Особенности северных морей

Для обитателей литорали географическое расположение полярных морей создает ряд специфических условий. Главными из них считаются температура плюс световой режим, в совокупности с воздействием на них льда.

Что касается температуры воды зимой, то она незначительно изменяется в течение года. А вот разница между летней и зимней температурой воздуха, очень велика. Известными исследователями биологами была проведена работа по изучению полярных морей, о чем и был составлен подробный отчет.

Температура воздуха во время отлива, которой литораль подвергается летом, достигает, примерно 30⁰, зимой она падает до -27⁰ и ниже. Вода, которой омывается литораль во время приливов летом +8⁰ до + 14⁰, зимой от 0⁰до – 1,5⁰.

В результате, природная амплитуда достигает 57⁰, а суточная - 26⁰. Эти колебания крайне резки, и здешнему населению приходится постоянно находится в полной боевой готовности к стихии. При наступлении прилива, все те, кто способен передвигаться, забираются в такие места, где температурный режим не так резко будет сказываться. В наших северных морях таким убежищем служат заросли бурых водорослей. Под ними летом во время отливов сохраняется весьма прохладная температура и влажность. Само растение на ветру и солнце теряет влагу, те, которые оказываются на самом верху – даже чернеют и становятся ломкими, но с приходом воды вновь набухают, приобретая эластичность и естественный цвет. С приходом зимы защитная функция водорослевого покрова становиться более ощутима, о чем свидетельствуют записи в отчете.

Зимой в Баренцевом море во время отливов поверхность водорослей смерзается, при этом образуя корку, под которой остается не замерзшая вода и грунт. Тут и зимуют, укрытые водорослями жители  литорали, не смотря на низкую температуру. Подвижное население зимой скапливается к началу отлива под покровом растений, а неподвижное, находящиеся вне зарослей водорослей, остается на месте высыхать, готовясь к перегреву летом и к холоду зимой. Морские желуди, к примеру, выживают при самых низких температурах зимой во время отливов.

По осени в полярных морях начинает образовываться лед. В Баренцевом море, вода прогревается в течении всего года, но в заливах и бухтах все же он появляется осенью. Арктические моря зимой замерзают, и лед, который образовывается у отвесных берегов, обламывается под собственным весом. Льдины, при этом трутся о скалы, раздавливая всех животных и растения, которые успевают там поселиться. Поэтому литораль у отвесных скал безжизненна в течение всей зимы, и только летом здесь можно встретить подвижных животных и растения, живущих один сезон.

Во время отлива к нижней поверхности льда примерзают водные растения, и ко дну прикрепляются животные. Но, когда прибывает вода, льдина всплывает, выдергивая растения из грунта и отрывая прикрепленных животных, которые после этого гибнут. По этой причине на верхней стороне больших валунов на литорали Белого моря нет балянусов. Тот же лед защищает и обитателей пологой литорали от воздействия холодного воздуха при отливе.

С наступлением весны, талые воды заливают литораль арктических морей, и организмы, обитающие здесь, оказываются погруженными в пресную воду, которая стекает в море бесчисленными ручьями.

 Так, что население, проживающее здесь, должно уметь приспосабливаться к быстрой смене температур, а с приходом весны – еще и солености. Зима, так же несет угрозу истирания льдами.

На литорали северных морей своеобразны условия освещенности, ведь за Полярным кругом солнце все лето не опускается за горизонт, а зимой вовсе не показывается над горизонтом. В промежутке между ними, происходит суточная смена дня и ночи весной – с нарастанием освещенности, а осенью – темноты. Это явление оказывает глубокое влияние на развитие водорослей. С приходом весны, когда появляется солнце, многочисленные водоросли, начинают бурно расти и к разгару полярного дня они уже бывают совсем большими. С наступлением темного времени суток – их рост прекращается и они умирают. Это оказывает свое воздействие на животных, которые обитают в водорослях, питаясь ими и находя в них укрытие.

Биологические часы жителей литорали

Каждый день стаи больших птиц покидают свои родные гнезда, устремляясь на большие расстояния. Однако, места кормежки они оставляют прежними и всегда возвращаются в период низкого стояния воды. Как известно, время отлива ежедневно сдвигается на 50 минут. К примеру, Австралийские цапли, которые гнездятся вдали от моря, но на кормежку всегда прилетают на литораль. Эти птицы, как будто бы знают, который час, не смотря на то, что время отлива каждый день сдвигается на 50 минут.

