Океан и его ресурсы
Океан и его ресурсы
Общая характеристика Мирового океана
Мировой океан представляет собой крупнейшую водную экосистему планеты, структура которой имеет ярко выраженный вертикальный характер. В отличие от сухопутных биомов, где основные различия определяются широтной зональностью, в океане ключевую роль играют изменения характеристик водной среды с глубиной. Экваториальные и тропические зоны занимают порядка пятидесяти шести процентов площади Мирового океана, что в значительной степени обусловлено географическим положением Тихого океана. Арктическая зона составляет около пятнадцати процентов, а оставшаяся часть приходится на умеренные широты. Важнейшими процессами, протекающими в океанической среде, являются теплообмен с атмосферой и сушей, влагооборот, а также постоянное горизонтальное и вертикальное перемешивание водных масс под воздействием течений. Динамика водных масс оказывает непосредственное влияние на жизнедеятельность населяющих океан организмов.
С увеличением глубины гидростатическое давление возрастает на одну атмосферу каждые десять метров, достигая на максимальных глубинах значений в тысячу сто атмосфер. Средняя температура воды в Мировом океане составляет около трех с половиной градусов по Цельсию, что свидетельствует о преобладании холодных водных масс. Средняя соленость морской воды равна тридцати пяти промилле, однако этот показатель варьируется от тридцати двух промилле в северной части Тихого океана до тридцати семи промилле в Атлантике и более высоких значений в заливах с интенсивным испарением. В состав морской соли входят хлориды, карбонаты, сульфаты и практически все элементы таблицы Менделеева, включая жизненно важные биогенные элементы, такие как азот и фосфор, а также каталитические микроэлементы.
Водные массы и океаническая циркуляция
Основной структурной единицей Мирового океана является водная масса, представляющая собой значительный объем воды, формирующийся в определенном районе и обладающий относительным постоянством физических, химических и биологических характеристик. Ключевыми показателями для выделения водных масс служат температура и соленость. В зависимости от глубины расположения выделяют поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные водные массы. Промежуточные и глубинные массы формируются преимущественно из поверхностных вод в результате их охлаждения и опускания, особенно в высоких широтах, где процессы вертикального перемешивания выражены наиболее интенсивно.
Океаническая циркуляция определяется комплексом факторов. Поверхностные течения на глубинах до одного километра формируются преимущественно под воздействием постоянных ветров, таких как пассаты. На больших глубинах направление и интенсивность течений зависят от градиентов плотности воды. Важным механизмом динамики вод является апвеллинг, представляющий собой процесс подъема холодных глубинных вод к поверхности в результате сгона ветром поверхностного слоя. Апвеллинг способствует выносу биогенных веществ, в частности фосфора, в фотическую зону, что приводит к резкому увеличению биологической продуктивности в таких районах. Также выделяют различные типы водообмена: средиземноморский тип, при котором испарение преобладает над притоком, и эстуарный тип, характеризующийся доминированием речного стока.
Распределение кислорода и световой энергии
Концентрация растворенного кислорода и уровень освещенности являются критическими лимитирующими факторами для развития морской биоты. Основной объем кислорода поступает в поверхностные слои океана за счет фотосинтетической активности фитопланктона, а также из атмосферы. По мере опускания водных масс концентрация кислорода снижается вследствие его расхода на окисление органического вещества. В диапазоне глубин от двухсот до пятисот метров часто формируется слой кислородного минимума. В некоторых полузамкнутых акваториях, таких как Черное или Балтийское моря, на глубине образуются зоны, полностью лишенные кислорода, где существование аэробной жизни невозможно.
Проникновение солнечного света ограничивается поверхностным слоем. Уже на глубине десяти метров доступно лишь около десяти процентов световой энергии, необходимой для фотосинтеза, а ниже ста метров фотосинтетические процессы практически полностью прекращаются. Вода интенсивно поглощает длинноволновую часть спектра, поэтому на поверхности доминируют зеленые водоросли. Глубже распространены красные водоросли, способные усваивать проникающие сине-фиолетовые лучи. Ниже фотической зоны обитают преимущественно сапрофиты и хемотрофные организмы, получающие энергию за счет окисления неорганических соединений.
Экологические зоны и структура биоты
Морские экосистемы разделяются на пелагиаль, охватывающую толщу воды, и бенталь, представляющую собой океаническое дно. Организмы, обитающие в толще воды, классифицируются на нектон, способный к активному передвижению, и планктон, переносимый водными течениями. Донные организмы образуют бентос.
Бенталь подразделяется на несколько зон в зависимости от глубины и гидрологического режима. Супралитораль располагается выше уровня приливов и увлажняется брызгами прибоя. Литораль представляет собой приливно-отливную зону, характеризующуюся резкими суточными колебаниями температуры, солености и освещенности. Сублитораль, соответствующая зоне континентального шельфа и простирающаяся до глубин около двухсот метров, отличается максимальным биологическим разнообразием и продуктивностью. Именно здесь сосредоточены основные заросли макрофитов, таких как ламинария и фукус. Батиаль охватывает континентальный склон до глубины двух тысяч метров, а абиссаль, занимающая большую часть океанического ложа, отличается экстремальными условиями: низкими температурами, высоким давлением и полным отсутствием света.
Пелагиаль также разделяется на эпипелагиаль, где возможен фотосинтез, и глубоководные слои. Жизнь в пелагиали базируется на фитопланктоне, состоящем из микроскопических одноклеточных организмов. Фитопланктон формирует первичную продукцию, обеспечивая существование зоопланктона, который, в свою очередь, служит кормовой базой для рыб и морских млекопитающих.
Биологические ресурсы и продуктивность
Мировой океан обладает колоссальным объемом биомассы, однако его общая продуктивность неравномерна и в открытых районах сопоставима с показателями наземных пустынь. Наиболее продуктивными являются зоны сублиторали и районы апвеллинга, где сосредоточено до девяноста процентов вылавливаемых биоресурсов. Около семидесяти четырех процентов всего органического вещества на планете синтезируется морскими водорослями.
Основную долю промысловых ресурсов составляют рыбы, относящиеся к нектону. Выделяются пелагические планктонофаги, такие как сельдь и анчоус, образующие крупные скопления в районах изобилия зоопланктона. Пелагические хищники, включая тунца, треску и минтай, занимают верхние уровни трофических цепей, что может приводить к накоплению в их тканях тяжелых металлов. Бентосные хищники, например, камбала и палтус, адаптированы к придонному образу жизни. Важную промысловую роль играют проходные рыбы, мигрирующие между морскими и пресными водами.
Перспективным направлением освоения ресурсов Мирового океана является добыча криля, представляющего собой мелких планктонных ракообразных, запасы которых многократно превышают биомассу донных организмов. Криль служит основным источником питания для многих видов, включая усатых китов. Однако масштабы его изъятия требуют строгого научного обоснования для предотвращения разрушения уязвимых экосистем. В настоящее время человечество получает из океана лишь около одного процента потребляемой пищи, несмотря на то что морские экосистемы скрывают огромный потенциал для обеспечения глобальной продовольственной безопасности при условии рационального природопользования.