3. Біологічна структура Світового океану

Світовий океан має певну симетричність відносно впливу ряду найважливіших факторів довкілля.

Перша площина біологічної симетрії розсікає Світовий океан по екватору на північну та південну половини в кожній з яких є схожі риси в розподілі гідробіонтів (аналогічні зміни температурного та світлового режимів при просуванні від екватора до полюсів, схожість у горизонтальній та вертикальній циркуляції водних мас і розподілі біогенів). З просуванням до полюсів видове різноманіття зменшується у 20-40 разів, а біомаса зростає у 10-50 разів.

З просуванням до екватора розміри гідробіонтів як правило зменшуються, тривалість життя вкорочується, темпи росту зростають. Рідше зустрічається живонародження, знижується жирність.

Характерною рисою широтної симетрії є біполярність у поширенні багатьох форм. У відносно холодних водах більше бурих (40-43%) і менше зелених (12-13%) водоростей. Ряд ламінарієвих і родина фукусових зустрічаються лише в помірних і холодних водах, а родина саргасових – лише в теплих.

Друга площина біологічної симетрії ділить по довготі на дві частини кожну з двох ділянок Світового океану, що знаходяться відповідно у Західній та Східній півкулях. В центральній масі вод утворюється єдиний пелагічний біоценоз, по обидва боки від якого розміщуються неритичні* згустки життя. Характерними показниками довготної

симетрії є амфіпацифічність та амфіатлантичність в поширенні ряду гідробіонтів у Тихому та Атлантичному океанах.

Третя площина біологічної симетрії ділить води Світового океану на розміщені в Західній та Східній півкулях. Схожість населення в Тихому та Атлантичному океанах насамперед проявляється в однаковості їх горизонтальної та вертикальної зональності, схожості океанічної та неритичної зон, змін в складі і структурі гідроценозів. До специфічних проявів біологічної симетрії Тихого й Атлантичного океанів можна віднести амфібореальність поширення ряду форм.

Надзвичайно характерними для біологічної структури океану є контактні зони, до яких відносяться межі між поверхнею водойми і атмосферою, дном і товщею води, берегами й океаном, морськими та та впадаючими у них річковими водами. Кожна з контактних зон має специфічне населення, більш багате, ніж на віддаленні від меж розділу.

3. Континентальні водойми та їх населення

Континентальні водойми, розміщені в заглибинах суходолу, переважно прісноводні, поділяються на природні (ріки, озера, болота) та штучні (канали, водосховища та ставки). З 33 класів водних рослин в прісних водах мешкає 13, з 63 класів тварин – 19. З рослин звичайними прісноводними мешканцями є бактерії, ціанобактерії, діатомові, зелені та квіткові водорості; з тварин – найпростіші, коловертки, олігохети, черевоногі та двостулкові молюски, гіллястовусі та веслоногі раки, личинки комах та риби.

3.1. Річки

Ріки – водойми, водна маса яких пересувається від витоків до гирла внаслідок різниці розміщення їх над рівнем моря. Заглибина в суходолі, по якій рухаються річкові води, називається руслом. Розрізняють заплавне, або повеневе, русло і корінне, по якому вода біжить у міжповеневий час, або межẻнь. В межень підсохле заплавне русло розміщується над рівнем води, утворюючи заплавну терасу. Вище заплавної тераси можуть розміщуватися в один чи кілька ярусів надзаплавні тераси – геологічні пам’ятки минулих, більш високих залягань русла ріки.

На поперечному розрізі ріки виділяють прибережну частину – рипаль, серединну – медіаль та ділянку з найбільшою швидкістю течії – стрижень. В напрямку від витоку до гирла розрізняють верхню, середню і нижню течію рік.

________________________________________

• неритична зона – мілководна частина Світового океану, яка в основному відповідає материковій мілині.

У верхівях рік, де швидкості течій високі, відбувається розмивання ложа і надходження у воду продуктів його руйнування. Відповідно до цього дно ріки в її верхівях представлене материнськими породами, що формують корінні грунти. Лише подекуди, де відбувається осад, або седиментація, завислого у воді матеріалу, корінні грунти прикриваються зверху наносними. В середній течії ріки процеси розмиву і намиву майже урівноважують один одного, і грунт, що змивається в одних місцях, відкладається в інших. Дно ріки в її середній течії лише інколи представлене материнськими породами, в основному ж вкрите наносними грунтами. В нижній течії рік наносні грунти (пісок, мул) стають єдиними.

