Суммарная биомасса Мирового океана – 35– 40 млрд. т. Биомасса Мирового океана значительно меньше биомассы суши. Для нее характерно также другое соотношение фитомассы (растительные организмы) и зоомассы (животные организмы). На суше фитомасса превышает зоомассу примерно в 2000 раз, а в Мировом океане биомасса животных превосходит биомассу растений более чем в 18 раз. В Мировом океане обитает около 180 тыс. видов животных, в том числе 16 тыс. различных видов рыб, 7, 5 тыс. видов ракообразных, около 50 тыс. видов брюхоногих моллюсков, насчитывается 10 тыс. видов растений.
Классы живых организмов Планктон - фитопланктон и зоопланктон. Планктон распространен преимущественно в поверхностных горизонтах океанской толщи (до глубины 100– 150 м), причем фитопланктон – главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли – служит кормом для многих видов зоопланктона, который по объему биомассы (20– 25 млрд. т) занимает в Мировом океане первое место. В зависимости от размеров планктонные организмы подразделяют на: - мегалопланктон (гидробионты размером более 1 м длиной); макропланктон (1 -100 см); - мезопланктон (1 -10 мм); - микропланктон (0, 05 -1 мм); - наннопланктон (менее 0, 05 мм). В зависимости от степени привязанности к различным слоям водной среды различают голопланктон (весь жизненный цикл, или почти весь, кроме ранних стадий развития) и меропланктон (это, например, пелагические личинки донных животных или водоросли, ведущие периодически то планктонный, то бентосный образ жизни). Криопланктон - это население тающей под лучами Солнца воды в трещинах льда и пустотах снега. Морской планктон содержит около 2000 видов гидробионтов, из которых около 1200 относятся к ракообразным, 400 - к кишечнополостным. Среди ракообразных наиболее широко представлены веслоногие (750 видов), амфиподы (более 300 видов) и эвфаузиевые (криль) - более 80 видов.
Нектон - включает в себя всех животных, способных самостоятельно передвигаться в водной толще морей и океанов. Это рыбы, киты, дельфины, моржи, тюлени, кальмары, креветки, осьминоги, черепахи и некоторые другие виды. Ориентировочная оценка суммарной биомассы нектона – 1 млрд. т, половина ее приходится на рыб. Бентос - различные виды двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), ракообразных (крабы, омары, лангусты), иглокожих (морские ежи) и других донных животных. Фитобентос представлен, прежде всего, разнообразными водорослями. По размерам биомассы зообентос (10 млрд. т) уступает только зоопланктону. Бентос подразделяют на эпибентос (бентосные организмы, обитающие на поверхности дна) и эндобентос (организмы, обитающие в толще грунта). Бентосные организмы по степени подвижности подразделяют на вагильные (или бродячие) - это, например, крабы, морские звезды и т. п. ; седентарные (не совершающие больших перемещений), например, многие моллюски, морские ежи; и сессильные (прикрепленные), например, кораллы, губки и т. п. По размерам среди бентосных организмов выделяют макробентос (длина тела более 2 мм), мезобентос (0, 1 -2 мм) и микробентос (менее 0, 1 мм). Всего у дна обитают около 185 тыс. видов животных (кроме рыб). Из них около 180 тыс. видов обитают на шельфе, 2 тыс. - на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - на глубинах более 4000 м. В мелководной зоне океана, таким образом, обитает более 98% всех видов морского бентоса.
Фитопланктон Общая продукция фитопланктона в Мировом океане оценивается величиной около 1200 млрд. т в год. По акватории океана фитопланктон распределен неравномерно: больше всего в северной и южной частях океана, к северу от 40 -й параллели северной широты и к югу от 45 -й параллели южной широты, а также в узкой экваториальной полосе. Больше всего фитопланктона в прибрежной неритической зоне. В Тихом и Атлантическом океанах наиболее богатые фитопланктоном участки сосредоточены в их восточной части, на периферии крупномасштабных круговоротов вод, а также в зонах прибрежного апвеллинга (подъема глубинных вод). Обширные центральные части крупномасштабных океанических круговоротов вод, где происходит их опускание, бедны фитопланктоном. По вертикали фитопланктон в океане распределен следующим образом: его можно обнаружить лишь в хорошо освещенном слое от поверхности до глубины 200 м, а наибольшая биомасса фитопланктона - от поверхности до глубины 50 -60 м. В водах Арктики и Антарктики он встречается лишь вблизи поверхности воды.
Зоопланктон Годовая продукция зоопланктона в Мировом океане составляет около 53 млрд. т. , биомасса - 21, 5 млрд. т. 90% видов планктонных животных сосредоточено в тропических, субтропических и умеренных водах океана, 10% - в арктических и антарктических водах. Распределение зоопланктона в Мировом океане и его морях соответствует распределению фитопланктона: его много в субарктических, субантарктических и умеренных водах (в 5 -20 раз больше, чем в тропиках), а также над шельфами у берегов, в зонах смешения водных масс различного происхождения и в узкой экваториальной зоне. Интенсивность выедания фитопланктона зоопланктоном чрезвычайно велика. Например, в Черном море зоопланктон выедает ежесуточно 80% суточной продукции фитопланктона и 90% продукции бактерий; это характерный случай высокой сбалансированности данных звеньев трофической цепи. В слое воды от поверхности океана до глубины 500 м сосредоточено 65% всей биомассы зоопланктона, остальные 35% - в слое 500 -4000 м. На глубинах 4000 -8000 м биомасса зоопланктона в сотни раз меньше, чем в слое от поверхности до 500 м.
