Текст книги "Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе"

Автор книги: Джон Куллини

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 29 страниц)

Большое контролирующее влияние на рост численности фитопланктонных организмов оказывают питающиеся им представители зоопланктона. Проходит немало времени, прежде чем весной зоопланктон начинает успешно развиваться, но когда фитопланктон достигает полного расцвета, микроскопические животные начинают действовать. Численность зоопланктона, в котором доминируют копеподы, в конце концов быстро увеличивается и сразу же начинается пир.

Копеподы, или веслоногие, – это мелкие рачки, похожие на изящных бескрылых насекомых. С помощью необычно быстрых взмахов своих усиков они мечутся в толще вод то туда, то сюда.

Эти крохотные существа часто рассматриваются как единая группировка. Все они вегетарианцы, или первичные консументы в морской пищевой цепи. Однако между двумя различными видами может быть такая же разница, как между лосем и кроликом. Распространенное представление о веслоногих как о благородных пастбищных животных не соответствует действительности. Известно, что некоторые виды являются прожорливыми хищниками, которые нападают и пожирают других веслоногих. Особенно охотно они это проделывают с мелкими личинками рыб. Один из этих крохотных хищников, Labidocera, по временам в изобилии населяет Калифорнийское течение. Колючие и сильные, Labidocera, достигающие нескольких миллиметров в длину, интенсивно охотятся за личинками калифорнийских анчоусов. Нападая на все, что попадается ей на пути, Labidocera убивает гораздо больше того, что может съесть. Искалеченные и умирающие личинки анчоусов, с вырванными из тела кусками, усеяли дно аквариума, в котором биологи изучали поведение этого веслоногого выродка. Такие исследования дают веские основания предположить, что Labidocera уничтожает большую долю ежегодного пополнения поголовья анчоусов.

Однако, в полном соответствии с законом экологической пирамиды спроса и предложения пищевых продуктов, в планктоне гораздо больше травоядных, чем плотоядных форм. Выяснилось, что большинство представителей зоопланктона очень привередливы в еде. Многие виды веслоногих выбирают себе одноклеточные водоросли, размеры которых колеблются в очень узких пределах, автоматически отбрасывая слишком крупные и слишком мелкие клетки. Только что вылупившиеся личинки калифорнийского анчоуса питаются почти исключительно одним видом жгутиконосцев. Об этом свидетельствует тот факт, что нерест анчоусов точно приурочен к периоду массового размножения этих организмов. Велигеры, или личинки, таких моллюсков, как морское ухо, или халиотис, питающиеся мельчайшими клеточками водорослей, также очень разборчивы.

В течение многих лет из года в год специалисты по экологии планктона, определяя присутствие фитопланктона, измеряли лишь его общую продуктивность или концентрацию хлорофилла. Это делалось главным образом ради удобства. Такой метод позволял получить количественные данные; он давал возможность избегать больших затрат времени на тщательный микроскопический анализ планктонных проб; он соответствовал растущей тенденции применять в своей работе современные автоматические химические анализаторы, например для определения присутствия радиоактивных изотопов, скажем, 14С. Но при этом терялась возможность прогнозировать характер связи между изобилием фитопланктона и успешным его использованием основными организмами, составляющими следующее звено пищевой цепи. Теперь ученые считают, что личинки таких рыб, как калифорнийский анчоус, погибнут от голода, находясь среди массы «хлорофилла», если будет отсутствовать определенный вид одноклеточных водорослей. Покойный Д. Д. X. Стрикленд из Скриппсовского института океанографии, тонкий знаток мира планктона, кратко подытожил эту проблему следующими словами: „Животные не едят первичную продукцию или ¹⁴С, или хлорофилл, или что-нибудь в этом роде. Они едят растения. И их очень интересует, какого рода растение они едят". По-видимому, микроскоп останется важным инструментом в изучении фитопланктона. И в первую очередь это относится к исследованиям, связанным с рыбными промыслами или с определением влияния загрязнений на главные организмы в пищевых цепях.

С дальнейшим ходом сезона роста в мире планктона наблюдается все большее оживление. Веслоногие стремительно носятся в воде, словно ласточки в небе прерий. Велигеры тучами толкутся у поверхности воды, напоминая рой прозрачнокрылых насекомых в летний вечер.

