Суммарная биомасса Мирового океана – 35– 40 млрд. т. Биомасса Мирового океана значительно меньше биомассы суши. Для нее характерно также другое соотношение фитомассы (растительные организмы) и зоомассы (животные организмы). На суше фитомасса превышает зоомассу примерно в 2000 раз, а в Мировом океане биомасса животных превосходит биомассу растений более чем в 18 раз. В Мировом океане обитает около 180 тыс. видов животных, в том числе 16 тыс. различных видов рыб, 7, 5 тыс. видов ракообразных, около 50 тыс. видов брюхоногих моллюсков, насчитывается 10 тыс. видов растений.
Классы живых организмов Планктон - фитопланктон и зоопланктон. Планктон распространен преимущественно в поверхностных горизонтах океанской толщи (до глубины 100– 150 м), причем фитопланктон – главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли – служит кормом для многих видов зоопланктона, который по объему биомассы (20– 25 млрд. т) занимает в Мировом океане первое место. В зависимости от размеров планктонные организмы подразделяют на: - мегалопланктон (гидробионты размером более 1 м длиной); макропланктон (1 -100 см); - мезопланктон (1 -10 мм); - микропланктон (0, 05 -1 мм); - наннопланктон (менее 0, 05 мм). В зависимости от степени привязанности к различным слоям водной среды различают голопланктон (весь жизненный цикл, или почти весь, кроме ранних стадий развития) и меропланктон (это, например, пелагические личинки донных животных или водоросли, ведущие периодически то планктонный, то бентосный образ жизни). Криопланктон - это население тающей под лучами Солнца воды в трещинах льда и пустотах снега. Морской планктон содержит около 2000 видов гидробионтов, из которых около 1200 относятся к ракообразным, 400 - к кишечнополостным. Среди ракообразных наиболее широко представлены веслоногие (750 видов), амфиподы (более 300 видов) и эвфаузиевые (криль) - более 80 видов.
Нектон - включает в себя всех животных, способных самостоятельно передвигаться в водной толще морей и океанов. Это рыбы, киты, дельфины, моржи, тюлени, кальмары, креветки, осьминоги, черепахи и некоторые другие виды. Ориентировочная оценка суммарной биомассы нектона – 1 млрд. т, половина ее приходится на рыб. Бентос - различные виды двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), ракообразных (крабы, омары, лангусты), иглокожих (морские ежи) и других донных животных. Фитобентос представлен, прежде всего, разнообразными водорослями. По размерам биомассы зообентос (10 млрд. т) уступает только зоопланктону. Бентос подразделяют на эпибентос (бентосные организмы, обитающие на поверхности дна) и эндобентос (организмы, обитающие в толще грунта). Бентосные организмы по степени подвижности подразделяют на вагильные (или бродячие) - это, например, крабы, морские звезды и т. п. ; седентарные (не совершающие больших перемещений), например, многие моллюски, морские ежи; и сессильные (прикрепленные), например, кораллы, губки и т. п. По размерам среди бентосных организмов выделяют макробентос (длина тела более 2 мм), мезобентос (0, 1 -2 мм) и микробентос (менее 0, 1 мм). Всего у дна обитают около 185 тыс. видов животных (кроме рыб). Из них около 180 тыс. видов обитают на шельфе, 2 тыс. - на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - на глубинах более 4000 м. В мелководной зоне океана, таким образом, обитает более 98% всех видов морского бентоса.
Фитопланктон Общая продукция фитопланктона в Мировом океане оценивается величиной около 1200 млрд. т в год. По акватории океана фитопланктон распределен неравномерно: больше всего в северной и южной частях океана, к северу от 40 -й параллели северной широты и к югу от 45 -й параллели южной широты, а также в узкой экваториальной полосе. Больше всего фитопланктона в прибрежной неритической зоне. В Тихом и Атлантическом океанах наиболее богатые фитопланктоном участки сосредоточены в их восточной части, на периферии крупномасштабных круговоротов вод, а также в зонах прибрежного апвеллинга (подъема глубинных вод). Обширные центральные части крупномасштабных океанических круговоротов вод, где происходит их опускание, бедны фитопланктоном. По вертикали фитопланктон в океане распределен следующим образом: его можно обнаружить лишь в хорошо освещенном слое от поверхности до глубины 200 м, а наибольшая биомасса фитопланктона - от поверхности до глубины 50 -60 м. В водах Арктики и Антарктики он встречается лишь вблизи поверхности воды.
Зоопланктон Годовая продукция зоопланктона в Мировом океане составляет около 53 млрд. т. , биомасса - 21, 5 млрд. т. 90% видов планктонных животных сосредоточено в тропических, субтропических и умеренных водах океана, 10% - в арктических и антарктических водах. Распределение зоопланктона в Мировом океане и его морях соответствует распределению фитопланктона: его много в субарктических, субантарктических и умеренных водах (в 5 -20 раз больше, чем в тропиках), а также над шельфами у берегов, в зонах смешения водных масс различного происхождения и в узкой экваториальной зоне. Интенсивность выедания фитопланктона зоопланктоном чрезвычайно велика. Например, в Черном море зоопланктон выедает ежесуточно 80% суточной продукции фитопланктона и 90% продукции бактерий; это характерный случай высокой сбалансированности данных звеньев трофической цепи. В слое воды от поверхности океана до глубины 500 м сосредоточено 65% всей биомассы зоопланктона, остальные 35% - в слое 500 -4000 м. На глубинах 4000 -8000 м биомасса зоопланктона в сотни раз меньше, чем в слое от поверхности до 500 м.
