Океан как среда жизни

Биогеография Мирового океана

Мировой океан – единая непрерывная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и обладающая общностью солевого состава. На долю Мирового океана приходится 98,8% всей гидросферы.

На полярные страны – приходится 15% акватории Мирового океана, на экваториально-тропическую зону – 56%, остальная часть относится к умеренной и субтропической зонам.

Важнейшими процессами в Мировом океане являются: излучение тепла, обмен с сушей теплом, влагой и твердым веществом, обмен с атмосферой влагой, солью, теплом и растворенными газами; биологические процессы (фотосинтез, дыхание, разложение); процессы перемешивания.

Отличительной характеристикой океана является гидростатическое давление. С увеличением глубины на 10 м гидростатическое давление возрастает на 1 атм.

Средняя температура вод Мирового океана составляет 3,5°С, средняя соленость 34,7%о.

К числу важнейших физических характеристик относится плотность морской воды. Она зависит от температуры, солености и глубины и определяется в значительной степени структурой течений.

В современном океане обитают более 160 тыс. видов животных и примерно 10 тыс. водорослей. Постоянно открываются и описываются новые виды из ныне живущих типов животных и растений. Так, отряд кистеперых рыб - целаканты - считался вымершим в конце мела, т.е. 100 млн лет назад. В 1938 г. в районе Коморских островов один живой целакант попал в сети южноафриканского траулера, что явилось биологической сенсацией. Считалось, что моллюски класса моноплакофоры существовали лишь с кембрия по девон, однако в 1952 г. датское судно "Галатея" подняло с глубины 4 км живых моллюсков из этой группы, которых назвали неопилинами. Выдающееся открытие было сделано академиком А.В. Ивановым, который в 1949-1969 гг. детально описал новый тип животных - погонофор, единственный новый тип, открытый в XX в. Погонофоры – крупные, похожие на червей, но не родственные им организмы, являются глубоководными обитателями. Они были обнаружены в северо-западной части Охотского моря, а затем во время экспедиций на "Витязе" - в тропических частях Тихого и Индийского океанов. Позднее их обнаружили в Северном море, а также в Атлантическом океане.

Океан как среда жизни

Единую природу Мирового океана формирует тесное взаимодействие физических, химических и биологических процессов, взаимообусловленности которых содействует вечное движение водных масс.

Водные массы. Водная масса (А.Д. Добровольский, 1961), – это сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана – очаге, источнике этой массы, обладающий в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс и распространяющихся как одно единое целое.

Главными показателями водной массы как среды служат ее температура и соленость. Обычно выделяют пять типов вод: поверхностные (до 75-100 м), подповерхностные (до 300 м), промежуточные (500-1000 м), глубинные (1200—5000 м) и придонные.

К числу наиболее важных характеристик водных масс относятся следующие:

1. Индивидуальность водных масс. Каждая водная масса формируется в определенных физико-географических условиях и более или менее устойчиво существует во времени и пространстве, не смешивается полностью с соседними водными массами. Показатели: концентрация растворенного кислорода, концентрация биогенных веществ, свои виды-индикаторы.

2. Иерархическое строение водных масс из соподчиненных единиц (порядков).

3.Временные и пространственные трансформации водных масс. Среди водных масс различают первичные (занимают каждая одну из климатических зон океана, где они формируются под влиянием местных условий) и вторичные (образуются в результате смешения двух соседних первичных масс или в результате проникновения в океан воды из какого-либо моря).

В Мировом океане существует тесная зависимость между динамикой водных масс и населяющими их организмами.

Течения. Динамика вод открытых районов Мирового океана выражается главным образом в виде течений, которые являются основным средством расселения морских организмов, но могут стать и барьером на их путях, как это происходит, например, с Гольфстримом.

Океаническая циркуляция вод обусловливает распределение биогенных осадков, глобального теплового баланса, фаунистических провинций. Она зависит от зональных направлений ветров; преобладания в данном бассейне испарения или притока вод; плотностного распределения воды; апвеллинга; слоя кислородного минимума.

Апвеллинг – это поднятие более глубинной воды на место поверхностного слоя в результате отгона ветром от берега последнего. В результате прибрежного апвеллинга к поверхности постоянно приносится много питательных веществ, особенно фосфора, что служит основой для крупнейших в мире рыбопромысловых зон и источником для образования фосфоритов.

