Экологическая роль мирового океана

Океану, и особенно его прибрежной зоне, принадлежит ведущая роль поддержания жизни на Земле. Ведь около 70% кислорода, поступающего в атмосферу планеты, вырабатывается в процессе фотосинтеза планктоном (фитопланктоном). Сине-зеленые водоросли, обитающие в Мировом океане, служат гигантским фильтром, очищающим воду в процессе ее круговорота. Он принимает загрязненные речные и дождевые воды и путем испарения возвращает влагу на континент в виде чистых атмосферных осадков.

Все серьезные случаи загрязнения океана связаны с нефтью. В результате широко распространенной практики мытья трюмов танкеров, в океан ежегодно сознательно сбрасывается от 8 до 20 млн баррелей нефти. Раньше такие нарушения часто оставались безнаказанными, но сегодня спутники позволяют собрать необходимые доказательства и привлечь виновных к ответственности.

Не менее вредными для окружающей среды являются сточные воды. В малых количествах они обогащают воду и способствуют росту растений и рыб, а в больших - разрушают экосистемы.

К опасных химических веществ, способных нарушить экологический баланс, относятся такие тяжелые металлы, как кадмий, никель, мышьяк, медь, свинец, цинк и хром. Еще большую тревогу вызывают пестициды - альдрин, Дильдрин и Ендрин, - накапливаются в животных тканях.

Очень опасен для морских обитателей и ТБТ (трибутилоловохлорид, (n-С4Н9) 3SnCl), широко применяемый для окраски килей кораблей, препятствует их обрастания ракушками и водорослями. Доказано, что ТБТ меняет пол самцов трубачей (вид ракообразных) в результате вся популяция состоит из женских лиц, что исключает возможность размножения.

От загрязнения страдают все океаны, но загрязненность прибрежных вод выше, чем в открытом океане, за гораздо большее число источников загрязнения: от береговых промышленных установок до интенсивного движения морских судов. Вокруг Европы и у восточных берегов Северной Америки на мелководных континентальных шельфах устраивают садки для разведения устриц, мидий и рыб, уязвимых для токсичных бактерий, водорослей и загрязнителей. Кроме того, на шельфах ведутся нефте разработки, увеличивает риск разлива нефти и загрязнения.

Скопления отходов из пластмассы образуют в Мировом океане под влиянием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять крупных скоплений мусорных пятен - по два в Тихом и Атлантическом океанах, и один - в Индийском океане. Мусорный оборот в основном состоит из пластиковых отходов, образующихся в результате сброса с густонаселенных прибрежных зон континентов.

Успешное восстановление водных ресурсов при одновременном привлечению в хозяйственный кругооборот, т.е. воспроизводства водных ресурсов, предотвращение вероятных новым загрязнением возможно лишь при проведении комплекса мероприятий, включающих очистку сточных вод и водоемов, внедрение оборотного водоснабжения и малоотходных технологий.

Безотходная технология развивается в нескольких направлениях:

Создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе существующих внедренных и перспективных способов очистки сточных вод. Разработка и внедрение систем утилизации отходов производства и потребления их как вторичный материальный ресурс, что исключает их попадание в водную среду.

Создание и внедрение принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, которые позволяют исключить или сократить технологические стадии, дающие основное количество жидких отходов загрязнителей.

Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.

Различают как минимум четыре типа апвеллинга: прибрежный апвеллинг, крупномасштабный ветровой апвеллинг в открытом океане, апвеллинг связанный с вихрями, апвеллинг связанный с топографией.

Процессом обратным апвеллингу является даунвеллинг.

Прибрежный апвеллинг

Красным показаны районы где наиболее распространён прибрежный апвеллинг.

Прибрежный апвеллинг это наиболее известный тип апвеллинга, который непосредственно связан с человеческой деятельностью, поскольку поддерживает наиболее продуктивные рыболоведческие районы мирового океана. Глубинные воды богаты биогенными элементами, такими как натрий и фосфор, которые являются результатом декомпозиции погружающегося на глубину органического материала (в основном отмершего планктона). Когда глубинные воды попадают на поверхность фитопланктон начинает активно потреблять биогены, вместе с CO2 (диоксид углерода) и солнечной энергией, производя органические вещества в процессе фотосинтеза. Таким образом по сравнению с другими зонами океана в районах апвеллинга наблюдается высокая первичная продукция (количество углерода зафиксированное фитопланктоном). Высокие значения первичной продуктивности продолжают наблюдаться и на более высших трофических уровнях, поскольку фитопланктон является основой океанской пищевой цепи. Районы в которых часто наблюдается прибрежный апвеллинг это: побережье Перу, Чили, Аравийское море, западное побережье Южной Африки, восток Новой Зеландии, юго-восток Бразилии и побережье Калифорнии.

