Kitobni o'qish: «Підводний свiт»
І. Планета вода
Восьме диво світу
Якщо ми поглянемо на нашу планету з космосу, основним її кольором буде блакитний. Океани та моря, річки та озера, льодовики та гейзери створюють одну з оболонок Землі, яку називають гідросферою. В підручниках з географії написано, що вода займає 71% земної поверхні. Чому ж тоді ми називаємо нашу планету Землею? Води ж значно більше? Відповідь дуже проста: людина у воді жити не може. Ми робимо невеликі екскурсії до підводного світу, ми користуємося його скарбами, але переселитися до нього навіть не мріємо. А ось ті істоти, про яких піде мова у цій книжці, назвали б свій світ інакше: планета Вода. У підводному світі є все, що й у звичайному: день і ніч, ріки та гори, рослини й тварини. Але умови їхнього існування все-таки відрізняються від тих, до яких ми звикли.
Що таке вода? Запитайте про це людей різних професій і отримаєте дуже різні відповіді. Біологи скажуть вам, що вода – чи не найголовніша умова існування життя на Землі, колиска еволюції.
Медики зазначать, що мінеральні води – це природні ліки, а брудна вода – розсадник хвороб, тому її треба кип’ятити. Хіміки назвуть вам її формулу: два атоми водню та один – кисню. Вони скажуть, що вода – це рідина, яка не має власного смаку, кольору та запаху. Чому ж наші річки, озера та моря непрозорі, а кольорові?
Більша часшна запасів води на Землі – це солона вода океанів (97 %). На долю прісноі води залишається тільки 2 %, але насправді наземні мешканці можуть користуватися ще меншою її кількістю: майже половина цих запасів «законсервована» у льодовиках Гренландії та Антарктиди.
Ми ж знаємо, що на мапі є Червоне, Біле та Жовте море. Причини забарвлення води можуть бути дуже різні. По-перше, вода – майже універсальний розчинник. Вона здатна розчиняти більше солей та інших речовин, ніж будь-яка рідина. Крім того, вода може окислювати майже всі метали та розкришувати навіть найміцніші гірські породи. Ось ці породи та речовини, принесені річками до Жовтого моря, і забарвлюють його води. З Червоним морем все інакше. Його колір – наслідок періодичного цвітіння маленьких водоростей (цікавий факт: водорості мають назву синьо-зелених, а море – Червоне!). А Біле море так назвали тому, що 200 днів на рік воно вкрите кригою.
Деякі властивості води настільки незвичайні, що треба сказати про них хоча б декілька слів. Перша відмінність води – те, що це єдина на Землі речовина, яку в природних умовах можна зустріти і в твердому, і в рідкому, і в газоподібному стані. Для кожного стану води ми маємо окремі слова: рідину називаємо водою, тверду воду – кригою або снігом, а газоподібну – парою. Перехід з одного стану до іншого у води також не зовсім такий, як у інших речовин. Ми знаємо, що всі тіла при охолодженні зменшуються. Але якщо налити у пляшку води, щільно закрити пробкою і покласти на мороз, то лід або видавить пробку, або розірве пляшку. Об’єм льоду буде більшим, ніж об’єм води, яку ми налили у пляшку. А сам він буде легшим за воду. Це відбувається тому, що при замерзанні вода змінює молекулярну структуру. Якби було інакше, то лід би заповнив усі моря та океани від дна до поверхні.
Водне середовище має ще декілька властивостей, які впливають на життя йогомешканців. Основні зних – це прозорість, густина, електропровідність (здатність про водити електричний струм).
Температура води у Світовому океані неоднакова: від – 2 до + 30 градусів за Цельсієм. У прибережних водах Перської затоки вона може прогріватися навіть до 36 градусів тепла. А найнижчу температуру спостерігають у морі Ведделла, в Антарктиці. Втім, значна кількість води більш однорідна: три чверті загального об’єму води мають температуру від нуля до шести градусів тепла.
Прозорість води вимірюють за допомогою білого диска діаметром 30 см. Його опускають у воду та відстежують, на якій глибині його буде ще видно. Найбільша прозорість була зареєстрована у Саргасовому морі: диск було видно на глибині 65 м. Зрозуміло, у каламутній воді світло поглинається набагато сильніше: диск «щезає» вже через кілька десятків сантиметрів.
Від прозорості води залежить насамперед забезпечення рослин та тварин світлом. У морях із прозорою водою слабке синьо-зелене світло, що його може сприйняти людське око, видно на глибині 800 м. Чутливі прилади фіксують його трохи глибше – до кілометрової глибини.
