Морские экосистемы

Океан занимает более 70% поверхности земного шара. Жизнь в океане присутствует практически везде, но наиболее богаты ее формы вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для миграции организмов являются температура, соленость, глубина.

Благодаря постоянно действующим ветрам - пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных теплых или холодных течений, что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.

В прибрежной зоне значительную роль играют приливы, вызванные гравитационными полями Луны и Солнца. Они обусловливают заметную периодичность в жизни биологических сообществ.

Среднее содержание солей в океанской воде составляет 35 г/л. Около 25% из этого количества приходится на долю хлористого натрия, остальное - это, в основном, соли кальция, магния и калия (сульфаты, карбонаты, бромиды и др.); на долю соединений других элементов приходится менее 1%. В воде прибрежной зоны, там, где устья рек переходят в заливы, величина солености, оставаясь меньше указанного среднего по всему океану значения, в течение года испытывает значительные сезонные колебания. Поэтому именно в этой прибрежной зоне обитают организмы, обладающие специальными механизмами осмотической регуляции и, соответственно, способные жить как в пресноводной, так и в соленой средах.

Важным лимитирующим фактором в морской среде является содержание биогенных элементов. На первый взгляд, их содержание в океанской воде чрезвычайно мало, составляя несколько миллиардных долей от полной массы воды. Однако оборот биогенных элементов в морских экосистемах очень высок; они быстро перехватываются организмами и попадают в их трофические цепи, практически не достигая гетеротрофной зоны.

Главным фактором, на основе которого дифференцируется морская биота, является глубина моря. По мере удаления от берега в океане различают следующие зоны. Материковый шельф с плавно нарастающей глубиной резко сменяется материковым склоном, переходящим в более пологое материковое подножие, которое с ростом глубины переходит в ровное ложе океана - абиссальную равнину. Последняя представляет собой область океанических глубин от 2000 до 5000 м. Абиссальная область местами разрезается глубокими впадинами и ущельями, глубина которых достигает 6000 м.

Самый верхний слой океанской воды, куда проникает солнечный свет и где создается первичная продукция, как и в пресноводных лентических системах, называют эвфотической зоной. Ее мощность в открытом океане достигает 200 м, а в прибрежной части - не более 30 м.

В морских биотических сообществах продуцентами являются водоросли и фитопланктон; к первичным консументам относятся зоопланктон и ракообразные. Подавляющее число крупных морских животных - хищники. Для морских экосистем характерно наличие важной группы животных, которую называют прикрепленными. Многие из них напоминают растения; отсюда происходят их названия (например, морские лилии). В морских экосистемах широко развиты симбиоз (мутуализм) и комменсализм.

Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллингом называют процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают поверхностный слой воды от материкового склона, а взамен нее из океанских глубин поднимается вода, обогащенная биогенными элементами. Области апвеллинга расположены вдоль западных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра происходит резкий спад жизнедеятельности планктона и наблюдается массовая гибель рыбы вследствие снижения концентрации кислорода в воде.

Область континентального шельфа (условно включающая прибрежные области океана с глубинами до 200 м) составляет около 8% площади океана и является самой богатой в океане с точки зрения биоразнообразия. Прибрежная зона благоприятна по условиям питания; так что даже в дождевых тропических лесах нет такого разнообразия, как здесь.

Лиманами называют полузамкнутые прибрежные водоемы, представляющие собой экотоны между пресноводными и морскими экосистемами. Лиманы чрезвычайно высокопродуктивны. Они являются ловушками биогенных веществ и богаты целым комплексом морепродуктов (рыба, крабы, креветки, устрицы и т.д.).

Океанические области (эвфотическая зона открытого океана) бедны биогенными элементами, так что эти воды можно считать "пустынями" по сравнению с прибрежной зоной. Арктические и антарктические зоны намного продуктивнее, так как плотность планктона растет при переходе от теплых морей к холодным, поэтому и фауна рыб и китообразных здесь значительно богаче.

Фитопланктон является продуцентом - первичным источником энергии в пищевых цепях. Крупные животные, прежде всего рыбы, здесь являются преимущественно вторичными консументами, питающимися зоопланктоном.

Видовое разнообразие фауны снижается с глубиной и, тем не менее, разнообразие рыб в абиссальной зоне велико, несмотря на то, что она практически лишена продуцентов. Видовое разнообразие в абиссальной зоне обусловлено стабильностью условий в течение очень длительного времени, что привело здесь к замедлению эволюции и сохранило многие виды из далеких геологических эпох.

Экосистемы глубоководных зон океана расположены на глубинах более 3000 м, в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез. Здесь преобладает сероводородное заражение, имеются выходы горячих подземных вод, высокие концентрации токсичных металлов. Живые организмы здесь представлены гигантскими червями, крупными двустворчатыми моллюсками, крабами, креветками и отдельными экземплярами рыб, приспособленных к жизни в подобных условиях. Продуцентами здесь выступают сероводородные бактерии, существующие в симбиозе с моллюсками.

Океан является колыбелью жизни на планете. Появление жизни в океане более 3 млрд. лет тому назад положило начало формированию биосферы. И сегодня, занимая более 70% поверхности Земли, океан в сочетании с материковыми экосистемами во многом определяет целостность современной биосферы Земли.

Целостность биосферы обусловлена непрерывным обменом вещества и энергии между ее составными частями. Поэтому изменение даже одного звена влечет за собой изменение в той или иной степени всех остальных звеньев. Экосистемы и ландшафты представляют собой единую целостную систему, поэтому изменения в ландшафтной оболочке Земли, например, изменение количества осадков и температуры, влечет за собой соответствующие изменения в биосфере.

Ярким примером проявления системного характера в поведении экосистем и ландшафтных характеристик служит явление, получившее название Эль-Ниньо. На западном побережье Латинской Америки расположена пустыня Атакама. Пустынность ее обусловлена холодным Перуанским течением. Годовое количество осадков составляет 10 - 50 мм. Область океана вблизи западного побережья Южной Америки представляет собой зону апвеллинга; поэтому холодные океанские воды в этой зоне обогащены кислородом, соответственно, в этой зоне велика плотность фито- и зоопланктона, а значит, много рыбы. Но раз в 8 - 12 лет от экватора распространяется теплое течение Эль-Ниньо. Приход этих обедненных кислородом малопродуктивных вод вызывает катастрофические последствия для экосистемы: рыба практически исчезает, морские птицы, питающиеся рыбой, частично гибнут, частично улетают. В этот же период над пустыней Атакама разражаются тропические ливни, вызывающие мощные наводнения, появляются растения и громадное количество насекомых. Такое состояние продолжается несколько месяцев, после чего теплое течение отступает к экватору, а холодное Перуанское снова занимает свое место. При этом все природные процессы развиваются в обратном направлении.