Биологическая структура океана
Когда мы изучаем распределение жизни в океане, мы можем наблюдать в разных частях Мирового океана различный состав населения и разные формы биологических явлений. Сравним, например, наше Баренцово море со Средиземным. Прежде всего мы почти не найдём одинаковых растений и животных. Ламинарии и фукусы, громадными скоплениями опоясывающие южные и юго-восточные побережья Баренцова моря, сменяются цистозирой, филлофорой и другими. Ни трески, ни пикши, ни морского окуня мы не найдём в Средиземном море, — здесь их заменяют анчоус, сардина, скумбрия, кефаль, тунец и другие рыбы. В Средиземном море мы увидим громадных морских черепах, в планктоне — массу радиолярий, в бентосе — много различных крабов, головоногих моллюсков, промысловых губок, благородный коралл...
Ничего этого почти нет в Баренцовом море, но зато здесь мы встретим гренландского тюленя, нерпу, белуху, иногда настоящего беззубого кита, такие виды морских ежей и звёзд, которых нет в Средиземном море. Мы не найдём здесь и богатой, как в Баренцовом море, жизни на осушаемой приливо-отливной полосе, потому что нет самой осушаемой зоны — Средиземное море лишено приливов и отливов. Баренцово море — биологически очень продуктивный район, а Средиземное — один из самых бедных. Одним словом, какую бы характерную биологическую особенность мы ни взяли, мы обнаружим резкое различие между этими двумя морями.
Итак, перемещаясь из одних частей океана в другие в горизонтальном и вертикальном направлениях, мы можем наблюдать изменения самого различного характера — меняются качественный состав и количественное распределение флоры и фауны, пищевые связи между организмами, характер их вертикального распределения, форма и химический состав скелета, способы передвижения, окраска. С другой стороны, при передвижении из одних частей океана в другие, часто значительно удалённые, мы можем наблюдать и повторяемость биологических явлений, а иногда и сходство флористического и фаунистического состава, при всех чертах различий. Будем ли мы передвигаться в меридиональном направлении, из высоких широт в экваториальную зону и дальше к противоположному полюсу, или в широтном направлении, поперёк океана, или, наконец, из одного океана в другой, всякий раз, рассматривая смены в явлениях жизни в самом большом плане, мы будем наблюдать или нарастающие различия, или появление черт сходства, или, иначе говоря, какие-то явления симметрии.
Симметрией принято называть такое пространственное расположение сходных между собой частей целого, когда они (сходные части) располагаются по отношению к целому в определённом порядке: или по противоположным сторонам, или правильно вокруг какого-то центра, или вокруг определённой оси.
Ничего удивительного в симметричном расположении явлений жизни в океанах нет. Если мы возьмём распределение основных факторов среды, то и тут с ещё большей ясностью мы увидим такие же явления симметричного сходства. Температура поверхностной воды океана в экваториальной зоне достигает 27–30°. Если удаляться от экватора в сторону того или иного полюса, температура воды будет падать, и в приполярных областях опустится ниже нуля. Система течений, как мы видели, такова, что в Тихом и Атлантическом океанах, а в южном полушарии и в Индийском, создаются вполне сходные циркуляции и образуются 5 халистатических зон. При этом в каждом из двух первых океанов к северу и югу от экватора системы циркуляции очень сходны, только движутся в разные стороны — в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном — против. Сходны между собой восточная и западная стороны океанов и рельеф их. Такие же черты сходства между разными частями каждого океана и обоих океанов между собой можно видеть на распределении грунтов и на целом ряде других особенностей, из которых очень большое значение имеет распределение света, в значительной степени обусловливающее процесс фотосинтеза, а через него и явление биологической продуктивности. Полярные области Арктики и Антарктики с их плавучими льдами характеризуются низким стоянием солнца, летним полярным днём и столь же длинной зимней ночью.
Всё сказанное даёт возможность в биологической структуре океана наметить как бы три плоскости симметрии. Экваториальная плоскость делит Тихий и Атлантический океаны на северную и южную части и представляет собой как бы плоскость зеркальной симметрии — сходные части не тождественны, но сходны, как предмет и его изображение в зеркале.
