Венианим Богоров - Жизнь моря
Примеры влияния бактерий, водорослей и животных на химический состав воды и процессы осаждения на дне моря можно значительно увеличить. Все они говорят о том, что химические процессы в океане проходят во взаимной связи с жизнью различных организмов, давая яркий пример диалектического развития природы.
Для развития и роста водных растений особенно важны так называемые биогенные вещества. Это в первую очередь соли фосфорной кислоты (фосфаты) и соли азотной кислоты (нитраты), которыми удобряют почву. Так же как и на суше, в море их очень немного. Эти вещества, необходимые для создания белков, очень быстро усваиваются водорослями. Вот почему так важно, чтобы поверхностный слой воды, где живут растения, имел бы постоянный источник пополнения биогенными веществами. Таких источников два.
Во-первых, это материковая вода, смывающая биогенные вещества с поверхности суши и удобряющая близлежащие пространства моря. Этим, кстати, объясняется, почему в районах моря, близко расположенных к устьям рек, количество животных и растений увеличивается.
Во-вторых, источником пополнения этими питательными веществами поверхностных слоев моря являются глубинные воды. Отмирающие организмы, опускаясь в глубину, постепенно разлагаются и пополняют запасы биогенных веществ в нижних слоях воды. При перемешивании вод моря они подымаются вверх и удобряют слои воды, где живут водоросли.
В зависимости от солености изменяется видовое разнообразие фауны и флоры. Как правило, в опресненных местах количество видов меньше по сравнению с настоящими морскими районами. Например, в Средиземном море имеется 524 вида рыб, соленость воды этого моря 35–38 ‰. В Черном море — 143 вида рыб, а соленость воды 18 ‰. В Азовском море всего 80 видов рыб, соленость — 12 ‰. Но при этом выступает новая закономерность. В сильно опресненных районах малое число видов сопровождается их массовым развитием. В мелководном Азовском море, снабжаемом реками большим количеством биогенных веществ, при хорошем перемешивании вод, «плотность» животного мира огромна. Нет другого моря в мире, в котором приходилось бы на один гектар столько рыбы.
Жизнь в воде зависит от распространения газов, особенно кислорода. Главный источник насыщения вод моря газами — атмосферный воздух. Он проникает в воду и растворяется в ней. В результате вертикального перемешивания вод газы разносятся на различные глубины. Вода лучше растворяет кислород и хуже азот. Поэтому в составе растворенных в морской воде газов кислорода будет в среднем 34 процента вместо 21 процента в составе атмосферного воздуха. Большое значение в обогащении кислородом воды играют водоросли.
Количество растворенных газов в воде зависит от многих причин, особенно большое значение имеет температура воды. Чем выше температура воды, тем меньше газов в ней растворится.
Кислород — важнейший газ для жизни всех живых существ. Морские организмы дышат кислородом, растворенным в воде. Обычно в поверхностных слоях моря кислорода больше, нежели в глубинных. Течения в большинстве морей хорошо перемешивают воду, поэтому кислород, хотя бы в малом количестве, всегда распространяется до дна. Временный недостаток кислорода в море может привести к гибели рыб и других животных. Изредка в застойных глубинах морей, как, например, в Черном море, кислорода нет. Там могут жить только бактерии, способные существовать без растворенного в воде кислорода.
* * *Солнечные лучи не достигают больших глубин океана. Чем ниже стоит солнце над горизонтом, тем больше лучей отражается от поверхности моря. Поэтому в арктических морях, где солнце не подымается высоко, при прочих равных условиях свет распространяется на меньшую глубину, чем в средних широтах и особенно в Экваториальной области.
Судьба солнечного луча, проникшего в воду, не простая. Он распадается на составные части спектра, то-есть лучи разного цвета, которые доходят до различной глубины.
При этом почти все инфракрасные лучи и большая часть ультрафиолетовых, то-есть особо длинные и самые короткие лучи спектра, невидимые человеческим глазом, поглощаются в первых же метрах воды. Так как в инфракрасной части солнечного спектра содержится основное количество тепловой энергии, то легко понять, почему нагревается только самый поверхностный слой воды. Это тепло передается нижележащим слоям в результате перемешивания. Глубже проникают те части солнечного луча, которые несут световую и химическую энергию.