В результате сезонных изменений, протекающих в этом плавучем лесу, со свойственным ему разнообразием взаимоотношений между фито– и зоо-планктонными организмами, возникает исключительно пестрая картина, поражающая разнородностью составляющих ее деталей. Интенсивное потребление пищи приводит к заметному истощению пастбищ. Хотя в местах с высокой концентрацией питательных веществ могут по-прежнему возникать плотные скопления диатомовых или жгутиковых водорослей, рано или поздно и они будут уничтожены ордами крохотных голодных существ.

Аквалангистам приходилось встречать слои концентрированного планктона толщиной всего лишь около сантиметра. С помощью лазерной голографии, которая недавно стала применяться в морской биологии, ученые засняли кубический метр морской воды. Оптическая аппаратура, дающая большое увеличение, позволила им увидеть, что в относительно большом объеме воды лишь кое-где разбросаны плотные гроздья живых существ.

Исследования, проводимые в более широких масштабах, в открытом море, с использованием батометров и приспособлений для сбора планктона, также показывают, что планктон повсюду распределяется неравномерно. В водах Калифорнии образуются длинные лентовидные скопления планктона, расположенные параллельно береговой линии. В этих же местах на многометровой глубине океанографы также находят хорошо обособленные слои, зеленые от содержащегося в них фитопланктона. И обычно вокруг этих зеленых слоев, как детвора в день Святого Патрика вокруг огромного стола, уставленного сластями, беспорядочно суетятся веслоногие рачки и другие планктонные животные.

Загадочная лоскутная структура мира планктона обманывает восприятие наблюдателя, смотрящего на волнующийся океан с берега или с борта корабля или созерцающего однообразное водное пространство с высоко летящего самолета. Возможно, в море нет другого такого явления, для которого были бы столь характерны парадоксы, как это присуще миру планктона. Невероятно сложные интегрированные плавающие сообщества, иногда простирающиеся на сотни и тысячи квадратных километров, являются результатом существования этого микромира. Перехват невидимых лучей солнечного света и множество способов абсорбции питательных веществ, потребление одной пищи и отказ от другой, экскреция, привлечение, отпор противнику, синэргизм и антагонизм – все это происходит в пространстве величиной с точку на этой странице.

Процессы, протекающие в этом мире „простой" жизни, по своей сложности легко могут соперничать с экономикой США. К концу сезона вариации в горизонтальном и вертикальном распределении в пелагических биоценозах достигают максимума. По словам Рамона Маргалефа, специалиста-планктонолога, скопления планктонных организмов на этой последней стадии развития «меняются каждую минуту, как облака на небе».

Осенью и зимой в пелагических лесах наступает состояние покоя. Большая часть,"листьев" погибает, и они опускаются в темноту; питательные вещества уже не поднимаются из глубин так активно, как весной и летом. Конечно, жизнь здесь теплится, медленно отсчитывая время в студеной тишине, в ожидании, когда возвратятся длинные дни, жаркое солнце и плавный напор глубинных вод, подобно живительному соку, поднимется к листве от корней.

Пытаясь проникнуть в тайны сложных миров, составляющих мир планктона, человек буквально по крохам добывает знания, облегчающие их понимание. Такие важные события, как, например, нарождающийся "красный" прилив, могут зависеть от незаметного колебания молекул или незначительного сдвига в температуре или интенсивности света. Не раскрыты еще многие секреты планктона. Они нелегко поддаются пониманию человека. Они еще долго могут оставаться неуловимыми, потому что лабораторные колбы и нынешний аналитический подход не в состоянии охватить во всей полноте такое сложное явление, как апвеллинг. В этом мощном круговороте морской воды расстояния, измеряемые милями, не менее важны, чем микроны.

IV. Красные приливы

Некоторые фитопланктонные организмы, динофлагелляты, имеют склонность образовывать очень большие скопления, известные под названием „красные приливы". Иногда такие участки „цветения" моря достигают нескольких километров в ширину. Часто они располагаются параллельно береговой линии. Возникают красные приливы в результате быстрого размножения водорослей. Они могут существовать в виде отдельных клеток, либо в виде коротких цепочек, состоящих из нескольких клеток. При максимальной плотности популяции в литре морской воды содержатся миллионы водорослей.

