Питательные соли
Чрезвычайно большое значение для развития в морях растительной жизни имеют так называемые питательные соли — все те минеральные вещества, без которых развитие организма невозможно. На суше растения получают все эти вещества и воду из почвы, в море — непосредственно из омывающей растение воды. В характере же потребных растению соединений между морем и сушей различий нет.
Среди веществ, растворённых в воде и необходимых растениям для построения тела, большинство всегда присутствует в морской воде в достаточных количествах. Другие находятся в растворе в очень небольшом количестве, и по использовании их развивающимся фитопланктоном развитие последнего затормаживается. Таким образом, ограничивающее (лимитирующее) действие на развитие растений в море оказывает недостача только в некоторых солях, называемых в силу этого минимум — солями. К ним обычно относят соединения фосфора и азота, а иногда также и кремния, для тех растений, которые, подобно диатомовым, требуют для построения скелета больших количеств кремнезёма. Совершенно таким же образом и для сухопутных растений требуются удобрения с азотом и фосфором в определённых соединениях. В этом смысле плодородие почв и воды базируется в части минерального питания на сходных основах. Многие обобщения и достижения, которыми располагает современное почвоведение, могут быть перенесены и на водоёмы. Подобна тому как и для почв, на них возможно применение удобрений. На маленьких водоёмах — прудах — это уже давно практикуется, но сейчас поставлена проблема удобрения и морских водоёмов, так как нередко развитие морских растений, особенно планктона открытых частей, тормозится или даже полностью приостанавливается из-за отсутствия в воде соединений азота и фосфора.
Количество азота, растворённого в воде, относительно меньше, чем в воздухе. В атмосфере количество кислорода к азоту относится как 1:4, а в воде как 1:2. Однако этот элементарный азот, так же как и на суше, непосредственно растениями усваиваться не может. Так же как и в наземных почвах, в морской воде может иметь место процесс связывания азота микроорганизмами (некоторые бактерии и дрожжевые грибки). В растворённом виде в морской воде азот может находиться также в связанном состоянии в виде растворённого органического вещества (аминокислот). Это так называемый альбуминоидный азот, но он в питание растениям идёт в минимальных количествах.
Гораздо большее значение в питании водных растений имеет азот в различных органических соединениях — нитратах, нитритах и аммиаке. Общее количество этих трёх типов соединений азота очень невелико и исчисляется обычно десятками или сотнями миллиграммов в кубическом метре воды, т. е. даёт концентрацию в 50 000 раз меньшую, чем концентрация основного солевого состава. Однако морские организмы обладают способностью извлекать из окружающей их воды вещества, находящиеся в ничтожно малых концентрациях, даже в более слабых, чем концентрации соединений азота.
Весьма вероятно, что в морской воде, как и в почвах, при содействии бактерий идут процессы денитрификации и нитрификации (рис. 51). Белковые вещества в процессе минерализации под действием микроорганизмов дают аммиак. Процессы нитрификации переводят аммиак через нитриты до нитратов. Процесс денитрификации идёт в обратном направлении. Количество аммиака в морской воде обычно очень незначительно — от нуля до 0,02–0,13 мг/л, и только в придаточных морях в глубинных водах иногда возрастает до 1–1,5 мг/л.
Нитриты в морской воде встречаются в малых количествах, так что основную роль в питании морских растений играют нитраты (соединения азотной кислоты). В глубинных водах океанов и морей нитратов обычно бывает много, но в той поверхностной зоне, где развиваются растения, количество нитратов бывает мало, а иногда падает до нуля (рис. 52).
Вследствие отмирания организмов и опускания их на глубины соединения азота всё время убывают из верхних слоёв моря и накопляются в глубинных. Они могут поступать вновь вместе с береговым стоком (речными водами, тающими снегами и т. п.), но это количество невелико. Главные массы нитратов, обеспечивающих плодородие верхнего слоя открытых частей морей, поднимаются из более глубоких, богатых нитратами слоёв, при вертикальном перемешивании вод вследствие охлаждения поверхностных слоёв моря и уменьшения притока пресных вод с суши.
