Морская среда обитания — это среда обитания , которая поддерживает морскую жизнь . Морская жизнь в какой-то степени зависит от соленой воды , которая находится в море (термин «морской» происходит от латинского слова mare , что означает море или океан). Среда обитания — это экологическая или природная область, населенная одним или несколькими живыми видами . [1] Морская среда поддерживает множество видов этих сред обитания.
Морские местообитания можно разделить на прибрежные и открытые океанские . Прибрежные местообитания находятся в области, которая простирается от прилива до края континентального шельфа . Большая часть морской жизни находится в прибрежных местообитаниях, хотя шельфовая зона занимает всего семь процентов от общей площади океана. Открытые океанские местообитания находятся в глубоком океане за краем континентального шельфа.
В качестве альтернативы морские местообитания можно разделить на пелагические и придонные зоны . Пелагические местообитания находятся вблизи поверхности или в открытой толще воды , вдали от дна океана. Придонные местообитания находятся вблизи или на дне океана. Организм, живущий в пелагической среде обитания, называется пелагическим организмом, как пелагическая рыба . Аналогично, организм, живущий в придонной среде обитания, называется донным организмом, как придонная рыба . Пелагические местообитания по своей сути изменчивы и эфемерны, в зависимости от того, что делают океанические течения .
Морские местообитания могут быть изменены их обитателями. Некоторые морские организмы, такие как кораллы , водоросли , мангровые заросли и морские травы , являются инженерами экосистем , которые изменяют морскую среду до такой степени, что они создают дополнительную среду обитания для других организмов. По объему океан обеспечивает большую часть обитаемого пространства на планете. [2]
В отличие от наземных местообитаний, морские местообитания изменчивы и недолговечны . Плавающие организмы считают области на краю континентального шельфа хорошей средой обитания, но только пока подъем глубинных вод выносит на поверхность богатую питательными веществами воду. Моллюски находят среду обитания на песчаных пляжах, но штормы, приливы и течения означают, что их среда обитания постоянно переосмысливается.
Наличие морской воды является общим для всех морских местообитаний. Помимо этого, многие другие факторы определяют, является ли морская зона хорошей средой обитания и какой тип среды обитания она создает. Например:
Существует пять основных океанов, из которых Тихий океан почти такой же большой, как и все остальные вместе взятые. Береговые линии окаймляют сушу почти на 380 000 километров.
В целом океан занимает 71 процент поверхности мира, в среднем около четырех километров в глубину. По объему океан содержит более 99 процентов жидкой воды Земли. [10] [11] [12] Писатель-фантаст Артур Кларк указал, что было бы более уместно называть планету Земля планетой Море или планетой Океан. [13] [14]
Морские местообитания можно в целом разделить на пелагические и придонные . Пелагические местообитания — это местообитания открытой толщи воды , вдали от дна океана. Придонные местообитания — это местообитания, которые находятся вблизи или на дне океана. Организм, живущий в пелагической среде обитания, называется пелагическим организмом, как пелагическая рыба . Аналогично, организм, живущий в придонной среде обитания, называется донным организмом, как придонная рыба . Пелагические местообитания по своей сути эфемерны и зависят от того, что делают океанические течения .
Наземная экосистема зависит от верхнего слоя почвы и пресной воды, в то время как морская экосистема зависит от растворенных питательных веществ, смываемых с суши. [15]
Деоксигенация океана представляет угрозу для морских местообитаний из-за роста зон с низким содержанием кислорода. [16]
В морских системах океанические течения играют ключевую роль в определении того, какие области являются эффективными в качестве среды обитания, поскольку океанические течения переносят основные питательные вещества, необходимые для поддержания морской жизни. [17] Планктон — это формы жизни, населяющие океан, которые настолько малы (менее 2 мм), что они не могут эффективно продвигаться по воде, а должны дрейфовать вместе с течениями. Если течение переносит нужные питательные вещества и если оно также протекает на достаточно небольшой глубине, где много солнечного света, то такое течение само по себе может стать подходящей средой обитания для фотосинтезирующих крошечных водорослей, называемых фитопланктоном . Эти крошечные растения являются основными производителями в океане, в начале пищевой цепи . В свою очередь, по мере роста популяции дрейфующего фитопланктона вода становится подходящей средой обитания для зоопланктона , который питается фитопланктоном. В то время как фитопланктон — это крошечные дрейфующие растения, зоопланктон — это крошечные дрейфующие животные, такие как личинки рыб и морских беспозвоночных . Если достаточное количество зоопланктона обосновывается, течение становится местом обитания кормовых рыб , которые ими питаются. А затем, если достаточное количество кормовых рыб перемещается в этот район, он становится местом обитания более крупных хищных рыб и других морских животных, которые питаются кормовыми рыбами. Таким динамичным образом, само течение может со временем стать движущейся средой обитания для множества типов морской жизни.
