Венианим Богоров - Жизнь моря
С ничтожным количеством света на больших глубинах связаны синие, фиолетовые и черные тона глубоководных животных. У обитателей десятикилометровых глубин, где нет света, окраска почти отсутствует, и они выглядят белыми.
Свет играет особо существенную роль в жизни моря. Распространение растений в глубину зависит от проникновения света в воду. Водные растения нуждаются в солнечном свете, особенно от красной до зеленой части солнечного спектра, а эти лучи не доходят до значительной глубины. Вот почему так мало водорослей встречается на глубинах более 100 метров.
Прикрепленные ко дну водоросли имеют окраску от зеленой, у обитателей прибрежных вод, и до красной — на больших глубинах. В отличие от животных эта окраска хотя и является дополнительной, но играет не защитную роль, а способствует максимальному использованию энергии соответствующих лучей спектра.
У животных нет такой зависимости от света, как у растений. Поэтому они могут населять всю толщу вод океана.
Изменение света в течение суток вызывает суточные вертикальные перемещения живых существ. Миллиарды мелких рачков, червей, мелких рыб и других животных уходят днем от света в глубину моря, а вечером подымаются к поверхности. За ними, в поисках пищи, совершают вертикальные миграции сельди, сардины и другие рыбы.
Таким образом, с распределением света связаны важнейшие жизненные явления океана.
* * *
Большое значение для географического распределения живых существ имеет температура воды. Она очень сильно меняется в зависимости от географического положения и глубины.
В Тропической области температура поверхностных слоев воды обычно выше 20 градусов С, на глубине в 200 метров — менее 15 градусов, на глубине 1 тысячи метров — около 4–6 градусов, глубже — около 2–3 градусов. В Умеренной области температура океанических вод на поверхности — около 10 градусов, на глубине 1 тысячи метров — около 7 градусов. В полярных морях температура воды на различных глубинах часто бывает ниже нуля.
Обычно поверхностные воды — самые теплые, затем идет очень слабое понижение температуры до некоторой глубины, где наступает резкое изменение температуры воды. Здесь она становится значительно холоднее. Этот слой носит название «слой температурного скачка». Он обычно лежит на различных глубинах — от 15 до 100 метров. Замечательная особенность этого слоя-скачка заключается в том, что в связи с резким изменением температуры меняется и плотность воды. При одинаковой солености с понижением температуры увеличивается удельный вес воды, а следовательно, растет и плотность. Иногда возрастание плотности столь велико, что слой температурного скачка образует как бы «водяное дно», которое моряки-подводники называют «жидкий грунт».
Суточные изменения температуры воды очень малы, к тому же они наблюдаются преимущественно в прибрежных районах или в небольших заливах и бухтах.
Более значительны сезонные изменения в температуре воды. Особенно они сказываются в поверхностных слоях воды до 500 метров. Глубже температура воды почти не меняется. В зависимости от места сезонные изменения весьма различны; всего больше они в Умеренной области. Например, у берегов Англии сезонные изменения в температуре верхних слоев воды выражаются почти в 10 градусов, а в Черном море — до 15 градусов. В Экваториальной области сезонные отличия температуры не превышают 2 градуса, а в полярных морях они еще меньше.
Как ни сильно греет солнце в тропиках, но температура воды в океане не бывает выше 30 градусов. Объясняется это большой теплоемкостью воды, охлаждением воды при испарении за счет скрытой теплоты испарения и непрерывным перемешиванием вод океана.
Благодаря сильному испарению с поверхности океана в Тропической области воды становятся более солеными, а следовательно, и более плотными. Более тяжелые воды опускаются вниз, вытесняя из глубоких слоев кверху более легкие, при этом воды перемешиваются. К северу и к югу от тропиков увеличение плотности воды происходит при охлаждении. Благодаря этому зимняя холодная вода начинает опускаться вниз, вызывая тем самым глубокое перемешивание вод. Летом поверхностные воды прогреваются, но еще до осени в глубинных слоях некоторых морей сохраняется зимняя охлажденная вода. Только осенью и зимой произойдет выравнивание температуры воды различных слоев.
