Гидробиолог П. Ширшов. Жизнь Полярного моря

Гидробиолог П. Ширшов. Жизнь Полярного моря

Своеобразный мир микроскопических животных и растений населяет морские воды. От поверхности до глубоких придонных слоев живут мельчайшие животные: различные рачки, личинки более высокоорганизованных животных, медузы, простейшие.

В поверхностных слоях моря, на той глубине, куда еще проникает солнечный свет, развивается весьма богатая флора микроскопических одноклеточных водорослей. Размер их клеточек измеряется сотыми и — реже — десятыми долями миллиметра. В полярных морях преобладают диатомовые водоросли, т. е. водоросли, клетки которых пропитаны кремнеземом.

Благодаря своему малому размеру и удельному весу, близкому к весу воды, а также благодаря наличию различных отростков, щетинок и тому подобных приспособлений клетки водорослей не падают на дно, а держатся во взвешенном состоянии в толще воды. Животным помогает также их способность к самостоятельному движению. [241]

В жизни моря очень большую роль играет планктон. Так называются мелкие растительные и животные организмы, свободно живущие в воде, но неспособные противостоять течению. Помимо того, что некоторые животные, например кит, питаются непосредственно планктоном, последний в конечном счете служит «кормовой базой» всего моря.

Подобно зеленым наземным растениям эти водоросли благодаря наличию в их клетках хлорофила — зеленого красящего вещества — способны синтезировать (создавать) органическое вещество за счет углерода растворенной в воде углекислоты. Совершенно так же, как зеленые растения на суше, водоросли являются в море единственным источником органического вещества, «первичным кормом» для животного мира.

В различных морях с различными условиями существования (температура, соленость воды и т. д.) планктон неодинаков. Не говоря уже о резко отличающемся планктоне опресненных устьев рек, можно различить планктон теплых и холодных течений, вод различного происхождения. Это особенно важно при изучении морских течений, показателем которых нередко может служить планктон.

* * *

Во время экспедиции на «Челюскине» прежде всего необходимо было собрать материал, дающий представление о видовом составе планктона и его распределении в зависимости от течений и различных факторов среды. До сих пор для таких полярных морей, как Карское, море Лаптевых, Восточносибирское, Чукотское, все это еще очень мало изучено.

На всем пути от Кольского полуострова до Берингова пролива через каждые 30 миль на ходу судна брались пробы из поверхностного слоя воды. Чтобы получить более точное представление о количестве организмов в планктоне, определенный объем воды (40 литров) процеживался через небольшую планктонную сеть. Кроме этого брались также качественные пробы обычным путем — длинной цилиндрической сетью типа «Цеппелин». На гидрологических станциях в море Лаптевых, Карском, Чукотском, а также на случайных остановках судна были взяты пробы планктона с различных глубин большой сетью типа «Джеди».

Помимо сбора качественных и грубо количественных проб широко применяется более точный количественный метод исследования растительного планктона. Проба определенного объема (1200 [242] кубических сантиметров), взятая батометром с поверхности или глубины, отстаивалась и при помощи центрифуги доводилась до объема в один кубический сантиметр. Таким образом все организмы, жившие в 1,2 литра воды, оказывались сконцентрированными в самом малом объеме. Отсюда пипеткой я брал несколько капель строго определенного объема и на счетной пластинке под микроскопом подсчитывал количество водорослей в этих каплях.

Как выяснилось, количество водорослей в планктоне полярных морей колеблется от нескольких тысяч до 200 тысяч клеток в одном литре.

Качественные и количественные пробы планктона продолжались и во время зимовки «Челюскина» во льдах Чукотского моря. Каждые десять дней через прорубь сетью и батометром брались пробы планктона. Благодаря наличию микроскопа пробы обрабатывались на судне, и до его гибели удалось обработать около трети весьма обширной коллекции.

Продуктивность планктона, т. е. количество органического вещества, накопляющегося в телах организмов, нередко определяют путем подсчета количества организмов, их общей массы в определенном объеме воды. Однако этот метод крайне груб и дает лишь самые приблизительные величины.

В физиологии высших растений давно применяется способ определения интенсивности усвоения растением углерода, углекислоты и синтеза органического вещества путем определения количества кислорода, освобождающегося при этом процессе.

Мною на «Челюскине» была принята несколько измененная методика немецкого физиолога Тюттера, исследовавшего процесс ассимиляции углекислоты водорослями Кильской бухты.

Проба воды, взятая батометром с глубины 0,5–5 метров, реже 10 метров, разливалась в две склянки с притертыми пробками; объем склянки — 250–300 кубических сантиметров. Одну из этих склянок я помещал в металлический светонепроницаемый футляр и затем на определенный промежуток времени оставлял обе на палубе в большом стеклянном сосуде с водой. После 10 — 12-часовой экспозиции я определял количество растворенного в воде кислорода обычным методом Винклера.

Как и следовало ожидать, в белой склянке количество кислорода в подавляющем большинстве опытов было больше, чем в темной. За один час на один литр воды выделялось от 0,001 до 0,091 кубического сантиметра кислорода. Сравнивая полученные на [243] «Челюскине» результаты с весьма немногочисленными наблюдениями других исследователей в более южных морях, следует признать, что интенсивность ассимиляции углекислоты в береговых полярных морях в летние месяцы примерно соответствует интенсивности у берегов Северной Норвегии в весенние месяцы или в южной части Балтики зимой.

* * *

Процесс ассимиляции в клетках зеленых растений можно представить следующим образом. Шесть молекул углекислоты расщепляются на кислород и углерод. Последний вместе с шестью молекулами воды связывается в простейший углевод, например глюкозу. При этом освобождаются шесть молекул газообразного кислорода. Нетрудно подсчитать, что на каждый грамм кислорода, освобождаемый растением при разложении углекислоты, приходится 0,94 грамма глюкозы, синтезируемой растением.

В среднем за сутки фитопланктоном выделялось 0,4 кубического сантиметра кислорода на один литр воды моря. В районах с обильным планктоном кислорода выделялось 0,5 кубического сантиметра на один литр воды. Это количество кислорода соответствует синтезу 0,54—0,67 миллиграмма глюкозы.

Можно повидимому принять в условиях наших полярных морей толщину продуцирующего слоя, в пределах которого водоросли получают достаточно света для фотосинтеза, равной 20 метрам. На один гектар поверхности моря за лето водоросли планктона «производят» 2–2,7 тонны сухого органического вещества. Оговариваясь, что эти величины нуждаются в проверке и уточнении, мы можем все же отметить, что продукция органического вещества, приходящегося на один гектар моря, весьма близка к продукции наземных растений на один гектар суши. Этот интересный вывод показывает, насколько полно мельчайшие растения полярных морей используют энергию солнечных лучей, несмотря на, казалось бы, крайне неблагоприятные условия существования, прежде всего при температурах ниже нуля. [244]