Способность живых организмов определять время суток была известна еще в древние времена. К примеру, на Руси всегда определяли время по петухам, которые напоминали своим хозяевам об раннем утреннем часе. По этому поводу даже слагали поговорки, которые до сих пор сохранились в русском языке, особенно в сказках. Многие растения подчиняются суточному ритму. Известно, что они раскрывают свои бутоны в строго определенное время суток.

В ботанических садах намерено высаживают растения, которые цветут в различное время суток, на одну клумбу. Это делается для того, чтобы клумба всегда была покрыта цветущими растениями. В определенное время, с необыкновенной точностью, как по сигналу бутоны одних цветов раскрываются, а  другие закрываются. Считалось, что это напрямую зависит от солнечного света. Но, как показали неоднократно проведенные опыты, растения обладают каким-то скрытым механизмом, который управляет их суточным ритмом. В 1729 году родилась целая наука о биологических часах. Были достигнуты большие успехи в области изучения биологических ритмов при помощи новых научно-технических средств. Теперь считается, что в основе суточной ритмики живых организмов лежит работа внутриклеточных биологических часов.

На протяжении суток в клетках растений и животных происходят изменения интенсивности в направлении обмена веществ. У зеленых растений физиологические изменения в течение дня направлены на осуществление фотосинтеза, так как ночью он невозможен. На протяжении всего дня они усиленно растут. Ночью, в клетках некоторых бобовых происходят сложные процессы, в результате это приводит к поднятию листков. То есть, растение само готовиться к наступлению дня, и пока нет солнца, оно подготавливает себя к более полному усвоению света.

У животных в течение суток изменяется интенсивность дыхания, количество сахара в крови, у теплокровных – температура тела. За время сна происходит полное восстановление нервной системы. Петухи, просыпаясь еще ночью, приветствуют начинающийся день. Они поют, даже если их поместить в полную темноту.

Как и каждый механизм, биологические часы требуют периодической корректировки. В природе существуют синхронизаторы хода с астрономическим временем. Главные из них – смена времени суток со светлого на темное. Осенью солнце встает позднее, а значит и петухи поют позже. Восход каждый день делает маленькую корректировку в их внутренних часах.

В некоторых случаях корректировка биологических часов происходит, в зависимости от изменения температуры, интенсивности шума, или каких-то физиологических процессов, проистекающих в самом организме. Возможно, даже, что стаи птиц руководствуются не одними биологическими часами, а двумя. Первые настроены на их обычный суточный ритм, а вторые – на ритм приливов.

Коренное население литорали напрямую зависит от не совпадающих суточных и приливных ритмов, поэтому ведет постоянно двойной отсчет времени.

В мангровых зарослях илистых пляжей на берегах тропических морей живут крабы-сигнальщики. Их название красноречиво говорит само за себя. Самец краба имеет огромную клешню яркого красного цвета. Он сидит возле своей норки и постоянно размахивает ей, как сигнальным флагом. Это движение свидетельствует о том, что у него все в порядке. Стоит кому-то  одному заметить приближающуюся опасность – он перестает подавать сигналы и скрывается в норке. Такое поведение вмиг распространяется вокруг, и все крабы исчезают, выставив наружу глаза на длинных стебельках. Как только кто-то один появляется на пляже, за ним выходят и все остальные.

Эти крабы-сигнальщики активны только при спаде уровня воды. Они бродят вокруг собственного жилища, ища себе пропитание. Их цвет меняется в зависимости от освещенности. С наступлением прилива животные забираются обратно в свои норки. При смене времени суток они меняют свой окрас, становясь желтовато-белыми. Смена цвета происходит за счет пигмента, который перемещается по отросткам особых клеток, концентрируясь в центре клетки в небольшой комочек, и краб при этом становиться более светлым, когда красящее вещество располагается по всей клетке – краб темнеет. Такой окрас нужен крабу во время дневных отливов, поэтому он меняет цвет лишь раз в сутки. Ежедневно время его потемнения сдвигается на 50 минут, что соответствует ритму приливно-отливного течения. Даже когда крабы содержаться в полной темноте и вдали от моря, их внутренние часы могут ошибиться лишь на минуты.

Человек создал такие часы, которые отсчитывают, помимо часов и минут еще и дни, а биологические часы некоторых литоральных животных показывают так же время лунного календаря, а еще существуют и такие, которые «бьют» лишь единожды в году. Во время сизигиев, морская вода заливает верхний горизонт литорали не каждый день, а только 2 раза в месяц. Соответственно, и поведение животных верхней литорали подчинено полумесячному ритму.

