Биомасса гидросферы

Объем вод гидросферы равен 1389,5 млн км³, 97,4% которых со­ставляют соленые воды. В их числе 96,5% — воды Мирового океана (1340,7 млн км³) и 0,9% — соленые подземные и озерные воды. На долю пресных вод приходится лишь 2,6% (35,8 млн км³) общего объема гидросферы. Это воды атмосферы, рек, озер, ледников, подземные и почвен­ные воды, а также воды, содержащие­ся в животных и растениях. Площадь Мирового океана равна 361,3 млн км², что составляет 70,8% площади поверхности Земли (510,1 млн км²).

Основная среда гидросферы — вода — обладает рядом уникальных свойств, которые благоприятствуют развитию жизни. Вода — хороший растворитель. В ней растворяются кислород и угле­кислый газ, что особенно важно для жизни растений и животных. Темпе­ратура замерзания воды — 0 °С, а наибольшую плотность вода имеет при 4 °С. Поэтому лед плавает на по­верхности воды, создавая изолирую­щий слой, препятствующий ее за­мерзанию. Даже у Северного полюса, где океан покрыт вечными льдами, под их толщей существуют разнооб­разные живые организмы. Высокая теплоемкость воды способствует сглаживанию изменений температуры водной среды в разные периоды года, а благодаря непрерывным перемещениям водных масс поддерживается относительно посто­янный физико-химический состав Мирового океана. Благоприятные для существования организмов свойства воды спо­собствовали тому, что гидросфера ста­ла местом зарождения и колыбелью жизни на нашей планете. В настоя­щее время гидросфера заселена жи­выми организмами по всей ее толще.

Особенности распространения биомассы в океане зависят от его структуры. В океане различают пелагиаль, которая включает толщу воды от по­верхности до дна, и бенталь — дно океана. Пелагиаль образуют прибрежные воды (до глубины 200 м) и зона от­крытого океана (океаническая об­ласть).

Бенталь состоит из нескольких частей. От берега до глубины пример­но 200 м (иногда больше) спускается материковый шельф. Ширина его может быть от нескольких десятков до сотен километров. Край континентального шельфа круто обрывается и переходит в материковый склон, который на глубине около 3000 м стано­вится все более пологим и образует ложе океана (рис. 20.2). Обитатели толщи воды по особенностям перемещения в ней делятся на две группы: планктон и нектон.

Планктон — совокупность организмов, не способных противостоять переносу течениями. Он включает фитопланктон, зоопланктон и бактериопланктон. Фитопланктон населяет поверхностные воды до глубины 50—100 м. Он состоит из различных водорослей и является основным продуцентом органического вещества в океане. Обилие фитопланктона зависит от содержания в поверхностном слое воды биогенных соединений, а также от интенсивности освещения, которое становится лимитирующим факто­ром в высоких широтах, вызывая сезонность в развитии планктона. Про­дукция фитопланктона, благодаря его интенсивному размножению, почти в 10 раз больше суммарной продукции всего животного населе­ния океана. Биомасса же его невели­ка (около 1,5 млрд т), так как он бы­стро поглощается зоопланктоном и более крупными животными.

Зоопланктон и планктонные бактерии обитают во всей толще воды, хотя с увеличением глубины их количество быстро убывает. В морском планктоне преобладают раз­личные ракообразные, многочислен­ные простейшие, кишечнополостные, некоторые моллюски, оболочники, икра и личинки рыб, личинки мно­гих беспозвоночных.

Нектон составляют организмы, актив­но плавающие в толще воды и способ­ные перемещаться на большие рас­стояния. К ним относятся рыбы, головоногие моллюски, морские че­репахи и змеи. В нектон входят так­же животные, размножающиеся на суше, но питающиеся в воде: ласто­ногие, пингвины и др. Хотя нектон представлен крупными животными, его биомасса приблизительно в 20 раз меньше массы планктона.

Совокупность организмов, обита­ющих на дне океана (в грунте или на ррунте), образует бентос. В его состав входят юрские звезды, голотурии, морские лилии, моллюски, многощетинковые кольчатые черви, некоторые рыбы (скат и камбала) и другие жи­вотные, а также бактерии и низшие грибы. На мелководьях произраста­ют водоросли и морские травы. Неко­торые бентосные животные прикреп­ляются к субстрату (коралловые и гидроидные полипы), другие — по­движны, как например, многощетинковые черви, моллюски, иглоко­жие, ракообразные и др. Ряд живот­ных ведут придонный образ жизни, опускаясь на дно лишь периодически (креветки, голотурии, придонные рыбы). Суммарная биомасса бентоса в океане составляет 10—12 млрд т.

