Совокупность всех живых организмов образует биомассу (или, по выражению В. И. Вернадского, живое вещество) планеты.
По массе это составляет около 0,001% массы земной коры. Однако несмотря на незначительную общую биомассу, роль живых организмов в процессах, происходящих на планете, огромна. Именно деятельностью живых организмов обусловлены химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, образования одних и разорению других горных пород, формирование почвы в литосфере и т.д..
Биомасса суши. Наибольшая плотность жизни в тропических лесах. Здесь больше видов растений (более 5 тыс.). К северу и к югу от экватора жизнь становится беднее, уменьшаются его плотность и число видов растений и животных: в субтропиках около 3 тыс. видов растений, в степях около 2 тыс., далее идут широколиственные и хвойные леса и, наконец, тундра, в которой растет около 500 видов лишайников и мхов. В зависимости от интенсивности развития жизни в разных географических широтах меняется биологическая продуктивность. Подсчитано, что общая первичная продуктивность суши (биомасса, образована автотрофными организмами за единицу времени на единицу площади) составляет около 150 млрд т, в том числе на долю лесов земного шара приходится 8 млрд т органического вещества в год. Суммарная растительная масса на 1 га в тундре составляет 28,25 т, в тропическом лесу - 524 т. В умеренном поясе 1 га леса за год образует около 6 т древесины и 4 т листьев, составляет 193,2 * 109 Дж (~ 46 * 109 кал). Вторичная производительность (биомасса, образуемая гетеротрофными организмами за единицу времени на единицу площади) в биомассе насекомых, птиц и других в этом лесу составляет от 0,8 до 3% биомассы растений, то есть около 2 * 109 Дж (5 * 108 кал). < /p>
Первичная годовая производительность различных агроценозов значительно различается. Средняя мировая производительность в тоннах сухого вещества на 1 га составляет: пшеницы - 3,44, картофеля - 3,85, риса - 4,97, сахарной свеклы - 7,65. Урожай, который собирает человек, составляет лишь 0,5% общей биологической продуктивности поля. Значительная часть первичной продукции разрушается сапрофитами - жителями почв.
Одним из важных компонентов биогеоценозов поверхности суши являются почвы. Исходным материалом для почвообразования являются поверхностные слои горных пород. Из них под воздействием микроорганизмов, растений и животных формируется почвенный слой. Организмы концентрируют в себе биогенные элементы: после отмирания растений и животных и разложения их остатков эти элементы переходят в состав грунта, благодаря чему
в нем аккумулируются биогенные элементы, а также накапливаются не полностью разложены органические печовины. В почве содержится огромное количество микроорганизмов. Так, в одном грамме чернозема количество их достигает 25 * 108. Таким образом, почва имеет биогенное происхождение, состоит из неорганических, органических веществ и живых организмов (эдафон - совокупность всех живых существ почвы). Вне биосферы возникновения и существования почвы невозможно. Почва - среда для жизни многих организмов (одноклеточных животных, кольчатых и круглых червей, членистоногих и многих других). Почва пронизана корнями растений, из него растения впитывают питательные вещества и воду. С жизнедеятельностью живых организмов, которые есть в почве, связана урожайность сельскохозяйственных культур. Внесения химических веществ в почву часто пагубно влияет на жизнь в нем. Поэтому нужно рационально использовать почвы и оберегать их.
Каждая местность имеет свои почвы, которые отличаются от других по составу и свойствам. Образования отдельных типов почв связано с различными почвообразовательного породами, климатом и особенностями растений. В. В. Докучаев выделил 10 основных типов почв, сейчас их насчитывается более 100. На территории Украины выделяют следующие почвенные зоны: Полесье, Лесостепь, Степь, Сухой степь, а также Карпатскую и Крымскую горные области с присущими для каждой из них типами структуры почвенного покрова. Для Полесья характерны дерновопидзолисти, серые лесные,. Темносири лесные почвы, черноземы оподзоленные т.д.. Зона Лесостепи имеет серые и темносири лесные почвы. Зона Степи в основном представлена черноземами. В Украинских Карпатах преобладают бурые лесные почвы. В Крыму случаются разные почвы (черноземы, каштановые и т.д.), но они, как правило, щебнистыми и каменистые.
