Океан як середовище життя
Біогеографія Світового океану
Світовий океан – єдина безперервна водна оболонка Землі, що оточує материки та острови і має спільність сольового складу. Перед Світового океану припадає 98,8% всієї гідросфери.
На полярні країни – припадає 15% акваторії Світового океану, на екваторіально-тропічну зону – 56%, решта належить до помірної та субтропічної зон.
Найважливішими процесами у Світовому океані є: випромінювання тепла, обмін із сушею теплом, вологою та твердою речовиною, обмін з атмосферою вологою, сіллю, теплом та розчиненими газами; біологічні процеси (фотосинтез, дихання, розкладання); процеси перемішування.
Відмінною характеристикою океану є гідростатичний тиск. Зі збільшенням глибини на 10 м гідростатичний тиск зростає на 1 атм.
Середня температура вод Світового океану становить 3,5 ° С, середня солоність 34,7% о.
До найважливіших фізичних характеристик належить щільність морської води. Вона залежить від температури, солоності та глибини та визначається значною мірою структурою течій.
У сучасному океані мешкають понад 160 тис. видів тварин та приблизно 10 тис. водоростей. Постійно відкриваються і описуються нові види з типів тварин і рослин, що нині живуть. Так, загін кистеперих риб - цілканти - вважався вимерлим наприкінці крейди, тобто. 100 млн. років тому. У 1938 р. у районі Коморських островів один живий целакант потрапив у мережі південноафриканського траулера, що стало біологічною сенсацією. Вважалося, що молюски класу моноплакофори існували лише з кембрію до девон, проте 1952 р. датське судно "Галатея" підняло з глибини 4 км живих молюсків із цієї групи, яких назвали неопілінами. Визначне відкриття було зроблено академіком О.В.Івановим, який у 1949-1969 pp. детально описав новий тип тварин – погонофор, єдиний новий тип, відкритий у XX ст. Погонофори - великі, схожі на хробаків, але не споріднені з ним організми, є глибоководними мешканцями. Вони були виявлені в північно-західній частині Охотського моря, а потім під час експедицій на "Вітязі" - у тропічних частинах Тихого та Індійського океанів. Пізніше їх виявили у Північному морі, а також в Атлантичному океані.
Океан як середовище життя
Єдину природу Світового океану формує тісну взаємодію фізичних, хімічних та біологічних процесів, взаємообумовленості яких сприяє вічний рух водних мас.
Водні маси. Водна маса (А.Д. Добровольський, 1961), - це порівняно великий обсяг води, що формується в певному районі Світового океану - вогнищі, джерелі цієї маси, що володіє протягом тривалого часу майже постійним і безперервним розподілом фізичних, хімічних та біологічних характеристик, що становлять єдиний комплекс і поширюються як одне єдине ціле.
Головними показниками водної маси як середовища служать її температура і солоність. Зазвичай виділяють п'ять типів вод: поверхневі (до 75-100 м), підповерхневі (до 300 м), проміжні (500-1000 м), глибинні ( 1200-5000 м) та придонні.
До найбільш важливих характеристик водних мас відносяться такі:
1. Індивідуальність водяних мас. Кожна водна маса формується у певних фізико-географічних умовах і більш менш стійко існує в часі та просторі, не змішується повністю з сусідніми водними масами. Показники: концентрація розчиненого кисню, концентрація біогенних речовин, види-індикатори.
2. Ієрархічна будова воднихмас із супідрядних одиниць (порядків).
3.Тимчасові та просторові трансформації водних мас. Серед водних мас розрізняють первинні (займають кожна одну з кліматичних зон океану, де вони формуються під впливом місцевих умов) і вторинні (утворюються внаслідок змішування двох сусідніх первинних мас або внаслідок проникнення в океан води з моря).
У Світовому океані існує тісна залежність між динамікою водних мас і організмами, що їх населяють.
Течі. Динаміка вод відкритих районів Світового океану виражається головним чином у вигляді течій, які є основним засобом розселення морських організмів, але можуть стати і бар'єром на їх шляхах, як це відбувається, наприклад, з Гольфстрім.
Океанічна циркуляція вод обумовлює розподіл біогенних опадів, глобального теплового балансу, фауністичних провінцій. Вона залежить від зональних напрямів вітрів; переважання у цьому басейні випаровування чи припливу вод; густинного розподілу води; апвелінгу; шару кисневого мінімуму.