Мабуть, ви помітили, що у воді ваше тіло стає легшим, ніж на суші. Це тому, що вода густіша за повітря майже у 800 разів. Вона виштовхує на поверхню предмети, які мають меншу густину. Велике значення має пло-щина тіл на яку діє з виштовхувальна сила води: чим вона більша тим сильніше вода буде «підтримувати» тіло. Але густина води стає перешкодою для швидкості руху: спробуйте побігати у воді, і ви відчуєте, що всі рухи стають повільнішими. Для того, щоб подолати опір водного середовища, потрібна так звана обтічна форма тіла. Подивіться на малюнки, і ви побачите, що форму багатьох сучасних суден людина перейняла у мешканців підводного світу.
Світло у воді та в повітрі відбивається неоднаково. Тому, коли ми пірнаємомаскою, всі підводні предмети та істоти здаються більшими на третину.
Густина води змінюється в залежності від її температури, солоності та тиску. Чим нижче температура, вище солоність та тиск, тим густішою стає вода. До речі, під солоністю вчені розуміють не кількість солі у воді, а загальну кількість розчинених у ній речовин. До складу морської води входять 72 хімічні елементи. Найбільш поширені з них – хлор, натрій, магній, сірка, кальцій, калій, бром, вуглець, стронцій та бор. Решта елементів розчинена в дуже невеликій кількості.
Велике значення має наявність у воді розчиненого кисню, яким дихають водні тварини. Звідки ж він береться? Виявляється, киснем підводний світ забезпечують рослини за допомогою фотосинтезу. Цей процес розпочався приблизно три мільярди років тому. Нині знайдеться небагато куточків підводного світу, у яких кисню не вистачає. Але в теплих водах його менше, ніж у холодних.
Завдяки тому, що вода має більшу густину, ніж повітря, звук у підводному світі розходиться швидше та краще (середня швидкість поширення звуку в воді становить 1500 м/сек). Саме тому під час риболовлі потрібно сидіти дуже тихо – незвичні звуки можуть налякати рибу.
На глибинах важливу роль відіграє підводний тиск. Тиск води набагато сильніший за тиск повітря. Через кожні 10 метрів він зростає на одну атмосферу (це означає, що на кожний квадратний сантиметр поверхні додається тиск, який дорівнює одному кілограму). На кілометровій глибині тиск становить 100 атмосфер. Цього досить, щоб опущений на цю глибину шматок дерева стиснувся вдвічі. Саме тому підводні апарати – батискафи, батисфери та субмарини – захищають дуже товстим шаром з найміцнішої сталі.
У морській воді розчинені також дорогоцінні метали. Наприклад, золота в океані стільки, що його вистачило б, щоб зробити мільярдерами всіх людей на планеті. Щоправда, дешевого способу видобування «морського» золота поки що не існує, а коли його придумають, саме золото значно подешевшає.
Здатність води проводити електричний струм використовують водні тварини. Деякі з них за допомогою електрики орієнтуються у просторі, інші спілкуються, а дехто пристосував електричну енергію для полювання (докладніше про це ми розповімо в наступних розділах).
Залишається тільки дивуватися, як перші рослини та тварини змогли подолати різницю між водою та сушею – настільки ці світи різні. Давайте простежимо, як і коли це сталося.
Джерело життя
Життя на нашій планеті виникло у воді. І дерева, і квіти, і птахи, і рептилії, і ми з вами походимо від прадавніх організмів, що з’явилися 4,5 мільярди років тому. Ці істоти мали дуже простий склад тіла, вони сприймали навколишній світ усією поверхнею тіла і ще не вміли ані бачити, ані чути. Ноги, хвости, очі та вуха з’явилися набагато пізніше. Отже, коли ми називаємо тварин нашими меншими братами, то майже нічого не вигадуємо. Окрім того, це ще питання, кого вважати старшим: деякі з наших сусідів на планеті з’явилися набагато раніше, ніж перша людина. Перші мешканці планети плавали у воді, віддавшись на волю течії та вітрів. Потім вони почали пристосовуватись до навколишнього середовища, стали несхожими одне на одного.
Еволюція рослинного та тваринного світу – це дуже довгий процес, який триває мільйони, а іноді навіть мільярди років. Чому ж так довго? Щоб зрозуміти це давайте простежимо за тим, якутворюються різні види. Отже, ми маємокрихітну амебоподібнуістоту, яка вільно плаває у водному просторі.
Легенди про народження життя у воді є в багатьох народів. Майже всі вонипочинаються з того, що колись у давнину вся земля була вкрита океаном. Навіть у Біблії перед створенням світу Дух Божий літав над водами.
