Пищевые цепи моря

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 В_>12>. 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

- 10 -

на глубине 400-600 м. С наступлением сумерек тень за 2-3 часа смещается вверх примерно до глубины 100 м. На рассвете на эхограмме опять можно заметить спуск тени на прежнюю глубину. Эти звукорассеивающие слои наблюдали за прошедшие 30 лет в открытом океане во всех частях Земли; только в арктических и антарктических водах их если отмечали, то лишь на глубине между 50 и 100 м.

Еще в то время, когда впервые в толще воды были обнаружены отра­жающие звук слои, было высказано предположение, что это, по-видимому, скопления морских животных, так как их суточные перемещения находятся в прямой зависимости от изменения освещенности воды. Эти животные должны были, между прочим, обладать способностью отражать ультразвук. И действительно, как мы теперь знаем, звукорассеивающие слои населены светящимися анчоусами (подотряд Myctophoidei), рыбами-топориками (семейство Sternophychidae) и рачками-эвфаузиидами (отряд Euphausiacea). Все эти животные обладают хорошо развитыми светящимися органами. У рыб, кроме того, имеются крупные плавательные пузыри, отражающие идущие от корабля звуковые импульсы. В некоторых случаях дающие эхо слои в океане образуются благодаря плавательным воздушным пузырям у ряда видов сифонофор. Среди ракообразных, кроме многих видов эвфаузиевых, в звукорассеивающих слоях обычны также огромные стаи креветок Acanthophyra. Поскольку светящиеся анчоусы и рыбы-топорики в антарктических водах до сих пор не обнаружены, в этих районах нет и глубоководных звукорассеивающих слоев.

Суточные вертикальные миграции морских животных — в основном ре­зультат распределения света в море. Измерения с помощью чувствительной аппаратуры показали возможность проникновения света до глубины 1000 м. Действительно, многие не только планктонные, но и более крупные животные днем держатся на глубинах с определенной освещенностью. При этом в утренних и

- 11 -

вечерних сумерках они следуют за предпочитаемой ими освещенностью, собираясь ночью в верхних 50-100 м толщи воды.

В прозрачной воде открытого моря вертикальные миграции охваты­вают обычно область в несколько сотен метров; для животных это связано с повышенным расходом энергии. Почему они совершают эти ежедневные миграции, пока не установлено. Возможно, что утром животные покидают освещенную зону, чтобы укрыться в сумеречной области, так как в прони­занной светом воде, за исключением Саргассова моря с его плавающими водорослями, негде спрятаться. Только почти полная прозрач­ность, которая характерна для многих планктонных животных, дает им из­вестную защиту. Лишь с наступлением вечерних сумерек животные вновь поднимаются в более теплые верхние слои, где и фильтраторы, и хищники находят обильную пищу.

Удивительно, что стремление спуститься на глубину так велико, что ему не мешает даже простирающаяся до глубины 200-500 м бедная кислородом зона, характерная для тропических и субтропических районов океана. Та» как при низких температурах (5-10°С) сумеречной зоны у животных с непо­стоянной температурой тела существенно снижается уровень обмена ве­ществ, эти животные днем живут на «экономном режиме», чем до некото­рой степени компенсируют затраты энергии на само перемещение. Кроме суточных, существуют также сезонные вертикальные миграции: так, некоторых щетинкочелюстных, а также веслоногих рачков рода Са1апus в разные сезоны года можно обнаружить на различных глубинах.

Плейстон и нейстон.

Приповерхностный слой океана, мощность которого составляет всего несколько сантиметров, населен особым миром живых существ, хотя в тропиках и

- 12 -

субтропиках в результате сильного сол­нечного излучения он выглядит почти безжиз­ненным. Сюда относится плейстон (организмы, обитающие на поверхности воды) и нейстон (жи­вотные, обитающие непосредственно под поверх­ностью моря). Для организмов плейстона харак­терно тело, подобное плотику, так что они всегда держатся на поверхности воды. Наиболее извест­ный пример — сифонофора «португальский кораб­лик» (Physalia physalis). У нее над поверхностью воды выступает, словно парус, большой воздуш­ный пузырь, так называемый пневматофор. Ветер гоняет по волнам и парусников (Vellela spirans), и пенистые плотики моллюсков янтин (Janthina janthina), которым плот позволяет удержаться на поверхности воды. В тропических морях на по­верхности воды обитает даже одно насекомое — бегающий по воде клоп (род Наlobates). Это единственное насекомое, покорившее океан. Все животные плейстона относятся к хищникам.

