Книга: Мир океана. Море живет

Глава 1. Калейдоскоп событий

<<< Назад Часть I На рубеже земли и моря

Вперед >>> Глава 2. За полярным кругом

Глава 1. Калейдоскоп событий

Самая непостоянная среда обитания

Существует немало вопросов, которые на первый взгляд кажутся очень простыми, однако на самом деле ответить на них не так-то легко. Вот один из таких вопросов. Где проходит граница океана? Казалось бы, чего проще? Каждому ясно, что эта граница проходит там, где морская вода соприкасается с сушей.

Но не будем торопиться с ответом. Вспомним, что вода в океане никогда не стоит на одном уровне: она то поднимается, то опускается. Размах колебаний подчас довольно значителен. В Баренцевом море 4–5 метров, в некоторых частях Белого моря — 10 метров, а в заливе Фанди на Атлантическом побережье Канады даже 18 метров. Если берег пологий, то линия воды в прилив отстоит от линии воды в отлив очень далеко, иногда на несколько километров. Вот теперь и укажите точно, где кончается суша и где начинается море.

В океанологии граница океана обозначается линией ноля глубин. Она соответствует наиболее низкому стоянию воды в отлив. Таким образом, океанологи формально считают океаном только то пространство, которое всегда покрыто водой. Естественно, что истинная граница суши проходит там, куда никогда не накатываются морские волны, то есть на уровне самого высокого стояния воды во время прилива. Между границами океана и суши проходит более или менее широкая полоса промежуточной зоны, называемая литоралью.

Литораль периодически оказывается то в водной, то в воздушной среде, и это чрезвычайное обстоятельство накладывает глубокий отпечаток на жизнь литоральных организмов — тех животных и растений, которые избрали местом для поселения пространство между морем и сушей. Подъем и спад воды на литорали носят регулярный характер и зависят от астрономических причин — положения на небосводе Луны и Солнца.

Чаще всего наблюдаются правильные полусуточные приливы, при которых вода дважды поднимается и опускается в течение одних суток, точнее, в течение 24 часов 50 минут. Таким образом, время наступления приливов и отливов каждый день сдвигается на 50 минут. В некоторых местах за этот период времени уровень воды поднимается и опускается лишь по одному разу (суточные приливы).

Амплитуда приливной волны зависит от географического положения и меняется в течение лунного месяца. Каждые 14 дней уровень воды в отлив приближается к нолю глубин (то есть к самому низкому стоянию) и поднимается в прилив очень высоко. Приливная волна достигает крайних отметок (сизигийные приливы) лишь при благоприятной астрономической ситуации, когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной линии. Когда же Луна в своем движении вокруг нашей планеты отклоняется от этой линии на 90 градусов, высота приливной волны предельно уменьшается (квадратурные приливы). Таким образом, за лунный месяц (28 дней) наблюдаются две квадратуры и два сизигия.

Естественно, что для обитателей литорали характер приливов имеет первостепенное значение. Попеременно они оказываются то в воздушной, то в водной среде. То их треплют волны, то обдувает ветер. Если отлив приходится на полдень, их обжигает солнце; если в это время идет дождь, то их окатывают потоки пресной воды.

Многие организмы живут при нестабильных условиях, но, несомненно, самая переменчивая обстановка уготована населению приливно-отливной зоны. Можно только сожалеть, что Козьма Прутков этого не знал. Его известный афоризм «Некоторые образцом непостоянства выставляют мужчину, другие женщину; но всякий умный и наблюдательный петербуржец никогда не согласится ни с тем, ни с другим, ибо всего переменчивее петербургская атмосфера» явно ошибочен. На самом деле переменчивее всего условия жизни на литорали. В справедливости последнего мы еще не раз убедимся.

Главным фактором, воздействующим на распределение литоральных организмов, несомненно, служит характер приливно-отливных колебаний уровня моря. Верхний отдел литорали заливается только в период сизигийных приливов. Таким образом, в течение нескольких дней подряд все его население (если оно не способно передвигаться) окружено воздушной средой и должно подчиняться законам жизни на суше. Нижний отдел литорали, напротив того, почти постоянно покрыт морской водой. Лишь в период сизигиев он обнажается на несколько часов при каждом отливе. Средний же отдел при любых приливах характеризуется периодическим ежедневным осыханием и погружением.

На Белом море во время прилива волны плещутся у самой кромки леса…

…но проходит шесть часов — и морское дно обнажается на десятки метров от берега.

Понятно, что в верхнем отделе живут преимущественно такие растения и животные, которые могут длительное время обходиться без воды. В нижнем горизонте поселяются организмы, способные выдерживать вне водной среды лишь несколько часов. Для обитателей среднего горизонта постоянная смена среды — одно из обязательных условий существования.

В силу этих причин население литорали располагается тремя поясами. Иногда, особенно на отвесных скалах, можно насчитать до 8 и более отчетливых поясов, каждый из которых составляют один-три преобладающих вида.

Видовой состав населения литорали меняется в зависимости от географического положения, но приспособления к жизни в условиях «самой непостоянной среды обитания» очень сходны. В результате многие даже не близко родственные и живущие далеко друг от друга организмы приобретают внешнее сходство и ведут себя удивительно одинаково. В литоральных биоценозах они играют одинаковые роли. По образному выражению академика Л. Зенкевича, «литораль различных побережий земного шара — это пьеса с одними и теми же действующими лицами, но разыгрываемая в разных местах различными актерами».

