Экологические последствия загрязнения мирового океана

Введение 

     Моря  и океаны играют решающую роль в  сохранении среды, влияют на климат земного  шара и обеспечивают баланс мировой  гидрологической системы. Океаны и моря - главный поставщик кислорода, вырабатываемого фитопланктоном. Если бы вода не обладала особой способностью удерживать тепло, большая часть Земли была бы необитаемой. Океаны охлаждают тропики, несут тепло в холодные районы, регулируют температуру на всей планете. Мировой океан не без основания называют «лёгкими планеты». Вырабатывая более половины кислорода, океан способствует постоянству в атмосфере кислородно-углекислого баланса, необходимого для существования жизни на нашей планете.

     Огромно рекреационное значение морей и  океанов. На морских берегах расположены  курорты, где лечатся и отдыхают люди. Лечение и обслуживание людей в условиях морского климата превратились в особую отрасль курортной и туристской индустрии. Много людей занимается морским спортом.

     Сегодня человек всё чаще слово «океан»  связывает с освоением минерально-химических, энергетических и пищевых ресурсов. Богатства океана поистине неисчислимы. На дне океанов находят нефть и природный газ, золото и алмазы, медь, олово, серу, железную руду, уголь. В океанской воде обнаружено до 70 различных химических элементов.

     Одним из традиционных и старейших видов использования океана является рыболовство. Потенциальные возможности Миррового океана как продовольственной базы огромны. Здесь живут тысячи съедобных видов водорослей, моллюсков, ракообразных, рыб, ценные млекопитающие.

     Воздействие человека на океанскую среду приобрело глобальный характер, а его масштабы и темпы продолжают возрастать. Последние десятилетия знаменуются усилением антропогенных воздействий на морские экосистемы. Распространение многих загрязняющих веществ приобрело локальный, региональный и даже глобальный масштабы. Поэтому загрязнение морей, океанов и их биоты стало важнейшей международной проблемой, а необходимость охраны морской среды от загрязнений диктуется требованиями рационального использования природных ресурсов.

     ГЛАВА І. МИРОВОЙ ОКЕАН – САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ  ЭКОСИСТЕМА 

1. Экологические группы гидробионтов Мирового океана

     В настоящее время в Мировом  океане насчитывается более 160 тыс. видов животных, и около 10 тыс. видов  растений. Среди животных около 16 тыс. видов рыб, 80 тыс. видов моллюсков, более 20 тыс. видов ракообразных, около 15 тыс. видов простейших, около 9 тыс. видов кишечнополостных, более 100 видов млекопитающих, около 50 видов пресмыкающихся. С океаном связана жизнь 240 видов водоплавающих птиц (пингвинов, чаек, альбатросов, буревестников, бакланов, пеликанов и д. р.)

     Среди растений в Мировом океане преобладают  водоросли: зелёные, диатомовые, бурые, красные, сине-зелёные, а также около 30 видов цветковых растений.

     Океан заселён бесчисленным количеством  бактерий. Одним из них для питания нужны органические соединения, другие способны синтезировать органическое вещество, как это делают растения.

     В последние годы возрастает интерес  к изучению и использованию биологических ресурсов океана. Это, прежде всего, вызывается недостатком и растущим дефицитом животного белка – наиболее важной и незаменимой составной части питания человека. Использование биоресурсов Мирового океана исторически сложилось таким образом, что наибольшее внимание всегда привлекала рыба, как правило, относительно крупная, пригодная в первую очередь для использования в пищу, а также моллюски, ракообразные и киты.

     Продуктивность  обширнейших океанических открытых районов настолько мала, что не отличается от пустынных и полупустынных  наземных ландшафтных зон (всего ~0,1 г/м² в день). В то же время многим областям океана свойственна исключительно высокая продуктивность. Так, например, в зонах коралловых рифов животные и растения, обладающие эффективными механизмами циркуляции питательных веществ, обеспечивают высокий уровень продуктивности, превышающий таковой сельскохозяйственных культур.

     В Мировом океане насчитывается более 8 тыс. видов макрофитов. Самая большая биомасса образуется бурыми водорослями: макроцистисом, ламинарией, фукусом, аларией, ундарией и др.; затем идут красные водоросли – грацилярии (порфира, филлофора и др.); биомасса зелёных водорослей (ульвы, энтероморфы, каулепры) уступает биомассе первых двух групп. Наконец, особую группу занимают цветковые растения: из руппиевых (например, рупия), взморниковых (зоостера, именуемая морской травой) и некоторые другие. Запасы бентосных водорослей в морях и океанах практически не учтены. Их количество можно определить  приблизительно в 150 млн. т.

