Водная оболочка Земли представлена Мировым океаном, подземными водами и континентальными водоемами, в которых соответственно сконцентрировано около 1370, 60 и 0,23 млн. км3 воды. Под влиянием солнечной энергии происходит непрерывный круговорот воды. Ежегодно с поверхности Мирового океана испаряется и перемещается в атмосферу в среднем 453 тыс. км3 воды, с суши— 72 тыс. км3. То же суммарное количество воды (в среднем 525 тыс. км3) выпадает на Землю в виде осадков, но на океан их приходится относительно меньше, чем на сушу (соответственно 411 и 114 тыс. км3). Возникающий в связи с этим дефицит водного баланса в Мировом океане восполняется речным стоком, который в среднем составляет 42 тыс. км3 в год. Хотя в многолетнем выражении баланс уравновешен, в годы с малым выпадением осадков на сушу объем воды в континентальных водоемах заметно уменьшается и сокращается величина речного стока. Изменения режима грунтовых вод, связанные с особенностями выпадения осадков в разные годы, могут заметно колебать уровень озер и водность рек. По подсчетам, из общего числа классов животных, равного 63, в гидросфере встречаются представители 57, обитающих только в воде — 54, живущих на суше — 9 и только на ней — 3. Из 12 типов животных все представлены в гидросфере, на суше — 8; из 33 классов растений 18 — гидрофиты, 15 — наземные. В воде из-за ее малой опорности растения представлены преимущественно микроскопическими водорослями, которые в расчете на единицу массы фотосинтетически гораздо более продуктивны, чем наземные макрофиты, обычно не имеющие хлорофилла в корнях и стеблях (стволах). Поэтому за счет единицы фитомассы, как продуцента первопищи, в воде может существовать больше животных, чем на суше. Это усиливается еще и тем обстоятельством, что биомасса, воспроизводимая гидрофитами, представлена мягкими, легко доступными для поедания тканями в отличие от древесины, из. которой в основном состоит биомасса наземных растений. Малые размеры, характерные для растений, обитающих в толще воды, свойственны и большинству планктонных животных.
Условия жизни. Из многочисленных факторов абиотической среды для населения Мирового океана наиболее важны характер грунта и особенности водных масс — их движение, температура, освещенность, соленость и газовый режим.
Грунты. Дно океана сильно изрезано и имеет сложный рельеф, в котором переходы от возвышений к понижениям обычно выражены значительно резче, чем на суше. Как правило, оно покрыто более или менее толстым слоем осадков, который достигает, например, в Средиземном море 3 км, а в Тихом океане — 8 км. Грунты океанов подразделяют на терригенные и пелагические. Первые — различные материалы, приносимые с суши, являющиеся продуктами ее разрушения. Пелагические осадки образуются главным образом из трупов обитателей пелагиали и отчасти за счет тонких неорганических частиц. Терригенные, или материковые, отложения занимают площадь 90 млн. км2, т. е. около 1/4 всей поверхности дна океана. Пелагические, или океанические, осадки покрывают более 3/4 всей поверхности океанического дна. Среди них особенно широко распространен глобигериновый ил, в основном формирующийся из опускающихся на дно известковых скелетов корненожек Globigerina. Иногда к их скелетам в заметных количествах примешиваются створки диатомовых и остатки известковых жгутиковых Coccolithophoridae. Глобигериновый ил залегает на глубинах до 5 тыс. м, занимая площадь 130 млн. км2. По-видимому, с глобигериновым илом связано и происхождение красной глины — грунта, имеющего площадь 102 млн. км2 и залегающего на глубинах свыше 5 тыс. м. Заметную роль в образовании океанских грунтов играют диатомовые водоросли и радиолярии. Площадь диатомового ила составляет около 26,5 млн. км2, радиоляриевого— 10,4 млн. км2. Как правило, глубоководные грунты бедны органическим веществом, больше его в осадках неглубоких морей, особенно внутренних (до 1—2% и более от сухой массы грунта). Пелагические грунты на глубинах до 4—5 км содержат СаСОз, который глубже из-за высокой растворимости извести отсутствует, и глубоководные осадки состоят из кремнезема.'
