121. Биологические процессы в океане и их взаимодействие с гидрологическими условиями

Населяющие планету растительные и животные организмы образуют биосферу - неоднородную по своему составу оболочку в литосфере, атмосфере и гидросфере Первые две оболочки Земли заселены лишь частично, а гидросфера является единственной оболочкой, заселенной от поверхности до океанских глубин.

Вся совокупность организмов Мирового океана в зависимости от способа построения органического вещества подразделяется на три основные группы: растения (флора), животные (фауна) и бактерии.

В за­висимости от способа обитания все морские организмы делятся на планктон (и близкие к нему плейстон, нейстон и гипонейстон), нектон и бентос.

Планктон - по-гречески означает "парящий", "носимый". В сообществе планктона объединяются одноклеточные водоросли (фито­планктон), различные мелкие животные (зоопланктон), икра и личинки рыб и беспозвоночных. Планктонные организмы не имеют органов для активного плавания, а парят в толще воды. Близкими к планктону являются сообщества, связанные с поверхностной пленкой океана: плейстон, нейстон и гипонейстон.

К плейстону относятся полуводные формы, часть тела которых находится над поверхностью воды. Это достигается наполнением газом плавательных пузырей (например, сифонофоры).

Нейстон - совокупность организмов, обитающих на самой поверхности (клопы-водомерки или халобатесы).

Гипонейстон - разнообразное сообщество организмов, живущих в нескольких сантиметрах под поверхностью воды (оторвавшиеся от дна водоросли, личинки беспозвоночных, икра рыб).

Нектон (по-гречески "плавающий") - группа активно плавающих животных (рыбы, китообразные, кальмары). Эти животные имеют рыбообразную форму. Наиболее распространено плавание с помощью хвоста и хвостовой части тела. Кальмары плавают реактивным способом, а ластоногие и черепахи - ве­сельным.

Бентос (по-гречески "глубинный") - обитатели дна. Сюда относятся прикрепляющиеся ко дну водоросли и животные (кораллы, губки и др.), а также ползающие по дну или закапывающиеся в морские отложения животные (черви, иглокожие. моллюски, ракообразные).

Условия обитания в океане существенно зависят от глубины. Самой населенной областью дна является сублитораль - часть дна с глубинами до 200 м, где наиболее благоприятны условия существования (наличие света, обилие пищи и др.). С увеличе­нием глубины число видов животных и их количество уменьшается.

Соленость воды оказывает большое влияние на морские организмы. Для большинства морских и пресновод­ных животных пределом распространения является соленость от 5 до 3‰. Многие морские животные не способны переносить значительного опреснения, поэтому в морях с пониженной соленостью (Черное, Бал­тийское) морская фауна менее разнообразна, чем в морях с оке­анической соленостью (Японское, Баренцево и др.).

Свет проникает до глубины 100-200 м и создает благоприятные условия для развития расте­ний во всем этом слое. Кроме света значительное влияние на морских обитателей оказывает температура. Даже незначительные колебания температуры воды оказывают влияние на процессы обмена веществ у обитателей океана, большинство из которых являются холоднокровными. Однако благодаря тепловым свой­ствам воды амплитуда колебаний ее температуры незначительна по срав­нению с воздушной средой. В тропических водах океана отмечается боль­шое видовое разнообразие рыб и других животных. Так, если в морях Зондского архипелага число видов животных достигает 40 тысяч, то в море Лаптевых - только около 400. С глубиной различие в животном мире уменьшается, что связано с уменьшением температурных различий между отдельными частями Мирового океана.

Большая по сравнению с воздухом плотность воды позволяет многим животным и растениям находиться во взвешенном состоянии в толще вод. На суше живот­ным требуются крепкие конечности и мышцы, которые в состоянии выдер­жать тяжесть их тел. Это ограничивает размеры сухопутных животных (масса самого крупного обитателя суши - слона в 30 раз меньше массы синего кита). Морские животные тратят меньше энергии на преодоление силы тяжести, чем обитатели суши, но больше расходуют ее на переме­щение в более плотной среде, хотя вода является легко проницаемой сре­дой для движения.

