Функціональна роль гідросфери

Водне середовище було першим, у якому виникло і роз­повсюджувалося життя. Як середовище існування воно має ряд специфічних властивостей, як-от: велика щільність на відміну від надземної, значні перепади тиску, відносно малий вміст кисню, слабке поглинання сонячних променів тощо.

Загальний об’єм води на Землі складає 1460 млн км³, із них у Світовому океані — 1370 млн км³ (тобто 93,84 %). Віль­ної гравітаційної води у земній корі до глибини у 5 км — 60 млн км³, усіх озер — 0,75 млн км³, льодовиків і вічних снігів — 29, ґрунтової та підґрунтової вологи — 0,065, воло­ги в атмосфері — 0,014 млн км³, у річках —1,2—2,0 тис км³.

Світовий океан. Головну масу гідросфери Землі скла­дають води Світового океану. Займаючи 2/3 поверхні зем­ної кулі, Світовий океан поглинає основну масу соняч­ної радіації, яка надходить на планету. Завдяки високій теплоємності вода поглинає на 25—50 % більше тепла, ніж поверхня суходолу, розташована в тих самих широ­тах. Зміни температури у полярних басейнах не перевищу­ють 14—15 °С, у жарких — 2—3° С. У середніх і високих широтах у літній період водні маси акумулюють тепло, узимку — віддають його до атмосфери, в екваторіальних областях — сприяють охолодженню повітря. Тепло, яке поглинається океаном у низьких широтах, переносить­ся течіями у більш високі широти і навпаки: із полярних морів до екваторіальних вод, охолоджуючи їх.

Випаровування води з океану обумовлює постійний об­мін між водами суходолу та атмосфери. Щорічно з океану випаровується близько 449 тис. км³ води. Більша її частина (411,6 тис. км³) випадає знову в океан, решта виноситься на континенти та випадає над суходолом.

Океанічна вода спричиняє значний вплив на клімат усієї планети, беручи активну участь у його формуванні. Течії, які утворюються у Світовому океані, є природним транспортним засобом перенесення планктонних організмів, що значною мірою обумовлює різноманіття трофічних ланцюгів і біопро- дуктивність акваторій.

Велике значення має також вертикальна циркуляція води. Вона створює умови, необхідні для живлення планктонних водоростей мінеральними сполуками, що виносяться з гли­бин у поверхневі шари. Там, де вертикальна циркуляція ін- тенсивніша, відмічається і бурхливий розвиток планктону (рослинного, а за ним і тваринного).

Світовий океан відіграє надзвичайно важливу роль в об­міні речовин і потоках енергії у планетарному масштабі. У процесі первинної продукції щорічно виділяється у повітря понад 36 млрд т кисню, споживається 4 млрд т нітрогену, 0,5 т фосфору, 1,2 т заліза, які компенсуються редуцентною

діяльністю величезної кількості бактерій, утворюючи їх ста­більний склад у всій системі.

Світовий океан — середовище існування великої кіль­кості представників рослинного та тваринного світу і світу мікроорганізмів. Нині засвідчено понад 160 тис. видів тварин і близько 15 тис. водоростей (із кожним роком ці показники зростають у зв’язку з відкриттям нових видів).

Найбільшим видовим різноманіттям серед тварин відріз­няються молюски (65 тис.), ракоподібні (25 тис.), риби (по­над 20 тис.), найпростіші та голкошкірі (11 тис.), кишко­вопорожнинні (10 тис.), вільноживучі черви (6 тис.), губки (5 тис.), моховатки (2,7 тис.), нижчі хордові (2 тис.). Водні хребетні в основному представлені ссавцями, які налічують близько сотні видів.

Океан відіграв величезну роль у походженні сучасних ви­щих таксонів тваринного й рослинного світу. С. А. Зенкевич (1951) визначив у відсотках походження класів і підкласів сучасної фауни та флори (табл. 6.1).

Таблиця 6.1.

Відносне значення (%) головних середовищ у походженні класів і підкласів рослин і тварин

Внаслідок еволюції та розповсюдження організмів у різ­них екосистемах біосфери протягом сотень мільйонів років збереглося й дотепер переважання організмів вищих таксонів (класів) у Світовому океані, де мешкає в середньому 74 % сучасних класів рослин і тварин, 59 % — у прісних водоймах і лише 44 % на суходолі.

Залежно від морфології, незважаючи на розмір, вод­ні організми (від мікроскопічних одноклітинних до гігант­ських — розмірами понад 30 м і вагою понад 100 т — тва­рин і від мікроскопічних водоростей до гігантських сланей макроцистісу у 60—80 м довжиною) за способом життя поділяють на три головні групи: планктонні (ті, що па­сивно пересуваються у водному середовищі, — наприклад дрібні ракоподібні, одноклітинні, які мешкають у товщі води), нектонні (ті, що рухаються активно, — наприклад риби, китоподібні) та бентосні (ті, що живуть на поверхні чи в донному субстраті або прикріплені до твердого донно­го субстрату, — наприклад корали, більшість двостулкових молюсків, плечоногі тощо).

Океан значно розширює межі біосфери по вертикалі. Ор­ганізми сягають глибини 11 км від поверхні води. Якщо на суходолі товщина шару біосфери може коливатися у межах 24—26 км, то з урахуванням глибини океану вона збільшуєть­ся до 28—30 км, тобто на 23—25 %.