Бентос Фитобентос опоясывает всю береговую линию океана. Число входящих в него видов превышает 80 тыс. , биомасса составляет 1, 5 - 1, 8 млрд. т. Распространен фитобентос в основном до глубины 20 м (гораздо реже до 100 м). Зообентос - это прикрепленные, зарывающиеся или малоподвижные животные. Это моллюски, ракообразные, иглокожие, черви, губки и др. Распределение бентоса в океане зависит в основном от нескольких основных факторов: глубины дна, типа грунта, температуры воды, наличия биогенных элементов. В состав зообентоса (без рыб) входит около 185 тыс. видов морских животных, из них 180 тыс. являются типично шельфовыми, 2 тыс. видов обитают на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - глубже 4000 м. Таким образом, 98% видов зообентоса являются мелководными. Общая биомасса бентоса в Мировом океане оценивается в 10 -12 млрд. т, из них около 58% сосредоточено на шельфах, 32% - в слое 200 -3000 м и лишь 10% - глубже 3000 м. Объем ежегодной продукции зообентоса составляет 5 -6 млрд. т. Биомасса бентоса в Мировом океане наиболее высока в умеренных широтах, значительно ниже - в тропических водах. В наиболее продуктивных районах (Баренцево, Северное, Охотское, Берингово моря, Большая Ньюфаундлендская банка, залив Аляска и др.) биомасса бентоса достигает 500 г/м 2. Около 2 млрд. т бентоса ежегодно используется в пищу рыбами.
Нектон, в общих чертах, включает в свой состав всех рыб, крупных пелагических беспозвоночных, в том числе кальмаров и криля, морских черепах, ластоногих и китообразных млекопитающих. Именно нектон является основой промыслового использования гидробионтов Мирового океана и морей. Общая биомасса нектона в Мировом океане оценивается в 4 -4, 5 млрд. т, в том числе 2, 2 млрд. т рыб (из них 1 млрд. т мелких мезопелагических), 1, 5 млрд. т антарктического криля, более 300 млн. т кальмаров.
Рыбы Из 22 тыс. видов рыб, обитающих на Земле, около 20 тыс. обитают в морях и океанах. По привязанности к определенным местам размножения и нагула морских и океанических рыб подразделяют на несколько экологических групп: 1. Шельфовые рыбы - это виды рыб, размножающихся и постоянно живущих в водах шельфа; 2. Шельфоокеанические рыбы размножаются в пределах шельфа или в прилегающих континентальных или островных пресноводных водоемах, но большую часть жизненного цикла проводят в океане вдали от берегов; 3. Собственно океанические рыбы и размножаются, и постоянно живут в открытых районах морей и океанов, в основном над абиссальными глубинами. Биомасса рыб достигает максимума в шельфовых биопродуктивных зонах, то есть там же, где существует изобилие фито-, зоопланктона и бентоса. Именно на шельфах ежегодно добывается 90 -95% мирового вылова рыбы. Особенно богаты рыбой шельфы наших дальневосточных морей, северной части Атлантического океана, атлантический шельф африканского континента, юго-восточная часть Тихого океана, Патагонский шельф. Наибольшая биомасса мелких мезопелагических рыб - в водах так называемого Южного океана, омывающего Антарктиду, Северной Атлантики и в узкой экваториальной зоне, а также на периферии круговоротов вод.
Антарктический криль (сем. эвфаузиевых) Euphausea superba (антарктический криль) обитает в водах Южного океана, образуя скопления в слое воды от поверхности до глубины 500 метров, наиболее плотные - от поверхности до 100 м. Северная граница наиболее массовых концентраций криля проходит примерно по 60 -й параллели южной широты и приблизительно совпадает с границей распространения дрейфующих льдов. Продукция криля в этих районах составляет в среднем 24 -47 г/м 2 и играет важную роль в питании китов, тюленей, птиц, рыб, кальмаров и других водных животных. Биомасса криля в водах Южного океана в среднем оценивается в 1, 5 млрд. т. Криль является объектом промысла, основные добывающие его страны - Россия, в меньшей степени - Япония. Основные районы промысла криля сосредоточены в атлантическом секторе Южного океана. Аналогом антарктического криля в северном полушарии является так называемый “северный криль” - капшак, или черноглазка.
Кальмары Несколько массовых видов кальмаров широко распространены в тропических, субтропических и бореальных районах пелагиали и неритических зон Мирового океана. Биомасса пелагических кальмаров оценивается более чем в 300 млн. т. Кальмары в основном относятся к шельфо-океанической группе гидробионтов (например, аргентинский и североамериканский короткоперый кальмары-иллексы и лолиго). К группе собственно океанических кальмаров относятся кальмары-дозидикусы, привязанные к биопродуктивным зонам апвеллинга, фронтов водных масс, круговоротов вод. Наиболее важными объектами промысла в настоящее время являются кальмар-стрелка и шельфо-океанические короткоперые кальмары, в частности, аргентинский кальмар и кальмар-лолиго. Ежегодно добывается более 530 тыс. т японского кальмара-стрелки, более 210 тыс. т кальмаров-лолиго и около 220 тыс. т короткоперых кальмаров.
