«ПОДВОДНЫЙ МИР»
информация к занятию
ПЛАН ПОВЕСТВОВАНИЯ ЗАНЯТИЯ «ПОДВОДНЫЙ МИР»
1. Что такое океаны, моря, заливы?
2. Удивительное вещество – вода:
• Теплоёмкость,
• Изменение объёма,
• Давление,
• Горько-солёный вкус воды,
• Способность растворять,
• Состав воды,
• Плотность,
• Температура,
• Прозрачность,
• Сила звука и шумные существа подводного мира.
3. Дыхание океана – приливы и отливы:
• Приливный бор,
• Сила волн,
• Течения,
• Водопады.
4. Дорогостоящее любопытство: сооружения для подводного погружения.
5. Водоросли – основа жизни Океана.
6. Оазисы и их обитатели:
• Серные бактерии,
• Погонофоры,
• Двустворчатые моллюски и другие поедатели бактерий.
7. Контрольные вопросы. (30 вопросов).
8. Дидактическая игра «Подводная среда обитания».
Мировой океан… Словом «океан» принято обозначать водную оболочку нашей планеты, в «дыры» которой высовываются земные континенты и бесчисленные острова.
Всё бескрайнее пространство океанской воды географы подразделяют на 3-5 или даже 7 самостоятельных ОКЕАНОВ, естественно, не имеющих между собой достаточно чётких границ. Из них канонически признанными являются только Атлантический, Индийский и Тихий. В нашей стране принято выделять как вполне самостоятельный Северный Ледовитый и, что более спорно, Южный океаны.
А по более древним традициям Атлантический и Тихий океаны делят на северную и южную половины.
МОРЯ – младшие члены семейства Мирового океана.
Морем называют часть океана. Вот почему Каспийское и Аральское моря по строгим географическим правилам считать морями нельзя. Они не соединяются ни с одним океаном. Море может быть со всех сторон окружено сушей, как Азовское, Чёрное, Средиземное, Балтийское моря, или хотя бы цепочкой островов, как Карибское, Японское и Охотское моря. Однако из этого правила имеются исключения. Саргассово море, открытое и поименованное одним из последних, не омывает ни один материк. Оно находится в центре Атлантического океана.
Официально признаны 54 моря. На территории некоторых крупных морей выделены внутренние моря. Например, в состав Средиземного моря входят 7 внутренних морей, таких, как Адриатическое, Ионическое, Чёрное, Азовское, Тирренское, Мраморное и Эгейское.
Младшие отпрыски морей: заливы, фиорды, эстуарии, мангры.
ЗАЛИВ – часть водного пространства, вдавающаяся в сушу, например, Финский и Ботнический заливы Балтийского моря.
ЭСТУАРИЙ – затопленная морем воронкообразная часть устья реки, сливающей свои воды прямо в море.
Все эти океаны и его «родственники» заполнены солёной морской водой, в которой обитают самые разнообразные животные и растения.
Грубые подсчёты показывают, что 3\4 поверхности планеты покрыты водой. Кое-где она спрятана под коркой льда и снега. Но лёд и снег – это тоже вода, только твёрдая. Кроме того, корка твёрдой воды постоянно закрывает 1\5 часть суши. Мало того, огромное количество воды содержит атмосфера планеты. Ведь около половины неба постоянно закрыто облаками, а это не что иное, как крохотные капельки, кристаллики или пары воды. Однако и там, где небо безоблачно, воздух всегда содержит водяные пары.
ВОДА – самое обыденное и в то же время самое удивительное вещество на нашей планете. Она обладает рядом необычных, неожиданных свойств. Даже сама обыденность воды необычна. Никакое другое вещество не встречается на Земле в таких количествах, да ещё одновременно в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном!
Одно из важнейших свойств воды – её необычайно высокая ТЕПЛОЁМКОСТЬ. Она выше, чем у любого из известных нам веществ. Теплоёмкость воды в 2-2,5 раза выше, чем у большинства жиров, в 5 раз выше, чем у гранита, в 10 раз выше, чем у железа. Нагреваясь под воздействием солнечных лучей, вода поглощает очень много тепла, а затем, остывая в тёмное время суток, отдаёт его атмосфере. Иными словами, вода выполняет на нашей планете роль аккумулятора тепла.
Благодаря запасам воды у нас не бывает таких резких температурных скачков, какие возможны на Марсе, где свободной воды практически нет.
Климат нашей планеты зависит от запасов воды. Если бы атмосфера не содержала водяных паров, космический холод давным-давно добрался бы до её поверхности. Окружающая Землю газовая атмосфера как шуба укрывает её от стужи открытого космоса, не давая остыть, а роль тёплой ватной подкладки, делающей шубу по-настоящему добротной, играют водяные пары.
И всё-таки Земля в конце концов промёрзла бы на значительную глубину, не обладай вода другим уникальным свойством: МЕНЯТЬ ОБЪЁМ при изменении собственной температуры. Как известно, все добропорядочные вещества при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода уклоняется от этого правила. Охлаждаясь до отрицательных температур и превращаясь в лёд, она увеличивает объём.
Поэтому удельный вес льда существенно меньше, чем воды, и он не тонет, а остаётся плавать на поверхности водоёмов. Представьте, что стало бы с этой поверхностью, будь лёд тяжелее воды. В этом случае льдинки, возникающие на поверхности океана, тотчас исчезали бы в его пучине и скапливались на дне. Постепенно вся вода превратилась бы в лёд. Из земной атмосферы исчезли бы водяные пары, и нашу планету, лишённую теплоизоляции, охватил бы вечный холод.
Средняя глубина Мирового океана оценивается в 3550-3730 метров. И если над поверхностью суши возвышается лишь несколько восьмитысячников – горных вершин, немного превышающих восьмикилометровый рубеж, то океанских впадин, глубина которых значительно превышает 10 километров, известно больше десятка, а самая глубокая из них, открытая в 1957 году экспедицией на флагмане советского исследовательского флота «Витязь», - 11022 метра!
