Красота кораллого рифа

«Рассматривая коралловую стену, уходящую все ниже, нельзя не поразится краскам, которые присутствуют здесь. Сиреневые, золотые, алые, желтые – и все это разноцветье купается в головокружительной синеве. Среди зонтов акропор, которые раскинули свои ветки, кружатся голубые рыбки с желтыми крапинами по бокам». Так начинается описание Жака-Ив Кусто в книге, где он описывает жизнь и смерть кораллового рифа. Это настоящее чудо природы, которое не всем суждено увидеть. Ученые называют им отмель, которая часто достигает поверхности океана. Она обязана своим происхождением жизнедеятельности морских организмов. В первую очередь сюда входят известковые скелеты кораллов. 

Кораллов известно всего несколько тысяч видов, и лишь только часть из них является рифообразующей, их еще называют герматипными. Скелет их довольно мощно развивается, и колонии разрастаются до внушительных размеров, часто протяженностью в несколько метров. Они отличается густотой поселения. Подобно нашим, отдельно растущим березам, липам, соснам, не представляющим собою лес, так и одиночные представители колонии гермотипных кораллов – это еще не риф. Если же они располагаются густыми поселениями, тогда только – это настоящий коралловый риф. 

Кораллы и рифообразующие организмы очень требовательны к окружающим их условиям. Для них большое значение имеет морская вода с нормальной или чуть завышенной соленостью. Если же, она на какой-то период снижает свою концентрацию – это губительно сказывается и на организмах. Вблизи устьев рек, именно по этой причине не существует коралловых рифов. Вода тут для них пресная. 

Данный тип организмов теплолюбив, и самая низкая температура, которую они способны еще пережить равна 18 ⁰С. Однако, в ней они уже не способны размножаться и растут очень медленно. 

В тропических зонах, где постоянная температура не падает ниже 20,5 ⁰С рифообразующие организмы чувствуют себя хорошо и размножаются и растут довольно быстро. На их распространение оказывают большое влияние поверхностные течения. В мировом океане холодные течения опускаются из верхних слоев в нижние, как правило, вдоль западных берегов материка. Таким образом, герматипные организмы не имеют возможности распространятся из-за приэкваториальной зоны. Теплые же течения растекаются в стороны от экватора вдоль восточных берегов материка. Одновременно с этим расширяется и область акватории, пригодная для развития коралловых рифов. 

Рифообразующие организмы нуждаются в обилии тепла и солнечного света. Физиологические и биохимические процессы, которые извлекают из морской воды известь и откладывают ее в виде скелета у герматипных организмов, наиболее успешно происходит на свету, так как это связано с фотосинтезом. Кораллам и моллюскам тридаканам, у которых массивная раковина, строить скелет помогают одноклеточные симбиотические водоросли, которые присутствуют в их тканях. В такой помощи, однако, не нуждаются известковые водоросли, которые так же участвуют в образовании рифа. 

Для рифообразующих организмов большое значение, так же имеет чистота и прозрачность воды, а мутная препятствует их питанию и дыханию. В заиленных местах кораллы не встретишь в виде больших зарослей, их разнообразие значительно обеднено. Температура и освещенность ограничивают распределение рифообразующих организмов по вертикали. Уже глубже 50 метров сказывается недостаток света и понижение температуры, поэтому тут их не встретишь. 

Герматипные кораллы могут остаться вне водной среды непродолжительный срок, а некоторые их виды вообще не терпят обсыхания. Непоправимый вред им наносят дожди, которые выпадают во время отлива. Именно по этой причине кораллы-рифообразователи селятся ниже ноля глубин, а так же в нижнем горизонте приливно-отливной зоны. 

В процессе жизнедеятельности рифообразующими кораллами поглощается большое количество кислорода. В теплой воде растворимость газов небольшая. Только в тех местах побережья, где вода от ударов о камни «кипит» коралловые рифы расцветают во всей своей красе и отличаются разнообразием форм. 

Им, как любому живому организму требуется обильная пища. Они питаются микроскопическими планктонными организмами, начиная от рачков и заканчивая бактериями, способны усваивать растворенные органические вещества, присутствующие в маленьком количестве в морской воде. А некоторые из них способны к аутотрофному питанию. 

В строительстве кораллового рифа принимают участие множество различных организмов, но самая главная из них принадлежит кораллам и известковым водорослям. 