Апвеллінг- це підняття більш глибинної води на місце поверхневого шару в результаті відгону вітром від берега останнього. В результаті прибережного апвеллінга до поверхні постійно приноситься багато поживних речовин, особливо фосфору, що є основою найбільших у світі рибопромислових зон і джерелом для утворення фосфоритів.
Дослідження останніх років показали, що роль підводного вулканізму у Світовому океані, зокрема його тепловому балансі, дуже значна. При освіті підводних гір, вулканічних піднятий та островів, а також при безпосередній вулканічній діяльності в океан поставляється велика кількість тепла, тому в роки максимального проявупідводної вулканічної діяльності спостерігаються теплові аномалії (так, у Баренцевому морі в 1982-1983 рр.. у зв'язку з цим була підвищена чисельність кальмарів у ці роки.).
Хімічний, біогенний і газовий склад вод океана. Океан – частина земної кори, та її хімічний склад зазнавав зміни під час перетворення кори, особливо у період до 2 млрд. років тому вони.
Нормальні межі зміни солоності Світового океану - 33-37%. Майже всі елементи таблиці Менделєєва зустрічаються в океанічній воді, але переважають хлориди та карбонати.
По відношенню до солоності розрізняють типи водних організмів: морські, прісноводні, солонуватоводні та організми пересолених водойм. Водних тварин можна поділити на пойкілосмотичні (внутрішнє середовище яких знаходиться в осмотичній рівновазі із зовнішнім середовищем) і гомойосмотичні (осмотичний тиск усередині відрізняється від зовнішнього).
З азоту, кисню та діоксиду вуглецю, розчинених у воді у найбільших кількостях, важливу роль відіграє кисень. Світовий океан поповнюється киснем за рахунок життєдіяльності фітопланктону та припливу з атмосфери. Поверхневі води найбільш багаті на кисень, зі збільшенням глибини його кількість зменшується. Кисневий режим є важливим фактором, що визначає обсяг та характер біопродуктивності вод.
Температура залежить від географічної широти, сильно змінюючись у просторі та в часі. Діапазон зміни становить від +2°С у високих широтах до +60°С в ізольованих мілководних затоках у тропіках. Види тропічних морських організмів живуть у дуже вузькому інтервалі температур. Сезонні потепління та похолодання обмежені приблизно 100-метровою товщею (сезонний термоклін), потім слідує шар до 2000 м, де температура дуже поступовозменшується (постійний термоклін) та залишається постійною.
Річні коливання температур рідко перевищують 6-7°С, а полярних водах 2°С. В океанах градієнти температур у місцях зіткнення водних мас створюють бар'єри, непереборні для фауни.
Діапазон температури, в якому відбувається нерест та ембріональний розвиток багатьох морських тварин, виявляється часто більш вузьким і чітко вираженим, ніж діапазон температури, в якому можлива нормальна життєдіяльність дорослих тварин.
Т.к. для фотосинтезу необхідна сонячна радіація, то кількість світлової енергії у цій точці океану лімітує первинну продукцію органічної речовини. Освітленість поверхневих шарів моря залежить від географічної широти місця, сезону року, хмарності, висоти сонця над горизонтом та кількості вологи в атмосфері. Інтенсивність світла швидко зменшується з глибиною (на глибині 10 м для фотосинтезу є лише 10% світлової енергії, а на глибині 100 м – лише 1%).
Вода поглинає у більшій кількості червоні промені спектру і відносно краще пропускає синьо-фіолетові. У зв'язку з цим зелені та бурі водорості, що мешкають ближче до поверхні моря, змінюються на великих глибинах червоними водоростями. На глибині від 200 до 500м фотосинтезуючі рослини повністю зникають.
Екологічні області океану. В океані виділяють кілька областей з різними екологічними умовами: товщу води -пелагіальі дно океану -бенталъ. Бенталь поділяють на супралітораль, літораль, сублітораль, батіаль та абісаль.
Супралітораль –узбережжя океану, розташоване вище рівня води в найвищий приплив, але ще схильне до епізодичної дії океанічних вод при нагонах і штормах. Тут мешкають як наземні, і морськіорганізми.