Пищевая цепь в океане выглядит так:

Фитопланктон → Зоопланктон → Хищный зоопланктон → Фильтрующие организмы → Хищные рыбы

Таким образом каждый элемент цепочки является ключевым для района апвеллинга

Механизм формирования прибрежного апвеллинга в результате Экмановского транспорта в Южном полушарии. Ветер дует вдоль берега на север, течение на поверхности, благодаря Экмановскому транспорту, отклоняется влево (поскольку мы в Южном полушарии), на место поверхностных вод приходят глубинные.

Физический механизм приводящий к прибрежному апвеллингу связан с силой Кориолиса, в результате действия которой ветровые течения имеют тенденцию отклоняться вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Например, когда в Северном полушарии ветра дуют по направлению к Экватору вдоль восточной окраины океанского бассейна, или по направлению к полюсу вдоль западной окраины океанского бассейна, поверхностные воды перемещаются от берега (экмановский транспорт или экмановская спираль) и заменяются более плотными водами с нижележащих глубин.

[править]

Экваториальный апвеллинг

Похожий феномен наблюдается в экваториальной зоне. Восточные ветра (направленные на запад) дующие вдоль экваториальной зоны в Атлантическом и Тихом океанах, за счёт экмановского транспорта перемещают воду вправо (к северу) в Северном полушарии и влево (к югу) в Южном полушарии. Это приводит к дивергенции, в результате которой более плотные и богатые биогенами глубинные воды поднимаются к поверхности. За счёт этого продуктивность становится настолько высокой, что экваториальные районы Тихого океана можно определить из космоса по широкой линии высокой концентрации фитопланктона. См. также Эль-Ниньо

[править]

Апвеллинг в Южном океане

Апвеллинг в Южном океане

Крупномасштабный апвеллинг наблюдается также в Южном океане. Здесь, сильные западные (направленные на восток) ветра дуют вдоль побережья Антарктиды, вызывая значительный поток поверхностной воды направленный на север. Развивается сильный апвеллинг, который поднимает воды с больших глубин. Во многих численных моделях и согласно данным наблюдений апвеллинг в Южном океане является ключевым механизмом термохалинной циркуляции при помощи которого плотные глубинные воды поднимаются к поверхности.

[править]

Апвеллинг вызваемый тропическими циклонами

Апвеллинг также может происходить в результате прохождения над океаном тропического циклона, обычно идущего со скоростью меньше 8 км/ч. Завихрение циклона разводит воду в стороны и вытягивает к поверхности более холодную воду из нижележащих слоёв океана. Это вызывает затухание циклона.

[править]

Искусственный апвеллинг

Этот тип апвеллинга вызывается устройствами которые используют энергию волн или преобразование термальной энергии океана чтобы перекачивать воду к поверхности. Было показано что такие устройства могут вызывать цветение планктона[1].

[править]

Неокеанический апвеллинг

Апвеллинг также происходит в других жидких средах, таких как озёра, земная магма или плазма звёзд. Там он зачастую является результатом конвекции.

Прибрежная зона имеет оптимальные условия для жизни по сравнению с открытым океаном (свет, t, достаточное количество питательных веществ и др.) - поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80 %).

Коралловые рифы — известковые геологические структуры, образованные колониальными коралловыми полипами (преимущественно мадрепоровыми кораллами) и некоторыми видами водорослей, умеющими извлекать известь из морской воды («биогермы»). Образуются на мелководье в тропических морях. Общая площадь коралловых рифов в мире превышает 27 млн км². Располагаются в основном в Тихом и Индийском океанах. Около трети коралловых рифов мира уже погублено. При существующей тенденции некоторые рифы будут уничтожены к 2030 году.

Одной из наиболее распространенных и малоизученных проблем коралловых рифов является их обесцвечивание. Поврежденные кораллы выселяют зооксантеллы (симбиотические водоросли), которые придают им яркую окраску. В результате на колониях образуются белесые участки. Эти участки, однако, не полностью лишены водорослей. В некоторых случаях возможно частичное восстановление или появление новых видов зооксантелл. Установлено, однако, что обесцвеченные колонии не растут и легче разрушаются волновой деятельностью.

Условия формирования

Температурные

Основная масса коралловых рифов располагается в зоне, где температура самого холодного месяца в году не опускается ниже 18 °C. Как правило, внезапное падение температуры ниже 26 °C вызывает массовую гибель кораллов.

Глубина

Оптимальная глубина для роста коралловых рифов составляет 10—20 метров.

Солёность воды

[править]

Классификация

окаймляющие рифы

барьерные рифы

атоллы

внутрилагунные рифы

[править]

Туризм

Коралловые рифы Карибского бассейна и северо-восточного побережья Австралии давно стали туристической меккой и источником заработка для местного населения.

[править]

Значение для человека

Некоторые обитатели коралловых рифов снабжают человека ценнейшими лекарствами. Так, вытяжка из асцидий широко применяется в борьбе с вирусными инфекциями, а из вещества, защищающего полипов от солнца, изготавливают препарат для лечения рака кожи.