Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого - Андрей Лапо

Во времена Вернадского донная пленка была изучена только в пределах шельфа, и Владимир Иванович допустил невольную ошибку — данные по шельфу он экстраполировал на донную пленку в целом, считая ее вместилищем жизни более богатым, чем планктонная пленка. Однако сейчас установлена крайняя неравномерность заселения бентосной пленки живыми организмами. Удаленные от континентов участки акваторий, по площади составляющие ¾ территории Мирового океана, обладают лишь 1% суммарной биомассы бентоса.

Интересный эксперимент провели недавно ученые Колумбийского университета (США) в восточно-экваториальной части Тихого океана. Здесь на глубине 4873 м была установлена фотокамера, автоматически проводившая фотосъемку океанского дна через каждые 4 ч в течение 202 дней. За это время в поле зрения камеры проползло или прошагало только 35 животных. Иначе говоря, животное проходило здесь только раз в шесть дней!

Между распределением биомасс планктонной и донной пленок жизни существует тесная корреляционная зависимость, и акваториям с высокой биомассой планктона, как правило, соответствуют участки с повышенным содержанием живого вещества на бентали. В честь известного советского океанолога, открывшего эту зависимость, ее называют «принципом соответствия Л. А. Зенкевича».

Если образование планктонной (поверхностной) пленки обусловлено проникновением солнечного света в верхние слои океана, то скопление жизни в донной пленке жизни определяется наличием… дна. Конечно, дно само по себе не кормит, но оно задерживает все то, что не успели съесть раньше. Кроме того, твердый субстрат дает возможность укрытия (а в океане укрытий не так-то много).

Биосферная роль бентали — донной пленки жизни — не меньше, чем планктонной. Если планктонная пленка — огород океана, то бенталь — это склад его готовой продукции. Здесь на века замуровывается то, что, будучи создано живым веществом океана, ускользнуло из биотического круговорота благодаря специфической обстановке бентали. Планктонная пленка жизни поставляет сырье для осадков, а донная пленка — основной из экогоризонтов океана, где происходит их накопление. Основной, но, как показали недавние исследования, не единственный.

Ювеналий Петрович Зайцев, член-корреспондент АН УССР, открыл интересное явление — «антидождь трупов». Оказалось, что после смерти всплывают тела не только крупных организмов (как это считалось раньше), но и всякой мелкой морской живности. В конце концов они, конечно, тонут, однако, находясь в поверхностном слое, успевают значительно обогатить его растворенным органическим веществом. Другой источник неживой органики в приповерхностном слое — органическое вещество, адсорбированное пузырьками газа, поднимающимися из морских глубин. Это явление дает органики в 10 раз больше, чем образуется ее здесь в процессе фотосинтеза. В результате у поверхности моря накапливается много органического вещества — главным образом в коллоидной форме. Во время штормов оно сбивается в белоснежную пену — ту самую, из которой, согласно древнегреческому мифу, родилась Венера, богиня любви и красоты…

Население приповерхностного слоя водной толщи очень своеобразно. 5‑сантиметровый слой воды перехватывает 40% солнечного излучения, причем поглощается главным образом ультрафиолетовая часть спектра. Однако, как это ни парадоксально, фотосинтез тут подавлен. Основание трофической пирамиды составляют сапротрофные микроорганизмы, перерабатывающие неживое органическое вещество, благо оно здесь в избытке. Количество бактерий в приповерхностном слое в сотни и тысячи раз больше, чем в нижележащих горизонтах водной толщи. Вторую ступень трофической пирамиды составляют мельчайшие гетеротрофы — простейшие, личинки всевозможных моллюсков, червей, ракообразных, рыб и других животных. Очень много в приповерхностном слое молоди и зародышей организмов — икринок, которые держатся у самой поверхности воды. Наконец, последующие ступени трофической пирамиды составляют более крупные беспозвоночные, рыбы и морские птицы.

«Инкубатором пелагиали» назвал Ю. П. Зайцев приповерхностный слой океана. Здесь концентрируются будущие поколения морских обитателей. В то же время именно поверхность моря сейчас больше всего подвергается загрязнению нефтепродуктами, и из-за этого гибнет бесчисленное количество нежной молоди. По выражению Ю. П. Зайцева (1974), «область максимума отрицательного воздействия на живое совпадает с областью максимума чувствительности населения». В опасности завтрашний день океана…

Помимо жизненных пленок, в океане существуют сгущения и разрежения жизни. Пустыни на суше человечеству известны давно; в океане они открыты сравнительно недавно. Так, огромная водная пустыня обнаружена в Тихом океане в районе Гавайских островов. Концентрация живого вещества здесь составляет едва 3·10−6%. Иначе говоря, чтобы набрать литровую банку морских организмов, пришлось бы профильтровать ни много ни мало — 30 млн. л океанской воды.