В тихом океане на коралловых рифах живут крупные  кольчатые многощетинковые черви – зеленый еунице, достигающие в длину 40 сантиметров. Они известны аборигенам по названию палоло. Когда на Самоа приходит весна, задние концы червей переполняются половыми продуктами, затем отрываются и всплывают на поверхность моря. Событие это происходит всегда ночью, на 6 – 8 сутки в октябре после полнолуния. Следующий раз – это будет уже в ноябре. Для жителей острова это считается деликатесом и национальным блюдом. Жители данного района сами рассчитывают время роения червей и подготавливаются к нему, как к празднику. Все население собирается на берегу на против рифа и начинают петь и танцевать. Когда наступает полная темнота, на риф посылаются наблюдатели с факелами из пальмовых листьев. Они, то и собирают пригоршнями всплывающие внезапно извивающуюся добычу, и при этом сообщают односельчанам. Те, в свою очередь хватают свои сети, корзины и спешат на риф, чтобы как можно больше насобирать вкусных и питательных червей. Они будут плавать на поверхности всего два часа, а затем лопнут и размоются водой. Местное население употребляет их в пищу живьем, запекают, сушат про запас. Потом в течении года употребляют в пищу, замешивая на них лепешки на кокосовом молоке. Они получаются в результате зеленого цвета. Наверное, отсюда и произошло прилагательное в названии червя.

Одновременный вымет большого количества половых клеток на ограниченном участке, облегчает их  встречу в бескрайнем океане, тем самым обеспечивая развитие следующих поколений. Ученые сходятся во мнении, что именно луна, которая ярко освещает небосвод своим светом, дает сигнал к началу «роения». Время, которое проходит меж подачей сигнала и ответной реакцией червя - 6 суток.

Большую роль играют биологические часы в приспособлении литоральных организмов в приливно-отливной зоне океана.

Соль - важная составляющая для жизни

В составе океанской воды на литр приходиться 35 граммов различных солей. Такая концентрация является самой благоприятной для морских животных. В результате в морях с нормальным  уровнем соли живут разнообразные животные и растения. В водоемах с пониженным уровнем соли флора и фауна гораздо беднее. К примеру, в литре беломорской воды недостаток соли составляет всего 5 – 10 граммов, и головоногих моллюсков здесь уже не встретишь никогда, также редко здесь можно увидеть и морских ежей.

Черное море является довольно распресненным, и из представителей иглокожих животных здесь встречаются лишь мелкие змеехвостки (офигуры), а в Азовском их вообще нет. Восточная часть Балтийского настолько опреснена, что настоящая флора и фауна практически отсутствует.

На нормальную океаническую соленость угнетающе, если не губительно, воздействуют главным образом пресные ручьи, текущие по осушенной территории литорали во время отливов. Именно в такой период в 1956 году ливнями были загублены значительные участки поселений кораллов на Большом Барьерном рифе Австралии. Последствия после этого были катастрофическими: ткани разлагающихся полипов отравили воду, вызвав смерть множества животных, в том числе и ниже приливно-отливной зоны.

При определенных условиях, они могут так же отравиться переизбытком соли. На это может влиять избыточное испарение воды. Однако приход приливной волны уравнивает уровень солености, не допуская такой угрозы засоления.

Клетки животных содержат в себе ионы солей в определенной концентрации, близкой к морской воде и в случае нарушения этого условия они погибают. При опреснении под влиянием давления воды на организм – соли из него уходят в окружающую среду. И тогда ткани организма разбухают от избытка влаги, приводя к необратимым последствиям.

Эволюция предоставила возможность животным выработать приспособления, с помощью которых они защищаются от нарушения режима. А. Гинецинским было установлено 3 основных типа таких приспособлений, и самое простое было обнаружено у более примитивных животных – морского червя (пескожила). Его привычное место обитания – грунт песчаных пляжей, где он роет себе норки по 30 – 40 см, и при отливах в них попадает вода, но для него это не считается опасным. Они выносят опреснение до 50%. Такой недостаток не оказывает на них вредного воздействия.

По мере усложнения процесса и ткани животных становятся более уязвимыми. Там же, на пляже, обитает еще один представитель, живущий на той же глубине – это песчаная ракушка из рода мия. Ее тело от воздействия пресной воды защищено двойной оболочкой – раковиной и кожной складкой – мантией. Наружу из ее укрытия выступают лишь длинный вырост с двумя отверстиями. Через которые моллюск осуществляет забор воды и ее выбрасывание. Таким образом, осуществляется и питание его и дыхание. Если в норку подлить немного пресной воды, то его отверстия мгновенно закроются, но через какой-то период вновь будут открыты. Однако, если туда опять попадет вода – отверстия вновь закроются. Таким способом моллюск пробует воду на вкус, и когда он почувствует, что эта вода подходит ему, то отверстия он уже не будет закрывать.

