[34].
Приведенные примеры, как нам кажется, убедительно подтверждают связь регулярного суточного движения многих планктонных животных вверх и вниз — вертикальных миграций — с изменением количества света, проникающего в толщу морской воды. Более того, исследователи заметили, что каждое животное, поднимаясь или опускаясь, стремится находиться в местах с одинаковой освещенностью. Это выяснилось, в частности, во время изучения звукорассеивающих слоев — локальных скоплений крупных планктонных организмов и рыб, которые могут фиксироваться гидроакустическими приборами, например эхолотами.
Звукорассеивающие слои редко образуются за счет животных только одного вида. Обычно в самой верхней части сосредоточиваются эуфаузииды (Euphausiidae), животные, похожие на креветок. У них огромные черные глаза (отсюда местное название — черноглазки); тело (1–3 см) прозрачное, с крошечными красными пятнами. Нижние же ярусы звукорассеивающего слоя занимают мелкие рыбки.
Летом 1954 г. американские биофизики Е. Кампа и Б. Боден провели в Тихом океане близ Калифорнии обширные исследования звукорассеивающих слоев. Запись перемещения слоев сопровождалась измерениями подводной освещенности с помощью батифотометра, снабженного весьма чувствительным фотоумножителем. Перед рассветом 2 июля батифотометр погрузили на глубину верхней планктонной части звукорассеивающего слоя (освещенность была 6,3∙10-4 лк). Вскоре звукорассеивающий слой стал опускаться на глубину. Одновременно непрерывно регистрировалась освещенность, она все время составляла 6,3∙10-4 лк. Слой остановился на глубине 243 м. Батифотометр показал 6,3∙10-4 лк. Вечерний подъем происходил аналогичным образом, т. е. в верхней части звукорассеивающего слоя неизменно регистрировалась одна и та же освещенность (рис. 67). Правда, она не равнялась освещенности при опускании, а заметно превосходила ее (7,1∙10-3 лк). Объясняется это тем, что безлунной ночью (с 1 на 2 июля) перед спуском животные хорошо адаптировались и, следовательно, оказались более чувствительны к слабым освещенностям, чем в дневное время перед подъемом (вечером 2 июля).
Рис. 67. Изменение глубины нахождения звукорассеивающего слоя во время вечернего подъема (кружки) и изменение освещенности (сплошная линия)
Примеры показывают, что, вероятно, даже темп миграции планктонных организмов зависит от темпа изменения подводной освещенности.
Большинство исследователей уделяло внимание связи вертикальных миграций зоопланктона с изменениями освещенности, созданной солнечным светом. Однако очень немногие изучали влияние лунного света на миграции.
Японский океанограф Уда утверждает, что Луна влияет на положение звукорассеивающих слоев. При лунном освещении они уходят от поверхности моря, и тогда плохо ловятся кальмары и многие рыбы.
Окраска морских организмов
Биологи одной из океанографических экспедиций на корабле «Михаэль Сарс» обратили внимание на окраску рыб и животных в Саргассовом море.
Верхний, щедро освещаемый солнечным светом слой воды населяют голубые летучие рыбы и медузоподобные сифонофоры (Siphonophora). Здесь же обитают совершенно неокрашенные стекловидные личинки угря и комочки бесцветного студня — медузы. Порой их даже невозможно разглядеть в ведре с морской водой. Идеальное слияние со средой объясняется прежде всего тем, что показатели преломления личинок и медуз близки к показателю преломления воды и лучи света не отражаются и не меняют своего направления, проходя через их тела. Кроме того, очень мало и поглощение света этими организмами.
У рыб в верхнем слое моря — обычно светлое брюшко и более темная спинка. Сверху спинка хуже различается на фоне темных морских глубин, а светлое брюшко менее заметно, если смотреть на рыбу снизу, на освещенную поверхность моря.
Рыб с коричневыми спинками можно обнаружить на глубине 300 м. Это и понятно: здесь света еще меньше.
Личинки плавающей на поверхности океана сифонофоры — физалии (Physalia) — обитают на глубинах 300–400 м и окрашены не в голубой, как взрослые особи, а в ярко-красный цвет. В окружающих сине-фиолетовых сумерках такой цвет воспринимается почти, как черный. В красный цвет окрашен и калянус, опускающийся днем до 300–500 м. Такая окраска является дополнительной по отношению к свету, проникающему на данную глубину.
На глубине более 500 м с борта «Михаэля Сарса» добывали лишь черных рыб и красных рачков.
В конце 30-х годов французский биолог Бертен в своем докладе в Биогеографическом обществе заявил: «Видимо, пределом для распространения живых существ, не считая бактерий, следует считать глубину в 7000 м».
Однако в 1949 г. советская экспедиция на «Витязе» обнаружила в Курильском желобе различные живые существа глубже «границы жизни Бертена». На глубине 7230 м была поймана рыба Careproctus amblistomopsis.