ОКЕАН СОЗДАЁТ ДЛЯ СВОИХ ОБИТАТЕЛЕЙ ОЧЕНЬ СТАБИЛЬНУЮ, МАЛОИЗМЕНЧИВУЮ СРЕДУ ОБИТАНИЯ. Смена времён года изменяет условия существования лишь для живых существ, обитающих в приповерхностных слоях океана.
Любое вещество способно менять свой объём и под воздействием ДАВЛЕНИЯ.В числе чрезвычайно важных свойств воды то, что она практически НЕСЖИМАЕМА.. при повышении давления на 1 атмосферу вода уменьшается в объёме всего в 0,000046 раза. Это значит, что при повышении давления до 500 атмосфер её объём уменьшится всего на 2%. В сравнении с воздействием такого же атмосферного давления на другие объекты это ничтожно мало.
Если сухую восьмисантиметровую доску опустить в море на глубину 1 километр, её толщина под воздействием существующего там давления уменьшится наполовину, а на глубине 5 километров доска станет тоньше фанеры. Представьте себе, что стало бы с кашалотом, рискнувшим совершить полутора километровое погружение, если бы вода, составляющая около 70% его тела, не препятствовала значительному уменьшению его объёма.
Коэффициент сжатия воды ничтожен, и небольшое уменьшение объёма воды в морском организме не сулит особых неприятностей. Но если бы вода вдруг оказалась абсолютно несжимаемой, и её объём не уменьшался бы под воздействием собственной тяжести, уровень Мирового океана поднялся бы на 27 метров!
ГОРЬКО-СОЛЁНЫЙ ВКУС МОРСКОЙ ВОДЕ придают растворённые в ней химические соединения. В 1 килограмме морской воды их в среднем содержится 34,69 грамма. Солёность морской воды примерно соответствует солёности стакана воды, в котором растворена чайная ложка поваренной соли.
Вода способна РАСТВОРЯТЬ чуть ли не все известные вещества. В океане можно обнаружить все элементы, встречающиеся на Земле. В настоящее время их обнаружено чуть более 70. Больше всего здесь хлора. За ним идут натрий, магний, сера, кальций, калий, бром, углерод, стронций, бор… натрий и хлор (в соединении эти элементы образуют поваренную соль) составляют 85% всех растворённых в воде солей. Если извлечь из морской воды все растворённые в ней соли, они покроют материки слоем толщиной 150 метров.
Все атмосферные газы тоже растворены в морской воде. Как и в воздухе, здесь больше всего азота. Второе и третье места занимают кислород и углекислый газ. Инертные газы присутствуют в ничтожных количествах. Есть районы, где кислород полностью отсутствует. Лишены кислорода глубины Чёрного моря, глубинные районы Атлантики и Тихого океана…. При отсутствии универсального окислителя в воде образуется сероводород. В Чёрном море глубже 200-метровой отметки вода насыщена сероводородом. Наконец, есть морские растения и животные, выделяющие угарный газ, так что и его можно обнаружить в воде.
В 1 литре воздуха при нормальном атмосферном давлении содержится 210 кубических сантиметров (или 300 миллиграммов) кислорода, а в 1 литре воды при нулевой температуре его может быть растворено не более 14,16 миллиграмма. При повышении температуры растворимость кислорода в воде уменьшается. В тёплой же воду у водных животных резко возрастает обмен веществ и, соответственно, увеличивается потребность в кислороде.
Современные рыбы и другие водные организмы получили в наследство от своих предков умение извлекать из воды достаточное для своих нужд количество кислорода, даже когда его там становится совсем мало, и экономно его расходовать.
Морская вода и атмосфера Земли постоянно обмениваются кислородом. Если его в воде становится слишком много (зелёные водоросли днём выделяют много кислорода и насыщают им воду), он переходит в воздух, а если его количество уменьшается, в воде растворяются новые порции атмосферного кислорода. Таким образом количество кислорода в воде океана постоянно.
В морской воде присутствует и золото, но тоже в ничтожных концентрациях. Однако, если бы его извлечь из воды и разделить поровну между всеми людьми планеты, по сегодняшним ценам каждому из нас досталось бы на миллионы долларов драгоценного металла.
Очень важной характеристикой воды является её ПЛОТНОСТЬ. Она зависит от температуры, от давления, то есть от того, на какой глубине она находится, и от солёности, от того, сколько в неё растворено солей. Чем вода холоднее, чем под большим давлением она находится и чем выше её солёность, тем больше её плотность. Плотность пресной дистиллированной воды при температуре +20 градусов такова, что 1 кубический сантиметр весит 1 грамм. Плотность обычной морской воды выше. При +20 градусах 1 кубический сантиметр весит 1,025 грамма, а при +2 градусах – 1,028 грамма.
Благодаря тому, что морская вода плотная, пловцам легче держаться на её поверхности, чем в пресноводных реках и озёрах. Плотность воды облегчает жизнь и обитателям океана. В морской воде, чтобы не пойти камнем ко дну, они затрачивают меньше усилий. Но при одинаковой силе ветра волны в больших озёрах могут быть круче и опаснее, чем в океане.
Мировой океан представляет собой хранилище холодной воды, прикрытое сверху, да и то не везде, чуть-чуть более тёплым слоем. Его объём совсем не велик. Вода теплее 10 градусов составляет всего 8% общих запасов Мирового океана, не более 100 метров толщиной.
Наиболее постоянна температура поверхности океана в его экваториальной зоне – 20-30 градусов. Солнце в любое время года привносит сюда примерно равное количество тепла, а ветер систематически перемешивает воду.