     Особую  роль в функционировании морских  экосистем играют гетеротрофные микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы) и микрозоопланктон, которые в основном включает простейших – инфузорий, жгутиковых и т. п. На долю бактерий приходится более 60% общего потока энергии, проходящего через гетеротрофную часть сообщества, и более 50% затрат всего сообществам на обмен. Бактерио - и микрозоопланктон активно участвуют в разложении отмершего органического вещества и регенерации биогенных элементов. Кроме того, вместе с фитопланктоном микрогетеротрофы формируют  основные пищевые ресурсы океанической среды.

     Микрогетеротрофы  – бактерии, грибы, простейшие потребляют взвешенное вещество и формируют биомассу детрита, где 3-5% массы составляют микроорганизмы. Эти детритные частицы являются пищей для множества планктонных и донных животных, особенно губок, моллюсков, асцидий, полихет, кораллов. Такие трофические цепи эффективны, т. к. усвояемость потреблённой биомассы бактерий для большинства беспозвоночных составляет 40-60%.

     По  образу жизни в океане выделяют три  основные экологические группы: планктон, нектон и бентос.

     Планктон  – совокупность пассивно плавающих  и переносимых морскими течениями в толще воды растений (фитопланктон), животных (зоопланктон) и бактерий (бактериопланктон), совершенно или почти не способных к самостоятельному передвижению на значительные расстояния. В составе планктона – одноклеточные водоросли, простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, разнообразные мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и многие другие. Планктонные организмы обладают многими сходными адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким приспособлениям относятся: 1) общее увеличение поверхности тела за счёт уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов и щетинок, что увеличивает трение о воду; 2) уменьшение плотности за счёт редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т.п.

Фитопланктон, который представлен одноклеточными диатомовыми и перидиниевыми водорослями, парит в воде пассивно, это основной первичный продукт органического вещества в морских водоёмах, за счет которого существуют гетеротрофные водные организмы. С фитопланктоном связаны такие явления в океане, как «цветение вод» и «красные приливы». Большинство же планктонных животных способно к активному плаванию, но в ограниченных пределах. Планктонные организмы не могут преодолевать течения и переносятся ими на большие расстояния. Многие виды зоопланктона способны, однако, к вертикальным миграциям в толще воды на десятки и сотни метров, как за счёт активного передвижения, так и за счёт регулирования плавучести своего тела.

     Зоопланктон, питающийся фито – и бактериопланктоном,  простейшими, представляет собой пищевую базу большинства пелагических рыб, являющихся основным объектом промысла. Распределение биомассы зоопланктона зависит от распределения фитопланктона. Так, в антарктических секторах Тихого, Индийского и Атлантического океанов зона с максимальной биомассой зоопланктона – 100-200 мг/м³ - представляет собой довольно узкую полосу. В этом районе Мирового океана скопления криля (промысловое название мелких морских ракообразных, размером до 1-2 см) служили ранее полями питания огромной популяции китов. Собираясь в многомиллионные косяки, криль выглядит на поверхности океана как огромные пятна крови. Это богатейший океанический источник белка. Мелкие креветки, преобладающие в составе криля, представляют собой едва ли не единственную пищу одного вида усатых китов. Специалисты подсчитали, что можно каждый год вылавливать такое количество «непотреблённой  китовой пищи», которое превзойдет весь остальной океанический улов. Человечество могло бы ежегодно добывать от 50 до 150 млн. т. криля! Однако массовый промысел криля может обернуться катастрофой для сравнительно хрупкой антарктической экосистемы, поскольку каждое животное здесь прямо или косвенно живет за счет криля. Необходимость сохранения этого района мира в том виде, в каком он существует, привела к тому, что морские державы подписали конвенцию о сохранении морских живых ресурсов Антарктики, которая вступила в силу в апреле 1982 г.

     Нектон - это группа активно плавающих морских организмов, перемещающихся на значительные расстояния (различные рыбы, кальмары, китообразные, тюлени, морские змеи и черепахи и др.) Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры. Торпедовидная форма вырабатывается у всех хороших пловцов независимо от их систематической принадлежности и способа движения в воде: реактивного, за счет изгибания тела, с помощью конечностей.

     Среди многообразия видов рыб выделяют 3 экологические группы.

