Распределение света
Очень большое значение, кроме солёности, температуры и течений, в распределении жизни в океане играет свет и его проникновение вглубь океана. Без света растительные организмы не могут развиваться; чем глубже в воду проникает свет, тем глубже проникают и растения. Прозрачность воды чрезвычайно различна, — она больше вдали от берегов и уменьшается во внутренних морях. Чем больше в воде живых организмов, тем менее вода прозрачна. Очень прозрачные воды морей, особенно красивого густого синего цвета, — это воды, скудные жизнью. Самые прозрачные моря — Саргассово и Средиземное.
Способы измерения прозрачности воды имеют свою историю. Долгое время прозрачность определяли, опуская на глубину белый диск и отмечая тот момент, когда он перестаёт быть видимым с борта корабля. Таким способом прозрачность воды определяется ещё и теперь.
Солнечный свет и свет небесного свода, достигающий поверхности моря, частично отражается, а в определённой части проникает в толщу воды и освещает её на большую или меньшую глубину. Освещённость поверхностных слоёв моря зависит от многих причин: от географической широты места, от сезона года, от облачности, от высоты солнца над горизонтом, от количества и состояния влаги в атмосфере. Чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше проникает света под поверхность моря. Что же касается проникновения света в толщу воды, то это обусловливается количеством взвешенных в воде частиц (сестон), как живых (биосестон), так и неживых (абиосестон). Неживые тела в свою очередь можно разделить на минеральные и детрит, или остатки организмов. Количество света, проникающее в толщу воды, и глубина, на которую он проникает, определяют развитие в воде растительных организмов.
Количество света, проникающего под поверхность моря, в северных широтах относительно всегда меньше, чем в южных, вследствие более низкого стояния солнца, однако там это в летнее время в значительной степени компенсируется длительностью дня. В силу этого оказывается, что поверхность полярного моря получает в июне в общем то же количество света, что и под экватором, зато в зимнее время оно оказывается близким к нулю.
Наибольшая прозрачность воды, при определении её с помощью белого диска, была констатирована в Саргассовом море и равнялась 66,5 м. В Средиземном море отмечена прозрачность до 60 м, в Тихом океане до 59 м, в Индийском океане до 50 м. В Баренцовом море прозрачность не превышает 45 м, в Северном море 23 м, в Балтийском 13 м, в Белом 8–9 м. В Азовском море прозрачность не превышает 2,75 м, а в летнее время, когда в воде Азовского моря развивается громадное количество одноклеточных водорослей, прозрачность может составлять всего 10–12 см, т. е. белый диск на этой глубине исчезает из глаз наблюдателя (рис. 48).
Хотя в открытых морях свет и проникает на очень большую глубину, однако уже в толще первого метра он теряет половину своей силы, причём красные лучи поглощаются быстрее всего, а голубые и зелёные проникают всего глубже. В дестиллированной воде на глубину в 100 м могут доходить только зелёные, голубые и фиолетовые лучи. Даже человеческий глаз способен улавливать свет на очень большой глубине. Американец Биб, опустившийся в изобретённой им батисфере на глубину 900 м в районе Бермудских островов (Саргассово море), в верхних 50 м наблюдал зелёную окраску воды, на 60 м — зеленовато-синюю или сине-зелёную, на 180 м — ясный синий цвет, на 300 м — слабый черновато-синий и ещё на глубине 580 м улавливал последние следы света. Наиболее необходимые для фотосинтеза красные и жёлтые лучи затухают ранее всего.
При помощи различных приборов (фотографические пластинки, в последнее время различные фотоэлектрические приборы) свет удаётся констатировать на значительно больших глубинах. Однако для развития растительных организмов этого света уже недостаточно. Процесс фотосинтеза требует довольно большого количества света и преимущественно красной части спектра, поэтому уже на глубине 150–200 м даже в самых прозрачных морях растительные организмы исчезают (рис. 49).
Жить растения могут и на гораздо большей глубине, но процесс фотосинтеза настолько ослабевает, что они уже не могут создать необходимые для их питания вещества. Состояние, при котором процесс фотосинтеза как раз обеспечивает существование самого растительного организма, называют точкой компенсации. Это состояние соответствует обычно очень незначительной глубине (табл. 10).
Растительные организмы, находящиеся глубже, существуют уже, видимо, в условиях светового голодания. Они оказываются здесь в результате постоянного и неизбежного опускания вниз планктонных организмов, лишённых способов активного передвижения.
Нижняя граница распространения донной флоры в Балтийском море всего 20 м, у берегов Исландии 50 м, в Средиземном море 130–160 м. Что же касается наибольшего скопления растений, то оно располагается в более высоких горизонтах, но не в самых поверхностных.