Прибывающая вода приносит на литораль множество пассивно плавающих растений и животных. Это уже знакомые нам одноклеточные водоросли, простейшие одноклеточные животные, крошечные рачки, личинки различных морских животных, медузы и др. Они получили общее название планктона (в переводе с греческого слово «планктон» обозначает «блуждающий»). Планктонные организмы либо вовсе не способны самостоятельно передвигаться, либо плавают крайне медленно. Они носятся вместе с морскими течениями, и потому срок пребывания их в зоне литорали ограничен временем прилива. Планктон играет в жизни коренного литорального населения очень важную роль, так как им питается большая часть животных приливной зоны.

Что же представляет собой коренное население литорали? Все это донные организмы, часть из которых способна передвигаться, тогда как другие лежат на дне неподвижно или даже прирастают к скалам, камням, водорослям. Некоторые живут в грунте. В своей совокупности такие организмы получили название бентоса (древнегреческое слово «бентос» означает «глубинный»).

Бентические животные, способные быстро передвигаться, ведут себя при смене уровня воды подобно рыбам — они появляются на литорали лишь на период прилива, а затем уходят в более глубокие зоны. Все остальные, то есть прикрепленные, неподвижно лежащие, зарывающиеся и медленно ползающие, неизбежно остаются на своих местах. Они-то и составляют коренное литоральное население, живущее в условиях, которые меняются как узор в калейдоскопе.

Итак, жизнь на стыке моря и суши носит двойной, или, как говорят ученые-гидробиологи, амфибийный, характер. Преимущественно литораль заселена организмами морского происхождения. Только во время спада воды на ней можно увидеть некоторых насекомых, а также птиц. Последние кормятся морскими моллюсками, рачками, маленькими рыбками, оставшимися в лужах, и другими животными. С наступлением прилива птицы покидают литоральную зону, а на смену им вместе с водой приходят рыбы, которые, в свою очередь, набрасываются на богатую пищу. Таким образом, коренное население приливно-отливной зоны периодически подвергается нашествию полчищ то морских, то наземных врагов, ни минуты не зная покоя.

То мокнут, то сохнут

Пока литораль залита водой, ее коренное население весьма активно. В этот период оно дышит и питается. Подвижные организмы бродят в поисках пищи, водоросли колышутся в волнах и тянутся к свету. При отливе многим обитателям моря грозит гибель как от высыхания, то есть от потери влаги тканями тела, так и от удушья, ибо их органы дыхания способны функционировать только в водной среде. Кроме того, в это время снижается и фотосинтез, так как водоросли под влиянием собственной тяжести целыми копнами ложатся на грунт и свет проникает лишь в поверхностный слой их куч. Таким образом, при спаде воды жизнь на литорали замирает. Благополучно перенести период осыхания обитателям литорали помогают особенности их строения и поведения.

Как только падает уровень воды, все, кто способен передвигаться, спешат в укрытия. Морские звезды, рачки, брюхоногие моллюски забираются под груды водорослей, на нижнюю сторону валунов, в расщелины скал, собираются в понижениях грунта, которые при отливе становятся лужами и «ваннами». Зарывающиеся морские черви и двустворчатые моллюски уходят в глубину своих норок и трубок, где всегда остается вода, и это помогает им перенести неблагоприятный период.

Неподвижно лежащие на грунте и прикрепленные животные обычно имеют раковины и панцири. Они плотнее замыкают свои створки и крышечки и таким способом сохраняют необходимую для жизни влагу. В связи с уменьшением активности у них падает и расход кислорода. Нежные, лишенные раковин животные, например актинии, сморщиваются, съеживаются, втягивают внутрь щупальца. Объем их тела сильно уменьшается, а вместе с тем сокращается и поверхность испарения. Водоросли при отливе сохраняют влагу вследствие густоты их разрастаний: иссушающие лучи солнца и ветер не в силах проникнуть в глубь водорослевых копен.

Среди обитателей литорали имеется немало и таких, которые одинаково хорошо чувствуют себя как на воздухе, так и в воде. К ним относятся главным образом различные ракообразные, в первую очередь крабы. Твердые покровы предохраняют от высыхания их жабры, расположенные в особой влажной камере — жаберной полости. Крабы способны и плавать и бегать, отыскивая пищу и в воде, и на осушной зоне во время отлива. Некоторые крабы в период отлива даже более активны. Столь же активны при отливе небольшие тропические рыбки — илистые прыгуны, или периофтальмусы. Обитают они в зарослях мангровых растений и способны забираться довольно высоко на ветви. Благодаря темной окраске периофтальмус не заметен ни для врагов, ни для своих жертв (мелких подвижных литоральных животных). Он прекрасно видит на воздухе и для захвата добычи или спасаясь от преследования делает большие скачки. Поймать его на осушке очень трудно, но возможно. Нашей научной группе, впервые попавшей в тропики, удалось поймать нескольких таких илистых прыгунов. Их поместили в банку с водой и занялись другой работой. Через час все периофтальмусы в банке погибли. Оказывается, эти рыбы дышат не только с помощью жабр, но и всей поверхностью кожи. Кожное дыхание обеспечивает рыбе длительное пребывание вне воды, она только нуждается в периодическом смачивании поверхности тела. При высокой температуре растворимость кислорода в воде незначительна, и, помещенные в банку, периофтальмусы быстро задохнулись. Как ни парадоксально это звучит, но наши рыбы утонули.

