WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 15 |

Биогенные вещества - к ним относятся соединения фосфора, азота и кремния, необходимые для деятельности фитопланктона. Соединения фосфора и азота входят в состав живых клеток, а соединения кремния используются для построения скелетов и панцирей диатомовых водорослей, некоторых радиолярий и других мелких организмов. Количество их в слое фотосинтеза, где они потребляются фитопланктоном, является одним из основных факторов, определяющим (а в случае с соединениями фосфора и азота - нередко и лимитирующим) биологическую продуктивность отдельных районов Мирового океана.

Основной источник биогенных соединений в водах океана - материковый сток. Кроме того, значительное количество связанного азота поступает с атмосферными осадками. Однако главные потребности живых организмов обеспечиваются внутренним круговоротом азота, фосфора и кремния в океане (процессы ассимиляции, прямой и непрямой регенерации).

Таблица Годовой баланс растворенных кремния, фосфора и связанного азота в океане (по В.И.Иваненкову, 1979), в тоннах Поступление элементов Si, 109 P, 106 N, 1 2 1 2 1 Растворенных, с речным стоком 0,2 - 2,0 - 0,061 Растворенных, с подземным стоком 0,1 - 0,2 - 0,007 При растворении взвесей терригенно- го и вулканического происхождения 0,1 - 0,5 - - - При растворении взвесей биогенного происхождения и метаболитов мор- ских организмов 30,6 - 1067,3 - 7,615 - С атмосферными осадками - - 0,046 Извлечение фитопланктоном из воды при фотосинтезе - 31,0 - 1070 - 7,Итого 31,0 31,0 1070 1070 7,729 7,Примечание: 1 - поступление; 2 - расходование.

Неорганические соединения азота, а именно они потребляются организмами + фитопланктона, представлены аммонием NH4, нитритными NO2 и нитратными NO3 ионами, которые имеют единый генетический источник. При интенсивном фотосинтезе неорганический азот может быть полностью ассимилирован, в связи с чем фотосинтез приостанавливается.

Концентрации соединений азота в водах Мирового океана колеблются в очень широких пределах. Весной развитие фитопланктона уменьшает содержание соединений азота до очень низкого уровня; осенью их концентрации возрастают за счет минерализации органического вещества и процессов вертикальной конвекции.

Содержание нитратов (наиболее устойчивой формы соединений азота) изменяется от аналитического нуля на поверхности в весенне-летний период до 400500 мкг N/л в глубинных слоях (рис. 2).

Рис. 2. Распределение нитратов на горизонте 100 м, мкг-ат/л [4] Режим нитритов определяется продуктивностью района, интенсивностью процесса нитрификации, и содержание их редко превышает 20-30 мкг N/л. Максимальные концентрации нитритов на поверхности отмечаются осенью, зимой они практически отсутствуют. С глубиной количество нитритов возрастает: отмечается подповерхностный максимум в слое скачка плотности на глубинах 50150 м и глубинный максимум в слое кислородного минимума на горизонтах 300800 м в высокопродуктивных районах (зоны апвеллинга), где концентрация нитритов достигает 40-135 мкг N/л.

Ионы аммония встречаются главным образом в верхней продуктивной зоне;

здесь их концентрации не превышают 20-25 мкг N/л. Годовой ход содержания + NH4 в фотической зоне и распределение его по вертикали аналогично изменчивости нитритов.

Несмотря на то, что абсолютное содержание аммонийного азота очень невелико и не превышает 2% суммы связанного азота, его роль в продукционнодеструкционных процессах очень велика. Быстрая оборачиваемость азота на уровне аммония позволяет ему обеспечить процессы фотосинтеза на большей части тропической зоны океанов.

Соединения фосфора в водах Мирового океана представлены взвешенными и растворенными органическими и неорганическими формами. Самой распространенной и наиболее изученной формой является растворенный неорганический фосфор ионов ортофосфорной кислоты H3PO4 - PO3-, HPO2- и H2PO4.

4 Неорганический фосфор усваивается растениями (фитопланктоном в первую очередь), переводится в фосфорорганические соединения и становится важным компонентом питания зоопланктона и других морских животных.

Концентрация соединений фосфора может изменяться в поверхностном слое от нуля до 100-115 мкг P/л (рис. 3). Содержание соединений фосфора в слое фотосинтеза максимально зимой, т.е. во время наименьшего развития фитопланктона, и минимально в летнее время года, когда он развивается наиболее интенсивно. В отдельные моменты летнего сезона фосфаты в слое фотосинтеза могут быть полностью потреблены фитопланктоном. В таких случаях соединения фосфора, как и соединения азота, в фотическом слое являются важнейшими факторами, определяющими биомассу и численность фитопланктона, а следовательно, зоопланктона и многих других организмов.

Рис. 3. Распределение фосфатов на горизонте 100 м, мкг-ат/л [4] С глубиной содержание растворенного неорганического фосфора возрастает.

