема промыслового» освоения криля (эвфаузиид и других представителей рачкового-макропланктона), продукция которого в Мировом океане, возможно, не ниже, чем всех рыб, вместе взятых. Работы в этих направлениях уже знаменуют собой переход от использования биоресурсов к производству биосырья, когда отлавливаемые в естественных водоемах объекты в той или иной степени становятся продуктами труда. Мировая статистика условно называет выловом все количество гидробионтов, получаемых из водоемов, хотя некоторая, правда пока еще не очень значительная часть их, воспроизводится в аквакультуре. Это следует иметь в виду при оценке величин промысла отдельных гидробионтов, приводимых ниже по данным мировой статистики. Мировой промысел гидробионтов. В 1983 г. в мире всего было добыто около 80 млн. т водных организмов, из которых на долю рыб приходилось 68 млн. т и около 12 млн. т — на долю нерыбных объектов. Среди последних наибольшее значение по массе имели моллюски (5,2 млн. т), ракообразные (3,3 млн. т) и водоросли (2,9 млн. т). В континентальных водоемах добывается 10,5% всех организмов, представленных на 95,5% рыбами (6,5 млн. т пресноводных, 1,1 млн. т проходных), ракообразными (1,5%) и моллюсками (около 3%).