Водные массы и гидродинамика. По вертикали океанские воды по температурным, соленостным и некоторым другим характеристикам разделяются на поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные. Глубина залегания этих слоев зависит от особенностей циркуляции воды: в областях антициклонического круговорота в результате нисходящих упорядоченных токов границы проходят ниже, в циклонических круговоротах, где преобладает подъем вод, — выше. Поверхностные воды вследствие высокой перемешиваемости однородны, толщина их слоя из-за особенностей теплообмена заметно меняется по сезонам и в зависимости от географической широты района. Обычно за нижнюю границу поверхностных вод принимают глубину, на которой амплитуда годового хода температуры практически неразличима. В среднем она располагается на глубине 200—300 м, в районах циклонических циркуляции и дивергенций приподнимается до 150—200 м, а в областях антициклонических круговоротов и конвергенции опускается до 300—400 м. В широтном направлении поверхностные воды подразделяют на экваториальные, тропические, субполярные и полярные. Первые отличаются наиболее высокой температурой, пониженной соленостью и плотностью, сложной циркуляцией. Для тропических вод характерны высокая соленость и плотность. Они опускаются в центральных областях антициклонических круговоротов, перемещаются в сторону экваториальных и субполярных вод. Субполярные воды в различных океанах довольно изменчивы по своим характеристикам. Полярные отличаются отрицательными температурами (—1,2—1,5°С), низкой соленостью (32,5—34,6%о), формируются выше арктического и антарктического фронтов. Промежуточные воды залегают под поверхностными до глубины 1000—1200 м. Максимальной толщины их слой достигает в полярных областях и центральных областях антициклонических круговоротов, где преобладает опускание вод. В экваториальной зоне в центрах циклонических круговоротов, где происходит подъем вод, толщина слоя промежуточных вод уменьшается до 600—900 м. Глубинные воды формируются главным образом в высоких широтах в результате смешения поверхностных и промежуточных вод. Они довольно однородны, простираются до глубин 3—4 тыс. м. Придонные воды, подобно промежуточным и глубинным, образуются вследствие опускания вышележащих вод главным образом в высоких широтах. Наиболее распространены в Мировом океане придонные антарктические воды, встречающиеся вплоть до 20— 40° с. ш. Для разных районов пелагиали Мирового океана характерен определенный набор водных масс по вертикали, или гидрологическая структура. Различают две основные гидрологические структуры: тропическую и субполярную. Первая из них типична для тропических и субтропических вод, вторая — для умеренных широт. С гидрологической структурой связаны многие особенности в распределении населения пелагиали. Для тропических структур характерен поверхностный изотермический слой (50—100 м) с температурой 20—30°С. Под ним температура резко понижается (около 0,Г/м), а плотность повышается. Далее до глубин 500—1000 м располагается слой «главного термоклина» (градиент температур— сотые доли градуса на 1 м) и еще ниже — глубинные однородные воды с температурой около 2°С. В субполярных водах толщина поверхностного изотермического слоя около 50 м, температура летом достигает 10°С и более, зимой понижается до 5°С и иногда бывает отрицательной. Ниже (до глубины около 300 м) располагается слой с наиболее холодной водой, далее следует промежуточный теплый слой (до глубин 2000 м и более), в котором температура на 1—2°С выше, глубже находятся глубинные однородные воды — такие же примерно по своим характеристикам, как и в тропических структурах. Вся толща океанской воды находится в непрерывном движении, которое возбуждается термогалинными (нагревание, охлаждение, осадки, испарение) и механическими факторами (касательное напряжение 'ветра, атмосферное давление), а также приливо-образующими силами. Общая схема возникновения течений в океане (рис. 6) в основном определяется характером циркуляции атмосферы и географическим расположением материков. В тропической зоне ветры дуют с большим постоянством и силой с востока на запад и лишь вблизи экватора существует штилевая зона. Соответственно в океане образуются северное и южное пассатные течения, а между ними — противоположно направленное (с запада на восток) межпассатное течение. В северной и южной умеренных зонах господствуют западные ветры, а в высоких широтах — восточные. Под их воздействием возникают течения, разнонаправлен-ность которых ведет к формированию гигантских круговоротов океанской воды (рис. 6). К северу от экватора располагается область северного тропического круговорота (против часовой стрелки), далее — субтропического (по часовой стрелке) и субарктического (против часовой стрелки). В южном полушарии имеются три аналогичных круговорота, но с иным направлением вращения. Рассматриваемая циркуляция обусловливает восточно-западную асимметрию температурного поля океана. Помимо поверхностных