Биомасса Мирового океана. Мировой океан занимает более 2/3 площади поверхности планеты. Физические свойства и химический состав вод океана благоприятные для развития и существования жизни. Как и на суше, в океане плотность жизни крупнейшая в экваториальной зоне и снижается по мере виддаляння от нее. В верхнем слое, на глубине до 100 м, живут одноклеточные водоросли, которые составляют планктон, «общая первичная продуктивность фитопланктона Мирового океана составляет 50 млрд т в год (около 1/3 всей первичной продукции биосферы). Почти все цепи питания в океане начинаются с фитопланктона, которым питаются животные зоопланктона (например, рачки). Рачки являются пищей для многих видов рыб и усатых китов. Рыб поедают птицы. Крупные водоросли растут преимущественно в прибрежной части океанов и морей. Наибольшая концентрация жизни - в коралловых рифах. Океан беднее на жизнь, чем сушу, биомасса его продукции в 1000 раз меньше. Большинство образованной биомассы - одноклеточныеводоросли и прочие обитатели океана - отмирают, оседают на дно и их органическое вещество разрушается редуцентами. Лишь около 0,01% первичной продуктивности Мирового океана через длинную цепь трофических уровней доходит до человека в виде пищи и химической энергии.
На дне океана, в результате жизнедеятельности организмов, формируются осадочные породы: мел, известняки, диатомит и др..
Биомасса животных в Мировом океане приблизительно в 20 раз больше, чем биомасса растений, особенно велика она в прибрежной зоне.
Океан - колыбель жизни на Земле. Основой же жизни в самом океане, первичным звеном в сложной пищевой цепи является фитопланктон, одноклеточные зеленые морские растения. Эти микроскопические растения поедаются растительноядным зоопланктоном и многими видами мелкой рыбы, которые в свою очередь служат кормом целого ряда нектонных, активно плавающих хищников. В пищевой цепи океана принимают участие также и организмы морского дна - бентос (фитобентос и зообентос). Суммарная масса живого вещества в океане составляет 29,9∙109 т, при этом на биомассу зоопланктона и зообентоса приходится 90% от общей массы живого вещества океана, на биомассу фитопланктона - около 3 % и на биомассу нектона (главным образом рыба) - 4% (Суетова, 1973; Добродеев, Суетова, 1976). В целом биомасса океана по весу в 200 раз, а на единицу поверхности - в 1000 раз меньше, чем биомасса суши. Однако ежегодная продукция живого вещества океана составляет 4,3∙1011 т. В единицах живого веса она близка к продукции наземной растительной массы - 4,5∙1011 т. Так как морские организмы содержат гораздо больше воды, то в единицах сухого веса это соотношение выглядит как 1:2,25. Еще ниже (как 1:3,4) соотношение продукции чистого органического вещества океана в сравнении с таковым на суше, так как фитопланктон содержит больший процент зольных элементов, чем древесная растительность (Добродеев, Суетова, 1976). Достаточно высокая продуктивность живого вещества в океане объясняется тем, что простейшие организмы фитопланктона имеют короткий срок жизни, они обновляются ежедневно, а общая масса живого вещества океана в среднем примерно через каждые 25 дней. На суше обновление биомассы происходит в среднем за 15 лет. Живое вещество в океане распределяется очень неравномерно. Максимальные концентрации живого вещества в открытом океане - 2 кг/м2 - расположены в районах умеренного пояса северной части Атлантического и северо-западной части Тихого океанов. На суше такую же биомассу имеют зоны лесостепей и степей. Средние величины биомассы в океане (от 1,1 до 1,8 кг/м2) имеют области умеренного и экваториального поясов, на суше им соответствуют биомассы сухих степей умеренного пояса, полупустынь субтропического пояса, альпийских и субальпийских лесов (Добродеев, Суетова, 1976). В океане распределение живого вещества зависит от вертикального перемешивания вод, вызывающего подъем к поверхности питательных веществ из глубинных слоев, где происходит процесс фотосинтеза. Такие зоны подъема глубинных вод получили название зон апвеллинга, они наиболее продуктивны в океане. Зоны слабого вертикального перемешивания вод характеризуются низкими величинами продукции фитопланктона - первого звена в биологической продуктивности океана, бедностью жизни. Другая характерная черта распределения жизни в океане - концентрация ее в мелководной зоне. В районах океана, где глубина не превышает 200 м, сосредоточено 59% биомассы донной фауны; на глубины от 200 до 3000 м приходится 31,1% и на районы с глубиной более 3000 м - менее 10%. Из климатических широтных поясов в Мировом океане наиболее богаты субантарктический и северный умеренный пояс: их биомасса в 10 раз больше, чем в экваториальном поясе. На суше, напротив, наиболее высокие значения живого вещества приходятся на экваториальный и субэкваториальный пояс.
Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов и костных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Атомы постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и костную среду. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные баз растений лишились бы источника энергии и кислорода.
Биомасса поверхности суши – соответствует биомассе наземно-воздушной среды. Она увеличивается от полюсов к экватору. Вместе с тем возрастает количество видов растений.
Арктические тундры – 150 видов растений.
Тундры (кустарники и травянистые) – до 500 видов растений.
