Каждое вихревое движение порождает восходящие и нисходящие токи вод (подъем в средних частях циклонических и в периферических частях антициклонических круговоротов, погружение по периферии циклонических и в средних частях антициклонических вихрей). Эти вертикальные движения вместе с конвективным перемешиванием еще больше способствуют водообмену между разными слоями. В результате перемешивания слоев и влияния теплых течений создаются очень благоприятные условия для развития жизни.
Летом из-за таяния льдов и речного стока граница льдов отходит от берегов континента. Появляется большая полоса чистой теплой опресненной воды, а под ней слой скачка плотности, т. е. создается устойчивая стратификация, и вертикальное перемешивание приостанавливается. Обилие солнечных лучей весной и летом вызывает мощную, но сравнительно кратковременную фотосинтетическую деятельность и массовое развитие фитопланктона. Вода становится зеленой. (Эту пору цветения В. Г. Богоров назвал гидробиологической весной.).
Затем появляется зоопланктон — множество различных мельчайших и относительно крупных ракообразных. Планктонная сеть после обычного лова приносит мелких розово-красных рачков. Это капшак, или черноглазка (мелкие рачки размером до 3–5 мм), — очень питательный корм для рыб. Период массового развития зоопланктона — это уже гидробиологическое лето. На откорм приходят массы планктоноядных рыб, за их стаями следуют хищные рыбы.
Лето в Субарктике очень благоприятно для жизни рыб и других морских животных. Особенно бурная вспышка жизни наблюдается у кромки льда, в талых холодных водах. Талая вода в силу своей молекулярной структуры отличается исключительно высокой химической и биохимической активностью и очень энергично вступает в биохимические реакции. Низкая летняя температура, обычно О — 5 °C, не препятствует биохимическим процессам. Но видовое разнообразие животных невелико (100–300 видов). Из рыб — сельди, треска, морской окунь, мойва, камбала, пикша, палтус, лососевые. В полосе, обнажающейся при отливе, встречаются большие заросли крупных водорослей, множество моллюсков, ракообразных, иглокожих. Обилие планктона привлекает сюда массы рыб, птиц, ластоногих и других животных. Скопления сельди и трески столь велики, что во время миграций плотные стаи шириной в несколько миль растягиваются в длину на многие десятки миль.
На берегах и в основном на труднодоступных скалах живут миллионы птиц: чайки, глупыши, кайры и др. Все они питаются за счет ресурсов моря. Птицы прилетают сюда на летний сезон, выводят птенцов, а осенью улетают в более низкие широты. В Субарктике обитают различные тюлени, моржи, мелкие китообразные (например, белуха), белые медведи, иногда заходят крупные киты.
Значительные части морей Северного Ледовитого, Тихого и Атлантического океанов лежат на континентальном шельфе, что также очень благоприятно для жизни животных: на малых глубинах полнее используются пищевые ресурсы вод, они не тонут в океанских глубинах. Воды Субарктики (Баренцево, Берингово моря, воды Исландии, Гренландии, Лабрадора) превратились в важнейшие рыбопромысловые районы мира.
В южном полушарии обстановка в субантарктическом поясе во многом сходна с таковой в северном, но имеются и существенные отличия. Здесь преобладает ветер с запада и северо-запада. Это южная часть зоны западных ветров. Очень часты сильные штормовые ветры, иногда достигающие ураганной силы. В зависимости от направления ветров дрейфующие морские льды и айсберги либо отходят далеко на юг, либо продвигаются на север. Господствующие западные ветры создают перенос вод с запада на восток — Антарктическое циркумполярное течение, или Западный дрейф.
Поверхностные антарктические воды — холодные и пониженной солености — распространяются на север до линии (зоны) антарктической конвергенции, лежащей в среднем на 53–54° ю. ш. Вся акватория от этой линии до материка — антарктическая область океанов. Она разделяется на антарктический и субантарктический пояса. Площадь субантарктического пояса около 16 млн. км2. В зоне конвергенции антарктические воды встречаются с водами умеренных широт южного полушария. Здесь на сравнительно небольшом расстоянии по меридиану резко изменяются температура и соленость воды на поверхности, а также температура воздуха. Например, к северу от конвергенции температура воды 4, южнее — лишь 1 °C, температура воздуха соответственно 6 и 2 °C. Изменяется и тип погоды: к югу заметно холоднее, а жизнь — обильнее.
Течения меридионального направления практически отсутствуют. Поэтому не так широко, как на севере, распространены вхождения теплых струй в область холодных вод. Видимо, менее распространено образование водных вихрей с вертикальной осью. Такие водовороты связаны с островами и подводными возвышенностями. В целом воды содержат очень много биогенных веществ и кислорода. Они плодородны и высокопродуктивны. Но площадь континентального и островного шельфов здесь незначительна. Это не благоприятствует жизни большинства рыб: мало мест для нереста, естественных убежищ.