течений, в Мировом океане существует сложнейшая система глубинных. Придонные воды, заполняющие глубины Мирового океана, в основном формируются на шельфе Антарктиды. Здесь в результате образования льда соленость воды повышается, и она (как более плотная) погружается на дно и движется к северу. Приток хорошо аэрированных антарктических вод снабжает кислородом глубины Атлантического, Тихого и Индийского океанов, обеспечивая существование здесь жизни. Характерно, что на южной границе Тихого океана придонные воды содержат растворенного кислорода 2,3-10-4 моль/л, а в северной части в 1,5 раза меньше. Скорость глубинных течений может достигать 10—20 см/с, т. е. соизмерима со средними скоростями поверхностных течений. Это справедливо в отношении как среднеглубинных течений, так и придонных потоков. Вертикальные перемещения воды могут вызываться в результате изменения плотности расположенных друг над другом слоев воды, погружения ее у наветренного берега и подъема у подветренного, вследствие прохождения циклонов или антициклонов и в некоторых других случаях. Каждому погружению водных масс соответствует компенсационное поднятие воды в другом месте. Различают районы конвергенции (схождений) водных масс, где поверхностные воды погружаются в глубину, и районы дивергенций (расхождений), где глубинные воды выходят на поверхность. Поверхность океана имеет сложный динамический рельеф, особенности которого взаимосвязаны с циркуляцией вод. Дивергенции, приуроченные к ложбинам динамического рельефа в центральных частях циклонических круговоротов, в поле дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями сгона вод и их подъема из глубин — апвеллинга. Конвергенции, приуроченные к гребням динамического рельефа в центральных частях антициклонических круговоротов, в области дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями нагона вод и их опускания вглубь — даунвеллинга. Океанские фронты, показанные на картах сгущением горизонталей, разграничивают соседние круговороты. Главные океанские фронты проникают на глубину до 3000 м, линии их пересечения со свободной поверхностью отстоят от оснований на расстояния порядка сотен километров. Огромное значение в гидродинамике океана имеют волны, в основном вызываемые ветром и действием приливных сил, которые одновременно обусловливают и возникновение приливно-отливных течений. Различают полусуточные, суточные и смешанные приливы. В первом случае вода дважды набегает на сушу (полная вода) и отступает назад (малая вода) на протяжении 24 ч 50 мин. Наибольшие приливы наблюдаются, когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной прямой, т. е. в дни новолуний и полнолуний (сишгийные приливы), наименьшие (квадратурные) — когда угол между Солнцем, Землей и Луной равен 90°. Суточные приливы с периодичностью 24 ч 50 мин наибольшей величины достигают при максимальном склонении Луны {тропические приливы) и минимальны во время ее прохождения через экватор (равноденственные приливы). Смешанные приливы имеют место, когда один из двух полусуточных приливов намного слабее другого. Для большинства районов океана характерны полусуточные приливы. Их величина может измеряться всего несколькими сантиметрами или достигает многих метров (например, 18,5 м в канадском заливе Фанди) в зависимости от береговых условий и целого ряда других причин.
Температура. На глубинах температура океанской воды постоянна в течение всего года и лежит в пределах от —1,7 до —2°С. Температура поверхностных океанских вод зависит от их географического положения, сезона, характера течений и многих других факторов. В тропической зоне она достигает 26— 27°С, на широте 40° опускается до 13—14°С, в приполярных зонах падает до 0°С и ниже. В водах тропических и умеренных температура с продвижением в глубину уменьшается, в полярных — несколько повышается. Значительные колебания температуры поверхностного слоя океанской воды наблюдаются в умеренных зонах в связи с чередованием сезонов года. С удалением от поверхности эти колебания все более сглаживаются и на глубине 300—400 м исчезают. В связи с разной прогреваемостью поверхностных вод Мирового океана в нем различают (до глубины 400—500 м) пять температурных зон: тропическую, лежащие от нее к северу бореальную, а к югу — мотальную и две приполярные — арктическую и антарктическую. Тропическая область расположена примерно между 40° с. ш. и 40° ю. ш., ее границей служит зимняя изотерма 15иС. Сезонные колебания температуры здесь редко превышают 3—4и. Северная граница бореальной зоны лежит примерно на 60° с. ш. и определяется присутствием льдов в летнее время, т. е. соответствует летней изотерме 0°С. Температурные колебания достигают здесь 8—12°С, средняя температура 8—10°С. Южная граница но-гальной зоны проходит между 50 и 60° с. ш. Средняя температура здесь 7—8°С, ее колебания обычно не превышают 6—8°С. В арктической и антарктической областях температура воды круглый год близка к 0°С, ее сезонные колебания не превышают 2—3"С.
