Количественное распределение жизни.
Атлантический океан: биогеоценоз и экологические проблемы
Курсовая работа по физической географии
Сдавалась на географическом факультете Кубанского государственного университета.
Введение.
Атлантический океан — самый изученный и освоенный людьми из всех океанов. Свое название он получил по имени титана Атланта (по греческой мифологии, держащего на своих плечах небесный свод). В разное время его называли по-разному: "Море за Геракловыми столбами", "Атлантик", "Западный океан", "Море мрака" и т.д. Название "Атлантический океан" впервые появилось в 1507 году на карте Вальд-Земюллера, с тех пор название утвердилось в географии.
Границы Атлантического океана по берегам 4-х континентов (Евразии, Африки и обеих Америк) — естественные, с океанами — условные: на севере с Северным Ледовитым океаном, на западе и востоке соответственно с Тихим и Индийским океанами. Принцип проведения границ у ряда авторов разный: А. В. Гембель считает, что наиболее репрезентативными являются границы, проведенные по гидрологическим данным (водному балансу, солености; температуре и динамике вод). Однако отсутствие достаточного количества данных в целом ряде регионов не позволяет учитывать эти факторы и проводить по ним границы. Поэтому, чаще всего границы проводят по орографическим единицам: подводным плато, хребтам, мелям, островам, где таловых нет — по локсодромии. Т.е. линии, секущей меридианы под одним и тем же углом. Граница с Северным Ледовитым океаном обычно проводится по 70° с.ш. Баффинова Земля — остров Диско, мыс Брустер (Гренландия) — 61° с.ш. на Скандинавском полуострове; граница с Тихим океаном остров Осте (Огненная Земля) к мысу Штернек (Антарктида); граница с Индийским океаном — мыс Игольный, и по 20° в.д. к Антарктиде. Остальные границы — сухопутные, по береговой линии материков. Приведенные выше границы взяты из Атласов океанов, издательства Министерства обороны СССР и ВМФ, 1980 год, они официально приняты в нашей стране. В обозначенных границах площадь океана составляет 93,4 млн. км2, объем воды 322,7 млн. км2. Обмен воды происходит за 46 лет, что в 2 раза быстрее, чем в Тихом.
Значительная роль Атлантики в жизни людей во многом объясняется чисто географическими обстоятельствами: его большой протяженностью (от Арктики до Антарктики) между 4-мя материками. Он разъединяет платформенные структуры на континентах, географически удобные для поселения людей. В океан впадают крупные и средние реки (Амазонка, Конго, Нигер, Миссисипи, Святого Лаврентия и другие), которые служили и служат естественными путями сообщения; изрезанность береговой линии Европы, наличие Мексиканского залива, Средиземного моря, также способствовали развитию мореплавания и освоению океана. Атлантический океан имеет несколько средиземных морей (Балтийское, Средиземное, Черное, Мраморное, Азовское) и 3 крупных залива: Мексиканский, Бискайский и Гвинейский. В океане имеются острова и архипелаги (правда, значительно меньших размеров, чем в других океанах). Особенно большие скопления островов находятся у берегов Центральной Америки: Большие и Малые Антильские, Багамские; у берегов Южной Америки — Фолклендские. В южной части океана — Южные Оркнейские и Южные Сандвичевы; у берегов Африки — Канарские, Зеленого Мыса, Азорские, Мадейра, Принсипи, Сан-Томе и др. Крупнейшие острова у берегов Европы: Великобритания, Ирландия. В осевой зоне океана острова Исландия, Вознесения, Св. Елены.
Краткая физико-географическая характеристика.
Климат.