Китообразные и ластоногие В настоящее время в Мировом океане обитает лишь около 500 тыс. усатых китов и кашалотов, их промысел пока запрещен ввиду медленного темпа восстановления запасов. Кроме китов в Мировом океане обитает в настоящее время около 250 млн. т ластоногих ушастых и обычных тюленей, а также несколько миллионов дельфинов. Ластоногие обычно питаются зоопланктоном (в частности, крилем), а также рыбами и кальмарами.
Некоторые характеристики основных групп населения Мирового океана Группа населения Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т 1. Продуценты (всего) В том числе: фитопланктон фитобентос микрофлора (бактерии и простейшие) 11, 5 -13, 8 1240 -1250 10 -12 1, 5 -1, 8 - более 1200 0, 7 -0, 9 40 -50 21 -24 5 -6 10 -12 6 70 -80 60 -70 5 -6 4 2, 2 0, 28 1, 0 1, 5 0, 9 0, 8 -0, 9 1, 2 0, 6 2. Консументы (всего) Зоопланктон Зообентос Нектон В том числе: Криль Кальмары Мезопелагические рыбы Прочие рыбы
Промысловые районы в Тихом океане северо-западная часть Тихого океана (47% всего улова в Тихом океане); юго-восточная часть Тихого океана (27%); центрально-западная часть Тихого океана (15%); северо-восточная часть Тихого океана (6%).
Продуктивные районы Тихого океана 1. Район северо-западной части (Берингово, Охотское и Японское моря). Это 2. 3. 4. 5. 6. богатейшие, в основном шельфовые, моря Тихого океана. Курило-Камчатский район со среднегодовой первичной продуктивностью более 250 мг С/м 2 в день и с летней биомассой кормового мезопланктона в слое 0 -100 м 200 -500 мг/м 3 и более. Перуанско-Чилийский район с первичной продукцией, достигающей в зонах апвеллинга нескольких граммов С/м 2 в день и биомассой мезопланктона 100200 мг/м 3 и более, а в зонах апвеллинга - до 500 мг/м 3 и более. Алеутский район, прилегающий с юга к Алеутским островам, с первичной продуктивностью более 150 мг С/м 2 в день и с биомассой кормового зоопланктона 100 -500 мг/м 3 и более. Канадско-Североамериканский район (включая Орегонский апвеллинг), с первичной продуктивностью более 200 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 200 -500 мг/м 3. Центрально-Американский район (Панамский залив и прилегающие воды) с первичной продуктивностью 200 -500 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 100 -500 мг/м 3. В районе имеются богатые рыбные ресурсы, которые промыслом недостаточно освоены. В большинстве других районов Тихого океана биологическая продуктивность несколько меньше; так, по биомассе мезопланктона не превышает 100 -200 мг/м 3. Основные объекты рыболовства в Тихом океане - минтай, сардина-иваси, анчоусы, восточная скумбрия, тунцы, сайра и др. рыбы. В Тихом океане, по оценкам ученых, еще существуют значительные резервы для увеличения вылова гидробионтов.
Биологические ресурсы Атлантического океана Фитопланктон Наиболее богаты фитопланктоном в Атлантическом океане следующие районы: - воды, примыкающие к о. Ньюфаундленд и полуострову Новая Шотландия; - Юкатанская платформа Мексиканского залива; - шельф северной Бразилии; - Патагонский шельф; - шельф Африки; 41 - полоса между 50 и 60 градусами южной широты; - некоторые участки северо-восточной Атлантики. Бедны фитопланктоном: зоны открытого океана в районах 10 -40 градусов северной широты, 20 -70 градусов западной долготы, а также 5 -40 градусов южной широты, 0 -40 градусов западной долготы, расположенные внутри северного и южного крупных океанических круговоротов.
Зоопланктон Общие закономерности распределения биомасс зоопланктона и фитопланктона совпадают, но особенно богаты зоопланктоном районы: - Ньюфаундлендско-Лабрадорская зона; - шельф Африки; - экваториальная зона открытого океана. Бедны зоопланктоном: центральные зоны северных и южных крупных океанических круговоротов.
Нектон Основные промысловые районы: - Северное, Норвежское и Баренцево моря; - Большая Ньюфаундлендская банка; - шельф Новой Шотландии; - Патагонский шельф; - шельфы Африки; - периферия крупномасштабных северного и южного океанических круговоротов; - зоны апвеллинга.
В Атлантическом океане, вместе со Средиземным и Черным морями, ежегодно добывается 29% всего мирового улова гидробионтов, или 24, 1 млн. Т, в том числе 13, 7 млн. т в северной части океана, 6, 5 млн. т - в центральной и 3, 9 млн. т - в южной и приантарктической. Основными объектами мирового (и российского) промысла гидробионтов в Атлантическом океане являются: атлантическая сельдь, атлантическая треска, мойва, песчанка, ставриды, сардина, сардинеллы, скумбриевые, - путассу, мерлузовые (хеки), анчоусы, антарктический криль, аргентинский кальмар и др.
Биоресурсы Индийского океана Основой рыбного промысла в Индийском океане являются скомброидные рыбы (скумбрии, тунцы и др.), которых здесь добывается около 1 млн. т в год, ставридовые (314 тыс. т), сельдевые (сардинелла с годовым выловом около 300 тыс. т), горбылевые (около 300 тыс. т), акулы и скаты (около 170 тыс. т в год). Промысловая статистика ФАО ООН подразделяет Индийский океан на три региона: западную часть (ЗИО), восточную (ВИО) и Антарктическую (АЧИО).
