В 1953 г. в одном японском
селении люди начали болеть какой-то
непонятной болезнью. Она поражала
нервную систему: у больных нарушалась
координация движений, они теряли
слух, зрение, рассудок.
Врачи поставили диагноз:
отравление ртутью. Но откуда
взялась эта ртуть? Правда, поселок
находился рядом с морским
заливом, куда химический завод
сбрасывал свои отходы, в том
числе и ртуть. Но содержание
ртути в морской воде было
ничтожным.
Чтобы объяснить причины
этого происшествия, начать придется
несколько издалека. Мы знаем,
что в природе почти нет
живых существ, которые сами
не поедали бы других или
не служили кому-либо пищей.
Растения служат пищей
для множества насекомых. Насекомые
– основная добыча лягушек.
Лягушки – излюбленная пища
для некоторых змей, например
ужей. Змеями питается орел-змееяд.
У хищника нет заметных крупных
врагов, но ему не дают покоя
клещи и прочие паразиты.
Перечисленные животные
составляют «звенья» (уровни) одной
пищевой цепи. Первый уровень
в любой цепи, как правило, - зеленые
растения.
В этой цепи не
может быть бесконечного числа
уровней. Дело в том, что
на каждом следующем уровне
биомасса уменьшается в десятки
раз. Из 1000 кг растений лось
сможет «построить» 100 кг своего
тела. А тигру, чтобы увеличить
массу тела на 10 кг, требуется
100 кг лосиного мяса. Поэтому в
пищевых цепях обычно 3-4 уровня. Закономерность
эта называется экологической
пирамидой. Каждая следующая «ступенька»
пирамиды гораздо меньше предыдущей.
Особенно длинны часто
бывают паразитические цепи питания.
В теле гусениц паразитируют
личинки мух, в личинках мух
– черви-нематоды, в червях –
бактерии, а в бактериях – вирусы.
Вершиной многих цепей
питания является человек. Чем
выше плотность населения какой-либо
страны, тем короче здесь основная
пищевая цепочка, т.е.
- 3 -
людям приходится питаться
преимущественно растительной пищей.
Пища жителей Китая или Индии
– преимущественно вегетарианская.
В пищевом рационе населения
стран Европы и Америки доля
мяса и рыбы значительно больше.
Вернемся теперь к
случаю в японской деревне.
Что же произошло? Оказывается,
ртуть, как и многие другие
ядовитые продукты, может накапливаться
в цепях питания от уровня
к уровню. Содержание ртути неуклонно
нарастает в пищевой цепи от
бактерий и водорослей до рыб.
Выше всего содержание ртути,
как нетрудно догадаться, в организмах
рыб-хищников: акул, щук, тунцов. Ртуть,
выброшенная в водоем, в конце
концов, «собранная по крупинке»,
вместе с выловленной рыбой
оказывается на столе человека.
Так и попала она в пищу
жителей японской деревушки.
Вредные вещества, где
бы и когда бы они ни были
выброшены человеком в природу,
пройдя по цепям питания, очень
часто никуда не «исчезают», а
«возвращаются» и бьют рикошетом
по здоровью людей.
В своем реферате
я бы хотела подробнее остановиться
на пищевых цепях моря.
За мелким шельфовым
морем, там, где материковый
склон более или менее круто
обрывается к глубоководной равнине,
начинается собственно океан,
зона открытого моря. Вода здесь
преимущественно прозрачная и
синяя; это связано с отсутствием
взвешенных неорганических веществ
и меньшим количеством микроскопически
малых планктонных растений (фитопланктона)
и животных (зоопланктона). В некоторых
областях океану присуща особенно
яркая синяя окраска: пример
тому — Саргассово море в
западной части Северной Атлантики.
В
- 4 -
подобных случаях говорят
об океанских «пустынях». Здесь
даже на глубине 1000 м можно
с помощью чувствительной измерительной
аппаратуры обнаружить следы
солнечного света, правда, только
в сине-зеленой области спектра.
Для открытого моря характерно
полное отсутствие в составе
зоопланктона личинок донных
животных (ракообразных, моллюсков,
иглокожих), число которых в зоне
континентального склона резко
убывает по мере удаления от
берега. Только там, где есть
течения, идущие от материков
в океан, в планктоне можно
иногда обнаружить высокую плотность
личинок бентосных животных.
В противоположность
зоне мелководий в открытом
море не бывает существенных
колебаний солености и температуры.
В среднем соленость воды составляет
около 35‰, достигая в тропиках
при сильном испарении 37‰.