Серьезные исследования мира животных, оби­тающих непосредственно под водной поверх­ностью моря, стали возможны благодаря изобре­тению специальной нейстонной сети, облавлива­ющей лишь несколько самых верхних сантимет­ров толщи воды. Для настоящих нейстонных форм характерны синяя или красная окраска, которая, вероятно, служит им маскировкой и за­щищает от ультрафиолетового и инфракрасного излучения. К этой группе относятся веслоногие рачки семейства Роntellidae, креветка Рarарепеus 1опdires и равноногий рачок Idotea metallica. В суб­тропической Атлантике нейстонные уловы на 94% состояли из беспозвоночных животных, преиму­щественно ракообразных, половина из которых относилась к веслоногим и треть — к ракушковым, значительно реже встречались личинки крабов и ветвистоусые рачки. Поверхность океана служит также колыбелью для развития многих видов рыб, а также разнообразных донных животных, особенно обитающих в шельфовой зоне. Взрослые живут на глубине и лишь временами, особенно ночью, появляются у поверхности.

- 13 -

Так как днем растительный планктон избегает находиться в приповерхностных слоях моря, пищи для животных здесь в это время мало. Правда, поверхностную пленку воды населяют бактерии, которых потребляют, воз­можно, только молодые веслоногие рачки, некоторые виды крылоногих моллюсков и немногие другие живые существа. Зато в прибрежных районах важную роль в питании нейстонных животных играют мертвые насекомые, случайно попавшие в воду.

С наступлением сумерек и ночью стол у нейтонных животных богаче. Многие планктонные организмы поднимаются тогда к поверхности из глу­бин океана. Киленогие моллюски, равноногие ракообразные и светящиеся анчоусы имеют крупные глаза и могут успешно охотиться в сумеречном свете. Лишь немногие виды, например уже упомянутый равноногий рачок Idetea metallica, и некоторые веслоногие рачки, такие, как Pontella atlntica, остаются и днем непосредственно под поверхностью моря; они относятся к истинно нейстонным формам (эунейстон). Множество других беспозво­ночных и рыб лишь ночью посещают это местообитание, а на рассвете вновь опускаются на глубину свыше 30 м. Суточные перемещения в проти­воположном направлении обнаружены у некоторых нейстонных рыб на ранних стадиях их развития, например у летучих рыб (подотряд Ехосоеtoidei) и у морского бекаса (Масrorhатрhоsus scolopax ); также по ве­черам вниз опускается крылоногий моллюск Creseis asicula, который подни­мается к поверхности только днем.

Некоторые интересные факты.

Мелкие прилипалы умудряются проскальзывать акуле в пасть. Там они

- 14 -

прилипают к небу и перехватывают лакомые кусочки акульего обеда у самой акульей глотки.

Рыба толстолобик так любит водоросли, что ее специально запускают для очистки зарастающих каналов. А язи и форели, ловкие охотники за насекомыми, хватают их не только под водой, но и на лету, выскакивая из воды. Лещи и сазаны глотают улиток, а осколки ракушек выплевывают – словно семечки лузгают. У них для этого даже особые зубы есть – глоточные: растут они ре во рту, а в глотке.

Зубастая щука глотает даже колючего ерша, а сом – утенка или водяную крысу. Акулы, случается, набрасываются на дельфинов, а то и на китов.

В желудках тайменей – хищных речных рыб – находили утят, куликов,

водяных крыс, даже белок, горностаев и куропаток.

В желудках акул находили шапки, консервные банки, картошку, капустные

кочерыжки. Акулы часто сопровождают суда и хватают все, что бросают за борт. Однажды в желудке у акулы нашли очки, часы и даже… пишущую машинку.

— Во многих странах, где в пищу употребляют морских моллюсков, рыбаки издавна руководствуются правилом: в те месяцы, название которых не содержит буквы «р», моллюсков не ловят. В это время они в пищу не годятся. На первый взгляд правило таинственное и почти мистическое. Но всё объясняется просто. В теплые месяцы (а в северном полушарии это как раз и есть месяцы без «р» в названии» в морской воде обычно обильно размножаются одноклеточные жгутиковые – ночесветки. Они содержат ядовитое для человека вещество. Поедающие ночесветок моллюски тоже накапливают это, вещество, и употреблять их в пищу в это время опасно.

Список использованной литературы.

1. Й. Кинцер «Открытое море».

2. Н. Сладков «Покажите мне их!». Москва «Росмэн», 1994 г.

3. Энциклопедия для детей. Том 2. Москва «Аванта +», 1995 г.