Экосистемы открытого моря

Давайте рассмотрим экосистемы, существующие в открытом океане, и подробнее остановимся на некоторых крупных группах организмов, составляющих абсолютное большинство в таких системах.

Вряд ли вы сможете увидеть представителей этих экосистем во время погружения. С другой стороны, некоторые океанические экосистемы тесно взаимодействуют с прибрежными экосистемами, и каждая из них играет важную роль в поддержании глобальной экосистемы - жизни на Земле.

Нейстон.Вы уже знаете, что нейстоном называется та часть планктона, которая обитает у поверхности воды. Это сообщество образует очень тонкий слой — чаще всего не более нескольких миллиметров. Тем не менее, нейстон представляет собой крупнейшую экосистему. Дело в том, что он получает максимум солнечного света и покрывает 71% поверхности Земли. Популяции сине-зеленых водорослей, диатомовых и динофлагеллят, из которых состоит фитопланктон, в нейстонном сообществе могут быть в 10,000 раз более многочисленными, чем в толще воды всего несколькими миллиметрами глубже. Это делает нейстон важнейшей экосистемой по количеству производимой первичной продукции.

Водоросли в морских экосистемах - аналог наземных растений. Они производят, ни много ни мало, 90% мировой первичной продукции и кислорода. Различные виды водорослей, от гигантских бурых водорослей до фитопланктона, составляют основу всей морской жизни. Пожалуй, водоросли - самая важная группа нейстонной экосистемы.

Диатомовые (отдел Bacillariophyca) распространены как в море, так и в пресных водах. По разным оценкам, существует от 5000 до 50,000 видов диатомовых водорослей. Они парят в толще воды, покрывают субстрат тонкой пленкой или образуют нити, как сине-зеленые водоросли.

Поскольку большинство диатомовых микроскопически малы, обычно их не замечают. Две характерные особенности диатомовых: клеточная стенка, состоящая преимущественно из кремнезема, и наличие фотосинтетического пигмента - хлорофилла, который придаст водорослям оливковый или желто-коричневый цвет. Кремнеземная клеточная стенка у разных видов различается по форме. Она может иметь выросты, ребра, гребни, иглы, поры и другие особенности.

Поскольку диатомовые водоросли - фотосинтезирующие организмы, зимой их количество очень невелико. С приходом весны и увеличением количества света, они начинают расти и размножаться с огромной скоростью. Во время пика размножения диатомовых из одной материнской клетки за две недели образуется более миллиона клеток. Считается, что диатомовые создают около 25% всей растительной биомассы на Земле. В периоды резкого увеличения численности этих водорослей, диатомовыми питаются рыбы и другие планктонные организмы.

Диатомовые водоросли входят в число планктонных организмов, которые могут вызвать ядовитое цветение воды, иногда называемое красным приливом. Некоторые виды диатомовых вырабатывают яд, который накапливается в теле рыб и других морских обитателей и может вызвать отравление у человека, съевшего такую рыбу.

Динофлагелляты - вторая важнейшая группа первичных продуцентов (так называют растения-автотрофы, потому что в пищевой цепи именно они первыми переводят энергию в форму, доступную живым организмам). Из 1100 известных видов, 93% обитают в океане. Эта группа организмов весьма интересна, поскольку они совмещают в себе некоторые черты растений и животных. Как и все растения, большинство видов динофлагеллят содержат фотосинтетические пигменты и получают необходимую для жизни энергию в процессе фотосинтеза. Но подобно животным, они двигаются в воде с помощью длинного выроста - жгутика. Поэтому их место в системе живой природы остается неясным. Некоторые ученые считают, что они ближе к животным, нежели к растениям.

Динофлагелляты размножаются бесполым путем - простым делением клетки пополам. При благоприятных условиях они могут размножаться очень быстро, так как с каждым делением их численность удваивается. В результате они могут оказаться доминирующей формой в планктонных сообществах, также вызывая ядовитое цветение воды. Это явление возникает при резких вспышках численности определенных видов динофлагеллят, имеющих красный оттенок - поэтому сто называют «красным приливом». В это время видимость в воде катастрофически падает.