Океанские течения могут быть вызваны разницей в плотности воды. Насколько плотна вода, зависит от того, насколько она соленая или теплая. Если вода содержит разницу в содержании соли или температуре, то разная плотность инициирует течение. Вода, которая более соленая или холодная, будет плотнее и будет тонуть по отношению к окружающей воде. И наоборот, более теплая и менее соленая вода будет всплывать на поверхность. Атмосферные ветры и разница в давлении также вызывают поверхностные течения, волны и сейши . Океанские течения также генерируются гравитационным притяжением солнца и луны ( приливы ) и сейсмической активностью ( цунами ). [17]
Вращение Земли влияет на направление океанских течений и объясняет, в какую сторону вращаются большие круговые океанские круговороты на изображении выше слева. Предположим, что течение на экваторе движется на север. Земля вращается на восток, поэтому вода обладает этим вращательным моментом. Но чем дальше вода движется на север, тем медленнее Земля движется на восток. Если бы течение могло добраться до Северного полюса, Земля вообще не двигалась бы на восток. Чтобы сохранить свой вращательный момент, чем дальше течение движется на север, тем быстрее оно должно двигаться на восток. Таким образом, эффект заключается в том, что течение изгибается вправо. Это эффект Кориолиса . Он слабее всего на экваторе и сильнее всего на полюсах. Эффект противоположен к югу от экватора, где течения изгибаются влево. [17]
Топография морского дна (топография океана или морская топография) относится к форме земли ( топографии ), когда она соприкасается с океаном. Эти формы очевидны вдоль береговых линий, но они также встречаются в значительных количествах под водой. Эффективность морских местообитаний частично определяется этими формами, включая то, как они взаимодействуют с океанскими течениями и формируют их , и то, как солнечный свет уменьшается, когда эти формы рельефа занимают увеличивающиеся глубины. Приливные сети зависят от баланса между осадочными процессами и гидродинамикой, однако антропогенные воздействия могут влиять на природную систему больше, чем любой физический фактор. [18]
Морские топографии включают прибрежные и океанические формы рельефа, начиная от прибрежных эстуариев и береговых линий до континентальных шельфов и коралловых рифов . Дальше в открытом океане они включают подводные и глубоководные особенности, такие как океанические возвышенности и подводные горы . Подводная поверхность имеет горные особенности, включая охватывающую весь земной шар систему срединно-океанических хребтов , а также подводные вулканы , [19] океанические впадины , подводные каньоны , океанические плато и абиссальные равнины .
Масса океанов составляет примерно 1,35 × 1018 метрических тонн , или около 1/4400 от общей массы Земли. Океаны занимают площадь 3,618 × 108 км 2 при средней глубине 3682 м, что дает предполагаемый объем 1,332 × 109 км 3 . [20]Одним из показателей относительной важности различных морских местообитаний является скорость, с которой они производят биомассу .
Морские побережья — это динамические среды, которые постоянно меняются, как и океан, который частично формирует их. Естественные процессы Земли, включая погоду и изменение уровня моря , приводят к эрозии , аккреции и перестройке берегов, а также к затоплению и созданию континентальных шельфов и затопленных речных долин .
Основными агентами, ответственными за осаждение и эрозию вдоль береговых линий, являются волны , приливы и течения . Формирование берегов также зависит от природы пород, из которых они состоят – чем тверже породы, тем меньше вероятность их эрозии, поэтому различия в твердости пород приводят к появлению береговых линий разной формы.
Приливы часто определяют диапазон, на котором осадок откладывается или размывается. Районы с высокими приливными диапазонами позволяют волнам достигать большего расстояния по берегу, а районы с более низкими приливными диапазонами производят отложение на меньшем интервале высот. Приливной диапазон зависит от размера и формы береговой линии. Приливы обычно не вызывают эрозию сами по себе; однако приливные боры могут размывать, когда волны поднимаются вверх по устьям рек из океана. [24]
Берега, которые кажутся постоянными с точки зрения краткости человеческой жизни, на самом деле являются одними из самых временных из всех морских сооружений. [25]
Волны разрушают береговую линию, когда они разбиваются о берег, высвобождая свою энергию; чем больше волна, тем больше энергии она высвобождает и тем больше осадка она перемещает. Осадок, отложенный волнами, поступает с размытых скальных поверхностей и перемещается вдоль береговой линии волнами. Осадок, отложенный реками, оказывает доминирующее влияние на количество осадка, расположенного на береговой линии. [26]
Седиментолог Фрэнсис Шепард классифицировал побережья как первичные и вторичные . [27]
Континентальные береговые линии обычно имеют континентальный шельф , шельф относительно мелководья, глубиной менее 200 метров, который простирается в среднем на 68 км за пределы побережья. Во всем мире континентальные шельфы занимают общую площадь около 24 миллионов км 2 (9 миллионов квадратных миль), 8% от общей площади океана и почти 5% от общей площади мира. [29] [30] Поскольку континентальный шельф обычно имеет глубину менее 200 метров, из этого следует, что прибрежные местообитания, как правило, являются фотическими , расположенными в освещенной солнцем эпипелагической зоне . Это означает, что условия для фотосинтетических процессов, столь важных для первичной продукции , доступны для прибрежных морских местообитаний. Поскольку суша находится поблизости, существуют большие сбросы богатого питательными веществами стока с суши в прибрежные воды. Кроме того, периодические подъемы глубинных вод из глубокого океана могут обеспечивать прохладные и богатые питательными веществами течения вдоль края континентального шельфа.