Свет. В высоких широтах, где свет падает наклонно, он проникает в толщу воды на меньшую глубину, чем в тропиках. Помимо географического положения и сезона года, глубина проникновения света в воду зависит от ее прозрачности, которая в основном определяется количеством взвешенных организмов и продуктов их распада. Поэтому наиболее прозрачны океанские воды там, где они бедны планктоном, и синий цвет, характерный для прозрачных вод, — это обычно цвет морских пустынь. В Саргассовом море прозрачность воды достигает 66,5 м, в Средиземном — 60, в Баренцевом — 45, в Северном— 23, в Балтийском—13, в Белом — 9, в Азовском — 2,75 м, а летом, во время массового развития водорослей, — всего около 10 см. В открытой зоне морей прозрачность выше, чем в прибрежье. Граница эвфотической зоны обычно располагается на глубине нескольких десятков метров. Последние признаки света исчезают в открытом океане на глубине 1—1,6 тыс. м.
Соленость. В океанской воде соленость очень устойчива и обычно колеблется в пределах 34—35%о. Только в поверхностном слое колебания составляют 2—3%о, а иногда и больше главным образом в связи с осолонением вследствие интенсивного испарения и опреснением в результате выпадения дождей. Во внутренних морях соленость может резко уклоняться от океанской. Соотношение солей в океанской воде отличается большим постоянством и, перемножая содержание в ней хлора, выраженное в промилле («хлорное число»), на «хлорный коэффициент», равный 1,807, можно достаточно точно определить соленость. В наибольшем количестве в морской воде представлены хлориды (88,8%), сульфаты (10,8%) и карбонаты (0,4%). Во внутренних морях солевой состав может заметно изменяться за счет поступления пресных вод с резко иным составом солей.
Кислород. Поверхностные воды океана интенсивно аэрируются благодаря контакту с атмосферой и в результате фотосинтетической деятельности растений. В придонных слоях воды ряда внутренних морей иногда наблюдается дефицит или полное исчезновение кислорода (например, Черное море), когда процессы вертикального перемешивания ослаблены и не охватывают всю водную толщу. В Мировом океане вследствие опускания в приполярных зонах хорошо аэрированных вод на дно и растекания их в сторону низких широт содержание кислорода в глубинных слоях обычно высокое (50—60% насыщения и более). Меньше его на глубинах 200—1000 м (рис. 8), особенно в тропической зоне. Дефицит кислорода на этих глубинах объясняется застойностью воды (затухание глубинных течений и наличие термоклина, препятствующего вертикальной перемешиваемости) и повышенной концентрацией организмов. Здесь вследствие резкого повышения плотности воды (пикноклин) накапливается органический детрит, опускающийся из верхних слоев, и за счет него питается многочисленное население. Высокая концентрация организмов, использующих кислород на дыхание при отсутствии его поступления извне, резко снижает аэрированность воды.
Общая характеристика населения. Во всех четырех океанах встречаются полихеты Polydora polybranchia и Thelepus plagios-toma, гребневики Beroe cucumis, рачки Oithona similis. У подавляющего большинства гидробионтов ареалы значительно уже. Для ряда гидробионтов характерно биполярное распространение, когда они встречаются в обеих умеренных зонах, а в тропиках отсутствуют (рачок Balanus balanus, моллюски Mytilus edulis, кит Ва-laena glacialis, акула Cetorhinus maximus и др.). Другое своеобразное явление в расселении гидробионтов — случаи, когда они встречаются в северных районах Атлантического и Тихого океанов, отсутствуя в Ледовитом океане. Такая амфибореальность распространения характерна, например, для морского ежа Echina-rachnius parma, морской звезды Salaster endeca, сельди Clupea, палтуса Hyppoglossus hyppoglossus. Ряду гидробионтов свойственно амфипацифическое и амфиатлантическое распространение, когда они в бореальной зоне встречаются вдоль побережья Тихого или Атлантического океана, но отсутствуют в их северных районах. Биполярность распространения гидробионтов объясняется тем, что в ледниковое время четвертичного периода тропическая область подверглась охлаждению, и обитатели севера, получив возможность пересечь экватор, заселили воды южного полушария. После потепления эти переселенцы в тропических областях исчезли или опустились в более холодные глубинные воды. Последнее явление получило название псевдобиполярного распространения. С историческими изменениями климата связаны также амфибореальность, амфипацифическое и амфиатлантическое распространение. В предледниковое время этой разорванности ареалов не было. Она возникла в ледниковое время в результате похолодания, сделавшего невозможным существование бореальной фауны в высоких широтах. Величина ареалов, как правило, хорошо коррелирует с численностью популяций гидробионтов: пелагобионты обычно многочисленнее и шире распространены, чем бентонты. Среди последних больший ареал имеют формы с высокой численностью пелагических личинок — их генофонд богаче и соответственно шире диапазон толерантности к различным факторам среды. Ареалы гидробионтов существенно меняются в результате человеческой деятельности, особенно в связи с целенаправленной и случайной акклиматизацией представителей разных видов.
