Мы уже имели возможность убедиться, что внешняя среда изменчива.
Состояние среды обитания живых существ, населяющих моря и океаны, определяется в основном глобальными колебаниями климата. В свою очередь климатические изменения, географическая зональность предопределяются взаимным расположением Земли и Солнца, местоположением материков и океанов, направлениями ветров и морских течений. Благодаря теплому Гольфстриму, берущему начало в Мексиканском заливе, в Западной Европе мягкий климат распространяется далеко на север. Постоянные ветры, дующие с востока на запад, создают вдоль берегов Африки, Северной и Южной Америки так называемые апвеллинги — сильные восходящие течения глубинных вод. Многие удивительные местные различия среды обусловливаются рельефом дна, создающим разнообразие гидрологических условий, влиянием растительности и деятельности животных.
Биологическая продуктивность и географическое распределение живых организмов в океане в значительной степени определяются такими специфическими факторами среды, как свет, температура, соленость, содержание кислорода и биогенных веществ. Основой пищевой, или трофической, цепи служат морские водоросли, которые синтезируют органическое вещество из минеральных солей, используя энергию фотосинтеза и хемосинтеза. Главная роль в продуцировании принадлежит фитопланктону, в котором важнейшую роль играют диатомовые водоросли, дающие около 70% общей продукции. Живущий в зоне фотосинтеза планктон служит основой пищи и жизни на больших глубинах и морском дне. Передача вещества и энергии в глубины океана осуществляется в основном посредством вертикальных суточных и сезонных миграций как планктона, так и рыб.
Для роста водорослей необходим солнечный свет. Освещенная солнцем, или эвфотическая, зона распространяется до глубины 100 м. Количество солнечной радиации меняется с широтой, поэтому в тропических шпротах она максимальна (180—220 ккал/кв. см/год), а в ледовых — минимальна (менее 80 ккал/кв. см/год). Содержание в воде азота, фосфора, кремния и других биогенных элементов также является существенным лимитирующим фактором развития первичной продукции. Эти биогенные вещества из-за постоянного потребления водорослями особо низкие концентрации имеют в поверхностных водах. Но в результате апвеллингов глубинные воды поднимаются на поверхность и обогащают эвфотическую зону биогенными веществами. Все богатые рыболовные промыслы находятся в районах вертикального перемешивания вод.
Жизнь в океане зависит не только от солнечного света и биогенных элементов, но и от иных факторов, в частности от солености. Большинство организмов может переносить колебания солености только в пределах между 30 и 40 %. Такими стеногалинными формами являются радиолярии, колониальные кораллы, головоногие моллюски, брахиоподы и иглокожие. Присутствие остатков этих организмов в осадках указывает на морские условия их накопления. Содержание в воде растворенного кислорода является одним из важных факторов среды, особенно когда оно падает от 4—7 мл/л до критически низкого уровня — 1 мл/л. В тех случаях, когда концентрация кислорода становится более низкой, все высшие организмы и даже простейшие раковинные исчезают, и остаются только анаэробные бактерии.
В океане, и в особенности в его открытой части, решающую роль в распространении морских организмов играет температура. В полярных областях температура может падать до —1,5°С, а в окраинных морях тропических областей она может подниматься до +30°С. Для умеренных широт характерны максимальные амплитуды изменений температуры, достигающие 10—20°С, что приводит к изменению плотности поверхностных вод по сезонам и определяет их вертикальную циркуляцию. Таким образом, наиболее резкие отличия факторов среды наблюдаются между ледовой и тропической биогеографической зонами, связанными климатической зональностью. Крайне резкие температурные перепады, сильный недостаток кислорода и опреснение вод в эвфотической зоне, как и другие необычные колебания факторов среды, оказываются опасными для организмов, так как создают стрессовые условия обитания.
Ведущим фактором, определяющим климатическую зональность, выступает количество получаемой солнечной энергии. Оно велико в тропиках и незначительно на полюсах. Полярная, умеренная, субтропическая и тропическая зоны, как мы знаем, имеют не вполне широтную протяженность. Их границы обычно смещаются течениями, особенно в пределах течений Гольфстрим, Куросио, Бразильское. Следует еще раз отметить, что температура и продуктивность служат наиболее важными климатическими факторами, поскольку они определяют накопление и распределение биогенных элементов.