Если в пресную воду поместить моллюска, с поврежденной раковиной, то он тоже погибнет от повреждения мягких тканей.

У более высокоорганизованных организмов уже другая система защиты. Она заключается в надежной временной изоляции от внешних воздействий, о чем свидетельствуют дополнительно развитые специфические органы чувств. Но у этих приспособлений имеются и свои недостатки, в опресненной среде у этих животных снижается обмен веществ, а следовательно, и активность и они не могут ни передвигаться, ни питаться.

В приспособлении к условиям существования в непостоянной солености самое высокое положение имеют ракообразные и рыбы. При попадании в неестественную для них среду их организм начинает усиленно выводить наружу лишнюю воду, при этом, через жабры и кровь всасывать соли натрия. В условиях избыточной солености организм будет усиленно всасывать воду, а выводить избыток солей. Эта особенность их организма дает возможность самому животному с легкостью переносить либо распреснение, либо переосолонение окружающей его среды. При этом быстро приспосабливаться к растворам любой концентрации. Внешне их активность никак не изменяется. Они всю жизнь могут жить в соленой среде, но нереститься в пресных водах. (Лососевые, осетровые и другие.) Крабы с легкостью переносят потоки пресной воды, которые попадают в их среду обитания в устьях рек. 

Чувствительность к свету животного мира в морской среде

Освещенность на литорали зависит не только от времени суток, но и от уровня стояния воды. В тех местах, где вода замутнена илом, вызванного приливами, даже днем стоит мрак. Из-за мутной воды видимость здесь падает, иногда даже, до нескольких сантиметров. Поэтому, обитатели илистого дна не могут полагаться лишь на свое зрение при поиске пищи, а многие из них вообще лишены этого органа.

Во время прилива дело с освещенностью обстоит не так уж и просто. Когда стоит полная вода, благодаря рассеиванию, все предметы освещены гораздо равномернее, чем на воздухе. Дно на мелководье в этом случае достаточно прозрачно и хорошо освещено. В местах большой скопляемости растительности, особенно с бурой окраской, литораль затемнена в отлив, а не на оборот. Когда же придет вода, то водоросли распрямятся, и дно моря будет освещено косыми лучами солнца. Во время отлива, хорошо зная полумрак, который царит здесь, под слоем бурых водорослей, просто поражаешься, когда видишь эти места под водой. Вместо нагромождения водорослей, здесь стоит лес, колышущихся фантастических растений, образующих на самом верху, ажурную крону. На дне при этом просматривается каждый камешек, рачок или моллюск.

Так как полный период колебания моря не совпадает с продолжительностью суток, наиболее высокое и наиболее низкое стояние воды будет приходиться на разное время дня и ночи. Для местного населения это совсем не маловажный фактор. Сюда прилетают на кормежку птицы, а вот ночью они спят.

В тропических морях живут моллюски, которые обладают овальными глянцевитыми раковинами, которые очень высоко ценятся, они идут на изготовление украшений, а в старину служили, даже вместо денег. Коллекционеры и просто любители усиленно собирают их, разыскивая во время отливов среди камней.

Эти моллюски используют себе в пищу, налет водорослей, образующийся на верхней стороне камней, которые служат им укрытием днем. Ципреи выползают во время темного времени суток на поверхность плит, тогда их легко можно обнаружить с помощью фонаря во время отлива.

Но света сторонятся не только ципреи, многие обитатели литорали так же избегают его. Это объясняется на свету при отливе, когда они беспомощны перед любым хищником.

Свет служит одним из главных фактором распределения животных по суши. Такие моллюски, как морские желуди, благодаря своим глазкам, могут отличить свет от темноты. Они двигаются в сторону светлой поверхности моря, и пред тем как прикрепиться к опоре, превратившись во взрослый организм, скапливаются в самом верхнем слое воды. Их усики и часть головы видоизменены, как раз, чтобы прикрепиться. У них существуют специальные цементные железы, которые помогут им при прикосновении с твердой поверхностью прирасти к ней. И вскоре это будет уже взрослая особь.

Прямое указание на зависимость от освещения порой может стать причиной ошибочного мнения. Длительное время считалось, что свет является первостепенной причиной в размножении морских желудей. Их личинки появляются еще осенью, но на протяжении всей полярной ночи пребывают в материнском организме и как только появляется пища для них, они выходят наружу даже в темноте.