Западная часть Индийского океана включает Аравийское море, Персидский залив, а также восточные шельфы Африки и прилегающие участки открытой части Индийского океана, включая воды Мальдивских, Сейшельских, Коморских, Амирантских и Маскаренских островов, а также Маврикия и Мадагаскара. Восточная часть Индийского океана (ВИО) включает Бенгальский залив, воды Андаманских и Никобарских островов, воды, прилегающие к западному побережью островов Суматра и Ява, шельф северной и западной Австралии, Большой Австралийский залив и прилегающие воды открытой части Индийского океана. Антарктические воды Индийского океана. Ихтиофауна этого района представлена 44 видами рыб, относящихся к 16 семействам. Промысловое значение имеют только нототениевые и белокровные рыбы, а также антарктический криль, которые здесь весьма перспективны для промыслового освоения. В целом же биоресурсы этого района беднее, чем биоресурсы антарктической части Атлантического океана.
Россия обладает очень большими и разнообразными морскими биологическими ресурсами. В первую очередь это относится к морям Дальнего Востока, причем самое большое разнообразие (800 видов) отмечается у берегов южных Курильских островов, где сосуществуют холоднолюбивые и теплолюбивые формы. Из морей Северного Ледовитого океана наиболее богато биоресурсами Баренцево море.
Фитопланктон, связывая в процессе фотосинтеза CO 2 и образуя органическое вещество, дает начало всем пищевым цепям в океане. Анализ множества данных о количестве фитопланктона в разных районах Мирового океана (с конца XIX века рассчитанных по имеющимся оценкам прозрачности, а с начала 1980-х годов получаемых дистанционно, с космических аппаратов) показывает, что биомасса его за последнее столетие снижалась со скоростью около 1% в год. Наиболее заметное снижение отмечено для центральных олиготрофных районов океана. Хотя эти районы отличаются очень низкой продуктивностью, они занимают огромную площадь, и потому суммарный их вклад в продукцию и в биомассу фитопланктона океана оказывается весьма существенным. Наиболее вероятная причина снижения биомассы - повышение температуры поверхностного слоя океана, ведущее к уменьшению глубины перемешивания и сокращению поступления из нижележащих слоев элементов минерального питания.
Примерно половина всей первичной продукции нашей планеты (то есть органического вещества, образуемого зелеными растениями и другими фотосинтезирующими организмами) приходится на океан. Основные продуценты океана - это взвешенные в верхних слоях водной толщи микроскопические водоросли и цианобактерии (то, что в совокупности и называют фитопланктоном). Широкомасштабное количественное изучение продукции и биомассы фитопланктона Мирового океана развернулось в 1960-70-х годах. Исследователи (в том числе из Института океанологии Академии наук СССР) опирались тогда на метод, в основе которого - поглощение фитопланктоном радиоактивного изотопа углерода 14 C. Изотопом была помечена двуокись углерода CO 2 , добавляемая в пробы воды с фитопланктоном, поднятые на борт судна. В результате этих работ были построены карты распределения фитопланктона по всей акватории Мирового океана (см., например: Koblentz-Mishke et al., 1970). В центральных, занимающих большую площадь, областях океана биомасса фитопланктона и его продукция очень низкие. Высокие значения биомассы и продукции приурочены к прибрежьям и районам апвеллингов (см.: Upwelling), где к поверхности поднимаются глубинные воды, богатые элементами минерального питания. Прежде всего это фосфор и азот, недостаток которых как раз и ограничивает рост фитопланктона на большей части океанической акватории.
Новый этап в количественном изучении распределения фитопланктона Мирового океана начался в самом конце 1970-х годов, после появления дистанционных (со спутников) методов зондирования поверхностных вод и определения содержания в них хлорофилла. Хотя до аппаратов, находящихся у верхней границе атмосферы, доходит не более 10% фотонов света, который отражается от воды и несет информацию об ее цветности, этого достаточно, чтобы рассчитать количество хлорофилла, а соответственно, и биомассу фитопланктона (рис. 1). По величинам биомассы можно судить и о продукции фитопланктона, что проверено в ходе специальных исследований, сопоставляющих спутниковые данные с результатами оценок продукции, полученных экспериментально in situ на научно-исследовательских судах. Конечно, разные аппараты дают несколько разные данные, но общая картина пространственного распределения фитопланктона и его динамики (сезонной и межгодовой) получается очень подробной. Достаточно сказать, что аппарат Sea WiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor - Широкополосный обозреватель моря) сканирует весь мировой океана за два дня.
Накопленный за последние 30 лет огромный массив данных позволил выявить определенные периодические колебания биомассы фитопланктона, в частности связанные с Эль-Ниньо , или, точнее, с «Южной Осцилляцией» (El Niño-Southern Oscillation). Анализируя эти материалы, исследователи высказывали предположение о существовании и более долговременных изменений биомассы фитопланктона, но их трудно было выявить из-за нехватки данных за период, предшествующий спутниковым измерениям. Попытку хотя бы частично разрешить эту задачу предприняли недавно специалисты из канадского университета Далхаузи в Галифаксе (Dalhousie University , Halifax, Nova Scotia). Судить о биомассе фитопланктона 50 и даже 100 лет назад можно по оценкам прозрачности - величины, регулярно измеряемой в научно-исследовательских экспедициях начиная с конца XIX века.