У большинства людей слово коралл ассоциируется с красивыми красными бусами и всяческими украшениями, которые делаются из них. Но этот коралл не имеет никакого отношения к коралловым рифам. Красный коралл ограничен умеренными и субтропическими водами. Его можно встретить лишь на глубине от 10 до 20 метров Атлантического побережья Европы и Африки от Ирландии до Канарских островов в Средиземноморье, а так же у берегов Японии. В местах, где произрастает данный коралл никогда не образуется коралловых рифов и наоборот. 

У кораллов рифообразователей на первом месте стоят мадрепоровые. Эта группа животных, название которых связано с особенностью строения их скелета. Само слово происходит от итальянского «мадре» - мать и греческого «поро» - отверстие, канал. Их скелет, на самом деле, пронизан множеством отверстий и каналов. 

Основная часть мадрепоровых кораллов относятся к колониальным организмам. Их в колонии насчитывается множество тысяч полипов, соединенных меж собой каналами, проходящими в порах скелета. Каждый такой полип снабжен венчиком щупалец, окружающими ротовое отверстие. При любом неблагоприятном воздействии полип втягивается в чашевидную полость в скелете. Новые полипы возникают путем почкования, за счет чего колония разрастается. При половом размножении, в результате развития яйца образуется маленькая личинка, которая сплошь покрыта ресничками – планула. Когда она покидает колонию – она какой то период ведет планктонный образ жизни, но вскоре прикрепляется к твердой поверхности и превращается в полип – основатель колонии. 

Мадрепоровые кораллы отличаются разнообразием – они бывают кустистые, пластинчатые, древовидные, шаровидные и тому подобное. Некоторые из них не образуют колоний. Одиночный полип может при этом доходить 30 и более см. Так же разнообразен их цвет. Он зависит от присутствия в тканях кораллов симбиотических водорослей. Красный и голубой – это собственная пигментация. Этот процесс хорошо понятен тем, кто хоть немного знаком с цветной фотографией. Каждый из трех цветоносных слоев фотопленки несет одну основную краску. И благодаря их смешению в различных пропорциях получается полная цветовая палитра фотокарточки. Те же три цвета лежат в основе разнообразия целой гаммы расцветок, создающей характерный фон кораллового рифа. 

Однако, это разнообразие расцветок не сохраняется, когда полип гибнет, уходит и его чудесная расцветка. После того, как коралл умирает, он, вернее его скелет становится сахарно-белой окраски, потому что состоит из чистой извести. 

Кораллы из спокойной лагуны и с прибойной части рифа выглядят совершенно по-разному. Они могут даже отличаться больше, чем разные виды, которые селятся в одном месте. В зоологическом мире до сих пор не пришли к единому мнению об истинном количестве мадрепоровых кораллов. 

За последнее время, правда, наметилось явное снижение списка видов кораллов. Немецкий зоолог А. Кестнер в «Руководстве по зоологии» (1954) утверждал, что их менее 2500. Его соотечественник Г. Шумахер, автор книги «Коралловый риф» (1976) насчитал их около 600 видов. 

Мадрепоровые кораллы являются основой для каждого кораллового рифа. Все остальные группы кораллов играют лишь второстепенную роль. 

В каждой такой группе существуют гидрокораллы из рода миллепора. Они имеют нежную светло-желтую окраску. У них отсутствуют ячейки на поверхности скелета. Их полипы ели заметны простому глазу. Они находятся в далеком родстве с мадрепоровыми кораллами, но близки по систематическому положению к гидроидам. Их жизненный цикл заключается в чередовании поколений. От колонии полипов отрываются крошечные медузки, несущие в себе половую функцию, и играющие важную роль в расселении вида. Когда миллепора прикасается к телу человека, она способна вызывать на теле человека ощутимые «ожоги». 

На многих коралловых рифах Тихого и Индийского океанов, существуют так же и мягкие кораллы. Их скелет состоит из большого количества мельчайших известковых иголочек. Такие кораллы, как правило, стелятся в виде ковриков или могут иметь форму в виде старинных граммофонных труб. Они могут быть разветвлены в виде деревца. Колония может наполнять систему внутренних каналов морской водой за счет них. От того и увеличиваться в размерах. Когда же вода из нее уходит, она сморщивается и уменьшается. 

Полипы мягких кораллов хорошо видны невооруженным глазом. Их венчик имеет восемь перистых щупалец, благодаря которым они похожи на дивные растения красного, розового цвета, обсыпанных цветами. 