При этом меняется соотношение между неорганическими и органическими его формами. Если в высокопродуктивных районах Мирового океана в фотическом слое содержание суммарного органического фосфора достигает 30-50% валового, то на горизонтах 200-500 м в результате прямой и непрямой регенерации его количество снижается до 5-10%, а на глубинах 500-1000 м - до 2-5% валового. В слое кислородного минимума концентрация фосфатов может достигать 40-мкг P/л.

Биологическая роль кремния в океане, как известно, определяется тем, что он (наряду с кальцием и магнием) входит в состав скелетных образований распространенных морских организмов: в состав створок диатомовых, игл радиоляриевых, спикул кремниевых губок. В водах океана кремний присутствует: в виде метакремниевой H2SiO3 или кремниевой H4SiO4 кислот и продуктов их диссоциаций, коллоидных частиц аморфного кремнезема; в виде взвешенных частиц биогенного, терригенного и космического происхождения. Основной формой кремния в водах открытого океана является растворенная кремниевая кислота и ее производные. На долю взвешенного кремния приходится совершенно незначительная часть, на 1-2 порядка меньше растворенного. Морские организмы способны потреблять только кремний, находящийся в растворенной форме.

Концентрация кремния в поверхностном слое океанов меняется в очень широких пределах: от 4-5 мкг Si/л весной, когда Si очень активно потребляется диатомовыми водорослями, до 2000 мкг Si/л и более в зимнее время (рис. 4). В отличие от соединений азота и фосфора соединения кремния не могут и не выступают в качестве фактора, лимитирующего развитие фито- и зооплактона.

Рис. 4. Распределение кремниевой кислоты на горизонте 100 м, мкг-ат/л [4] Кремний (и его соединения) в водах любого района Мирового океана содержится в количествах, вполне достаточных для интенсивного развития всех потребляющих его организмов. Хотя в отдельных регионах, в частности, в антарктических водах моря Скотия, именно кремний может выступать как лимитирующий биогенный элемент. Здесь летом кремний изымается из воды диатомеями и в последующем крилем в таких масштабах, что его запас, накопленный за зимний период, оказывается недостаточным, чтобы восполнить потребности.

Однако этот пример не типичен для вод всего Мирового океана. Практически повсеместно, даже в летний период - период максимального потребления кремния - содержание его обеспечивает нормальное развитие жизни.

Распределение растворенного кремния по глубинам сходно с распределением азота и фосфора: минимальные его концентрации наблюдаются в поверхностных слоях, где он потребляется фитопланктоном. С ростом глубины концентрация кремния повышается, достигая на больших глубинах величин 3000-мкг Si/л и более.

Говоря о распределении биогенных элементов в водах Мирового океана, необходимо отметить, что высокие концентрации их наблюдаются на восточной периферии океанов, в полярных районах и в районе экватора. Это обусловлено выносом биогенов в результате подъема глубинных вод в зонах апвеллинга и особенностями зимней вертикальной циркуляции. При этом максимальные концентрации биогенных элементов, приуроченные к районам подъема глубинных вод, нередко совпадают с максимальными величинами вертикальных градиентов плотности.

К микроэлементам в водах Мирового океана относятся химические элементы, концентрация каждого из которых не превышает 1 мг/л. Их условно подразделяют на стабильные, не обладающие радиоактивностью, и естественные радиоактивные элементы. В настоящее время интерес для промысловой океанологии представляют прежде всего стабильные микроэлементы. Это связано с тем, что, во-первых, многие из них имеют важное физиологическое значение. Так, марганец участвует в процессах дыхания, фотосинтеза, обмена азота и железа, медь влияет на изотопный обмен, фотосинтез и синтез хлорофилла и т.д. Вовторых, многие из стабильных микроэлементов не только входят в состав тканей живых организмов, но и при этом некоторые гидробионты способны не только усваивать, но и накапливать микроэлементы.

Таблица Накопление микроэлементов в морских организмах по сравнению с морской водой (отношение концентраций) Элемент Бурые водоросли Морской гребешок Устрица Мидия Ni 200-1000 12000 4000 V 10-300 4500 1500 Zn 400-1400 28000 110300 Mo 2-5 90 30 Cr 100-500 200000 60000 Co 4500 - - Ag 10-150 2300 18700 Pb 140 5300 33000 Cu - 3000 13700 Cd - 2260000 318000 Fe - 291500 68200 Mn - 55500 4000 До настоящего времени микроэлементы продолжают оставаться слабоизученными. Однако учитывая, что: 1) многие из них имеют режим, сходный с режимом биогенных элементов; 2) возрастает антропогенное загрязнение вод Мирового океана, с которым в воду попадают многие токсичные, в частности, тяжелые металлы; 3) все более развивается аква- и морекультура - необходимо увеличить усилия по изучению характера распространения, режима, динамики микроэлементов.

