Морские экосистемы

         Абиссальная зона расположена в темных глубинах океана, куда не проникают лучи света. Из-за царящей здесь вечной темноты в этой зоне нет фотосинтезирующих растений; источником пищи для ее обитателей (помимо хищников) служат непрерывно опускающиеся сюда остатки организмов из пелагической зоны. Из царства растений в абиссальной зоне встречаются только бактерии и несколько видов плесневых грибов. В этом царстве тьмы происходит жестокая борьба за существование; как правило, при этом решается вопрос, кто кого съест. У многих животных абиссальной зоны развились очень тонкие органы чувств, которые позволяют им обнаружить присутствие другого животного по легкому изменению давления, вызванному движущимся телом. Многие животные снабжены также органами свечения, которые служат для привлечения съедобных живых существ, а также помогают животным находить друг друга в период размножения.

По-видимому, нет такой  глубины, где не могла бы существовать жизнь. Даже в самой глубокой впадине  в океане — во впадине Минданао вблизи Филиппинских островов — на глубине 11 000 км и под давлением, которое  раздавило бы человека в лепешку, удалось обнаружить и сфотографировать ракообразных и других животных.

4.Особенности среды обитания морских экосистем

Морские экосистемы имеют  ряд особенностей среды обитания.                         1. Морские экосистемы имеют очень большие глубины,но при этом абиогенных зон нет,на самом глубоком дне существует жизнь;                                                 2. В морях и океанах происходит постоянная циркуляция воды. Разница температур на полюсах и экваторе порождает мощные ветры,которые дуют на протяжении года в одном направлении. В результате одновременного действия этих ветров и вращения Земли вокруг своей оси образуются экваториальные течения на восток и запад,и прибрежные течения на север и на юг. Есть теплые течения – Гольфстрим, Североатлантическое и др.,и холодные – Калифорнийское и др. Кроме поверхностных течений, есть и глубинные течения. В результате этого перемешивание воды в море настолько эффективное,что недостаток кислорода наблюдается редко и он не является лимитирующим фактором.

Однако там, где ветры постоянно дуют с суши,они отгоняют поверхностную воду в открытое море и на поверхность поднимаются глубинные воды,богатые биогенами. В этих местах наблюдаются «вспышки» жизни. А само явление получило название апвеллинг (путешествие вверх). Самая большая зона апвеллинга возле берегов Южной Америки, имеются зоны также возле берегов Юго-Западной и Северо-Западной Африки. Эти зоны очень продуктивные.

3. Вода в морских экосистемах имеет очень высокую соленость (до 35%), поэтому организмы имеют различные приспособления для борьбы с потерей воды. Средняя соленость океана 35 г/л. Около 25% в ней приходится на долю хлористого натрия, остальные соли — кальция, магния и калия (сульфаты, карбонаты, бромиды и др.), десятки других элементов составляют менее 1 %.

4. Для морских водоемов характерна устойчивая щелочная среда, но соотношение солей и сама соленость изменяются. В воде солоноватых заливов устьев рек прибрежной зоны, в целом снижаясь, величина солености значительно колеблется по сезонам года. Поэтому организмы в прибрежной зоне - эвригалинны, в то время как в открытом океане - стеногалинны.

5. В морских экосистемах постоянно наблюдаются приливы и отливы, вызываемые притяжением Луны и Солнца. Высота прилива может достигать 3-12м. Приливы повторяются через каждые 12,5 часа. Если притяжение Луны и Солнца суммируется,то наблюдается максимальный, или сизигиальный, прилив. Если эти силы направлены в разные стороны,то  имеет место минимальный или квадратурный прилив. Они повторяются через каждые две недели.

6. Вода в морских экосистемах имеет более высокую плотность по сравнению с пресноводными экосистемами и выполняет функцию опоры, одновременно для донных организмов опорой служит субстрат.

7. В морской воде очень малая концентрация биогенов,поэтому жизнь бедна и на единицу объема приходится очень мало первичной продукции. В нижних слоях биогенов больше, но автотрофов там нет и использовать их некому. Биогенные элементы - важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. К тому же время пребывания их в воде вне организмов намного короче, чем натрия, магния и др. Биогенные элементы быстро перехватываются организмами, попадая в их трофические цепи, практически не достигнув гетеротрофной зоны (биологический круговорот). Значит, низкая концентрация биогенных элементов еще не говорит об их всеобщем дефиците.

8. Морские экосистемы непрерывны, все моря и океаны связаны между собой. В океане практически отсутствуют абиотические зоны ,несмотря на то, что перемещению организмов часто мешают температурные, солевые, глубинные и другие барьеры.

5. Явление апвеллинга

          Апвеллингом называется явление подъема глубинных морских вод на поверхность. В силу самых различных причин поверхностная вода уходит, и ее место занимает обычно более холодная глубинная вода. В море апвеллинг вызывает бурный всплеск жизни, а на побережьях управляет погодой.