В результате прибрежная морская жизнь является самой многочисленной в мире. Она встречается в приливных бассейнах , фьордах и эстуариях , около песчаных берегов и скалистых береговых линий, вокруг коралловых рифов и на континентальном шельфе или выше. Прибрежные рыбы включают в себя мелких кормовых рыб, а также более крупных хищных рыб , которые ими питаются. Кормовые рыбы процветают в прибрежных водах, где высокая продуктивность является результатом апвеллинга и берегового стока питательных веществ. Некоторые из них являются частичными жителями, которые нерестятся в ручьях, эстуариях и заливах, но большинство завершают свой жизненный цикл в этой зоне. [31] Также может быть мутуализм между видами, которые занимают смежные морские местообитания. Например, окаймляющие рифы чуть ниже уровня отлива имеют взаимовыгодные отношения с мангровыми лесами на уровне прилива и лугами морской травы между ними: рифы защищают мангровые заросли и морскую траву от сильных течений и волн, которые могут повредить их или размыть отложения, в которых они укоренены, в то время как мангровые заросли и морская трава защищают кораллы от больших притоков ила , пресной воды и загрязняющих веществ . Этот дополнительный уровень разнообразия в окружающей среде полезен для многих типов животных коралловых рифов, которые, например, могут питаться морской травой и использовать рифы для защиты или размножения. [32]
Прибрежные местообитания являются наиболее заметными морскими местообитаниями, но они не являются единственными важными морскими местообитаниями. Береговые линии тянутся на 380 000 километров, а общий объем океана составляет 1 370 миллионов кубических километров. Это означает, что на каждый метр побережья приходится 3,6 кубических километров океанского пространства, доступного где-то для морских местообитаний.
Приливно-отливные зоны , те области, которые находятся близко к берегу, постоянно подвергаются воздействию приливов и отливов океана . Огромное множество жизни живет в этой зоне.
Береговые местообитания простираются от верхних приливных зон до областей, где преобладает наземная растительность. Она может находиться под водой где угодно от ежедневного до очень редкого. Многие виды здесь являются падальщиками, живущими за счет морской жизни, выброшенной на берег. Многие наземные животные также активно используют береговые и приливные местообитания. Подгруппа организмов в этой среде обитания бурит и измельчает обнаженную породу посредством процесса биоэрозии .
Песчаные берега, также называемые пляжами , представляют собой прибрежные береговые линии, где скапливается песок . Волны и течения перемещают песок, непрерывно наращивая и разрушая береговую линию. Береговые течения текут параллельно пляжам, заставляя волны разбиваться наискосок о песок. Эти течения переносят большие объемы песка вдоль побережья, образуя косы , барьерные острова и томболо . Береговые течения также обычно создают прибрежные отмели , которые придают пляжам некоторую устойчивость, уменьшая эрозию. [33]
Песчаные берега полны жизни. Песчинки содержат диатомовые водоросли , бактерии и других микроскопических существ. Некоторые рыбы и черепахи возвращаются на определенные пляжи и мечут икру в песке. Птицы обитают на пляжах, например , чайки , гагары , кулики , крачки и пеликаны . Водные млекопитающие , например, морские львы, восстанавливают силы на них. Моллюски , барвинки , крабы , креветки , морские звезды и морские ежи встречаются на большинстве пляжей. [34]
Песок — это осадок , состоящий из мелких зерен или частиц диаметром от 60 мкм до 2 мм. [35] Грязь (см. илистые отмели ниже) — это осадок, состоящий из частиц, более мелких, чем песок. Этот небольшой размер частиц означает, что частицы грязи имеют тенденцию слипаться, в то время как частицы песка — нет. Грязь нелегко перемещается волнами и течениями, и когда она высыхает, она спекается в твердое тело. Напротив, песок легко перемещается волнами и течениями, и когда песок высыхает, его может уносить ветер, накапливаясь в движущиеся песчаные дюны . За отметкой прилива, если пляж низменный, ветер может образовывать холмы песчаных дюн. Небольшие дюны перемещаются и меняют форму под воздействием ветра, в то время как более крупные дюны стабилизируют песок растительностью. [33]
Океанические процессы сортируют рыхлые отложения по размерам частиц , отличным от песка, таким как гравий или булыжники . Волны, разбивающиеся о пляж, могут оставлять насыпь , которая представляет собой поднятый гребень из более грубой гальки или песка, на отметке прилива. Галечные пляжи состоят из частиц, больших, чем песок, таких как булыжники или мелкие камни. Такие пляжи являются плохой средой обитания. Мало что живое выживает, потому что камни взбиваются и толкаются вместе волнами и течениями. [33]
Относительная прочность скалистых берегов, кажется, придает им постоянство по сравнению с изменчивой природой песчаных берегов. Эта кажущаяся стабильность не является реальной даже в довольно коротких геологических временных масштабах, но она достаточно реальна в течение короткой жизни организма. В отличие от песчаных берегов, растения и животные могут закрепляться на скалах. [36]