Литоральные организмы в своем приспособлении к условиям регулярно меняющейся среды зашли настолько далеко, что в иной обстановке существовать не могут. Они должны периодически то сохнуть, то мокнуть.

Сопротивляющиеся и покоряющиеся

Море редко бывает спокойным, обычно по его поверхности катятся волны и одна за другой обрушиваются на берег. Постоянно движущиеся массы воды способствуют разрушению берегов, даже если они сложены из самых прочных пород, таких, как гранит и базальт. Во время шторма сила прибоя на открытом побережье достигает невероятной, почти фантастической величины. Известный французский специалист по динамике моря В. Романовский высчитал, что волна высотой 7,5 метра, распространяясь со скоростью 15 метров в секунду, на одном метре своего гребня развивает мощность около 750 лошадиных сил. Вот что он пишет по этому поводу: «Если волны наталкиваются на препятствие в виде вертикальной стенки, их энергия быстро рассеивается. Взбросы воды достигают значительной величины, а брызги относятся ветром на дальнее расстояние. Давление штормовых волн на стенки молов или дамб огромно. Во Франции было зарегистрировано давление порядка 70 тонн на 1 квадратный метр и скорость взбросов около 250 километров в час. Американцы пробовали вести измерения во время сильных штормов, но приборы разбивало в куски. При такой мощи нечего удивляться тем разрушениям, которые причиняют волны гидротехническим сооружениям. Так, известен случай, когда волнами были сдвинуты бетонные блоки мола в 2600 тонн».

И вот эта титаническая сила обрушивается на обитателей литорали.

Как это ни удивительно, прибрежная зона, на которую так щедро расходует свою энергию океан, буквально насыщена жизнью. Даже отвесные скалы, о которые постоянно бьются прибойные волны, на самой границе воды и воздуха покрыты сплошным живым ковром. Скалистые берега северных морей во время отлива окаймляются видной уже издали трехцветной лентой. Ее верхняя полоса соответствует поселению маленьких рачков — балянусов, или морских желудей, имеющих раковину ярко-белого цвета. Под ними находится пояс бурых водорослей, а еще ниже скала сплошь обрастает иссиня-черными моллюсками — мидиями.

Краса тропических морей — коралловые рифы достигают наиболее полного развития именно в прибойных участках. Дело в том, что многие литоральные организмы очень чувствительны к недостатку кислорода, а в прибое создаются самые благоприятные условия для аэрации. Ударяясь о берег, волны разбиваются в мелкие брызги и каскадами падают в море, увлекая за собой пузырьки воздуха.

Конечно, прибой, разрушающий бетон и гранит, представляет собой грозную силу для живых организмов с их нежными тканями. Кроме того, обитатели литорали постоянно подвергаются угрозе быть смытыми и унесенными в непривычную для них обстановку открытого моря или же разбиться о прибрежные камни. Наконец, некоторые из них, прежде чем окончательно поселиться на прочном грунте, проходят планктонную личиночную стадию. Чтобы превратиться во взрослый организм, личинка должна осесть на дно, прикрепиться к нему. Волны же постоянно препятствуют оседанию личинок.

Балянусы питаются только во время прилива.

Многие литоральные животные противопоставляют силе прибоя крепкие раковины, обтекаемую форму тела, способность прочно удерживаться на гладкой поверхности скалы или камня. Они сопротивляются всеми доступными им средствами. Раковина рачка-балянуса не более одного сантиметра в диаметре, но она так прочно прирастает своей подошвой к скале, что отделить ее можно лишь при помощи молотка и зубила. Материалом для постройки раковины служит известь, выделяемая железами особой кожной складки, окружающей рачка. Само животное по массе в десять раз менее раковины. Рачок в течение всей жизни, слой за слоем, наращивает толщину своего наружного скелета, но стоит ему погибнуть, как прочность сцепления со скалой нарушается и раковина отваливается.

Для прибойных участков каменистых и скалистых берегов очень характерны небольшие моллюски, которые получили название морских блюдечек. Форма раковины блюдечка ширококоническая, всю площадь открытого снизу основания конуса занимает мускулистая нога моллюска. Животные способны медленно передвигаться по скале, поедая водорослевые пленки. Во время прибоя нога морского блюдечка действует как вакуумная присоска, причем края раковины плотно прижимаются к поверхности скалы. Оторвать морское блюдечко от места прикрепления столь же трудно, как отделить друг от друга магдебургские полушария. Поэтому прибой, какой бы силы он ни достигал, не может сбросить маленького моллюска со скалы. Чтобы добыть его, нужно нарушить вакуум, для чего достаточно подсунуть под край раковины лезвие тонкого ножа.

На прибойных участках скал северных морей во множестве поселяются черные двустворчатые моллюски мидии.

Мидии удерживаются в бурунах при помощи особых прочных шелковистых нитей, так называемого биссуса, вырабатываемого специальной биссусовой железой. Сопротивляться ударам волн мидиям помогает прочная раковина, имеющая к тому же обтекаемую форму. Густота поселения этих моллюсков в прибойных участках поистине удивительна. По данным Т. Матвеевой, долгие годы изучавшей биологию северных моллюсков, на отвесных скалах мурманского побережья масса мидий на одном квадратном метре достигает 12–21 килограмма.

В прибойных частях кораллового рифа можно видеть весьма странных морских ежей — гетероцентротусов с толстыми сигарообразными иглами, которыми животное прочно расклинивает свое тело в подходящей полости рифа. Сам еж величиной всего лишь с небольшое яблоко. Он ничем не прикреплен к рифу, а только упирается иглами в стенки убежища, однако силы руки не хватает, чтобы вытащить его оттуда.