Вода в тропиках прогревается
до 27° С, тогда как в высоких
широтах охлаждается примерно
до 4° С. Сезонные колебания
температуры как в тропиках, так
и в полярных областях составляют
менее 2°. Лишь в умеренных
широтах их амплитуда достигает
10°. Эти колебания температуры
можно обнаружить только в
поверхностных слоях воды до
глубины 100-150м. Приповерхностные
слои воды в тропических и
субтропических областях нагреваются
солнцем особенно сильно. Этот
теплый и более легкий слой
воды достигает толщины 50-100 м;
ниже располагается холодная
и более плотная вода глубин.
Между двумя этими массами
воды расположен слой резкого
перепада температур, являющийся
барьером для многих мелких
планктонных организмов из-за
резких изменений температуры,
а иногда и солености, препятствующих
также перемещению кислорода
и питательных веществ сверху
вниз.
Как на широких океанских
просторах, так и на мелководьях
единственным источником энергии
для всех форм жизни является
солнечный свет. В результате
- 5-
процесса фотосинтеза
растительный планктон с помощью
хлорофилла создает органические
вещества из воды и углекислого
газа. Эта так называемая первичная
продукция образуется в прозрачной
океанской воде до глубины
100, максимум 200 м, то есть только
в освещенной (эуфотической) зоне. К
ней примыкает сумеречная зона,
простирающаяся до глубины 800
м.
Морской растительный
планктон состоит преимущественно
из разнообразных диатомовых
водорослей (класс Diatomeae) и динофлагеллят
из жгутиковых (класс Flagellatae). Для
их роста нужен не только
свет, но и присутствие определенных
минеральных солей. Особенно важны
фосфаты и нитраты, но необходимы
также железо, марганец и некоторые
витамины, например витамин В12. Кроме
того, диатомовым водорослям для
построения их раковин нужны
соли кремниевой кислоты (силикаты).
Большинство этих веществ распределено
в океане весьма неравномерно.
Только на глубинах свыше 1000
м имеются богатые резервы
фосфатов, которые, однако, оставаясь
там, не могут быть использованы
н одним живым существом.
Когда весной с увеличением
длины дня в высоких широтах
начинается быстрое размножение
растительного планктона, в освещенной
зоне вскоре кончаются все
запасы минеральных солей. Только
вблизи побережий (например, у
Перу или Западной Африки), где
глубинные воды поднимаются к
поверхности, существует постоянный
приток минеральных веществ. Поэтому
там почти круглый год обильно
развивается фитопланктон. Увеличение
первичной продукции отмечается
и в некоторых экваториальных
участках океанов, где под влиянием
расходящихся поверхностных течений
поднимаются наверх глубинные
воды. Она велика в холодных
зонах, для которых характерен
сильный вертикальный обмен водных
масс, но самая обильная первичная
продукция
- 6 -
отмечена все-таки в
зоне подъема глубинных вод
у западных побережий некоторых
материков. Напротив, огромные пространства
открытого моря сравнительно
малопродуктивны. Тем не менее
общая продукция органических
веществ, поставляемая Мировым
океаном, в 2-3 раза выше, чем
продуктивность суши 1. Правда, если
принять во внимание, что океаны
занимают 71 % территории нашей планеты,
то придется оценить их первичную
продукцию как относительно малую.
По подсчетам, в Мировом океане
15 млрд. т углерода ежегодно включается
в новообразованные органические
вещества, что соответствует примерно
500 млрд. т свежего фитопланктона.
Органические вещества,
синтезированные водорослями, передаются
по пищевым цепям прямо или
косвенно всем живым существам
моря. Второе звено такой пищевой
цепи - животные-фильтраторы. Составляющие
растительный планктон организмы
микроскопически малы, их размеры
всего от 0,002 до 1 мм. Правда, нередко
они образуют колонии, величина
которых, однако, не превышает
5 мм. Тем, кто питается этой
растительной пищей, необходимы
особые фильтрующие устройства.
Действительно, многие виды веслоногих
рачков (к примеру, представители
рода Са1апиs) обладают фильтрующим
ротовым аппаратом, несущим тонкие
перистые выросты; с его по
мощью они могут постоянно
процеживать воду. Типичными фильтраторами
являются также относящиеся к
оболочникам сальпы (класс
Thaliacea) и аппендикулярии (класс Appendicularia);
1Это утверждение в
настоящее время считается неверным.
Первичная биологическая продуктивность
суши оценивается 115 млрд. т в
год, а для океана лишь –
55 млрд. т в год, то есть в
2 с лишним раза ниже. С учетом
продукции, производимой ультрамелкими
организмами планктона (этот раздел
знаний начал развиваться совсем
недавно) разница, возможно, не
так велика, но океан в целом
менее продуктивен, чем суша.