Бентос Фитобентос опоясывает всю береговую линию океана. Число входящих в него видов превышает 80 тыс. , биомасса составляет 1, 5 - 1, 8 млрд. т. Распространен фитобентос в основном до глубины 20 м (гораздо реже до 100 м). Зообентос - это прикрепленные, зарывающиеся или малоподвижные животные. Это моллюски, ракообразные, иглокожие, черви, губки и др. Распределение бентоса в океане зависит в основном от нескольких основных факторов: глубины дна, типа грунта, температуры воды, наличия биогенных элементов. В состав зообентоса (без рыб) входит около 185 тыс. видов морских животных, из них 180 тыс. являются типично шельфовыми, 2 тыс. видов обитают на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - глубже 4000 м. Таким образом, 98% видов зообентоса являются мелководными. Общая биомасса бентоса в Мировом океане оценивается в 10 -12 млрд. т, из них около 58% сосредоточено на шельфах, 32% - в слое 200 -3000 м и лишь 10% - глубже 3000 м. Объем ежегодной продукции зообентоса составляет 5 -6 млрд. т. Биомасса бентоса в Мировом океане наиболее высока в умеренных широтах, значительно ниже - в тропических водах. В наиболее продуктивных районах (Баренцево, Северное, Охотское, Берингово моря, Большая Ньюфаундлендская банка, залив Аляска и др.) биомасса бентоса достигает 500 г/м 2. Около 2 млрд. т бентоса ежегодно используется в пищу рыбами.
Нектон, в общих чертах, включает в свой состав всех рыб, крупных пелагических беспозвоночных, в том числе кальмаров и криля, морских черепах, ластоногих и китообразных млекопитающих. Именно нектон является основой промыслового использования гидробионтов Мирового океана и морей. Общая биомасса нектона в Мировом океане оценивается в 4 -4, 5 млрд. т, в том числе 2, 2 млрд. т рыб (из них 1 млрд. т мелких мезопелагических), 1, 5 млрд. т антарктического криля, более 300 млн. т кальмаров.
Рыбы Из 22 тыс. видов рыб, обитающих на Земле, около 20 тыс. обитают в морях и океанах. По привязанности к определенным местам размножения и нагула морских и океанических рыб подразделяют на несколько экологических групп: 1. Шельфовые рыбы - это виды рыб, размножающихся и постоянно живущих в водах шельфа; 2. Шельфоокеанические рыбы размножаются в пределах шельфа или в прилегающих континентальных или островных пресноводных водоемах, но большую часть жизненного цикла проводят в океане вдали от берегов; 3. Собственно океанические рыбы и размножаются, и постоянно живут в открытых районах морей и океанов, в основном над абиссальными глубинами. Биомасса рыб достигает максимума в шельфовых биопродуктивных зонах, то есть там же, где существует изобилие фито-, зоопланктона и бентоса. Именно на шельфах ежегодно добывается 90 -95% мирового вылова рыбы. Особенно богаты рыбой шельфы наших дальневосточных морей, северной части Атлантического океана, атлантический шельф африканского континента, юго-восточная часть Тихого океана, Патагонский шельф. Наибольшая биомасса мелких мезопелагических рыб - в водах так называемого Южного океана, омывающего Антарктиду, Северной Атлантики и в узкой экваториальной зоне, а также на периферии круговоротов вод.
Антарктический криль (сем. эвфаузиевых) Euphausea superba (антарктический криль) обитает в водах Южного океана, образуя скопления в слое воды от поверхности до глубины 500 метров, наиболее плотные - от поверхности до 100 м. Северная граница наиболее массовых концентраций криля проходит примерно по 60 -й параллели южной широты и приблизительно совпадает с границей распространения дрейфующих льдов. Продукция криля в этих районах составляет в среднем 24 -47 г/м 2 и играет важную роль в питании китов, тюленей, птиц, рыб, кальмаров и других водных животных. Биомасса криля в водах Южного океана в среднем оценивается в 1, 5 млрд. т. Криль является объектом промысла, основные добывающие его страны - Россия, в меньшей степени - Япония. Основные районы промысла криля сосредоточены в атлантическом секторе Южного океана. Аналогом антарктического криля в северном полушарии является так называемый “северный криль” - капшак, или черноглазка.
Кальмары Несколько массовых видов кальмаров широко распространены в тропических, субтропических и бореальных районах пелагиали и неритических зон Мирового океана. Биомасса пелагических кальмаров оценивается более чем в 300 млн. т. Кальмары в основном относятся к шельфо-океанической группе гидробионтов (например, аргентинский и североамериканский короткоперый кальмары-иллексы и лолиго). К группе собственно океанических кальмаров относятся кальмары-дозидикусы, привязанные к биопродуктивным зонам апвеллинга, фронтов водных масс, круговоротов вод. Наиболее важными объектами промысла в настоящее время являются кальмар-стрелка и шельфо-океанические короткоперые кальмары, в частности, аргентинский кальмар и кальмар-лолиго. Ежегодно добывается более 530 тыс. т японского кальмара-стрелки, более 210 тыс. т кальмаров-лолиго и около 220 тыс. т короткоперых кальмаров.
Китообразные и ластоногие В настоящее время в Мировом океане обитает лишь около 500 тыс. усатых китов и кашалотов, их промысел пока запрещен ввиду медленного темпа восстановления запасов. Кроме китов в Мировом океане обитает в настоящее время около 250 млн. т ластоногих ушастых и обычных тюленей, а также несколько миллионов дельфинов. Ластоногие обычно питаются зоопланктоном (в частности, крилем), а также рыбами и кальмарами.
Некоторые характеристики основных групп населения Мирового океана Группа населения Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т 1. Продуценты (всего) В том числе: фитопланктон фитобентос микрофлора (бактерии и простейшие) 11, 5 -13, 8 1240 -1250 10 -12 1, 5 -1, 8 - более 1200 0, 7 -0, 9 40 -50 21 -24 5 -6 10 -12 6 70 -80 60 -70 5 -6 4 2, 2 0, 28 1, 0 1, 5 0, 9 0, 8 -0, 9 1, 2 0, 6 2. Консументы (всего) Зоопланктон Зообентос Нектон В том числе: Криль Кальмары Мезопелагические рыбы Прочие рыбы
Промысловые районы в Тихом океане северо-западная часть Тихого океана (47% всего улова в Тихом океане); юго-восточная часть Тихого океана (27%); центрально-западная часть Тихого океана (15%); северо-восточная часть Тихого океана (6%).
