По меньшей мере три четверти поверхности Земли покрыты водой. По оценкам ученых, нам известно лишь о 228 тыс. морских видов из более чем двух миллионов! И даже эта небольшая часть играет огромную, хоть и незримую роль в нашей жизни. Так, около 70 % всего кислорода на планете вырабатывают морские водоросли. При этом Мировой океан – это не одна экосистема, а множество. Рассказываем о «мегаполисах» на коралловых рифах, водорослевых лесах и презрении морских видов к границам.
Свет – всему голова
Морская экосистема – это сложное сочетание живых биотических и неживых абиотических компонентов, поддерживающих друг друга. Главный лимитирующий фактор – доступ к солнечному свету. На глубине примерно до ста метров возможен фотосинтез, эту зону называют фотической в противоположность ночной (или афотической), куда свет почти не проникает.
Интенсивность фотосинтеза снижается с глубиной: уже примерно на 80 м начинается сумеречная зона, где с трудом, но все еще выживают бурые водоросли. Именно они – продуценты, способные добывать энергию из солнечного света, лежат в начале пищевой цепочки. И чем больше еды, тем богаче разнообразие видов. В этой зоне можно найти почти все группы организмов: морских млекопитающих, рептилий, земноводных, насекомых, самых разных растений, бактерий, грибов. И, конечно же, «аборигенов» морей: рыб, моллюсков и других беспозвоночных, бесчелюстных типа миног. Следы последней группы находят в отложениях возрастом 450–520 млн лет. В те времена миром правили бактерии, а суша все еще была огромной пустыней. Не так много осталось столь древних групп, как бесчелюстные, которые застали молодость Земли.
Притом что свет заканчивается в лучшем случае на глубине 100 м, океанская бездна может достигать 11 тыс. метров. В худшем же – сумеречная зона наступает почти у поверхности из-за непрозрачности воды. К этому может привести цветение водоемов из-за быстрого размножения фитопланктона или наличия взвеси. Впрочем, это в большей степени проблема крупных водоемов на континентах.
Глубина фотической зоны отличается и географически. Самые темные воды – полярные, здесь свет заканчивается уже на 20–30 метрах. Поэтому многие виды ушли в тень: пусть с ресурсами здесь напряг, зато и конкурентов меньше. Некоторые ежедневно мигрируют в солнечную область океана, других же неплохо кормят и на дне. Состав морских экосистем и на поверхности, и на глубине, помимо прочего, зависит от температуры и множества других факторов. Познакомимся с каждой экосистемой поближе, а начнем с самой комфортной и богатой.
Подводный рай
Коралловые рифы – экосистема, встречающаяся в основном на мелководье в тропических водах. Ее редко можно найти на глубине больше 50 метров, так как ее жители требуют много света, тепла и кислорода. Подходящих мест на планете не так уж много. Коралловые рифы сосредоточены в районе экватора, прежде всего, между берегов Австралии и Юго-Восточной Азии. Здесь не должно быть холодных течений, продолжительных ливней или впадающих рек, которые могли бы снизить соленость воды. Такая требовательность окупается невероятной продуктивностью коралловых рифов: четверть всех известных науке морских видов обитает именно здесь. И это притом что такие экосистемы не занимают и процента площади Мирового океана. Возможно, это связано с тем, что их технически проще изучать, чем глубоководье, и все же такое биоразнообразие поражает.
Сами коралловые рифы представляют собой структуры, состоящие из известняка, карбоната кальция. Кажется, что это чисто абиотическая часть экосистем. Но когда-то ее создали живые рифообразователи. В первую очередь, колонии беспозвоночных полипов, которые способны фиксировать содержащийся в воде карбонат кальция. Они используют его для построения скелетов, внутри которых селятся цветные симбиотические одноклеточные водоросли, зооксантеллы. 80 % всех питательных веществ полипы получают именно от них.
Обесцвечивание кораллов из-за волн тепла связано с гибелью зооксантелл. Эти водоросли обеспечивают пищей и красивейших моллюсков тридакн, а те играют важную роль в их распространении. Исследование 2019 года показало, что отдельные зооксантеллы спасаются от переваривания и, попадая в фекалии тридакн, отправляются в свободное плавание, инфицируя других моллюсков. Авторы работы провели эксперимент, и оказалось, что фекальные зооксантеллы действительно становятся в итоге отличными симбионтами. Если этот путь заселения используется зооксантеллами и для симбиоза с полипами, то выходит, что кишечники тридакн играют не последнюю роль в рифообразовании.