Различные мелкие организмы, во множестве населяющие поверхностные слои, рассеивают свет, проникший в воду. Рассеивание вызывается также молекулами воды, солями и ионами. Оно зависит и от величины частиц, на которые наталкиваются лучи света.
Всего сильнее рассеиваются синие и фиолетовые лучи спектра. Они отражаются и вверх, человек видит синий свет, исходящий из глубин моря. Поэтому цвет прозрачной морской воды вдали от берегов синий. Там, где в воде много взвешенных частиц (массы планктона, прибрежная муть), рассеиваются сильно зеленые лучи, цвет воды становится зеленым. Если вода очень засорена частицами грунта, то она приобретает желтую окраску. Особенно часто это бывает после шторма; тогда в прибрежной области вода может стать даже коричневой от поднятых со дна частиц грунта.
Смену цветов видит каждый моряк, когда он покидает прибрежные желтозеленые воды и переходит к синим водам открытого моря. Замечательный русский художник Айвазовский талантливо запечатлел на своих картинах эту игру красок.
Но вернемся к лучам света, проникшим в воду. Угасание света различных частей спектра идет так быстро, что можно говорить об «исчезновении» отдельных частей солнечного спектра. Длинные лучи теряют энергию начального светового потока скорее, чем короткие. Так, если принять проникшие в воду лучи за 1 тысячу единиц, то красные и оранжевые лучи на глубине в 10 метров составляют 2–3 единицы, зеленые и голубые — 166, синие — 437, а фиолетовые — 800 единиц. На глубине в 100 метров измерить энергию красных лучей уже затруднительно; оранжевый дает только следы (0,0001), зеленый и голубой — 0,03, синий — 5,5, а фиолетовый — 10 единиц. На глубине 200 метров наступают трудности в определении энергии оранжевых лучей, а на глубине 500 метров такая же судьба постигает зеленые лучи. На глубине в 1 тысячу метров «угасают» синие лучи, а на глубине 1500 метров — и лучи фиолетовой части спектра. Это подтверждается опытом. В Средиземном море на глубину в 1700 метров была опущена в особом приборе фотографическая пластинка. Несмотря на трехчасовую экспозицию, пластинка не потемнела.
Человеческий глаз обладает наилучшей восприимчивостью к желтой, зеленой, голубой частям солнечного спектра, то-есть к лучам, имеющим относительно хорошее проникновение в воду. При опускании в гидростате человек может различать предметы на глубине до 300 метров, последние следы света для него исчезают не глубже 580 метров.
На глубине в 17 метров красные животные кажутся человеку черными в связи с ничтожным количеством здесь красных лучей. На глубине 50 метров вода имеет зеленую окраску, переходящую на 60 метрах в зеленовато-синюю. На 180 метрах вода синего цвета, а на глубинах в 500 метров кажется человеку черно-голубой или темно-сероголубой.
Глаз рыб особенно восприимчив к синей и даже фиолетовой части спектра. Рыбы близоруки, зато вблизи они могут различать предметы при ничтожных следах света. Так, опыты с рыбой лепомис показали, что она видит при освещении, которое человеческий глаз уже не воспринимает. При таких ничтожных «крохах» света эти рыбки видят двухмиллиметровых рачков на расстоянии в сантиметр, а предметы диаметром в два сантиметра на расстоянии в 10 сантиметров. Можно предположить, что глубоководные рыбы с телескопическими глазами довольствуются еще меньшими проблесками света и видят на большем расстоянии.
С проникновением в воду лучей разного цвета связана и окраска многих морских животных. Известно, что окраска живых существ является в большинстве случаев маскировкой, помогающей организму скрываться от врага. Многие животные выработали замечательную способность быстро менять свою окраску в зависимости от того, на каком фоне они живут. Маленькая креветка (рачок), живя среди веточек зеленых растений, становится и сама зеленой; попав на красную водоросль, она скоро становится красной. Общеизвестна быстрая смена не только окраски, но и рисунка у камбал, в зависимости от цвета и структуры дна.
У большинства животных окраска постоянная, причем она является дополнительной по отношению к лучам света, проникающим на глубину их обитания. Животные выглядят при этом серыми. Окрашенные в зеленый цвет обитатели поверхностных вод при освещении большим количеством красных лучей становятся серыми. Жители более глубоких слоев окрашенные в красный цвет, становятся серыми при освещении зелеными лучами, господствующими на этой глубине.