Хотя красные приливы изучаются уже более 100 лет, ученые не пришли еще к окончательному мнению относительно многих аспектов их биологии; в частности, пока не известны причины, вызывающие,"цветение" моря. Известно, что подвижные организмы, образующие красный прилив, активно движутся с помощью жгутиков в поисках зон, в которых скапливаются растворенные питательные вещества. Перемещаясь с места на место, они часто покрывают огромные по их масштабам многометровые расстояния. Когда найден участок, содержащий оптимальное количество пищи, клетки часто образуют резко очерченный слой, который регистрируется океанографическими приборами как зона максимального содержания хлорофилла.

Совершенно непонятно, как скопления фитопланктонных организмов держатся вместе, образуя четкий горизонтальный слой. Планктонологи обращают свой взгляд на концентрирующие механизмы физической природы, такие, как вихревые течения, но действительно ли они причастны к этому – никто не знает. Тех, кто наблюдает за красными приливами с близкого расстояния, изумляет вид воды, неожиданно приобретающей цвет томатного супа, как будто кто-то прямо на глазах проводит краской пограничную линию на поверхности моря.

Некоторые организмы, встречающиеся в красных приливах, обладают чрезвычайно интересным свойством биолюминесценции. Установлено, что биохимическая основа свечения крохотных одноклеточных растений подобна той, которая заставляет светиться жуков-светляков. Динофлагелляты, очевидно, вспыхивают главным образом в ответ на физические раздражения. Ночью это сияние, освещающее верхушки волн, представляет захватывающее зрелище. Рыбы, плывущие через светящийся фитопланктон, оставляют за собой яркий зеленый след. Это привело биологов к мысли, что биолюминесценция водорослей выполняет защитную функцию. Сторонники этой гипотезы „сигнала тревоги" считают, что миллионы крохотных прожекторов, направленных на кормящееся ночью животное-фильтратор, делают заметным этого преступника для хищников. Такие пожиратели водорослей, возможно, не любят яркого освещения и отступают в более глубокие слои. Не все виды динофлагеллят обладают способностью светиться, и причина этого тоже неясна.

Появлению красных приливов на поверхности моря часто предшествуют сильные дожди, увеличивающие сток рек в море. В такое время питательные вещества поступают в прибрежные воды в большей, чем обычно, концентрации, и ученые давно подозревают, что именно это «переудобрение» моря вызывает красные приливы. В последние годы накопилось много примеров, указывающих на существование связи между появлением красных приливов и все учащающимися случаями загрязнения моря. По соседству с местами сброса городских канализационных сточных вод в морскую среду, например в Токийском заливе в Японии и Ослофиорде в Норвегии, массовые вспышки размножения ядовитых динофлагеллят становятся обычным явлением. Рост Gonyaulax catenella, наиболее массового вида в красных приливах в водах северо-западной части Тихого океана, стимулируется детергентами, содержащими нитрилотриацетатную кислоту.

Многие виды динофлагеллят имеют сложный цикл развития, в котором чередуются свободно плавающие планктонные фазы и фазы неподвижные, встречающиеся в бентосе. Эта схема жизненного цикла характерна для многих обитателей моря, но, в противоположность большинству из них, у ушедших на дно динофлагеллят все жизненные процессы заторможены. Эта стадия получила название покоящейся стадии, или цисты. В этот период динофлагелляты не движутся и не растут. Находясь в пассивной обороне, они окружают свои одноклеточные тела похожим на раковину покрытием, подобным оболочке пыльцевых зерен высших растений. Это одно из самых стойких веществ, способное противостоять почти любому химическому воздействию, доступному человеку и природе. Даже кипящие кислоты не в состоянии разрушить его. Инцистированные особи совершенно безболезненно переносят даже воздействие мощных пищеварительных соков животных, которые питаются живущими в отложениях организмами.

Спустя какое-то время, может быть годы (доподлинно никто этого не знает), по какому-то неуловимому сигналу из крохотных цист, которые на континентальном шельфе встречаются тысячами в одном грамме песка, появляется новое поколение плавающих планктонных организмов. Недавно некоторые биологи высказали мысль, что причиной красных приливов является такое массовое синхронное эксцистирование динофлагеллят, которые за несколько лет могли накопиться в бентосе от сменявших друг друга незначительных по объему популяций жгутиконосцев. Возможно, что стимулом к эксцистированию может служить смена температуры, солености или появление питательных веществ в оптимальной для роста водорослей концентрации, но опять-таки никто ничего не знает наверняка.