Продуктивные районы Тихого океана 1. Район северо-западной части (Берингово, Охотское и Японское моря). Это 2. 3. 4. 5. 6. богатейшие, в основном шельфовые, моря Тихого океана. Курило-Камчатский район со среднегодовой первичной продуктивностью более 250 мг С/м 2 в день и с летней биомассой кормового мезопланктона в слое 0 -100 м 200 -500 мг/м 3 и более. Перуанско-Чилийский район с первичной продукцией, достигающей в зонах апвеллинга нескольких граммов С/м 2 в день и биомассой мезопланктона 100200 мг/м 3 и более, а в зонах апвеллинга - до 500 мг/м 3 и более. Алеутский район, прилегающий с юга к Алеутским островам, с первичной продуктивностью более 150 мг С/м 2 в день и с биомассой кормового зоопланктона 100 -500 мг/м 3 и более. Канадско-Североамериканский район (включая Орегонский апвеллинг), с первичной продуктивностью более 200 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 200 -500 мг/м 3. Центрально-Американский район (Панамский залив и прилегающие воды) с первичной продуктивностью 200 -500 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 100 -500 мг/м 3. В районе имеются богатые рыбные ресурсы, которые промыслом недостаточно освоены. В большинстве других районов Тихого океана биологическая продуктивность несколько меньше; так, по биомассе мезопланктона не превышает 100 -200 мг/м 3. Основные объекты рыболовства в Тихом океане - минтай, сардина-иваси, анчоусы, восточная скумбрия, тунцы, сайра и др. рыбы. В Тихом океане, по оценкам ученых, еще существуют значительные резервы для увеличения вылова гидробионтов.
Биологические ресурсы Атлантического океана Фитопланктон Наиболее богаты фитопланктоном в Атлантическом океане следующие районы: - воды, примыкающие к о. Ньюфаундленд и полуострову Новая Шотландия; - Юкатанская платформа Мексиканского залива; - шельф северной Бразилии; - Патагонский шельф; - шельф Африки; 41 - полоса между 50 и 60 градусами южной широты; - некоторые участки северо-восточной Атлантики. Бедны фитопланктоном: зоны открытого океана в районах 10 -40 градусов северной широты, 20 -70 градусов западной долготы, а также 5 -40 градусов южной широты, 0 -40 градусов западной долготы, расположенные внутри северного и южного крупных океанических круговоротов.
Зоопланктон Общие закономерности распределения биомасс зоопланктона и фитопланктона совпадают, но особенно богаты зоопланктоном районы: - Ньюфаундлендско-Лабрадорская зона; - шельф Африки; - экваториальная зона открытого океана. Бедны зоопланктоном: центральные зоны северных и южных крупных океанических круговоротов.
Нектон Основные промысловые районы: - Северное, Норвежское и Баренцево моря; - Большая Ньюфаундлендская банка; - шельф Новой Шотландии; - Патагонский шельф; - шельфы Африки; - периферия крупномасштабных северного и южного океанических круговоротов; - зоны апвеллинга.
В Атлантическом океане, вместе со Средиземным и Черным морями, ежегодно добывается 29% всего мирового улова гидробионтов, или 24, 1 млн. Т, в том числе 13, 7 млн. т в северной части океана, 6, 5 млн. т - в центральной и 3, 9 млн. т - в южной и приантарктической. Основными объектами мирового (и российского) промысла гидробионтов в Атлантическом океане являются: атлантическая сельдь, атлантическая треска, мойва, песчанка, ставриды, сардина, сардинеллы, скумбриевые, - путассу, мерлузовые (хеки), анчоусы, антарктический криль, аргентинский кальмар и др.
Биоресурсы Индийского океана Основой рыбного промысла в Индийском океане являются скомброидные рыбы (скумбрии, тунцы и др.), которых здесь добывается около 1 млн. т в год, ставридовые (314 тыс. т), сельдевые (сардинелла с годовым выловом около 300 тыс. т), горбылевые (около 300 тыс. т), акулы и скаты (около 170 тыс. т в год). Промысловая статистика ФАО ООН подразделяет Индийский океан на три региона: западную часть (ЗИО), восточную (ВИО) и Антарктическую (АЧИО).
Западная часть Индийского океана включает Аравийское море, Персидский залив, а также восточные шельфы Африки и прилегающие участки открытой части Индийского океана, включая воды Мальдивских, Сейшельских, Коморских, Амирантских и Маскаренских островов, а также Маврикия и Мадагаскара. Восточная часть Индийского океана (ВИО) включает Бенгальский залив, воды Андаманских и Никобарских островов, воды, прилегающие к западному побережью островов Суматра и Ява, шельф северной и западной Австралии, Большой Австралийский залив и прилегающие воды открытой части Индийского океана. Антарктические воды Индийского океана. Ихтиофауна этого района представлена 44 видами рыб, относящихся к 16 семействам. Промысловое значение имеют только нототениевые и белокровные рыбы, а также антарктический криль, которые здесь весьма перспективны для промыслового освоения. В целом же биоресурсы этого района беднее, чем биоресурсы антарктической части Атлантического океана.
Россия обладает очень большими и разнообразными морскими биологическими ресурсами. В первую очередь это относится к морям Дальнего Востока, причем самое большое разнообразие (800 видов) отмечается у берегов южных Курильских островов, где сосуществуют холоднолюбивые и теплолюбивые формы. Из морей Северного Ледовитого океана наиболее богато биоресурсами Баренцево море.
Мировой океан - это экологическая система, единая функциональная совокупность организмов и среды их обитания . Океаническая экосистема обладает физико-химическими особенностями, которые дают определённые преимущества для обитания в ней живых организмов.
Постоянная морская циркуляция приводит к интенсивному перемешиванию океанических вод, в результате чего дефицит кислорода сравнительно редок в океанских глубинах .
