Угруповання вищих водяних рослин (фітоценози) характеризуються як горизонтальною, так і вертикальною структурою. Окремі ділянки заростей можуть відрізнятися щільністю, віковим складом та загальною фітомасою. Просторовий поділ пов’язаний з підтриманням оптимальної щільності рослин в умовах ценотичної конкуренції.
Вертикальна структура фітоценозів формується у відповідності з рівнем освітленості, який впливає на фотосинтетичну активність популяцій в цілому. Її можна характеризувати, виходячи з ярусності рослинності, тобто співіснування різних за висотою груп рослин в межах фітоценозу. В межах фітоценозу можна спостерігати дво- і триярусну структуру, яка утворюється популяціями інших видів рослин. Серед вільноплаваючих вищих водяних рослин виділяються масовим поширенням фітоценози сальвінії плаваючої, яка в місцях масового розвитку вкриває поверхню водойм суцільним килимом. З прикріплених рослин з плаваючими вегетативними органами, які можуть утворювати до 100% проектного покриття, можна вказати фітоценози латаття білого. Вони часто мають двоярусну вертикальну структуру[5].
Таким чином, форми структурної організації фітоценозів водяних рослин досить різноманітні. Поряд з невеликими куртинами вони можуть утворювати суцільні зарості, які займають значні площі мілководь. При цьому вертикальна ярусність у них пов’язана з генетично закріпленою особливістю протікання всіх фізіологічних процесів (фотосинтез, утилізація поживних речовин, транспірація, вегетативне та статеве розмноження).
Структура планктонних і донних ценозів найбільш наглядно демонструється графічно у вигляді ценограми, яка поєднує два компоненти: графік, що відображає ранжування видових популяцій за рівнем їх кількісного розвитку, і секторіальну діаграму, на якій показані відсоткові співвідношення (за біомасою, чисельністю) основних таксономічних груп (для фітопланктону — зелені, діатомові, синьо-зелені та інші водорості; для зоопланктону — гілястовусі та веслоногі ракоподібні, коловертки; для зообентосу — молюски, олігохети, личинки хірономід та інших комах тощо). У центрі малого кола, вписаного у велике, вказується загальна біомаса ценозу[3].
1.2.5 Взаємини гідробіонтів в екосистемах
Гідробіонти в екосистемах перебувають у постійному контакті та досить складних взаємних стосунках. Найважливіші з них — це топічні та трофічні (харчові) зв’язки.
Топічні відносини пов’язані із спільним життям різних популяцій в одному біотопі і відповідно — міжвидовою конкуренцією за місце, розчинений кисень та інші необхідні для життя умови.
Трофічні зв’язки, що тісно переплітаються, формують трофічні ланцюги різного типу, по яких циркулюють потоки енергії. Різні види мають і свої і спільні з іншими джерела живлення, а переплетіння трофічних ланцюгів створює трофічну сітку екосистеми.
Кожний член трофічного ланцюга виступає по відношенню до попередніх як хижак, а по відношенню до тих, що його споживають, — як жертва. Наприклад, гіллястовусі ракоподібні поїдають планктонні водорості і мікроорганізми, їх самих поїдають риби-планктофаги (мирні риби), а останніх — хижі риби. Паралельно існують інші трофічні ланцюги: коловертки поїдають мікроводорості і бактерії, хижі циклопи поїдають коловерток і молодь гіллястовусих, а самих циклопів — риби-планктофаги.
В.М. Беклемішев виділяє ще два типи зв’язків: міграційні, або форичні, і фабричні. Останній тип зв’язків виникає тоді, коли організми одного виду використовують виділення (екскременти) або зруйновані частини тіла іншого організму (наприклад, черепашки молюсків, скинуті шкурки злинялих ракоподібних) як місце для оселення або для побудови власного тіла.
Окремий тип міжпопуляційних зв’язків становлять антибіотичні зв’язки, які пов’язані з виділенням гідробіонтами, зокрема вищими водяними рослинами, антибіотиків, що згубно діють на мікроби, віруси та водорості, а також різних отруйних речовин (синьо-зелені, динофітові, отруйні безхребетні та риби). Виділення антибіотиків та отруйних речовин — це “хімічна зброя” гідробіонтів у боротьбі за існування [6].
Відповідні відносини між рослинами в ботаніці називаються алелопатією.
Як наслідок взаємодії всіх співугруповань гідробіонтів та абіотичних факторів середовища формується екологічна ніша популяції, тобто те місце, яке воно займає у системі біоценотичних зв’язків. Ніша — це сукупність усіх умов, необхідних для існування виду, не обмеженого часом і простором. Вона характеризує ступінь біологічної спеціалізації виду.
Особини одного і того ж виду на різних стадіях розвитку можуть займати різні екологічні ніші, наприклад, пуголовки, що живуть в воді і входять до складу водних екосистем, і дорослі жаби, які живуть в наземному середовищі, а для розмноження знову входять в воду.
