Пристосування до випромінювання сонця

Опасения, что яркий солнечный свет отпугивает или убивает обитателей моря, основывались на данных на­блюдений и экспериментов. Ночью, например, на поверх­ность пелагиали поднимаются из нижележащей толщи и со дна различные виды ракообразных, червей, рыб и других животных, которые с рассветом снова уходят вниз. При­чину этого многие специалисты объясняли солнцебоязнью водных организмов. В экспериментах под лучами Солнца погибали многие представители морской и океанической фауны. Сообщалось, что икринки азовской и черномор­ской хамсы, выставленные в сосуде с морской водой на солнечный свет, погибали, тогда как в другом сосуде, сто­явшем в тени, такие икринки нормально развивались и из них выклевывались личинки. Такие результаты дава­ли основание сделать вывод о том, что исторический про­цесс эволюции хамсы как вида, пошел по, казалось бы, неправильному пути. Ведь обеспечив своей икре высокую плавучесть, вытесняющую ее на поверхность в наиболее освещенную область пелагиали, вид фактически ускоряет свою гибель. Палеонтология — наука о растениях и жи­вотных прошедших геологических эпох — знает немало таких видов и их печальную участь. Они вымерли под давлением других видов, более совершенных. Почему же тогда не исчезла в морях и океанах хамса — носитель столь пагубной «привычки», как откладывание высокопла­вучей икры? Наоборот, этот широко распространенный вид пребывает в расцвете и, несмотря на интенсивный промысел, продолжает составлять видную часть уловов. Словом, было над чем задуматься. Пришлось повторить опыты в условиях, исключающих перегрев воды в сосуде, выставленном на солнечный свет. Когда это было достиг­нуто и температура воды (а следовательно, и содержание кислорода в ней) в освещенном и затемненном сосудах сравнялась, выход личинок получился одинаковым и на солнце, и в тени. Одновременно к такому же заключению пришел румынский академик Е. А. Пора. В ряде опытов икринки хамсы, барабули, ставриды и других рыб я облу­чал в течение 3—5 час пучком ультрафиолетовых лучей с длиной волны 3650 А. Видимых изменений в развитии зародыша и количестве выклюнувшихся личинок при этом не было обнаружено. Следовательно, выводы о губитель­ном влиянии солнечных лучей на икру хамсы опирались на неверное истолкование результатов экспериментов, в которых допускался перегрев воды и недостаток кислоро­да в опытном сосуде.

Таким образом, хамса и другие рыбы вполне приспо­соблены к световому режиму гипонейстали и высокопла­вучая икра этих видов не является «ошибкой» эволюции.

Объяснить же, каким именно путем их икра приобре­ла устойчивость к солнечной радиации, несколько слож­нее. Можно высказать некоторые предположения. Икрин­ки хамсы, например, совершенно бесцветны. Ни в желтке, ни в теле зародыша хамсы нет пигментных клеток, кото­рые придавали бы организму ту или иную окраску. По­являются они уже у выклюнувшихся личинок. Как и лю­бое стекловидно-прозрачное тело, икринки хамсы пропус­кают сквозь себя солнечные лучи с минимальным их по­глощением. Американский ихтиолог Ч. Бредер считает даже, что слабая пигментация или ее полное отсутствие характерны для всей икры, развивающейся в верхних слоях моря, благодаря чему обеспечивается свободное прохождение солнечных лучей через органы зародыша. Такое утверждение неверно, ибо защищаться от облучения икринки могут и другим путем — интенсивной пигмента­цией, то есть густым слоем пигментных клеток на покро­вах зародыша. Именно так окрашены зародыши ке­фалей.

Японский исследователь И. Сикама в 1961 г. высказал интересное суждение о том, что жировая капля, всегда находящаяся в самой верхней точке взвешенной в воде икринки, помимо функций поплавка и резервуара пищи, выполняет еще роль собирающей линзы, которая фокуси­рует падающие лучи Солнца. Интенсивность пучка лучей, направленных в сторону эмбриона, по мнению И. Сикама, регулируют пигментные клетки, расположенные под жировой каплей и образующие своего рода диафрагму. Воз­можно, это справедливо, поскольку замечено, что подкапельная сеть пигментных клеток особенно развита у ик­ринок с крупными жировыми каплями, в частности у кефалей и ставриды.

По мнению профессора Т. С. Расса, пигментные клет­ки призваны защищать в первую очередь центральную нервную систему зародышей и личинок рыб от чрезмерно­го освещения. С этим можно согласиться, потому что в составе ихтионейстона встречается больше пигментирован­ных видов, чем в составе ихтиопланктона водной толщи. То же самое относится и к беспозвоночным. Виды, оби­тающие в гипонейстали, намного ярче и гуще окрашены, чем те, которые живут в толще воды. Многие рачки (понтеллиды, сапфириниды, идотея, крабики), моллюски (янтина и глаукус) и др.— все это интенсивно пигментиро­ванные животные, и можно допустить, что, помимо маски­ровочной функции (об этом ниже), богатая пигментация связана с защитой от солнечной радиации. Ведь именно интенсивно окрашенные формы остаются в гипонейстали круглые сутки, а слабо пигментированные, такие как ми-виды, калянус и др., появляются в слое 0—5 см только в сумерки и ночью.