Конкуренция может развиться за скалистые пространства. Например, морские желуди могут успешно конкурировать на открытых приливных скальных поверхностях до тех пор, пока поверхность скалы не будет покрыта ими. Морские желуди противостоят высыханию и хорошо держатся за открытые скальные поверхности. Однако в расщелинах тех же самых скал обитают другие. Здесь мидии могут быть успешным видом, прикрепленным к скале своими биссусными нитями . [36]
Скалистые и песчаные побережья уязвимы, потому что люди находят их привлекательными и хотят жить рядом с ними. Все больше людей живут на побережье, что оказывает давление на прибрежные среды обитания. [36]
Илистые отмели — это прибрежные водно-болотные угодья, которые образуются, когда ил откладывается приливами или реками. Они встречаются в защищенных областях, таких как заливы , протоки , лагуны и эстуарии . Илистые отмели можно рассматривать геологически как открытые слои залива , образующиеся в результате отложения эстуарных илов , глин и детрита морских животных . Большая часть осадка в пределах илистой отмели находится в приливной зоне , и, таким образом, отмель погружается и обнажается примерно дважды в день.
Мангровые болота и солончаки образуют важные прибрежные местообитания в тропических и умеренных зонах соответственно.
Мангровые заросли — это виды кустарников и деревьев среднего размера, которые растут в соленых прибрежных отложениях в тропиках и субтропиках — в основном между широтами 25° с. ш. и 25° ю. ш. Условия солености, переносимые различными видами, варьируются от солоноватой воды , через чистую морскую воду (от 30 до 40 ppt ), до воды, концентрированной путем испарения до более чем в два раза большей солености морской воды океана (до 90 ppt). [37] [38] Существует много видов мангровых зарослей, не все из которых тесно связаны. Термин «мангровые заросли» используется в целом для обозначения всех этих видов, и его можно использовать узко, чтобы охватить только мангровые деревья рода Rhizophora .
Мангровые заросли образуют отчетливую характерную солончаковую лесную или кустарниковую среду обитания, называемую мангровым болотом или мангровым лесом . [39] Мангровые болота встречаются в осадочных прибрежных средах, где мелкие отложения (часто с высоким содержанием органических веществ) собираются в областях, защищенных от воздействия мощных волн. Мангровые заросли доминируют на трех четвертях тропических побережий. [38]
Эстуарий — частично закрытый прибрежный водоем с одной или несколькими реками или ручьями, впадающими в него, и со свободным соединением с открытым морем . [40] Эстуарии образуют переходную зону между речной средой и океанической средой и подвержены как морским влияниям , таким как приливы, волны и приток соленой воды; так и речным влияниям, таким как потоки пресной воды и осадка. Приток как морской, так и пресной воды обеспечивает высокий уровень питательных веществ как в водной толще, так и в осадке, что делает эстуарии одними из самых продуктивных естественных местообитаний в мире. [41]
Большинство эстуариев образовались в результате затопления долин, подвергшихся эрозии реками или ледниками, когда уровень моря начал повышаться около 10 000–12 000 лет назад. [42] Они являются одними из самых густонаселенных районов во всем мире, около 60% населения мира проживает вдоль эстуариев и побережья. В результате эстуарии страдают от деградации из-за многих факторов, включая седиментацию из-за эрозии почвы из-за вырубки лесов; чрезмерный выпас скота и другие неэффективные методы ведения сельского хозяйства; чрезмерный вылов рыбы; осушение и заполнение водно-болотных угодий; эвтрофикацию из-за избыточного содержания питательных веществ из сточных вод и отходов животных; загрязняющие вещества, включая тяжелые металлы, ПХБ, радионуклиды и углеводороды из сточных вод; и строительство дамб или плотин для контроля за наводнениями или отвода воды. [42]
Эстуарии обеспечивают среду обитания для большого количества организмов и поддерживают очень высокую продуктивность. Эстуарии обеспечивают среду обитания для питомников лосося и морской форели , [43] , а также популяций перелетных птиц. [44] Двумя основными характеристиками эстуарной жизни являются изменчивость солености и седиментация . Многие виды рыб и беспозвоночных имеют различные методы контроля или соответствия изменениям концентрации соли и называются осмоконформерами и осморегуляторами . Многие животные также роют норы , чтобы избежать хищников и жить в более стабильной осадочной среде. Однако в осадке находится большое количество бактерий, которые имеют очень высокую потребность в кислороде. Это снижает уровень кислорода в осадке, часто приводя к частично аноксическим условиям, которые могут еще больше усугубляться ограниченным потоком воды. Фитопланктон является ключевым первичным производителем в эстуариях. Он перемещается вместе с водоемами и может быть вымыт и вымыт приливами . Их продуктивность во многом зависит от мутности воды. Основным фитопланктоном являются диатомовые водоросли и динофлагелляты , которые в изобилии присутствуют в осадке.
