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 други х 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 н е дают покоя 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 след ующем 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 на з ывается 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 б актериях – 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 п итания , 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 обрыв ается к глубоководной равнине , начинается собственно океан , зона открытого моря . Вода здесь преимущественно прозрачная и си няя ; это связано с отсутствием взвешенных неорганических веществ и мень шим количеством микроскопически малых планктонных растений ( фито планктона ) 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 глуби не 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 жи вотных (ракообразны х , моллюсков , иглокожих ), число которых в зоне кон тинентального 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 су щественных колебаний солености и температуры . В среднем соленость во ды 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 тро пиках , так и в полярных областях составляют менее 2°. Лишь в умеренных широтах их амплитуда достигает 10°. Эти колебания температуры можно обнаружить только в поверхност ных слоях воды до глубины 100-1 50м . Приповерхностные слои воды в тропических и субтропических областях на греваются солнцем особенно сильно . Этот теплый и более легкий слой во ды 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 пита те л ьных веществ сверху вниз. Как на широких океанских просторах , так и на мелководьях един ственным источником энергии для всех форм жизни является солнечный свет . В результате - 5- процесса фотосинтеза растительный планктон с по мощью хлорофилла создает ор ганические 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 освещен ной (эуфотической ) зоне . К ней примыкает сумеречная зона , простирающая ся до глубины 800 м. Морской растительный планктон состоит преимущественно из разно образных диатомовых водорослей (класс Diatomeae ) и динофлагеллят из жгутиковых (класс Flagellatae ). Для их роста нужен не только свет , но и присутствие определенных минеральн ых солей . Особенно важны фосфаты и нитраты , но необходимы также железо , марганец и некоторые витамины , например витамин В 12 . Кроме того , диатомовым водорослям для построе ния их раковин нужны соли кремниевой кислоты (силикаты ). Большинство этих веществ рас пределено 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 мине р альных 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 глубинны е 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 про странства 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 расти тельный планктон организмы микроскопичес ки 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 Са 1апи s ) обладают фильтрующим ротовым аппаратом , несущим тонкие перистые выросты ; с его по мощью они могут постоянно процеживать воду . Типичными фильтраторами являются также относящиеся к оболочникам с альпы (класс Thaliacea ) и аппендикулярии (класс Appendicularia ); 1 Это 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 . они имеют столь тонкий фильтрующий аппарат , что могут улавлива ть мельчайшие планктонные организмы , проходящие сквозь самые мелкие планктонные сетки с шириной ячеек всего 0,05 мм . Некоторые живу щие огромными стаями виды рыб , напри мер южноамериканские анчоусы ( Engrauslis ringens ) , приспособились к питанию растительны м планктоном . Они пропу скают воду через открытый рот и жабры , отцеживая мелкие водоросли . Кроме рас тительного планктона , фильтрующие обитатели открытого моря используют в пищу взвешенные в воде частички отмер ших организмов (детрит ). Местами детрит вм е сте с развивающимися на нем бакте риями играет даже большую роль в пи тании фильтраторов , чем живой планктон. Фильтрующий веслоногий рачок каланус (Са 1 anus ). Л-стрелки показывают токи воды , возникаю щие при плавании и фильтрации ; Б - левая задняя челюсть с фильтрующими щетинками и улов ленным планктоном Третье звено пищевой цепи образуют хищные животные , питающиеся фильтраторами . В открытом море , как и в шельфовых морях , встречается множество та ких 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 насе лявших нашу Землю , усатые киты (под отряд Myst acoceti ), находящиеся ныне под угрозой исчезновения . В арктических морях они отфильтровывают огромные массы криля ( Euphausia superba ) . Подсчи тано , что в прежние времена усатые киты ежегодно потребляли 50-80 млн . т этих рачков . После того как человек резко со кратил поголовье усатых китов , он пы тается придумать способы добычи остающихся теперь неиспользованными огромных масс криля и употребить его в пищу себе или как корм скоту. Для сообщества открытого моря ха рактерно еще одно , четвертое звено пищевой цепи , состоящее в основном из крупных хищных рыб . Некоторые из них — треска , морской окунь и различные тунцы — имеют большое промыс ловое 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 со провождается значительными потерями энергии , так как большая ее часть расходуется на процессы обмена веществ . Всего около 10% ее преобразует