книги из ГПНТБ / Диомидов М.Н. Покорение глубин

Исследования показали, что в океанской воде содержится большое количество органических веществ, находящихся в колло­ идном 1 состоянии. В основном это белковые вещества и углеводы, являющиеся продуктом разложения животных и растений.

В толще Мирового океана равномерно растворены огромные запасы органических веществ, исчисляемые величинами порядка 6—7 триллионов т, что в 20 тыс. раз больше годового урожая пше­ ницы во всем мире. Интересно отметить, что органические вещества, заключенные в организмах, населяющих моря и океаны, состав­ ляют всего лишь 0,001 этих запасов.

Органические вещества, громадный резерв которых накапли­ вался в течение бесконечно долгого времени и претерпевал лишь очень медленные и постепенные изменения, служат питательной средой для многих микроорганизмов, играющих исключительно важную роль в жизненных процессах. Органические вещества, на­ ходящиеся в морской воде, могут усваиваться некоторыми беспо­ звоночными животными и даже рыбами. Например, погонофоры не имеют кишечника и могут питаться органическими веществами, находящимися в грунте и в придонном слое, усваивая их через поверхность щупалец. Личинки речных угрей — лептоцефалюсы — имеют кишечник, но не используют его для питания. Они растут, по-видимому, за счет использования органических веществ, нахо­ дящихся в морской воде. Растительные организмы нуждаются для своего развития в различных веществах, в том числе и биогенных, являющихся продуктами жизнедеятельности предыдущих поколе­ ний. Без растворенных в воде органических веществ в Мировом океане не могли бы развиваться жизненные процессы, определяю­ щие рост растительности и развития животных организмов.

Как на суше, так и в океане настоящими создателями органиче­ ских веществ, строящими их из неорганических, являются расте­

дится в глубинах океана, ниже границы возможного развития растений. Эти запасы могли бы быть использованы, если бы уда­ лось их поднять и вынести к поверхности — в зону фотосинтеза, освещенную солнечным светом.

50

8*

Карта распределения районов Мирового океана с высоким насыщением верхних слоев питательными веществами, не­ обходимыми для роста фитопланктона.

Районы высокой продуктивности (темные участки) и средней (заштрихованные участки).

5!

В тропиках разница в плотности между теплой, более легкой водой у поверхности и нижележащей холодной, более тяжелой во­ дой препятствует вертикальной циркуляции и выносу питательных солей из глубины к поверхности океана; в поверхностных лее слоях биогенные соли содержатся в ничтожном количестве. Именно по­ этому растительная жизнь в тропических зонах океана бедна.

В умеренных и более северных широтах вертикальная циркуля­ ция совершается энергичнее. Глубинные воды, насыщенные пита­ тельными солями, выходят на поверхность и выносят все новые запасы азотных и фосфорных солей; растительная, а следом за ней и животная жизнь развиваются быстрее. Например, наиболь­ шее скопление организмов в Северной Атлантике наблюдается в зоне так называемого полярного фронта, где сильна вертикаль­ ная циркуляция, и поэтому именно здесь (Нью-Фаундленд, Ислан­ дия, Баренцево море) находятся основные рыбопромысловые районы. На границе полярного фронта масса теплой и более со­ леной воды, движущаяся из тропиков, смешивается с холодными водами высоких широт, что создает весьма благоприятные усло­ вия для возникновения вертикальной циркуляции, обогащающей верхние слои питательными солями, а глубже лежащие — кислоро­ дом. Все это способствует повышению «продуктивности» припо­ лярных морей. Весной и летом в период интенсивного развития растительного планктона морская вода на поверхности в дневное время бывает даже пересыщена кислородом.

Районы подъема глубинных вод, богатых фосфатами и нитра­ тами, расположены не только в полярных бассейнах, но и в тех местах, где встречаются течения противоположных направлений. В таких местах происходит перемешивание, причем глубинные воды выходят наверх, в зону фотосинтеза, вынося питательные соли. Эти районы богаты рыбой и поэтому широко известны; к ним относятся воды у западных берегов Африки и Южной Америки и отчасти экваториальной зоны, где пассатные течения встречаются с проти­ вотечениями.

Большое количество соединений фосфора и азота приносят в океан реки. Там, где они впадают, бурно развивается раститель­ ный, а вслед за ним и животный планктон.