Касаясь в самых общих чертах экологии морских организмов, следует сказать, что в громадном жизненном пространстве, каким является океан, существуют планктов (пассивные плавающие организмы) и бентос (организмы, живущие на дне). В группу планктона входят бактериопланктон (бактерии), фитопланктон (растения) и зоопланктон (животные). Как правило, планктонные организмы очень невелики и во многих случаях имеют даже микроскопические размеры. В состав фитопланктона входят представители таких основных классов водорослей, как диатомовые, динофлагелляты, включая кокколитофориды. К зоопланктону относятся такие группы животных, как радиолярии, фораминиферы, копеподы, эвфаузииды, сагитты. Кроме того, многие крупные беспозвоночные (например, полихеты, ракообразные, брюхоногие, двустворчатые и иглокожие), являющиеся представителями бентоса, на личиночной стадии ведут планктонный образ жизни — это меропланктон. У рыб и икра, и личинки входят в состав планктона. Меропланктон является пищей для хищных представителей планктона и нектона (трески и многих других промысловых рыб). В свою очередь планктон является пищей для бентосных организмов. Таким образом, существуют тесные экологические взаимоотношения между свободно плавающими и живущими на морском дне организмами. Среди морских животных только 2 % относятся к планктону и нектону. Все остальные виды ведут донный образ жизни. В конечном счете бентосные животные питаются органическим веществом, которое продуцируется в эвфотической зоне и в виде «дождя» детрита оседает на морское дно. Здесь различные фильтрующие организмы, пожиратели донного ила и бактерии перехватывают последние частицы пищи.
В совокупности экологических факторов, влияющих на условия существования живых организмов, немаловажное значение имеет геоморфологическая ситуация. Распространение и жизнедеятельность морских организмов в толще воды, на дне и в осадках дна океана в той или иной мере предопределяются геоморфологией дна — батиметрией (глубиной), рельефом, донными отложениями вообще, а также разнообразными подводными экзогенными процессами. Целый ряд явлений, таких, как мутьевые потоки, подводный вулканизм и гидротермы, айсберговая седиментация, способны оказывать прямо влияние на жизнедеятельность морских растений и животных на протяжении хотя бы одной из фаз их индивидуального развития.
Гораздо более широко и сильно геоморфологические факторы, в целом характеризующиеся относительным постоянством в пространстве и времени, оказывают влияние на физико-химические элементы среды, а через них косвенно воздействуют на жизнь морских организмов. К примеру, это хорошо заметно на географическом распространении всех видов растительного и животного мира в морях и океанах. Над отдельно возвышающимися поднятиями морского дна, такими, как банки, подводные горы, вершины срединно-океанических хребтов, лежащими на пути постоянных течений, существуют такие условия среды, которые благоприятствуют жизнедеятельности пелагических и донных организмов. Как известно, над банками находятся вращающиеся столбы океанской воды, генерируемые подводными возвышенностями («столбы Тейлора»). Предполагается, что эти вихри оказывают большое влияние на локальные экосистемы подводных поднятий дна океана. В таких случаях места обитания различных морских животных, определяемые общей циркуляцией, термикой, химизмом и первичной продукцией океана, в большой мере обусловливаются геоморфологией дна.
Изменения всех факторов атмосферы и гидросферы в пространстве и во времени всесторонне влияют на структуру и функционирование морских экосистем в целом, определяя не только физические и химические свойства среды, но также уровень переноса энергии, круговорота питательных веществ и физиологические особенности морских организмов, придающих каждому местообитанию его характерный облик.
Среди морей Северного Ледовитого океана ни одно не обладает такими масштабами развития шельфа и полярных фронтов, таким обилием и разнообразием растительного и животного мира, как Баренцево море. Выгодные особенности географического положения бассейна, позволяющие проникать в столь высокие шпроты мощным струям теплых вод Северо-Атлантического течения, в совокупности с активным световым режимом полярного лета обусловливают существование богатой жизни. В связи с климатической зональностью биологические и океанологические процессы имеют четко выраженную сезонную цикличность. Все весенние явления жизни в море распространяются с юго-запада, где особенно рано начинается «цветение» и следующее за ним размножение калянуса и других планктонных ракообразных. Чем дальше на восток, тем меньше чувствуется влияние соленых и теплых атлантических вод, тем качественно беднее становится флора и фауна шельфа.
В силу своей открытости и тем самым большой зависимости от соседних морских экосистем Баренцево море отличается активной жизнедеятельностью всех организмов, между которыми существуют сложные связи и обмен. Примером масштабного переноса органического вещества из экосистемы Норвежского моря в Баренцевоморскую могут быть восточные миграции планктона и ихтиопланктона, нагульные миграции многих донных рыб. Напротив, атлантический лосось совершает западные миграции на нагул в теплые воды Норвежского моря.
Изучая условия существования морских организмов и взаимосвязи между организмами и средой их обитания, постоянно ощущаешь то влияние, которое оказывает на физико-географические черты и экологию водоема сложная топография морского дна. Нигде на других шельфах морей СССР мы не находим столь крутых перепадов глубин и абсолютных отметок дна в 400—500 м, как на баренцевоморском шельфе, который простирается от Нордкапа и Канина полуострова до архипелагов Новая Земля, Шпицберген, Земля Франца-Иосифа. Чрезвычайно пересеченный рельеф дна (с глубокими желобами и высокими банками) обусловливает интенсивную вертикальную и горизонтальную циркуляцию вод, которая обеспечивает богатство пелагической и донной жизни.
Для живой природы океана очень велико значение геологического прошлого. Геоморфологические события кайнозойской эры, в особенности ледникового периода, наложили неизгладимый отпечаток на рельеф, донные ландшафты, создав своеобразный гляциальный облик шельфа, а также на специфику видового состава и распределения флоры и фауны.