Пищевая цепь

   В организованном сельском хозяйстве при превращении растительной пищи в мясо сохраняется 4% первоначальной энергии, заложенной в израсходованных кормах. В «неорганизованном хозяйстве» океана вследствие чрезвычайно сложной пищевой цепи в мясе рыбы мы находим лишь десятые доли процента энергии, заключенной в фитопланктоне, съеденном животными организмами. Раньше чем превратиться в мясо съедобной рыбы, органическое вещество в океане претерпевает наряду с полезными множество бесполезных превращений. Без преувеличения можно сказать, что 1000 кг фитопланктона дают в конечном итоге только 1 кг чистого мяса рыбы. А часть этого рыбного мяса, достигающая прилавка в магазине, еще того меньше. Происходит это потому, что человек по отношению к пищевым богатствам океана еще не вышел из той стадии развития, которая известна в истории человечества под названием «собирательства».

   Познакомимся вкратце с отдельными звеньями пищевой цепи в океане и подумаем над тем, куда следует направить биологические исследования, чтобы превратить океан в «организованное пищевое хозяйство».

   Сказочный мир дрожащих бликов и переливчатых красок раскрывается перед глазами аквалангиста, опустившегося на дно среди «рощи» морских водорослей. Здесь и лес и подлесок. Вперемешку с крупными водорослями - бурыми и зелеными - растут мелкие: кружевные делессерии, желто-розовые пояски Нептуна (родимении), изумрудные пластины ульвы, сиренево-розовые лепестки порфир, водоросли, похожие на шары, на елочки и, настоящие морские розы - темно-красные бутоны, нанизанные на вертикальный ствол.

   Растительный мир суши ежегодно производит примерно 40 млрд. т. белковых веществ, являющихся основным звеном в пищевой цепи растение - животное - человек. Растительный мир океана производит их в 4-5 раз больше. И неудивительно. Объем занимаемого им пространства раз в 10-15 больше, чем объем пространства, занятого растениями на суше, даже если считать от корней до вершин самых высоких деревьев. На суше жизнь растения зависит от изменчивой погоды, от количества влаги, от питательных солей, содержащихся в почве. В океане «погода» мало подвержена изменениям, воды здесь больше чем достаточно, а, кроме того, сама морская вода представляет собой не что иное, как питательный раствор. Поэтому морским растениям совсем не нужны корни. И действительно, даже гигантские водоросли, встречающиеся в прибрежных водах, не имеют корней. То, что неискушенный человек может принять за корневище, всего лишь подошва, с помощью которой водоросли прикрепляются к скалам. Некоторые «прилипают» к скалам с такой силой, что оторвать их впору только трактору. Даже ураганные волны порой не могут одолеть эту силу сцепления и нередко срывают водоросли вместе с камнями, к которым они прикреплены. На песке водоросли не растут, так как песок слишком подвижен.

   Есть несколько видов водорослей, различаемых по своему цвету: зеленые, сине-зеленые, бурые и красные. Зеленые похожи на ярко-зеленую весеннюю траву, но в период созревания спор, которыми они размножаются, их окраска становится золотисто-коричневой. Бурые водоросли при известном освещении, как и красные, кажутся пурпурными. Сине-зеленые играют в солнечный день всеми цветами радуги.

   Независимо от цвета, все водоросли содержат хлорофилл и могут расти только в верхних слоях океана, куда проникает достаточно света. Нижняя граница их развития зависит от прозрачности воды и в тропических водах иногда находится на глубине до 180 м. Назначение красящего пигмента у красных и бурых водорослей до сих пор остается не вполне ясным. Возможно, это защитная окраска на тот случай, когда водоросль при отливе подвергается действию прямых солнечных лучей, или фильтр, устраняющий вредные лучи той или иной части спектра.

   Заросли водорослей - это океанские джунгли. Аквалангисту, проникшему в заросли самой большой водоросли Macrocistis pyrifera, которая достигает веса 130 кг и высоты двадцатиэтажного дома, кажется, что он в лесу, и не просто в лесу, а в заповеднике, где в безопасности живет множество самых разнообразных морских организмов. Листья этой гигантской водоросли, как и многих других, поддерживаются на плаву небольшими газовыми пузырьками.