Важным фактором в существовании и распределении жизни в толще Мирового океана является количество проникающего света, по которому океан подразделяют на две горизонтальные зоны: эвфотическую (обычно до 100-200 м) и афотическую (простирается до самого дна) . Эвфотическая зона - зона первичного продуцирования, она характеризуется поступлением сюда большого количества солнечного света и, как следствие, выгодными условиями для развития первичного источника энергии в морских пищевых цепях - микропланктона, в состав которого входят мельчайшие зеленые водоросли и бактерии. Наиболее продуктивная часть эвфотической зоны - область континентального шельфа (в целом совпадает с сублиторальной зоной). Большое обилие зоопланктона и фитопланктона в данной области в сочетании с высоким содержанием биогенных элементов, вымываемых с суши реками и временными водотоками, а также местами поднятие холодных, богатых кислородом, глубинных вод (зоны апвеллинга) привело к тому, что почти все крупное промысловое рыболовство сосредоточено на континентальном шельфе.
Эвфотическая зона характеризуется меньшей продуктивностью, главным образом из-за того, что сюда поступает меньшее количество солнечного света, и условия для развития первого звена пищевых цепей в океане крайне ограничены.
Другим важным фактором, определяющим существование и распределение жизни в Мировом океане, является концентрация в воде биогенных элементов (особенно фосфора и азота, которые поглощаются одноклеточными водорослями наиболее активно) и растворенного кислорода. Биогенные элементы поступают в воду преимущественно с речным стоком и достигают максимальной концентрации на глубине 800-1000 м , но основное потребление биогенных веществ фитопланктоном сосредоточено в поверхностном слое толщиной 100-200 м. Здесь фотосинтезирующие водоросли выделяют кислород, который в процессе вертикальной циркуляции вод уносится в глубины океана, создавая там условия для существования жизни. Таким образом, на глубине (100-200 м) с достаточным количеством содержащихся биогенных элементов и достаточной концентрацией растворенного кислорода создаются условия для существования растительных организмов (фитопланктона), которые обусловливают размножение и распространение зоопланктона, рыб и других животных.
В Мировом океане основная ступень в пирамиде биомассы - одноклеточные водоросли делятся с большой скоростью и дают очень высокую продукцию. Это объясняет то, что биомасса животных в два десятка раз больше растительной биомассы. Общая биомасса Мирового океана составляет примерно 35 млрд. т. При этом на долю животных приходится 32,5 млрд. т., а водорослей - 1,7 млрд. т. . Однако общее количество воорослей меняется мало, потому что их достаточно быстро поедает зоопланктон и различные фильтраторы (например, киты). Рыбы, головоногие моллюски, крупные ракообразные растут и размножаются медленнее, но еще медленнее поедаются врагами, поэтому их биомасса успевает накопиться. Пирамида биомасс в океане оказывается, таким образом, перевернутой . В наземных экосистемах скорость поедания растительного прироста ниже и пирамида биомасс в большинстве случаев напоминает пирамиду продукции.
Рис. 4.
Продукция зоопланктона оказывается в 10 раз меньше, чем у одноклеточных водорослей. Продукция рыб и других представителей нектона по сравнению с планктоном в 3000 раз меньше, что обеспечивает крайне благоприятные условия их развития .
Высокая продуктивность бактерий и водорослей обеспечивает переработку остатков жизнедеятельности большой биомассы океана, что в сочетании с вертикальным перемешиванием вод Мирового океана способствует разложению этих остатков, тем самым происходит образование и сохранение окислительных свойств водной среды, которые создают исключительно благоприятные условия для развития жизни во всей толще Мирового океана . Лишь в отдельных регионах Мирового океана в результате особо резкого расслоения вод в глубинных слоях формируется восстановительная среда.
Условия обитания в океане отличаются высоким постоянством, ввиду чего обитатели океана не нуждаются в специализированных покровах и приспособлениях, которые так необходимы живым организмам на суше, где не редки резкие и интенсивные изменения экологических факторов.
Высокая плотность морской воды обеспечивает физическую поддержку морским организмам, в результате чего организмы с большой массой тела (китообразные) прекрасно сохраняют плавучесть.
Все организмы, обитающие в океане, делятся на три (наиболее крупные) экологические группы (исходя из образа жизни и местообитания): планктон, нектон и бентос. Планктон - совокупность организмов, не способных к самостоятельному передвижению, которые переносятся водами и течениями. Планктон отличается наибольшей биомассой и самым большим видовым разнообразием. В состав планктона входит зоопланктон (животный планктон), населяющий всю толщу океана, и фитопланктон (растительный планктон), обитающий только в поверхностном слое воды (до глубины 100-150 м). Фитопланктон, главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли, является кормом для зоопланктона. Нектон - животные, способные к самостоятельному передвижению в толще воды на большие расстояния. К нектону относятся китообразные, ластоногие, рыбы, сиреновые, морские змеи и морские черепахи. Суммарная биомасса нектона составляет примерно 1 млрд. т, половина этой суммы приходится на рыб. Бентос - совокупность организмов, обитающих на дне океана или в донных отложениях. Животный бентос - это все типы беспозвоночных (мидии, устрицы, крабы, омары, лангусты); растительный бентос представлен в основном разнообразными водорослями.
Общая биологическая масса Мирового океана (суммарная масса всех организмов, обитающих в океане) составляет 35-40 млрд. т. . Она гораздо меньше биологической массы суши (2420 млрд. т.), несмотря на то, что океан имеет большие размеры. Это объясняется тем, что большая часть площади океана - почти безжизненные водные пространства, и лишь периферия океана и зоны апвеллинга характеризуются наибольшей биологической продуктивностью. Кроме того, на суше фитомасса превосходит зоомассу в 2000 раз, а в Мировом океане биомасса животных больше биомассы растений в 18 раз.
