Морські екосистеми
Кожний організм живе не сам по собі, а пов’язаний:
- З іншими організмами та водою; З її фізичними і хімічними параметрами; З іншими багатьма взаємозалежними зв’язками.
Ця розмаїтість взаємозв’язків утворює морську екосистему. Найважливішою функцією екосистеми, зокрема морської, є переміщення (перенесення) речовини й енергії. Отже, найважливішим завданням є виявити і простежити виробництво органічної речовини, з’ясувати швидкість її продукування та шляхи передачі від організму до організму. Важливо також проаналізувати деякі окремі угруповання морських організмів і з’ясувати, яким чином вода та морське дно впливають на формування і розвиток морських біоценозів.
Є чимало моделей морської екосистеми різної складності.
Однак якою б досконалою не була модель, вона все ж не зможе відобразити всю складність і різноманітність гідроекосистем. Звісно, це не означає, що від моделювання (як засобу пізнання) слід відмовлятися. Навпаки, моделі варто широко застосовувати в тому випадку, якщо вони спрощують, але не спотворюють реальну ситуацію. Сонячна енергія поглинається рослинами і передається від них тваринам і бактеріям основними харчовими ланками, якими є водні продуценти, консументи і редуценти. Ці споживачі енергії обмінюються вуглекислим газом, мінеральними поживними речовинами та киснем. Таким чином потік органічних речовин замкнутий і консервативний, між живими компонентами системи в прямому й зворотному напрямках циркулюють одні й ті ж речовини, що безпосередньо належать до цієї системи або ж поповнюються з водного басейну. Потік речовини й енергії є здебільшого однонаправлений, а вся прихідна енергія в кінцевому підсумку розсіюється у вигляді тепла внаслідок механічних і хімічних процесів, що відбуваються у біосфері.
Біологічна складова екосистем (біоценоз) охоплює як живу, так і відмерлу речовину.
Відмерла речовина розкладається на щонайменші частинки. Це однаково стосується туші мертвого кита і мікроскопічної бактерії. Органічні частинки, завислі у воді й зосереджені в донних відкладах, містять в собі великі запаси поживи. Деякі тваринні організми пелагічної зони харчуються винятково відмерлими рештками організмів, а для багатьох інших видів ці рештки становлять суттєву, іноді навіть значну частку раціону. Головними ж споживачами детриту або органічного мулу є донні (бентосні) організми. Потоки речовини та енергії підтримуються такими головними біотичними процесами:
- Фотосинтезом; Харчуванням; Відмиранням; Регенерацією поживних речовин; Диханням.
Загальну кількість рослинної речовини, що утворилася внаслідок фотосинтезу за певний проміжок часу, називають валовою первинною продукцією, а рослин, які її синтезували, – первинними продуцентами. У відкритому океані вони продукують майже всю органічну речовину. У літоральній прибережній зоні важливу роль в її нагромадженні відіграють і суходільні наземні рослини.
За способом живлення виділяють кілька типів організмів:
- Рослиноїдні (травоїдні); Плотоїдні (хижаки); Трупоїдні; Детритоїдні; Ті, що розкладають органічну речовину до мінеральних форм, тобто редуценти.
Рослиноїдні організми зосереджені переважно в пелагічній зоні, де вони живляться діатомеями та іншим фітопланктоном. На мілині такі організми “випасають” зарослих макрофітів та синьо-зелених водоростей, що прилипли до дна та проникли в донні відклади. Вище в трофічній піраміді розташовані хижаки, що нападають на інших, здебільшого менших тварин.
Справжніми хижаками є гладкі кити, що поглинають безліч дрібних тваринних організмів. Трупоїди поїдають тіла мертвих організмів, поповнюючи свій раціон також іншою поживою. До них належить багато безхребетних тварин, таких як голкошкірі, молюски, краби. Для багатьох тварин їжею є органічний детрит і дрібні тварини морського грунту.
Організми-редуценти – це головні бактерії, що розкладають органічну речовину і повертають мінеральні сполуки у воду і грунт.
З екологічного погляду розглядають два види смерті: коли певний організм гине в зубах хижака і хімічні речовини миттєво ним засвоюються; коли настає “природна” смерть і відмерла речовина тільки через певний, іноді досить тривалий час, долучається до біологічного колообігу за допомогою організмів-редуцентів. Важливу групу процесів охоплює регенерація поживних речовин, у процесі якої організми перетворюють складні органічні речовини в хімічно простіші сполуки, які з води засвоюють рослини. До екосистемних процесів належить дихання, за допомогою якого тварини й рослини використовують кисень.
Біологічна взаємодія, зумовлена споживанням їжі, належить до головних екологічних процесів. Організми, пов’язані харчовими зв’язками, утворюють трофічну піраміду, трофічні рівні та трофічні ланцюги або ланки. Важливі показники стосуються біомаси організмів у певній тривимірній водній екосистемі, а також кількості видів, їхньої динаміки, тощо. Все це залежить від поєднання екологічних чинників.