Досить складними є взаємини риб і безхребетних в екосистемах. Зоопланктон, зообентос та частково зооперифітон і зоофітос споживаються рибами і становлять їх природну кормову базу. Виїдаючи зоопланктон, риби-зоопланктофаги істотно змінюють кількісні характеристики і співвідношення популяцій і отже — структуру планктонних співугруповань. Те саме стосується взаємовідносин риб-бентофагів та бентосних організмів.
Виїдання може бути суцільним або вибірковим, що залежить від співвідношення розмірів тіла (зокрема ротового отвору) риби-споживача і кормових об’єктів. Деякі зоопланктони, наприклад, Daphnialongispina, мають вирости, голки, шипи та інші морфологічні утворення, які колють ротовий отвір риб, і тому риби обминають їх. Інших зоопланктонів, що не мають відповідних морфологічних захисних елементів, вони споживають більш охоче[7].
Інтродукція риб у водоймі може істотно змінювати цю ситуацію, бо наприклад фітопланктофаг білий товстолоб масово виїдає фітопланктон, а зоопланктофаг строкатий товстолоб виступає як додатковий споживач зоопланктону.
Виїдаючи свою природну кормову базу, риби зрештою починають голодувати. Це, зокрема, спостерігається в нерестових ставках, де велика кількість мальків, що народилися одночасно, може за короткий час виїсти весь зоопланктон і загинути від голоду.
Дефіцит кормів може виникати внаслідок міжвидової конкуренції (як між різними видами риб, так і між рибами і хижими безхребетними). Про ступінь її напруженості також можна судити, досліджувати вміст шлунково-кишкового тракту риб різних видів.
Поширеним типом зв’язків в екосистемах є симбіоз (термін “симбіоз” запропонував А. де Баріу у 1879 р.). Під ним розуміють тривале співіснування організмів різних видів, при якому обидва організми (симбіонти) краще пристосовуються до умов середовища. У симбіотичних системах можуть виникати трофічні, просторові та інші типи взаємовідносин. За характером відносин між партнерами виділяють такі основні типи симбіозу[3].
Коменсалізм є такою формою взаємовідносин між двома видами організмів, коли один з них користується якимись перевагами іншого, не завдаючи йому безпосередньої шкоди. При такій формі співіснування коменсал використовує хазяїна як місце поселення або засіб пересування, а сам виступає свого роду санітаром, який підбирає залишки його корму або живиться іншими організмами, що живуть у тілі хазяїна. Так, джгутиконосці і амеби, які живуть у кишечнику риб, живляться бактеріями, які в ньому знаходяться. Прикладом коменсалізму кишковопорожнинних і риб є постійне перебування молоді пікши, тріски та інших риб під дзвоном великої арктичної медузи Cyaneacapillata. Вони використовують її як схованку та місце знаходження корму: об’їдають залишки корму, що прилипли до щупалець.
Особливою формою взаємовідносин гідробіонтів в екосистемах є мутуалізм. Це така форма співіснування, коли жоден з партнерів не може існувати без іншого. Прикладом можуть служити водорості, які живучи в організмі зеленої гідри, віддають їй до 30% продуктів фотосинтезу. Ще більше (до 50%) віддають органічних речовин інфузоріям (Parameciumcaudatum) зелені водорості, які в процесі свого метаболізму засвоюють вуглекислоту з тіла інфузорій.
Мутуалізм автотрофних і гетеротрофних організмів є не винятковим явищем, а еволюційно закріпленим співіснуванням.
Однією з форм взаємовідносин між гідробіонтами в екосистемах є стимуляція. Під нею розуміють стимуляцію росту організмами одних популяцій іншими. Як правило, її основою є біохімічна взаємодія між метаболітами, які виділяються організмами, що входять до різних популяцій. Наприклад, для нормального розвитку діатомових водоростей потрібен вітамін В12, який виділяється у процесі життєдіяльності бактерій. При перебуванні у біоценозі бактерій і водоростей створюються сприятливі умови, за яких водорості виділяють достатню кількість полісахаридів, необхідних для розвитку бактерій, а останні забезпечують їх вітаміном В12. Завдяки цьому стимулюється ріст і розвиток як бактерій, так і водоростей.
Зовсім іншими взаємовідносинами характеризується конкуренція, хижацтво і паразитизм. Конкуренція — це взаємовідносини між організмами одного виду, які проявляються у боротьбі за корм, біотоп тощо. Хижацтво характеризується виживанням одних організмів за рахунок поїдання інших. Воно може набувати різних форм. Хижаками можуть бути і рослини. Так, на кільчастих листках пухирника розміщені пухирці, які мають вхідний отвір, що закривається клапаном. Оскільки листя занурене у воду, через такий отвір у пухирці заходять личинки риб і, не маючи можливості повернутись назад, вони гинуть, а продукти розкладу тіла засвоюються цією рослиною[6].