Климатические условия Атлантики во многом определяются его большой меридиональной протяженностью, особенностями формирования барического поля. Своеобразием конфигурации акватории больше в умеренных широтах, чем в экваториально-тропических. На северной и южной окраине находятся огромные регионы охлаждения и формирования очагов высокого атмосферного давления Гренландского и Арктического бассейнов, Антарктиды — на юге. Из-за мощного центра охлаждения — антарктиды, Южное полушарие в значительной мере холоднее северного, термический экватор над Атлантикой, как и для планеты, смещен в Северное полушарие. В северной части Океана расположен Исландский минимум, особенно активный глубокий в зимнее время, он определяет характер погоды не только над океаном, но на значительной территории Евразии. Расположенный южнее Северо-Атлантический (Азорский) максимум наиболее активен летом, в нем формируется морской топический воздух. В приэкваториальных широтах — над яйцами максимального нагрева и пониженного давления постоянно формируется масса теплого и очень влажного воздуха. В Южном полушарии центром высокого давления в субтропических широтах является Южно-Атлантический максимум, в умеренных и субтропических широтах — зона пониженного давления, а над Антарктидой область постоянно высокого давления, во многом определяющая погоду в прилегающих районах океана. От субтропических максимумов к экватору под углом к экватору дуют пассаты: северо-восточного направления в Северном полушарии и юго-восточного — в Южном. Устойчивость направления этих ветров до 80% в год, сила ветров более изменчива и составляет 1-7 баллов. В умеренных широтах обоих полушарий господствуют ветры западных составляющих, со значительными скоростями, в Южном полушарии часто переходящие в шторм — "ревущие сороковые".
Распределение атмосферного давления и характер воздушных масс влияет на характер облачности, режим и количество атмосферных осадков. Облачность над океаном имеет, как правило, зональную структуру: максимальное количество у экватора с преобладанием кучевых и кучево-дождевых форм. Тропические и субтропические широты имеют наименьшую облачность. В умеренных широтах количество облаков вновь возрастает, и господствуют здесь слоистые и слоисто-дождевые формы.
О количестве атмосферных осадков над Северной Атлантикой можно судить по данным таблицы 1.
| Широты | Количество осадков (мм) |
| Полярные | 250 |
| Средние | 1500 |
| Тропические | От 100 на востоке до 500 на западе |
| Экваториальные | 2000 |
Очень характерным явлением для умеренных широт обоих полушарий (особенно Северного) являются густые туманы, образующиеся при соприкосновении теплых воздушных масс и холодных вод океана, а также при встрече холодных и теплых вод у острова Ньюфаундленд. Особенно густые летние туманы в этом районе осложняют навигацию, нередко там встречаются айсберги. В тропических широтах туманы наиболее вероятны у островов Зеленого Мыса, где пыль, выносимая из Сахары, служит ядрами конденсации для водяного пара атмосферы.
Очень опасным явлением в тропических широтах - океана бывают тропические циклоны, вызывающие ураганные ветры и сильные ливни. В последнее десятилетие было обнаружено, что тропические циклоны развиваются между 6-20 градусами по обе стороны от экватора. Они имеют четко выраженный годовой ход, в среднем формируется до 9 вихрей в год.
Повторяемость тропических циклонов над Атлантическим океаном (Северное полушарие 1899-1971 гг.)
Таблица 2
| Месяц | |||||||||||||
| Число месяцев | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | Год |
| --- | --- | --- | --- | 0.2 | 0.7 | 0.8 | 2.5 | 4.3 | 2.6 | 0.7 | 0.1 | 9.4 | |
(по Л. С. Минкиной и Н. А. Безрукову)
Тропические циклоны часто развиваются из небольших депрессий, смещающихся с Африканского континента на Атлантический океан, набирая силу, они очень опасны для островов Вест-Индии и юга Северной Америки.
Температура.