Весной начинается массовое потребление солей диатомовыми водорослями фитопланктона. Диатомовые, в свою очередь, становятся пищей для зоопланктона. Исключительное значение в пищевых цепях вод Антарктики и Субантарктики имеют крупные рачки (Euphausia superba Dana) длиной 2–6 см, или криль. Ими питаются рыбы (нототения, путассу и др.), птицы, ластоногие, а также усатые киты.
В субантарктических и антарктических водах на площади более 50 млн. км2 постоянно находится огромное количество айсбергов — около 20 тыс. (по А. М. Гусеву). Они отрываются от материковых ледников и держатся в основном близ берега континента. Длина айсбергов иногда превышает 100 км, высота только надводной части доходит до 80–90 м. Во время их таяния прилегающие воды несколько опресняются.
На суше в северном полушарии в субарктическом поясе из-за очень прохладного лета развивается природный ландшафт тундры — безлесные пространства широкой полосой тянутся вдоль северных берегов Евразии и Северной Америки. Здесь условия жизни на суше менее благоприятны, чем в океане. Значительная часть обитателей приполярной суши питается за счет океана. В океане добывают пищу тюлени, моржи, белые медведи, птицы. Сходная обстановка и в южном полушарии. Из-за резко океанического характера климата, особенно недостатка летнего тепла (температура воздуха редко доходит до 10 °C), тундровые ландшафты спускаются в относительно низкие широты. Так, безлесен остров Южная Георгия, который лежит на 54° ю. ш. Моренные холмы близ берега острова покрыты травами из рода мятликов. По долинам с гор до уровня воды спускаются ледники.
Таким образом, в субполярных поясах определяющим фактором оказывается холодный климат: низкая температура воды, широкое развитие ледовых явлений, глубокое перемешивание вод и их «удобрение» и в результате высокая численность животных.
Умеренные пояса океанов занимают промежуточное положение между холодными (полярными и субполярными) и теплыми (экваториальными, тропическими и субтропическими) водами. Это очень обширная акватория в Северной Атлантике с прилегающими морями, северная часть Тихого океана (с морями), кольцо вод в южном полушарии. Здесь обычно располагается атмосферный фронт умеренных широт.
Воды этих поясов теплые летом и холодные зимой. Льдов в открытом океане нет, они образуются лишь во внутренних мелководных морях с континентальным климатом: Балтийском, Азовском, заливе Святого Лаврентия, в северной части Японского моря. На протяжении года температура воды сильно колеблется, иногда от 0 до 20 °C. Зимой развивается вертикальная конвекция исключительно термического происхождения. Она проходит при участии интенсивного ветрового перемешивания. Здесь велика циклоническая активность на метеорологическом фронте умеренных широт. Частые и сильные осенние и зимние штормы перемешивают верхний слой воды до глубины нескольких десятков метров. В результате совместного действия зимней вертикальной циркуляции, ветрового перемешивания и вертикальных движений в циклонических и антициклонических вихрях на северной границе пояса верхний слой достаточно обогащен питательными солями, особенно в более высоких широтах. В более низких широтах вертикальные движения ослабевают и плодородие вод понижается.
Схема 2
Взаимодействие элементов природы в субполярных поясах
Распределение температуры в верхнем слое воды по вертикали зимой очень однообразно из-за перемешивания. Летом этот слой прогревается в северном полушарии до 15–20 °C. Поверхностный теплый слой к концу гидрологического лета (сентябрь) достигает толщины нескольких десятков метров, которая существенно изменяется за короткие промежутки времени из-за внутренних волн на нижней границе слоя. Ниже находятся холодные воды. Их разделяет более или менее резкий слой скачка температуры (термоклин), характер которого зависит от географических условий, силы ветра, вертикальной структуры вод. Количество выпадающих осадков и величина испарения почти равны — 500—1000 мм в год. Поэтому соленость близка к средней (350/00).
В умеренных широтах очень часты штормы, особенно зимой (летом — реже). В этой зоне преобладает ветреная, облачная, дождливая погода. Ясные и теплые дни стоят недолго, быстро сменяясь циклонами, теплый юго-западный ветер (в северном полушарии) переходит в западный. С западной стороны горизонта вытягиваются полосы высоких перистых облаков, затем приходят слоистые дождевые. Ветер становится свежим, усиливаясь до штормового. Шторм может продолжаться много дней, в быстро летящих облаках появляются разрывы, временами идет дождь. Зимой при перемене направления ветра дождь часто сменяется снежными «зарядами». Затем дует холодный северный ветер, небо очищается от туч, циклон заполняется, воздух постепенно прогревается и опять на какое-то время устанавливается хорошая погода. Весь синоптический цикл длится 4–7 дней. Но нередко за одним циклоном следует второй, третий.