ся в вещество тела животного . Отсюда становитс я 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 разв и т рыболовный промысел , один из крупнейших в мире , с ежегодным уловом от 8 до 9 млн . т анчоусов . В при роде 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 ве слоногие рачки , несмотря на малые раз меры (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 по мощь ю 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 беспозво ночных и рыб име ло изобретение эхолота-самописца . Этот прибор , по стоянно регистрирующий с помощью ультразвука (частотой от 15 до 30 ки логерц ) глубину под кораблем и ставший незаменимым вспомогательным навигационным средством , днем , кроме профиля дна , отмечает обычно стр анную 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 п рошедшие 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 отра жающие звук слои , было высказано пред положение , 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 многи х 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. Суточ ные вертикальные миграции морских животных — в основном ре зультат 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 верти кальные миграции охваты вают 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 у к рыться в сумеречной области , так как в прони занной светом воде , за исключением Саргассова моря с его плавающими водорослями , негде спрятаться . Только почти полная прозрач ность , которая характерна для многих планктонных животных , дает им из вестную защит у . 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 глубин ы 200-500 м бедная кислородом зона , характерная для тропических и субтропических районов океана . Та» как при низких температурах (5-1 0°С ) сумеречной зоны у животных с непо стоянной температурой тела существенно снижается уровень обмена ве ществ , эти животн ые днем живут на «экономном режиме» , чем до некото рой степени компенсируют затраты энергии на само перемещение . Кроме суточных , существуют также сезонные вертикальные миграции : так , некоторых щетинкочелюстных , а также веслоногих рачков рода Са 1ап us в разн ые 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 сильно го сол нечного излучения он выглядит почти безжиз ненным . Сюда относится плейстон (организмы , обитающие на поверхности воды ) и нейстон (жи вотные , обитающие непосредственно под поверх ностью моря ). Для организмов плейстона харак терно тело , подобное плоти к у , так что они всегда держатся на поверхности воды . Наиболее извест ный пример — сифонофора «португальский кораб лик» ( Physalia physalis ). У нее над поверхностью воды выступает , словно парус , большой воздуш ный пузырь , так называемый пневматофор . Ветер гон яет по волнам и парусников (Vellela spirans), и пенистые плотики моллюсков янтин ( Janthina janthina ), которым плот позволяет удержаться на поверхности воды . В тропических морях на по верхности воды обитает даже одно насекомое — бегающий по воде клоп (род Н а lobates). Это единственное насекомое , покорившее океан . Все животные плейстона относятся к хищникам. Серьезные исследования мира животных , оби тающих непосредственно под водной поверх ностью моря , стали возможны благодаря изобре тению специальной нейстонн ой сети , облавлива ющей лишь несколько самых верхних сантимет ров толщи воды . Для настоящих нейстонных форм характерны синяя или красная окраска , которая , вероятно , служит им маскировкой и за щищает от ультрафиолетового и инфракрасного излучения . К этой г р уппе относятся веслоногие рачки семейства Ро ntellidae , креветка Р ar арепе us 1оп dires и равноногий рачок Idotea metallica . В суб тропической Атлантике нейстонные уловы на 94% состояли из беспозвоночных животных , преиму щественно ракообразных , половина из кот орых 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 шель фовой 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 п ленку воды населяют бактерии , которых потребляют , воз можно , 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 насекомы е , случайно попавшие в воду. С наступлением сумерек и ночью стол у нейтонных животных богаче . Многие планктонные организмы поднимаются тогда к поверхности из глу бин океана . Киленогие моллюски , равноногие ракообразные и светящиеся анчоусы имеют крупные глаз а 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 беспозво ночных и рыб лишь ночью посещают это местообитание , а на рассвете вновь опускаются на глубину свыше 30 м . Суточные перемещения в проти воположном направлении обнаружены у некоторых нейстонных рыб на ранних стадиях их развития , например у летучих рыб (подотряд Ехосое toidei) и у морского бекаса (Мас ror h атр h о sus scolopax ); также по ве черам вниз опускается крылоногий моллюск Creseis asicula, который подни мается к поверхнос ти 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 водоросл и , 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 л у згают . 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 таймене й – 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 жгутик о вые – 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 «Покаж ите мне их !» . Москва «Росмэн» , 1994 г. 3. Энциклопедия для детей . Том 2. Москва «Аванта +» , 1995 г.