Вторая зона стабильной температуры поверхностных вод находится в приполярных областях. Летом она может подниматься до 10 градусов, а зимой опускаться до 5-0 или даже минус 2 градуса. Самым холодным районом океана считается море Уэдделла, омывающее Антарктиду.
В отличие от воздушной оболочки Земли, хорошо пропускающей солнечные лучи, то есть испускаемые Солнцем электромагнитные волны, вода является для них труднопроходимым препятствием. Более 60% энергии электромагнитных волн задерживает, поглощает самый верхний, метровый слой воды.
На ПРОЗРАЧНОСТЬ воды сильнейшим образом влияет муть – взвешенные в воде твёрдые частички, в том числе микроорганизмы, а также пузырьки воздуха в самом верхнем слое воды и растворённые в воде соли. Косые солнечные лучи частично отражаются от водной поверхности, а остальная часть не достигает больших глубин. Когда Солнце стоит прямо над головой, его лучи проникают значительно глубже 100 метров.
В районах с особенно чистой водой человек с нормальным зрением способен увидеть слабый сине-зелёный свет даже на глубине 800 метров, а чувствительные фотоэлементы свидетельствуют, что какие-то крохи световых лучей проникают на глубину до 1 километра. Хотя на глубине 100-500 метров можно увидеть лишь свет, но проникшие сюда солнечные лучи уже не способны что-нибудь осветить, сделать какой-нибудь предмет видимым.
Глубины более 1000 метров для солнечных лучей недоступны, и здесь царит полный, абсолютный и вечный мрак, кое-где слегка нарушаемый иными источниками света.
Силу звука, иными словами, его громкость, измеряют в особых единицах, названных белами – в честь американца Александра Грехема Белла, прославившегося изобретением телефона. Бел – слишком крупная единица. Поэтому, оценивая силу звуков, которые окружают нас, принято выражать её не в целых белах, а в десятых частях этой единицы – децибелах.
Децибел не физическая величина вроде килограмма или километра, а математическое понятие. Этим она напоминает проценты. Как и проценты, децибелы безразмерны и служат для сравнения двух одноимённых величин, показывая, насколько одна из них больше другой.
Вот какова примерная оценка уровней громкости различных звуков (в децибелах):
0 – ещё не слышно;
10 – тихий сад;
30 – шелест бумаги;
40 – шёпот;
50 – легковая машина на расстоянии 10-15 метров;
60 – шум улицы;
70 – спокойный разговор;
80 – радиоприёмник;
90 – уличный громкоговоритель;
100 – симфонический оркестр;
110 – шумный цех;
120 – гром над головой;
140-170 – шум реактивного двигателя на расстоянии 2х метров.
Шум силой 120-130 децибелов вызывает у человека боль в ушах.
Это примерная оценка силы звука. Человек с помощью своих голосовых связок способен издавать звуки, сила которых значительно выше 90 децибелов. В «Книге рекордов Гиннеса» зарегистрирован рекорд, принадлежащий 14-летней шотландской школьнице, сумевшей перекричать взлетающий «Боинг». Сила созданного ею звука достигала 125 децибелов.
Если для световых лучей вода является труднопреодолимым препятствием, то звуковые волны способны распространяться в океане на большие расстояния. В пресной воде звуковые волны распространяются в 100 раз лучше, чем в морской, в 4-5 раз быстрее, чем в воздушной среде, в среднем со скоростью 1500 метров в секунду. С повышением температуры, давления и солёности скорость звука в воде растёт.
В однородной среде звуковые волны распространяются строго прямолинейно, образуя звуковой канал. Чтобы пересечь океан, звуку требуется почти 2,5 часа. Звуковой канал, обеспечивая морским организмам великолепные условия связи по горизонтали, создаёт серьёзные препятствия для обмена информацией по вертикали.
Изучение подводного мира долгое время серьёзно отставало от изучения суши. Ещё сравнительно недавно о его обитателях знали немного. Одно время его называли миром безмолвия. Учёные считали, что рыбам и многим другим обитателям океанской пучины нечем слушать и нечего слушать. Лишь перед началом Второй мировой войны биологи заметили, что многие обитатели «мира безмолвия» очень ШУМНЫЕ СУЩЕСТВА. Во время войны это отчётливо ощутили подводники, когда звуки, производимые стаей рыб, принимались за шум судовых двигателей.
В тропических и умеренных широтах многие рыбы издают весьма громкие звуки. Наибольшей известностью пользуются рыбы-мичманы – небольшие существа длиной 25-35 сантиметров, живущие у побережья Америки, в Тихом и Атлантическом океанах. По окончании нереста самки уплывают, а самцы остаются охранять икру, беспрерывно жужжа, - видимо, отпугивая врагов. Во время войны жужжание тысяч мичманов вполне могло сойти за приближение подводных лодок.
Достаточно шумно ведёт себя жаба-рыба. Издалека её голос напоминает хриплое ворчание или гудки идущих вдали пароходов. Непосвящённому кажется, что судно взывает о помощи. Звуки так сильны, что вблизи они вполне сошли бы за шум мчащегося поезда или отбойного молотка. Измерения показали, что их интенсивность превышает 100 децибелов. Иногда они способны вызвать у слушателей болезненные ощущения. Звукогенератором служит плавательный пузырь рыбы. Гудки рыб – это грозное предупреждение, что участок охраняется.
В настоящее время список рыб, способных издавать громкие звуки, достаточно велик. Немалый шум способно произвести скопление креветок. Трудно поверить, что небольшие, тихие существа могут устроить настоящую какофонию. Вихрь пощёлкиваний, словно на асфальт высыпали мешок гороха, сопровождается скрипами и звонами.
Не меньшую растерянность акустической разведки вызывали тоскливые стоны, вздохи, пронзительный визг. Эти стенания китов-горбачей нередко слышали наблюдатели на Гавайских островах. Теперь хорошо известно, кто их издаёт, но каково было их слушать во время войны! Ведь ни офицерский мундир, ни диплом инженера не избавляют от веры во всякую чертовщину.
