Условия образования осадков и обитания организмов в Мировом океане. Происхождение и развитие биосферы

p align="left">Характер жизнедеятельности организмов и их распределение в водах Мирового океана связаны с климатической, циркумконтиненталь-ной и батиметрической зональностью. Климатическая зональность проявляется наиболее четко в поверхностных слоях воды, где освещенность, температура, соленость, течения, приводящие к перераспределению в воде кислорода и питательных минеральных веществ, изменяются от полюсов к экватору. Циркумконтинентальная зональность связана с влиянием материков на океан и находит выражение в распределении течений, количестве взвеси, определяющей, в частности, проникновение света на глубину, характере грунта. Батиметрическая зональность связана с освещенностью, температурой, давлением, течениями, характером грунта. Можно видеть, что факторов, влияющих на образ жизни пелагических и бентосных организмов, относительно немного.

Освещенность. Степень проникновения солнечного света в толщу воды прежде всего сказывается на развитии растений, так как световая энергия необходима для фотосинтеза. Уменьшение количества этой энергии лимитирует развитие растений и тем самым снижает количество пищи, используемой консументами, а также меняет глубину компенсационной точки --освещенности, при которой уравновешены производство и потребление самими растениями органических веществ. Максимальная освещенность наблюдается в тропических и экваториальных зонах, в то время как в полярных областях низкое положение солнца над горизонтом, ледовый покров, полярная ночь приводят к резкому уменьшению количества света, проникающего на глубину. В спокойных, чистых водах на экваторе компенсационная точка может находиться на глубине 100 м, что, правда, наблюдается крайне редко. Поэтому распространение как планктонных, так и бентосных водорослей ограничивается глубиной 100 м, хотя обычно эта глубина бывает гораздо меньше, так как терригенная взвесь и планктон резко снижают прозрачность воды.

Соленость. Организмы существуют в природных водах практически любой солености от слабоминерализованных до вод с соленостью в 300--320%о. Большинство организмов, обитающих в море, приспособилось к жизни в водах с соленостью 35--36%0, поэтому указанная соленость называется «нормальной», а организмы -- стеногалинными (от греч. стенос -- узкий, галс -- соль). Изменение солености в ту или другую сторону приводит к резкому сокращению видового разнообразия, к разрушению биоценозов и освобождению биотопов (рис. 20).

Рис. 20. Изменение числа видов морских животных, обитающих в восточной части Северного моря и в Балтийском море, в связи с уменьшением солености воды. По Л. А. Зенкевичу (1951 г.), с упрощением

Цифры на схеме -- число видов. Соленость (%): / -- 30--35; 2 -- 20--30; 3--10-- 20; 4 -- 0--10

В этих условиях немногие приспособившиеся к изменившейся солености организмы развиваются в массовых количествах. Они получили название эвригалинных (от греч. эурис--широкий, галс -- соль).

Температура. Температура поверхностных вод меняется по широтам от -- 1,5°С до +28 °С и более. Для умеренных зон типичны наибольшие сезонные колебания температуры, приводящие к изменению плотности воды, появлению вертикальной циркуляции, что ведет к обогащению поверхностных слоев минеральными питательными веществами. С глубиной температура понижается и остается постоянной, не превышая +2,5 °С. Указанные температуры не являются критическими для организмов. Однако большая часть растений и животных предпочитает теплые воды, что определяется прежде всего повышением жизненной активности в условиях достаточно высоких температур. Влияние температуры на различные стороны жизни организмов несомненно, но и сами организмы имеют возможность приспосабливаться к температурным изменениям. Это позволяет делать вывод, что температуру вряд ли можно рассматривать как фактор, ограничивающий распространение видов.

Питание. Для растительного планктона -- фитопланктона в освещенном слое важным фактором развития является наличие солей, количество которых на глубине весьма велико, но которые в силу расслоения толщи воды не всюду могут быть подняты к поверхности. Благоприятные условия для подъема глубинных вод наблюдаются в областях активной вертикальной циркуляции в зонах умеренного климата, где значительные сезонные колебания температур приводят к изменению плотности воды и таким образом к возникновению вертикальных потоков, а также на участках выхода к поверхности потоков вод с глубины (апвеллинги). В таких зонах активно формируются первичные звенья пищевых цепей, широко развиваются разнообразные коисументы.