Мировой океан и его население. Мировой океан принято подразделять на Тихий, Индийский, Атлантический и Северный Ледовитый океаны с их более или менее обособленными участками — морями. Среди морей различают окраинные, широко сообщающиеся с океаном (Баренцево, Карское и др.), и внутренние, почти со всех сторон окруженные сушей (Черное, Красное и др.). Срединно-атлантшеский хребет, повторяющий очертания берегов Америки, Африки и Европы, четко разделяет океан на почти равные западную и восточную части. Площадь части океана, лежащей над шельфом, составляет примерно 7,6% от всей его акватории, находящейся над материковым склоном —15,3 и над ложем —77,1%. В области шельфа бенталь разделяется на три зоны. Выше уровня приливов расположена супралитораль — часть берега, увлажняемая заплесками и брызгами воды (supra —выше, litus — берег). Ниже супралиторали, гранича с ней, лежит литораль — прибрежье, периодически заливаемое водой во время приливов и освобождающееся от нее во время отливов. Еще глубже находится сублитораль, простирающаяся до нижней границы распространения донных фото-синтезирующих растений. Материковый склон занимает батиаль, а океаническое ложе — абиссаль, которая на глубинах свыше 6— 7 км переходит в ультраабиссаль, ,или гадаль (bathus — глубокий, abyssos — бездна). Иногда бенталь подразделяется на фиталь и афиталь в соответствии с границами распространения фитобентоса. Водную толщу океана по вертикали и по горизонтали принято разделять на отдельные зоны. Верхний слой воды до глубины 200 м (нижняя граница сублиторали) получил название эпипелагиали, глубже лежащий слой (до нижней границы батиали) — батипелагиали. Далее следует абиссопелагиаль, простирающаяся от Нижней границы батиали до глубин 6—7 км, и ультра-абиссопелагиаль. В горизонтальном направлении Мировой океан делится на прибрежную, или неритическую, зону (nerites — прибрежный), лежащую над областью материковой отмели, и океанскую, которая находится над зонами батиали и абиссали.
Условия жизни. Из многочисленных факторов абиотической среды для населения Мирового океана наиболее важны характер грунта и особенности водных масс — их движение, температура, освещенность, соленость и газовый режим.
Грунты. Дно океана сильно изрезано и имеет сложный рельеф, в котором переходы от возвышений к понижениям обычно выражены значительно резче, чем на суше. Как правило, оно покрыто более или менее толстым слоем осадков, который достигает, например, в Средиземном море 3 км, а в Тихом океане — 8 км. Грунты океанов подразделяют на терригенные и пелагические. Первые — различные материалы, приносимые с суши, являющиеся продуктами ее разрушения. Пелагические осадки образуются главным образом из трупов обитателей пелагиали и отчасти за счет тонких неорганических частиц. Терригенные, или материковые, отложения занимают площадь 90 млн. км2, т. е. около 1/4 всей поверхности дна океана. Пелагические, или океанические, осадки покрывают более 3/4 всей поверхности океанического дна. Среди них особенно широко распространен глобигериновый ил, в основном формирующийся из опускающихся на дно известковых скелетов корненожек Globigerina. Иногда к их скелетам в заметных количествах примешиваются створки диатомовых и остатки известковых жгутиковых Coccolithophoridae. Глобигериновый ил залегает на глубинах до 5 тыс. м, занимая площадь 130 млн. км2. По-видимому, с глобигериновым илом связано и происхождение красной глины — грунта, имеющего площадь 102 млн. км2 и залегающего на глубинах свыше 5 тыс. м. Заметную роль в образовании океанских грунтов играют диатомовые водоросли и радиолярии. Площадь диатомового ила составляет около 26,5 млн. км2, радиоляриевого— 10,4 млн. км2. Как правило, глубоководные грунты бедны органическим веществом, больше его в осадках неглубоких морей, особенно внутренних (до 1—2% и более от сухой массы грунта). Пелагические грунты на глубинах до 4—5 км содержат СаСОз, который глубже из-за высокой растворимости извести отсутствует, и глубоководные осадки состоят из кремнезема.'