В некоторых районах океана два раза в течении суток вода устремляется к берегу, затопляет пляжи, прибрежные низины и лижет вершины прибрежных скал и два раза в сутки отступает от берега, и из воды «выныривают» камни, обнажаются основания утёсов и пляжи, а океан кое-где отступает от берега на 10-20 километров. Кажется, что море дышит полной грудью и за каждым глубоким вздохом следует выдох.
Эти явления называют ПРИЛИВОМ и ОТЛИВОМ. Они давно привлекали внимание учёных. Ещё две тысячи лет назад люди поняли их связь с фазами Луны, но научное объяснение этому явлению было найдено гораздо позже. Дал его в 1687 году Исаак Ньютон на основе сформулированного им закона всемирного тяготения. Этот закон гласит, что все тела притягиваются друг к другу, а сила этого всемирного тяготения тем значительнее, чем больше масса (вес) притягивающихся друг к другу тел и чем меньше расстояние между ними.
Масса Солнца в 30 млн раз больше массы Луны, но Солнце в 390 раз дальше от Земли, чем Луна. Вот почему притяжение маленькой Луны ощущается на Земле в 2,17 раза сильнее, чем Солнца. Поэтому вода, если Луна находится над ней в зените, теряет одну девятимиллионную (1\9 000 000) часть своего веса, а если Луна находится на горизонте, то вода теряет в весе вполовину меньше.
Сила притяжения Луны на обращённой к ней стороне Земли заставляет воду перемещаться к тому участку океана, который находится ближе всего к Луне. А на противоположной стороне нашей планеты воду перемещаться заставляют центробежные силы, возникающие из-за вращения Земли вокруг собственной оси.
Самые значительные приливы бывают, когда Солнце, Луна и Земля во время полнолуния находятся на одной линии. Когда же линии, соединяющие эти небесные тела, образуют угол, что соответствует дням четверти прибывающей или убывающей Луны, величина приливов наименьшая. И максимальные, и минимальные приливы наступают каждые две недели.
Притяжение Луны создаёт подъём воды, который как волна бежит за ней вокруг нашего шарика. В открытом океане Луна создаёт наибольшие приливы высотой не больше 108 см, а Солнце – и того меньше, всего 0,5 метра. Зато у берегов в некоторых регионах Земли приливы бывают впечатляющими – до 10-18 метров. Они происходят на побережье Канады, Аргентины, Австралии и в Ирландском море. В России наиболее значительные приливы бывают у берегов Охотского и Баренцева морей. А во внутренних морях – в Средиземном, Чёрном, Азовском – величина приливов незначительна.
ПРИЛИВНЫМ БОРОМ называют высокую приливную волну в устьях рек. Когда океанская волна врывается в широкое устье реки, она сначала останавливает, а потом и поворачивает течение реки вспять затем волна добирается до её русла, и за счёт его сужения высота волны увеличивается, а скорость из-за встречного речного потока уменьшается. Замедляется больше всего основание вала, а верхние слои воды сохраняют более значительную скорость, перегоняют его, и вершина приливной волны опрокидывается, образуя пенящийся вал высотой в несколько метров. Его и называют бор.
Сила высокого бора поистине чудовищна. Он разрушает берега реки и делает невозможным плавание судов. Бор в канадской реке Петикодиак, впадающей в залив Фанди, во время высоких приливов достигает высоты 3х метров и поднимается вверх по реке со скоростью 11-12 км\час.
Грандиозный бор существует в Южной Америке на реке Амазонке. По высоте он достигает 5-6 метров и проходит по реке расстояние до 300 км.
Большую известность имел бор на китайской реке Цяньанцзан, впадающей в залив Ханчжоувань Восточно-Китайского моря. Его высота могла достигать 7-8 метров. Стена воды длиной 2 километра, несущаяся со скоростью 15 км\час, представляла собой грандиозное зрелище.
Морская вода – коварная стихия. Когда нет ветра поверхность моря может стать гладкой, как зеркало. Но как только скорость ветра превышает 5 км, на воде появляется рябь. При обычных штормах, какие ежедневно бушуют сразу во многих регионах нашей планеты, высота волн обычно не превышает 4-4,5 метра. Однажды у Бермудских островов английское океанографическое судно «Дискавери 2» зарегистрировало волны высотой 15,5 метра. В Тихом океане видели волны высотой 16-18 метров.
Сила высоких волн чудовищна. Волны прибоя способны забросить на прибрежные скалы камни огромной величины, большие суда и играючи разрушить железобетонные сооружения. Вдали от берега волны менее опасны, чем у берега, но всё же топят корабли.
Ветры средней силы могут дуть, не меняя общего направления, на расстоянии 1000-15000 км. От силы ветра и расстояния, на котором происходит разгон волн, зависят их скорость, высота и приобретаемая ими мощность.
Одиночные волны, вызванные подводными извержениями вулканов и землетрясениями, называют ЦУНАМИ. Докатившись до мелководья, они стремительно растут, достигая 20-30 метров.
Воды океана находятся в постоянном движении. Здесь сколько угодно временных и постоянных ТЕЧЕНИЙ. Они создают местные и глобальные КРУГОВОРОТЫ, перенося огромные массы воды. В Северном полушарии движение воды происходит по часовой стрелке, в Южном – в противоположную сторону.
Характер поверхностных течений складывается благодаря взаимодействию господствующих ПАССАТОВ – устойчивых ветров, дующих по обе стороны экватора с востока на запад и вызывающих аналогичное перемещение водных масс, и центробежных сил, возникающих за счёт вращения Земли, заставляющих потоки воды в Северном полушарии отклоняться вправо, а в Южном – влево.