У кожної такої істоти є властивості, одні з яких корисні для неї, інші – нейтральні, а треті – шкідливі (у сучасних тварин властивості також поділяються на групи; шкідливою для тварин може стати відсутність забарвлення, яка заважає їхньому маскуванню). Спочатку всі істоти знаходяться в однакових умовах, тому з ними нічого не діється. Але раптом навколишні обставини змінюються. Наприклад, частина цих тварин потрапляє в течію. Постійний струмінь води починає впливати на їхні тіла, і тут спрацьовує процес пристосування. Деякі тварини намагаються осісти на дно, де течія не така сильна. Інші «вчаться» рухатися швидше, щоб якось протистояти струменю води. Ті з них, хто найкраще пристосовується до нових умов, рідше гинуть і можуть дати більше потомства. Серед їхніх нащадків також виживають ті, хто найкраще пристосувався до навколишнього середовища. Таким чином ті властивості, які корисні для даного виду, накопичуються від покоління до покоління. Якщо через кілька тисячоліть ми подивимося на двох родичів, то побачимо, що в них різна форма тіла. Ті, хто залишився у водній товщі, нагадують кульки з ніжками, а мешканці дна більш сплюснуті.
Але все це – тільки перший крок. Спочатку тварини споживають готові речовини, якими насичена вода. Та коли вони надто сильно розмножуються, їжі на всіх не вистачає. Тому більші «амеби» починають поїдати менших. їхній зріст і вага збільшуються. Щоб решта тварин не загинула, вони починають розмножуватися швидше. Деякі істоти вчаться використовувати енергію сонячних променів (фотосинтез) або хімічні реакції (хемосинтез). І все це – дуже повільно, крок за кроком, покоління за поколінням. Нарешті кількість переходить у якість: з’являються тварини та рослини.
Якби ми сіли в машину часу і повернулися б на 2 600 мільйонів років назад, Діатомова водорість то океан здався б нам мертвим: ані риб, піннулярія ані медуз, над водою не літають птахи, не виповзають на узбережжя краби… Але насправді в цей час у морі йшла велика робота. Розмножувалися залізотворні бактерії (саме їм ми завдячуємо появою запасів залізних руд), у водному просторі плавали перші представники фітопланктону – крихітні рослини. Бактерії з того часу майже не змінилися, але інші мешканці підводного світу пройшли довгий шлях у своєму розвитку. Протягом мільйонів років відбувалося поступове ускладнення організмів. Одними з перших виникли синьо-зелені водорості. Серед них були і одноклітинні організми, і багатоклітинні, які нагадували тоненькі довгі нитки. Ці водорості брали участь в утворенні деяких геологічних порід (переважно вапняків). Дуже цікавими жителями прадавніх морів були діатомові водорості. Вони мали зовнішній скелет, який нагадував коробочку з кришечкою. Коли діатомеї розмножувалися, то просто ділилися навпіл, і кожна нова водорість отримувала половинку захисної оболонки. Щоправда, поділ був нерівним: одним діатомітам діставалася «коробочка», а іншим – «кришечка», трохи менша за розміром. Другу половинку потрібно було виростити самостійно. Коли життя діатомей закінчувалося, коробочки та кришечки опускалися на океанське дно. Протягом мільярдів років вони накопичувалися, тверділи і утворювали породу, яку так і називають – діатоміт. Шари діатоміту іноді бувають 100 м завтовшки. Діатоміти існують і зараз. їх можна зустріти не тільки у водоймах, але й у ґрунті і навіть на скелях.
Близько 700 мільйонів років тому в океані з’явилися безхребетні тварини: кишковопорожнинні, анеліди, артроподи, безчерепашкові молюски, погонофори. Ще через 130 мільйонів років в океані стався справжній вибух нових видів. Виникло багато нових організмів: трилобіти, двостулкові та черевоногі молюски, хіоліти, брахіоподи із хітиновим скелетом, губки та корали.
Протягом наступних 100 млн років життя підводного світу збагатилося ще більше. З’явилися морські лілії, морські їжаки, головоногі. Двостулкові молюски продовжували інтенсивно розвиватися. Серед рослин найбільш поширеними залишалися синьо-зелені водорості, але виникли перші плауни, які почали опановувати сушу.
Наступним кроком стала поява панцирних риб, ракоскорпіонів. Це сталося близько 440 млн років тому. Прісні водойми заповнили гігантські прісноводні рослини нематофітони, почалося розповсюдження кільчастих, сифонових, бурих водоростей. Настав розквіт граптолітів. Ці тварини селилися колоніями, які мали форму кущів, дерев, сітчастих споруд і двошаровий зовнішній скелет. Вони вимерли 350 млн років тому.