Инструмент для измерения прозрачности воды, крайне простой, но оказавшийся очень полезным, был придуман еще 1865 году итальянским астрономом (а заодно и священником) Анджело Секки (Pietro Angelo Secchi), которому было поручено составить карту прозрачности Средиземного моря для папского флота. Прибор, получивший название «диск Секки» (см. рис. 2), представляет собой белый металлический диск диаметром 20 или 30 см, который опускается в воду на размеченной веревке. Глубина, на которой наблюдатель перестает видеть диск, - это и есть прозрачность по Секки. Поскольку основная часть взвеси, влияющая на прозрачность воды, приходится на фитопланктон, то любые изменения величины прозрачности. как правило, хорошо отражают изменения количества фитопланктона.
Опираясь на стандартизированные оценки прозрачности, доступные с 1899 года, и на результаты недавнего сопоставления величины прозрачности с концентрацией хлорофилла, исследователи получили, во-первых, картину распределения биомассы фитопланктона в Мировом океане (рис. 3), а во-вторых, изменение биомассы фитопланктона за столетний период (рис. 4). Всего в их распоряжении были результаты более 455 тысяч измерений, охватывающих период с 1899-го по 2008 год. При этом данные, относящиеся непосредственно к прибрежной зоне (менее 1 км от берега и на глубинах менее 25 м), сознательно не включались в выборку, так как в таких местах очень заметно влияние стоков с берега. Больше всего измерений было сделано уже после 1930 года в северных областях Атлантического и Тихого океанов. Основной вывод, к которому приходят авторы, - это постепенное снижение общей биомассы фитопланктона за последнее столетие со средней скоростью около 1% в год.
Для оценки локальных тенденций вся акватория Мирового океана была разбита решеткой с ячейками размером 10° × 10°, и все величины рассчитывались как средние на ячейку. Снижение биомассы фитопланктона было отмечено в 59% ячеек, для которых имелись достаточно надежные данные. Больше всего таких ячеек в высоких широтах (более 60° по широте). Однако для некоторых районов океана отмечено повышение биомассы - в частности, в восточной части Тихого океана, а также в северных и южных районах Индийского океана. Центральные олиготрофные области океанов фактически расширили занимаемые акватории, а в этих областях, несмотря на низкую продуктивность, образуется сейчас в целом около 75% всей первичной продукции Мирового океана.
Чтобы представить себе изменения на уровне крупных регионов, вся акватория океана была разбита на 10 областей (рис. 5): Арктику, Северную, Экваториальную и Южную Атлантику, северную и южную части Индийского океана, Северную, Экваториальную и Южную Пацифику, а также Южный океан. Анализ усредненных данных по этим крупным регионам показал, что достоверное увеличение отмечено только для южной части Индийского океана и статистически недостоверное - для северной части Индийского океана. Для всех остальных регионов отмечено значимое сокращение биомассы фитопланктона.
Обсуждая возможные причины наблюдаемых изменений, авторы обращают внимание прежде всего на повышение температуры поверхностного слоя водной толщи. Оно охватило почти весь океан и привело к уменьшению толщины перемешиваемого слоя. Соответственно, сокращается приток элементов минерального питания (прежде всего фосфатов и нитратов) из нижележащих слоев. Однако авторы признают, что подобное объяснение не подходит для высоких широт. Там потепление верхнего слоя должно способствовать повышению, а не понижению продукции и биомассы фитопланктона. Очевидно, что механизмы, определяющие крупномасштабные изменения биомассы фитопланктона, нуждаются в дополнительном изучении.
Минимальной биомассой обладают глубоководные котловины и глубоководные желоба. Из-за затрудненного водообмена здесь возникают застойные области, а питательные вещества содержатся в минимальных количествах.
От экваториальной зоны к полярным видовое разнообразие жизни уменьшается в 20 - 40 раз, но общая биомасса возрастает примерно в 50 раз. Более холодноводные организмы плодовитее, жирнее. На два-три вида приходится 80 - 90% биомассы планктона.
Тропические части Мирового океана малопродуктивны, хотя в планктоне и в бентосе видовое разнообразие очень велико. В масштабе планеты тропическая зона Мирового океана скорее всего представляет собой музей, а не кормообильный сектор.
Меридиональная симметрия относительно плоскости, проходящей через середины океанов, проявляется в том, что центральные зоны океанов заняты особым пелагическим биоценозом; к западу и к востоку по направлению к берегам расположены неритические зоны сгущения жизни. Здесь биомасса планктона в сотни, а бентоса в тысячи раз больше, чем в центральной зоне. Меридиональная симметрия нарушается действием течений и «апвелинга».
Потенциал мирового океана
Мировой океан - самый обширный биотоп планеты. Однако по видовому разнообразию он значительно уступает суше: лишь 180 тысяч видов животных и около 20 тысяч видов растений. Следует помнить, что из 66 классов свободно живущих организмов только четыре класса позвоночных (амфибии, рептилии, птицы и ) и четыре класса членистоногих (первичнотрахейные, паукообразные, многоножки и насекомые) развились вне моря.
Общая биомасса организмов Мирового океана достигает 36 миллиардов тонн, а первичная продуктивность (в основном за счет одноклеточных водорослей) - сотни миллиардов тонн органического вещества в год.