Живые организмы в Мировом океане распространены неравномерно, так как на их формирование и видовое разнообразие влияет целый ряд факторов . Как уже было сказано выше, распространение живых организмов во многом зависит от распределения показателей температуры и солёности в океане по широтам. Так, более теплые воды отличаются более высоким биоразнообразием (в море Лаптевых обитает 400 видов живых организмов, а в Средиземном - 7000 видов), а пределом распространения большинства морских животных в океане является солёность с показателями от 5 до 8 промилле . Прозрачность допускает проникновение благоприятных солнечных лучей лишь до глубины 100-200 м, в результате эта область океана (сублитораль) характеризуется наличием света, большим обилием пищи, активным перемешиванием водных масс - всё это обусловливает создание наиболее благоприятных условий для развития и существования жизни в этой области океана (в верхних слоях океана до глубины 500 м обитает 90 % всех рыбных богатств ). В течение года природные условия в разных регионах Мирового океана заметно меняются. К этому приспособились многие живые организмы, научившись совершать вертикальные и горизонтальные перемещения (миграции) на дальние расстояния в толще воды. При этом планктонные организмы способны к пассивным миграциям (с помощью течений), а рыбы и млекопитающие - к активным (самостоятельным) в периоды питания и размножения.
Биомасс а - Cуммарная масса особей вида, группы видов или сообщества организмов, выражаемая обычно в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесённых к единицам площади или объёма любого местообитания (кг/га, г/м2, г/м3, кг/м3 и др.).
Орг-мы конт-ой части: Зелен. растения - 2400 млрд, тонн (99,2%) 0,2 6,3. Жив- е и микроорганизмы - 20 млрд тонн (0,8%) Орг. океанов: Зеленые растения - 0,2 млрд. тонн (6,3%) животные и микроорганизмы - 3 млрд тонн (93,7%)
Люди как млекопитающие дают около 350 миллионов тонн биомассы в живом весе или около 100 миллионов тонн в пересчете на сухую биомассу - пренебрежимо малое количество в сравнении со всей биомассой Земли.
Таким образом , Большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах Земли. На суше преобладает масса растений, в океанах масса животных и микроорганизмов. Однако скорость прироста биомассы (оборот) намного больше в океанах.
Биомасса поверхности суши – это все живые организмы, обитающие в наземно-воздушной среде на поверхности Земли.
Плотность жизни на континентах зональна, хотя и с многочисленными аномалиями, связанными с местными природными условиями (так, в пустынях или в высокогорьях она значительно меньше, а в местах с благоприятными условиями – больше, чем зональная). Самая высокая она на экваторе, а по мере приближения к полюсам уменьшается, что связано с низкими температурами. Наибольшая плотность и многообразие жизни отмечены во влажных тропических лесах. Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвязи с неорганической средой, включаются в непрерывный круговорот веществ и энергии. Наиболее высока Биомасса лесов (500 т/га и выше в тропических лесах, около 300 т/га в широколиственных лесах зон умеренного климата). Среди питающихся за счёт растений гетеротрофных организмов наибольшей Биомасса обладают микроорганизмы - бактерии, грибы, актиномицеты и др.; их Биомасса в продуктивных лесах достигает нескольких т/га.
Биомасса почвы – это совокупность живых организмов, обитающих в почве. Они играют важную роль в почвообразовании. В почве живет огромное количество бактерий (до 500 т на 1 га), в ее поверхностных слоях распространены зеленые водоросли и цианобактерии (иногда их называют синезелеными водорослями). Толща почвы пронизана корнями растений, грибами. Она является средой обитания для многих животных: инфузорий, насекомых, млекопитающих и др. Большая часть общей Биомассы животных в поясе умеренного климата приходится на почвенную фауну (дождевые черви, личинки насекомых, нематоды, многоножки, клещи и др.). В лесной зоне она составляет сотни кг/га, главным образом за счёт дождевых червей (300-900 кг/га). Средняя Биомасса позвоночных животных достигает 20 кг/га и выше, но чаще остаётся в пределах 3-10 кг/га.
Биомасса Мирового океана –совокупность всех живых организмов, населяющих основную часть гидросферы Земли. Как упоминалось, ее биомасса значительно меньше биомассы суши, причем отношение растительных и животных организмов здесь прямо противоположное. В Мировом океане на долю растений приходится лишь 6,3 %, а животные составляют 93,7 %. Это связано с тем, что использование солнечной энергии в воде составляет всего 0,04 %, тогда как на суше – до 1 %.
В водной среде растительные организмы представлены главным образом одноклеточными водорослями фитопланктона. биомасса фитопланктона мала, нередко меньше Биомассы питающихся за его счёт животных. Причиной является интенсивный обмен веществ и фотосинтез одноклеточных водорослей, обеспечивающий высокую скорость прироста фитопланктона. Годовая продукция фитопланктона в наиболее продуктивных водах не уступает годовой продукции лесов, биомасса которых, отнесённая к той же площади поверхности, в тысячи раз больше.
В разных частях биосферы плотность жизни неодинакова: наибольшее количество организмов находится у поверхности литосферы и гидросферы.
Закономерности распространения биомассы в биосфере:
1) скопление биомассы в зонах с наиболее благоприятными условиями среды обитания (на границе разных сред, например атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы); 2) преобладание на Земле биомассы растений (97%) по сравнению с биомассой животных и микроорганизмов (всего 3%); 3) увеличение биомассы, числа видов от полюсов к экватору, наибольшее сгущение ее во влажных тропических лесах; 4) проявление указанной закономерности распространения биомассы на суше, в почве, в Мировом океане. Значительное превышение биомассы суши (в тысячу раз) по сравнению с биомассой Мирового океана.
Оборот биомассы
Интенсивное деление микроскопических клеток фитопланктона, быстрый их рост и кратковременность существования способствуют быстрому обороту фитомассы океана, который в среднем происходит за 1-3 суток, тогда как полное обновление растительности суши осуществляется за 50 лет и более. Поэтому несмотря на небольшую величину фитомассы океана, образуемая ею годовая суммарная продукция сопоставима с продукцией растений суши.