Літораль –прибережна зона морського дна, що осушується під час відливу. Мешканці літоралі двічі на добу покриваються водою та звільняються від неї; вони живуть за умови різких змін температури та солоності води, дії прибою, за прямого сонячного світла. Деякі тварини, що прикріплюються до скель, можуть поселятися так високо, що покриваються водою лише двічі на місяць, при максимальному припливі сизигийном. Значна кількість видів поза цією смугою існувати що неспроможні. У приполярних країнах у смузі літоралі життя вкрай збіднене, оскільки значну частину року воно вкрите льодами.
Сублітораль –прибережна частина океану, що безпосередньо примикає до літоралі і розташована на глибинах до 200м, рідше глибше, що простягається від рівня води при найнижчому відливі до нижньої межі поширення донної рослинності. З сублітораллю пов'язані багаті промисли безхребетних.
Виділяються мілководдя з м'яким і твердим ґрунтом. На м'якому ґрунті особливо рясні властиві тільки мілководдям водорості (зелені та бурі, у тому числі ламінарії та фукуси) та квіткові рослини. На м'якому грунті мілководій живуть черв'яки, краби, офіури, морські зірки, багато молюсків. Деякі мешканці здатні зариватися на глибину до 50см, віддаючи перевагу піщаному грунту абостому; оскільки останній через велику кількість гниючих органічних залишків характеризується недоліком або відсутністю кисню, він заселений слабше піщаного.
Дрібноводдя зі скелястим ґрунтом відрізняються твердістю субстрату, що перешкоджає проникненню в нього багатьох тварин. Тут зустрічаються свердлільні організми, що активно впроваджуються в скелі та каміння. Усоногі раки і молюски, що мешкають на поверхні субстрату, мають міцні раковини і міцно прикріплюються до грунту, що недозволяє хвиль відірвати їх. У печерах і тріщинах, притаманних скельних грунтів, поселяються головоногі молюски, і навіть деякі інші безхребетні і риби (наприклад, мурени).
Для субліторалі характерна уривчастість поширення вздовж континентів; вона переривається передустьевими просторами з їх сильно опрісненою, інколи ж навіть прісною водою. Сублітораль значно багатший у фауністичному та флористичному відношенні в порівнянні з іншими областями океану.
Батіальрозташовується на материкових схилах на глибинах 200-2000 м. Ця область характеризується слабкою освітленістю у верхніх частинах і повною відсутністю видимих променів спектра в нижніх. Для неї характерні незначні коливання температури та солоності. Тут відкладаються переважно мули.
Абіссаль –область найбільших морських глибин, що перевищують 2000 м, що відповідає ложі Світового океану, характеризується надзвичайно повільним пересуванням води від полюсів до екватора, постійно низькими температурами (0 °С), практично майже повною відсутністю світла. Тут не зустрічаються зелені рослини, накопичуються переважно органогенні (у тому числі радіолярієві та глобігеринові) мули.
Товща води -пелагіалъ -підрозділяється наепіпелагіаль -освітлені шари води до глибини 200 м, іглибоководну пелагіалъ.Для пелагіалі характерні представники чотирьох груп організмів: нектону, планктону , плейстон і нейстон.Нектон -сукупність активно плаваючих організмів, основні представники цієї групи - пелагічні риби. Видипланктону –організми, що переносяться морськими течіями і хвилями, оскільки самі вони можуть пересуватися дуже повільно. Нейстон –це невелика кількість видів, пов'язаних з плівкою поверхневого натягу.
Основу всього життяпелагіалістановить фітопланктон. У видів планктону (як і у представників нектону) є пристрої, що перешкоджають зануренню в товщу води: зменшення відносної щільності за рахунок вироблення речовин, що мають малу щільність (насамперед жирів), а також насичення тканин і порожнин тіла водою (так, у деяких медуз вода становить 99% маси тіла). Деякі види мають спеціальні повітряні камери, що зменшують їхню щільність.
До фітопланктону відносяться майже виключно мікроскопічні одноклітинні організми, що мають хлорофіл і здатні до асиміляції. Вони є джерелом первинної продукції. Значно меншу роль цьому відіграють зелені рослини, прикріплені на дно, – різні водорості і квіткові рослини, і навіть хемотрофы.
Зоопланктон представлений в океані мікроскопічними та більшими організмами: медузами та сифонофорами з кишковопорожнинних, сальпами та апендикуляріями з хордових.
Неосвітлена область океану охоплює батіаль та абісаль. Тут поряд із відсутністю світла позначаються високий тиск і низькі температури, характерні для глибин і створюють песимальні умови існування.