Оскільки ці чинники змінюються “від місця до місця” морської акваторії, то й змінюється продуктивність водного середовища. До районів високої продуктивності належать континентальні шельфи та ділянки відкритого океану, де внаслідок апвелінга: (підняття глибинних вод) відбувається збагачення поживними речовинами. Мілководні шельфи ліпше освітлюються і прогріваються, сюди насамперед потрапляють річкові води, збагачені органікою, а також біогенні елементи з морського дна.
У відкритому океані площа акваторій з високою продуктивністю незначна. Відкритий океан є своєрідною морською пустелею. Це зумовлено тим, що для величезної площі акваторії Світового океану характерним є антициклональний колообіг води, в процесі якого поверхневі води опускаються на глибину. Найбільшою продуктивністю характеризуються води помірних широт, південна межа яких, збігається переважно з широтою 50° обох півкуль. Але із просуванням у високі широти продуктивність вод знижується внаслідок зниження температури й погіршення освітлення, зважаючи на низьку висоту Сонця. Особливо продуктивними є райони прибережного апвелінга в зоні прикордонних течій у східних частинах океанів вздовж берегів, зокрема поблизу Перу, Сенегалу та південно-східної частини Африки. Порівняно висока продуктивність простежується в екваторіальних районах завдяки ефектам турбулентності постійних течій.
Продуктивність океанічних вод характеризується також сезонною динамікою.
У межах вод Світового океану можна виділити безліч конкретних угруповань живих організмів, які належать до різних типів. Взаємовідносини між організмами в морських угрупованнях можна простежити на прикладі таких аквабіоценозів:
- Коралового рифа; Скельного угруповання; Угруповання замуленого дна літоральної зони; Глибоководної западини.
Коралові рифи
Тут формуються угруповання морських організмів, серед яких едифікаторну (визначальну) роль відіграють корали і червоні водорості. Суттєва особливість рифового угруповання полягає в його здатності швидко будувати тверду основу і завдяки здатності коралів створювати тверді кам’янисті скелети з карбонату кальцію. Ця здатність коралів визначається обов’язковим взаємовигідним і взаємозумовленим зв’язком з бурими водоростями.
Інша група організмів охоплює різновидності червоних водоростей, скелети яких утворюють тверду кірку з карбонату кальцію. Ця кірка об’єднує в одне ціле те, що в іншому випадку не мало б форми коралів. Надалі риф виконує роль господаря щодо багатьох видів рослин і тварин, котрі використовують сприятливі умови теплого моря, та знаходять собі тут захист від ударів хвиль. Коралові атоли певною мірою нагадують колки в азійській степовій зоні, які приурочені до овальних понижень рельєфу зі своєрідними біоценозами.
Коралові рифи характеризуються винятковою своєрідністю за кількома ознаками:
- Як геологічне тіло; Як геоморфологічне утворення; Як біоценоз.
В науці відомо понад 5 тис. рифоутворювальних коралів, з яких найпоширенішими є всього 15-20 видів, зокрема, таких родів, як:
- Акропора; Рорітес; Фавія; Стілофора та ін.
Досі вважали, що корали дуже вимогливі до умов існування: вони не селяться у водах з температурою нижче ніж 20,5°С, у забруднених водах, а також на глибинах понад 50 м., бо слабка освітленість не дає змоги розвиватися водоростям, з якими вони перебувають у симбіозі.
На рифах поселяються також м’які корали, морська трава та-ласія, а також мангрові види, представлені деревами й чагарниками родів Ризофори й Авіценії. Планктонне населення рифів є поживою для коралів. Значну частину планктону становить ікра риб та личинки багатьох інших рифолюбних видів. Більшість риб тут мають строкате забарвлення і плоску форму, яка дає їм змогу легко маневрувати серед “заростей” поліпів.
У рифах водиться багато дрібних риб, які є поживою для великих. Великі риби живляться й коралами.
Тут водиться риба-папуга, яка одержала назву завдяки зелено-коричневому забарвленню, а також морська жаба. Завдяки мімікрійному забарвленню вона є непомітною на будь-якому тлі. Цікаві захисні пристосування має також риба діодон (голкопуз), яка в небезпеку може надуватися до кулеподібної форми, а її тіло вкриватися голками, що стирчать у всі боки.