Морской еж коралловых рифов гетероцентротус упирается в стенки своего убежища толстыми иглами, похожими на сигару или карандаш.

Морские желуди, мидии, блюдечки, еж-гетероцентротус и другие подобные им животные с прочными раковинами и панцирями выживают в прибойных условиях потому, что активно им сопротивляются. Все они невелики по размерам, и в этом также заключается их спасение. Для крупных, вытянутых в длину организмов никакой скелет не может служить защитой, он неизбежно будет разбит, сломан или погнут, не поможет им и мускульная сила. Между тем в прибойных участках моря растут длинные водоросли, здесь поселяются колонии роговых кораллов и гидроидов (представителей типа кишечнополостных), встречаются изящные морские лилии (животные из типа иглокожих) с длинными нежными руками; все они выживают в этих условиях благодаря эластичности или членистому строению. Подобно веревке или цепи, они бьются в бурунах вместе с волнами и извиваются вместе с течениями, оставаясь неповрежденными. Эти организмы покоряются силам стихии. По меткому выражению академика С. Зернова, они выживают в прибойной зоне потому, что «отдают свое тело на волю волн и течений».

Нежная бесстебельчатая морская лилия изгибает свои длинные руки вместе со струями воды.

Литоральная водоросль кораллина имеет членистое строение, что предохраняет ее от разрушительного действия прибоя.

Из огня да в полымя

Вода обладает большой теплоемкостью. Она медленно нагревается, но так же медленно отдает свое тепло. Температура воздуха, напротив, очень изменчива. Ночью он остывает, а днем быстро нагревается. Кроме того, на температуру воздушной среды огромное влияние оказывают ветры. Переместившиеся теплые воздушные массы могут вызвать оттепель среди морозной зимы, а холодные ветры подчас заставляют нас дрогнуть в разгар летнего сезона.

Тепловой режим литорали особенно сложен. Если температура морской воды равна температуре воздуха над морем, то и в прилив, и при спаде воды литоральное население находится в одинаковых температурных условиях. Но случается это очень редко. Обычно показания термометра, опущенного в воду, значительно отличаются от показаний термометра воздушного.

Самые резкие температурные колебания испытывает население литорали арктических морей. Так, на мурманском побережье Баренцева моря температура воды в течение года мало изменяется (летом от 7 до 8 градусов тепла, зимой от ноля до минус одного градуса), зато разница температур воздуха зимой и летом весьма значительна. В отдельные летние дни воздух у берегов нагревается до 20 градусов и даже до 30, а зимой его температура опускается ниже ноля на эту же величину. Таким образом, обитатели литорали подвергаются в течение года температурным колебаниям порядка 50–60 градусов, а в течение суток до 20–30 градусов. Несомненно, что у них должна была выработаться невосприимчивость к внезапным переменам температуры. Чтобы проверить это предположение, член-корреспондент АН СССР Ю. Полянский провел несколько чрезвычайно показательных экспериментов над литоральными животными Баренцева моря.

Испытанию подверглись небольшие многощетинковые черви из рода спирорбис и кладки яиц брюхоногих моллюсков. В Баренцевом море обитает несколько видов спирорбисов, но в опытах были использованы два. Один из них (спирорбис бореалис) типичный обитатель среднего горизонта литорали, другой же (спирорбис спириллум) живет несколько глубже (в верхних горизонтах сублиторальной зоны, на которую уже не распространяется действие приливов). Таким образом, первый из этих червей дважды в сутки находится вне воды, на воздухе, а второй — никогда, и на него не может действовать температура окружающего воздуха. Опыты показали, что черви литорального вида способны без вреда для себя выдерживать трехсуточное замораживание до –14 градусов. В течение нескольких часов они остаются живыми даже при понижении температуры до –20 градусов. Это вовсе не значит, что литоральные спирорбисы вообще предпочитают холод. Они так же легко переносят повышение температуры до +35 градусов. Близкородственный им сублиторальный вид оказался совершенно нестойким: получасовое охлаждение до –5 градусов вызывает гибель 70 процентов подопытных животных. Стоит еще немного понизить температуру или удлинить срок замораживания, как погибают все сублиторальные черви. Несколько легче они переносят нагревание, но и в этом значительно уступают своим литоральным собратьям — гибнут после пятиминутного пребывания в воде, нагретой до 28 градусов. Аналогичные результаты были получены при обследовании кладок двух видов (литоральных и сублиторальных) моллюсков из рода лакуна.

Вот какой удивительной выносливостью обладают обитатели арктической литорали: они прекрасно чувствуют себя в холодной воде, но могут переносить и перегрев и замораживание в период отливов.

У жителей тропиков опасность перегрева особенно велика. Солнце там очень жаркое, а прибрежный воздух так накален, что тридцатиградусная морская вода кажется даже прохладной. В связи с этим все население тропической литорали должно быть хорошо приспособлено к перенесению высоких температур. Так оно на самом деле и есть, зато им очень плохо приходится при неожиданном похолодании.