Слой кислородного минимума мощностью 200-500 м, выше и ниже которого расположены воды с большим содержанием кислорода. В морских впадинах с ограниченной циркуляцией кислород может вообще отсутствовать, как это наблюдается в Черном море. Слой кислородного минимума обязан своим происхождением высокой биологической продуктивности, обилию питательных веществ и последующему окислению образующегося органического вещества. Очевидно, что такие явления никогда не наблюдаются в малопродуктивных полярных водах.

Исследования последних лет показали, что роль подводного вулканизма в Мировом океане, в том числе его тепловом балансе, весьма значительна. При образовании подводных гор, вулканических поднятий и островов, а также при непосредственной вулканической деятельности в океан поставляется большое количество тепла, поэтому в годы максимального проявления подводной вулканической деятельности наблюдаются тепловые аномалии (так, в Баренцевом море в 1982-1983 гг. в связи с этим была повышенная численности кальмаров в эти годы.).

Химический, биогенный и газовый состав вод океана. Океан – часть земной коры, и его химический состав претерпевал изменения за время преобразования коры, особенно в период до 2 млрд. лет назад.

Нормальные пределы изменения солености Мирового океана – 33-37%о. Практически все элементы таблицы Менделеева встречаются в океанической воде, но преобладают хлориды и карбонаты.

По отношению к солености различают типы водных организмов: морские, пресноводные, солоноватоводные и организмы пересолоненных водоемов. Водных животных можно подразделить на пойкилосмотических (внутренняя среда которых находится в осмотическом равновесии с внешней средой) и гомойосмотические (осмотическое давление внутри отличается от наружного).

Из азота, кислорода и диоксида углерода, растворенных в воде в наибольших количествах, важную роль играет кислород. Мировой океан пополняется кислородом за счет жизнедеятельности фитопланктона и притока из атмосферы. Поверхностные воды наиболее богаты кислородом, с увеличением глубины его количество уменьшается. Кислородный режим является важным фактором, определяющим объем и характер биопродуктивности вод.

Температура зависит от географической широты, сильно меняясь в пространстве и во времени. Диапазон изменения составляет от +2°С в высоких широтах до +60 °С в изолированных мелководных заливах в тропиках. Виды тропических морских организмов обитают в очень узком интервале температур. Сезонные потепления и похолодания ограничены примерно 100-метровой толщей (сезонный термоклин), затем следует слой до 2000 м, где температура очень постепенно уменьшается (постоянный термоклин) и остается постоянной.

Годовые колебания температур редко превышают 6-7°С, а в полярных водах 2 °С. В океанах градиенты температур в местах соприкосновения водных масс создают барьеры, непреодолимые для фауны.

Диапазон температуры, в котором происходит нерест и эмбриональное развитие многих морских животных, оказывается часто более узким и четко выраженным, чем диапазон температуры, в котором возможна нормальная жизнедеятельность взрослых животных.

Т.к. для фотосинтеза необходима солнечная радиация, то количество световой энергии в данной точке океана лимитирует первичную продукцию органического вещества. Освещенность поверхностных слоев моря зависит от географической широты места, сезона года, облачности, высоты солнца над горизонтом и количества влаги в атмосфере. Интенсивность света быстро уменьшается с глубиной (на глубине 10 м для фотосинтеза доступно лишь 10% световой энергии, а на глубине 100 м – только 1%).

Вода поглощает в большем количестве красные лучи спектра и относительно лучше пропускает сине-фиолетовые. В связи с этим зеленые и бурые водоросли, обитающие ближе к поверхности моря, сменяются на больших глубинах красными водорослями. На глубине от 200 до 500м фотосинтезирующие растения исчезают полностью.

Экологические области океана. В океане выделяют несколько областей с различными экологическими условиями: толщу воды – пелагиаль и дно океана – бенталъ. Бенталь подразделяют на супралитораль, литораль, сублитораль, батиаль и абиссаль.

Супралитораль – побережье океана, расположенное выше уровня воды в самый высокий прилив, но еще подверженное эпизодическому воздействию океанических вод при нагонах и штормах. Здесь обитают как наземные, так и морские организмы.