Атлантический океан из-за большой протяженности с севера на юг, узости в районе экватора и связи с Северным Ледовитым океаном, в целом на поверхности холоднее Тихого и Индийского океанов. Средняя температура воды на поверхности +16,9°, в то время как в Тихом +19,1°, Индийском +17°. Отличается и средняя температура толщи всей водной массы Северного и Южного полушарий. Благодаря Гольфстриму средняя температура воды Северной Атлантики 11+6,3°, южной +5,6°. В целом же, как и в других океанах, температура поверхностных вод понижается от экватора к полюсам, а также с запада на восток. Наличие теплых течений поддерживает температуру воды на западе океана на 20° с.ш. 27°, в то время как на востоке всего 19°. Хорошо прослеживаются и сезонные изменения температур. Самая низкая температура регистрируется в феврале на севере и в августе на юге океана, а самая высокая — наоборот. Суточные же колебания температур поверхностного слоя невелики, в тропиках они составляют 0,4°, в более высоких широтах — 0,5° по Цельсию. Годовая амплитуда температур у экватора не более 3°, в субтропических и умеренных широтах 5-8°, в полярных 4° по Цельсию. Значителен горизонтальный градиент температур поверхностного слоя в местах встречи холодных и теплых течений. Например, Восточно-Гренландского и Ирмингера, где разница температур в 7° в радиусе 20-30 км обычное явление.
Годовые колебания температур четко прослеживаются в поверхностном слое до 300-400 м. До глубины 1000 м очень малы, а глубже 1000 м совсем ничтожны.
Изменение температур воды с глубиной в Северной Атлантике представлено в таблице 3
Таблица 3
|
Глубины (м) | Место и месяц измерения (°С) | ||
| 61° 06' с.ш. 3°12' в.д. август | 29° 56' с.ш. 59° 33' д. Июль | 30° 32' с.ш. 26°01'. з.д. август | |
| 0 | 12,35 | 22,65 | 27,49 |
| 50 | 8,38 | 20,65 | 27,51 |
| 100 | 7,49 | 19,36 | 18,23 |
| 400 | 2,05 | 17,06 | 7,85 |
| 600 | 0,40 | 14,30 | 5,49 |
| 1000 | 0,85 | 6,73 | 4,46 |
| 2000 | — | 3,70 | 3,55 |
| 3000 | — | 2,91 | 2,68 |
| 5000 | — | 2,14 | — |
(по А. Циргофферу)
В последнее десятилетие в науке появилось новое направление: изучение влияния аномалий температур океанических вод на погоду Европы, в частности. По предложению академика Г.И. Марчука наблюдения проводились в небольших регионах. Там, где наиболее активно и интенсивно происходит теплообмен между океаном и атмосферой. Они получили название ЭАЗов — энергетически активные зоны. В Атлантике выделено 4 типа зон: Норвежская, Ньюфаундленская, зона Гольфстрима, Атлантическая тропическая. 4 раза в год проводятся наблюдения на полигоне размером 1500х2000 км. Программу выполняют научно-исследовательские суда экспедиционного флота нашей страны. По результатам работ установлено, что наибольшее взаимодействие в системе океан—атмосфера происходит в зимнее полугодие. Все параметры замеров с помощью зондов многоразового и одноразового действия поступают на ЭВМ где, и они обрабатываются.
Соленость.
Атлантический океан самый соленый из всех океанов. Содержание солей в водах Атлантики составляет в среднем 35,4%, что больше, чем соленость Тихого, Индийского и Северного Ледовитого океанов. Распределение солености не всегда является зональной, во многом она зависит от ряда причин: количества и режима атмосферных осадков, испарения, притока вод из других широт с течениями и количества пресных вод, доставляемых реками. Самая высокая соленость наблюдается в тропических широтах (по Гембелю) — 37,9%, в Северной Атлантике между 20 и 30° с.ш., в Южной между 20 и 25° ю. ш. Здесь господствует пассатная циркуляция, мало осадков, испарение же составляет слой в 3 м. Пресных вод почти не поступает. Несколько больше солёность и в умеренных широтах Северного полушария, куда устремляются воды Северо-Атлантического течения. Соленость в приэкваториальных широтах 35%. Прослеживается изменение солености с глубиной: на глубине 100-200 м она составляет 35%, что связано с подповерхностным течением Ломоносова. Установлено, что соленость поверхностного слоя не совпадает в ряде случаев с соленостью на глубине. Резко падает соленость и при встрече различных по температуре течений. Например, южнее острова Ньюфаундленд, при встрече Гольфстрима и Лабрадорского течения на незначительном расстоянии соленость падает от 35% до 31-32%. Интересной особенностью Атлантического океана является существование в нем пресных подземных вод — субмаринные источники (по И. С. Зецкеру). Один из них давно известен морякам, он расположен восточнее полуострова Флорида, где корабли пополняют запасы пресной воды; это 90-метровое "пресное окно" в соленом океане. Вода поднимается на поверхность и бьет на глубине 40 м. Это типичное явление разгрузки подъемного источника в области тектонических нарушений или районах развития карста. (На Флориде есть карст). Когда напор подземных вод превышает давление столба морской воды, происходит разгрузка — излияние подземных вод на поверхность. Недавно была пробурена скважина на материковом склоне Мексиканского залива у берегов Флориды, в 48 км от города Джонсонвилл. Пробурили скважину на глубине 250 м, вырвался столб воды высотой в 9 м, вода была пресной. Поиски и исследование субмаринных источников только начинаются.