Во время одной из советских экспедиций к берегу Южно-Китайского моря стоял холодный для тех мест январь. Под утро термометр показывал 12–14 градусов. Пробыв в тропиках несколько месяцев, наши зоологи с непривычки зябли в своих легких рубашках без рукавов, когда, нагруженные всевозможным снаряжением, в очередной раз отправлялись на экскурсию к морю. Еще хуже, чем людям, приходилось крабам. Обычно эти проворные существа стремглав разбегаются, лишь только заметят опасность. Догнать несущегося по пляжу большого светлого краба-оциподу человек не в состоянии. Недаром китайцы называют его «белый конь». Очень трудно поймать и плоских черно-зеленых крабов-грапсусов, живущих на скалистых берегах. Издали можно наблюдать, как эти большие красивые животные греются на солнышке и медленно бродят по серому боку скалы, но стоит приблизиться, как все они с невероятным проворством скрываются в щелях. Из-за осторожности и стремительности они редко попадали в коллекцию экспедиции.

Однажды прохладным утром во время отлива участники экспедиции увидели на прибрежном песке прекрасного длинноногого «белого коня» с длиннющими стебельками, на концах которых помещаются глаза. До сих пор поймать такого краба им не удавалось — уж очень далеко он видел и быстро бегал. На этот же раз «белый конь» вел себя странно: при приближении людей не бросился стремглав в море, а, медленно перебирая лапами, поплелся вдоль пляжа. Он не был ни больным, ни дряхлым, а просто-напросто замерз, замерз при температуре 12 градусов выше ноля! Для обитателя тропиков это очень холодно. Через час, отогревшись на солнце, пленник буйствовал в большой картонной коробке.

Первая удача воодушевила экспедицию. Отложив другие работы, все принялись искать и собирать окоченевших крабов. За короткое время коллекция пополнилась как никогда раньше. Здесь были крабы всех видов, остающиеся на осушной зоне при спаде воды.

Интересно отметить, что оцепенение краба немедленно прекращалось, едва он оказывался в теплой морской воде.

Итак, ко всем превратностям жизни на литорали прибавляется еще и регулярная, часто крайне резкая смена температуры, причем отлив может нести с собой как жару, так и холод.

Свет и мрак

Условия освещенности на литорали зависят не только от времени суток, но и от уровня стояния воды. Над илистым дном, вблизи устьев рек и над другими участками побережья, где вода замутнена, с наступлением прилива литораль погружается во мрак даже днем. Из-за взмученных частичек ила видимость иногда падает до нескольких сантиметров. Поэтому обитатели илистых пляжей при поисках пищи не могут руководствоваться зрением, и многие из них вообще лишены глаз.

В то же время вовсе не следует думать, будто в прилив литораль всегда освещена слабее, чем в отлив. В конкретной обстановке дело обстоит далеко не так просто.

В полную воду благодаря рассеиванию света поверхностной рябью на литорали почти нет теней и все подводные предметы освещены гораздо равномернее, чем на воздухе. Поэтому дно на мелководье, если вода достаточно прозрачна, днем хорошо освещено. В тех местах, где много водных растений, особенно бурых водорослей, при спаде воды литораль затемнена не в прилив, а в отлив. Когда же приходит приливная волна, водоросли всплывают, и морское дно освещается косыми лучами солнца.

Привыкнув работать на каменистой литорали северных морей лишь во время отлива и хорошо зная полумрак, царящий между валунами под толстым слоем бурых водорослей, буквально поражаешься, увидев эти же места под водой. На месте хаотического нагромождения скользких водорослей колышется лес фантастических растений, образующих над головой ажурную крону. И все это залито светом. На дне виден каждый камешек, каждый моллюск и рачок.

Выше уже было сказано, что полный период колебания уровня моря не совпадает с продолжительностью суток. Поэтому наиболее высокое и наиболее низкое стояние воды может приходиться на любое время дня и ночи. Для населения литорали это обстоятельство далеко не безразлично. В светлое время на осушку прилетают кормиться птицы, ночью же они спят.

В тропических морях обитают моллюски из семейства ципреид, обладающие овальными глянцевитыми раковинами. Раковины эти идут на украшения; некоторые виды прежде служили в качестве денег, да и сейчас ценятся довольно высоко, так как коллекционируются любителями, которые усиленно их разыскивают и собирают во время отлива.

По ночам моллюски ципреи выползают на верхнюю сторону коралловых плит, чтобы питаться растущими там водорослями.

Красивая раковина тигровой ципреи.

Питаются эти моллюски налетом водорослей, образующимся на верхней стороне камней и обломков кораллового известняка, которые днем служат для них укрытием. С наступлением темноты ципреи выползают на поверхность каменных плит, и тогда их легко обнаружить во время отлива с помощью фонаря.

Не только ципреи, но и многие другие обитатели литорали избегают света. Это вполне объяснимо: на свету при отливе они беспомощны перед любым хищником.

Освещенность служит одним из главных регуляторов распределения животных на осушной зоне. Так, планктонные личинки уже упоминавшегося морского желудя благодаря глазкам отличают свет от темноты. Они движутся к светлой поверхности моря и в период, предшествующий прикреплению к опоре и превращению во взрослый организм, скапливаются в самом верхнем слое воды. Усики и передняя часть головы личинки видоизменены в орган прикрепления. Кроме того, у нее имеются специальные цементные железы, которые при соприкосновении с твердой поверхностью помогают прочно прирасти к ней. Вскоре после прикрепления личинка превращается во взрослое животное.

Иногда прямая зависимость между освещенностью и поведением животных кажется настолько очевидной, что других объяснений и не ищут. В результате приходят к неправильным выводам.