Водные массы и гидродинамика. По вертикали океанские воды по температурным, соленостным и некоторым другим характеристикам разделяются на поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные. Глубина залегания этих слоев зависит от особенностей циркуляции воды: в областях антициклонического круговорота в результате нисходящих упорядоченных токов границы проходят ниже, в циклонических круговоротах, где преобладает подъем вод, — выше. Поверхностные воды вследствие высокой перемешиваемости однородны, толщина их слоя из-за особенностей теплообмена заметно меняется по сезонам и в зависимости от географической широты района. Обычно за нижнюю границу поверхностных вод принимают глубину, на которой амплитуда годового хода температуры практически неразличима. В среднем она располагается на глубине 200—300 м, в районах циклонических циркуляции и дивергенций приподнимается до 150—200 м, а в областях антициклонических круговоротов и конвергенции опускается до 300—400 м. В широтном направлении поверхностные воды подразделяют на экваториальные, тропические, субполярные и полярные. Первые отличаются наиболее высокой температурой, пониженной соленостью и плотностью, сложной циркуляцией. Для тропических вод характерны высокая соленость и плотность. Они опускаются в центральных областях антициклонических круговоротов, перемещаются в сторону экваториальных и субполярных вод. Субполярные воды в различных океанах довольно изменчивы по своим характеристикам. Полярные отличаются отрицательными температурами (—1,2—1,5°С), низкой соленостью (32,5—34,6%о), формируются выше арктического и антарктического фронтов. Промежуточные воды залегают под поверхностными до глубины 1000—1200 м. Максимальной толщины их слой достигает в полярных областях и центральных областях антициклонических круговоротов, где преобладает опускание вод. В экваториальной зоне в центрах циклонических круговоротов, где происходит подъем вод, толщина слоя промежуточных вод уменьшается до 600—900 м. Глубинные воды формируются главным образом в высоких широтах в результате смешения поверхностных и промежуточных вод. Они довольно однородны, простираются до глубин 3—4 тыс. м. Придонные воды, подобно промежуточным и глубинным, образуются вследствие опускания вышележащих вод главным образом в высоких широтах. Наиболее распространены в Мировом океане придонные антарктические воды, встречающиеся вплоть до 20— 40° с. ш. Для разных районов пелагиали Мирового океана характерен определенный набор водных масс по вертикали, или гидрологическая структура. Различают две основные гидрологические структуры: тропическую и субполярную. Первая из них типична для тропических и субтропических вод, вторая — для умеренных широт. С гидрологической структурой связаны многие особенности в распределении населения пелагиали. Для тропических структур характерен поверхностный изотермический слой (50—100 м) с температурой 20—30°С. Под ним температура резко понижается (около 0,Г/м), а плотность повышается. Далее до глубин 500—1000 м располагается слой «главного термоклина» (градиент температур— сотые доли градуса на 1 м) и еще ниже — глубинные однородные воды с температурой около 2°С. В субполярных водах толщина поверхностного изотермического слоя около 50 м, температура летом достигает 10°С и более, зимой понижается до 5°С и иногда бывает отрицательной. Ниже (до глубины около 300 м) располагается слой с наиболее холодной водой, далее следует промежуточный теплый слой (до глубин 2000 м и более), в котором температура на 1—2°С выше, глубже находятся глубинные однородные воды — такие же примерно по своим характеристикам, как и в тропических структурах. Вся толща океанской воды находится в непрерывном движении, которое возбуждается термогалинными (нагревание, охлаждение, осадки, испарение) и механическими факторами (касательное напряжение 'ветра, атмосферное давление), а также приливо-образующими силами. Общая схема возникновения течений в океане (рис. 6) в основном определяется характером циркуляции атмосферы и географическим расположением материков. В тропической зоне ветры дуют с большим постоянством и силой с востока на запад и лишь вблизи экватора существует штилевая зона. Соответственно в океане образуются северное и южное пассатные течения, а между ними — противоположно направленное (с запада на восток) межпассатное течение. В северной и южной умеренных зонах господствуют западные ветры, а в высоких широтах — восточные. Под их воздействием возникают течения, разнонаправлен-ность которых ведет к формированию гигантских круговоротов океанской воды (рис. 6). К северу от экватора располагается область северного тропического круговорота (против часовой стрелки), далее — субтропического (по часовой стрелке) и субарктического (против часовой стрелки). В южном полушарии имеются три аналогичных круговорота, но с иным направлением вращения. Рассматриваемая циркуляция обусловливает восточно-западную асимметрию температурного поля океана. Помимо поверхностных