 В зоне апвеллинга к поверхности моря с глубины 150 — 300 метров поступают воды, богатые соединениями азота и фосфора, без которых не могут расти мельчайшие водоросли — фитопланктон. Последний живет у поверхности: ему нужен солнечный свет. А химических соединений в верхних слоях океана содержится немного. Бурное развитие фитопланктона в обычных условиях не может продолжаться постоянно, так как запасы питательных солей быстро иссякают. Но в районах апвеллинга в поверхностные слои снизу, из глубинных слоев, непрерывно подаются необходимые для развития фитопланктона соли. Они образуются в результате отмирания и опускания вниз многочисленных морских организмов — от рыб и животных до водорослей. В условиях низких температур, повышенной солености и громадного давления органические вещества претерпевают химические и биологические трансформации. Соли путешествуют в глубинах океана на сотни и тысячи миль, не принимая никакого участия в развитии биологической жизни. Но в некоторых районах в результате воздействия многих физических факторов богатые биогенными солями воды попадают к поверхности. И под действием мощного спускового механизма — солнечного света в обильно удобренных морских водах начинает бурно развиваться жизнь: в первую очередь начальное звено морской жизни — мельчайшие растительные клетки фитопланктона.

Урожаи фитопланктона  в таких водах в тысячи и  десятки тысяч раз больше средних. Водоросли служат пищей мелких рачков, рачками кормится мелкая рыба, за ней  охотится крупная — жизнь кипит, возникают настоящие оазисы в  океане. В этих районах идет интенсивный  промысел рыбы. Общеизвестно рыбохозяйственное значение обширных зон апвеллинга у берегов Перу, Марокко, полуострова Калифорния, Юго-Западной Африки. Например, в районе Перуанского апвеллинга рыбопродуктивность в 100 раз больше, чем в соседних районах океана. Здесь добывается примерно 20% мирового улова рыбы.

           Апвеллинг оказывает крупномасштабное воздействие на погоду и определяет климат, а следовательно, и экономическую жизнь прибрежных государств, таких, как Чили, Перу. В обычных условиях, когда подстилающая поверхность прогрета, с увеличением высоты температура воздуха падает, и так всегда, если поблизости нет апвеллинга. В районе апвеллинга, где вода значительно холоднее воздуха, температура воздуха быстро возрастает с высотой и только через несколько сотен метров начинается ее нормальное падение.

          Явление возрастания температуры воздуха с высотой в метеорологии называется инверсией. Влажный морской воздух, лежащий ниже слоя инверсии, оказывается запертым в нижнем слое атмосферы, поэтому здесь часты туманы и редки осадки. Инверсия «не пускает» влажный воздух с моря на сушу, поэтому на континенте в районе зон апвеллинга обычно возникают засушливые территории: запертая влага не проникает на континент. При этом вблизи берега воздух влажный, часты туманы, а чем дальше в глубь континента, тем суше воздух. Так, апвеллинг породил пустыню Атакама в Южной Америке, где за год выпадает едва ли сантиметровый слой осадков. Ученые еще в начале прошлого века обратили внимание на феномен уменьшения температуры воды в некоторых районах вблизи западных берегов Африки и Америки. Известный германский океанограф Александр фон Гумбольдт объяснял эффект понижения температуры вблизи берегов Перу влиянием антарктических течений. Однако ветвь холодного перуанского течения, идущего к северу вдоль берегов Южной Америки, уже за тысячу километров до исследуемого района имеет температуру выше, чем в этой зоне.

В океанологии различают 2 типа апвеллинга: прибрежный и в открытом океане.

Прибрежный апвеллинг возникает вследствие сгона поверхностных вод ветром и подъема на их место глубинных вод. Ветер, дующий под определенным углом со стороны суши, отгоняет массу вод с поверхности от берега. Если море мелкое, то в этом районе понизится уровень воды, изменится глубина. Но если уклон дна вблизи берега достаточно крутой, то на смену ушедшим водам из глубин поднимается холодная придонная вода.

Основной сгон или нагон  воды у берега создается ветром, дующим почти вдоль береговой  черты. Происходит это в результате отклоняющего действия вращения Земли. Поэтому и при сгонном ветре  вблизи берега наблюдается подъем глубинных вод — прибрежный апвеллинг. Этот тип апвеллинга может возникать эпизодически вследствие сгонных ветров при прохождении циклонов. Такое явление часто наблюдается в Черном море вблизи крымских и кавказских берегов.

          В Мировом океане есть много районов, где существуют сезонные ветры. Именно вследствие муссонных ветров наблюдается в начале лета интенсивный подъем вод у берегов полуострова Калифорния. В периоды наибольшей интенсивности явления скорость апвеллинга вблизи калифорнийского берега достигает 2,2 метра в день, или 80 метров в месяц, при среднем подъеме вод, составляющем примерно 20 метров в месяц. Эти периоды максимального подъема воды фиксируются тогда, когда ветры, достигающие наибольшей силы, дуют не строго вдоль берега, а под углом примерно 20° к береговой черте. Именно тогда совпадают все факторы, определяющие вертикальную динамику вод (силы тангенциального напряжения ветра, трения воды о дно, кориолисова ускорения), и апвеллинг достигает наибольших значений.