Другая плоскость, проходя в меридиональном направлении через центральные части американского и евразиатско-африканского континентальных массивов, как бы выражает сходство в биологической структуре между обоими океанами. Эта плоскость двулучевой симметрии — совпадающие в них части имеют прямое совпадение, а не обратное, как в зеркале.
Третья плоскость 2 разрезает каждый океан вдоль на две части — восточную и западную, и сходство между этими двумя частями—опять сходство зеркального изображения. Все три плоскости делят Мировой океан на восемь частей, показывающих поразительные черты сходства друг с другом в разных комбинациях.
Конечно, при всех чертах сходства имеются и черты различий, и о них забывать нельзя, т. е. наряду с ясными чертами симметрии имеются и различия, обусловливаемые различием в систематическом составе населения, в конфигурации дна и в очертаниях ограничивающих океаны континентальных массивов, в циркуляции водной массы и т. д.
Почти 100 лет назад зоологи обратили внимание на явление, которому было дано название биполярного распространения морских животных (рис. 71).
Под этим понятием разумеют наличие некоторых видов, а также и более крупных систематических групп растений и животных в холодных зонах северного и южного полушарий, при отсутствии их в экваториальной полосе Однако в последнее время стали обращать внимание на гораздо более широкие и глубокие черты сходства в структуре жизненных явлений в северной и южной половинах Атлантического и Тихого океанов, которые можно в целом рассматривать, как явление широтной симметрии в биологической структуре океана. Мы не сумеем найти, пожалуй, ни одного массового биологического явления в океане, которое не укладывалось бы в закономерности широтной симметрии.
Видовое обилие, систематический состав, количественное развитие, развитие личиночных стадий, биологические циклы, явление заботы о потомстве, темп роста и продолжительность жизни, отложение жира, характер скелета, структура пищевых цепей и многие другие показатели претерпевают определённые изменения, если продвигаться с севера на юг, и снова начинают повторяться в обратном порядке в южном полушарии. Такая зональность стоит в тесной связи в первую очередь с изменением температурного режима океана, в котором можно различать пять широтных зон: две приполярные с постоянной очень низкой температурой, плавучими льдами, полярной ночью и летним днём, две умеренные зоны с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры и одну экваториальную с постоянными высокими температурами. Остановимся на некоторых примерах подробнее.
Ничего этого почти нет в Баренцовом море, но зато здесь мы встретим гренландского тюленя, нерпу, белуху, иногда настоящего беззубого кита, такие виды морских ежей и звёзд, которых нет в Средиземном море. Мы не найдём здесь и богатой, как в Баренцовом море, жизни на осушаемой приливо-отливной полосе, потому что нет самой осушаемой зоны — Средиземное море лишено приливов и отливов. Баренцово море — биологически очень продуктивный район, а Средиземное — один из самых бедных. Одним словом, какую бы характерную биологическую особенность мы ни взяли, мы обнаружим резкое различие между этими двумя морями.
Итак, перемещаясь из одних частей океана в другие в горизонтальном и вертикальном направлениях, мы можем наблюдать изменения самого различного характера — меняются качественный состав и количественное распределение флоры и фауны, пищевые связи между организмами, характер их вертикального распределения, форма и химический состав скелета, способы передвижения, окраска. С другой стороны, при передвижении из одних частей океана в другие, часто значительно удалённые, мы можем наблюдать и повторяемость биологических явлений, а иногда и сходство флористического и фаунистического состава, при всех чертах различий. Будем ли мы передвигаться в меридиональном направлении, из высоких широт в экваториальную зону и дальше к противоположному полюсу, или в широтном направлении, поперёк океана, или, наконец, из одного океана в другой, всякий раз, рассматривая смены в явлениях жизни в самом большом плане, мы будем наблюдать или нарастающие различия, или появление черт сходства, или, иначе говоря, какие-то явления симметрии.