Дефицит продуктов: питания заставляет обратиться к Мировому океану. В последние 20 лет значительно увеличился рыболовный флот и усовершенствовались средства лова. Приросты улова достигали 1,5 миллиона тонн в год. В 2009 году улов превысил 70 миллионов тонн. Было извлечено (в миллионах тонн): морской рыбы 53,37, проходной рыбы 3,1, пресноводной рыбы 8,79, моллюсков 3,22, ракообразных 1,68, прочих животных 0,12, растений 0,92.
В 2008 году только анчоуса было выловлено 13 миллионов тонн. Однако в последующие годы уловы анчоуса снизились до 3-4 миллионов тонн в год. Мировой улов в 2010 году уже составил 59,3 миллиона тонн, в том числе рыбы 52,3 миллиона тонн. Из общей добычи 1975 года выловлено (в миллионах тонн): из 30,4, 25,8, 3,1. Из северных морей выловлена основная часть продукции 2010 года - 36,5 миллиона тонн. Резко повысился улов в Атлантике, здесь появились японские тунцеловы. Пришло время регулировать масштабы лова. Первый шаг уже сделан - введена двухсотмильная территориальная зона.
Считается, что возросшая мощь технических средств лова угрожает биоресурсам Мирового океана. Действительно, придонными тралами портятся рыбьи пастбища. Более интенсивно вырабатываются и прибрежные зоны, на долю которых приходится 90 процентов улова. Однако тревога о том, что рубеж естественной продуктивности Мирового океана достигнут, беспочвенна. Со второй половины XX века ежегодно добывалось не менее 21 миллиона тонн рыбы и других продуктов, что тогда считалось биологическим пределом. Однако, судя по расчетам, из Мирового океана можно извлекать до 100 миллионов тонн.
Тем не менее следует помнить, что к 2030 году даже при освоении пелагических зон проблема снабжения продуктами моря не будет решена. К тому же часть пелагических рыб (нототения, мерланг, путассу, макрурус, аргентина, хек, зубан, ледяная рыба, угольная рыба) уже может быть включена в «Красную книгу». Видимо, необходимо переориентироваться в области питания, шире внедрять в продукты биомассу криля, запасы которого в антарктических водах огромны. Опыт такого рода имеется: в продаже креветочное масло, паста «Океан», сыр «Коралл» с существенной добавкой криля. И, конечно, нужно активнее переходить на «оседлое» производство рыбопродуктов, от лова к океаническому хозяйству. В Японии давно выращивают на морских фермах рыбу и моллюски (свыше 500 тысяч тонн в год), а в США в год 350 тысяч тонн моллюсков. В России ведется плановое хозяйство на морских фермах Приморья, Балтийского, Черного и Азовского морей. Ставятся опыты в бухте Дальние Зеленцы на Баренцевом море.
Особенно высокопродуктивными могут оказаться внутренние моря. Так, в России самой природой предназначено для регулируемого выращивания рыбы Белое море. Здесь поставлен опыт заводского разведения семги и горбуши -ценных проходных рыб. Возможности только этим не исчерпаны.
Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)
Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане — только 0,04%.
«2. Биомасса суши и океана»
Тема: Биомасса биосферы.
1. Биомасса суши
Биомасса биосферы – 0,01% от косного вещества биосферы, 99% приходится на долю растений. На суше преобладает биомасса растений (99,2%), в океане – животных (93,7%). Биомасса суши составляет почти 99,9%. Это объясняется большей массой продуцентов на поверхности Земли. Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше достигает 0,1%, а в океане – только 0,04%.
Биомасса поверхности суши представлена биомассой тундры (500 видов) , тайги , смешанных и широколиственных лесов, степей, субтропиков, пустынь и тропиков (8000 видов), где условия для жизни наиболее благоприятны.
Биомасса почвы. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы - животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. "Великие могильщики природы" – так назвал бактерии Л.Пастер.
3. Биомасса Мирового океана
– Бентосные организмы (от греч. benthos - глубина) живут на грунте и в грунте. Фитобентос: зеленые, бурые, красные водоросли встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными.
– Планктонные организмы (от греч. planktos - блуждающий) представлены фитопланктоном и зоопланктоном.
– Нектонные организмы (от греч. nektos - плавающий) способны активно передвигаться в толще воды.
Просмотр содержимого документа
«Биомасса биосферы»
Урок. Биомасса биосферы
1. Биомасса суши
Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов - около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане - животные (93,7%)
Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане - только 0,04%.
Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий - температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры - низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна.
В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы - животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы - редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. "Великие могильщики природы" - так назвал бактерии Л.Пастер.
2. Биомасса мирового океана
Гидросфера "водная оболочка" образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши - реками, озерами - около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом , планктоном и нектоном .
Бентосные организмы (от греч. benthos - глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями - зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже - красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными - моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км.
Планктонные организмы (от греч. planktos - блуждающий) - обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ - у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон - это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных - рыб, усатых китов.
Нектонные организмы (от греч. nektos - плавающий) - обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.
Письменная работа с карточками:
Сравните биомассу продуцентов и консументов на суше и в океане.
Как распределена биомасса в Мировом океане?
Охарактеризуйте биомассу суши.