Биология.
Атлантический океан — часть Мирового океана, и основные особенности его биологической структуры, естественно, подчиняются глобальным закономерностям пространственного распределения жизни, общим с другими океанами. Некоторые специфические черты биологии Атлантического океана определяются такими его особенностями, как наибольшая среди других океанов меридиональная протяженность и наименьшая ширина; относительно наиболее развитый шельф (около 10% площади); наличие больших придаточных бассейнов средиземноморского типа (Мексиканский залив, Карибское море, система Средиземного моря); мощное развитие Гольфстрима, оказывающего огромное влияние на всю Северную Атлантику; интенсивность меридионального переноса глубинных вод; четкая выраженность субтропических апвеллингов у восточных берегов.
Количественное распределение жизни.
3.1. Фитопланктон и первичная продукция.
В составе фитопланктона (одиночные и колониальные пелагические водоросли) почти повсюду, как и в других районах Мирового океана, по числу клеток и биомассе доминируют диатомовые водоросли, но в тропической зоне важное количественное значение принадлежит также перидинеям и кокколитофоридам. Количественное распределение фитопланктона соответствует циркумконтинентальной и шпротной зональности океана, но существенно различается в основных биогеоценозах эпипелагиали[1]. Наибольшая численность и биомасса планктонных водорослей наблюдаются в неритических водах, особенно там, где имеет место обогащение поверхностных горизонтов биогенными элементами в результате сезонных процессов (умеренные широты обоих полушарий), прибрежных апвеллингов (северо-западная и юго-западная Африка, банка Кампече в Мексиканском заливе) или речного стока (предустьевые участки Амазонки и Конго). При этом в средних широтах, где наиболее явно выражена биологическая сезонность, различия в численности и биомассе водорослей очень велики. В тропической зоне с круглогодичной вегетацией фитопланктона максимальная биомасса превышает минимальную только в 4—10 раз, а нередко и меньше.
В открытом океане фитопланктона, как правило, заметно меньше, чем у берегов, и здесь особенно четко проявляется широтная зональность в распределении его количественных показателей. В арктических и антарктических районах биомасса фитопланктона обычно довольно низка. Биомасса водорослей заметно повышается в средних широтах обоих полушарий (10 г/м3 и более), затем достигает минимума в центральных круговоротах (часто всего лишь 0.001 г/м3) и вновь повышается (до 0.1 г/м3 и более) у экватора.
В целом акватория океана разделяется на олиготрофные и эвтрофные участки, границы которых могут быть грубо проведены по изолиниям среднегодовой численности клеток водорослей, равным 10 кл/л (что примерно соответствует средней биомассе 0.001 г/м3); районирование эвтрофных вод может быть дробным (Семина, 1977а).