2.3. Зональность и районирование Мирового океана В Мировом океане отмечаются три вида природной зональности: широтная, вертикальная и циркумконтинентальная. Если широтная и вертикальная зональности аналогичны тому, что наблюдается на суше, и определяются географическим положением зон и рельефом (глубинами), то циркумконтинентальная зональность специфична для океана. Она зависит от степени удаления от суши и, соответственно, от изменения воздействия континентальных факторов на процессы, протекающие в океане.

Наиболее всеобщей является широтная зональность (поясность). Она прослеживается по распределению многих физико-химических параметров поверхностных вод (особенно по температуре и солености) и жизни в океане. В каждом полушарии в качестве основных выделяют полярную, умеренную, тропическую и экваториальную зоны.

По мере увеличения глубины происходит выравнивание условий, что приводит к уменьшению числа широтных зон. На больших глубинах можно выделить две-три зоны с обособлением вод в глубоководных впадинах.

Вертикальная зональность наиболее конкретно проявляется в изменении условий среды на разных глубинах и у дна. В основе вертикальной зональности лежит не просто изменение глубинного положения, а главное - энергетические различия, проявляющиеся в разных световых и температурных условиях по мере удаления от поверхности океана и в смене субстрата у дна. В пелагиали различают поверхностную зону (эпипелагиаль) - глубины от 0 до 150-200 м, переходную зону (мезопелагиаль) - глубины от 150-200 до 750-1000 м и глубоководную зону. Последняя подразделяется на батипелагиаль (от 750-1000 до 2500-3500 м), абиссопелагиаль (от 2500-3500 до 6000 м) и ультраабиссопелагиаль - глубже 6000 м.

Циркумконтинентальная зональность проявляется практически на всех уровнях биопродукционных процессов и в распределении органического вещества в океане. Она нередко может превалировать над широтной, особенно в областях прибрежного апвеллинга, и играет особую роль в размещении рыболовства, например, в его привязанности к прибрежным районам.

Зональность занимает важное место в представлениях о биологической структуре Мирового океана. Кроме того, в связи с экологической неоднородностью океана используется более дробное его подразделение, выделение естественных районов. Основы для выделения подобных районов могут быть различными. Однако по каким бы признакам или комплексу признаков ни выделялись районы, их отличительная особенность - сравнительная однородность таких признаков, как близость свойств вод района и процессов происходящих в них.

Так, Расс (1979) выделяет в Мировом океане следующие промысловогеографические комплексы и районы:

1 - холодноводные (Арктический, Антарктический);

2 - умеренно холодноводные (северобореальные - Атлантический, Тихоокеанский; южнонотальные - Патагонско-Южночилийский, Южно-Новозеландский);

3 - умеренно-тепловодные (южнобореальные - Западно-Атлантический, Восточно-Атлантический, Западно-Тихоокеанский, Восточно-Тихоокеанский; северонотальные в южном полушарии - Перуано-Чилийский, Аргентинский, ЮжноАфриканский, Южно-Австралийский);

4 - тропическо-экваториальные (Индо-Западнотихоокеанский, Гвинейский или Западно-Африканский, Панамский, Антило-Бразильский).

В обобщающих работах ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН) по рыбным ресурсам районирование Мирового океана основано на географо-статистическом принципе. Каждый океан разделен условными меридианами на западную и восточную части. В Тихом и Атлантическом океанах эти части подразделены на северную, центральную и южную области.

Так, в восточной части Атлантики выделяются: Северо-Восточная, ЦентральноВосточная, Юго-Восточная; в западной: Северо-Западная, Центрально-Западная и т.д.

На рис. 5 приведено расположение в Мировом океане основных статистических регионов ФАО ООН. Каждый из регионов имеет свое сокращенное название (аббревиатуру):

21. Северо-Западная Атлантика - СЗА 27. Северо-Восточная Атлантика - СВА 31. Центрально-Западная Атлантика - ЦЗА 34. Центрально-Восточная Атлантика - ЦВА 41. Юго-Западная Атлантика - ЮЗА 47. Юго-Восточная Атлантика - ЮВА 48. Антарктическая часть Атлантики - АчА 51. Западная часть Индийского океана - ЗИО 57. Восточная часть Индийского океана - ВИО 58. Антарктическая часть Индийского океана - АчИО 61. Северо-Западная часть Тихого океана - СЗТО 67. Северо-Восточная часть Тихого океана - СВТО 71. Центрально-Западная часть Тихого океана - ЦЗТО 77. Центрально-Восточная часть Тихого океана - ЦВТО 81. Юго-Западная часть Тихого океана - ЮЗТО 87. Юго-Восточная часть Тихого океана - ЮВТО 88. Антарктическая часть Тихого океана - АчТО В пределах каждого из регионов факторы внешней среды рассматриваются применительно к их связям с основными объектами рыболовства, величиной и изменчивостью промысла. В данном учебном пособии используется районирование ФАО.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 15 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.