Помимо множества моллюсков вроде тридакн кораллы – дом и убежище для рифовых рыб. Они составляют лишь небольшую часть от всех и сильно отличаются от остальных. Их общие черты – стайный образ жизни, маскировка с помощью окраса и невероятная продуктивность, несколько тонн на гектар. Строение их тела часто идеально подходит для того, чтобы вклиниться в какую-нибудь щель в коралле, спасаясь от хищника. При этом и сами они в большинстве питаются рыбами и беспозвоночными.
Среди рифовых рыб – изобретательный спинорог, который струей воды изо рта убирает песок со дна, поедая спрятавшихся под ним морских ежей. Для последних это вдвойне обидно, потому что прячутся они после приема пищи: еще сам не поел нормально, а кушают уже тебя. Еду (водоросли, беспозвоночных, падаль) они удерживают и заталкивают в рот своими иглами. Помимо мелких рыб, у рифов могут обитать, например, и акулы. Приплывая сюда из других кормовых угодий в открытом океане, они буквально удобряют эти экосистемы своими фекалиями. Рифы – одно из немногих мест, где можно встретить отдыхающих акул, лежащих на мелководье (да еще и группами).
Образование рифа требует тысяч или даже миллионов лет. Разрушить же эти невероятные экосистемы – проще простого. За последние 50 лет их площадь сократилась как минимум вдвое. В 2015 году более 200 стран присоединились к Парижскому соглашению о климате. Основная цель договора – уменьшить выбросы парниковых газов до уровня, который позволит избежать потепления на более чем 1,5 градуса Цельсия. Выполнить это обещание невероятно трудно даже при условии, что весь мир приложил бы максимальные условия. А этого, как вы понимаете, не происходит. Некоторые ученые считают, что даже если температура повысится хотя бы на 1,5 градуса, то от коралловых рифов останутся лишь воспоминания. Высокоспециализированные виды наиболее уязвимы перед лицом изменений: большинство из них вряд ли смогут приспособиться и исчезнут вместе со своим домом.
Приливы и отливы
Прежде чем мы перейдем к рассмотрению живущих в вечной тьме, подберемся немного ближе к берегу. Приливно-отливная зона тесно связана и с коралловыми рифами, но обо всем по порядку.
На морских побережьях в тропическом климате растут мангровые заросли – леса из вечнозеленых лиственных деревьев. Последние будто стоят на сваях, густо переплетая свои корни. Такое объединение позволяет им бороться с приливными водами. Мешая их быстрому прохождению, мангровые заросли способствуют формированию своего рода болотцев с илистым дном. Тем самым они стабилизируют береговую линию, уменьшая ее эрозию из-за течений, волн и приливов. Эти уникальные экосистемы требуют не менее уникальных условий.
Во-первых (поскольку они находятся в зоне приливов и отливов), им нужна защита от мощных волн. Ею могут служить острова или барьерные рифы. Соленые воды им тоже не подходят, поэтому хорошо, если их разбавит какая-нибудь река. В месте, где все эти условия соблюдены, может сформироваться мангровый лес, состоящий из различных видов деревьев, приспособившихся к ежедневному затоплению. Как и в смешанном лесу на суше, доминирующие виды сменяют друг друга. Если на первом этапе формирования зарослей главное – это сопротивление приливу (к которому устойчивы ризофоры), то уже в более-менее взрослых зарослях выиграет тот, кто приспособлен к соленой воде (например, авиценнии – растения, названные в честь знаменитого лекаря Авиценны). Ведь со временем деревья все дальше «уходят» от берега в воду. Но в целом любителей таких условий не так уж много, поэтому видовой состав флоры мангровых зарослей не слишком разнообразен.