Вертикальное перемешивание снабжает глубинные слои кислородом и теплом, а поверхностные слои питательными веществами, столь необходимыми для развития водорослей.
Воды океана находятся всегда в движении. Взамен идущим по поверхности от экватора к полюсам теплым водам в глубине от полюсов к экватору движутся холодные воды с температурой около 2 градусов. В Экваториальной области они поднимаются кверху. Здесь только поверхностные воды — до 50–100 метров толщиною — самые теплые по сравнению с водами в других районах. Глубже 200 метров вода на экваторе холоднее, чем на соответствующей глубине в Умеренной области. Только на глубинах в 2–4 километра и ниже температура везде почти одинакова — около 2 градусов. Это воды, пришедшие из полярных районов, особенно из Антарктики.
Естественно, самые холодные воды — воды Северного Ледовитого океана и воды, омывающие Антарктиду. Соленая морская вода замерзает не при 0 градусов, а при более низких температурах. Чем выше соленость воды, тем более низкая температура необходима для превращения ее в лед.
Воды с соленостью в 35 ‰ замерзают при температуре минус 1,9 градуса. Воды с весьма низкими температурами составляют основную массу вод полярных морей, кроме тех районов, куда проникают более теплые воды Атлантического или Тихого океанов.
С распространением вод, имеющих различную температуру, тесно связано географическое распределение обитателей Мирового океана. Это позволило ученым районировать Мировой океан на пять биогеографических областей: Арктическую и Антарктическую области, для которых характерны низкие температуры воды и пловучие льды не только зимою, но и летом; Северную и Южную умеренные области, для которых особенно характерны значительные сезонные изменения в температуре вод зимою и летом и наличие во многих морях Умеренной области льдов зимою; Тропическую — с постоянно высокой температурой поверхностных слоев воды, где сезонные различия не превышают 2 градусов.
Изменение температуры воды влияет на жизнь всех морских организмов. У многих видов сроки размножения приурочены к определенным температурным условиям. Часто наблюдается массовая гибель икры и личинок, если в период размножения неблагоприятно изменилась температура вод. С прогревом и похолоданием вод связаны сроки подхода рыбы к берегу и обратной их откочевки в море.
В связи с изменением температуры воды в течение года происходит такая же смена сезонных явлений в жизни моря, как и в жизни суши. Наблюдается не только смена форм, но и резкие изменения в количестве организмов.
Исследования температуры воды океанов и морей имеют также огромное значение для изучения и понимания климата в различных частях суши. При этом приходится считаться с некоторыми замечательными температурными особенностями воды.
Вода обладает значительно большей теплоемкостью, чем воздух; чтобы нагреть на один градус равные объемы воды и воздуха, надо затратить при нагревании воды в 3 тысячи раз больше тепла, чем при нагревании воздуха. Зато при охлаждении вода выделит такое количество тепла, которым можно нагреть на один градус 3 тысячи равных объемов воздуха.
Теплоемкость воды так велика, что при образовании льда из одного объема воды выделяется тепло, которым можно нагреть на один градус 250 тысяч равных объемов воздуха. Благодаря всему этому, а также малой теплопроводности воды и льда, полярные моря не промерзают до дна, несмотря на долгую и холодную зиму.
Средняя температура поверхностных вод Мирового океана 17,4 градуса, тогда как средняя температура приземного слоя воздуха всего 14,4 градуса. Таким образом, океан является «печкой», в которой запасено много тепла.
Все лето идет нагревание воды. Океан поглощает громадное количество тепла. В это время море холоднее суши и ветер с моря несет прохладу. Тогда на побережье не так жарко, как в глубине континента. Зимою нагревшиеся за лето массы воды отдают часть тепла воздуху. Ветер уносит это тепло и испарившуюся воду далеко вглубь суши, смягчая и увлажняя климат приморских стран зимою.
С поверхности океанов и морей испаряется более 300 тысяч кубических километров воды в год. Из этого количества 10 процентов в виде осадков выпадают на землю, возмещая полностью испарение влаги над сушей, которое составляет 31 тысячу кубических километров. Испарившаяся в тропиках и перенесенная ветром на север и на юг вода охлаждается; при этом выделяется масса тепла.