Первичная продукция
органических веществ в Мировом
океане, образующаяся за счет
фитопланктона (в мг углерода
на 1 м2 в день).
они имеют столь
тонкий фильтрующий аппарат, что
могут улавливать мельчайшие
планктонные организмы, проходящие
сквозь самые мелкие планктонные
сетки с шириной ячеек всего
0,05 мм. Некоторые живущие огромными
стаями виды рыб, например южноамериканские
анчоусы (Engrauslis ringens), приспособились
к питанию растительным планктоном.
Они пропускают воду через
открытый рот и жабры, отцеживая
мелкие водоросли. Кроме растительного
планктона, фильтрующие обитатели
открытого моря используют в
пищу взвешенные в воде частички
отмерших организмов (детрит). Местами
детрит вместе с развивающимися
на нем бактериями играет даже
большую роль в питании фильтраторов,
чем живой планктон.
Фильтрующий веслоногий
рачок каланус (Са1anus).
Л-стрелки показывают
токи воды, возникающие при плавании
и фильтрации; Б - левая задняя
челюсть с фильтрующими щетинками
и уловленным планктоном
Третье звено пищевой
цепи образуют хищные животные,
питающиеся фильтраторами. В открытом
море, как и в шельфовых морях,
встречается множество таких
форм, как медузы, гребневики, сифонофоры,
щетинкочелюстные, веслоногие рачки,
эвфаузииды и каринариды. Из рыб
к фильтраторам относятся также
сельди; их основная пища состоит
из веслоногих рачков, образующих
в северных морях большие скопления.
Только планктоном
питаются и самые крупные из
животных, когда-либо населявших
нашу Землю, усатые киты (подотряд
Mystacoceti), находящиеся ныне под
угрозой исчезновения. В арктических
морях они отфильтровывают огромные
массы криля (Euphausia superba). Подсчитано,
что в прежние времена усатые
киты ежегодно потребляли 50-80 млн.
т этих рачков. После того как
человек резко сократил поголовье
усатых китов, он пытается придумать
способы добычи остающихся теперь
неиспользованными огромных масс
криля и употребить его в
пищу себе или как корм скоту.
Для сообщества открытого
моря характерно еще одно, четвертое
звено пищевой цепи, состоящее
в основном из крупных хищных
рыб. Некоторые из
них — треска, морской
окунь и различные тунцы —
имеют большое промысловое значение.
К этому конечному звену относятся
также головоногие моллюски, морские
птицы и зубатые киты.
- 9 -
Передача органических
веществ от звена к звену
по пищевой цепи сопровождается
значительными потерями энергии,
так как большая ее часть
расходуется на процессы обмена
веществ. Всего около 10% ее преобразуется
в вещество тела животного.
Отсюда становится очевидным,
почему именно анчоусы, питающиеся
планктонными водорослями и входящие
в состав чрезвычайно короткой
пищевой цепи, могут развиваться
в таких несметных количествах,
как это бывает в холодном
Перуанском течении. В недавнем
прошлом здесь был развит рыболовный
промысел, один из крупнейших
в мире, с ежегодным уловом
от 8 до 9 млн. т анчоусов. В природе
анчоусами кормятся гигантские
популяции колониальных морских
птиц (олуш, пеликанов, бакланов), являющихся
конкурентами человека и потребляющих
в год 2,5-3 млн. т анчоусов.
Активные вертикальные
миграции зоопланктона и некоторых
видов рыб обусловливают перенос
пищи из светлой зоны в сумеречную
и в глубины. Мигрирующие вверх-вниз
животные в различное время
суток находятся на разных
глубинах. Некоторые веслоногие
рачки, несмотря на малые размеры
(4-6 мм), ежедневно спускаются и
поднимаются на 100-200 м. Более крупные
рачки, такие, как эвфаузиида Meganyctiphanes
norvegica движутся при спуске в
среднем со скоростью от 90 до 130-200
м в час. Отловы с помощью
планктонной замыкающейся сети
показали, что эти рачки днем
держатся на глубине 400-600 м
и
только ночью поднимаются
в верхнюю 100-метровую зону, где
они находят себе пищу.
Большое значение для
исследования вертикальных миграций
беспозвоночных и рыб имело
изобретение эхолота-самописца.
Этот прибор, постоянно регистрирующий
с помощью ультразвука (частотой
от 15 до 30 килогерц) глубину под кораблем
и ставший незаменимым вспомогательным
навигационным средством, днем, кроме
профиля дна, отмечает обычно
странную серую тень где-то