Продуцирование органического вещества фитопланктоном определяется интенсивностью фотосинтеза, зависящего от поступления доступной водорослям части солнечной радиации и условий снабжения верхних горизонтов океана биогенными элементами. Распределение первичной продукции по акватории океана во многом сходно с районированием по количеству фитопланктона и отличается от последнего лишь некоторыми деталями. Самыми продуктивными являются районы, характеризующиеся наиболее быстрой регенерацией биогенов, а именно зоны прибрежных подъемов вод, дивергенций течений и часто повторяющихся сгонных явлений (побережье северо-западной и юго-западной Африки, юго-восточное побережье Южной Америки и др.), а также некоторые внутренние моря (Азовское, Северное, отдельные участки Мексиканского залива; Кобленц-Мишке, 1977). Суточные величины первичной продукции варьируют от 0.02—0.03 г с/м3 в срединных частях центральных круговоротов (например, в Саргассовом море) до 3—5 г с/м3 у берегов Намибии. Средняя для всего океана первичная продукция составляет 0.19 г с/м3/сут (Кобленц-Мишке и др., 1970), а суммарная годовая продукция углерода достигает 7.3-103 т (из 23-10° т, ежегодно продуцируемых во всем Мировом океане). Продукция донных водорослей — лтакрофитов — и цветковых растений выражается величиной, на два порядка меньшей (Возжинская, 1977), и может не приниматься во внимание.
В пространственном распределении первичной продукции, как и в распределении других количественных биологических характеристик, отчетливо заметны оба типа зональности — широтная и циркумконтинентальная.
3.2. Зоопланктон и вторичная продукция.
Органическое вещество, продуцируемое водорослями, а также вторичное органическое вещество, синтезируемое морскими бактериями детрита, представляет собой основу дальнейшего развития жизни в океане и распределяется по сложной системе трофических связей. Поток энергии идет от фитопланктона и бактерий к растительноядному зоопланктону, а затем через хищный планктон нескольких трофических уровней к нектонным рыбам, кальмарам и китообразным. Биомасса мезопланктона (его основу составляют пелагические ракообразные, прежде всего копеподы) в верхнем продуцирующем слое[2] в высоких и средних широтах сильно варьирует по биологическим сезонам, достигая максимума в летнее время (на карте в этих районах показаны именно наибольшие значения), а в тропических и экваториальных водах она слабо изменяется в течение года. Наибольшие показатели биомассы (до 0.3—0.5 г/м3 и больше) отмечаются в умеренных широтах Северного полушария — в Северном море, в районе банки Джорджес. Это объясняется интенсивной зимней эвтрофикацией поверхностных горизонтов и быстрым перемешиванием вод с наступлением биологической весны, начинающейся в марте—июле (чем дальше к северу, тем позже) и сопровождающейся резкой вспышкой численности планктона. Аналогичная картина имеет место на юге океана — в Субантарктике, где также регистрировались отдельные значения биомассы порядка 0.3—0.4 г/м3, хотя осредненные для летнего сезона цифры (0.1—0.2 г/м3) заметно ниже. Эти показатели, как отмечается Н. М. Ворониной (1975), обусловлены разновременностью сезонных процессов в этой широтной зоне, в результате чего концентрация разных видов зоопланктона у поверхности происходит со сдвигом во времени и недостаточно характеризует ее истинную продуктивность. Высокие значения биомассы наблюдаются также в районах интенсивных апвеллингов у берегов Африки—до 0.5—1.2 г/м3, у Намибии, в локальном районе над банкой Кампече — 0.3—0.5 г/м3, на Патагонском шельфе. Самые низкие значения показателей характерны для срединных частей центральных круговоротов (0.01—0.25 г/м3) и Средиземного моря (Богоров и др., 1968). Таким образом, в количественном распределении зоопланктона вполне очевидны все главные черты биологической зональности океана.
Приведенные выше цифры относятся только к мезопланктону и не учитывают более крупных животных (длиной свыше 3 см), объединяемых в категорию макропланктона, или микронектона (эвфаузииды, креветки, мелкие рыбы и головоногие, а также медузы, гребневики, сифонофоры, сальпы и др.). Распределение биомассы этих животных по площади океана не поддается пока картированию в связи с трудностями их количественного облова. Имеющиеся данные показывают, однако, что макропланктон на средних глубинах составляет в разных районах от 15 до 35% массы мезопланктона даже без учета кишечно-полостных и оболочников (Шарин, Несис, 1977).
