Обитание организмов в Мировом океане

Роль организмов, участвующих в процессах, протекающих в Мировом океане, весьма велика и многообразна. Известно, что вся толща воды (пелагиаль) населена пелагическими организмами, которые противопоставляются бентосным, обитающим на морском дне — бентали. Среди пелагических организмов выделяют планктон — пассивно плавающих в толще воды и нектон — активно плавающих. Среди бентоса выделяют обитающих на грунте, зарывающихся и живущих в грунте.

Остатки пелагических и бентосных организмов являются существенным компонентом донных осадков. Кремнезем, карбонат кальция, органическое вещество производят морские организмы, особенно планктонные. Такие вещества называют биогенными (имеющими биологическое происхождение). Но далеко не вся масса этих соединений опускается на дно и попадает в осадок. Большая часть органических соединений разрушается, неорганические переходят в раствор и повторно используются организмами.

Сохранение карбонатных соединений в океане зависит от глубины; глубже 4—4,5 км (критическая глубина) вода содержит свободную угольную кислоту, которая растворяет известковые скелеты отмерших морских организмов и они не сохраняются в осадках. Биогенный кремнезем тоже растворяется в воде, но гораздо медленнее, причем растворимость кремнезема, вероятно, не изменяется с глубиной.

Не менее велика роль организмов в осаждении взвешенных частиц. Правда, такой взвеси в океане немного (обычно менее 3—4%) и она представлена в основном биогенным, а также терригенный материалом. Среди зоопланктона широко развиты фильтрующие организмы, которые в сутки улавливают до 10 млрд. т взвеси и могут профильтровать весь объем наиболее заселенных вод на глубинах от 0 до 500 м за 20 суток. Иначе говоря, терригенная и биогенная взвесь из океанской воды извлекается мгновенно, эти частицы входят в состав фекалий и опускаются на дно.

Морские бентосные животные, укрываясь в грунтах или извлекая из них пищу, изменяют осадки. Уничтожается слоистость, нарушается сортировка зерен, измельчается и частично растворяется материал, осадок обесцвечивается и в нем уменьшается количество органического вещества. Все это способствует началу цементации и влияет на ход диагенеза.

В современной морской биологической системе организмы взаимодействуют друг с другом и образуют в Мировом океане биоценозы, т. е. сообщества тесно связанных между собой организмов, находящихся в условиях устойчивого биологического равновесия и занимающие определенный участок дна (бентосные биоценозы) или объем водной массы (планктонные биоценозы), называемые биотопами. Среди организмов, входящих в различные биоценозы, можно выделить две группы: продуценты — организмы, синтезирующие органические вещества из минеральных компонентов (различные водоросли и реже высшие растения), и консументы, питающиеся готовым органическим веществом, в первую очередь растительного происхождения. Основными связями в биоценозах являются пищевые (трофические): растения создают первичное органическое вещество, которое многократно используется в пищевых цепях и лишь в небольшом количестве захоранивается в толще донных осадков.

Характер жизнедеятельности организмов и их распределение в водах Мирового океана связаны с климатической, циркумконтинентальной и батиметрической зональностью. Климатическая зональность проявляется наиболее четко в поверхностных слоях воды, где освещенность, температура, соленость, течения, приводящие к перераспределению в воде кислорода и питательных минеральных веществ, изменяются от полюсов к экватору. Циркумконтинентальная зональность связана с влиянием материков на океан и находит выражение в распределении течений, количестве взвеси, определяющей, в частности, проникновение света на глубину, характере грунта. Батиметрическая зональность связана с освещенностью, температурой, давлением, течениями, характером грунта. Можно видеть, что факторов, влияющих на образ жизни пелагических и бентосных организмов, относительно немного.

Освещенность.

Степень проникновения солнечного света в толщу воды прежде всего сказывается на развитии растений, так как световая энергия необходима для фотосинтеза. Уменьшение количества этой энергии лимитирует развитие растений и тем самым снижает количество пищи, используемой консументами, а также меняет глубину компенсационной точки —освещенности, при которой уравновешены производство и потребление самими растениями органических веществ. Максимальная освещенность наблюдается в тропических и экваториальных зонах, в то время как в полярных областях низкое положение солнца над горизонтом, ледовый покров, полярная ночь приводят к резкому уменьшению количества света, проникающего на глубину. В спокойных, чистых водах на экваторе компенсационная точка может находиться на глубине 100 м, что, правда, наблюдается крайне редко. Поэтому распространение как планктонных, так и бентосных водорослей ограничивается глубиной 100 м, хотя обычно эта глубина бывает гораздо меньше, так как терригенная взвесь и планктон резко снижают прозрачность воды.