Долгое время считалось, что свет играет первостепенную роль в размножении этих самых морских желудей. Известно, что их личинки появляются из яиц еще осенью и всю долгую полярную ночь пребывают в материнском организме. С появлением же солнца происходит их вымет. Прямая зависимость между появлением солнца и выметом личинок казалась несомненной, пока научный сотрудник Мурманского биологического института И. Ржепешевский не провел простой опыт. Незадолго до окончания полярной ночи он набрал камней с морскими желудями, поместил их в аквариум и начал усиленно освещать. Несмотря на яркий свет вымета не последовало: морские желуди явно ждали какого-то другого сигнала. Пищей для их личинок служат одноклеточные водоросли, и И. Ржепешевский попробовал стимулировать нерест балянусов с помощью этих организмов. Вскоре он установил, что вымет личинок начинается, как только в сосуд с морскими желудями добавляют мельчайшие жгутиковые одноклеточные водоросли. В этом случае личинки появляются даже в темноте.

Теперь все стало понятно. Первые солнечные лучи вызывают начало размножения жгутиковых водорослей, и только после этого наступает черед нереста морских желудей. Связь между концом полярной ночи и началом вымета личинок, конечно, имеется, но в эту цепь вклинивается дополнительное звено: жгутиковые водоросли. Иногда таких звеньев может быть несколько.

Вода и соль

В каждом литре океанской воды растворено 35 граммов различных солей. Для морских животных и растений такая концентрация наиболее благоприятна. Поэтому в морях нормальной солености наблюдается большее разнообразие животного и растительного мира. В водах, содержащих меньше соли, фауна и флора беднее. В литре беломорской воды недостает до нормы всего лишь 5–10 граммов солей, и потому головоногих моллюсков в Белом море никогда не увидишь, там редко встречаются и морские ежи.

В довольно распресненном Черном море из иглокожих животных встречаются лишь мелкие змеехвостки (офиуры), а в Азовском их и вообще нет. Восточная часть Балтийского моря настолько опреснена, что настоящие морские фауна и флора там практически отсутствуют.

В морях с нормальной океанской соленостью угнетающему или губительному воздействию распреснения подвержены главным образом обитатели литорали. Во время спада воды прямо по осушной зоне текут пресные ручьи, в устьях рек соленая вода сменяется пресной. Особенно опасны для обитателей обнажившейся литорали дожди. В 1956 году ливнями были погублены значительные участки коралловых поселений на знаменитом Большом Барьерном рифе Австралии.

Гибель кораллов имела далеко идущие последствия: разлагающиеся мягкие ткани полипов отравили воду и вызвали смерть множества животных, в том числе и тех, которые обитают ниже приливно-отливной зоны.

При определенных условиях литоральным организмам угрожает также опасность переосолонения. В результате испарения воды из луж и «ванн» концентрация в них соли сильно возрастает. Только приход приливной волны объединяет «ванну» со всем Мировым океаном, уравнивает содержание соли и избавляет обитателей «ванн» от угрозы засоления заживо.

В чем же заключается опасность избытка или недостатка соли в воде?

Выше уже говорилось, что клетки всех животных содержат в себе ионы солей в определенной концентрации, близкой по составу к морской воде; в случае нарушения этого условия клетки погибают.

При распреснении под влиянием сил осмотического давления вода стремится проникнуть в ткани организма, а соли — уйти в окружающую среду. Если это происходит, то ткани разбухают от избытка влаги и наступают их необратимые изменения.

В процессе эволюции животные выработали различные приспособления, позволяющие им защищаться от нарушения водно-солевого режима.

Наиболее крупных результатов в области изучения этой проблемы добился член-корреспондент АМН А. Гинецинский. Им установлено три главных типа таких приспособлений.

Самый простой защитный механизм обнаружен у более примитивных животных и может быть проиллюстрирован на примере морского червя — пескожила, или арениколы. Пескожил, как видно из названия, обитает в грунте песчаных пляжей, где роет норки глубиной 30–40 сантиметров. Естественно, что во время отлива в норки может попасть пресная вода, но для пескожилов это не очень опасно.

Исследования показали, что они выносят опреснение до 50 процентов от нормы. Недостаток соли не оказывает на их организм вредного воздействия.

По мере усложнения организации ткани животных становятся более уязвимыми. На тех же пляжах и на той же глубине обитают песчаные ракушки из рода мия. Тело моллюска защищено от воздействия пресной воды двойной оболочкой — раковиной и лежащей под ней кожной складкой — мантией. Наружу из норки выступает лишь длинный вырост с двумя отверстиями — сифон. Через одно отверстие во время прилива вода поступает внутрь раковины, через другое выбрасывается. Этим обеспечиваются питание и дыхание моллюска. Если при отливе в норку, где живет мия, подлить немного пресной воды, отверстия сифона мгновенно замыкаются. Спустя некоторое время они снова открываются. Однако лишь только вода попадает внутрь, происходит новое замыкание. Моллюск как бы пробует воду на вкус. При замене пресной воды на морскую отверстия сифона уже не закрываются. Если в опресненную воду поместить моллюска с поврежденной раковиной, его ткани тоже повреждаются и он погибает.

Итак, более высокоорганизованные животные выработали иной механизм защиты. Он заключается в надежной временной изоляции от внешней среды и развитии специфических органов чувств. Эти приспособления имеют и свои недостатки: в распресненной воде у изолированных от внешней среды животных снижаются обмен веществ и активность, они не могут ни двигаться, ни питаться.