Водорослевые леса — это подводные области с высокой плотностью водорослей . Они образуют некоторые из самых продуктивных и динамичных экосистем на Земле. [45] Меньшие области закрепленных водорослей называются водорослевыми зарослями . Водорослевые леса встречаются по всему миру в умеренных и полярных прибрежных океанах. [45]
Водорослевые леса обеспечивают уникальную трехмерную среду обитания для морских организмов и являются источником для понимания многих экологических процессов. За последнее столетие они были в центре внимания обширных исследований, особенно в области трофической экологии, и продолжают провоцировать важные идеи, которые актуальны за пределами этой уникальной экосистемы. Например, водорослевые леса могут влиять на прибрежные океанографические модели [46] и предоставлять множество экосистемных услуг . [47]
Однако люди внесли свой вклад в деградацию лесов водорослей . Особую озабоченность вызывают последствия чрезмерного вылова рыбы в прибрежных экосистемах, которые могут высвободить травоядных животных из их обычного регулирования популяции и привести к чрезмерному выпасу водорослей и других водорослей. [48] Это может быстро привести к переходу к бесплодным ландшафтам, где сохраняется относительно небольшое количество видов. [49]
Часто рассматриваемая как инженер экосистемы , ламинария обеспечивает физический субстрат и среду обитания для лесных сообществ ламинарии. [50] У водорослей (Царство: Protista ) тело отдельного организма известно как таллом, а не как растение (Царство: Plantae ). Морфологическая структура таллома ламинарии определяется тремя основными структурными единицами: [49]
Кроме того, многие виды ламинарии имеют пневматоцисты , или заполненные газом пузыри, обычно расположенные у основания листьев около ножки. Эти структуры обеспечивают необходимую плавучесть ламинарии для поддержания вертикального положения в толще воды.
Факторы окружающей среды, необходимые для выживания водорослей, включают твердый субстрат (обычно камень), высокое содержание питательных веществ (например, азота, фосфора) и свет (минимальная годовая доза облучения > 50 E м −2 [51] ). Особенно продуктивные леса водорослей, как правило, связаны с областями значительного океанографического апвеллинга , процесса, который доставляет прохладную богатую питательными веществами воду из глубины в смешанный поверхностный слой океана . [51] Поток воды и турбулентность облегчают усвоение питательных веществ через листья водорослей по всей толще воды. [52] Прозрачность воды влияет на глубину, на которую может передаваться достаточное количество света. В идеальных условиях гигантские водоросли ( Macrocystis spp. ) могут расти на 30-60 сантиметров по вертикали в день. Некоторые виды, такие как Nereocystis, являются однолетними , в то время как другие, такие как Eisenia, являются многолетними , живущими более 20 лет. [53] В многолетних лесах водорослей максимальные темпы роста наблюдаются в месяцы подъема глубинных вод (обычно весной и летом), а отмирание связано с уменьшением доступности питательных веществ, более короткими фотопериодами и увеличением частоты штормов. [49]
Морские травы — это цветковые растения из одного из четырех семейств растений, которые растут в морской среде. Их называют морскими травами, потому что листья длинные и узкие и очень часто зеленые, а также потому, что растения часто растут на больших лугах, которые выглядят как пастбища. Поскольку морские травы фотосинтезируют и находятся под водой, они должны расти под водой в фотической зоне , где достаточно солнечного света. По этой причине большинство из них встречаются в мелких и защищенных прибрежных водах, закрепленных на песчаном или илистом дне.
Морские травы образуют обширные заросли или луга , которые могут быть как моноспецифичными (состоящими из одного вида), так и многоспецифичными (где сосуществуют более одного вида). Заросли морских трав создают очень разнообразные и продуктивные экосистемы . Они являются домом для таких типов , как молодь и взрослые рыбы, эпифитные и свободноживущие макроводоросли и микроводоросли , моллюски , многощетинковые черви и нематоды . Первоначально считалось, что лишь немногие виды питаются непосредственно листьями морских трав (отчасти из-за их низкого содержания питательных веществ), но научные обзоры и улучшенные методы работы показали, что травоядность морских трав является очень важным звеном в пищевой цепи, причем сотни видов питаются морскими травами по всему миру, включая зеленых черепах , дюгоней , ламантинов , рыб , гусей , лебедей , морских ежей и крабов .