Таким чином, головна функціональна роль Світового оке­ану перш за все полягає у:

• формуванні клімату на планеті;

• значному поглинанні й утилізації сонячної енергії та перерозподілі її у біосфері;

• постійному обміні між водами суходолу та атмосфери через випаровування;

• створенні своєрідних середовищ існування для всіх груп організмів;

• розширенні меж біосфери;

• походженні та розвитку життя на планеті у часовому просторі;

• розподілі планктонних організмів, обумовленому го­ризонтальними течіями та вертикальною циркуляцією води;

• в утворенні первинної та вторинної біологічної продук­ції, рештки якої є основним джерелом постачання продуктів харчування у суспільстві.

Прісноводні водойми. Прісноводні екосистеми займають за своїми обсягами у біосфері незначне місце. Вся прісна вода складає 6,16 % загального її обсягу. Але та, що утво­рює функціонально найактивніші екосистеми, розташовані на континентах, складає лише 0,053 % загального обсягу води (0,84 % від прісної води).

Річкові екосистеми відіграють значну роль у відтворенні рибних запасів для лиманів, утворених гирлами річок, що мають перехідну екологічну зону між річками та морями з солонуватою водою, і для морів. Із них на розмножен­ня піднімаються так звані напівпрохідні та прохідні риби, нерестові ділянки яких знаходяться на відстані декількох сотень або тисяч кілометрів від основного місця їх існу­вання. Після розмноження відбувається приплив молоді риб (личинок, цьоголіток) у лимани та моря, що постій­но поповнює їх запаси. Особливу роль відігравали річкові екосистеми до їх зарегулювання у відтворенні найцінніших промислових риб — осетрових, а на Далекому Сході — ло­сосевих.

Озерні екосистеми мають різні масштаби: від незначних (1—2 га) до кількох сотень квадратних кілометрів. Біогео- ценотична вертикальна зональність проявляється в озерах помірних широт. У водній масі — пелагіалі виділяють три горизонти: поверхневий горизонт (5—8 м), де відбувається активний фотосинтез (епілімніон), середній горизонт (8— 14 м), де фотосинтез загальмовується (металімніон) і нижній горизонт (від 14—15 до максимальних глибин), де фотосинтез припиняється (гіполімніон). В епілімніоні вода влітку добре прогрівається й перемішується; біомаса здебільшого представ­лена продуцентами та консументами. Металімніон являє со­бою перехідну екологічну зону з переважанням консументів. У гіполімніоні автотрофні організми відсутні, гетеротрофна частина біоценозу збіднюється і стає одноманітнішою з пе­реважанням редуцентів.

У латеральному плані озерні екосистеми поділяються на супраліторальну, літоральну та профундальну зони, де мешка­ють, відповідно, напівводяні макрофіти, занурені макрофіти та плаваючі мікрофіти.

Озерні екосистеми характеризуються високою біологіч­ною продуктивністю та створенням значних запасів води, яка інтенсивно використовується у водному балансі наземних екосистем.

У прісноводних водоймах розвиваються напівводні ор­ганізми: від прибережних фітоценозів до напівводяних і водно-болотних угруповань тварин, які використовують прісноводні екосистеми на різних етапах свого індивідуаль­ного розвитку (розмноження, нагул), формуються механіз­ми міжекосистемного обміну речовиною та енергією, функ­ціонально пов’язуючи водні та наземні екосистеми. Таким чином, прісноводні водойми відіграють важливу функ­ціональну роль в утворенні механізмів міжекосистемних зв’язків між наземними та водними екосистемами, у фор­муванні вологостійкого режиму, багатого біорізноманіт- тя в континентальних водоймах, у створенні сприятливих умов середовища для існування напівводяних і наземних водно-болотних рослин і тварин, утворенні потужного стоку водних мас із вмістом речовин, відтворенні запасів напівпрохідних і прохідних риб для лиманних і морських екосистем.

Морські екосистеми. Подібний розподіл у морських еко­системах обумовлений розмежуванням по вертикалі та лате- ралі. У товщі води формуються умови для існування планк­тонних організмів. Група планктонних організмів найбільша за кількістю видів, виконує провідну роль у продукційному процесі. Планктон складається з рослинних (фітопланктон) і тваринних організмів (зоопланктон), не здатних до само­стійного руху або малорухомих. Основна маса фітопланкто­ну зосереджена у поверхневому 50—80-метровому шарі води океанів і морів, куди проникає необхідне для фотосинтезу сонячне світло. На глибині близько 200 м світла недостатньо для існування фітопланктону.

Поверхня води завдяки дії молекулярних сил утворює плівку зі щільністю, яка деяким організмам дозволяє ко­ристуватися нею як твердим субстратом. Такі організми утворюють так звані плейстон і нейстон. До першої групи відносяться напівводяні форми, які мають на тілі газові пухирі — пневматофори, що дозволяє їм рухатись активно або пасивно (за допомогою вітру) по поверхні води (фі­заліси, деякі черевоногі молюски). До другої групи нале­жать організми, що мешкають на поверхні води (морські комахи — клопи галобатеси, які бігають по поверхні води), до третьої — різноманітні організми, які мешкають без­посередньо під поверхнею води (гілки водоростей, сарга- сові водорості, личинки та ікра кефалі, анчоусів, саргана, плаваючий краб — порнутус, різні веслоногі та рівноногі ракоподібні).

6.4.