Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский
Морское дно – это мощные слои морского ила. Средняя толщина его в океане около 400 метров. Илы образуются за счёт жизнедеятельности планктона и бентоса. В Мировом океане карбонатные (известковые) и кремнезёмные илы занимают 36 % площади дна. На 50 % эти илы созданы фораминиферами. В илообразовании участвуют и микроскопические, богатые кремнием, водоросли и моллюски. Илы потом превращаются в осадочные породы: карбонатные, кремнезёмные и другие.
Одна из ярчайших экосистем бентали – коралловые рифы. Наряду с планктоном и биотой шельфа они тоже создают известковые отложения на дне океана. Рифы – одна из продуктивнейших экосистем биосферы. Растут они со скоростью 10 см в год, и даже – 25 см в год. Создают их не только коралловые полипы, а также моллюски, иглокожие и особенно водоросли с известковым скелетом: зелёная – халимеда, красные – литотамний и кораллина. Трофические цепи рифов часто очень сложны, но основу их составляет микроскопическая водоросль зооксантелла. Находясь во множестве в организме коралловых полипов, её клетки «передают» им свою продукцию, синтезированную на свету. Питаются кораллами рыбы-попугаи, отламывая крепким клювом от них кусочки вместе с известковым скелетом. (Продолжение этой трофической цепочки попробуйте вообразить сами). Продуцентами коралловых биоценозов являются и цианобактерии.
Поскольку эта бентальная экосистема, базирующаяся на фотосинтетической продукции своих водорослей, нуждается в свете она может существовать на глубине не более 50 метров. Кроме того, ей необходима прозрачная, тёплая (не ниже 18 °C) вода, с большим количеством кислорода и определённой соленостью (2,7 % – 4 %). Этим объясняется «привязанность» коралловых рифов к определённым районам океана.
Экосистемы океанов и геологические процессы в них
Как поступает кислород в придонные слои? Ведь без него немыслима жизнь сложных глубоководных организмов. В ближайшие десятилетия океанологами установлено, что океан имеет особую динамическую структуру. Он расслоён на множество горизонтов, которые отличаются температурой, звукопроводностью и другими свойствами. Есть, например, слой, который хорошо проводит звук на тысячи километров. В других слоях струятся мощные течения, которые могут переходить в верхние или нижние горизонты. В океане бывают мощнейшие подводные бури, о которых на поверхности и не догадываются. Благодаря этому кислород и другие вещества оказываются в самых глубоких слоях океана.
На суше жизнь связана с геологическими процессами материков. В океане аналогично – жизнь морских экосистем не может быть понята без знания геологии дна и истории океанов.
Океаны, как и материки, имеют свой цикл жизни: зарождаются, взрослеют, стареют и умирают. И у каждого своя история: Северному Ледовитому океану всего 30 миллионов лет, Атлантическому – 60 миллионов лет. В сравнении с материками океаны живут недолго: десятки и самое большее, сотни миллионов лет. Самому старому из океанов – Тихому – 145 миллионов лет (таков максимальный возраст его дна), а старейшему из материков (по крайней мере некоторым его породам) – 4600 миллионов лет. Умирают океаны с момента остановки «спредингового конвейера», то есть с момента прекращения расширения дна. Осадочный и тектонический процессы погребают уже неживой океан, он мелеет и превращается в сушу. Так древний океан «Тетис» захоронен под Альпийским поясом – Альпами, Кавказом, Гималаями.
Посмотрим, например, как история океанов повлияла на формирование экосистем морских птиц. Старейшие океаны, Тихий и Индийский, стали родиной и ареной эволюции морских птиц. Когда в Северном полушарии в результате трансгрессий мелового периода на материках образовались мелководные моря и лагуны, некоторые наземные птицы стали приспосабливаться к этому мелководью. Когда же в период регрессии океан стал отступать – птицы, освоившие водные системы, уже не захотели расставаться с океаном. Вот в меловом периоде мезозоя и произошла резкая вспышка появления новых птиц. Поэтому сейчас основная масса морских птиц обитает в Северном полушарии. Поэтому же орнитофауна Атлантического океана, как одного из самых молодых, самая бедная. Конечно, играет роль и размещение пищевых ресурсов, которые, например, привлекают птиц к прибрежью Перу и в Южный океан, и всё же Берингово море – самое птичье!
В настоящее время насчитывается 260 видов морских птиц (3 % всех птиц). За последние 300 лет человек уничтожил из них 100 видов. Питаясь в основном малоценной рыбой и представляя собой вершину морской экологической пирамиды (и будучи, следовательно, относительно малочисленны), они не могут нанести рыбным косякам большой урон. Своими экскрементами они удобряют морские воды, особенно вблизи птичьих базаров. А когда они питаются и наземной живностью: саранчой, другими насекомыми, грызунами, то приводят в соприкосновение пищевые цепи моря и суши. Можно сказать, что морские птицы являются индикаторами экологического состояния зон океана.
Другой пример морской жизни, связанный с геологическими процессами океана, совсем особый. Открыт он около 20 лет назад – это глубоководные рифтовые оазисы жизни. Знаменательно, что рифтовый механизм, дающий начало океанам, вместе с тем оказался механизмом, поддерживающим самые необычные океанические экосистемы, имеющие, может быть, уникальное значение для биосферы.
Учёным казалось, что уже все житницы океана нанесены на карты: океан не балует живое – и их не так много, как представлялось раньше. Уже обследованы и подлёдные воды моря Росса у Антарктиды, где в холодной воде подо льдом толщиной в 420 метров показали свою жизнестойкость диатомовые водоросли, фораминиферы, ракообразные, бактерии. Уже Жак Пикар опускался в своём глубоководном аппарате в Марианскую впадину и был поражён, когда на глубине 10919 метров, где давление 1100 атм, а температура 2,4 °C, увидел в иллюминаторе голотурий (так называемые «морские огурцы»), других беспозвоночных и даже рыбу!
И вот в 1977 году американские исследователи на подводном аппарате погружаются в зоне рифтовых горячих источников у Галапагосских островов на глубину 2540 метров – и в лучах прожекторов, пробивающих сплошную темень, видят богатейшую подводную жизнь. Ещё Дарвин изучал Галапагоссы, как удивительный пример разнообразия островной жизни. Современных подводных исследователей тоже удивило разнообразие организмов в зоне рифта: крабы, актинии, мидии, полихеты, погонофоры (рифтии), гастроподы, рыбы, микроорганизмы. Да жизнь здесь просто кишела. Обычная плотность живого вещества на дне океана 1 г на 1 м2, иногда 3 г на 1 м2. Здесь же было до 15 кг на 1 м2. Но чуть в сторону, и эти пятачки жизни с поперечником в несколько десятков метров резко «обрывались» – поблизости было уже пусто. Их «привязка» была исключительно к рифтовым источникам.
В чём же дело? 0казывается, рифтовый разлом дна «выбрасывает» из земных недр вместе с потоками горячей воды много свежих элементов питания для хемоавтотрофов (эубактерий и архебактерий): SН2, Н, NH3, NO2, Fe2+, Mn2+, тяжёлые металлы. Получая обилие питания и тепло, хемоавтотрофы бурно размножаются, давая основу цепям питания рифтовых