Рифы в Атлантическом океане имеют в своем составе роговые кораллы или горгонарии, которые имеют близкое родство с мягкими, но совершенно на них не похожи. Свое название они получили в связи со строением скелета, состоящего из эластичного рогового вещества. Они, как правило, имеют вид куста, который ветвится только водной плоскости. Часто можно встретить колонии, у которых множество мелких веточек срослись меж собой и от этого теперь похожи на густые сеточки. Особый колорит придают рифу оранжевые, сиреневые, красные роговые кораллы. Под воздействием волн они постоянно раскачиваются из стороны в сторону, подобно деревьям в лесу во время сильного ветра. Их роговой скелет известен в технике и в торговле под названием черный коралл. Он на самом деле имеет черный или темно-коричневый окрас. Данный материал прекрасно поддается обработке. Из него изготавливают мундштуки и ожерелья, а так же многое другое. Это не единственный коралл, который дает черный цвет. Существуют и еще некоторые глубоководные кораллы. 

Некоторые коралловые рифы Тихого и Индийского океанов образованы за счет кораллов, так называемых органчиков. Их колонии состоят из параллельно располагающихся многочисленных трубочек, толщиной в стержень шариковой ручки. Такие трубочки собраны в пучки и соединены меж собой поперечными пластинками темно-красного цвета. Сами трубочки имеют тот же цвет. Внутри них располагаются полипы. Когда происходит отлив, они втягиваются внутрь. Стоит колонии оказаться под водой, как риф из красного превращается в зеленый и из его трубочек высовываются маленькие зеленые полипы, широко распустив все восемь своих щупалец. Они колышатся, повинуясь подводному течению, напоминая собой летний луг, поросший густой мягкой травой. 

Помимо уже перечисленных ранее красных, белых, черных кораллов существуют так же и голубые. О них знают не многие. Их скелет не находит практического применения, и распространен только в узкой приэкваториальной зоне, так как очень теплолюбив. Его еще называют солнечным кораллом. Он внешне ничем не примечателен, образуя ветвящиеся колонии до полуметра высотой. Формой своей больше напоминает сталагмиты карстовых пещер. Цвет его бурый или зеленовато-коричневый. Полипы чуть заметны невооруженным глазом, под тонким слоем живых тканей располагается известковый скелет голубого кобальтово-синего цвета. Его окрас зависит от присутствия солей железа. 

Солнечный коралл можно встретить лишь на рифах приэкваториальной зоны Тихого и Индийского океанов, где располагаются наиболее процветающие рифовые сообщества. 

Около 130 миллионов лет назад, когда на нашей планете установился влажный и теплый климат, даже в Гренландии цвели магнолии и фикусы. В тот период представители солнечных кораллов были широко распространены по Мировому океану, но в связи с всеобщим похолоданием они вымерли. С тех самых пор до наших времен дожил лишь один вид. Его распространение ограниченно лишь самой жаркой частью тропической зоны. Голубой коралл растет в горячей прозрачной воде лагун под лучами яркого солнца. 

Однако, ни один коралл участвует в постройке рифа. Важная роль, так же отводится некоторым водорослям с известковым скелетом. Красная корковая водоросль поролитон образует на рифе значительные массивы, а кустистая зеленая халимеда, довольно часто, занимает все пространство, свободное от кораллов. К герматипным организмам, так же, относятся некоторые известковые губки. 

Герматипные кораллы весьма требовательны к условиям произрастания. На тропическом мелководье они многочисленны. Их обширные поселения оказывают значительное влияния не только на то место, где они произрастают, но и на значительное пространство окружающей акватории, включая круговорот веществ в Мировом океане. Подсчитать степень воздействия и выразить ее в точных числах довольно трудно, поэтому в разных источниках приводятся различные сведения по этому вопросу.

Возникновение жизни на земле

Морские просторы сплошь насыщены жизнью. Здесь она присутствует в каждой капельке морской воды: от Северного полюса до Южного, от поверхности водной глади до самых морских глубин и впадин. Самые маленькие морские организмы не видны простым невооруженным глазом – это бактерии, водоросли и одноклеточные животные. Другие, напротив – известные всему миру обитатели моря. Это морские рыбы, медузы. В толще морской глади живут совсем огромные, настоящие гиганты – киты.

Даже представить себе сложно, что когда то океанические глубины были безжизненными. Некоторые ученые утверждают, что примерно, 3,5 миллиарда лет назад на нашей планете даже не было условий для возникновения жизни. Везде была неживая природа – камни, вода, песок. Атмосфера на планете была без кислорода. Но все, же здесь текли реки, по небу так, же плыли облака и гремели грозы.