Но первопричиной движения воздуха, а следовательно, и океанской воды является солнечное тепло. Солнечные лучи, нагревая поверхностный слой воды, одновременно приводят к снижению её плотности. Из области с малой плотностью морская вода, как с горки, стекает в область с более плотной водой. В приполярных областях возникают вертикальные течения. Здесь морская вода, охлаждаясь у поверхности, становится более плотной и опускается в придонные районы. К наиболее известным течениям относятся Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане.
ВОДОПАД – поток падающей со страшным грохотом воды. Высота Ниагарского водопада на территории США – 50 метров. Менее известен африканский водопад Виктория. Кивач – это крупнейший водопад в России, но его высота не достигает и 11 метров.
Как ни странно, наименьшей известностью пользуются водопады-рекордсмены. Водопад Анхель в Венесуэле – самый высокий в мире. Вода в нём низвергается с высоты 1054 метра. Самый многоводный водопад Сети-Кедас находится на границе Бразилии и Парагвая. Он сливает 780000 кубических метров воды в минуту.
Какое отношение речные водопады имеют к океану? В глубинах океана тоже есть водопады! Более охлаждённая и более плотная вода опускается к дну. Самый грандиозный водопад Земли в Датском проливе между Гренландией и Исландией, имеющем глубину 200 метров. Через него устремляется арктическая вода на дно Северо-Американской котловины с высоты 3,5 километра. За минуту через него сбрасывается в океанскую пропасть около одной трети кубического километра воды!
Людей давно занимали секреты моря. Учёные стремились издавна узнать, что происходит в его глубине. Несмотря на давность морских исследований, АКВАНАВТЫ, даже получив на вооружение БАТИСКАФ (аппарат для глубоководных погружений), ещё не перешагнули 11-километровый рубеж погружения. В 1957 году уже с помощью ЭХОЛОТА советское судно «Витязь» обнаружило участок в Марианской впадине (Тихий океан) глубиной 11022 метра. Даже измерение температуры больших глубин или взятие оттуда проб воды является дорогостоящим и сложным делом, требующим много времени и труда.
На какую глубину может нырнуть человек, не пользуясь никаким водолазным снаряжением, и сколько времени он способен находиться под водой?
Люди умели нырять с доисторических времён, но владели этим искусством плохо. В 1976 году француз Жак Майоль достиг глубины 100 метров (это высота35-этажного дома!) и пробыл под водой 4 минуты. Попробуйте, сидя на стуле с секундомером в руках и зажав ладонью нос и рот, не дышать. Вряд ли вы выдержите задержку дыхания более чем 50 секунд. В те годы погружение с аквалангом, оснащённом баллонами со сжатым воздухом, допускалось лишь до глубины 65 метров.
Первым прибором, предназначенным для пребывания под водой, был ВОДОЛАЗНЫЙ КОЛОКОЛ. Он действительно чаще всего имеет вид открытого снизу колокола. Его с людьми и со всем оборудованием опускают на дно. Для дыхания в него под давлением накачивается сжатый воздух. Он и препятствует проникновению в колокол воды, так что люди работают не в воде, а в воздушной среде. Легенды рассказывают, что великий полководец и владыка мира царь Александр Македонский однажды опустился в море в стеклянной бочке и просидел там на троне в полном царском облачении несколько часов, наблюдая за обитателями морских глубин.
Много позже водолазного колокола был изобретён ВОДОЛАЗНЫЙ КОСТЮМ. Он позволил проводить под водой любые работы, не прибегая к помощи сложных и дорогостоящих сооружений.
Как и на поверхности Земли, где основой производства продуктов питания являются зерновые, в океане есть свои «массовые культуры», на 95-99 % удовлетворяющие потребности подданных Посейдона. Это, несомненно, ВОДОРОСЛИ. Они здесь основа основ органической жизни, и океан – их родовая вотчина. Их 1000 взятых в океане наугад растительных организмов 999 будут наверняка водорослями.
ВОДОРОСЛИ – сборная группа растений, объединяющая растительные организмы самых различных размеров, от микроскопических, величиной в доли микрона, до гигантов, достигающих 30-60 метров. В водорослях сосредоточена четверть всего живого вещества Земли. Это организмы, первыми освоившие ФОТОСИНТЕЗ, то есть научившиеся использовать энергию солнечного света для создания органических веществ – УГЛЕВОДОВ.
Водоросли и все прочие зелёные растения производят углеводы из углекислого газа и воды (отсюда и произошло название углеводов). В состав углекислого газа, воды, а также углеводов входит КИСЛОРОД.
Людям, живущим вдали от моря и впервые сталкивающимися с крупными многоклеточными водорослями, они могут показаться удивительными растениями. Водоросли состоят из так называемых слоевищ. У них нет ни корней, ни стеблей, ни листьев. Этим они серьёзно отличаются от высших растений.
Живя в воде, точнее, в питательном растворе, они необходимые им вещества могут поглощать всеми частями своего тела. По этой же причине водорослям не нужно транспортировать воду и другие вещества и равномерно распределять их по всему телу. Поэтому у них нет таких органов, как древесные стволы, стебли и ветви.
Крупные водоросли – оседлые существа. Они живут, прикрепившись к грунту специальной присоской. Это всего лишь якорный канат. Нет у водорослей и цветков. Большинство размножаются довольно сложным способом. Другие – путём отторжения от материнского организма какой-либо части и воссоздания из неё самостоятельного полноценного организма.
Одноклеточные водоросли благодаря незначительной величине легко удерживаются в верхнем 100-метровом слое воды и не тонут.
Висячие сады могут существовать лишь там, куда проникает достаточно света. Опускаясь в бездну, одноклеточные водоросли могут осуществлять фотохимические реакции до глубины 300-600 и даже 900 метров, но уже не способны обеспечить своё существование за счёт фотосинтеза и, чтобы выжить, должны расходовать ранее запасённые вещества. Истратив все резервы, они гибнут.