Симметрией принято называть такое пространственное расположение сходных между собой частей целого, когда они (сходные части) располагаются по отношению к целому в определённом порядке: или по противоположным сторонам, или правильно вокруг какого-то центра, или вокруг определённой оси.
Ничего удивительного в симметричном расположении явлений жизни в океанах нет. Если мы возьмём распределение основных факторов среды, то и тут с ещё большей ясностью мы увидим такие же явления симметричного сходства. Температура поверхностной воды океана в экваториальной зоне достигает 27–30°. Если удаляться от экватора в сторону того или иного полюса, температура воды будет падать, и в приполярных областях опустится ниже нуля. Система течений, как мы видели, такова, что в Тихом и Атлантическом океанах, а в южном полушарии и в Индийском, создаются вполне сходные циркуляции и образуются 5 халистатических зон. При этом в каждом из двух первых океанов к северу и югу от экватора системы циркуляции очень сходны, только движутся в разные стороны — в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном — против. Сходны между собой восточная и западная стороны океанов и рельеф их. Такие же черты сходства между разными частями каждого океана и обоих океанов между собой можно видеть на распределении грунтов и на целом ряде других особенностей, из которых очень большое значение имеет распределение света, в значительной степени обусловливающее процесс фотосинтеза, а через него и явление биологической продуктивности. Полярные области Арктики и Антарктики с их плавучими льдами характеризуются низким стоянием солнца, летним полярным днём и столь же длинной зимней ночью.
Всё сказанное даёт возможность в биологической структуре океана наметить как бы три плоскости симметрии. Экваториальная плоскость делит Тихий и Атлантический океаны на северную и южную части и представляет собой как бы плоскость зеркальной симметрии — сходные части не тождественны, но сходны, как предмет и его изображение в зеркале.
Другая плоскость, проходя в меридиональном направлении через центральные части американского и евразиатско-африканского континентальных массивов, как бы выражает сходство в биологической структуре между обоими океанами. Эта плоскость двулучевой симметрии — совпадающие в них части имеют прямое совпадение, а не обратное, как в зеркале.
Третья плоскость 2 разрезает каждый океан вдоль на две части — восточную и западную, и сходство между этими двумя частями—опять сходство зеркального изображения. Все три плоскости делят Мировой океан на восемь частей, показывающих поразительные черты сходства друг с другом в разных комбинациях.
Конечно, при всех чертах сходства имеются и черты различий, и о них забывать нельзя, т. е. наряду с ясными чертами симметрии имеются и различия, обусловливаемые различием в систематическом составе населения, в конфигурации дна и в очертаниях ограничивающих океаны континентальных массивов, в циркуляции водной массы и т. д.
Почти 100 лет назад зоологи обратили внимание на явление, которому было дано название биполярного распространения морских животных (рис. 71).
Рисунок 71. Биполярное распространение разных видов сардины (по А. Световидову).
Под этим понятием разумеют наличие некоторых видов, а также и более крупных систематических групп растений и животных в холодных зонах северного и южного полушарий, при отсутствии их в экваториальной полосе Однако в последнее время стали обращать внимание на гораздо более широкие и глубокие черты сходства в структуре жизненных явлений в северной и южной половинах Атлантического и Тихого океанов, которые можно в целом рассматривать, как явление широтной симметрии в биологической структуре океана. Мы не сумеем найти, пожалуй, ни одного массового биологического явления в океане, которое не укладывалось бы в закономерности широтной симметрии.
Видовое обилие, систематический состав, количественное развитие, развитие личиночных стадий, биологические циклы, явление заботы о потомстве, темп роста и продолжительность жизни, отложение жира, характер скелета, структура пищевых цепей и многие другие показатели претерпевают определённые изменения, если продвигаться с севера на юг, и снова начинают повторяться в обратном порядке в южном полушарии. Такая зональность стоит в тесной связи в первую очередь с изменением температурного режима океана, в котором можно различать пять широтных зон: две приполярные с постоянной очень низкой температурой, плавучими льдами, полярной ночью и летним днём, две умеренные зоны с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры и одну экваториальную с постоянными высокими температурами. Остановимся на некоторых примерах подробнее.