Рух води в річках спричинює розмивання, або ерозію, її ложа. В річках північної півкулі, що течуть на південь, правий берег під впливом сил Каріоліса підмивається і стає крутим, лівий – намивається і має пологу форму. В результаті бокової ерозії річка в її середній течії часто змінює обриси берегів, блукаючи по долині, або меандрує, утворюючи закрути (петлі), або меандри. Якщо річка спрямляє своє русло, тоді відшнуровані закрути перетворюються в стариці. В інших випадках від корінного русла можуть відокремлюватися , не втрачаючи з ним звязку, різні додаткові водойми ріки: закоси, затони і протоки. Впадаючи в море, ріки утворюють дельти (представлені широкими мілководдями), або естуарії (якщо дельта має форму вузької морської затоки).

Річки є посередниками в процесах водообміну між суходолом і Світовим океаном. Кількість води, що виноситься усіма річками у світі, або їх рідкий сток, сягає майже 37 тис. км³ за рік. Разом з рідким стоком паралельно йому відбувається твердий сток – винос річковими водами різноманітних твердих компонентів (13000-14000·10³ т); сток розчинених речовин (органічних – 720000·10³, мінеральних – 175000·10³ т) та біосток – винос різних організмів.

У м о в и ж и т т я. Найбільше значення для мешканців рік серед абіотичних факторів мають рівневий та повеневий режими (визначаються співвідношенням витрат та надходження води. Живлення річок буває дoщове, снігове, льодовикове, підземне або змішане. Під час повені рівень води може підійматись на 10-15 м.

Швидкість течії обумовлюється нахилом ложа, коливаннями рівня води та величиною поперечного перетину ріки. Від витоку до дельти, від середини до берегів та з глибиною швидкість течії затухає. Швидкість течії обернено пропорційна площі поперечного перетину: на плесах вона затухає , а на перекатах – зростає. Середня швидкість рівнинних річок у межень складає 1 м/сек, у водопілля – 1,5-2 м/сек, в горах 5-6 м/сек, а на порогах – ще більше. Потік води в ріках має не ламінарний (лінійний), а турбулентний характер, що сприяє енергійному перемішуванню водних мас та вирівнюванню всіх гідрологічних градієнтів (температурних, сольових, газлвих тощо).

Температура залежить від характеру живлення ріки, місцевого клімату та гідрологічних особливостей (меридіанальні потоки). Сезонні коливання температури сягають 0-30º, добові 10-20ºС.

Світло згасає пропорційно мутності води (планктон, завислі речовини тощо). Ріки нашої країни несуть від 2 г/м³ (Десна), 5 г/м³ (Дніпро) до 250 г/м³ (Дністер) завислих часток.

Розчинені солі найчастіше представлені карбонатами. За вмістом солей річні води поділяють на гідрокарбонатні, сульфатні та хлоридні (C, S, Cl). Приналежність води до того, чи іншого класу позначається символом. Для більшості рік України це: С·Са/І-ІІІ - вода І гідрокарбонатного класу, кальцієвої групи, І-ІІІ класу. Мінералізація води сильно змінюється по сезонах року та залежить від рівня опадів.

Газовий режим річок, коли вони не вкриті льодяним покривом, зазвичай сприятливий для життя. По сезонах змінюється співвідношення кисню та вуглекислого газу. Сірководень присутній лише у випадку забруднення води побутовими та промисловими стоками.

Н а с е л е н н я р і ч о к характеризується значним видовим різноманіттям, що пов’язане з вликою біотопічною почленованістю. Значного багатства досягають планктон, бентос і нектон, менше – перифітон, а нейстон і плейстон повністю відсутні через турбулентність.