течений, в Мировом океане существует сложнейшая система глубинных. Придонные воды, заполняющие глубины Мирового океана, в основном формируются на шельфе Антарктиды. Здесь в результате образования льда соленость воды повышается, и она (как более плотная) погружается на дно и движется к северу. Приток хорошо аэрированных антарктических вод снабжает кислородом глубины Атлантического, Тихого и Индийского океанов, обеспечивая существование здесь жизни. Характерно, что на южной границе Тихого океана придонные воды содержат растворенного кислорода 2,3-10-4 моль/л, а в северной части в 1,5 раза меньше. Скорость глубинных течений может достигать 10—20 см/с, т. е. соизмерима со средними скоростями поверхностных течений. Это справедливо в отношении как среднеглубинных течений, так и придонных потоков. Вертикальные перемещения воды могут вызываться в результате изменения плотности расположенных друг над другом слоев воды, погружения ее у наветренного берега и подъема у подветренного, вследствие прохождения циклонов или антициклонов и в некоторых других случаях. Каждому погружению водных масс соответствует компенсационное поднятие воды в другом месте. Различают районы конвергенции (схождений) водных масс, где поверхностные воды погружаются в глубину, и районы дивергенций (расхождений), где глубинные воды выходят на поверхность. Поверхность океана имеет сложный динамический рельеф, особенности которого взаимосвязаны с циркуляцией вод. Дивергенции, приуроченные к ложбинам динамического рельефа в центральных частях циклонических круговоротов, в поле дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями сгона вод и их подъема из глубин — апвеллинга. Конвергенции, приуроченные к гребням динамического рельефа в центральных частях антициклонических круговоротов, в области дрейфовых течений приблизительно совпадают с областями нагона вод и их опускания вглубь — даунвеллинга. Океанские фронты, показанные на картах сгущением горизонталей, разграничивают соседние круговороты. Главные океанские фронты проникают на глубину до 3000 м, линии их пересечения со свободной поверхностью отстоят от оснований на расстояния порядка сотен километров. Огромное значение в гидродинамике океана имеют волны, в основном вызываемые ветром и действием приливных сил, которые одновременно обусловливают и возникновение приливно-отливных течений. Различают полусуточные, суточные и смешанные приливы. В первом случае вода дважды набегает на сушу (полная вода) и отступает назад (малая вода) на протяжении 24 ч 50 мин. Наибольшие приливы наблюдаются, когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной прямой, т. е. в дни новолуний и полнолуний (сишгийные приливы), наименьшие (квадратурные) — когда угол между Солнцем, Землей и Луной равен 90°. Суточные приливы с периодичностью 24 ч 50 мин наибольшей величины достигают при максимальном склонении Луны {тропические приливы) и минимальны во время ее прохождения через экватор (равноденственные приливы). Смешанные приливы имеют место, когда один из двух полусуточных приливов намного слабее другого. Для большинства районов океана характерны полусуточные приливы. Их величина может измеряться всего несколькими сантиметрами или достигает многих метров (например, 18,5 м в канадском заливе Фанди) в зависимости от береговых условий и целого ряда других причин.
Температура. На глубинах температура океанской воды постоянна в течение всего года и лежит в пределах от —1,7 до —2°С. Температура поверхностных океанских вод зависит от их географического положения, сезона, характера течений и многих других факторов. В тропической зоне она достигает 26— 27°С, на широте 40° опускается до 13—14°С, в приполярных зонах падает до 0°С и ниже. В водах тропических и умеренных температура с продвижением в глубину уменьшается, в полярных — несколько повышается. Значительные колебания температуры поверхностного слоя океанской воды наблюдаются в умеренных зонах в связи с чередованием сезонов года. С удалением от поверхности эти колебания все более сглаживаются и на глубине 300—400 м исчезают. В связи с разной прогреваемостью поверхностных вод Мирового океана в нем различают (до глубины 400—500 м) пять температурных зон: тропическую, лежащие от нее к северу бореальную, а к югу — мотальную и две приполярные — арктическую и антарктическую. Тропическая область расположена примерно между 40° с. ш. и 40° ю. ш., ее границей служит зимняя изотерма 15иС. Сезонные колебания температуры здесь редко превышают 3—4и. Северная граница бореальной зоны лежит примерно на 60° с. ш. и определяется присутствием льдов в летнее время, т. е. соответствует летней изотерме 0°С. Температурные колебания достигают здесь 8—12°С, средняя температура 8—10°С. Южная граница но-гальной зоны проходит между 50 и 60° с. ш. Средняя температура здесь 7—8°С, ее колебания обычно не превышают 6—8°С. В арктической и антарктической областях температура воды круглый год близка к 0°С, ее сезонные колебания не превышают 2—3"С.