Если бы не тот факт, что несколько видов динофлагеллят крайне токсичны для многих высших форм жизни, включая человека, красные приливы, вероятно, ни у кого не вызвали бы интереса, кроме разве что горсточки кабинетных ученых да любознательных любителей морских прогулок. Однако среди дюжин безвредных видов в прибрежных водах Северной Америки четыре вида несут теперь ответственность за миллионные убытки, которые время от времени несут индустрия туризма и рыбная промышленность. Два из них вызвали смертельные отравления людей.

В Новой Англии жгутиконосец Gonyaulax excavata (прежнее название G. tamarensis) стал широко известен как опасный вид только начиная с 1972 года. В тот год были обнаружены ядовитые моллюски вдоль побережья штатов Мэн, Нью-Гемпшир и Массачусетс, одновременно было зарегистрировано несколько случаев подозрительной гибели рыб и птиц. Все это привело к запрету промысла моллюсков на несколько недель. Несколько раз сообщалось о появлении заболеваний, связанных с красными приливами, но быстро принятые меры предотвратили серьезную опасность.

В прибрежных водах Канады вот уже двадцать с лишним лет пристальное внимание приковывает G. excavata, С ним связывают многочисленные случаи гибели людей, употреблявших в пищу зараженных моллюсков.

Каждое лето начиная с 1972 года ядовитые водоросли появляются в водах Новой Англии, распространяясь на юг до Кейп-Кода. Некоторые ученые считают, что увеличивающееся количество сточных вод и тепловых выбросов вдоль побережья Новой. Англии, возможно, создает благоприятные условия для развития опасного G. excavata.

В Мексиканском заливе губительные свойства красных приливов приписываются двум видам, Gymnodinium breve и Gonyaulax monilata. Наибольшее влияние красные приливы оказывают в этом районе на всякого рода рыбу. Рыбы, пойманные в этих водах, главным образом у побережья Флориды и Техаса, отличаются странным поведением. Вдруг какая-нибудь плывущая вполне нормально рыба совершает рывок к поверхности и начинает сновать вверх-вниз, то наполовину высовываясь из воды, то снова уходя под воду. По-видимому, ее мучает удушье; сделав последний „вдох", она погибает. Случалось, что целые косяки кефали вдруг выскакивали на поверхность, вставали на хвосты и, выпустив фонтанчик воды, умирали. После такого массового падежа все пляжи бывают завалены гниющей рыбой, и индустрия туризма надолго замораживается.

Красные приливы Мексиканского залива редко связываются с серьезными заболеваниями людей. Однако отдыхающие на берегу и катающиеся на лодках люди испытывают сильное раздражение дыхательных путей, сопровождающееся кашлем, чиханием и чувством жжения. Полагают, что эти симптомы вызываются содержащей токсины водорослей водяной пылью, срываемой порывами ветра с гребней волн, красных от кишащих в них жгутиконосцев.

Красные приливы в районе Тихоокеанского побережья особенно опасны для человека. Встречающийся среди многочисленных безвредных организмов Gonyaulax catenella требует самого пристального внимания. Этот вид, обычно образующий цепочки клеток, в изобилии появляется только в прибрежных участках Северной Калифорнии (Сан-Франциско) и распространяется дальше на север. В пространстве и времени он распределен очень неравномерно. В течение многих лет большие участки побережья бывают свободны от этого красного прилива, и вдруг океан расцвечивается розовым, подобно облаку на закате.

Сезон расцвета G. catenella падает на период с июля до конца сентября. В дневное время "цветение" моря незаметно. Характерные для других форм чрезвычайно плотные популяции, окрашивающие воду в красный цвет, образуются редко. Но ночью на отдельных участках побережья, начиная от Пуэнт-Рейеса до Алеутских островов, эти водоросли начинают светиться. Для индейцев, живущих на побережье Тихого океана, появление красивых мерцающих огоньков на гребнях волн служит сигналом, предупреждающим о том, что моллюсков есть нельзя.