   Как в северных, так и в южных морях России известно примерно до 280-290 видов бурых, красных и зеленых водорослей; в дальневосточных - 550 видов. По оценке Российского института морского рыбного хозяйства запасы некоторых видов водорослей, содержащих полезные вещества (агар-агар, йод, альгиновую кислоту и пр.), очень велики: в Белом море - свыше 1 млн. т, в Баренцевом море - около 500 тыс. т, в Балтийском море - 200 тыс. т, в дальневосточных морях - более 3,5 млн. г; в Белом море, кроме того, имеется до 400 тыс. г морской травы. Значительные запасы зостеры, растущей в наших морях, еще не учтены.

   Как бы ни были велики заросли водорослей в прибрежных водах, они всего лишь рощи на «опушке» океана. Их распространение ограничено примерно 100-метровой изобатой, глубже которой слишком мало света для развития растительной жизни. Биомасса прикрепленных ко дну водорослей в Мировом океане исчисляется многими миллиардами тонн и все же она ничтожно мала по сравнению с нуждами обитателей океана, потребляющих растительную пищу. Подлинные луга и пастбища океана - это мельчайшие одноклеточные водоросли, развивающиеся в толще воды. Многие из них так малы, что несколько десятков экземпляров, сложенных вместе, свободно пройдут через игольное ушко. Человеческий глаз различает их только с помощью микроскопа.

   Эти растительные организмы имеют общее название - фитопланктон. Планктон по-гречески означает «парящий». Они действительно парят в воде. Известно, что чем меньше тело, тем больше отношение его поверхности к его объему и тем, следовательно, легче ему держаться на плаву в воде. Чтобы еще больше увеличить поверхность тела, планктонные организмы приобрели самые причудливые и притом очень красивые формы и снабжены всевозможными отростками. Увеличение поверхности фитопланктонных организмов не только обеспечивает им плавучесть, но усиливает также процесс фотосинтеза. Чем больше поверхность, тем больше падает на нее света. Деревья на суше с этой целью встали на путь увеличения кроны и листвы, фитопланктонные организмы уменьшили свой объем до микроскопических размеров, соответственно увеличив поверхность тела.

   Фитопланктонные организмы обладают некоторой способностью произвольного передвижения. Например, по данным К. В. Беклемишева и Г. И. Семиной, «гигантская» диатомовая Ethomodiscus rex (объем 1 мм³) погружается на глубину и поднимается к поверхности моря, изменяя в своем теле содержание некоторых ионов - Na, К, Са и др. Как мы увидим дальше, подобные «химические» способы изменения удельного веса свойственны и животным организмам.

   Одноклеточные морские водоросли - это микроскопические «солнечные машины», производящие 80% всей биомассы океанских водорослей. С помощью лучистой энергии Солнца они превращают углекислый газ и соли минералов, растворенные в морской воде, в первичное органическое вещество, пригодное для питания животных организмов. Тонкость и точность их работы могут посрамить самого способного химика. Фитопланктон использует в среднем 0,04% солнечной энергии, падающей на поверхность океана; но за 3 млрд. лет существования океана фитопланктон аккумулировал в 100 млн. раз больше солнечной энергии, чем ее приходится на всю поверхность океана в год. Фитопланктон аккумулирует солнечную энергию, а животные организмы в дальнейших звеньях пищевой цепи ее трансформируют и вместе с фитопланктоном в скрытом виде, в форме различных химических соединений, откладывают некоторую часть ее на дне океана.

   Многие фитопланктонные организмы способны, оказывается, жить в полном мраке на глубине до 2 тыс. и более метров. При отсутствии солнечного света они не гибнут и переходят на гетеротрофное питание, т. е. живут, подобно бактериям, за счет усвоения органического вещества. Алжирский биолог М. Ф. Бернар в числе таких водорослей-гетеротрофов обнаружил много видов жгутиковых и кокколитофорид, причем на глубине свыше 1000 м, если температура воды не менее 9°, скорость размножения кокколитофорид даже выше, чем в освещенной зоне. При возвращении в освещенную зону фитопланктонные организмы снова переходят к автотрофному питанию за счет солнечной энергии, углерода и минеральных солей.