Морские травы являются инженерами экосистем в том смысле, что они частично создают свою собственную среду обитания. Листья замедляют водные течения, увеличивая седиментацию , а корни и корневища морских трав стабилизируют морское дно. Их важность для ассоциированных видов в основном обусловлена предоставлением убежища (благодаря их трехмерной структуре в толще воды) и их чрезвычайно высокой скоростью первичной продукции . В результате морские травы обеспечивают прибрежные зоны экосистемными услугами , такими как рыболовные угодья , защита от волн , выработка кислорода и защита от прибрежной эрозии . Луга морских трав составляют 15% от общего объема запасов углерода в океане. [54]
Риф — это хребет или отмель из камня, коралла или подобного относительно стабильного материала, лежащая под поверхностью естественного водоема. [55] Многие рифы возникают в результате естественных абиотических процессов, но есть также рифы, такие как коралловые рифы тропических вод, образованные биотическими процессами, в которых доминируют кораллы и коралловые водоросли . Искусственные рифы, такие как затонувшие корабли и другие антропогенные подводные структуры, могут возникать намеренно или в результате несчастного случая, а иногда играют преднамеренную роль в повышении физической сложности безликих песчаных днов, тем самым привлекая более разнообразное сообщество организмов. Рифы часто находятся довольно близко к поверхности, но не все определения требуют этого. [55] Окаймляющие рифы, наиболее распространенный тип рифов, встречаются недалеко от береговых линий и окружающих островов. [56]
Коралловые рифы включают в себя некоторые из самых плотных и разнообразных мест обитания в мире. Наиболее известными типами рифов являются тропические коралловые рифы , которые существуют в большинстве тропических вод; однако коралловые рифы могут существовать и в холодной воде. Рифы построены кораллами и другими животными, откладывающими кальций , обычно на вершине скалистого выступа на дне океана. Рифы также могут расти на других поверхностях, что сделало возможным создание искусственных рифов . Коралловые рифы также поддерживают огромное сообщество жизни, включая сами кораллы, их симбиотические зооксантеллы , тропические рыбы и многие другие организмы.
Большое внимание в морской биологии уделяется коралловым рифам и погодному явлению Эль-Ниньо . В 1998 году коралловые рифы пережили самые серьезные случаи массового обесцвечивания за всю историю наблюдений, когда огромные пространства рифов по всему миру погибли из-за того, что температура поверхности моря значительно поднялась выше нормы. [57] [58] Некоторые рифы восстанавливаются, но ученые говорят, что от 50% до 70% коралловых рифов мира сейчас находятся под угрозой исчезновения, и предсказывают, что глобальное потепление может усугубить эту тенденцию. [59] [60] [61] [62]
Поверхностный микрослой океана служит переходной зоной между атмосферой и океаном. Он покрывает около 70% поверхности Земли, поскольку покрывает большую часть океанских вод на планете. [64] Микрослой известен своими уникальными биологическими и химическими свойствами, которые дают ему небольшую собственную экосистему и служат средой обитания, отличной от более глубоких океанских вод.
Поверхностный микрослой на самом деле не полностью водный, как остальная часть океана, но он ближе к своего рода гидратированному гелю, состоящему из концентрированных питательных веществ, образующих биологическую пленку над покрываемой им водой. Эта пленка богата микробами, которые опосредуют взаимодействие между солнцем, атмосферой и водами под ними.
Хотя поверхностный микрослой тонкий, он имеет решающее значение для жизни под ним. Из-за среды, богатой микробами и питательными веществами, личинки рыб и других водных животных часто откладываются в микрослой для инкубации. Планктон в микрослое отчетливо приспособлен к тому, чтобы выдерживать высокие уровни радиации, и служит буфером, предотвращающим попадание этой потенциально опасной радиации в более глубокие воды. Изменения окружающей среды, такие как аэрозоли или пылевые бури, могут привести к тому, что этот поверхностный планктон станет сверхпродуктивным, что приведет к цветению . [64]
Из-за уникальных свойств микрослоя загрязняющие вещества часто накапливаются внутри и используют его для достижения других частей океана. Гидрофобные соединения, такие как нефть , антипирены и тяжелые металлы, имеют особое сродство к поверхностному микрослою. В последнее время обилие аэрозолей и микропластика также оказало влияние на SML, и их накопление привело к многочисленным проблемам, таким как проглатывание этих соединений животными, что приводит к широкомасштабному нарушению баланса и распространению этих соединений среди морских сообществ.