Планктон (реопланктон) має гетерогенне походження – за рахунок автохтонних та аллохтонних (виносяться зі стоячих водойм – фітопланктон, коловертки, гіллястовусі раки тощо) елементів. Видове різноманіття реопланктону зростає від витоків до гирла та від зими до літа. Серед фітопланктону домінують діатомові водорості.

Бентос представлений переважно тваринами (донних рослин більше в ріках з прозорою водою). В різних ріках домінують літо-, аргіло-, псаммо- та пелореофільні форми (камінь, глина, пісок, мул). Розподіл бентосу (видовий склад і біомаса) закономірно змінюється від витоків до гирла та від берегів до стрижня.

Перифітон в основному складається з форм, що поселяються на квіткових рослинах (рдестах, комиш, очерет, глечики, роголист, стрілолист тощо). Це – бактерії, водорості, найпростіші, олігохети, личинки комах (особливо – хірономіди та симуліїди), губки та моховатки.

Нектон в основному представлений рибами і меншою мірою вищими раками, амфібіями, плазунами та ссавцями. Риби, що мешкають в річках, поділяються на жилих (постіно мешкають в річках – стерлядь, форель, лящ, щука, судак, окунь, миньок, короп, карась), прохідних (мешкають у морі, а в річках нерестяться – білуга, осетр, севрюга, сьомга) і напівпрохідних (мешкають у морі, а нерестяться в пониззі рік – вобла, тарань, вусач).

Н а с е л е н н ю е с т у а р і ї в притаманне надзвичайне різноманіття у зв’язку з тим, що річкові умови тісно переплітаються з морськими. У великих кількостях тут зустрічаються як представники рослинного, так і тваринного світу. Особливо це стосується тих річок, що впадають у зовнішні моря (наявність припливів та відпливів).

Б і о с т о к. В річках у величезній кількості виносяться вниз за течією всі планктонні організми. Річний планктонний сток в Дніпрі біля Переясловця в 1940 р. складав 542 тис. т.; в Дунаї в багатоводний 1958 р. з квітня по вересень виносилось 36 723 т планктонних організмів, а в маловодний 1959 р. – 9 894 т. Бентосні організми використовують сток з метою розселення. Велика кількість сіртону (бентосні форми, що знаходяться у товщі води) відмічена в різних річках, причому вона коливається протягом доби. Інтенсивність дрифту еконосіртону (бентосні організми, що спливають «добровільно») визначається щільністю поселення, видовим складом представників та їх екологією. Дрифт евсіртону (форм, що вимиваються з грунту) в основному залежить від швидкості течії.

2. Озера.

Озера – різної форми і величини котловини, заповнені водою. За походженням вони можуть бути тектонічними, карстовими, еоловими, льодовиковими тощо. Біля чорноморського та азавського узбережь зустрічаються озероподібні водойми – лимани. Частина з них відшнуровані морські затоки, інші виникають за рахунок загачування річок піщаними косами, що намиваються прибоєм.

Котловина озера зазвичай сформована підводною терасою, яка має незначне пониження суходолу; далі йде звал, що має більш крутий кут пониження і переходить у котел, який займає більшу частину озерного дна. Відповідно, в озерній бенталі виділяють літораль – прибережне мілководдя, сублітораль, яка тягнеться до нижньої межі поширення донної рослинності, і профундаль, що охоплює решту озерного дна (є лише в глибоководних озерах). Пелагіаль поділяють на прибережну, що лежить над підводною терасою, та власне пелагіаль, розміщену над звалом і котлом. Озера бувають сточними і безсточними в залежності від того, беруть з них початок річки чи ні. Безсточні часто бувають засолені. За ступенем мінералізації води озера поділяють на прісні, солонуваті, солоні та пересолені.

Прісноводні озера за біологічною класифікацією (за А.Тінеманом та Є.Науманом) поділяють на евтрофні, мезотрофні, оліготрофні та дистрофні (trophos – їжа, корм).

Евтрофні (високо-кормні) озера – неглибокі (до 10-15 м) з добре вираженою літораллю та багатою рослинністю. Вода їх прогрівається до дна. Багато ціанобактерій та зелених водоростей. Грунти мулисті, багаті органікою і з багатою фауною. Взимку бувають замори.