Зона лесов (хвойные леса + степи (зона)) – 2000 видов.
Субтропики (цитрусовые, пальмы) – 3000 видов.
Широколиственные леса (влажные тропические леса) – 8000 видов. Растения растут в несколько ярусов.
Биомасса животных. В тропическом лесу самая большая биомасса на планете. Такая насыщенность жизни вызывает жесткий естественный отбор и борьбу за существование а =>Приспособленность различных видов к усл-ям совместного сущ-я.
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.
Урок 2. Биомасса биосферы
Анализ зачетной работы и выставление оценок (5-7 мин).
Устное повторение и компьютерное тестирование (13 мин).
Биомасса суши
Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов - около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане - животные (93,7%)
Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане - только 0,04%.
Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий - температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры - низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна.
В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы - животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы - редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. "Великие могильщики природы" - так назвал бактерии Л.Пастер.
Биомасса мирового океана
Гидросфера "водная оболочка" образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши - реками, озерами - около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом , планктоном и нектоном .
Бентосные организмы (от греч. benthos - глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями - зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже - красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными - моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км.
Планктонные организмы (от греч. planktos - блуждающий) - обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ - у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон - это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных - рыб, усатых китов.
Нектонные организмы (от греч. nektos - плавающий) - обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.
Письменная работа с карточками:
1. Сравните биомассу продуцентов и консументов на суше и в океане.
2. Как распределена биомасса в Мировом океане?
3. Охарактеризуйте биомассу суши.
4. Дайте определение терминам или раскройте понятия: нектон; фитопланктон; зоопланктон; фитобентос; зообентос; процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы; процент биомассы растений от общей биомассы наземных организмов; процент биомассы растений от общей биомассы водных организмов.
Карточка у доски:
1. Какой процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы?
2. Какой процент от биомассы Земли приходится на долю растений?
3. Какой процент от общей биомассы наземных организмов составляет биомасса растений?
4. Какой процент от общей биомассы водных организмов составляет биомасса растений?
5. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза на суше?
6. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза в океане?
7. Как называются организмы, населяющие толщу воды и переносимые морскими течениями?
8. Как называются организмы, населяющие грунт океана?
9. Как называются организмы, активно передвигающимися в толще воды?
Тест 1 . Биомасса биосферы от массы косного вещества биосферы составляет:
Тест 2 . На долю растений от биомассы Земли приходится:
Тест 3 . Биомасса растений на суше по сравнению с биомассой наземных гетеротрофов:
2. Составляет 60%.
3. Составляет 50%.
Тест 4 . Биомасса растений в океане по сравнению с биомассой водных гетеротрофов:
1. Преобладает и составляет 99,2%.
2. Составляет 60%.
3. Составляет 50%.
4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.
Тест 5 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше в среднем составляет:
Тест 6 . Использование солнечной энергии для фотосинтеза в океане в среднем составляет:
Тест 7 . Бентос океана представлен:
Тест 8 . Нектон океана представлен:
1. Активно передвигающимися в толще воды животными.
2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.
4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 9 . Планктон океана представлен:
1. Активно передвигающимися в толще воды животными.
2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.
3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.
4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.
Тест 10 . От поверхности вглубь водоросли произрастают в следующем порядке:
1. Неглубоко бурые, глубже зеленые, глубже красные до - 200 м.
2. Неглубоко красные, глубже бурые, глубже зеленые до - 200 м.
3. Неглубоко зеленые, глубже красные, глубже бурые до - 200 м.
4. Неглубоко зеленые, глубже бурые, глубже красные - до 200 м.
Мировой океан занимает лидирующее позицию в жизни человека, в нем содержится большой запас сырья, топлива, энергии и продовольствия, без которых бы человек испытывал большие затруднения в своей жизни. Океан также является способом сообщения между различными странами.
Минеральные и природные ресурсы
В океане большую часть ресурсов используют нефть и газ, а это составляет 90% добываемых ресурсов из мирового океана. По оценкам ученых, на континентальном шельфе сосредоточено до 50% мировых запасов нефти. Выработка многих запасов нефти и газа на суше, существенное увеличение производственных затрат по добыче на суше этих энергоисточников в результате непрерывного увеличения глубин скважин (4-7 км), перемещение разработок в экстремальные области – привели к тому, что в последнее время активизировалось освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфе. Уже сейчас шельфовые зоны дают более 1/3 мировой добычи нефти. Основные шельфовые зоны по добыче нефти и газа находятся в Персидском заливе, Северном море, Мексиканском заливе, в южной части Калифорнии в США, заливе Маракаибо в Венесуэле и др.