Небольшой вес растений океанов связан с тем, что они за несколько суток поедаются животными и микроорганизмами, но также за несколько суток восстанавливаются.
Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 150 млрд т сухого органического вещества. В континентальной части биосферы самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса, в океанической - эстуарии (расширяющиеся в сторону моря устья рек) и рифы, а также зоны подъема глубинных вод - апвеллинга. Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и тундры.
Луговые степи дают больший годовой прирост Биомасса , чем хвойные леса: при средней фитомассе 23 т/га годовая продукция их 10 т/га , а у хвойных лесов при фитомассе 200 т/га годовая продукция 6 т/га. Популяции мелких млекопитающих, обладающих большой скоростью роста и размножения, при равной Биомассе дают более высокую продукцию, чем крупные млекопитающие.
Эстуа́рий (- затопляемое устье реки) - однорукавное, воронкообразное устье реки, расширяющееся в сторону моря.
В настоящее время Закономерности географического распределения и продуцирования Биомассы интенсивно изучаются в связи с решением вопросов рационального использования биологической продуктивности и охраны биосферы Земли.
Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых условиях обитания можно найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о "всюдности жизни", живое вещество способно "растекаться" по поверхности планеты; оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки биосферы, что обусловливает "давление жизни" на неживую природу.
Эти ресурсы необходимо рассматривать комплексно, так как они включают в себя:
Биологические ресурсы Мирового океана;
Минеральные ресурсы морского дна;
Энергетические ресурсы вод мирового океана;
Ресурсы морской воды.
Биологические ресурсы Мирового океана – это растения (водоросли) и животные (рыбы, млекопитающие, ракообразные, моллюски). Общий объем биомассы Мирового океана составляет 35 млрд. тонн, из которых 0,5 млрд. тонн приходится только на рыбу. Рыба составляет около 90% добываемых в океане промысловых объектов. Благодаря рыбе, моллюскам и ракообразным человечество на 20% обеспечивает себя белками животного происхождения. Биомасса океана используется также для получения высококалорийной кормовой муки для животноводства.
Более 90% общемирового улова рыбы и нерыбных объектов приходится на шельфовую зону. Наибольшая часть Мирового улова добывается в водах умеренных и высоких широт Северного полушария. Из океанов самый большой улов дает Тихий океан. Из морей Мирового океана самыми продуктивными являются Норвежское, Берингово, Охотское, Японское.
В последние годы в мире все более широкое распространение находит разведение некоторых видов организмов на искусственно созданных морских плантациях. Эти промыслы называют марикультурой. Развитие ее имеет место в Японии и Китае (устрицы-жемчужницы), США (устрицы и мидии), Франции и Австралии (устрицы), средиземноморских странах Европы (мидии). В России, в морях Дальнего Востока, выращивают морскую капусту (ламинарию) и морские гребешки.
Состояние запасов водных биологических ресурсов, эффективное управление ими приобретает все большее значение как для обеспечения населения высококачественными пищевыми продуктами, так и для снабжения сырьем многих отраслей промышленности и сельского хозяйства (в частности, птицеводства). Имеющаяся информация свидетельствует о возрастающей нагрузке на Мировой океан. При этом из-за сильного загрязнения резко снизилась биологическая продуктивность Мирового океана.В 198…. гг. ведущие ученые прогнозировали, что к 2025 г. мировая продукция рыболовства достигнет 230 – 250 млн т, в том числе за счет аквакультуры – 60 – 70 млн т. В 1990 гг. ситуация изменилась: прогнозы морских уловов на 2025 г. снизились до 125-130 млн т, в то время как прогнозы объема производства рыбопродукции за счет аквакультуры возросли до 80 – 90 млн т. При этом считается очевидным, что темпы прироста народонаселения Земли превысят темпы прироста рыбопродукции. Отмечая необходимость обеспечения продовольствием настоящего и будущих поколений, следует признать значительный вклад рыболовства в доход, благосостояние и продовольственную безопасность всех наций и его особую важность для некоторых стран с низким уровнем доходов и дефицитом продовольствия. Осознавая ответственность ныне живущего населения за сохранение биологических ресурсов для будущих поколений, в декабре 1995 г. в Японии 95 государств, в том числе Россия, приняли Киотскую декларацию и План действий по устойчивому вкладу рыболовства в продовольственную безопасность. Было предложено основывать политику, стратегию и использование ресурсов для устойчивого развития рыболовного сектора, исходя из следующих основных положений:
Сохранение экологических систем;
Использование достоверных научных данных;
Повышение социально-экономического благосостояния;
Справедливость распределения ресурсов внутри и между поколениями.
Российская Федерация наряду с другими странами взяла на себя обязательства руководствоваться при развитии национальной стратегии рыболовства следующими конкретными принципами:
Признание и оценка важной роли, которую морское рыболовство, рыболовство во внутренних водоемах и аквакультура играет в продовольственной безопасности мира как через обеспечение продовольствием, так и через экономическое благосостояние;
Эффективное применение положений Конвенции ООН по морскому праву, Соглашения ООН по трансграничным рыбным запасам и запасам далеко мигрирующих рыб, Соглашения о содействии выполнению международных мер по сохранению и управлению рыболовными судами в открытом море и Кодекса ответственного рыболовства ФАО, а также приведение в соответствие своего национального законодательства с этими документами;
Развитие и укрепление научных исследований как фундаментальных основ устойчивого развития рыболовства и аквакультуры для обеспечения продовольственной безопасности, а также обеспечение научного и технического содействия и поддержки странам, имеющим незначительные научно-исследовательские возможности;
Оценка продуктивности запасов в водах под национальной юрисдикцией, как внутренних, так и морских, приведение промысловых мощностей в этих водах к уровню, сопоставимому с долговременной продуктивностью запасов, и своевременное принятие надлежащих мер для восстановления переловленных, запасов до устойчивого состояния, а также сотрудничества в соответствии с международным правом для принятия аналогичных мер в отношении запасов, встречающихся в открытом море;
Сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия и его компонентов в водной среде и, в частности, предотвращение практики, ведущей к необратимым изменениям, таким, как уничтожение видов генетической эрозией или крупномасштабное разрушение среды обитания;
Содействие развитию марикультуры и аквакультуры в прибрежных морских и внутренних водах путем установления надлежащих правовых механизмов, координации использования земли и воды с другими видами деятельности, использования наилучшего и наиболее подходящего генетического материала в соответствии с требованиями по сохранению и устойчивому использованию внешней среды и сохранения биологического разнообразия, применения оценки последствий социального плана и влияния на окружающую среду.