Сравнивая биомассы фито- и зоопланктона, можно заметить, что цифры, характеризующие их количественное распределение, близки по величине, а во многих участках океана концентрации планктонных животных даже выше, чем водорослей. Иные результаты получаются при сравнении первичной и вторичной продукции, так как в течение года число генераций фитопланктона гораздо больше, нежели зоопланктеров, поэтому и отношение продукции к биомассе (коэффициент Р/В) у фитопланктона значительно выше, оно составляет около 400 по сравнению с 2.5—4 в среднем для зоопланктона (Моисеев, 1969). Суммарная вторичная продукция океана, по-видимому, примерно в 10 раз меньше его первичной продукции.
Бентос.
Важнейшая закономерность в количественном распределении бентоса состоит в общем, убывании его биомассы с глубиной, причем на литорали и сублиторали очень резко выражена неравномерность в распределении количественных характеристик по площади в соответствии с неравномерностью отложения детрита — основного источника питания донных животных. Приводимая карта[3] показывает преимущественно распределение биомассы глубже 2000 м, так как точные данные по меньшим глубинам для многих районов Атлантического океана отсутствуют.
Об обилии бентоса на шельфе дают представление следующие цифры: у берегов Восточной Гренландии на глубине 10—300 м он составляет 20—1960 г/м2, у берегов Намибии—100—150 г/м2, на шельфе Южной Америки—20—200 г/м2 и т. д. (Марти, Мартинсен, 1969). Очень высокими показателями характеризуется биомасса донных водорослей – макрофитов — бурых (фукусовых, ламинариевых и др.), в меньшей степени зеленых и красных, а также морских трав. В умеренных широтах масса водорослей составляет в среднем около 35 кг/м2, но может достигать и более высоких значений (сотни килограммов на 1 м2), в тропической зоне она, как правило, не превышает 1—2 кг/м2 (Возжинская, 1977).
В количественном распределении бентоса явственно проявляется циркумконтинентальная зональность, выражающаяся в повышенной биомассе донных животных вдоль берегов всех континентов и у крупных островов (Гренландия, Исландия). Этот эвтрофный периферический «пояс» связан не только с шельфом и материковым склоном, он распространяется также и на прилегающие участки ложа океана — «прибрежную» абиссаль, в которой биомасса обычно гораздо больше, чем на сходных глубинах в открытом океане (Филатова, 1977).
В океанической абиссали распределение бентоса подчиняется правилам широтной зональности. Наименьшие значения биомассы — 0.005 г/м2 и ниже — зарегистрированы в олиготрофных районах в границах центральных круговоротов обоих полушарий. В экваториальной зоне биомасса возрастает в 10 раз (0.054 г/м2), но особенно высока она за пределами тропиков — между 50° и 65° с. ш., например, ее значения выражаются цифрами 1—5 г/м2 и больше.
Общая картина количественного распределения бентоса находится в прямой зависимости от различий в продуктивности поверхностных вод океана, так как исходным источником пищи для всех донных животных служит население пелагиали. Органическое вещество, продуцируемое в верхних горизонтах и перераспределенное в толще воды, попадает на дно в результате процессов седиментации и осадконакопления, и количественные различия в поступлении этого вещества определяют трофические условия существования донной фауны. Как указано выше, олиготрофные участки, расположенные в центральных круговоротах, и окружающие их по периферии эвтрофные участки сильно различаются по биомассе бентоса. Биомасса донных животных в желобах Пуэрто-Рико, Кайман и Романш, находящихся в малопродуктивных районах, всего 0.03—0.59 г/м2, что на 2—3 порядка меньше, чем в Южно - Сандвичевом жёлобе — 8.88 г/м2.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 284; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!