Схема 1
Взаимодействие элементов природы в океане
Освещенность вод и их прозрачность сильно влияют на биологические явления, особенно на интенсивность фотосинтеза. С другой стороны, количество планктона определяет прозрачность (и цвет) воды, а следовательно и освещенность подповерхностных слоев.
Конфигурация береговой линии и рельеф дна воздействуют на поверхностные и глубинные течения, вертикальные движения вод, условия существования живых организмов, их количество, динамику береговой зоны, осадконакопление. Последнее же изменяет рельеф дна и очертания береговой линии. Во многих районах береговые процессы в значительной мере зависят от биологических явлений в океане. Некоторые из этих прямых и обратных связей можно изобразить в виде упрощенной схемы.
Основные различия в физических и химических свойствах океана наблюдаются в меридиональном направлении: в высоких широтах — низкая температура, ледовые явления, формирование и зарождение потоков холодных вод, большое количество кислорода в воде; в умеренных широтах — повышение температуры воды, увеличение ее годовой амплитуды, движение на восток, исчезновение льдов, в низких широтах — высокая температура поверхностных вод, плохое вертикальное перемешивание, малое плодородие вод, преобладающий поток вод на запад. Кроме того, имеются различия в пределах одних и тех же широт: выделяются области формирования глубинных вод, области апвеллинга, полосы теплых и холодных течений.
Советские океанологи Л. А. Зенкевич и В. Г. Богоров создали учение о биологической структуре океана. Основные положения этого учения состоят в следующем. При движении в меридиональном направлении изменяется качественный состав фауны и флоры и количество организмов. В биологической структуре существует широтная симметрия. Плоскостью симметрии служит экваториальная плоскость. В теплых водах организмы быстро растут и рано начинают размножаться, в холодных живут долго, растут медленно и размножаются поздно. В теплых водах низких широт наблюдается большое видовое разнообразие организмов. В высоких широтах число видов значительно меньше. Биомасса планктона и других организмов максимальна в районе 50–60° широты обоих полушарий, минимальна в полярных, субтропических и тропических широтах, несколько повышена близ экватора.
Л. А. Зенкевич выделяет пять биогеографических областей, вытянутых в широтном направлении: арктическую, северную умеренную, тропическую, южную умеренную и антарктическую.
ПРИРОДНЫЕ ПОЯСА ОКЕАНА
С физико-географической точки зрения наибольший интерес представляют различия в природе океана в горизонтальном направлении. Наибольшие различия в планетарном масштабе наблюдаются в меридиональном направлении, они связаны с широтной зональностью.
Как показали исследования, в океане в меридиональном направлении сменяется ряд природных поясов. Известно, что на суше в том же направлении чередуются широтные пояса и их более мелкие подразделения — физико-географические зоны. Так, в Евразии и Африке с севера на юг чередуются: субарктический, умеренный, субтропический, тропический и экваториальный пояса. В их пределах находятся тундры, лесотундры, хвойные и широколиственные леса, лесостепи, степи и т. д. На океане особенно отчетливо различаются пояса в поверхностных и подповерхностных слоях воды до глубины нескольких сот метров. Глубже зональность океана выражена не столь ясно, так как промежуточные, глубинные и придонные слои обычно заполнены холодными субполярными, северными полярными и антарктическими водными массами, которые распространяются из высокоширотных областей формирования в низкие широты и сглаживают широтные различия в природных условиях. На самом дне зональность часто вновь проявляется достаточно четко в распределении отложений, в основном скелетов, раковин и других остатков организмов. Состав и количество отложений, поступающих из поверхностных слоев океана, отражают их природные условия.
В поверхностных слоях выделяются следующие при-< родные, или физико-географические, пояса: северный полярный (арктический), северный субполярный (субарктический), северный умеренный, северный субтропический, северный тропический, экваториальный, южный тропический, южный субтропический, южный умеренный, южный субполярный (субантарктический), южный полярный (антарктический). Пояса различаются климатом, движениями и свойствами вод, грунтами дна, особенностями береговых процессов, растительным и животным миром, природными ресурсами. Каждому поясу северного полушария соответствует пояс в южном. В океане эти закономерности выражены, пожалуй, лучше, чем на суше.
Природные пояса Мирового океана
СП — северный полярный (арктический); ССП — северный субполярный (субарктический); СУ — северный умеренный; ССТ — северный субтропический; СТ — северный тропический; Э — экваториальный; ЮТ — южный тропический; ЮСТ — южный субтропический; ЮУ — южный умеренный; ЮСП — южный субполярный (субантарктический); ЮП — южный полярный (антарктический)
Границы между поясами постоянны, однако в океане тот или иной тип погоды, воздушных и даже водных масс (вместе со свойственными последним организмами), характерный для определенного пояса, в результате сезонных или иных явлений несколько меняет свое положение и проникает в соседний пояс. Это не связано со смещением по меридиану границ поясов. Подобным же образом на суше ежегодно происходит еще более значительное смещение по меридиану различных типов погоды, воздушных масс, границ снегового покрова, фенологических явлений и т. д. Например, в умеренном поясе сменяются полярный и тропический воздух, появляется и исчезает снеговой покров и т. д. Это не влечет за собой изменения положения поясов и зон. Кроме того, картировать пояса и зоны с непостоянными границами было бы очень трудно. Как на суше, так и в океане для каждого пояса типично среднее в течение многих лет состояние условий.
В средних частях поясов условия обычно выражены наиболее четко. На границе между поясами происходит довольно резкая качественная смена природных условий и начинается другой пояс. Границы поясов могут быть либо резкими и четкими, либо достаточно широкими и превращаться в переходную полосу.
В некоторых районах нормальное широтное положение поясов нарушается. Границы их отклоняются то к полюсам, то к экватору. Эти явления в океане наблюдаются близ берегов континентов, в низких широтах также у восточных окраин океанов, в районах постоянного или регулярного сезонного подъема вод. В высоких широтах сдвиг обычных условий к полюсам происходит вдоль струй теплых течений: отмечается значительное отклонение температуры от средней для этой широты и существенное изменение всех природных условий в океане. Но общую планетарную картину широтной зональности океана эти явления не меняют.
Рассмотрим особенности природы поясов начиная с полярных. Их два: северный полярный, или арктический, и южный, или антарктический. Арктический пояс занимает среднюю, глубоководную, часть Северного Ледовитого океана, так называемый Центральный полярный бассейн площадью более 6 млн. км2. В течение всего года здесь присутствуют тяжелые льды морского происхождения: паковые, торосистые. Центральный полярный бассейн в общем получает малое количество солнечной радиации (менее 80 ккал/год-см2).
В летнюю половину года солнечные лучи падают под острым углом на поверхность снегов, льдов и воды. Из-за малого угла и большой отражающей способности подстилающей поверхности около 90 % приходящей радиации отражается в пространство. В зимнюю половину года прямая солнечная радиация вообще не поступает в эти районы, а лучеиспускание в пространство продолжается, т. е. в целом за год здесь резко отрицательный радиационный баланс: приход тепла значительно меньше расхода. В результате осенью-зимой поверхность океана сильно охлаждается, а летний прогрев очень невелик. Среднегодовая температура воздуха и воды ниже 0 °C, на поверхности остается много нерастаявшего льда.