Минеральные ресурсы Мирового океана – это твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые. Различают ресурсы шельфовой зоны и ресурсы глубоководного дна.
Первое место среди ресурсов шельфовой зоны принадлежит нефти и газу. Основные районы нефтедобычи – Персидский, Мексиканский, Гвинейский заливы, берега Венесуэлы, Северное море. Шельфовые нефтегазоносные районы есть в Беринговом, Охотском морях. Общее число нефтегазоносных бассейнов, разведанных в осадочной толще океанического шельфа, превышает 30. Большинство из них представляют собой продолжение бассейнов суши. Общие запасы нефти на шельфе оцениваются в 120 – 150 млрд. тонн.
Среди твердых полезных ископаемых шельфовой зоны можно выделить три группы:
коренные месторождения руд железа, меди, никеля, олова, ртути и др.;
прибрежно-морские россыпи;
отложения фосфоритов в более глубоких частях шельфа и на материковом склоне.
Коренные месторождения руд металлов разрабатываются с помощью выработок, прокладываемых с берега или с островов. Иногда такие выработки уходят под дно моря на расстояние 10-20 км от берега. Из подводных недр добывают железную руду (у берегов острова Кюсю, в Гудзоновом заливе), каменный уголь (Япония, Великобритания), серу (США).
В прибрежно-морских россыпях содержатся цирконий, золото, платина, алмазы. Примерами таких разработок может служить добыча алмазов – у побережья Намибии; циркония и золота – у побережья США; янтаря – на берегах Балтийского моря.
Отложения фосфоритов разведаны прежде всего в Тихом океане, но пока промышленная их разработка нигде не ведется.
Главное богатство глубоководного ложа океана – железомарганцевые конкреции. Установлено, что конкреции встречаются в верхней пленке глубоководных осадков на глубине от 1 до 3 км, а на глубине более 4 км нередко образуют сплошной слой. Общие запасы конкреций исчисляются триллионами тонн. Помимо железа и марганца, они содержат никель, кобальт, медь, титан, молибден и другие элементы (более 20). Наибольшее количество конкреций обнаружено в центральной и восточной частях Тихого океана. В США, Японии и ФРГ уже разработаны технологии добычи конкреций со дна океана.
Кроме железо - марганцевых конкреций на дне океана встречаются и железо – марганцевые корки, покрывающие породы в областях срединно-океанических хребтов на глубине 1 – 3 км. Они содержат больше марганца, чем конкреции.
Энергетические ресурсы – принципиально доступная механическая и тепловая энергия Мирового океана, из которой используется главным образом приливная энергия . Приливные электростанции имеются во Франции в устье реки Ране, в России Кислогубская ПЭС на Кольском полуострове. Разрабатываются и частично реализуются проекты использования энергии волн и течений . Наибольшими ресурсами приливной энергии обладают Франция, Канада, Великобритания, Австралия, Аргентина, США, Россия. Высота прилива в этих странах достигает 10-15 м.
Морская вода также является ресурсом Мирового океана. Она содержит около 75 химических элементов. Из вод морей извлекают около … /…. добываемой в мире поваренной соли, 60% магния, 90% брома и калия. Воды морей в ряде стран используются для промышленного опреснения. Крупнейшие производители пресной воды – Кувейт, США, Япония.
При интенсивном использовании ресурсов Мирового океана происходит его загрязнение в результате сброса в реки и моря промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и других отходов, судоходства, добычи полезных ископаемых. Особую угрозу представляет нефтяное загрязнение и захоронение в глубоководных частях океана токсичных веществ и радиоактивных отходов. Проблемы Мирового океана – это проблемы будущего человеческой цивилизации. Они требуют согласованных международных мер по координации использования его ресурсов и предотвращению дальнейшего загрязнения.
Фитопланктон, связывая в процессе фотосинтеза CO 2 и образуя органическое вещество, дает начало всем пищевым цепям в океане. Анализ множества данных о количестве фитопланктона в разных районах Мирового океана (с конца XIX века рассчитанных по имеющимся оценкам прозрачности, а с начала 1980-х годов получаемых дистанционно, с космических аппаратов) показывает, что биомасса его за последнее столетие снижалась со скоростью около 1% в год. Наиболее заметное снижение отмечено для центральных олиготрофных районов океана. Хотя эти районы отличаются очень низкой продуктивностью, они занимают огромную площадь, и потому суммарный их вклад в продукцию и в биомассу фитопланктона океана оказывается весьма существенным. Наиболее вероятная причина снижения биомассы - повышение температуры поверхностного слоя океана, ведущее к уменьшению глубины перемешивания и сокращению поступления из нижележащих слоев элементов минерального питания.
Примерно половина всей первичной продукции нашей планеты (то есть органического вещества, образуемого зелеными растениями и другими фотосинтезирующими организмами) приходится на океан. Основные продуценты океана - это взвешенные в верхних слоях водной толщи микроскопические водоросли и цианобактерии (то, что в совокупности и называют фитопланктоном). Широкомасштабное количественное изучение продукции и биомассы фитопланктона Мирового океана развернулось в 1960-70-х годах. Исследователи (в том числе из Института океанологии Академии наук СССР) опирались тогда на метод, в основе которого - поглощение фитопланктоном радиоактивного изотопа углерода 14 C. Изотопом была помечена двуокись углерода CO 2 , добавляемая в пробы воды с фитопланктоном, поднятые на борт судна. В результате этих работ были построены карты распределения фитопланктона по всей акватории Мирового океана (см., например: Koblentz-Mishke et al., 1970). В центральных, занимающих большую площадь, областях океана биомасса фитопланктона и его продукция очень низкие. Высокие значения биомассы и продукции приурочены к прибрежьям и районам апвеллингов (см.: Upwelling), где к поверхности поднимаются глубинные воды, богатые элементами минерального питания. Прежде всего это фосфор и азот, недостаток которых как раз и ограничивает рост фитопланктона на большей части океанической акватории.