Обширные биологические исследования предельных глубин океана проводила датская экспедиция на «Галатее» в 1950–1952 гг. Но особенно большой вклад в открытие жизни в глубоководных океанических желобах и впадинах внесли советские экспедиции на «Витязе». В январе 1958 г. его биологам удалось исследовать с помощью глубоководной драги впадину Тонга на глубине 10 700 м. В сеть попались животные, принадлежащие к различным зоологическим группам. Как же окрашены обитатели этих колоссальных неосвещенных глубин? Большинству из них присуща слабая серовато-желтоватая окраска. Остальные вообще не окрашены. Действительно, окраска здесь не имеет защитного значения, такого как в поверхностной толще или на глубине в несколько сот метров.
Многие морские животные обладают способностью к активной маскировке, т. е. гомохромии. Они могут окрашиваться в соответствии с окружающим фоном, достаточно точно копируя с помощью пигментации спектральную кривую отражения фона. Это возможно благодаря удивительному «спектрофотометрическому» свойству зрения рыб и животных, т. е. их способности воспринимать распределение энергии в световом спектре, которое человек в состоянии различить только с помощью специального прибора — спектрофотометра. Широко известны опыты с камбалой, которую в аквариуме клали на синий, красный, зеленый и фиолетовый фон, и каждый раз она перекрашивалась в соответствующий цвет. Более того, камбала копировала не только окраску, но и рисунок фона.
Если рыба или животное лишается зрения, то они лишаются и способности к маскировке. Н. И. Тарасов в Сиваше поймал камбалу с наглухо затянутыми кожей глазами. Она была черного цвета, резко выделяясь среди зеленых, под цвет морской травы, зрячих камбал.
Великолепно искусством маскировки с помощью пигментации владеет рачок Hippolite varians. Это маленькое, длиной не более 2,5 см, животное прикрепляется к водорослям и принимает их цвет.
Рачок способен быстро изменяться и окрашиваться в зеленый, бурый и красный цвета. Именно в эти цвета окрашены группы морских водорослей, населяющих мелководную зону моря. Собственно говоря, они так и называются: зеленые, бурые и красные или багряные водоросли.
Уже давно обратила на себя внимание закономерность в распределении с глубиной этих водорослей.
В табл. 2 указано число видов, относящихся к разным группам водорослей, обитающих в Кильской бухте на различных глубинах.
Таблица 2
| Глубина, м | Виды водорослей | ||
|---|---|---|---|
| зеленые | бурые | багряные | |
| 0 — 2 | 30 | 11 | 4 |
| 7 — 8 | 10 | 15 | 18 |
| 8 — 12 | 3 | 9 | 11 |
| 18 — 25 | — | 5 | 7 |
Ярусность выдерживается и в других морях. Как показали исследования, она связана с изменением спектрального состава солнечного света с глубиной. Зеленые водоросли обитают в самом верхнем слое, где еще имеется красный свет, который активно поглощается хлорофиллом а. Как и наземные растения, они лучше всего для фотосинтетической деятельности используют синий свет, а также излучение с длиной волны 640–650 нм. У багряных и бурых водорослей максимум ассимиляции приходится на синий и зеленый участки спектра.
Для приспособления к тому или иному спектральному составу света на конкретных глубинах у водорослей (как, впрочем, и у многих других растений) вырабатывается система пигментов-пластид, обеспечивающая наилучшее использование света.
В зеленых водорослях содержится определенное количество хлорофиллов а и b. Хлорофилл а лучше всего поглощает красный свет, а хлорофилл b — свет коротковолновой части спектра. Соотношение пигментов-пластид изменяется в зависимости от того, какой свет превалирует в подводном освещении, и одновременно изменяется окраска самих водорослей.
Они приобретают дополнительную окраску по отношению к свету, который наилучшим образом используется растением для фотосинтеза.
Рачок Hippolite varians принимает разную окраску в соответствии с цветом водорослей на различных глубинах только днем, а в ночное время независимо от дневной окраски перекрашивается в красивый прозрачно-синий цвет.
Так в природе решается сложнейшая задача маскировки под переменный фон в зависимости от изменений естественного освещения.
Море живет — море светится
Летом 1968 г. на дне Голубой бухты близ Новороссийска была установлена подводная лаборатория «Черномор». Несколько экипажей, сменяя друг друга, провели под водой наблюдения по разнообразным программам.
Во время проведения гидрооптической программы для океанавтов были предусмотрены ночные выходы из подводной лаборатории. В черной воде во время движения океанавтов вспыхивали голубоватые искры. Если кто-нибудь из них делал случайно вращательное движение рукой, то получался светящийся круг. Источником довольно ярких вспышек оказались мельчайшие одноклеточные жгутиковые организмы — ночесветки (