1. Пелагические планктофаги – обычно мелкие (до 25 см) рыбы, питающиеся планктонными организмами. Как правило, эти рыбы образуют огромные скопления в мелководных продуктовых районах океана. Наиболее типичный представитель этой группы – перуанский анчоус, который питается фитопланктоном, а взрослые особи поедают растительноядный зоопланктон. К планктофагам относятся сельдевые, анчоусовые, макрелещуковые,  скумбриевые, ставридовые,скорпеновые и др.
2. Пелагические хищники – более крупные рыбы, питающиеся гидробионтами разных трофических уровней: пелагическими планктофагами и беспозвоночными. К этой группе относятся скумбрия, ставрида, треска, минтай, занимающий одно из первых мест в общем ежегодном улове промысловых рыб, тунцы, питающиеся представителями высших уровней трофических цепей (рыбами, кальмарами), а также акулы и мечеобразные.
3. Придонные хищники. Они живут на дне или в придонных слоях воды и питаются бентосными беспозвоночными, а также мелкими видами придонных рыб. В основном рыбы этой группы приурочены к мелководным зонам шельфа. В Северной Атлантике издавна добывают различные виды камбал, морского языка, палтусов.

     Особую  группу составляют рыбы, которые мигрируют из пресных вод в солёные и обратно, - так называемые проходные рыбы. Одни из них, например, лососевые и осётровые, живут в море, но нерестятся в пресных водах; другие, например угри, наоборот, живут в реках и озёрах, но размножаются в океане. Отдельные виды рыб из этой группы – осётр, белуга – могут достигать гигантских размеров – 5-6 м в длину.

  Хищные рыбы питаются преимущественно планктоноядными пелагическими рыбами и в очень небольшой степени бентофагами, и если принять кормовой коэффициент 7-8 , то окажется, что они съедают примерно 80-90 млн. т. планктофагов и почти 10 млн. т. бентофагов.

      Бентос – организмы, обитающие на морском дне. При этом они могут быть: прикреплёнными, сидячими (кораллы, водоросли, губки, мшанки), роющими (кольчатые черви, моллюски), ползающими (ракообразные, иглокожие) или свободно плавающими у самого дна (брюхоногие моллюски, скаты и др.)

      Наиболее  богатые донной фауной районы располагаются, как правило, в прибрежных областях океанов и морей, особенно в умеренных и холодных водах северной части Атлантического океана и северо-западной части Тихого океана, а также вблизи побережья Антарктиды. Общие запасы бентоса в Мировом океане, по мнению Г. М. Беляева (1989), составляют не менее 10-12 млрд. т. При этом на долю шельфа приходится  почти 60%,на долю континентального склона немногим более 30%, на долю абиссальных глубин – примерно 10%.

      Итак, значительная часть фито-, зоопланктона и бентоса, основного корма промысловых рыб и крупных беспозвоночных, находится в пределах относительно небольших по площади мелководных (до 1000 м), преимущественно прибрежных зон океанов и морей, а также в районах апвеллингов. В открытых олиготрофных областях океанов, как правило, первичная и вторичная продукция невысокая.

      Кроме выше перечисленных групп гидробионтов Мирового океана существуют также своеобразные сообщества, связанные с поверхностной плёнкой воды. Это плейстон и нейстон (гипонейстон и эпинейстон).

 Плейстон – совокупность организмов, плавающих на поверхности воды (физалия или португальский кораблик, сифонофоры и др.)

      Нейстон – сообщества организмов, обитающих в зоне плёнки поверхностного натяжения воды (над или под ней). Нейстон – питомник для молоди многих рыб и беспозвоночных (личинок, яиц, мальков), а значит, и узел связей в круговороте веществ в океане и между океаном и сушей. По среднему возрасту своих составляющих нейстон – самая молодая жизненная форма в океане. Нейстон играет крайне важную роль как индикатор воздействия человечества на окружающую среду: радионуклиды, нефть, пестициды и т. д. концентрируются у поверхности океана.

      Нейстон в свою очередь подразделяется на гипонейстон – организмы, живущие непосредственно под плёнкой (личинки кефали, хамсы, веслоногие рачки, саргассовый кораблик)  и эпинейстон – обитают над плёнкой (клопы-водомерки, жуки-вертячки, из растений – сальвиния плавающая и др.)

     Все рассмотренные экологические группы морских организмов участвуют в  круговороте жизни в океане. Солнечная  энергия, поглощаемая растениями, передается от них животным и микроорганизмам в виде потенциальной энергии по основным трофическим цепям. Эти группы потребителей обмениваются с растениями углекислым газом и минеральными питательными веществами.