Впрочем, типичные организмы гипонейстона и не избе­гают солнечного света. В опытах, которые я проводил, ли­чинки черноморских червей, моллюсков, ракообразных явно положительно реагировали на солнечный свет и не отдавали предпочтения какой-то определенной части спектра, включая ультрафиолетовые лучи. Такая светолюбивость не наблюдалась у личинок донных животных, например полихет, когда у них наступала пора покидать гипонейсталь и оседать на дно, где обитают взрослые осо­би этих видов.

В пигментированности клеток бактерионейстона, кото­рая была установлена А. В. Цыбань, специалисты видят приспособленность микроорганизмов к световому режиму поверхности пелагиали. Совершенно ясно, что к нему хо­рошо приспособлены гипонейстонные саргассы. Иначе они бы не создали массу весом 20 млн. т в Саргассовом море. Одноклеточные планктонные водоросли, как уже упоминалось, предпочитают умеренный свет 10—20-мет­ровых глубин, но наиболее микроскопические среди них — так называемые мелкие жгутиковые,— кажется, в состоянии выдержать любую инсоляцию. Многие из них способны питаться неживым органическим веществом и поэтому особенно интересны для изучения приповерхност­ных жизненных форм.

Есть такое явление «красный прилив». Много страха нагнало оно на первых европейцев, бороздивших воды Центральной Америки. Как же, ни с того, ни с сего море становится кирпично-красным, а еще через некоторое время на поверхность всплывают вверх брюхом миллионы мертвых рыб. Было от чего испугаться. Потом выяснили, что необычный цвет вода приобретает в результате вне­запного массового развития мелких жгутиковых водорос­лей, которые носят название гимнодиниум бревис. Амери­канцы этот вид в шутку называют «Джим Бревис». Мне его тоже довелось видеть «в деле». Наше судно стояло на границе Карибского моря и Мексиканского залива недале­ко от берегов полуострова Юкатан. Вода была обычного для мелководий сине-зеленого цвета. Вдруг ее поверх­ность преобразилась: вокруг появились большие, вытяну­тые по ветру красные пятна, которые начали расти и сли­ваться друг с другом. При взятии проб выяснилось, что толщина слоя окрашенной воды не более нескольких сан­тиметров, а снизу вода сохранила прежний сине-зеленый цвет. Много предположений высказывалось по поводу внезапных вспышек развитиягимнодиниума, причиняю­щих столь серьезный ущерб биологическим ресурсам мо­ря, но единой точки зрения нет. По-видимому, быстрое развитие мелких жгутиковых начинается тогда, когда в гипонейстали сосредоточивается большое количество не­обходимых органических веществ. Некоторые авторы ука­зывают на связь между ливневыми потоками, вносящими с суши в прибрежную зону моря органическое вещество, и массовым размножением «Джима Бревиса». Но если причины этого явления еще будут дискутироваться, то приспособленность мелких жгутиковых к яркому солнеч­ному свету вполне очевидна.

Итак, солнечные лучи далеко не такой страшный фак­тор среды, каким его рисовали себе гидробиологи, дока­зывая трудности жизни на рубеже моря и атмосферы. Под самыми яркими лучами существование и расцвет жизни в море возможны.

А что бывает, когда Солнце светит и греет не так сильно, как в тропиках или у нас на юге летом? Когда на поверхности пелагиали образуется лед? Как относятся обитатели самого верхнего слоя к ледовому режиму? Ведь он в той или иной форме характерен для огромной области Мирового океана.

Нужно сказать, что разные обитатели поверхности пелагиали неодинаково относятся к холоду. Там, где бы­вает лед, не могут существовать плейстонные (физалия и парусник) и эпинейстонные (океанические водомерки) виды. Подавляющее большинство временно-гипонейстонных видов — личинки различных беспозвоночных и рыб — в умеренных и холодных зонах Мирового океана появляются только в летние месяцы. Похоже, что только виды, образующие основание экологической пирамиды поверхности пелагиали, продолжают развиваться и во льду. О том, что микроскопические водоросли обитают в толще льдов, известно с начала века. Их находил П. П. Ширшов у Северного полюса. Изучение влияния микроскопических водорослей на строение и прочность морских льдов проводилось под руководством Героя Со­ветского Союза профессора В. X.Буйницкого. В резуль­тате было установлено, что морской лед — весьма благо­приятная среда для развития диатомовых и мелких жгу­тиковых водорослей. Их численность в единице объема морского льда в десятки раз выше численности в та­ком же объеме морской воды. Одним из условий, благо­приятствующих жизнедеятельности этих микроорганиз­мов в толще морского льда, как считает В. X. Буйницкий, является, по-видимому, постоянное наличие талой воды в составе рассола, заполняющего солевые ячейки в льдинах. Такая вода находится в льдоподобном (квазикристалли­ческом) состоянии и, как показали специальные исследо­вания, обладает свойствами сильного биологического сти­мулятора. Как видим, появление льда на поверхности мо­рей и океанов означает не прекращение жизни в приповерхностном биотопе пелагиали, а ее новый расцвет в толще льдин, когда водные существа оказываются не только ниже, но и выше уровня моря. Вероятно, к раз­множению внутри льдин способны и бактерии. После тая­ния льдов эти существа обогащают поверхность пелагиа­ли, и именно в таких местах развивается тот обильный планктон и гипонейстон, который в состоянии прокор­мить стада усатых китов.

Таким образом, в арсенале приспособительных свойств обитателей самого верхнего слоя водной толщи есть дей­ственные способы, позволяющие пережить неблагоприят­ное время года, когда солнечная радиация незначительна.

• ← Пристосування до утримання тіла біля поверхні води
• Пристосування до хвилювання →