Поверхностный микрослой также имеет решающее значение для газообмена между атмосферой и океаном. Поскольку микрослой заполнен микробами, широко распространено мнение, что он играет решающую роль в газообмене и усвоении питательных веществ, но относительно мало данных об этом собрано. Центральной характеристикой микрослоя является температура, поскольку она является индикатором того, как загрязняющие вещества и деятельность человека влияют на океан. [64]
Поверхностные воды освещены солнцем. Воды до глубины около 200 метров считаются эпипелагической зоной . В эпипелагическую зону попадает достаточно солнечного света, чтобы обеспечить фотосинтез фитопланктона . В эпипелагической зоне обычно мало питательных веществ. Это отчасти потому, что органический мусор, образующийся в этой зоне, такой как экскременты и мертвые животные, опускается на глубину и теряется в верхней зоне. Фотосинтез может происходить только при наличии как солнечного света, так и питательных веществ. [63]
В некоторых местах, например, на краю континентальных шельфов, питательные вещества могут подниматься из глубин океана, или сток с суши может распределяться штормами и океанскими течениями. В этих областях, учитывая, что сейчас присутствуют и солнечный свет, и питательные вещества, фитопланктон может быстро обосноваться, размножаясь так быстро, что вода становится зеленой от хлорофилла, что приводит к цветению водорослей . Эти богатые питательными веществами поверхностные воды являются одними из самых биологически продуктивных в мире, поддерживая миллиарды тонн биомассы . [63]
«Фитопланктон поедается зоопланктоном — мелкими животными, которые, как и фитопланктон, дрейфуют в океанских течениях. Наиболее распространенными видами зоопланктона являются веслоногие рачки и криль : крошечные ракообразные , которые являются самыми многочисленными животными на Земле. Другие типы зоопланктона включают медуз и личинок рыб, морских червей , морских звезд и других морских организмов». [63] В свою очередь, зоопланктон поедается фильтрующими животными, включая некоторых морских птиц , мелкую кормовую рыбу , такую как сельдь и сардины, китовых акул , мант и самое большое животное в мире, синий кит . И снова, двигаясь вверх по пищевой цепочке , мелкую кормовую рыбу, в свою очередь, поедают более крупные хищники, такие как тунец, марлин, акулы, крупные кальмары, морские птицы, дельфины и зубатые киты . [63]
Открытый океан относительно непродуктивен из-за недостатка питательных веществ, но поскольку он настолько обширен, он имеет большую общую первичную продукцию , чем любая другая морская среда обитания. Только около 10 процентов морских видов обитают в открытом океане. Но среди них есть самые крупные и быстрые из всех морских животных, а также животные, которые ныряют глубже всего и мигрируют дольше всего. В глубинах таятся животные, которые, на наш взгляд, кажутся совершенно чуждыми. [65]
Глубокое море начинается в афотической зоне , точке, где солнечный свет теряет большую часть своей энергии в воде. Многие формы жизни, которые живут на этих глубинах, обладают способностью создавать свой собственный свет — уникальная эволюция, известная как биолюминесценция . [ необходима цитата ]
В глубоком океане воды простираются намного ниже эпипелагической зоны и поддерживают самые разные типы пелагических форм жизни, приспособленных к жизни в этих более глубоких зонах. [67]
Большая часть энергии афотической зоны поставляется открытым океаном в виде детрита . В глубокой воде морской снег представляет собой непрерывный ливень в основном органического детрита, падающего с верхних слоев водной толщи. Его происхождение лежит в деятельности в продуктивной фотической зоне . Морской снег включает мертвый или умирающий планктон , простейших ( диатомовые водоросли ), фекалии, песок, сажу и другую неорганическую пыль. «Снежинки» со временем растут и могут достигать нескольких сантиметров в диаметре, путешествуя неделями, прежде чем достигнуть дна океана. Однако большинство органических компонентов морского снега потребляются микробами , зоопланктоном и другими фильтрующими животными в течение первых 1000 метров их путешествия, то есть в эпипелагической зоне. Таким образом, морской снег можно считать основой глубоководных мезопелагических и бентосных экосистем : поскольку солнечный свет не может достичь их, глубоководные организмы в значительной степени зависят от морского снега как источника энергии. [68]
Некоторые глубоководные пелагические группы, такие как семейства рыб-фонарей , риджхедов , морских топориков и светлых рыб , иногда называют псевдоцеаническими , потому что вместо равномерного распределения в открытой воде они встречаются в значительно более высокой численности вокруг структурных оазисов, особенно подводных гор и над континентальными склонами . Это явление объясняется аналогичным обилием видов добычи, которые также привлекаются к структурам. [ необходима цитата ]
Рыбы в различных пелагических и глубоководных бентосных зонах физически структурированы и ведут себя способами, которые заметно отличаются друг от друга. Группы сосуществующих видов в каждой зоне, похоже, действуют схожим образом, например, небольшие мезопелагические вертикально мигрирующие планктонофаги, батипелагические удильщики и глубоководные бентосные крысиные хвосты . " [69]
Виды с лучеперыми плавниками , с колючими плавниками, редки среди глубоководных рыб, что говорит о том, что глубоководные рыбы являются древними и настолько хорошо приспособленными к своей среде обитания, что вторжения более современных рыб были безуспешными. [70] Несколько лучеперых плавников, которые существуют, в основном встречаются у Beryciformes и Lampriformes , которые также являются древними формами. Большинство глубоководных пелагических рыб принадлежат к своим собственным отрядам, что предполагает длительную эволюцию в глубоководной среде. Напротив, глубоководные бентосные виды относятся к отрядам, которые включают множество родственных мелководных рыб. [71]
Зонтик -рот — глубоководный угорь с огромным свободно свисающим ртом. Он может открыть рот достаточно широко, чтобы проглотить рыбу, намного крупнее себя, а затем расширить желудок, чтобы вместить добычу. [72]
Гидротермальные источники вдоль центров распространения срединно-океанического хребта действуют как оазисы , как и их противоположности, холодные просачивания . Такие места поддерживают уникальные морские биомы , и в этих местах было обнаружено много новых морских микроорганизмов и других форм жизни.
