«Экосистема — это машина, управляемая потоком энергии и круговоротом веществ. Ее продуктивность определяется самым узким звеном в этой цепи.» – так мог бы резюмировать ключевую мысль Рэймонд Линдеман, размышляя об океане.
Рассматривая безбрежные просторы океана через призму трофико-динамической концепции Линдемана, мы сталкиваемся с фундаментальным парадоксом. Первичная продукция – основа всей морской жизни – требует двух незыблемых условий: постоянного притока энергии (прежде всего, солнечной) и доступности биогенных элементов (фосфора, азота, кремния, углерода). Фитопланктон, этот первичный двигатель, преобразует свет в химическую энергию, строя свое вещество из растворенных солей. Казалось бы, солнца в избытке, воды – океаны. Где же изобилие?
Линдеман указал бы на неумолимый закон сохранения и потерь. Главный враг поверхностной продуктивности – гравитация. Отмершие организмы и их фрагменты, несущие драгоценные биогены, необратимо опускаются в темные, безжизненные глубины. Эта «биогенная седиментация» – колоссальная утечка веществ из фотосинтезирующей зоны. Лишь малая часть успевает рециркулировать в поверхностных водах. Следствие этого процесса, как подчеркнул бы Линдеман, – колоссальная энергетическая неэффективность на уровне экосистемы. Солнечная энергия, щедро изливающаяся на огромные площади океана, остается невостребованной из-за критического дефицита строительных материалов. Так рождаются обширные «биологические пустыни» – области высокой инсоляции, но ничтожной продуктивности.
Где же тогда бьет ключом жизнь? Линдеман обратил бы наше внимание на механизмы, компенсирующие гравитационные потери, восполняющие поток биогенов в эвфотическую зону. Их два:
- Речной сток: Мощные потоки с суши, несущие вымытые из горных пород и почв биогенные элементы.
- Апвеллинг: Физический процесс подъема глубинных вод, богатых минеральными солями, накопленными за века осаждения. Этот процесс – следствие ветрового сгона поверхностных вод у берегов (прибрежный апвеллинг) или особенностей экваториальной циркуляции. Линдеман назвал бы его «биогеохимическим лифтом», критически важным для замыкания цикла веществ.
Именно в этих узких зонах речного влияния и устойчивого апвеллинга ограничивающий фактор (дефицит биогенов) снимается. Солнечная энергия наконец встречает адекватный поток вещества. Запускается каскад трофических уровней: взрывной рост фитопланктона → зоопланктона → рыб → хищников. Поразительный вывод, к которому привел бы нас анализ Линдемана: эти «очаги изобилия», питающие мировое рыболовство, занимают менее 1% площади Мирового океана. Подавляющая часть его акватории, с точки зрения потоков энергии и вещества, остается малоэффективной пустыней.
Заключение : Океан – не гомогенная питательная среда. Это арена, где глобальный дефицит биогенных элементов, усугубляемый гравитационным стоком, является главным лимитирующим фактором для потока солнечной энергии через живые системы. Лишь локальные физические и геохимические аномалии (сток рек, апвеллинг) создают условия для взрывной продуктивности, подчеркивая тем самым универсальность принципа: экосистема сильна своим самым слабым звеном. Там, где преодолевается дефицит вещества, расцветает жизнь; там, где он непреодолим, царит пустыня под солнцем.
© Блог Игоря Ураева