Сложная корневая система – аналог коралловых рифов, поэтому мангровые заросли привлекательны для мальков рифовых рыб и вообще всех, кто ищет убежища. Этот детский сад для рыбок – дом и для креветок, устриц, моллюсков, птиц, губок, мангровых древесных крабов. Где крабы – там и те, кто их едят. Например, крабоядная лягушка, единственное в мире земноводное, способное жить в соленой воде. Здесь раздолье и для паукообразных, причем необычных, не плетущих сети. Зачем инвестировать в паутину, если ее снесет водой или хвостом обезьяны? Поэтому эти пауки охотятся голыми руками, в смысле, лапками. На кронах деревьев могут обитать попугаи и растительноядные обезьяны-носачи. Враги последних – крокодилы и даже леопарды. Обидно умереть от лап кошки, живя в морской экосистеме.В прибрежных зонах, которым не повезло стать богатыми фауной мангровыми лесами, выделяют песчаные и каменные экосистемы. Биоразнообразие каменистой морской экосистемы, как правило, представлено лишайниками, птицами и беспозвоночными (лобстерами, морскими ежами, усоногими раками, морскими звездами, асцидиями). Теплый песок же – отличное место для новорожденных черепах и крабов, если их, конечно, не съедят кружащие здесь птицы. Отдельные экосистемы образуются в эстуариях – местах, где реки впадают в моря.
Живущим здесь организмам нужно приспособиться к меняющимся из-за приливов и отливов солености и температуре. Таких видов, как ни странно, довольно много, и эстуарии – одни из наиболее продуктивных экосистем. Правда, не круглый год: большинство видов покидают эстуарии после размножения или рождения. Летом они наполняются проходными рыбами, которые используют богатые едой экосистемы в качестве миграционных коридоров (лососевые) или роддомов (тихоокеанская сельдь). Птиц, конечно, сложно рассматривать как часть морской экосистемы. И все же здесь есть и они, охотящиеся на рыб и беспозвоночных, которые часто живут на дне эстуариев или зарываются в песок во время приливов и отливов, чтобы их не снесло потоком воды.
Не бойтесь свободного плавания
В открытом море за пределами континентального шельфа жизнь совершенно иная – никаких полумер: здесь не выбраться полежать на теплом камне. Рельеф дна океанов неоднороден: есть и горы, и глубокие впадины, и бескрайние толщи воды, где не спастись от течения под слоем песка и не за что зацепиться растениям. Нам, жителям суши, условия глубоководных экосистем могут показаться однообразными. В действительности же на организмы в океанах действует не меньшее число факторов, порой уникальных для каждой отдельной точки на карте. И вдоль, и поперек Мирового океана кипит жизнь. Подтверждение тому – кашалот, водное млекопитающее, которое в поисках пищи может погружаться на глубину до одного километра.
Некоторые виды строго привязаны к среде обитания, к которой они лучше всего приспособлены. Например, растущие на 30–60 см в день бурые водоросли предпочитают прохладные океаны: Атлантический и Северный Ледовитый. Там они образуют настоящие леса, становясь костяком богатых экосистем, одновременно обеспечивая организмы убежищем и пищей. На дне таких лесов находят приют организмы, питающиеся тем, что пошлют им сверху: морскими звездами, разнообразными моллюсками, ракообразными, морскими ежами и придонными рыбами. При этом водятся бурые водоросли и у калифорнийских берегов, куда холодную воду приносят течения.
А вот кашалоты бороздят Мировой океан, не зная границ, заглядывая в гости и в подводные леса – лишь бы тут были их любимые головоногие моллюски, например, гигантские кальмары. Их больше всего в теплых тропических водах, поэтому часто кашалоты встречаются именно там. Но увидеть их можно и в приполярных районах. Почти все открытые моря населяют и родственники кашалотов – питающиеся рыбой дельфины. Ближе к поверхности почти всех океанов можно встретить один из 2000 видов медуз, поедателей зоопланктона. Последний активно сопротивляется этому, перемещаясь к поверхностным водам в ночное время для питания, а затем возвращаясь на глубину днем, чтобы не стать добычей.
Но ничто не вечно, и после смерти зоопланктон может попасть на стол глубоководным рыбам. До них, правда, его почти полностью сожрут обитатели высоких этажей. Но даже среди глубоководных отшельников встречаются те, кто проводит детство на мелководье. Морские черепахи и вовсе появляются на свет на суше. Самцы кашалотов путешествуют по миру и преодолевают тысячи километров и десятки разных экосистем, а для размножения возвращаются в тропики.
Акулы протащат «удобрение» из глубоких вод в экосистему коралловых рифов. Все морские виды тесно связаны друг с другом, даже если они находятся в разных полушариях. А пингвины, чайки и белые медведи – примеры животных, которые одновременно являются частями экосистем на суше и в море. Поэтому нужно помнить, что благополучие каждого человека, кошки или коровы зависит от процветания таких далеких от нас коралловых рифов и мангровых лесов.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