Литораль – прибрежная зона морского дна, осушающаяся во время отлива. Обитатели литорали дважды в сутки покрываются водой и освобождаются от нее; они живут при условии резких изменений температуры и солености воды, действия прибоя, при прямом солнечном свете. Некоторые животные, прикрепляющиеся к скалам, могут поселяться так высоко, что покрываются водой лишь два раза в месяц, при максимальном сизигийном приливе. Значительное число видов вне этой полосы существовать не могут. В приполярных странах в полосе литорали жизнь крайне обеднена, так как значительную часть года она покрыта льдами.

Сублитораль – прибрежная часть океана, непосредственно примыкающая к литорали и располагающаяся на глубинах до 200м, реже глубже, простирающаяся от уровня воды при самом низком отливе до нижней границы распространения донной растительности. С сублиторалью связаны богатые промыслы беспозвоночных.

Выделяются мелководья с мягким и твердым грунтом. На мягком грунте особенно обильны свойственные только мелководьям водоросли (зеленые и бурые, в том числе ламинарии и фукусы) и цветковые растения. На мягком грунте мелководий обитают черви, крабы, офиуры, морские звезды, многие моллюски. Некоторые обитатели способны зарываться на глубину до 50см, предпочитая песчаный грунт илистому; поскольку последний из-за обилия гниющих органических остатков характеризуется недостатком или отсутствием кислорода, он заселен слабее песчаного.

Мелководья со скалистым грунтом отличаются твердостью субстрата, что препятствует проникновению в него многих животных. Здесь встречаются сверлящие организмы, активно внедряющиеся в скалы и камни. Обитающие на поверхности субстрата усоногие раки и моллюски имеют крепкие раковины и прочно прикрепляются к грунту, что не позволяет волнам оторвать их. В пещерах и трещинах, характерных для скальных грунтов, поселяются головоногие моллюски, а также некоторые другие беспозвоночные и рыбы (например, мурены).

Для сублиторали характерна прерывистость распространения вдоль континентов; она прерывается предустьевыми пространствами с их сильно опресненной, а иногда даже пресной водой. Сублитораль значительно богаче в фаунистическом и флористическом отношении по сравнению с остальными областями океана.

Батиаль располагается на материковых склонах на глубинах 200-2000 м. Эта область характеризуется слабой освещенностью в верхних частях и полным отсутствием видимых лучей спектра в нижних. Для нее характерны незначительные колебания температуры и солености. Здесь отлагаются преимущественно илы.

Абиссаль – область наибольших морских глубин, превышающих 2000 м, соответствующая ложу Мирового океана, характеризуется чрезвычайно медленным передвижением воды от полюсов к экватору, постоянно низкими температурами (0 °С), практически почти полным отсутствием света. Здесь не встречаются зеленые растения, накапливаются преимущественно органогенные (в том числе радиоляриевые и глобигериновые) илы.

Толща воды – пелагиалъ – подразделяется на эпипелагиаль – освещенные слои воды до глубины 200 м, и глубоководную пелагиалъ. Для пелагиали характерны представители четырех групп организмов: нектона, планктона, плейстона и нейстона. Нектон – совокупность активно плавающих организмов, основные представители этой группы – пелагические рыбы. Виды планктона – организмы, переносимые морскими течениями и волнами, так как сами они могут передвигаться весьма медленно. Н ейстон – это небольшое число видов, связанных с пленкой поверхностного натяжения.

Основу всей жизни пелагиали составляет фитопланктон. У видов планктона (как и у представителей нектона) имеются приспособления, препятствующие погружению в толщу воды: уменьшение относительной плотности за счет выработки веществ, имеющих малую плотность (в первую очередь жиров), а также насыщения тканей и полостей тела водой (так, у некоторых медуз вода составляет 99% от массы тела). Некоторые виды имеют специальные воздушные камеры, уменьшающие их плотность.

К фитопланктону относятся почти исключительно микроскопические одноклеточные организмы, имеющие хлорофилл и способные к ассимиляции. Они и являются источником первичной продукции. Значительно меньшую роль в этом отношении играют зеленые растения, прикрепленные ко дну, – различные водоросли и цветковые растения, а также хемотрофы.

Зоопланктон представлен в океане микроскопическими и более крупными организмами: медузами и сифонофорами из кишечнополостных, сальпами и аппендикуляриями из хордовых.

Неосвещенная область океана охватывает батиаль и абиссаль. Здесь наряду с отсутствием света сказываются высокое давление и низкие температуры, характерные для глубин и создающие здесь пессимальные условия существования.

Дата добавления: 2015-12-08