Чем моложе была планета, тем более примитивнее организмы населяли ее. Об этом красноречиво рассказывают останки живых существ, раковины, скелеты, отпечатки частей тела. Палеонтологи научились определять промежуток времени, который отделяет нас от того времени, когда они еще были живы. Самые последние находятся в верхних слоях грунта, а более поздние в земной толще, на большой глубине. Однако, мы можем обнаружить следы былой жизни лишь до определенного предела, а уже глубже него нет никаких органических остатков. Но никто не может быть уверен на 100%, что эта граница и есть прямое свидетельство того момента, с которого началась жизнь.

Самые первые существа, которые населяли нашу планету, были настолько просты и имели слишком малые размеры, что земля не сохранила никаких следов. В настоящее время известно большое количество современных организмов, бактерий и одноклеточных простейших животных, не имеющих скелета. Можно предположить, что на заре зарождения цивилизации такие же существа населяли нашу планету, а еще раньше – еще примитивнее, близкие по своей организации к современным вирусам. Насколько долго длился этот период – неизвестно.

Сложную научную проблему возникновения жизни на нашей планете решает не палеонтология, а биохимия. И благодаря ей стало возможным из неорганического вещества создавать органическое, то есть самое сложное вещество – синтезировать белок, из которого строятся все живые организмы.

Сейчас уже известны условия, при которых неживое может стать живым, но первые организмы не могли сами по себе возникнуть из воды, камней и ила. Перед этим должен был пройти период до биологической эволюции. Существует несколько предположений, как неорганические соединения постепенно усложняются, превращаясь в органические, и наконец, достигают самого пика, когда вещество становиться существом. При наличии всех спорных вопросов в конце концов все ученые сходятся в одном жизнь зародилась в океане. Это мнение основано на точных экспериментах и на передовых направлениях теории.

Первым свою точку зрения высказал в 1893 году немецкий естествоиспытатель Г. Бунге, показав сходство между кровью и морской водой по составу растворенных в ней солей. Позднее эту теорию океанического происхождения минерального состава крови доказал английский физиолог Мак-Келлюм, который в подтверждение своей точки зрения проделал многочисленные анализы крови различных беспозвоночных животных.

Наш организм, в том числе и кровь, носит так же следы морского происхождения жизни. Об этом предельно четко и убедительно было сказано еще советским ученым членом-корреспондентом Академии медицинских наук А. Гинецким: «Жизнь, несомненно, появилась в воде. Так же первые живые существа появились не в пресной воде, а в растворе солей натрия, калия, кальция, магния. Прямым доказательством этого служит присутствие этих ионов во всех клетках живых организмов от самых примитивных до самых сложных, где бы они не обитали. А их отсутствие губительно сказывается на организме.

Беря за основу утверждение того, что биохимики способны синтезировать сложные органические соединения, нет ничего удивительного, в том, что при соответствующих условиях подобные вещества могли возникнуть и в природе.

Вода океана содержит в растворенном состоянии неорганические соли. Энергия для химической реакции появилась от разрядов грозовых облаков и от воздействия коротких ультрафиолетовых лучей. В настоящее время этого не происходит из-за озонового слоя, который опоясывает нашу планету. А раньше его не было.

В самом начале из воды и минеральных солей образовались простые органические соединения. В настоящее время такие вещества сразу же поглощаются или разлагаются живыми организмами. Но древний океан был лишен жизни и жизни органических соединений ничего не угрожало. Они даже не подвергались окислению, так как кислород не был растворен в воде той эпохи.

Со временем усложнились органические соединения, и наступил момент, когда они подверглись естественному отбору. В тот период в океанской воде содержались вещества, которые по многим свойствам были сходны и не отличались от тех, которые входили в состав тела живых существ. Из огромного набора органических соединений преимуществами пользовались молекулы, обладающие свойствами удваивания за счет извлечения нужного материала из окружающей среды.

Это был один из последних шагов, которые отделяли сложные молекулы от простейших организмов. Теория происхождения жизни на земле – это всего лишь гипотеза, точнее научно обоснованная теория, которая подкреплена фактическими данными минералогии, астрономии, исторической геологии, космологии, физики, химии и многих других наук, разработана в последние десятилетия. Наибольший вклад в эту теорию был внесен ученым академиком А. Опариным, к трудам которого стоит обращаться всем, кто всерьез интересуется проблемой возникновения жизни на земле.

Первые организмы питались за счет органических веществ, содержащихся в океане. Но вскоре источник пищи исчерпал себя и древние существа оказались на грани голодной смерти. Поэтому правом на существование стали пользоваться лишь те, кто был способен перерабатывать неорганические соединения. Вода, углекислота, соли азота и фосфора – были основным материалом, а энергию для химической реакции давал свет солнца.