Наиболее специфической особенностью жизни на глубинах океана является давление. Однако глубоководные животные способны выдержи­вать громадное давление, так как их тела, состоящие в основном из жид­кости, практически несжимаемы.

Только в отношении одного фактора - содержания кислорода - морские животные находятся в менее благоприятных условиях, чем обитатели суши. Именно поэтому большая часть обитателей океана представляет собой холоднокровные формы, у которых процесс обмена веществ протекает менее интенсивно, чем у теплокровных, т.е. требу­ется меньше кислорода.

На интенсивность жизни влияет перемешивание вод, в результате которого происходит подъем питательных веществ в поверхностные слои. Особенно интенсивно жизнь развивается в приб­режных районах и на отмелях.

Большую роль в расселении организмов играют течения, которые переносят на большие расстояния животных, их икру и личинки, рас­тения и их споры. Так, личинки некоторых беспозвоночных дрейфуют с водами Гольфстрима на 4-6 тыс. км.

К районам с неблагоприятными условиями для развития жизни относятся области антициклонических круговоротов, где поверхностные воды опускаются на глубину, а слой фотосинтеза не пополняется пита­тельными солями.

Большое отрицательное влияние на флору и фауну океана оказывает возрастающий с каждым годом сброс промышленных и бытовых отходов. Некоторые из ядохимикатов, вымываемые с сельскохозяйственных полей, обладают большой стойкостью и постепенно накапливаются в донных отложениях. Пестициды даже в малых количествах способны вызывать гибель морских организмов.

Ряд крупных рек выносит в океан огромное количество ртути и свинца. Содержание свинца в верхнем 100-метровом слое Атлантического океана увеличилось в 5-10 раз. Сброс отходов целлюлозно-бумажной промышленности и других сточных вод способствует уменьшению содержания кислорода и образованию сероводорода в глубоководных впадинах Балтийского моря. В моллюсках и рыбах, вылав­ливаемых в Северном и Балтийском морях, обнаружена ртуть, а в жире гренландских китов - ядохимикаты.

Возрастает также сброс в океан и радиоактивных отходов, источни­ками которых является атомная промышленность. К радиоактивному загрязнению очень чувствительны позвоночные, поэтому дальнейшее увеличение радиоактивного загрязнения может оказать необратимое воз­действие на рыбные запасы.

Наиболее грозным фактором, влияющим на жизнь в Мировом океане, является нефтяное загрязнение. Особенно велико загрязнение нефтепродуктами Средиземного, Черного, Северного морей. Огромные массы нефти попадают в море при авариях танке­ров, при этом нефтепродукты не смешиваются с водой, а образуют на ее поверхности пленку, переносимую течениями на большие расстоя­ния. Эта пленка препятствует обогащению воды кислородом и нарушает фотосинтез. Под влиянием перемешивания и осаждения происходит проник­новение нефтепродуктов в глубинные слои и донные отложения. Даже сравнительно небольшое загрязнение воды нефтью нарушает углеводный обмен у рыб, моллюсков и ракообразных. От нефти погибают колонии коралловых полипов, но особенно пагубно нефтяное загрязнение действует на икру рыб.

Флора и фауна океана в свою очередь оказывают огромное влияние на многие физико-химические процессы, протекающие в океане. Так, обилие планктона уменьшает прозрачность воды, а его скопления на некоторой глубине образуют звукорассеивающие слои, влияющие на рас­пространение звука.

В процессе фотосинтеза микроскопические водоросли в океанах и морях разлагают углекислоту и усваивают углерод, а кислород выделяют в воду, тем самым способствуя ускорению процессов минера­лизации органических веществ.

Морские организмы пропускают через свои тела огромное количест­во различных веществ и обладают исключительной способностью погло­щать и концентрировать отдельные элементы, содержащиеся в воде в ничтожно малых количествах. Так, радиолярии концентрируют стронций, медузы - цинк, олово, свинец, а моллюски - медь.

В переработке органических загрязняющих веществ важную роль игра­ют бактерии; некоторые из них полностью разлагают нефть до углекис­лого газа и воды.

В процессе питания морские организмы отфильтровывают взвеси и тем самым способствуют их осаждению. Так, например, мидии пропуска­ют через полость своего тела до 1 л/час, а морские гребешки - до 15-20 л/час.