Джон Куллини - Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Исходя почти из любой шкалы измерения, можно сказать, что разбавленный химический суп, каким является морская вода, никогда не бывает очень хорошо перемешанным. Это особенно справедливо в отношении используемых водорослями питательных веществ, которые под влиянием самых разных сил концентрируются или рассеиваются в определенных местах.

Апвеллинг, действующий в крупных масштабах, представляет только одну из этих сил. Используя тот или иной способ передвижения по вертикали, члены фитопланктонного сообщества могут натолкнуться на участки высокой концентрации питательных веществ, хотя не ясно, ищут ли они активно такие участки. Известно, однако, что, оказавшись в условиях изобилия питательных веществ, одноклеточные водоросли поглощают такие вещества, как фосфат, быстрее, чем они могут быть использованы ими. Такое „переедание" приводит к накоплению излишков. Позже, оказавшись на голодном пайке, клетки используют эти излишки для поддержания высоких темпов размножения.

Некоторые организмы, обитающие в жидком океаническом супе, не пренебрегают возможностью отхватить более существенный кусок, чем просто нитраты и фосфаты. Хотя эти существа, называемые аутотрофными, обычно осуществляют фотосинтез, они могут также становиться и хемотрофами [25] В отечественной литературе используется несколько иная терминология: все организмы разделяются на аутотрофов и гетеротрофов. Первые способны сами синтезировать органические соединения из неорганических. Вторые же могут использовать только готовые органические соединения и заключенную в них энергию для поддержания собственных обменных процессов. Кроме того, существует еще группа так называемых миксотрофных организмов, которые в зависимости от условий существования легко переходят от одного типа обмена к другому. Аутотрофы в свою очередь подразделяются на фотосинтезирующие организмы, использующие для синтеза органических веществ энергию солнечного света, и хемосинтезирующие. Для последних источником энергии служат реакции окисления различных химических веществ (соединения серы, железа и т. д.). Разделяются на две группы, отличающиеся по способу поглощения пищевых веществ, и гетеротрофы. Одни заглатывают небольшие оформленные кусочки органического происхождения с помощью специального ротового отверстия (у одноклеточных организмов оно получило название цитостома, или клеточного рта). Такой тип питания называется анимальным. Другие же поглощают растворенные в окружающей среде органические вещества отдельными участками или даже всей поверхностью тела. Это — сапрофиты. Говоря о диатомовых водорослях, Куллини имеет в виду миксотрофные и гетеротрофные сапрофитные формы. — Прим. ред. . Это значит, что они абсорбируют и переваривают в растворенном виде такие вещества, как сахара и аминокислоты, присутствующие в морской воде в низких концентрациях. Хемотрофное питание осуществляется главным образом ночью. Благодаря ему некоторые представители фитопланктона населяют пространства, которые закрыты для чисто аутотрофных организмов. Например, некоторые жгутиконосцы столь же часто встречаются на больших глубинах, куда уже не проникают лучи солнечного света, как и у поверхности воды. По-видимому, они не живут постоянно в глубоких водах, а периодически совершают вертикальные миграции на расстояние одного-двух километров. Но в то время, когда они находятся вне досягаемости света, они могут существовать только как хемотрофные организмы.

Для существования большинства видов фитопланктонных организмов свет абсолютно необходим, и тем не менее обычно они не могут долго оставаться в условиях идеальной освещенности.

Свет в море ослабевает с глубиной. Средняя глубина зоны проникновения света, в которой клетки водоросли получают достаточно света для поддержания роста, составляет 200 метров.

Каждый конкретный вид фитопланктонных организмов приурочен к какой-то более или менее определенной глубине. Большинство форм встречается, однако, не очень далеко от поверхности моря. Некоторые же виды лучше всего себя чувствуют в условиях меньшей освещенности. Клетки, обитающие в полумраке, быстро увеличивают содержание хлорофилла. Таким образом, в более глубоких участках освещенной зоны накопление запасов этого алхимического вещества обеспечивает высокие темпы работы действующей при помощи солнечной энергии фабрики, которая превращает углекислый газ и воду в простой сахар. Чем больше в наличии хлорофилла, тем больше световой энергии можно уловить и использовать для осуществления химических превращений. Когда эти клетки возвращаются в зону с более высоким уровнем освещенности, избыток хлорофилла исчезает, вероятно, крохотные растения просто переваривают его.

Изменения, сопровождающие переход клеток от существования в условиях яркого освещения к жизни при низких уровнях освещенности, совершаются в течение нескольких часов, или за один цикл деления. Так, во время апвеллинга различные фитоорганизмы, движущиеся в конвекционной ячейке, регулируют свой зависящий от солнечной энергии производственный процесс с максимальной эффективностью. Поднимаясь вверх или опускаясь вниз, они пользуются чем-то вроде автоматической заслонки, и крохотный органический мотор продолжает плавно крутиться, не зная ни напряжения, ни холостых оборотов. Реакция микроводорослей на различную интенсивность света снова вызывает в памяти образ леса в море, ибо такая адаптация соответствует появлению «солнечных» и «теневых листьев у высших» растений. [26] Растения, живущие в условиях полной освещенности (гелиофиты), и растения, предпочитающие затененные участки (скиофиты), различаются по строению листьев. Часто даже у одного растения листья, расположенные на затененных ветвях («теневые» листья) и хорошо освещенных («солнечные» листья), отличаются друг от друга по целому ряду морфоанатомических особенностей. — Прим. ред.

Суточный цикл фотосинтезирующей деятельности планктонных водорослей окутан тайной. В большинстве районов океана, особенно у экватора, самым продуктивным временем рабочего дня аутотрофных фотосинтезирующих организмов является раннее утро. Фотосинтез в тропическом фитопланктоне, добытом из моря и помещенном в специальные инкубаторы с постоянным освещением, в 8 часов утра протекает почти в 6 раз интенсивнее, чем в 7 часов вечера. Эти колебания постепенно уменьшаются к северу от экватора и совершенно исчезают между 60 и 70° северной широты. Ученые не дают какого-либо окончательного объяснения этому явлению. Они выдвигают предположения об усталости клетки или перенасыщении ее ненужными продуктами, но действительные причины повышенной утренней активности фитопланктона еще ждут объяснения.