Дайте определение терминам или раскройте понятия: нектон; фитопланктон; зоопланктон; фитобентос; зообентос; процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы; процент биомассы растений от общей биомассы наземных организмов; процент биомассы растений от общей биомассы водных организмов.
Карточка у доски:
Какой процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы?
Какой процент от биомассы Земли приходится на долю растений?
Какой процент от общей биомассы наземных организмов составляет биомасса растений?
Какой процент от общей биомассы водных организмов составляет биомасса растений?
Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза на суше?
Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза в океане?
Как называются организмы, населяющие толщу воды и переносимые морскими течениями?
Как называются организмы, населяющие грунт океана?
Как называются организмы, активно передвигающимися в толще воды?
Тестовое задание:
Тест 1 . Биомасса биосферы от массы косного вещества биосферы составляет:
Тест 2 . На долю растений от биомассы Земли приходится:
Тест 3 . Биомасса растений на суше по сравнению с биомассой наземных гетеротрофов:
Составляет 60%.
Составляет 50%.
Тест 4 . Биомасса растений в океане по сравнению с биомассой водных гетеротрофов:
Преобладает и составляет 99,2%.
Составляет 60%.
Составляет 50%.
Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.
Тест 5 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше в среднем составляет:
Тест 6 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза в океане в среднем составляет:
Тест 7 . Бентос океана представлен:
Тест 8 . Нектон океана представлен:
Активно передвигающимися в толще воды животными.
Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
Организмами, живущими на грунте и в грунте.
Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 9 . Планктон океана представлен:
Активно передвигающимися в толще воды животными.
Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
Организмами, живущими на грунте и в грунте.
Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 10 . От поверхности вглубь водоросли произрастают в следующем порядке:
Неглубоко бурые, глубже зеленые, глубже красные до - 200 м.
Неглубоко красные, глубже бурые, глубже зеленые до - 200 м.
Неглубоко зеленые, глубже красные, глубже бурые до - 200 м.
Неглубоко зеленые, глубже бурые, глубже красные - до 200 м.
Океанские воды содержат все необходимые условия для зарождения и существования жизни. Если принимать во внимание только размеры Мирового океана, то становится ясным, что для живых организмов здесь места больше, чем на суше. Не случайно половина всех мировых видов растений и $3/4$ животных обитают в Мировом океане . Весь живой мир океана подразделяется на следущие виды:
- планктон (живые, свободно плавающие организмы небольшого размера, не способные противостоять течению вод). К планктону относятся фитоплактон и зоопланктон, как правило это маленького размера рачки и водоросли.
- нектон (совокупность активно плавающих в толще вод живых организмов). К нектону относится самая многочисленная группа живых организмов – это практически все виды рыб, млекопитающих и прочих обитателей.
- бентос (совокупность живых организмов обитающих на дне океанических глубин).
Подробно данные виды живых организмов представлены на Рис.1.
Замечание 1
Общая совокупная биомасса всех живых организмов океана составляет примерно $30$ млрд. тонн. Местами повышенной концентрации биомассы и как правило местами наибольшего биоразнообразия в Мировом океане являются места обильного развития и скопления планктона.
Распределение биомассы в Мировом океане имеет ряд специфических особенностей, присущих только океану.
Типы и количество живых организмов в океане преимущественно определяются следующими лимитирующими факторами :
- глубиной проникновения солнечных лучей;
- концентрацией растворенного кислорода;
- доступностью биогенных веществ;
- температурой.
Естественно, что животных организмов больше всего в верхних слоях океана (до $200$ метров) – это следствие их прямой или косвенной зависимости от фотосинтезирующих организмов.
Замечание 2
Очевидно, что из-за поступления, помимо потока биогенных веществ из донных отложений, дополнительного потока, приходящего со стоком с суши, наибольшей продуктивностью отличаются прибрежные водные экосистемы.
В прибрежных водных экосистемах, а также в открытых водах Мирового океана до глубины $200$ метров наблюдается наибольшее количество биоразнообразия животного и растительного мира, представляющего важнейшую роль в трофической функции не только морских обитателей, но и человека. Ежедневно по всему миру из этой зоны Мирового океана в целях ведения хозяйственной деятельности , добывается миллионы тонн рыбы различного видового состава, а также водорослей и креветок.
В глубоководных районах продуктивность фотосинтезирующих организмов ограничена из-за несовпадения условий питания (биогенные вещества сконцентрированы на дне) и условий освещенности. Однако, некоторые обитатели бентоса представляют собой большую хозяйственную деятельность для человека, это такие животные как мидии, лангусты, раки, устрицы и другие.
Биопродуктивность и биомасса
В пределах открытого океана выделяют три зоны, основным характерными отличиями которых являются глубина проникновения солнечных лучей и как следствие различный количественный и видовой состав биомассы:
- эвфотическая зона (поверхностный слой) – до $200$ метров в глубину, где интенсивно проходят процессы фотосинтеза и осуществляется постоянное и интенсивное перемешивание водных масс в результате воздействия ветровой деятельности, волнений и ураганов. На данную зону приходится более $90\%$ всей океанической биомассы и наибольший коэффициент биопродуктивности.
- батиальная зона (батиаль) – от $200$ до $2500$ метров в глубину, соответствующая материковому склону. Данная зона характеризуется значительно меньшей биопродуктивностью и общим видовым составом.