Сгущения жизни в океане В. И. Вернадский разделяет на три типа: а) прибрежные; б) саргассовые; 3) рифовые (см. рис. 2).

Прибрежные сгущения жизни, по существу, возникают там, где встречаются обе пленки жизни — планктонная и донная — и сочетают в себе те жизненные блага, которые они несут: солнечный свет и твердый субстрат. К тому же прибрежные сгущения жизни характеризуются обильным притоком минеральных и органических веществ с континента и имеют еще одно благо — интенсивное перемешивание водной толщи (это делает возможным многократное использование элементов минерального питания). В результате сочетания всех этих благ в прибрежных сгущениях биомасса планктона в сотни, а бентоса — во многие тысячи раз больше, чем в глубоководных районах. «Море как часть биосферы начинается не постепенно, как, скажем, лес начинается с разреженной опушки, — пишет Ю. П. Зайцев. — Море начинается сразу со сгустка организмов, с многочисленных и уплотненных сообществ». Соответственно высокой оказывается и степень переработки осадочного материала. В прибрежных сгущениях жизни она такова, что экскременты морских организмов зачастую оказываются основным компонентом осадков.

Отличительной чертой прибрежных сгущений жизни является преобладание многоклеточных, а не одноклеточных организмов. Характерно при этом сравнительное однообразие жизни в прибрежных сгущениях — от одного до 12 видов организмов здесь могут составлять до 95% биоценозов. Примером таких однородных скоплений являются мидиевые «банки». Во всех морях, кроме тропических, мидии образуют мощный прибрежный бордюр. Их биомасса иногда достигает десятков килограммов на квадратный метр дна.

Иллюстрацией деятельности прибрежных скоплений жизни является исследование мидиевых «банок» Белого моря, выполненное К. А. Воскресенским в 40‑е годы под непосредственным влиянием идей Вернадского. К. А. Воскресенский выполнил удивительную работу — если не единственную в своем роде, то во всяком случае одну из немногих в то время и тем особенно ценную. Лабораторными экспериментами и натурными наблюдениями он доказал, что биофильтрационная деятельность мидиевых «банок» регулирует коллоидный состав прибрежных вод, осадконакопление в пределах отмелого побережья и — трудно в это поверить сразу! — даже циркуляцию вод в прибрежной зоне. Все эти функции осуществляются путем фильтрации мидиями прибрежных вод. Биогенная циркуляция создается за счет того, что вода, освобожденная от коллоидных частиц, становится легче и поднимается вверх.

Другой тип концентрации жизни представляют собой саргассовые сгущения — участки моря, переполненные многоклеточными, не прикрепленными ко дну водорослями: саргассумом или филлофорой. Такой тип сгущения характеризуется очень высокой биомассой и чрезвычайно низкой продуктивностью живого вещества.

Это чудо природы — «траву», плавающую в открытом море, там, где глубина достигает 4—6 км, первым описал Христофор Колумб. «С рассветом встретили столько травы, что море, казалось, покрылось ею, как льдом. Траву несло с запада» — такую запись сделал он в своем дневнике 21 октября 1492 года. А на следующий день записал: «В течение части дня травы не было, потом она пошла очень густо».

Свое название бурая водоросль саргассум получила от португальского слова «саргасс» — гроздь винограда. Это желто-коричневые растения с сильно рассеченными «листьями», характерную особенность которых составляют шаровидные пузырьки, наполненные воздухом (они-то и напоминают виноград). Спутанная масса водорослей и обитающих здесь животных представляет собой саргассовое сгущение жизни, выделенное Вернадским.

Классическим примером сгущения жизни такого рода является экосистема Саргассового моря, расположенного у восточных берегов Северной Америки. Его биомасса составляет 4—11 млн. т, т. е. примерно 1% всей биомассы живого вещества фотоавтотрофов Мирового океана. Низкая же годовая продуктивность объясняется своеобразным гидрологическим режимом моря: оно ограничено по контуру эллиптическим течением, и вертикальная перемешиваемость вод слабая.