Мезотрофні (середнє-кормні) озера мають котловину льодовикового або ерозійно-річкового походження, розміщені на кристалічних породах, мають значну (понад 30 м) глибину і слаборозвинену літораль. Дно бідне на органіку, вода насичена киснем, але бідна на біогени. Тому флора і фауна збіднені у кількісному вираженні, хоча й різноманітні за видовим складом.

Дистрофні (недостатньо кормні) озера – неглибокі водойми з сильно гуміфікованою водою (окислюваність 25 мг О2/л і більше), часто заболочені з торф’янистими відкладами на дні. Планктон і бентос бідні, часто безрибні.

У м о в и ж и т т я. До провідних абіотичних факторів в озерах відносять рух води, температуру, світло, розчинені у воді речовини та характер грунтів.

Рух води може бути турбулентним, поступальним (течії) і коливальним. Турбулентний (хаотичний) рух виникає при конвекційному перемішуванні води. Поступальний рух може проявлятися у формі циклонічних та антициклонічних вихорів (під впливом сил Коріоліса), уклонних, градієнтних і вітрових течій.Коливальні рухи проявляються у формі хвиль та сейш – стоячих періодичних коливань усієї водної маси озера (після припинення вітру).

Температурний режим озер залежить від їх географічного положення та особливостей вертикальної циркуляції води. Розрізняють верхній шар води (епілімніон), температура якого зазнає різких сезонних коливань, металімніон – шар температурного стрибка та гіполімніон, який охоплює глибинну водну масу, ступінь нагрітості якої мало змінюється протягом року. У більшості озер середніх широт влітку і зимою спостерігається різко виражена температурна дихотомія. В результаті циркуляція води порушується і у водоймі настає період застою, або стагнація.

Світло проникає на значну (до 40 м) глибину лише в оліготрофних озерах. В інших прозорість лише інколи перевищує 2-3 м. Найменш прозорі дистрофні озера. Чисті озера виглядають яскраво-синіми, а вода мутних озер набуває жовтуватого або коричневого кольору.

Розчинені солі в прісних озерах в основному представлені карбонатами і гідрокарбонами, в солоних – сульфідами і хлоридами. Зазвичай мінералізація води в прісних озерах не перевищує 0,5‰, а в солоних може сягати 300‰.

Активна реакція як правило близька до нейтральної, а в дистрофних озерах має кислу реакцію (рН 5,6-6).

В оліготрофних озерах кількість кисню близька до нормальної і немає сірководню. В евтрофних – кисневий режим сприятливий весною та восени. Зимою і літом кількість кисню може падати до 0.

Озерні грунти поділяються на автохтонні (сублітораль, профундаль -утворюються в самому озері з продуктів руйнування берегів та решток організмів) та аллохтонні (в прибережній зоні – за рахунок принесення річками та вітром). Озерні грунти з високим вмістом органіки за відсутності кисню можуть перетворюватись у м’яку колоїдну масу, багату жирними, воскоподібними та азотистими речовинами – сапропель.

Н а с е л е н н я. Організми, що мешкають в озерах, називаються лімнобіонтами. Видовий склад та щільність поселення населення озер залежить від їх географічного положення, походження, особливостей будови котловини та гідрологічного режиму. При пересуванні з півночі на південь населення озер кількісно зростає. Життя північних водойм пригнічується через нестачу, а в південних – надлишок мінералізації води (оптимум вмісту солей – 0,1-1,0 г/л.

Планктон в основному представлений автохтонними елементами (бактерії, водорості, найпростіші, коловертки, ракоподібні тощо). Його щільність змінюється в широтному діапазоні та по сезонах. Найбільша чисельність і біомаса планктону має місце у поверхневих шарах, дещо змінюючись по сезонах. Нейстон і плейстон в озерах представлений багатше, ніж в інших континентальних водоймах (ряска, валіснерія, клопи-водомірки, жуки вертячки, личинки комах і риб).

Бентос найбагатший в літоралі озер (до глибини 4-5 м) де ростуть зелені рослини.

Перифітон в значних кількостях зустрічається на макрофітах, особливо в місцях зі слабкою течією.

Нектон майже виключно представлений рибами.