Соленость.

Организмы существуют в природных водах практически любой солености от слабоминерализованных до вод с соленостью в 300—320%о[1]. Большинство организмов, обитающих в море, приспособилось к жизни в водах с соленостью 35—36%0, поэтому указанная соленость называется «нормальной», а организмы — стеногалинными (от греч. стенос — узкий, галс — соль). Изменение солености в ту или другую сторону приводит к резкому сокращению видового разнообразия, к разрушению биоценозов и освобождению биотопов (рис. 1).

Изменение числа видов морских животных в связи с уменьшением солености воды

Рис. 1. Изменение числа видов морских животных, обитающих в восточной части Северного моря и в Балтийском море, в связи с уменьшением солености воды. По Л. А. Зенкевичу (1951 г.), с упрощением

Цифры на схеме — число видов. Соленость (%): / — 30—35; 2 — 20—30; 3—10— 20; 4 — 0—10

В этих условиях немногие приспособившиеся к изменившейся солености организмы развиваются в массовых количествах. Они получили название эвригалинных (от греч. эурис—широкий, галс — соль).

Температура.

Температура поверхностных вод меняется по широтам от — 1,5°С до +28 °С и более. Для умеренных зон типичны наибольшие сезонные колебания температуры, приводящие к изменению плотности воды, появлению вертикальной циркуляции, что ведет к обогащению поверхностных слоев минеральными питательными веществами. С глубиной температура понижается и остается постоянной, не превышая +2,5 °С. Указанные температуры не являются критическими для организмов. Однако большая часть растений и животных предпочитает теплые воды, что определяется прежде всего повышением жизненной активности в условиях достаточно высоких температур. Влияние температуры на различные стороны жизни организмов несомненно, но и сами организмы имеют возможность приспосабливаться к температурным изменениям. Это позволяет делать вывод, что температуру вряд ли можно рассматривать как фактор, ограничивающий распространение видов.

Питание.

Для растительного планктона — фитопланктона в освещенном слое важным фактором развития является наличие солей, количество которых на глубине весьма велико, но которые в силу расслоения толщи воды не всюду могут быть подняты к поверхности. Благоприятные условия для подъема глубинных вод наблюдаются в областях активной вертикальной циркуляции в зонах умеренного климата, где значительные сезонные колебания температур приводят к изменению плотности воды и таким образом к возникновению вертикальных потоков, а также на участках выхода к поверхности потоков вод с глубины (апвеллинги). В таких зонах активно формируются первичные звенья пищевых цепей, широко развиваются разнообразные консументы.

Характер грунта.

Распределение бентоса по дну в значительной степени зависит от характера грунта и источника питания. Рассматривая грунт как субстрат, следует выделять каменистые (скальные, галечниковые, гравийные) грунты, где обитают бродячие, прирастающие, сверлящие и реже зарывающиеся формы; здесь условия обитания мало разнообразны и беден набор жизненных форм организмов. Песчаные 52 грунты наиболее благоприятны для животных разного образа жизни: от бродячих до зарывающихся постоянно или временно, в случае необходимости. Мягкие илистые грунты менее благоприятны для расселения организмов, кроме зарывающихся; они требуют дополнительных приспособлений для сохранения положения тела (или части тела) над илистым дном. Грунт следует рассматривать и как источник пищи; в осадке достаточно много органического вещества, содержание которого обычно увеличивается в ряду пески — илы.

Газовый режим.

Из растворенных в морской воде газов наиболее влияют на расселение организмов кислород, сероводород и углекислый газ. Морская вода получает кислород главным образом из воздуха, но немаловажную роль играет и кислород, производимый растениями в освещенной зоне. Содержание кислорода, необходимого организмам для дыхания, зависит от температуры и характера циркуляции вод. В водах полярных морей его в два раза больше, чем тропических, а в областях хорошо выраженной вертикальной циркуляции на глубинах в 2 км и более кислорода в воде не меньше, чем у поверхности. В бассейнах, отделенных от общей океанской циркуляции, таких, как Черное море, глубинные воды обычно бедны кислородом, зато насыщены сероводородом, образующимся при гниении органического вещества. Углекислый газ поступает в воду из атмосферы и как продукт жизнедеятельности организмов. Частично этот газ превращается в угольную кислоту, наличие которой в воде существенно влияет на процессы карбонатного осадконакопления, частично усваивается растениями.