Свет. В высоких широтах, где свет падает наклонно, он проникает в толщу воды на меньшую глубину, чем в тропиках. Помимо географического положения и сезона года, глубина проникновения света в воду зависит от ее прозрачности, которая в основном определяется количеством взвешенных организмов и продуктов их распада. Поэтому наиболее прозрачны океанские воды там, где они бедны планктоном, и синий цвет, характерный для прозрачных вод, — это обычно цвет морских пустынь. В Саргассовом море прозрачность воды достигает 66,5 м, в Средиземном — 60, в Баренцевом — 45, в Северном— 23, в Балтийском—13, в Белом — 9, в Азовском — 2,75 м, а летом, во время массового развития водорослей, — всего около 10 см. В открытой зоне морей прозрачность выше, чем в прибрежье. Граница эвфотической зоны обычно располагается на глубине нескольких десятков метров. Последние признаки света исчезают в открытом океане на глубине 1—1,6 тыс. м.
Соленость. В океанской воде соленость очень устойчива и обычно колеблется в пределах 34—35%о. Только в поверхностном слое колебания составляют 2—3%о, а иногда и больше главным образом в связи с осолонением вследствие интенсивного испарения и опреснением в результате выпадения дождей. Во внутренних морях соленость может резко уклоняться от океанской. Соотношение солей в океанской воде отличается большим постоянством и, перемножая содержание в ней хлора, выраженное в промилле («хлорное число»), на «хлорный коэффициент», равный 1,807, можно достаточно точно определить соленость. В наибольшем количестве в морской воде представлены хлориды (88,8%), сульфаты (10,8%) и карбонаты (0,4%). Во внутренних морях солевой состав может заметно изменяться за счет поступления пресных вод с резко иным составом солей.
Кислород. Поверхностные воды океана интенсивно аэрируются благодаря контакту с атмосферой и в результате фотосинтетической деятельности растений. В придонных слоях воды ряда внутренних морей иногда наблюдается дефицит или полное исчезновение кислорода (например, Черное море), когда процессы вертикального перемешивания ослаблены и не охватывают всю водную толщу. В Мировом океане вследствие опускания в приполярных зонах хорошо аэрированных вод на дно и растекания их в сторону низких широт содержание кислорода в глубинных слоях обычно высокое (50—60% насыщения и более). Меньше его на глубинах 200—1000 м (рис. 8), особенно в тропической зоне. Дефицит кислорода на этих глубинах объясняется застойностью воды (затухание глубинных течений и наличие термоклина, препятствующего вертикальной перемешиваемости) и повышенной концентрацией организмов. Здесь вследствие резкого повышения плотности воды (пикноклин) накапливается органический детрит, опускающийся из верхних слоев, и за счет него питается многочисленное население. Высокая концентрация организмов, использующих кислород на дыхание при отсутствии его поступления извне, резко снижает аэрированность воды.
Общая характеристика населения. Во всех четырех океанах встречаются полихеты Polydora polybranchia и Thelepus plagios-toma, гребневики Beroe cucumis, рачки Oithona similis. У подавляющего большинства гидробионтов ареалы значительно уже. Для ряда гидробионтов характерно биполярное распространение, когда они встречаются в обеих умеренных зонах, а в тропиках отсутствуют (рачок Balanus balanus, моллюски Mytilus edulis, кит Ва-laena glacialis, акула Cetorhinus maximus и др.). Другое своеобразное явление в расселении гидробионтов — случаи, когда они встречаются в северных районах Атлантического и Тихого океанов, отсутствуя в Ледовитом океане. Такая амфибореальность распространения характерна, например, для морского ежа Echina-rachnius parma, морской звезды Salaster endeca, сельди Clupea, палтуса Hyppoglossus hyppoglossus. Ряду гидробионтов свойственно амфипацифическое и амфиатлантическое распространение, когда они в бореальной зоне встречаются вдоль побережья Тихого или Атлантического океана, но отсутствуют в их северных районах. Биполярность распространения гидробионтов объясняется тем, что в ледниковое время четвертичного периода тропическая область подверглась охлаждению, и обитатели севера, получив возможность пересечь экватор, заселили воды южного полушария. После потепления эти переселенцы в тропических областях исчезли или опустились в более холодные глубинные воды. Последнее явление получило название псевдобиполярного распространения. С историческими изменениями климата связаны также амфибореальность, амфипацифическое и амфиатлантическое распространение. В предледниковое время этой разорванности ареалов не было. Она возникла в ледниковое время в результате похолодания, сделавшего невозможным существование бореальной фауны в высоких широтах. Величина ареалов, как правило, хорошо коррелирует с численностью популяций гидробионтов: пелагобионты обычно многочисленнее и шире распространены, чем бентонты. Среди последних больший ареал имеют формы с высокой численностью пелагических личинок — их генофонд богаче и соответственно шире диапазон толерантности к различным факторам среды. Ареалы гидробионтов существенно меняются в результате человеческой деятельности, особенно в связи с целенаправленной и случайной акклиматизацией представителей разных видов.