Характер грунта. Распределение бентоса по дну в значительной степени зависит от характера грунта и источника питания. Рассматривая грунт как субстрат, следует выделять каменистые (скальные, галечниковые, гравийные) грунты, где обитают бродячие, прирастающие, сверлящие и реже зарывающиеся формы; здесь условия обитания мало разнообразны и беден набор жизненных форм организмов. Песчаные 52 грунты наиболее благоприятны для животных разного образа жизни: от бродячих до зарывающихся постоянно или временно, в случае необходимости. Мягкие илистые грунты менее благоприятны для расселения организмов, кроме зарывающихся; они требуют дополнительных приспособлений для сохранения положения тела (или части тела) над илистым дном. Грунт следует рассматривать и как источник пищи; в осадке достаточно много органического вещества, содержание которого обычно увеличивается в ряду пески -- илы.

Газовый режим. Из растворенных в морской воде газов наиболее влияют на расселение организмов кислород, сероводород и углекислый газ. Морская вода получает кислород главным образом из воздуха, но немаловажную роль играет и кислород, производимый растениями в освещенной зоне. Содержание кислорода, необходимого организмам для дыхания, зависит от температуры и характера циркуляции вод. В водах полярных морей его в два раза больше, чем тропических, а в областях хорошо выраженной вертикальной циркуляции на глубинах в 2 км и более кислорода в воде не меньше, чем у поверхности. В бассейнах, отделенных от общей океанской циркуляции, таких, как Черное море, глубинные воды обычно бедны кислородом, зато насыщены сероводородом, образующимся при гниении органического вещества. Углекислый газ поступает в воду из атмосферы и как продукт жизнедеятельности организмов. Частично этот газ превращается в угольную кислоту, наличие которой в воде существенно влияет на процессы карбонатного осадконакопления, частично усваивается растениями.

3 ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ

Существование всех живых организмов неразрывно связано с окружающим миром. В процессе своей жизнедеятельности живые организмы не только потребляют продукты окружающей среды, но и коренным образом преображают природу. В естествознании изучение жизни как целостного феномена в его тесной связи с окружающей природой получило название учения о биосфере.

Термин «биосфера» был введен в научный оборот австрийским геологом Эдуардом Зюссом, который подразумевал под ним совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете. В этом его значении понятие «биосфера» не принимало во внимание обратного воздействия биосферы на окружающую среду.

Постепенно, на основе наблюдений, экспериментов и опытов, ученые приходят к убеждению, что живые организмы также оказывают воздействие на физические, химические и геологические факторы окружающего мира. Результаты их исследований незамедлительно сказались при изучении общих проблем воздействия биотических (живых) факторов на абиотические (физические) условия. Так оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно меняют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Все эти примеры свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей планеты. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны, зависит, а с другой - сама воздействует на нее. Поэтому в современной науке под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда их обитания - непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему.

Развитие биосферы Земли можно рассматривать как последовательную смену трех этапов. Первый этап - восстановительный - начался еще в космических условиях и завершился появлением на Земле гетеротрофной биосферы.

Можно предположить, что ранняя Земля первоначально была холодным телом, окруженным разреженной восстановительной атмосферой - смесью метана, аммиака, паров воды при общем давлении не более 1 -10 мм рт. ст. Температура поверхности достигала примерно -50 - 60° С, так что вода ледяным покровом окружала литосферу. Под действием солнечных и космических частиц, проникавших через разреженную атмосферу, происходила ее ионизация: атмосфера находилась в состоянии холодной плазмы. Атмосфера ранней Земли была насыщена электричеством, в ней вспыхивали частые разряды. В таких условиях шел быстрый и одновременный синтез разнообразных органических соединений, в том числе и весьма сложного состава. Эти соединения (как и те, что попали на Землю в уже готовом виде из космоса) представляли собой подходящее сырье, из которого на следующей стадии эволюции могли образоваться белки и нуклеотиды.

Низкая температура и холодная атмосфера плазмы создавали условия для успешного протекания процессов полимеризации. Возникшие биополимеры стали предшественниками тех, из которых потом строилась жизнь. Их образование протекало в атмосфере, откуда они выпадали на ледяной покров Земли, накапливаясь в нем. В условиях гигантского естественного холодильника они хорошо сохранялись до лучших времен.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5