- абиссальная зона (абиссаль) – как правило, глубже $2500$ метров, для которой характерны практически полная темнота, малая подвижность воды, практически постоянная температура воды от $3$ до $1^\circ \ C$, где живые организмы существуют за счет остатков фотосинтезирующих растений и поедающих их животных вышерасположенных слоев Мирового океана, и поэтому дающая минимальную биологическую продукцию.
В океане наблюдается чередование поясов с повышенной и пониженной фито- и зоомассой. Но если на суше распределение численности живых организмов зависит в первую очередь от температуры и количества осадков и имеет зональный характер, то в океане биомасса того или иного района, прежде всего, зависит от скорости поступления питательных веществ с восходящими потоками воды, т. е. зависит от скорости перемещения придонных, насыщенных биогенными веществами объемов воды на поверхность. Такое перемещение имеет место в зонах подъема холодных глубинных вод на поверхность, а также в мелководных участках океана (в шельфовой зоне), где имеет место ветровое перемешивание всего слоя воды.
Замечание 3
Еще одним важным, с точки зрения продуктивности, местом в океане, где формируются благоприятные условия для образования жизни, – это места, где происходит встреча холодных и теплых океанических течений. Перемешивание водных масс теплых и холодных течений, которые обладают разными температурными режимами и характеризуются различной степенью солености, приводит к тому, что происходит массовая гибель живых организмов вследствие попадания их в неблагоприятные условия обитания. Разлагаясь, погибшие организмы обогащают воды океанов питательными веществами, что, в свою очередь, порождает стремительное развитие жизни других организмов. Из данного примера видно, что наиболее интенсивно жизнь зараждается в зоне с максимальной смертностью.
Меньшей биопродуктивностью характеризуются те акватории Мирового океана, в которых расположены антициклонические циркуляционные системы. К этим районам относятся огромнейшие океанические области, где в условиях преимущественного воздействия нисходящих потоков количество биогенных элементов (продуктов разложения) оказывается максимально низким.
Значительной концентрацией биомассы обладают и прибрежные зоны океана - богатые биогенными веществами зоны мелководья, простирающиеся от линии приливов на берегах до континентального шельфа, являющегося продолжением материковой части под толщей водных масс океанов.
Прибрежные зоны, занимая менее $10\%$ всей площади Мирового океана, концентрируют в себе более $90\%$ всей биомассы (океанической флоры и фауны). Здесь располагается наибольшее число районов мирового рыболовства. В прибрежной зоне выделяют такое местообитания как эстуарий. Эстуарии – это прибрежные районы Мирового океана, где пресные воды водотоков (рек, ручьев и поверхностного стока) перемешиваются с солеными водами океанов. В эстуариях ежегодная удельная биопродуктивность максимальна по сравнению с другими экосистемами.
В прибрежных зонах Мирового океана расположенных в тропических и субтропических широтах, где температурный режим вод превышает $20^\circ \ C$, обитают коралловые рифы. Они, как правило, состоят из нерастворимых соединений кальция, выделяемых животными организмами, а также красными и зелеными водорослями. Коралловые рифы играют важнейшую роль в поддержании солевого состава воды.
У западных побережий континентов, для которых характерны постоянно дующие с суши на море ветры – пассаты – поверхностные воды из рек, озер и прочих водных объектов уносятся с берега в океан, их замещают холодные, богатые питательными веществами, придонные воды. Данное явление носит название апвелинг. Благодаря большому количеству питательных веществ, поступающих из глубин океанических водных масс, в этих районах формируется значительная биопродуктивность. Однако, сезонные изменения климата и течений постоянно оказывают на нее понижающее действие.
Океан отделяется от береговых зон областью резкого увеличения глубин у края континентального шельфа. На его долю приходится порядка $10 \ %$ биомассы океанической флоры и фауны, а бесконечные площади глубин можно отнести к практически пустынным районам в отношении биомассы, но благодаря свои огромным размерам открытый океан является основным поставщиком чистой первичной биологической продукции на Земле.
Роль органического мира океанов для человека
Органический мир океанов играет огромную роль в жизни человека. Разнообразие и богатство представителей водной флоры и фауны обеспечивает человечество постоянной трофической составляющей. Морепродукты являются основными источниками питания для многих стран, особенно азиатских стран островного типа – Японии, Филиппин, Индонезии и других.
Наиболее продуктивные места Мирового океана обеспечивают устойчивое развитие рыболовства, развитие производственной и перерабатывающей базы, рыбохозяйственных отраслей и комплексов. В период мировой глобализации развитие рыбохозяйственного сектора особенно актуальный процесс, в том числе и для Российской Федерации.
Однако в России существует ряд проблем, связанных с переработкой рыбных ресурсов и их логистикой. Помимо этого в России, как и в ряде мировых стран, существуют проблемы экологического характера (браконьерство, загрязнение вод Мирового океана, техногенные катастрофы и т.д.), которые резко снижают продуктивность водной биомассы. Данные факторы резко повышают смертность жизнеспособных организмов, что наносит колоссальный вред не только для конкретной популяции, но и видам для которых эти популяции являются основной трофической составляющей.
Замечание 4
Для сохранения популяций морских организмов в целях сохранения видового разнообразия, а также в целях обеспечения человечества продуктами питания, добываемых из вод Мирового океана, необходимо поддержание существующего экологического состояния водных экосистем, а также незамедлительное устранение последствий техногенного характера, оказывающих негативное воздействие на океаническую биопродуктивность.
Загрузка...