На зміну вимерлим істотам прийшли нові. У водному світі розповсюдилися панцирні риби птерасписи, кокостеуси, птерихтиси. Згодом виникли перші земноводні— стегоцефали – та перші рептилії – котилозаври. В морях широко розповсюдилися головоногі молюски, брахіоподи, різноманітні голкошкірі, дводишні та кистепері риби, а також чотирипроменеві та трубчасті корали.
Наступні зміни у світовому океані, які сталися приблизно 230 млн років тому, пов’язані з динозаврами. Вони ще не остаточно порвали з морською стихією, тому більшість цих велетнів час від часу поверталася до води. Сушу засвоювали і прадавні амфібії (мастодонозаври), і рептилії (платеозаври, котласії, динозаври). У цей період одними з найстрашніших хижаків були гігантські крокодили – белодони. В морях також було чимало велетнів: іхтіозаври та плезіозаври. Ті мешканці підводного світу, які «народилися» раніше, продовжували розмножуватися та вдосконалюватися.
Приблизно через 50 млн років у воді оселилися нові мешканці: амоніти, белемніти, тригонії, неринії. Всі вони належали до безхребетних. Рештки белемнітів і сьогодні можна побачити у відкладеннях вапняних порід. їх називають «чортовими пальцями».
Подальші «революції» в тваринному світі проходили на суходолі. А в морях та річках розповсюджувалися ті види, що виникли раніше, деякі з них зникали, інші займали своє місце у водному світі.
Коли йдеться про давніх мешканців, ми чомусь відразу уявляємо собі рештки панцирів та черепашок, експонати зоологічних музеїв та сторінки підручників. Але це не зовсім так. По-перше, значна більшість підводних мешканців, які жили в давнину, зустрічається і сьогодні.
На сьогоднішній день відомо 150 тис. видів живих істот, які мешкають у морях та океанах.
Порівняно недавно виникли тігаки костисті риби, які сьогодні переживають період розквіту. По-друге, навіть ті тварини, яких вважали вже давно не існуючими, не обов’язково щезли з підводного царства. Яскравим прикладом може служити латимерія. До 1938 року вона числилася серед вимерлих видів. Латимерії вважаються предками усіх земноводних. їхні плавці дуже сильні і трохи нагадують кінцівки прадавніх амфібій. Вимерлими вважали і клас молюсків моноплакофорів. їхні черепашки з відбитками м’язів дослідники знаходили часто, а в 1952 році побачили і живого представника цих тварин. Усе це свідчить про те, що ми відкрили далеко не всі таємниці океану, і попереду нас чекає чимало сюрпризів.
Навіщо потрібна класифікація живих істот?
Для того, щоб орієнтуватися у безмежному різноманітті живих істот, які мешкають на нашій планеті, потрібно мати певну схему. Вчені багато разів робили спроби якось об’єднати різні види тварин. Результат їхніх зусиль виявився дуже плідним. Усі живі істоти були поділені на дві великі групи: тварин та рослин. Кожна з цих груп має власні підрозділи, які розгалужуються, наче паростки. Для того, щоб зрозуміти, яким чином це відбувається, давайте розглянемо класифікацію тваринного світу.
Усі тварини поділяються на типи. В тваринному світі розрізняють такі типи:
1. Найпростіші.
2. Губки.
3. Кишковопорожнинні.
4. Плоскі черви.
5. Круглі черви.
6. Кільчасті черви.
7. Молюски.
8. Членистоногі.
9. Голкошкірі.
10. Хордові.
Кожен з цих типів має підрозділи, що поєднують тварин, які мають спільних предків та будова яких відповідає певному «плану». Наприклад, до молюсків входять три класи: черевоногі, двостулкові та головоногі. А до членистоногих відносять такі класи: ракоподібні, павукоподібні та комахи.
Класи, в свою чергу, поділяються на так звані ряди. Тварини, які входять до одного ряду, мають між собою набагато більше спільного, ніж ті, хто входить тільки до того ж самого класу. Наприклад, до типу хордових належать такі різні істоти, як черепахи, птахи, риби. Вони мають загальну для всіх ознаку: наявність хребта, якого в інших типів немає. Але всі ці тварини настільки різні, що їхня схожість майже непомітна. Зовсім інакше у класах. Якщо ви побачите дятла та, скажімо, синицю, ви легко здогадаєтесь, які риси є спільними для цих істот.
Ряди поєднують, якщо можна так сказати, дуже близьких родичів. До класу рептилій входить три ряди: лускаті, черепахи та крокодили. Кожен ряд об’єднує зазвичай кілька видів. Їхня кількість може коливатися від двох до кількох тисяч.