Красные приливы опасны тем, что могут вызывать серьезное заболевание и смерть у других обитателей моря и суши, и даже у людей. Отдельные виды водорослей рода Gonyaulax продуцируют яд, называемый сакситоксин. Во время красных приливов они так многочисленны, что организмы-фильтраторы, такие как мидии и устрицы, накапливают токсин в своем теле. Если человек съест такую устрицу или другого моллюска, он получит сильное отравление, которое может привести к смерти. Это состояние называется паралитическое отравление моллюсками. В летние месяцы на пляжах, расположенных в районах, где наблюдались красные приливы, сбор моллюсков может быть запрещен.

Еще одно явление, связанное с динофлагеллятами, — то, что обычно (и ошибочно!) называют «фосфоресценцией» воды по ночам. Вы можете увидеть, как светятся водовороты от весел или пенный след за кормой моторной лодки. Правильнее называть это явление «биолюминесценцией», а его источником служат динофлагелляты. Они испускают «холодный» свет, когда до них дотрагиваются или встряхивают (например, когда вы задеваете их ластами в ночном погружении). Самые распространенные светящиеся динофлагелляты - виды рода Noctiluca.

В последнее время нейстонные сообщества привлекают пристальное внимание ученых, потому что многие загрязняющие вещества серьезно влияют именно на нейстон. На удивление мало научных работ посвящено сравнению нейстонного слоя с нижележащими слоями воды. Но и эти немногочисленные исследования показали, что верхний слой воды толщиной от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров разительно отличается от нижних слоев. В целом, нейстонный слой содержит биогенов и соединений углерода гораздо больше, чем других веществ. Поверхностное натяжение позволяет рыбьей икре, личинкам и другим микроскопическим существам удерживаться в верхней пленке воды.

Конечно, такая ситуация наблюдается не во всем мире. В некоторых районах наибольшая продуктивность и пик фотосинтеза приходится на более глубокие слои воды. Одной из причин может быть фотоингибирование - явление, когда слишком интенсивный солнечный свет тормозит фотосинтез и снижает первичную продукцию. Фотоингибирование - частое явление в тропических морях. Поскольку нейстонных организмов защищает очень тонкий слой воды, возможно, ультрафиолет является одним из «виновников» фотоингибирования. Если это так, то истощение озонового слоя может усиливать фото-ингибирование, поскольку увеличивается количество ультрафиолетового излучения, достигающего земной поверхности.

Второй фактор, уменьшающий первичную продуктивность нейстонных сообществ - загрязнение окружающей среды. В приповерхностном слое вместе с полезными биогенами концентрируются свинец, железо, никель, медь и нефтепродукты. Влияние загрязнения на нейстонные сообщества волнует ученых в свете проблемы глобального потепления. Океан может ослаблять эффект глобального потепления, поглощая углекислый газ. Углекислый газ из атмосферы растворяется в океане, чему способствуют обитатели нейстонного слоя. Загрязнение может влиять на этот процесс, замедляя или прекращая растворение углекислого газа (и других газов) в нижележащих слоях воды.

Плавающие объекты, природного или антропогенного происхождения, служат укрытием и привлекают морские организмы. Так возникают отдельные нейстонные сообщества - жизнь расцветает вокруг предметов, плавающих в океане. Самая большая в мире плавающая экосистема - Саргассово море. Плавающие кустики саргассов (бурая водоросль Sargassum) концентрируются в центре Северо-Атлантического круговорота (круговое течение, вызванное силой Кориолиса). Они образуют на поверхности воды плотный ковер, который населяют многочисленные виды крохотных рыбок, ракообразных и других организмов. Здесь обитают виды, близко родственные донным мелководным животным. С другой стороны, саргассовый клоун (из семейства удильщиков) прекрасно приспособлен к жизни именно в таком биотопе. Его окраска позволяет ему сливаться с водорослями во время охоты на рыбок и рачков.

Саргассово море и другие нейстонные экосистемы, возникающие вокруг плавающих объектов, прекрасно иллюстрируют взаимодействие различных экосистем между собой. Хищные рыбы прячутся под кустами саргассов или плавающим мусором и охотятся на живущих здесь рыб и прочих обитателей. Сами они, в свою очередь, становятся добычей пелагических рыб, акул, дельфинов и других крупных хищников.