На дне Мирового океана сосредоточены и громадные минеральные ресурсы, прежде всего, огромные запасы железо-марганцевых конкреций. Самый обширный ареал их распространения находится на дне Тихого океана (16 млн. км2, что равно площади России). Общие запасы железо-марганцевых конкреций оцениваются в 2-3 трил. т., из которых 0,5 трил. т. доступны для освоения уже сейчас. В этих конкрециях, кроме железа и марганца, содержится также никель, кобальт, медь, титан, молибден и другие металлы. Были уже предприняты первые попытки эксплуатации железо-марганцевых конкреций в США, Японии, Франции и др.
Биологические ресурсы
Еще с древних времен население, проживающее на морском побережье, использовало в качестве питания некоторые морские продукты (рыбу, крабов, моллюсков, морскую капусту). Все эти дары моря, наряду с животными, живущими в океане, составляют еще одну важную группу ресурсов Мирового океана – биологическую. Биологическая масса Мирового океана включает 140 тыс. видов растений и животных и оценивается в 35 млрд. т. Это количество биологических ресурсов океана может удовлетворять потребности в продовольствии население численностью более 30 млрд. чел. (на планете проживает в настоящее время менее 6 млрд. чел.).
Из общего количества биологических ресурсов, на долю рыбы приходится 0,2 – 0,5 млрд. т., то составляет в настоящее время 85% используемых человеком биологических ресурсов. Остальное – это крабы, моллюски, некоторые морские животные и водоросли. Ежегодно из океана добывается 70 – 75 млн. т. рыбы, моллюсков, крабов, водорослей, которые обеспечивают 20% потребления населением Земли белков животного происхождения.
В Мировом океане, так же как и на суше, существуют ареалы или зоны с высокой продуктивностью биологической массы и ареалы с низкой продуктивностью или, совсем лишенные биологических ресурсов.
90% рыбной ловли и сбора водорослей происходит в более освещенной и теплой шельфовой зоне, где сосредоточена основная часть органического мира океана. Около 2/3 поверхности дна Мирового океана заняты «пустынями», где живые организмы распространены в ограниченном количестве. Из-за интенсификации рыболовства и использования самых современных орудий лова, ставится под угрозу возможность воспроизводства многих видов рыб, морских животных, моллюсков и крабов. В результате, сокращается продуктивность многих ареалов Мирового океана, которые еще недавно отличались богатством и разнообразием биологических ресурсов. Это и привело к изменению отношения человека к океану и к регламентации рыболовства в мировом масштабе.
В последние десятилетия, во многих странах мира, широкое распространение получила марикультура (искусственное разведение рыб, моллюсков). В некоторых из них, например, в Японии, этот промысел практиковался еще задолго до нашей эры. В настоящее время плантации устриц и фермы по выращиванию рыбы имеются в Японии, США, Китае, Голландии, Франции, России, Австралии и др.
Морская вода представляет собой большое богатство Мирового океана. Русский ученый А. Е. Ферсман назвал морскую воду самым важным минералом на Земле. Общий объем Мирового океана равен 1370 млн. км3, что составляет 94% объема гидросферы. В соленой морской воде содержится 70 химических элементов. В более отдаленной перспективе морская вода будет служить не только источником получения многих промышленных сырьевых материалов, но и для ирригации и обеспечения населения питьевой водой, в результате строительства сооружений по опреснению воды. Уже сейчас морская вода используется в этих целях, но в скромных масштабах.
Мировой океан располагает и огромными энергетическими ресурсами. Во-первых, речь идёт об энергии приливов и отливов, использование которой достигло определенного успеха уже в двадцатом веке. Общемировой потенциал такой энергии ежегодно оценивается в 26 трил. квт. ч., что превышает в два раза современный уровень производства электроэнергии в мире. Однако, из этого количества можно освоить лишь небольшую часть, исходя из современных технических возможностей. Но и это количество приравнивается к годовой выработке электроэнергии во Франции. Богатый опыт освоения энергии приливов и отливов накоплен в той же Франции, где еще в девятом веке были построены мельницы на полуострове Бретань, работавшие на этом источнике энергии. Во Франции также была построена первая и крупнейшая в мире приливная электростанция в устье реки Ранс на полуострове Бретань, мощностью 240 тыс. квт. Более скромные по мощности приливные электростанции экспериментального характера построены в России на Кольском полуострове, в Китае, Северной Корее, Канаде и др.
Перспективы освоения энергии приливов и отливов весьма велики и во многих странах разрабатываются грандиозные проекты в этой области. Например, во Франции планируется строительство приливной электростанции мощностью 12 млн. квт. Подобные проекты разработаны в Великобритании, Аргентине, Бразилии, США, Индии и др.
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.