Загальну картину тваринного світу можна побачити на простій схемі (у дужках наводяться типові представники класів або рядів):
Тип Найпростіші
Саркодові (амеба, дизентерійна амеба)
Джгутикові (трипаносоми, лейшманії, лямблії)
Споровики (малярійний плазмодій)
Інфузорії (інфузорія туфелька)
Тип Губки
Тип Кишковопорожнинні
Класи гідроїдних і сцифоїдних
Гідра прісноводна
Корали
Тип Плоскі черви
Клас Війчасті черви (планарія молочно-біла)
Клас Сисуни, або Трематоди (печінковий сисун, котячий сисун)
Клас Стьожкові черви, або Цестоди (бичачий та свинячий ціп’як, широкий стьожак)
Тип Круглі черви
Клас Нематоди, або Круглі черви (фітонематоди; свиняча аскарида, кінська аскарида, людська аскарида, гострик, трихінела)
Тип Кільчасті черви
Клас Багатощетинкові черви (пісковиця)
Клас Малощетинкові черви (австралійський земляний черв’як, дощові черв’яки, трубочник)
Клас П’явки (медична п’явка)
Тип Молюски
Клас Черевоногі (рапана, виноградний слимак, голий слизняк, котушка рогова, п’явушник)
Клас Двостулкові (беззубка, перлівниця, морський гребінець, устриця, мідія, корабельний черв’як)
Клас Головоногі (наутилус, каракатиця, восьминіг)
Тип Членистоногі
Клас Ракоподібні (ряди Десятиногі раки, Рівноногі раки, Гіллястовусі, Веслоногі, Коропоїди)
Клас Павукоподібні (ряди Павуки, Кліщі)
Клас Комахи (ряди Таргани, Терміти, Прямокрилі, Воші, Клопи, Рівнокрилі, Бабки, Жуки, Метелики, Перетинчастокрилі, Двокрилі, Блохи)
Тип Голкошкірі
Тип Хордові
Клас Круглороті (угорська та українська мінога)
Клас Хрящові риби (ряди Акули, Скати)
Клас Костисті риби (ряди Осетрові, Оселедцеві, Лососеві, Коропоподібні, Окунеподібні)
Клас Земноводні, або Амфібії (ряди Хвостаті земноводні, Безхвості земноводні)
Клас Плазуни, або Рептилії (ряди Лускаті, Черепахи, Крокодили)
Клас Птахи (надряди Безкілеві птахи, Пінгвіни, Кілегруді птахи)
Кілегруді птахи (ряди Курині, Гуси, Дятли, Соколині, Сови, Лелеки, Журавлі, Горобині)
Клас Ссавці, або Звірі (надряди Яйцеродні, сумчасті і плацентарні)
Плацентарні (ряди Комахоїдні, Рукокрилі, Гризуни, Зайці, Хижі, Ластоногі, Китоподібні, Парнокопитні, Непарнокопитні, Примати)
Завдяки класифікації можна легко визначити місце кожної тварини у світі, дізнатися про її будову та найближчих родичів, простежити за історією виникнення цього виду.
Давайте спробуємо розповісти щось про гребінчастого тритона. Припустімо, в нас є тільки його повний «паспорт»: ряд Хвостаті земноводні, клас Земноводні (амфібії), тип Хордові. Що ж ми можемо розповісти про цю тварину? По-перше, в неї є гребінь (це ясно з назви). По-друге, вона є амфібією, тобто мешкає відразу у двох світах: у воді та на землі – і поєднує в собі риси водних та наземних тварин. Якщо ми добре знаємо ознаки хвостатих земноводних, то відразу уявимо собі тварину з видовженим тілом, яке поділене на голову, тулуб та хвіст.
Коли вчені підраховували загальну кількість видів живих істот, вони звернули увагу на цікавий факт: на суші мешкає набагато більше (майже в сім разів) видів тварин та рослин, ніж у морі. Але коли вони почали підраховувати класи, ситуація змінилася: у морі, виявляється, набагато більше представників різних класів, ніж на суші та в прісних водах заразом.
Шкіра цієї тварини гладенька, без волосся або пір’я. Найімовірніше, вона відкладає ікру, з якої виводяться личинки. Зустріти цю тварину можна або в воді, або десь поблизу. Оскільки всі амфібії – хижаки, тритон також повинен живитися тваринною їжею. Нарешті, це холоднокровна істота, тому взимку вона повинна впадати у сплячку. Це тільки декілька відомостей про тритона, які можна отримати за допомогою класифікації навіть тоді, коли ви його жодного разу не бачили.