Первые солнечные лучи могут вызывать начало размножения жгутиковых водорослей, а вслед за этим наступает период нереста морских желудей. Однозначно, что связь  меж концом полярной ночи и началом вымета личинок, конечно, имеется, но здесь еще должно присутствовать дополнительное звено в виде жгутиковых водорослей. Порой таких звеньев бывает несколько штук.   

Приспособляемость к жизни

Неспокойная морская стихия способствует разрушению берегов. Даже если они состоят из прочной гранитной или базальтовой породы. Во время штормов сила удара волны может достигать невероятных величин, так что брызги относятся ветром на небывалые расстояния. Стенки молов и дамб рассчитаны выдерживать небывалое давление. Вся эта мощь, в свою очередь, обрушивается и на жителей литорали, которая буквально насыщена жизнью. Жизнь здесь существует на скалистых берегах и при отливах хорошо заметен живой сплошной ковер, который окаймляет скалы видной трехцветной лентой. Верхнюю полосу занимают маленькие рачки – балянусы или морские желуди, которые тоже имеют свои раковины ярко-белого цвета. Ниже располагаются бурые водоросли, а еще ниже – скала сплошь обрастает моллюсками – мидиями иссиня-черного цвета.

Коралловые рифы достигают своего полного развития именно в таких прибойных местах. Многие литоральные организмы очень чувствительны к недостатку кислорода, а в моменты прибоя складываются самые благоприятные условия под аэрацию. Разбиваясь о берег, волны каскадами падают в море, одновременно увлекая за собой пузырьки воздуха.

Прибой представляет собой грозную силу для живых организмов с нежными тканями. Они постоянно подвергаются угрозе быть унесенными в непривычную для них обстановку открытого моря или разбиться о прибрежные скалы. Прежде, чем окончательно поселиться, где ни будь на прочном грунте, они проходят планктонную личиночную стадию. Личинка, при этом, должна осесть на дно и закрепиться там, но волны постоянно препятствуют этому.

Имея крепкие раковины и обтекаемую форму, они способны удерживаться на гладкой поверхности камней. При этом еще и сопротивляясь всеми доступными способами. К примеру, раковина рачка балянуса имеет размеры не более одного сантиметра, она очень плотно прирастает к скале своей подошвой и отделить ее можно только с помощью молотка и зубила. Его раковина состоит из извести, вырабатываемой железами особой кожной складки, окружающей рачка. Тело животного раз в десять меньше раковины. Рачок за свою жизнь наращивает толщину своего наружного скелета, а когда он погибает, то и сцепление нарушается и он отваливается в воду.

В прибойных местах каменистых берегов весьма характерно присутствие небольших моллюсков, которых здесь называют морские блюдечки. Они имеют ширококоническую форму и вся их нижняя площадь открыта. Ее занимает мускулистая нога моллюска, с помощью нее он может медленно передвигаться по скале, и при этом питаться водорослевыми пленками. Его нога в это время работает как присоска, но края при этом остаются плотно прижатыми к поверхности скалы, что оторвать его не возможно от места прикрепления, это помогает ему удерживаться в моменты прибоев.

Мидии удерживаются в бурунах при помощи особых шелковистых нитей, вырабатываемых биссусовой железой. Прочная раковина, имеющая обтекаемую форму, помогает мидиям сопротивляться ударам волн. Густота поселения этих моллюсков в прибойных участках удивительна. В некоторых местах, даже достигает 12-21 кг на метр квадратный.

Морские ежи – гетероцентротусы с толстыми, сигарообразными иглами, прочно закрепляют свое тело в подходящей полости рифа. Но сами имеют небольшие размеры, всего лишь с небольшое яблоко. Держатся за счет своих игл, которыми упирается в стенки самого рифа. Сил вытащить его от туда при помощи собственных рук не хватит.      

Морские желуди, мидии, блюдечки и многие подобные им выживают в таких условиях, потому, что постоянно сопротивляются им. Все они небольших размеров, это тоже сказывается на их выживаемости, так как, имея крупные габариты, да еще вытянутых в длину организмов, никакой скелет не сможет служить защитой, он неизбежно будет разбит или погнут, не поможет тут и мускульная сила.

Однако, именно в такой среде растут и длинные водоросли, поселяются целые колонии кораллов и гидроидов (класс кишечнополостные), могут встретиться и морские лилии, все они выживают в этих условиях благодаря только особенностям своего строения. Вместе с течением они извиваются и бьются с волнами, оставаясь не поврежденными. Все эти организмы подчиняются данной стихии, отдаваясь на волю волнам.