Самая глубокая океаническая впадина , зарегистрированная на сегодняшний день, — Марианская впадина , недалеко от Филиппин , в Тихом океане, глубиной 10 924 м (35 838 футов). На таких глубинах давление воды экстремально, и нет солнечного света, но какая-то жизнь все еще существует. Белая камбала , креветка и медуза были замечены американским экипажем батискафа Триест , когда он погрузился на дно в 1960 году. [73]
Морская жизнь также процветает вокруг подводных гор , возвышающихся из глубин, где рыбы и другие морские обитатели собираются для нереста и кормления.
Илистые отмели, как правило, являются важными регионами для диких животных, поддерживая большую популяцию, хотя уровни биоразнообразия не особенно высоки. Они имеют особое значение для перелетных птиц, а также для крабов, креветок и моллюсков. [74] Эти районы вдоль побережья служат питомниками для этих животных, предоставляя территорию для размножения и кормления. Однако это может представлять проблему из-за большого количества птиц, мигрирующих для гнездования, а затем возвращающихся в свои сезонные дома. Все загрязняющие вещества, которые птицы поглощают во время размножения, приносятся с собой в следующее место, тем самым загрязняя и эту область. [75] В Соединенном Королевстве илистые отмели были классифицированы как приоритетная среда обитания Плана действий по сохранению биоразнообразия . Европейские страны, такие как Франция, также обнаружили, что полезно использовать Индекс влияния на морскую среду (MII), чтобы иметь возможность отслеживать реакцию на загрязнение, которую могут иметь местные виды растений и животных, а также отслеживать любые типы отклонений от естественных моделей, показанных ранее. [76]
Хотя многие части морского дна еще не исследованы, исследователи обнаружили, что некоторые из них сильно пострадали от деятельности человека. Донное траление, загрязнение микропластиком и промышленные металлы медленно изменили и изменили состав морского дна. Донное траление относится к коммерческому методу глубоководного рыболовства, при котором оборудование волочится по морскому дну. [77] Это оказало неблагоприятное воздействие на морское дно, поскольку изменило структуру и состав поверхности. Кроме того, загрязнение микропластиком стало все большей проблемой для морского дна, поскольку во многих отложениях обнаружены пластик и другой мусор. [78] Из-за накопления мусора среда обитания и среда обитания организмов на морском дне подвергаются воздействию и изменяются. Это включает промышленные предприятия, сбрасывающие на морское дно новые металлы и минералы, такие как кадмий , которые изменяют химический состав воды и отравляют обитателей. [79]
Также существуют негативные антропогенные воздействия на глубоководные места обитания, включая загрязнение мусором и химическое загрязнение. Пластиковое загрязнение , в частности, является одной из величайших форм неконтролируемой человеческой деятельности, которая наблюдается в наших океанах сегодня. [80] Исследователи в северо-западной части Южно-Китайского моря зафиксировали большие кучи мусора, в которых преобладает пластик, в подводных каньонах . [80] Эти прочные пластмассы могут диффундировать в более мелкие организмы, а затем непреднамеренно потребляются людьми в пище, которую мы едим, и воде, которую мы пьем. [81] Еще одной угрозой для организмов, скрывающихся в глубоком океане, является призрачная рыбалка и прилов . Призрачная рыбалка — это термин, который относится к любым брошенным рыболовным снастям в океане, которые продолжают запутывать и ловить морские организмы. Например, жаберные сети были зарегистрированы запутанными вокруг глубоководных кораллов и продолжают призрачную рыбную ловлю в течение длительных периодов времени. [82]
{{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}
: |last3=
имеет общее название ( помощь )