Биомасса в океане распределена весьма неравномерно. Наибольшие «сгущения жизни» образуются на стыках сфер обитания, где условия существования разнообразны, а ре­сурсы особенно обильны. Наиболее густо населена при­брежная зона материкового шельфа. В этой зоне происходят резкие коле­бания температуры, смена водной и воздушной сред во время приливов и отливов, а также штормов. Переме­шивание поверхностных и глубинных вод приводит к выносу донных отложений, богатых биогенными элементами, что вызывает массовое размножение фитопланктона — на­чального звена пищевых цепей гид­росферы. Первичными продуцентами биомассы, особенно на участках с твердым дном, служат также круп­ные прикрепленные зеленые, бурые и красные водоросли, которые, в за­висимости от прозрачности воды, проникают на глубину до 60 м. Не случайно все крупное промышлен­ное рыболовство сосредоточено на материковом шельфе или недалеко от него.

Количество биомассы в океаниче­ской области в 10—100 раз меньше, чем в прибрежной зоне. Особенно бедны жизнью тропические области открытого океана, так как поверхностные слои здесь все время нагреваются и перемешивание воды очень незначительно. По количеству биомассы эти регионы можно сравнить с пустыней на суше. Они составляют около 63% акватории Мирового океана.

В приполярных районах Мирового океана более теплые и менее плотные глубинные воды, поднимаясь к поверхности, выносят с собой биогенные элементы, что способствует бурному развитию планктона. Такое обилие планктона наблюдается, например, у берегов Антарктиды, где он служит исходной кормовой базой для большинства обитающих здесь животных.

Повышение биологической продуктивности отмечается также в зо­нах апвеллинга — выноса глубин­ных вод к поверхности вследствие сгона поверхностных вод постоянно дующими вдоль побережий ветрами (например, у побережий Перу, Калифорнии и Южной Африки) или в рай­онах расхождения течений. Поэтому зоны апвеллинга служат важнейши­ми промысловыми районами Миро­вого океана.

Биомасса бентоса наибольших величин достигает на материковом шельфе (сотни и десятки г/м²) и про­грессивно убывает с увеличением глубины. На долю расположенных вблизи материков мелководий глу­биной до 200 м, занимающих менее 8% дна океана, приходится около 60% биомассы всего океанического бентоса. В центральных районах океанов, куда не поступают сносы органических веществ с материко­вых склонов, биомасса бентоса со­ставляет 0,01 г/м²и менее.

Условия жизни в глубинах океана весьма своеобразные. Свет здесь от­сутствует, температура составляет 1—2 °С, соленость — около 3,3 гидростатическое давление 300—600 атм. Скудным источником пищи служат вещества, поступающие из поверхностных слоев в виде детрита («дождь трупов»). «Оазисами жиз­ни» здесь являются сообщества орга­низмов, образующиеся вблизи выхо­дов горячих подземных вод, или рас­солов, насыщенных сероводородом. Их фауна включает многие ранее не­известные виды животных (моллю­сков, многощетинковых червей и др.). В основе жизни этих «оазисов» лежит процесс хемосинтеза. Окисляя сероводород, сульфаты, соединения железа, марганца и др. бактерии ис­пользуют полученную энергию для синтеза органических веществ в от­сутствие света.

В целом, биомасса животных Ми­рового океана в 20 раз больше общей биомассы водных растительных ор­ганизмов, что является прямой про­тивоположностью аналогичного со­отношения биомассы наземных рас­тений и животных. Различие обус­ловлено тем, что основную массу растений океана составляют интен­сивно размножающиеся мелкие и недолговечные организмы фитопланк­тона, быстро истребляемые много­численными консументами.

Биомасса всей гидросферы почти в 80 раз меньше биомассы суши. Ее доля в общем рационе человека со­ставляет только 2%. Объектом промысла служат, в основном, морские животные, за счет которых человек покрывает 15% своих потребностей в белке.