Благодаря фотосинтезу за год на Земле создаётся около 150 миллиардов тонн органического вещества и выделяется 200 миллиардов тонн свободного кислорода. Почти половину этих веществ производят водоросли океана.
Подводные заросли образованы достаточно крупными растениями, поселившимися на твёрдом грунте вроде поверхности камней и скал. Подводные луга и леса не покрывают и десятой части площади дна океана и не спускаются в бездну. Они приурочены к береговой полосе и не так богаты видами, как наземные растения. Лишь около 30 видов высших растений сумели прижиться в океане. Всего же в океане прижились тысячи видов водорослей.
Для процветания подводных лесов необходимо регулярное поступление неорганических веществ, содержащих азот, фосфор, калий, кальций и ряд микроэлементов. Ими чаще всего бывает богата океанская бездна. Там, где глубинные воды выносятся к поверхности, создаются благоприятные условия для жизни растений. В проливах с сильным течением, у далеко выдающихся в море мысов, в зоне высоких приливов или интенсивного прибоя подводные заросли бывают особенно пышными, потому что вода вокруг водорослей интенсивно обновляется, обеспечивая своевременное снабжение растений всем необходимым. Здесь водоросли вырастают крупными и здоровыми.
Движение воды не позволяет молодым водорослям покрываться грязью, заиливаться, и мешает нормальному существованию растительноядных животных.
Красные водоросли относятся к самым глубоководным растениям океана. С ними можно встретиться на глубине свыше 100 метров. Здесь они выживают благодаря богатому набору пигментов. Красные водоросли, кроме хлорофилла, имеют красный пигмент фикоэритрин и синий фитоцианин, помогающие поглощать крохи зелёных и синих лучей, глубже других проникающих в воду.
Жизнь многих рыб связана с водорослями. Они поедают без разбора все растения, оказавшиеся им по зубам. Не трогают только сине-зелёные водоросли.
Если прибрежные мелководья богаты морскими ежами, ламинарии растут лишь у самой поверхности воды, куда колючие травоядные поднимаются редко. На больших глубинах ежи способны съесть гораздо больше зелени, чем её успевает вырастить океан. Водорослями питаются ракообразные и брюхоногие моллюски, «слизывающие» с субстрата всю мелочь, в том числе и проростки.
Взморниковые и крупные бурые водоросли создают густые кустарниковые заросли высотой 1-2 метра и высокоствольные леса – совершенно особый мир прибрежных мелководий, настоящие подводные джунгли, населённые огромным количеством животных. Они дают приют даже крупным существам. Над прибрежными водорослями ламинарий, больше известных как морская капуста, любят держаться каланы. Здесь им спокойнее. Заросли ограждают прибрежную полосу от морских волн, гасят их. Сюда не смеют соваться касатки, единственные, кроме человека, серьёзные враги каланов. Здесь, в ламинариевых лесах, каланы охотятся, здесь же проводят ночи и сладко спят, лёжа на спине прямо на поверхности моря, а чтобы ветерок ненароком не унёс соню в открытый океан, стараются запутаться в длинных стеблях водорослей. Так на привязи и коротают ночи.
Ещё сравнительно недавно учёные считали, что на таких глубинах, как 3, 5 или 10 километров, ничего интересного нет. Там только вода, вязкий ил и нет ничего живого. У учёных были веские основания для подобных предположений. На таких глубинах царит непроглядный вечный мрак. Там холодно и температура воды никогда не превышает +2 градуса. А главное – страшное давление, в наиболее глубоких местах океана достигающее 1000-1100 атмосфер!
Учёные ошиблись. В 1976 году в Тихом океане в районе Галапагосских островов на глубине 2500 метров французские геологи с помощью маленькой подводной баржи, которую исследовательское судно тащило на буксире, - фотографировали дно. Исследование велось давно и не сулило никаких сюрпризов. Но однажды термометры обнаружили, что температура воды у дна чуть-чуть теплее, чем ей полагалось бы быть.
Эти места стали фотографировать особенно тщательно, а когда проявили отснятую за день плёнку, произошла сенсация: вместо обычного однообразно-пустынного ландшафта дно на фотографии оказалось плотно покрыто колониями моллюсков и «зарослями» длинных трубок, в которых жили какие-то существа, а среди них то там, то здесь виднелись крупные актинии, ползали офиуры и крабы. Кипение жизни показалось настолько необычным, что обнаруженные оазисы получили такие восторженные названия, как, например, «Райский» или «Розовый сад».
Ещё более впечатляющие оазисы находятся севернее Галапагоссов. Там на дне глубокой долины учёные в 1978 году увидели высоченные трубы, достигающие порой 20 метров, из жерл которых вдаль по течению тянулись чёрные шлейфы «дыма» – грязной и горячей воды. На протяжении 7 километров стояло 24 трубы. Окружающий пейзаж был так мрачен, что учёным показалось, что они оказались на кухне у сатаны. Грандиозные трубы получили название Чёрных курильщиков.
Галапагосский архипелаг не единственное место, где существуют Чёрные курильщики. В 1986 году они обнаружены на дне Калифорнийского залива, а годом раньше в центре Атлантического океана. Основания самых крупных из них достигали 200 метров, а жерла находились на высоте 70 метров! Из них вытекала горячая вода!
ОАЗИСОМ обычно называют место в пустыне, где много растений и бурлит жизнь. Непременным атрибутом оазиса бывает источник воды. Оазисы на пустынном океанском дне очень на них похожи. Правда, растений там нет, им слишком темно, а причиной невероятного кипения жизни, как и в пустынях, являются источники воды, вытекающие из трещин дна и обычно выносящие из глубин земли растворы метана, солей кальция и серы.