Для человека и большинства других животных, на которых проводились опыты, паралитический яд, содержащийся в зараженных G. catenello моллюсках (или ПЯМ), является одним из наиболее опасных среди известных ядов. Его действие почти в пятьдесят раз сильнее действия кураре, знаменитого яда, которым амазонские индейцы смазывали кончики своих стрел. ПЯМ, по-видимому, состоит не из одного соединения, а из группы родственных органических химических веществ.

О том, какую опасность для человека представляет G. catenella, можно судить хотя бы по тому, что его используют современные политические охотники за головами из Центрального разведывательного управления. После дистилляции и концентрации яд, полученный из водорослей, был применен для отравления стилетов, используемых наемными убийцами ЦРУ. Бесконечно малое количество чистого ПЯМ, нанесенное на стилет, подействует в течение нескольких минут, так как это высококонцентрированное вещество попадет непосредственно в кровеносную систему. Губы начнут дрожать и онемеют, затем, вероятно, то же самое произойдет с пальцами рук и ног; очень скоро после этого наступит паралич конечностей. Когда паралич охватит грудные мышцы и диафрагму, жертва умрет от удушья.

Во всех известных случаях отравления ПЯМ описаны именно такие симптомы, но появляются они лишь спустя длительное время, от двух до двенадцати часов. Отравление всегда являлось результатом употребления в пищу моллюсков, выловленных по соседству с ядовитым „цветением" моря. Время между отравлением и появлением первых симптомов заболевания зависит от того, как долго пробудет яд в пищеварительной системе, прежде чем он попадет в кровь, и индивидуальных физиологических особенностей отравленного человека.

Даже самое тяжелое паралитическое отравление моллюсками поддается такому простому методу лечения, как искусственное дыхание, надо только проявить при этом должное упорство. При отсутствии больничного аппарата достаточно воспользоваться способом «рот в рот». Выздоровление обычно наступает быстро, приблизительно через сутки после появления первых симптомов.

Самые серьезные случаи отравления – со смертельным исходом – вызывало употребление мидий и других двустворчатых моллюсков (мий, кардиумов и т. п.), пойманных в водах с высокой соленостью. Устрицы, обитающие гораздо ближе к берегу, в солоноватых бухтах, например в системе Пьюджет-Саунд, почти никогда не соприкасаются с G. catenella. Двустворчатые моллюски обычно заражены сильнее других организмов, так как они являются фильтраторами и соответственно задерживают огромное количество клеток G. catenella. Сами двустворчатые приобрели устойчивость по отношению к ПЯМ, и в мягких тканях мидий, мий и ряда других видов токсины накапливаются в больших количествах. Исключительную известность за свою способность сохранять очень высокие концентрации ядов получил моллюск Saxidomus gigantea, широко распространенный у северо-западного побережья Тихого океана. ЦРУ использовало S. gigantea в качестве главного источника яда для отравления оружия.

Хотя на побережье северной части Тихого океана двустворчатые моллюски заражены сильнее всего, другие животные, в том числе крабы и брюхоногие моллюски, как выяснилось, содержат в себе достаточное количество ПЯМ, чтобы вызвать отравление у человека, употребившего их в пищу. Возможно, эти существа получают токсины, питаясь очень мелкими двустворчатыми.

Неоднородное, мозаичное пространственное распределение ПЯМ может ввести в заблуждение. Известно, что мидии и некоторые другие виды, обитающие на банках, расположенных всего лишь в одном километре друг от друга, сильно отличаются по токсичности. Одних можно есть совершенно безбоязненно, другие несут с собой смерть. Кроме того, ПЯМ может сохраняться в тканях моллюсков в течение нескольких недель после того, как в данном участке исчезнут последние G. catenella.

Каждый год на Тихоокеанском побережье люди болеют (и иногда умирают) от ПЯМ. Источником этих отравлений почти никогда не бывает пища, подаваемая в ресторанах. Чаще всего жертвами токсичных водорослей бывают туристы, например студенты колледжей, совершающие вылазки к морю, и путешествующие вдоль побережья сентиментальные любители природы из Де-Мойна или Тулсы. Начинающим рыболовам-любителям от Калифорнии до Аляски следует справляться в местных органах здравоохранения или у опытных рыбаков относительно съедобности моллюсков в данной местности. Но самым мудрым было бы следовать старому правилу индейцев и воздерживаться от употребления моллюсков в период с конца весны, когда волны только еще начинают окрашиваться в розовый цвет, и до осени.