Наибольшее скопление фитопланктона у побережий северо-западной Европы имеет место на глубине 10–30 м, у берегов Калифорнии и в Средиземном море на глубине 25–55 м. Глубже фитопланктон существует в более разрежённом состоянии. Обычно наблюдаемое слабое развитие планктона в поверхностных 10 м может быть следствием неблагоприятного воздействия прямых солнечных лучей, иногда сильного прогрева, иногда значительного опреснения и свойственных поверхностному слою сильных волнений и, само собой разумеется, постоянно идущего процесса опускания под влиянием тяжести.
В распространении растений в море, по сравнению с сушей, имеется несколько характерных особенностей. Растения в море дают картину гораздо более равномерного горизонтального распределения, чем на суше. Это находится в полном согласии с равномерностью распределения в воде света и растворённых питательных солей, отсутствием в воде фактора недостаточной влажности, часто тормозящего развитие растительности на суше, гораздо меньшей амплитудой колебаний температуры, отсутствием, например, таких явлений, как вечная мерзлота и низкая отрицательная температура. Но морские растения распределены более равномерно и по сравнению с морскими животными, поскольку нужные растениям питательные ресурсы — CO2 (+свет) и минеральные вещества — также распределены равномернее, чем питательные вещества для животных. Наконец, растения слабее реагируют в своём распространении на температурный фактор, нежели животные.
С неравномерностью проникновения лучей разной длины волны в толщу воды связано явление вертикальной зональности в преобладающей окраске животных и растений. Животные очень часто бывают окрашены в дополнительный цвет к той части спектра, которая проникает на данную глубину, в результате чего приобретают защитную окраску, кажутся серыми, незаметными. В верхних горизонтах животные большей частью окрашены в буровато-зеленоватые цвета, а глубже в красные. На больших глубинах, лишённых света, животные бывают большей частью или окрашены в чёрный цвет или совсем лишены окраски (депигментированы). Водоросли также дают смену окраски с глубиной — с зелёной на бурую, а дальше красную, в силу чего в самых верхних горизонтах преобладают зелёные водоросли, их сменяют бурые и глубже всего идут красные водоросли. У растений окраска приобретает не защитную роль, как у животных, а приспособительную к наилучшему использованию соответственных лучей спектра в целях фотосинтеза.
Способы измерения прозрачности воды имеют свою историю. Долгое время прозрачность определяли, опуская на глубину белый диск и отмечая тот момент, когда он перестаёт быть видимым с борта корабля. Таким способом прозрачность воды определяется ещё и теперь.
Солнечный свет и свет небесного свода, достигающий поверхности моря, частично отражается, а в определённой части проникает в толщу воды и освещает её на большую или меньшую глубину. Освещённость поверхностных слоёв моря зависит от многих причин: от географической широты места, от сезона года, от облачности, от высоты солнца над горизонтом, от количества и состояния влаги в атмосфере. Чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше проникает света под поверхность моря. Что же касается проникновения света в толщу воды, то это обусловливается количеством взвешенных в воде частиц (сестон), как живых (биосестон), так и неживых (абиосестон). Неживые тела в свою очередь можно разделить на минеральные и детрит, или остатки организмов. Количество света, проникающее в толщу воды, и глубина, на которую он проникает, определяют развитие в воде растительных организмов.
Количество света, проникающего под поверхность моря, в северных широтах относительно всегда меньше, чем в южных, вследствие более низкого стояния солнца, однако там это в летнее время в значительной степени компенсируется длительностью дня. В силу этого оказывается, что поверхность полярного моря получает в июне в общем то же количество света, что и под экватором, зато в зимнее время оно оказывается близким к нулю.
Наибольшая прозрачность воды, при определении её с помощью белого диска, была констатирована в Саргассовом море и равнялась 66,5 м. В Средиземном море отмечена прозрачность до 60 м, в Тихом океане до 59 м, в Индийском океане до 50 м. В Баренцовом море прозрачность не превышает 45 м, в Северном море 23 м, в Балтийском 13 м, в Белом 8–9 м. В Азовском море прозрачность не превышает 2,75 м, а в летнее время, когда в воде Азовского моря развивается громадное количество одноклеточных водорослей, прозрачность может составлять всего 10–12 см, т. е. белый диск на этой глубине исчезает из глаз наблюдателя (рис. 48).
Рисунок 48. Сопоставление прозрачности воды Азовского и Саргассова морей.