Существуют также обширные районы океана, где вертикаль­ ная циркуляция затруднена вследствие опреснения поверхностного слоя моря (центральная часть Северного Ледовитого океана) либо отсутствия течений, сильного нагрева поверхностного слоя и раз­ вития стагнации (центральные части кольцевых течений в субтро­ пических частях трех океанов). Возможно, что в будущем с ростом технических возможностей задача усиления вертикальной цирку­ ляции будет решена и тем самым будут созданы наиболее благо­ приятные условия для развития растительных и животных орга­ низмов, а следовательно, рыб и других морских животных, имею­ щих промысловое значение.

Поверхностные течения не только оказывают непосредственное влияние на распределение жизни в океанах, но и определяют кли-

52

Поверхностные течения. Стрелки показывают следующие течения.

53

мат на континентах. Теплые тропические воды текут по направле­ нию к полюсам, причем в северном полушарии под влиянием вра­ щения Земли они отклоняются к востоку (например, течение Гольфстрим, мощность которого достигает 82 млн. м3/с). Под влиянием ветров возникают местные течения. В глубинах океана поток холодной воды движется в обратном направлении — к тро­ пикам.

Установлено, что на больших глубинах — в тысячи метров — существуют течения, достигающие скорости 0,2—0,3 м/с и более.

До последнего времени предполагалось, что на больших глу­ бинах океана царит вечный покой, что там нет сколько-нибудь интенсивного перемещения воды. Такое представление давало воз­ можность говорить о сбрасывании в глубоководные океанские впа­ дины радиоактивных отходов в расчете, что они никогда не будут вынесены в жизнедеятельные районы океана.

Исследования последних лет опровергли теорию неподвижно­ сти глубинной воды. Оказалось, что как и в атмосфере, по всей толще океана существует циркуляция воды. Огромные подводные реки несут свои воды, иногда с большой скоростью, в различных направлениях. Благодаря течениям в океане происходит переме­ щение всей многокилометровой толщи воды, при этом верхние слои несут кислород в океанские глубины. Даже в глубоководных океанских впадинах существует интенсивная циркуляция.

Океанские течения являются средством перемещения расти­ тельного и животного планктона.

Интересный случай представляет миграция речных угрей. Взрослые особи в течение 4—7 лет обитают в реках Европы и Америки, а для икрометания выходят в море.

Американские и европейские угри нерестятся в глубинах Атлан­ тического океана в районе Бермудских островов. Личинки подни­ маются к поверхности и подхватываются течением. Два года ли­ чинки европейских угрей сносятся Гольфстримом на северо-восток; когда они оказываются у берегов Западной Европы, то входят в устья рек и, превращаясь в молодых угрей, поднимаются по рекам вверх. Если превращение личинки в угря у европейских угрей происходит на втором году жизни, то у американских мед­ леннее, на третьем году, когда они находятся уже вблизи Аме­ рики.

Многие рыбы совершают тысячекилометровые путешествия как по течению, так и против течения. Известно,^апример, что многие морские рыбы заходят для икрометания в реки и поднимаются далеко вверх, преодолевая сильнейшие течения, в том числе гор­ ных рек.

В результате вращения Земли и особого расположения мате­ риков в Мировом океане существует система геострофических (по­ стоянных) течений. Так, теплые воды из тропиков с Гольфстримом и Куросио протекают далеко на север.

Антарктические воды вследствие энергично протекающей верти­ кальной циркуляции также богаты жизнью: обильным планктоном

54

и, в частности, крилем, которым питаются киты, тюлени и рыбы. Существует, однако, мнение, что рыбы в Антарктике очень мало; это объясняется тем, что туда не проходят поверхностные тече­ ния— удобные миграционные пути и, наоборот, течение Великий Восточный дрейф является непреодолимым препятствием для рыб умеренных широт.

Такое геострофическое течение опоясывает в сороковых широ­ тах земной шар, отделяя Антарктику от субтропических вод. Только киты да птицы могут преодолеть этот несущийся поток воды.

Как же происходят жизненные процессы в океане?

Благодаря растворенным в воде питательным солям развива­ ются как крупная прибрежная растительность, так и микроскопи­ ческие планктонные водоросли. Следствием этого является разви­ тие той части животного населения, которая питается непосред­ ственно растениями. Часть растительных организмов отмирает; их

другая часть — хищники — питается животными; но и те и другие после гибели, подобно растениям, либо отлагаются на дне, либо входят в новый жизненный круговорот. При благоприятной темпе­ ратуре, солнечном освещении и хорошем перемешивании всей толщи воды эти процессы протекают с наибольшей интенсив­ ностью. Как полагает академик В. И. Вернадский, ежегодно на дно океана отлагается не менее 600 млн. г отмирающих растений и животных, а в непрерывном круговороте живого вещества Миро­ вого океана только углекислого кальция участвует не менее 10 триллионов т.