Фосфор морские растения получают из фосфатов (соединений фосфорной кислоты). Так же, как и нитраты, они накопляются в глубоких слоях моря (десятки миллиграммов в одном кубическом метре воды) и в период усиленной вегетации фитопланктона исчезают из воды в зоне фотосинтеза. Во время весенней и зимней вертикальной циркуляции количество фосфатов здесь снова возрастает.
Количество фосфатов и нитратов в поверхностных водах открытых частей океанов обычно невелико, поэтому и развитие фитопланктона (биологическая продуктивность) имеет очень ограниченный характер. В областях упоминавшихся выше пяти больших халистатических областей океанов, в центрах больших кольцевых вращений вод, изолированных от привноса новых фосфатов и нитратов со стороны, и в силу постоянного сильного прогрева поверхностных вод, почти не поддающихся процессам вертикальной циркуляции, продуктивность фитопланктона чрезвычайно слабо выражена. Это настоящие пустыни моря, поражающие наблюдателя прозрачностью вод и необыкновенно красивой тёмно-синей окраской.
Из морей, вдающихся в сушу, обычно отличающихся обилием жизни, резко выделяется своей исключительной количественной бедностью жизни Средиземное море, несмотря на большое качественное разнообразие населяющих его воды растений и животных. В данном случае бедность моря обусловливается очень малым притоком речных вод, всегда снабжающих внутренние моря фосфатами и нитратами, а с другой стороны, очень слабой вертикальной циркуляцией, не поднимающей с глубин накопляющихся там питательных солей, которых здесь к тому же значительно меньше, чем в открытых океанах.
Совсем иная картина у нас в Азовском море. Донские воды обильно" снабжают этот мелкий водоём питательными солями. Сильный процесс перемешивания всегда поднимает со дна опускающиеся органические соединения, снова и снова вступающие в круговорот. Бурное развитие фитопланктона весь летний период обеспечивает всем животным организмам обильное питание. В результате Азовское море — самый продуктивный морской водоём мира.
Среди веществ, растворённых в воде и необходимых растениям для построения тела, большинство всегда присутствует в морской воде в достаточных количествах. Другие находятся в растворе в очень небольшом количестве, и по использовании их развивающимся фитопланктоном развитие последнего затормаживается. Таким образом, ограничивающее (лимитирующее) действие на развитие растений в море оказывает недостача только в некоторых солях, называемых в силу этого минимум — солями. К ним обычно относят соединения фосфора и азота, а иногда также и кремния, для тех растений, которые, подобно диатомовым, требуют для построения скелета больших количеств кремнезёма. Совершенно таким же образом и для сухопутных растений требуются удобрения с азотом и фосфором в определённых соединениях. В этом смысле плодородие почв и воды базируется в части минерального питания на сходных основах. Многие обобщения и достижения, которыми располагает современное почвоведение, могут быть перенесены и на водоёмы. Подобна тому как и для почв, на них возможно применение удобрений. На маленьких водоёмах — прудах — это уже давно практикуется, но сейчас поставлена проблема удобрения и морских водоёмов, так как нередко развитие морских растений, особенно планктона открытых частей, тормозится или даже полностью приостанавливается из-за отсутствия в воде соединений азота и фосфора.
Количество азота, растворённого в воде, относительно меньше, чем в воздухе. В атмосфере количество кислорода к азоту относится как 1:4, а в воде как 1:2. Однако этот элементарный азот, так же как и на суше, непосредственно растениями усваиваться не может. Так же как и в наземных почвах, в морской воде может иметь место процесс связывания азота микроорганизмами (некоторые бактерии и дрожжевые грибки). В растворённом виде в морской воде азот может находиться также в связанном состоянии в виде растворённого органического вещества (аминокислот). Это так называемый альбуминоидный азот, но он в питание растениям идёт в минимальных количествах.