370 градусов – чудовищная температура и для воды явно необычная. И хотя на земле вода кипит при температуре 100 градусов, но это лишь при обычном атмосферном давлении, равном одной атмосфере. Чем выше давление, тем выше точка кипения воды. Если давление достигло 2 атмосфер, вода закипит лишь при температуре 120 градусов, а Чёрные курильщики встречаются на глубине свыше 2000 метров, где давление воды превышает 200 атмосфер. Вода не может закипеть даже при температуре до 370 градусов. Когда горячая вода, смешавшись с океанской, остывает, сернистые соединения осаждаются на дно. Из них строятся трубы «подводных курильщиков».
Источником жизни в оазисах является сероводород. В процессе присоединения к нему кислорода высвобождается много энергии. Обитателям оазисов она заменяет энергию солнечных лучей и даёт возможность синтезировать органические вещества. Подобные оазисы – почти единственные области нашей планеты, где живые существа не зависят от милости Солнца. Сероводород, ядовитое вещество для всего живого, позволяет в подводных оазисах существовать множеству животных и создаёт для них благоприятные условия.
Высшие животные не способны сами утилизировать сероводород. Их кормят маленькие «поварята» – особые СЕРНЫЕ БАКТЕРИИ. Они поселяются на камнях и скалах, покрывая их плёнкой своих колоний, или просто живут в толще воды. Здесь ими питаются все фильтраторы, способные выуживать из воды подобную мелюзгу, а со скал «слизывают» черви и моллюски. За счёт бактериоядных животных в оазисах существуют хищники6 голотурии, колонии актингий, похожих на нежные одуванчики, и различные ракообразные. Более 100 совершенно новых животных обнаружили учёные в подводных оазисах. Есть здесь и особые рыбы: около 20 видов макриурид и офидиид.
Изучив в лаборатории привычки серных бактерий, учёные выяснили, что при температуре 250 градусов и давлении 250 атмосфер они чувствуют себя превосходно. В такой парилке они плодятся с невероятной скоростью, и всего за несколько часов их численность увеличивается в 100 раз! Серные бактерии являются самыми теплолюбивыми существами на нашей планете и занесены в «Книгу рекордов Гиннеса».
В середине 20-го века открыли удивительных подводных животных, назвали их погонофорами (от лат. «носящий бороду»). Серьёзно изучением этих существ занимался шведский учёный К.Э. Иоганссон, он и дал им название, отметив в названии самую броскую деталь их строения – бороду, пучок обычно ярко окрашенных щупалец. Погонофоры – довольно обычные и широко распространённые обитатели океана, предпочитающие жить на глубинах свыше 3000 метров. Всего их сейчас известно больше 120 видов! Ленинградский учёный А.В. Иванов доказал, что это совершенно новый тип животных, ничего общего не имеющий ни с червями, ни с моллюсками.
Среди погонофор встречаются карлики длиной 5-6 сантиметров и толщиной 0,1 миллиметра и гиганты длиной 1,5 метра и толщиной 2,5 миллиметра. Обычно их длина тела в 100-500 раз превышает его толщину. Живут погонофоры в хитиновых трубках, создающих на дне непроходимые заросли. Передний конец их тела, торчащий из трубки, увенчан пучком красных щупалец. У животных есть сердце и сложная система кровеносных сосудов, по которым циркулирует красная кровь, окрашивая щупальца в красный или розовый цвет. Дышат они с помощью щупалец. Нет у них ни рта, ни пищевода, ни желудка, ни кишечника. Погонофоры существуют за счёт растворённых в морской воде веществ, способных всасываться в кровь прямо через наружные покровы тела. Над переработкой всосавшихся соединений трудятся крохотные «поварята» - целые армии серных бактерий.
Содружество погонофор и серных бактерий кажется фантастичным. Сероводород ядовит и мог бы отравить любое существо. Кроме сероводорода кровь погонофор транспортирует и кислород – их близкое соседство взрывоопасно. У этих необыкновенных существ безупречная транспортная система – белок не даёт вступать сероводороду и кислороду в какую-либо реакцию.
Погонофоры не одиноки. В оазисах обитает ряд животных, пользующихся помощью серных бактерий. Двустворчатые моллюски выделяют им жилплощадь на территории своих жабр. Это позволяет уже здесь, в жабрах, очистить кровь от проникающего в неё сероводорода и избежать отравления.
Ключи горячей воды бьют и в бухтах Брохтом и Кратерная на островах Курильской гряды Симушир и Янкичи. Здесь живут и размножаются морские черви и голотурии, двустворчатые моллюски и рыбы, кишат всевозможные рачки, инфузории, микроскопические водоросли. Основой питания им служат продукты фотосинтеза, органические вещества, серные бактерии.
Наше безразличие к судьбам океана породило множество свалок на его дне, где сероводород образуется при разложении белковых веществ. Чаще всего они возникают в местах сброса сточных вод. Недавно зоологи обнаружили там своеобразных моллюсков из семейства солемий, живущих в удлинённо-овальных раковинах с фестонами на брюшном краю.
У океанских мусорщиков большие перистые жабры. Они успешно выполняют дыхательную функцию в бедной кислородом среде и дают место для размещения на своей обширной территории всё тех же серных бактерий.
Подробнее о санитарах океана на следующих занятиях.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что называют Мировым океаном? (Водную оболочку нашей планеты).
1. Какие океаны вы знаете? (Атлантический, Индийский, Тихий, Северный Ледовитый, Южный, всего географы подразделяют на 3-% или 7 самостоятельных океанов).
2. Что такое море? (Море – это часть океана, оно может быть соединено с океаном, или полностью окружено сушей).
3. Сколько морей официально признано? (54 моря, среди них: Средиземное, Азовское, Чёрное, Балтийское, Японское, Охотское, Эгейское, …).
4. Одно из важнейших свойств воды? (Теплоёмкость выше в 2-2,5 раза, чем у большинства жиров, в 5 раз, чем у гранита, в 10 раз выше, чем у железа).