Так же, как и для живых существ, обитающих на поверхности земли, исходной пищей для всего населения океана являются растения, обладающие замечательным свойством превращать неорганические вещества в органические. В настоящее время изве­ стно примерно 50 тыс. различных видов растений, расселенных в морях и океанах нашей планеты.

Как известно, процесс углеродного питания растений, осуще­ ствляемый хлорофиллом под действием световой энергии, назы­ вается фотосинтезом.

В результате фотосинтеза растения создают из углекислоты и воды богатые энергией органические вещества — углеводы, кото­ рые служат пищей для них самих, а также и для животных.

В других районах вода очень прозрачна, имеет фиолетово-синий цвет и представляет «бесплодную океанскую пустыню». Интересно, что в отличие от суши биологическая масса морских животных во много раз больше массы одноклеточных водорослей (фитопланк­ тона). Это объясняется очень быстрым размножением водорослей. Если бы животные съели половину всего фитопланктона, то за

65

светлую часть суток масса его восстановилась бы. Однако живот­ ные организмы развиваются гораздо медленее, аккумулируя орга­ ническое вещество, созданное водорослями. В зависимости от ме­ ста обитания и средств перемещения все морские организмы делят на три основные группы: нектон, планктон и бентос. Более круп­ ные животные — рыбы, головоногие моллюски и водяные млеко­

питающие, обладающие актив­ ным движением и способные пе­ ремещаться в водной среде на большие расстояния, называются

с инфракрасными и ультрафиолетовыми лучами, особенно необ­ ходимыми молодым организмам. Кроме того, для микроорганиз­ мов здесь сосредоточено огромное количество пищи.

Пищевая цепь в море начинается с органического неживого ве­ щества, растворенного в морской воде. Вес его, как утверждают биохимики, в 50 раз превышает общий вес всех живых организмов, населяющих океан. Поверхностная пленка океана является местом сосредоточения этого вещества. Там, где его много, при слабом ветре в море устанавливается полный штиль, а при шторме пленка сбивается в хлопья пены. Органическое вещество пленки — это пища бактерий и других микроорганизмов.

Бактерии нейстона, в отличие от других, не боятся ультрафио­

58

летовых лучей, они поедаются не только микроорганизмами, но и мелкими рачками и их личинками. В свою очередь мелкие рако­ образные являются пищей для мальков и молоди рыб. В нейстоне и в планктоне развиваются мириады организмов, которые в свое время умирают и падают на дно. Разлагаясь в воде, многие из них, особенно ракообразные, приобретают положительную плаву­

с ними огромное множество ценных организмов в день их рожде­ ния или в младенческом возрасте.

П л а н к т о н — это совокупность мелких организмов, населяю­ щих толщу воды; они не обладают достаточно активными органами передвижения и поэтому передвигаются только вместе с массами воды. Планктон делится на растительную часть (фитопланктон) и животную (зоопланктон) и является основной пищей для многих морских животных. Планктон очень богат питательными веществами и витаминами, им питаются и мелкие рыбешки и гиганты моря — киты. Что же это за чудесная пища, питаясь которой киты трех­ летнего возраста уже имеют полуметровый слой жира и достигают веса в сотни тонн?

В состав планктона входит несколько тысяч видов организмов величиной от нескольких микронов до нескольких метров. В нем

59

имеются всевозможные бактерии, диатомовые и перидиниевые во­ доросли, жгутиковые, кишечнополостные, мелкие ракообразные, личиночные формы донных животных, икра и личинки рыб. В со­ став зоопланктона входят также корненожки — фораминиферы, ра­ диолярии и медузы, отдельные виды которых бывают огромных размеров. Так, у нас на Севере встречается арктическая медуза цианея, диаметр колокола которой достигает 2 м, а длина ните­ видных щупальцев 20—30 м.

Огромные скопления планктонных организмов находятся не только в самых верхних слоях воды. Наблюдения, сделанные че-

рез иллюминаторы батискафов, показали, что вдали от берегов плотность зоопланктона уменьшается с глубиной весьма неравно­ мерно. Нередко даже на глубине 1000 м и более обнаруживаются большие скопления зоопланктона.

в течение суток между средними и верхними слоями моря. К ним относятся, в частности, сельдь и сельдевые виды рыбы.

Не все растительноядные животные, главным образом зоо­ планктон, имеют микроскопические размеры. Существуют доста­ точно крупные морские животные, для которых фитопланктон яв­ ляется основной частью диеты. К ним относятся сельдевые виды рыб. Благодаря изобилию фитопланктона растительноядные рыбы находятся в более благоприятных условиях и поэтому составляют

си