Гораздо большее значение в питании водных растений имеет азот в различных органических соединениях — нитратах, нитритах и аммиаке. Общее количество этих трёх типов соединений азота очень невелико и исчисляется обычно десятками или сотнями миллиграммов в кубическом метре воды, т. е. даёт концентрацию в 50 000 раз меньшую, чем концентрация основного солевого состава. Однако морские организмы обладают способностью извлекать из окружающей их воды вещества, находящиеся в ничтожно малых концентрациях, даже в более слабых, чем концентрации соединений азота.
Весьма вероятно, что в морской воде, как и в почвах, при содействии бактерий идут процессы денитрификации и нитрификации (рис. 51). Белковые вещества в процессе минерализации под действием микроорганизмов дают аммиак. Процессы нитрификации переводят аммиак через нитриты до нитратов. Процесс денитрификации идёт в обратном направлении. Количество аммиака в морской воде обычно очень незначительно — от нуля до 0,02–0,13 мг/л, и только в придаточных морях в глубинных водах иногда возрастает до 1–1,5 мг/л.
Рисунок 51. Схема круговорота органического вещества в море.
Нитриты в морской воде встречаются в малых количествах, так что основную роль в питании морских растений играют нитраты (соединения азотной кислоты). В глубинных водах океанов и морей нитратов обычно бывает много, но в той поверхностной зоне, где развиваются растения, количество нитратов бывает мало, а иногда падает до нуля (рис. 52).
Рисунок 52. Изменение с глубиной содержания фосфатов, нитратов и аммиака в открытом океане.
Вследствие отмирания организмов и опускания их на глубины соединения азота всё время убывают из верхних слоёв моря и накопляются в глубинных. Они могут поступать вновь вместе с береговым стоком (речными водами, тающими снегами и т. п.), но это количество невелико. Главные массы нитратов, обеспечивающих плодородие верхнего слоя открытых частей морей, поднимаются из более глубоких, богатых нитратами слоёв, при вертикальном перемешивании вод вследствие охлаждения поверхностных слоёв моря и уменьшения притока пресных вод с суши.
Фосфор морские растения получают из фосфатов (соединений фосфорной кислоты). Так же, как и нитраты, они накопляются в глубоких слоях моря (десятки миллиграммов в одном кубическом метре воды) и в период усиленной вегетации фитопланктона исчезают из воды в зоне фотосинтеза. Во время весенней и зимней вертикальной циркуляции количество фосфатов здесь снова возрастает.
Количество фосфатов и нитратов в поверхностных водах открытых частей океанов обычно невелико, поэтому и развитие фитопланктона (биологическая продуктивность) имеет очень ограниченный характер. В областях упоминавшихся выше пяти больших халистатических областей океанов, в центрах больших кольцевых вращений вод, изолированных от привноса новых фосфатов и нитратов со стороны, и в силу постоянного сильного прогрева поверхностных вод, почти не поддающихся процессам вертикальной циркуляции, продуктивность фитопланктона чрезвычайно слабо выражена. Это настоящие пустыни моря, поражающие наблюдателя прозрачностью вод и необыкновенно красивой тёмно-синей окраской.
Из морей, вдающихся в сушу, обычно отличающихся обилием жизни, резко выделяется своей исключительной количественной бедностью жизни Средиземное море, несмотря на большое качественное разнообразие населяющих его воды растений и животных. В данном случае бедность моря обусловливается очень малым притоком речных вод, всегда снабжающих внутренние моря фосфатами и нитратами, а с другой стороны, очень слабой вертикальной циркуляцией, не поднимающей с глубин накопляющихся там питательных солей, которых здесь к тому же значительно меньше, чем в открытых океанах.
Совсем иная картина у нас в Азовском море. Донские воды обильно" снабжают этот мелкий водоём питательными солями. Сильный процесс перемешивания всегда поднимает со дна опускающиеся органические соединения, снова и снова вступающие в круговорот. Бурное развитие фитопланктона весь летний период обеспечивает всем животным организмам обильное питание. В результате Азовское море — самый продуктивный морской водоём мира.