5. Роль воды на нашей планете? (Роль тёплой ватной подкладки в атмосфере Земли, источник питания и создания климата).
6. При каких условиях вода способна менять свой объём? (При охлаждении увеличивает свой объём).
7. Какая максимальная глубина, обнаруженная учёными в 1957 году? (11022 метра в Марианской впадине Тихого океана).
8. Какое значение для выживания живых существ имеет практически несжимаемость воды? (Тело животных на 70 - 80% состоит из жидкости, на большой глубине при большом давлении воды тело любого животного расплющилось бы).
9. Почему морская вода имеет горько-солёный вкус? (Из-за содержания в ней растворённых химических соединений, поваренная соль составляет 85% растворённых в воде солей).
10. Как кислород попадает в толщу океана? (Зелёные водоросли днём выделяют много кислорода и насыщают им воду, вода растворяет кислород из воздуха).
11. Какое значение для человека имеет плотность воды? (Морская вода более плотная из-за большого количества солей, пловцам легче держаться на поверхности воды, в том числе и животным, приходится затрачивать меньше усилий, чтобы не тонуть).
12. Сравните две среды обитания живых существ: воздушную и водную. В чём их отличия и преимущество водной среды обитания? (Океан создаёт для своих обитателей очень стабильную, малоизменчивую среду обитания).
13. На какой глубине под водой присутствует солнечный свет? (Более 100 метров, до 1000 метров, но там лишь крохи, а глубине 100-500 метров свет проникает, но уже ничего осветить не может).
14. Сравните распространение звука в водной среде! ( В пресной воде звук распространяется в 100 раз лучше, чем в морской; в 4-5 раз быстрее, чем в воздушной среде, в среднем со скоростью 1500 метров в секунду; с повышением температуры, давления и солёности скорость звука в воде растёт).
15. Можно ли океан назвать «безмолвным миром»? (Многие животные океана, в том числе рыбы издают громкие звуки, жаба-рыба, например, создаёт шум интенсивностью 100 децибелов -–шум отбойного молотка).
16. Что называют «дыханием моря»? (Приливы и отливы).
17. С чем связаны приливы и отливы в морях? (С фазами Луны, сила притяжения Луны на обращённой к ней стороне Земли заставляет воду перемещаться к тому участку океана, который находится ближе всего к Луне - прилив, а на противоположной стороне – отлив).
18. Большую известность получил приливный бор на китайской реке Цяньанцзан, впадающей в залив Ханчжоувань Восточно-Китайского моря. Чем он знаменит? (Стена воды высотой 7-8 метров и длиной 2 километра неслась со скоростью 15 км\час).
19. Какие волны называются Цунами? (Одиночные волны, вызванные подводными извержениями вулканов и землетрясениями, докатившись до мелководья, достигают высоты 20-30 метров).
20. Что создаёт течения в толще океана? (Солнечные лучи, нагревая поверхностный слой воды, делают воду менее плотной. Из области с малой плотностью морская вода, как с горки, стекает в область с более плотной водой. В приполярных областях возникают вертикальные течения. Здесь морская вода, охлаждаясь у поверхности, становится более плотной и опускается в придонные районы).
21. На какую глубину может нырнуть человек, не пользуясь никаким водолазным снаряжением? И сколько времени он способен находиться под водой? (В 1976 году француз Жак Майоль достиг глубины 100 метров – высота 35-этажного дома – и пробыл под водой 4 минуты).
22. Каким был первый прибор для подводного погружения? (Водолазный колокол).
23. Основа жизни на земле и в океане? (Растения водоросли).
24. Чем водоросли отличаются от высших растений воздушной среды? (У водорослей нет ни стебля, ни листьев, ни корней).
25. Каким образом питаются водоросли? (Живя в питательной водной среде водоросли впитывают необходимые им вещества из воды всеми частями своего тела).
26. На какой глубине «царствуют» водоросли? (До 100 метров, для их существования необходим свет).
27. Какое значение для размножения водорослей играют течения? (Движение воды не позволяет молодым водорослям покрываться грязью, заиливаться, и мешает «пиршеству» растительноядным животным).
28. Назовите несколько примеров морских животных, основой питания которых являются прибрежные водоросли. (Рыбы, морские ежи, ракообразные и брюхоногие моллюски).
29. Что такое Оазис? (Место в пустыне, где много растений и есть источник воды. Оазисы есть и на дне океана. На глубине 2500 метров. Основой жизни здесь является сероводород, перерабатываемый серными бактериями в пригодные для питания разных животных вещества. За счёт бактериоядных животных в оазисах существуют хищники голотурии, колонии актиний, различные ракообразные, моллюски, рыбы. Более 100 совершенно новых животных).
30. Скорость размножения серных бактерий при температуре 250 градусов и давлении 250 атмосфер? (За несколько часов их численность увеличивается в 100 раз).
Разработки
других занятий по теме "ПОДВОДНЫЙ МИР" в "Рубрике МИР ЖИВОЙ
ПРИРОДЫ":
- «Обитатели воды»
Головоломки https://urlid.ru/b81b
Занятие по программе «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ», рассчитанной на 4 года обучения в дополнительном образовании.
Программа
находится в электронной книге «ПРОГРАММА «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» https://yadi.sk/i/-yiYZfRe3JjkZz
Разработки занятий, дидактические
игры, головоломки,… в рубрике «Приложение МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» http://qps.ru/z3NEQ
А также в книге «ОПЫТ РАБОТЫ. «ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕННОСТНЫХ ОРИЕНТАЦИЙ ВОСПИТАННИКОВ
ПОСРЕДСТВОМ ЭМПАТИИ» (воспитание детей через общение с
животными) https://yadi.sk/i/m2hAOGHH3JnhTb
Комментариев нет:
Отправить комментарий