Высшего развития в приспособлении к условиям существования в быстро изменяющейся солености достигают ракообразные и рыбы. При попадании этих животных в распресненную среду их органы выделения начинают усиленно выводить из организма лишнюю воду. Одновременно через жабры в кровь всасываются соли натрия. В среде повышенной солености органы выделения выводят избыток солей; через жабры в организм всасывается вода и одновременно удаляются ионы натрия. Этот сложный физиологический механизм обеспечивает высокоорганизованным животным возможность легко переносить как распреснение, так и переосолонение среды и быстро приспосабливаться к растворам любой концентрации. Активность ракообразных и рыб при этом не изменяется. Лососевые, осетровые и другие проходные рыбы, живущие в море, свободно входят для икрометания в реки. Крабы, обитающие вблизи устьев рек, при отливе продолжают свою повседневную деятельность, несмотря на потоки пресной воды, попадающие на осушную зону.

Биологические часы

Австралийские рифовые цапли гнездятся вдали от моря, иногда на расстоянии 50 и более километров, но кормятся на литорали. Ежедневно стаи больших белых птиц покидают свои гнезда и устремляются к побережью, причем всегда прилетают на место кормежки в период низкого стояния воды. А ведь время отлива ежедневно сдвигается на 50 минут. Можно подумать, что цапли не только знают, который час, но еще сверяются с таблицей приливов!

Способность живых организмов определять время суток была известна давно. По преданиям Батый возил в своем войске петухов, чтобы они по утрам будили его воинов. На Руси издревле определяли время, предшествующее восходу солнца, по петушиному крику. Выражение «Еще третьи петухи не пропели», говорящее о раннем предутреннем часе, по сей день сохранилось в живом русском языке, а в сказках оно встречается на каждом шагу. Жизнедеятельность многих растений подчинена суточному ритму. Общеизвестно, что цветки каждого вида растений раскрываются в строго определенное время суток. Шиповник и мак в 4–5 часов утра, мать-и-мачеха — в 9–10 часов. Душистый табак раскрывает свои ароматные цветки к 8 часам вечера, а ночная фиалка на час позднее.

В некоторых ботанических садах специально высаживают растения, цветущие в различное время суток, на одну и ту же клумбу. В назначенное самой природой время, как по сигналу, венчики одних цветков раскрываются, а других закрываются. «Цветочные часы» отличаются необыкновенной точностью хода. Слова грузинской песни: «Розы пахнут по утрам, а фиалки по ночам» — удачно характеризуют зависимость жизнедеятельности растений от времени суток. Характеризуют, но не объясняют.

Прямая связь между раскрытием цветков и солнечным светом казалась настолько очевидной, что в течение многих столетий не требовала никаких объяснений. Но вот в 1729 году французский ученый де Мэран сделал поразительное открытие. Любому крестьянину было известно, что фасоль, бобы, горох и клевер (все это растения из семейства бобовых) на ночь складывают свои листочки, а с первыми лучами солнца вновь расправляют и поднимают их. Все полагали, что именно солнечный свет распрямляет листья. Так думал и де Мэран, но вот однажды он поставил горшки со своими бобами в совершенно темное помещение, а к утру листочки на всех растениях были раскрыты, как будто они освещались ярким солнцем. Так было установлено, что растения обладают каким-то скрытым механизмом, управляющим их суточным ритмом. 1729 год был годом рождения целой науки — учения о биологических часах. Особенно большие успехи в области изучения биологических ритмов благодаря появлению новых научно-технических средств достигнуты в последние годы. Теперь установлено, что в основе суточной ритмики живых организмов лежит работа так называемых внутриклеточных биологических часов.

В течение суток все клетки растений и животных изменяют не только интенсивность, но в ряде случаев и направление обмена веществ. Так, у зеленых растений в продолжение дня физиологические процессы направлены главным образом на осуществление фотосинтеза. В ночное время, когда фотосинтез невозможен, интенсивнее идет рост. Сложные процессы, происходящие в течение ночных часов в клетках бобовых, приводят в конце концов к поднятию листков. Таким образом, растение, пока солнце еще за горизонтом, подготавливается к более полному улавливанию света его лучей.

У животных в течение суток изменяется интенсивность дыхания, количество сахара в крови, у теплокровных — температура тела и т. д. Куры, как и большинство птиц, активны в светлое время суток, а ночью спят. Во время сна происходит восстановление утомившейся за день нервной системы. Петухи, просыпаясь еще ночью, начинают петь, приветствуя приближающееся утро. Они поют по утрам, даже если их поместить на несколько суток в полную темноту.

Внутриклеточные биологические часы, как и те приборы для отсчета времени, которые изготавливаются руками человека, периодически требуют корректировки хода. В природе имеется несколько синхронизаторов хода биологических часов с астрономическим временем. Главный из них — смена темного и светлого времени суток. Осенью, когда солнце встает позднее, позднее поют и петухи, так как восход каждый день делает небольшую поправку в показаниях их внутренних часов.

Советские ученые М. Лобашев и В. Савватеев провели весьма показательный опыт. Они воспитывали цыплят с первого дня жизни в необычном искусственном ритме: выключали свет в курятнике дважды в сутки с 12 до 16 и с 24 до 4 часов. Для подопытных птиц сутки стали короче в два раза. Они уже в 11 утра усаживались на насест и вскоре засыпали. Петухи исправно пели в темноте среди дня. К 16 часам курятник просыпался, все его население чистило перья, искало корм и вообще бодрствовало до полуночи.

В некоторых случаях корректировка хода биологических часов осуществляется не непосредственной сменой дня и ночи, а связанным с этим изменением температуры, интенсивности шума и т. д. Большую роль здесь играют физиологические процессы, происходящие в самом организме. А. Пушкин очень правильно подметил это обстоятельство, сказав, что «желудок верный наш Брегет».