Новый этап в количественном изучении распределения фитопланктона Мирового океана начался в самом конце 1970-х годов, после появления дистанционных (со спутников) методов зондирования поверхностных вод и определения содержания в них хлорофилла. Хотя до аппаратов, находящихся у верхней границе атмосферы, доходит не более 10% фотонов света, который отражается от воды и несет информацию об ее цветности, этого достаточно, чтобы рассчитать количество хлорофилла, а соответственно, и биомассу фитопланктона (рис. 1). По величинам биомассы можно судить и о продукции фитопланктона, что проверено в ходе специальных исследований, сопоставляющих спутниковые данные с результатами оценок продукции, полученных экспериментально in situ на научно-исследовательских судах. Конечно, разные аппараты дают несколько разные данные, но общая картина пространственного распределения фитопланктона и его динамики (сезонной и межгодовой) получается очень подробной. Достаточно сказать, что аппарат Sea WiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor - Широкополосный обозреватель моря) сканирует весь мировой океана за два дня.
Накопленный за последние 30 лет огромный массив данных позволил выявить определенные периодические колебания биомассы фитопланктона, в частности связанные с Эль-Ниньо , или, точнее, с «Южной Осцилляцией» (El Niño-Southern Oscillation). Анализируя эти материалы, исследователи высказывали предположение о существовании и более долговременных изменений биомассы фитопланктона, но их трудно было выявить из-за нехватки данных за период, предшествующий спутниковым измерениям. Попытку хотя бы частично разрешить эту задачу предприняли недавно специалисты из канадского университета Далхаузи в Галифаксе (Dalhousie University , Halifax, Nova Scotia). Судить о биомассе фитопланктона 50 и даже 100 лет назад можно по оценкам прозрачности - величины, регулярно измеряемой в научно-исследовательских экспедициях начиная с конца XIX века.
Инструмент для измерения прозрачности воды, крайне простой, но оказавшийся очень полезным, был придуман еще 1865 году итальянским астрономом (а заодно и священником) Анджело Секки (Pietro Angelo Secchi), которому было поручено составить карту прозрачности Средиземного моря для папского флота. Прибор, получивший название «диск Секки» (см. рис. 2), представляет собой белый металлический диск диаметром 20 или 30 см, который опускается в воду на размеченной веревке. Глубина, на которой наблюдатель перестает видеть диск, - это и есть прозрачность по Секки. Поскольку основная часть взвеси, влияющая на прозрачность воды, приходится на фитопланктон, то любые изменения величины прозрачности. как правило, хорошо отражают изменения количества фитопланктона.
Опираясь на стандартизированные оценки прозрачности, доступные с 1899 года, и на результаты недавнего сопоставления величины прозрачности с концентрацией хлорофилла, исследователи получили, во-первых, картину распределения биомассы фитопланктона в Мировом океане (рис. 3), а во-вторых, изменение биомассы фитопланктона за столетний период (рис. 4). Всего в их распоряжении были результаты более 455 тысяч измерений, охватывающих период с 1899-го по 2008 год. При этом данные, относящиеся непосредственно к прибрежной зоне (менее 1 км от берега и на глубинах менее 25 м), сознательно не включались в выборку, так как в таких местах очень заметно влияние стоков с берега. Больше всего измерений было сделано уже после 1930 года в северных областях Атлантического и Тихого океанов. Основной вывод, к которому приходят авторы, - это постепенное снижение общей биомассы фитопланктона за последнее столетие со средней скоростью около 1% в год.
Для оценки локальных тенденций вся акватория Мирового океана была разбита решеткой с ячейками размером 10° × 10°, и все величины рассчитывались как средние на ячейку. Снижение биомассы фитопланктона было отмечено в 59% ячеек, для которых имелись достаточно надежные данные. Больше всего таких ячеек в высоких широтах (более 60° по широте). Однако для некоторых районов океана отмечено повышение биомассы - в частности, в восточной части Тихого океана, а также в северных и южных районах Индийского океана. Центральные олиготрофные области океанов фактически расширили занимаемые акватории, а в этих областях, несмотря на низкую продуктивность, образуется сейчас в целом около 75% всей первичной продукции Мирового океана.
Чтобы представить себе изменения на уровне крупных регионов, вся акватория океана была разбита на 10 областей (рис. 5): Арктику, Северную, Экваториальную и Южную Атлантику, северную и южную части Индийского океана, Северную, Экваториальную и Южную Пацифику, а также Южный океан. Анализ усредненных данных по этим крупным регионам показал, что достоверное увеличение отмечено только для южной части Индийского океана и статистически недостоверное - для северной части Индийского океана. Для всех остальных регионов отмечено значимое сокращение биомассы фитопланктона.
Обсуждая возможные причины наблюдаемых изменений, авторы обращают внимание прежде всего на повышение температуры поверхностного слоя водной толщи. Оно охватило почти весь океан и привело к уменьшению толщины перемешиваемого слоя. Соответственно, сокращается приток элементов минерального питания (прежде всего фосфатов и нитратов) из нижележащих слоев. Однако авторы признают, что подобное объяснение не подходит для высоких широт. Там потепление верхнего слоя должно способствовать повышению, а не понижению продукции и биомассы фитопланктона. Очевидно, что механизмы, определяющие крупномасштабные изменения биомассы фитопланктона, нуждаются в дополнительном изучении.
