Энциклопедия о строении земли

Океан и круговорот веществ на Земле

В Мировом океане зародилась жизнь. Растительность, возникшая в нем, обогатила атмосферу кислородом и сделала ее пригодной для жизни животных. И поныне деятельность растительных организмов в океане, разлагающих воду на водород и кислород, — главный источник свободного кислорода в атмосфере.

Между океаном, атмосферой и сушей происходит непрерывный обмен веществ. Океан — это прежде всего водохранилище планеты. Испаряющаяся с его поверхности влага переносится ветрами на материки и, выпадая в виде осадков, орошает землю, питает реки, подземные воды и горные ледники. Вместе с брызгами во время штормов ветер подхватывает и выносит на сушу за год 300—400 млн. т солей. В то же время с суши ежегодно речной сток выносит в океан в среднем 3,3 млн. т растворенных веществ; около половины этого количества осаждается на дне океана.

Не умолкая, шумит и пенится морской прибой — это разрушаются у береговой черты крутые ветровые волны.

Более 3 млрд. лет происходит эволюция организмов в океане. Они непрерывно поглощают необходимые для жизни растворенные в воде вещества и газы, образуя из них сложные органические соединения. В свою очередь, морские организмы выделяют продукты обмена веществ и, перемещаясь в воде, порой на большие расстояния, оставляют повсюду разнообразные следы своей жизнедеятельности, а после отмирания превращаются в органические остатки. При соединении их с растворенным в воде кислородом восстанавливаются первоначальные минеральные соли. Так происходит как бы «самоудобрение» океана.

Морские животные и растения обладают удивительной способностью накапливать в своем организме некоторые элементы: медь, цинк, ванадий, железо и многие другие. В результате концентрация этих элементов в их тканях в сотни и тысячи раз выше, чем в морской воде. Геохимическое значение этого явления очень велико. Благодаря ему при отмирании организмов некоторые соли и многие рассеянные и редкие химические элементы выпадают из круговорота. Они опускаются на дно морей и океанов, где образуют мощные слои донных осадков и частью переходят в состав минеральных соединений.

Химический состав осадков разнообразен. В основном они представляют собой илы, образованные известковыми и кремнистыми скелетами и раковинами — остатками организмов, населяющих толщу воды. Они устилают около половины дна океана.

С начала палеозоя прошли миллионы лет, но солевой состав океана за это время существенно не изменился. Между тем речные воды, ежегодно стекающие в океан, продолжали приносить в него минеральные вещества, смытые с материков. Правда, солей в речной воде в среднем в 35 раз меньше, чем в океанской, и состав их иной: в речной воде только 5% хлоридов, сульфатов примерно столько же, но карбонатов — 60%. За 500 млн. лет, прошедших с начала палеозоя, соли, принесенные реками, могли бы значительно изменить химический режим океана, в частности увеличить содержание в воде карбонатов. Этому препятствует жизнедеятельность организмов. Они преобразуют карбонаты в свои раковины и скелеты, изымая их из состава воды. Кроме того, из воды выпадают в осадок различные плохо растворимые химические соединения — алюмосиликаты железа (глаукониты), фосфориты и железо-марганцевые образования — конкреции; последние большей частью лежат сверху на илах и покрывают до 10% площади океанского дна. Все эти биохимические и химические процессы поддерживают постоянный солевой состав воды.

При отливе обнажается широкая полоса отмелого берега. Отлив на Командорских островах.

Следы геохимической деятельности океана встречаются повсюду и на суше. Донные осадки древних океанов слагают меловые горы, из них же образовались залежи мрамора, апатиты, фосфориты, отложения бромистых и хлористых солей и т. д. Следует остановиться еще на содержании газов в морской воде.

Намытая волной песчаная рябь, обнаженная во время отлива.

Во всех природных водах в растворенном состоянии содержатся различные газы, главным образом азот, кислород и углекислый газ. Количество газов, которое способна растворить морская вода, зависит от ее солености, гидростатического давления, но главным образом от температуры. Чем больше соленость и чем выше температура, тем меньше газов может растворить морская вода, и наоборот.

Вид спорта на тихоокеанских островах: катание на гребне 6—8-метровой прибойной волны.

Кислород, растворенный в океанской воде, двоякого происхождения: поглощенный из воздуха и выделенный организмами при фотосинтезе. Кислород расходуется на дыхание живых организмов и окисление органических остатков. Углекислый газ, поступающий в воду из воздуха, используется растениями в процессе фотосинтеза; он также выделяется при дыхании организмов и при окислении отмерших организмов. За год на построение своих тканей растительный планктон (мельчайшие растения) и бактерии извлекают из углекислого газа около 100 млрд. т углерода.

Траулер на ловле рыбы. Его сопровождают сотни чаек.

Таким образом, океан то «вдыхает», то «выдыхает» атмосферные газы. В холодных областях планеты океан извлекает кислород из воздуха, а течения переносят его в глубинные слои, без чего в них замерла бы всякая жизнь. То же происходит и с углекислым газом. В полярных водах океан поглощает его из воздуха, а в тропиках выделяет в атмосферу. В атмосфере содержится в 60 раз меньше углекислого газа, чем в океане, который представляет собой как бы его резервный склад.

Палуба траулера. Разгрузка ковша, которым вычерпывают улов из кошелькового невода, поднятого к борту судна.

Итак, мы видим, что морская вода участвует во множестве химических и биохимических преобразований веществ, которые находятся в ней в растворенном, коллоидном и взвешенном виде, в свободном состоянии и в различных соединениях. Гидросфера в целом служит средой и могучим транспортным средством в сложных изменениях и перемещениях химических элементов, происходящих в биосфере и литосфере.

Таким образом, Мировой океан — это древнейший «геохимический реактор», работающий на космическом топливе — тепловой и световой энергии Солнца и неустанно на протяжении миллиардов лет преобразующий геохимический и геологический лик нашей планеты.