Но как же объяснить поведение австралийских рифовых цапель? Очевидно, в своих действиях они руководствуются не одними биологическими часами, а двумя. Первые их часы настроены на обычный суточный ритм, другие на ритм приливов.

Коренное население литорали в еще большей степени зависит от несовпадающих суточных и приливных ритмов, и потому постоянно ведет двойной отсчет времени.

На илистых пляжах и в мангровых зарослях по берегам тропических морей живут крабы-сигнальщики. Название животного связано с его интересной особенностью. Самец краба имеет одну клешню огромного размера с ярким красным или оранжевым пятном. Сидя у входа в норку, он все время размахивает ею, как моряк-сигнальщик флагом. По-видимому, этими движениями крабы показывают, что у них «все в порядке». Стоит одному из них заметить опасность, как он прекращает подачу сигналов и скрывается в норке. Вмиг волна паники распространяется вокруг, и все крабы один за другим исчезают в своих убежищах, выставив наружу глаза, сидящие на длинных стебельках. Появление одного из сигнальщиков на поверхности остальные воспринимают как сигнал отбоя тревоги.

Крабы-сигнальщики.

Крабы-сигнальщики активны только при спаде воды, и в это время они бродят около своих норок в поисках пищи. С наступлением прилива животные забираются в норки. Цвет тела краба меняется в зависимости от освещенности. С рассветом крабы темнеют, это помогает им укрываться от глаз хищников. После захода солнца они становятся желтовато-белыми. Изменение окраски связано с перемещением темного пигмента по отросткам особых клеток. Когда пигмент собирается в центре клетки в небольшой комочек, краб светлеет; когда же красящее вещество равномерно располагается по всей клетке, краб становится темным. Темная окраска тела нужна крабу только во время дневных отливов, поэтому он темнеет раз в сутки, и максимум потемнения ежедневно наступает на 50 минут позднее, что соответствует ритму приливно-отливных течений. Чрезвычайно показательно, что правильность чередования светлой и темной окраски у крабов-сигнальщиков не нарушается при содержании их в полной темноте и вдали от моря. За месяц внутренние часы крабов ошибаются лишь на минуты.

Человек сконструировал часы, отсчитывающие не только секунды и минуты, но и дни. Биологические часы некоторых литоральных животных показывают также время лунного календаря, а есть и такие, которые «бьют» всего один раз в году. Выше уже говорилось, что морская вода заливает верхний горизонт литорали не ежедневно, а лишь два раза в месяц, во время сизигиев. В соответствии с этим поведение животных верхней литорали подчинено также полумесячному ритму.

На коралловых рифах Тихого океана живут крупные, до 40 сантиметров, кольчатые многощетинковые черви — зеленый еунице. На архипелаге Самоа они известны аборигенам под названием палоло. В течение года палоло нельзя увидеть, так как они прячутся в глубоких щелях кораллового полипняка. Когда на Самоа наступает весна, задние концы палоло переполняются половыми продуктами, отрываются и всплывают на поверхность моря. Это событие происходит всегда по ночам (на шестую, седьмую и восьмую ночи) после полнолуния в октябре, а потом еще раз в ноябре. Для самоанцев палоло — это и лакомство, и национальное блюдо, и повседневная пища. Они заранее рассчитывают время роения червей и готовятся к нему как к празднику. Все население деревни с вечера собирается на берегу напротив рифа. Начинаются танцы и песни. С наступлением темноты на риф посылают наблюдателей, которые в прежние годы держали в руках экзотические факелы из пальмовых листьев, а теперь обходятся обыкновенными электрическими фонариками. Палоло всплывают внезапно, и вода сразу становится густой, как вермишелевый суп. Разведчики пригоршнями черпают извивающуюся добычу и кричат односельчанам: «Палоло пришел!» Все хватают свои сети, корзины, черпаки, ведра и другие орудия лова и спешат на риф. Всего два часа палоло будут плавать на поверхности моря, а затем их оболочки лопнут, и все содержимое размоет вода. За это время нужно успеть собрать как можно больше вкусных и питательных червей. Их едят тут же на рифе еще живыми, запекают, завернув в листья, а также сушат впрок. Потом в течение всего года островитяне питаются сушеными палоло. Они замешивают их на кокосовом молоке и пекут лепешки зеленоватого цвета (наверное, отсюда и образовалось прилагательное в научном названии червя — зеленый).

На островах Самоа морской червь палоло и лакомство, и национальное блюдо.

Биологическое назначение «роения» червей объясняется крайне просто. Одновременный вымет большого количества половых клеток на ограниченном участке облегчает их встречу в безбрежном океане и обеспечивает развитие следующего поколения. Сложнее разгадать механизм биологических часов, которые у сотен тысяч палоло работают с такой удивительной синхронностью: ночь в ночь, минута в минуту. По-видимому, причиной «роения» служит созревание половых продуктов, а сигнал для его начала посылает Луна, наиболее ярко светящая во время полнолуния. При этом между приемом сигнала и ответной реакцией червя проходит всегда одно и то же время — шесть суток: роение начинается на шестую ночь после полнолуния.

Биологические часы играют очень большую роль в приспособлении литоральных организмов к превратностям жизни в приливно-отливной зоне океана.

<<< Назад Часть I На рубеже земли и моря

Вперед >>> Глава 2. За полярным кругом