Хотя в открытых морях свет и проникает на очень большую глубину, однако уже в толще первого метра он теряет половину своей силы, причём красные лучи поглощаются быстрее всего, а голубые и зелёные проникают всего глубже. В дестиллированной воде на глубину в 100 м могут доходить только зелёные, голубые и фиолетовые лучи. Даже человеческий глаз способен улавливать свет на очень большой глубине. Американец Биб, опустившийся в изобретённой им батисфере на глубину 900 м в районе Бермудских островов (Саргассово море), в верхних 50 м наблюдал зелёную окраску воды, на 60 м — зеленовато-синюю или сине-зелёную, на 180 м — ясный синий цвет, на 300 м — слабый черновато-синий и ещё на глубине 580 м улавливал последние следы света. Наиболее необходимые для фотосинтеза красные и жёлтые лучи затухают ранее всего.
| Глубина в м | Части спектра и длина волны | ||
|---|---|---|---|
| жёлтый 6 000 Å | зелёный 5 300 Å | голубой 4 800 Å | |
| 0 | 100 | 100 | 100 |
| 5 | 18 | 35 | 26 |
| 10 | 1,8 | 16 | 7,8 |
| 15 | 0,53 | 7,6 | 3,9 |
| 20 | 0,27 | 5,7 | 2,3 |
| 30 | 0,012 | 0,12 | 0,082 |
При помощи различных приборов (фотографические пластинки, в последнее время различные фотоэлектрические приборы) свет удаётся констатировать на значительно больших глубинах. Однако для развития растительных организмов этого света уже недостаточно. Процесс фотосинтеза требует довольно большого количества света и преимущественно красной части спектра, поэтому уже на глубине 150–200 м даже в самых прозрачных морях растительные организмы исчезают (рис. 49).
Рисунок 49. Проникновение света вглубь моря.
Жить растения могут и на гораздо большей глубине, но процесс фотосинтеза настолько ослабевает, что они уже не могут создать необходимые для их питания вещества. Состояние, при котором процесс фотосинтеза как раз обеспечивает существование самого растительного организма, называют точкой компенсации. Это состояние соответствует обычно очень незначительной глубине (табл. 10).
| Район | Положение точки компенсации в м |
|---|---|
| Саргассово море | 100 |
| Английский канал | 45 |
| Западное побережье Канады | 10–19 |
Растительные организмы, находящиеся глубже, существуют уже, видимо, в условиях светового голодания. Они оказываются здесь в результате постоянного и неизбежного опускания вниз планктонных организмов, лишённых способов активного передвижения.
Нижняя граница распространения донной флоры в Балтийском море всего 20 м, у берегов Исландии 50 м, в Средиземном море 130–160 м. Что же касается наибольшего скопления растений, то оно располагается в более высоких горизонтах, но не в самых поверхностных.
Наибольшее скопление фитопланктона у побережий северо-западной Европы имеет место на глубине 10–30 м, у берегов Калифорнии и в Средиземном море на глубине 25–55 м. Глубже фитопланктон существует в более разрежённом состоянии. Обычно наблюдаемое слабое развитие планктона в поверхностных 10 м может быть следствием неблагоприятного воздействия прямых солнечных лучей, иногда сильного прогрева, иногда значительного опреснения и свойственных поверхностному слою сильных волнений и, само собой разумеется, постоянно идущего процесса опускания под влиянием тяжести.
В распространении растений в море, по сравнению с сушей, имеется несколько характерных особенностей. Растения в море дают картину гораздо более равномерного горизонтального распределения, чем на суше. Это находится в полном согласии с равномерностью распределения в воде света и растворённых питательных солей, отсутствием в воде фактора недостаточной влажности, часто тормозящего развитие растительности на суше, гораздо меньшей амплитудой колебаний температуры, отсутствием, например, таких явлений, как вечная мерзлота и низкая отрицательная температура. Но морские растения распределены более равномерно и по сравнению с морскими животными, поскольку нужные растениям питательные ресурсы — CO2 (+свет) и минеральные вещества — также распределены равномернее, чем питательные вещества для животных. Наконец, растения слабее реагируют в своём распространении на температурный фактор, нежели животные.
С неравномерностью проникновения лучей разной длины волны в толщу воды связано явление вертикальной зональности в преобладающей окраске животных и растений. Животные очень часто бывают окрашены в дополнительный цвет к той части спектра, которая проникает на данную глубину, в результате чего приобретают защитную окраску, кажутся серыми, незаметными. В верхних горизонтах животные большей частью окрашены в буровато-зеленоватые цвета, а глубже в красные. На больших глубинах, лишённых света, животные бывают большей частью или окрашены в чёрный цвет или совсем лишены окраски (депигментированы). Водоросли также дают смену окраски с глубиной — с зелёной на бурую, а дальше красную, в силу чего в самых верхних горизонтах преобладают зелёные водоросли, их сменяют бурые и глубже всего идут красные водоросли. У растений окраска приобретает не защитную роль, как у животных, а приспособительную к наилучшему использованию соответственных лучей спектра в целях фотосинтеза.