Біотичний кругообіг
Найважливішою функцією живих організмів є харчування. Основним джерелом створюваного в океані первинного органічної речовини є фотосинтезуючі рослини – автотрофи або продуценти. Вони стоять на початку біотичного кругообігу. Рослини використовують енергію сонячного випромінювання, вловлюючи її за допомогою хлорофілу та інших пігментів. З простих елементів – вуглецю, водню, кисню, а також поживних солей, сполук азоту, фосфору, кремнію кальцію та ін – автотрофи виробляють складні органічні сполуки.
Гетеротрофи (гетеротрофні тварини) харчуються готовим органічною речовиною – рослинами, іншими тваринами, органічними залишками, продуктами розпаду і життєдіяльності. Первинна продукція рослин використовується рослиноїдних тваринами (консументами першого порядку) в якості сировини для побудови свого тіла, а також як джерело енергії життєдіяльності. Хижаки (консументи більш високих порядків) пожирають рослиноїдних тварин, щоб отримати матеріал і енергію для своїх потреб.
Структура харчових зв’язків у конкретних спільнотах океану може бути простою, у вигляді одного ряду трофічних ланок, і складною, коли трофічні зв’язки організмів переплітаються в складну мережу. Прикладом простий ланцюжка може служити відома своєю високою продуктивністю екосистема області апвелінгу в Тихому океані біля берегів Перу. Рясно розвивається в багатьох биогенами водах фітопланктон служить їжею рибам (анчоуси), якими в свою чергу годуються численні птиці, що утворюють на березі найбільші в світі ” пташині базари “. Послід цих птахів, завдяки сухому клімату, накопичується у величезних кількостях, ущільнюється і перетворюється на гуано – цінна, багате фосфором сільськогосподарське добриво. Промисел анчоусів в цьому районі дає найбільшу частку у світовому улові риби.
Правило 10 %. У процесі харчування в екосистемі здійснюється передача речовини і енергії з одного трофічного рівня на інший. Частина речовини і енергії при цьому втрачаються. У середньому кожне наступне ланка в ланцюзі харчування містить речовини і енергії в десять разів менше, ніж попереднє ланка { правило 10 % Ліндемана). Наприклад, для нагулу 1 кг ваги великої океанічної риби потрібно близько 10 кг дрібних риб, якими вона харчується, 100 кг зоопланктону – корми для дрібних риб і 1000 кг фітопланктону – корми для зоопланктону.
Трофічну структуру і функцію можна зобразити у вигляді екологічної піраміди, підставою якої служить перший рівень (рівень продуцентів), а наступні рівні утворюють поверхи і вершину піраміди.
Традиційний спосіб використання біологічних ресурсів океану – рибальство. Об’єктом промислу в основному служать великі хижі риби, що займають верхні ланки харчового ланцюга. Теорія підказує, що такий шлях використання біологічних ресурсів мало ефективний. Перехід на кожну ступінь вниз по трофічному ланцюжку обіцяє збільшення біомаси на порядок. Прикладом можуть служити названий вище анчоус, а також криль – ракоподібні планктону приантарктических морів. Розрахунки показують, що видобуток криля без шкоди для екосистеми може давати масу, рівну світовому улову риби в даний час.
Кормові ресурси океану включають всі форми мертвого і живого органічної речовини. Мертвого органічної речовини в океані незмірно більше, ніж живого. Основна його частина знаходиться в розчиненому вигляді (РОР – розчинена органічна речовина). Сумарна кількість вуглецю органічних сполук, що міститься в РОВ, досягає 2 х 1012 т. Важливий кормової компонент – дрібні частки органіки, зважені у воді (детрит). Його запаси близько 7×109 т. Живе органічна речовина в океаносфере представлено організмами планктону, нектону і бентосу.
Зауважимо, що у відкритому океані перерозподіл енергії харчування в екосистемі принципово відрізняється від такого на суші. У наземних екосистемах панують великі багаторічні рослини – дерева, трави, чагарники. Їх біомаса складає більше 90 % загальної біомаси співтовариства; на частку тварин припадають одиниці відсотків. Тільки незначна частина рослин споживається рослиноїдні тварини; більша частина розкладається грибами і бактеріями. У морі тільки на мілководдях, де поширені зарості великих морських водоростей і трав, розподіл енергії подібно наземному. Екосистема відкритого океану повністю заснована на первинної продукції одноклітинних водоростей, що входять до складу фітопланктону. Майже весь фітопланктон швидко виїдається дрібними рослиноїдних тваринами, що входять до складу зоопланктону.
В океані, якщо взяти відношення біомаси фітопланктону (1,5 x109 т) до біомаси зоопланктону (22,5 x109 т) в будь-який момент часу, воно виявиться більш ніж на порядок нижче. Якщо всі організми фітопланктону, навіть продуктивної частини океану, підняти до поверхні і відфільтрувати, то вони утворюють шар товщиною менше 1 мм. Очевидна суперечність сформульованому вище правилу 10 %.
Парадокс перевернутої піраміди пояснюється дуже високою продуктивністю фітопланктону, який здатний подвоювати біомасу шляхом ділення клітин протягом одного – двох днів. Свідченням того, що одноклітинні водорості дуже ефективно використовують життєвий простір, є виявлення їх величезних скупчень, здатних надавати морській воді зелений, бурий або навіть червоний колір (синій колір води завжди свідчить про її високу прозорості та бідністю життям). Завдяки високій продуктивності автотрофов в Світовому океані виробляється приблизно стільки ж первинної продукції, скільки її дають всі наземні рослини, включаючи сільськогосподарські угіддя.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)