Велика біологічна продуктивність коралових угруповань продукує значну масу мертвої органіки, яку споживають інші організми біоценозу. Водночас це приваблює багатьох тварин з пелагіалі, зокрема хижаків – акул. В лагунах трапляються дельфіни, які знаходять тут для себе багато поживи. Бентос коралових рифів представлений різними молюсками – від барвистих мурексів і олив до гігантських тридакн (маса окремих особин може сягати 300 кг). З голкошкірих багато представників морських зірок і голотурій. Морська зірка, або “терновий вінок”, спустошує рифи, поїдаючи багатьох представників інших типів організмів. Кораловий риф у концентрованому вигляді демонструє взаємозумовленість і взаємозв’язок як в середині біоценозу між живими організмами, так і між живою й неживою природою загалом.
Скельні угруповання живуть на незначній глибині, в добре освітленій, (здебільшого спокійній) воді. Скельне дно покрите двох – чи трьохсантиметровим шаром відкладів. В угрупованні переважають губки, зелені водорості і молюски, риючі тварини трапляються дуже рідко. Тканини зелених водоростей відмирають, і на морське дно сипиться дрібний пісок з карбонату кальцію, який містить ці тканини. У пісок стираються також скелети відмерлих молюсків. Однак акумуляція цих донних відкладів не простежується, бо хвилі та морські течії виносять ці відклади далеко в море. Створюється своєрідний баланс між утворенням і виносом донних відкладів. Таким чином підтримуються умови для розвитку губок та інших організмів, яким необхідний твердий субстрат для кріплення.
Угруповання замуленого дна, на відміну від попереднього біоценозу, складається з тварин, які риють нори, а також фільтрують мул, поїдають донні відклади і, звичайно, хижаків, що живляться усіма іншими тваринами. Нагромадження мулу в таких біоценозах відбувається швидше, ніж його винос хвилями і течіями у відкрите море. Життя характерне для усієї океанічної товщі. З глибиною температура води знижується, а тиск зростає, світла тут майже немає.
У глибоководних западинах тварини позбавлені забарвлення, вони або прозорі, або червоні.
Деякі кальмари, каракатиці, ракоподібні, риби мають власне джерело світла. Для виживання в цих екстремальних умовах, де обмаль їжі і розріджене життя, у багатьох видів тварин виробилися спеціальні пристосування. Тут живе група тварин, так званих “великих гортаней”, у яких роти розкриваються, а шлунки розтягаються так, що вони можуть проковтнути рибу, що втричі більша за них самих. На глибинах понад 5-6 км є сліпі риби протуліди, які мають родичів у водах підземних печер. Один з видів риби-вудильщика веде себе як типовий “альфонс”. На великих глибинах знайти особину іншої статі надзвичайно важко. Якщо молодий самець зустрічає самку, то він хапає її зубами і не розкриває щелепу доти, поки його рот не зростеться з її тілом. Після цього всі органи самця, за винятком статевих, атрофуються. І надалі самка змушена його годувати за те, що він запліднює її ікру.
Глибоководніхемобіотичні екосистеми
Під час розгляду питання щодо процесів, які забезпечують життя на Землі, насамперед зазначають про продуцентну функцію фотосинтезу, внаслідок якого забезпечується продукування понад 99% первинної органічної речовини. Роль хемосинтезу в утворенні біомаси незначна, адже таким шляхом формується менше від 1% первинної продукції.
Дослідження морських глибин протягом останніх десятиріч дають підставу для переоцінення цього співвідношення. Адже дослідження морського дна в багатьох місцях дало змогу виявити на значних глибинах (2-3 км і глибше) виходи геотермальних вод, до яких приурочені невідомі раніше угруповання живих організмів. Температура таких вод може сягати 350-400°С, але завдяки високому тиску перебувати в рідкому стані. Виходи геотермальних вод можуть бути приурочені й до своєрідних веж – утворень, що нагадують псевдовулкани на суходолі, тільки більші розмірами. Основа кратера сягає в діаметрі понад 200 м., а висота – до 70 м. Крім діючих, є чимало згаслих кратерів і не тільки високотемпературних, а й холодних. Вода, що викидається з океанічних глибин, позбавлена кисню і нітратів, але насичена сірководнем, зокрема аніоном HS.
Випадання сірки та інших речовин внаслідок охолодження води надає їй чорного кольору.
Шлейфи цих речовин, спричинені течіями, простежуються на десятки метрів, що дало підставу називати такі вежі “чорними курцями”. Холодні вулкани не утворюють кратерів та шлейфів і тому одержали назву “білих курців”. До всіх цих впливів вод, збагачених сірководнем, приурочені особливі біоценози, основу трофічної піраміди яких утворюють угруповання бактерій, які споживають сірку автотрофних бактерій і формують “хемобіоту”.
Відомо вже понад 500 видів глибоководних організмів, залежних від сіркобактерій, які утворюють своєрідні глибоководні “океанічні оазиси життя”. Біомаса організмів у таких оазисах на глибині 3 км. може сягати до 40-60 кг на 1 м3, тоді як поза їхніми межами вона Не перевищує декількох грамів.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)