Это представляло собой сложнейший процесс, который происходил во многих организмах и в конечном результате приводил к образованию органических соединений, он получил название – фотосинтез. В результате такого процесса получается кислород, который растворяется в воде или выбрасывается в атмосферу.

Все, что предшествовало образованию органической жизни на планете, происходило в бескислородной среде. К ней хорошо приспособлены первые обитатели моря. Поэтому дальнейшие изменения, происходящие в воде, привело к быстрому окислению органики. И это было катастрофическое загрязнение среды. В результате обогащения морской воды кислородом погибли анаэробные организмы. А те, кто все же смог перестроить свою физиологию, сумели приспособиться к новым условиям. С тех самых пор прошли уже миллионы лет, прежде чем количество свободного кислорода достигло современного уровня.

Кислород, растворенный в морской воде, дал начало новой передовой эволюции органического мира. На первом же этапе жизни в кислородной среде произошли изменения  и разделения на аутотрофов и гетеротрофов. Первым для их существования достаточно воды, двуокиси углерода, неорганических солей и источника энергии. Гетеротрофы не способны синтезировать органические вещества, поэтому они живут за счет аутотрофов, других гетеротрофов или на их разлагающихся останках. Первые аутотрофы стали предками современных растений, в том числе и бактерий, использующие для синтеза энергию, образующуюся в результате окисления неорганических соединений (азотобактерии, железобактерии). В результате эволюции древнейших гетеротрофов возникли животные, грибы и большинство бактерий. Современное многообразие органической жизни можно отнести к миру аэробов. В бескислородной среде теперь могут жить лишь некоторые бактерии и паразитические организмы.

Жизнь, которая когда то зародилась в океане, уже в течение многих десятков миллионов лет не покидала своей колыбели. За это время морские растения и животные достигли довольно высокой степени сложности.

На сушу, в начале, выбрались зеленые растения. Освещенность в воде хуже, нежели на суше, а растения нуждаются в фотосинтезе. Можно представить себе два основных пути, по которым зеленые растения проникали на сушу из моря. Это произошло через реки, не покидая водную среду, они постепенно поднялись до заболоченных участков. Другой путь – завоевание растениями береговых полос – грибы лишайники, хвощи, голосемянные и цветковые. Это наземные организмы высших растений. В море обитают только низшие – бактерии и различные группы водорослей.

Что касается современных наземных растений, то они полностью потеряли связь с морем. Морская вода для них является губительной. Но существуют и исключения – это морские травы: зостера и талассия, а так, же кусты и деревья мангров.

До того момента, как зеленые растения стали покидать море, у морских животных не было стимула выбираться на сушу. На суше не было для них пищи, а свет им и не нужен был. Однако, после того, как земля покрылась растительностью, и обстоятельства резко изменились. Можно предположить, что первые наземные животные были вегетарианцами, но следом возникли и хищники.

Эволюция животного мира в водной среде развивалась успешно. Многие простейшие, почти все кишечнополостные (медузы, кораллы), моллюски, ракообразные, кольчатые и плоские черви, иглокожие(морские ежи, звезды), низшие хордовые, многие рыбы и еще ряд малоизвестных групп животных – типичных представителей океана. Так представители животного мира достигли в море высокой степени совершенства.

Морская вода одновременно служила и внешней и внутренней средой организма у современных кишечнополостных, так же как и у древних(медуза, актиния). В таких условиях все клетки первых животных приспособились к соленой воде, в которой еще и растворены неорганические соли. Приспособленность к соленой воде в определенных пропорциях передается по наследству, и даже стала абсолютно необходимой для жизни. У морских животных, не смотря, на то, что они со временем покрылись чешуей, панцирями, кожа стала более плотной, ограничивающей  тело от внешней среды и одновременно защищающее его внутренние органы все равно продолжают омываться кровью, которая очень близка по составу к морской воде. Даже выйдя на сушу, животные сохранили в своей крови и внутренней среде соль океанов.

350 миллионов лет назад появились первые наземные животные. Этот срок можно смело считать сроком отделения человека от его предков, обитавших в палеозойском море, о чем мы до сих пор носим напоминание в нутрии себя.

Чтобы нам было легче ориентироваться в системе положения основных групп организмов нужно представить себе схему в виде классического «дерева жизни». Более примитивные находятся у самого основания, а высшие занимают вершину схемы.

Все организмы одного биосинтеза тесно взаимосвязаны меж собой, они так же взаимозависимы от окружающей среды. Те условия, которые предлагает океан своим обитателям, настолько разнообразны, что в них можно встретить огромное количество биоценозов.