          Прибрежный тип апвеллинга, вызываемый сезонными муссонами, наблюдается у берегов Юго-Восточной Азии (Бенгальский залив). В этом районе ветры, имеющие летом юго-западное направление, зимой изменяются на северо-восточные. Постоянство муссона, особенно юго-западного, и ориентация побережья вызывают апвеллинг на большом протяжении вдоль восточных берегов полуострова Индостан и западных берегов полуострова Индокитай.

Сезонный апвеллинг большой интенсивности наблюдается у полуострова Сомали и вблизи восточного берега острова Мадагаскар. Восходящие потоки прибрежного типа отмечены в отдельные сезоны также у берегов Антарктиды, Юго-Восточной Африки, в некоторых районах Атлантического побережья Северной Америки.

          В Мировом океане есть много районов, где дуют постоянные ветры. Так, пассаты в приэкваториальных широтах вызывают сток поверхностей воды от западных берегов материков. Именно по этой причине существуют зоны мощного апвеллинга у берегов Перу, Австралии, Северо-Западной Африки, около островов Галапагос. Сильный и устойчивый апвеллинг наблюдается вблизи берегов Юго-Западной Африки: около мыса Кап-Блан, в районе порта Уолфиш-Бей, между устьем реки Оранжевой и бухтой Сент-Хелина, к юго-западу от Кейптауна. Такое же явление происходит и в районе Филиппинских островов, и у Алеутской гряды, и в Охотском море у острова Ионы, у Шантарских островов, и около острова Хоккайдо. Апвеллинг существует здесь постоянно, однако интенсивность его меняется: скорость подъема вод возрастает зимой и летом и уменьшается в переходные сезоны.

В открытом океане апвеллинг образуется при расхождении поверхностных течений как компенсационный подъем глубинных вод к поверхности. Расхождение, или дивергенция, может происходить по-разному.

Во-первых, апвеллинг возникает из-за дивергенции поверхностных течений в районе экватора. Здесь в результате взаимодействия поверхностных дрейфовых течений образуются обширные зоны дивергенции. Схема образования дрейфовых течений на экваторе весьма своеобразна. Дело в том, что горизонтальная составляющая угловой скорости Земли — кориолисово ускорение — заставляет движущиеся потоки отклоняться в северном полушарии вправо, а в южном — влево. Поэтому при движении вод океана под действием ветра вдоль экватора с востока на запад поверхностные воды начинают расходиться. На их место поднимаются воды с глубины примерно 200 метров. Возникает апвеллинг, но его интенсивность значительно слабее, чем интенсивность прибрежного апвеллинга.

Во-вторых, дивергенция вод  может происходить вследствие воздействия  больших циклонических вихрей. При  этом центробежные силы сгоняют воду с поверхности от центра к периферии, а ее место в центре занимают поднимающиеся  из глубины холодные воды. Такие  локальные зоны апвеллинга появляются после прохождения глубоких циклонов и сопутствующих им сильных штормов. Кроме того, подобные апвеллинги появляются в вихрях больших океанических течений.                                                                       Некоторую роль в формировании апвеллингов играет рельеф дна. Учеными установлено, что локальные апвеллинги развиваются у подветренной стороны островов и мысов, выступающих навстречу течению, над банками и подводными горами, на границах водных масс и над подводными возвышениями или хребтами в открытом море.

Наиболее известной зоной  апвеллинга, вызванного сочетанием рельефа дна и динамики вод, является зона антарктической дивергенции в атлантическом секторе. В этом районе подъем глубинных вод способствует изобилию питательных веществ, которые поддерживают на высоком уровне развитие диатомовых водорослей и флагеллат, являющихся пищей креветок. А «креветочные луга» в этом районе Мирового океана служат базой роста и развития антарктических китов.

Заканчивая краткое описание явления апвеллинга, можно немного остановиться на противоположной картине — опускании вод. Известно, что воды океана неоднородны по вертикали и по горизонтали. В одной и той же точке можно наблюдать теплые слабосоленые воды, теплые осолоненные, холодные осолоненные и т.п. Установлено, что водные массы различаются по температуре, солености, содержанию кислорода. Они существуют длительное время (до нескольких тысяч лет), и этими отличиями обязаны своему происхождению. Тот район, где формируются водные массы, накладывает отпечаток на их свойства. При встрече водных масс разной плотности воды с большей плотностью опускаются и путешествуют на глубинах десятки и сотни лет, сохраняя свои свойства. При встрече течений образуются зоны конвергенции — схождения и опускания вод, в результате чего образуется совершенно новая водная масса.