Асимметрия в распределении природных зон. Биологическая антимерия. Циркумконтинентальная зональность

Если земной шар и Мировой океан разделить тремя воображаемыми плоскостями симметрии — экваториальной и двумя меридиональными (рис. 37), то обнаружится разная степень асимметрии в распределении природных зон. Эта асимметрия обусловлена асимметрией распределения материковых глыб (соотношения суши и моря) (рис. 38, 39), которая в свою очередь, вместе с циркуляцией атмосферы и вращением Земли, определяет асимметрию распределения важнейших океанических течений.

Рис. 37. Плоскости симметрии в биологической структуре океана

Плоскости симметрии в биологической структуре океана

Плоскости симметрии: I — экваториальная, II и III — меридиональные. Природные зоны: 1 — полярные, 2 — умеренные, 3 –экваториальная

Рис. 38. Материковое и океаническое полушария

Материковое и океаническое полушария

Рис. 39. Распределение суши и моря на поверхности земного шара

Распределение суши и моря на поверхности земного шара

Площадь суши приведена в % общей площади каждой 10-градусной зоны. Меридианы проведены через 10 градусов

   Относительно экваториальной плоскости широтные зоны не образуют зеркальной симметрии: ширина соответствующих зон в Северном и Южном полушариях неодинакова (см. рис. 6).

Еще больше проявляется асимметрия относительно меридиональных плоскостей симметрии, особенно в Атлантическом и Тихом океанах, имеющих большое широтное протяжение. Ярко выражена асимметрия в квазистационарной (существующей на протяжении длительных промежутков времени) системе циркуляции океанических вод (рис. 40). Отсутствие континентальных преград в Южном полушарии способствовало становлению здесь самого мощного течения Мирового океана — течения Западных ветров, естественным образом формирующего северную границу Антарктической пелагической зоны (см. рис. 24).

Рис. 40. Общая схема течений Мирового океана

Общая схема течений Мирового океана

Течения: 1 — теплые, 2 – холодные

   В Атлантическом, Тихом и, в меньшей степени, Индийском океанах у западных берегов материков происходит приток вод из высоких широт к экватору. В экваториальных широтах эти воды отгоняются ветрами (пассатные течения) на запад через весь океан к восточным берегам другого континента. Здесь они поворачивают против часовой стрелки в Северном полушарии или по часовой стрелке в Южном полушарии, проникая в умеренные и высокие широты. В умеренных широтах под действием западных ветров течения вновь пересекают океан в обратном направлении, подходя к западным берегам материков в приполярных и полярных широтах.

Таким образом, акватория Мирового океана и отдельных крупных его частей представляет чередование крупномасштабных циклонических (направленных против часовой стрелки в Северном полушарии, и по часовой стрелке — в Южном) и антициклоиических (направленных по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки — в Южном) круговоротов вод, разделенных переходными зонами между водными массами с разными физическими свойствами — фронтальными зонами, или фронтами. В Северном полушарии различают арктический (между арктическими и среднеумеренными водами), полярный (между среднеумеренными и тропическими водами) и тропический (между тропическими и экваториальными водами) фронты (см. рис. 30).

В Северном полушарии потоки теплых вод, направленных из низких широт в высокие, имеют большую мощность, чем в Южном полушарии. Именно благодаря такому распределению течений в Северном полушарии северные границы бореальной зоны у побережий Европы (под влиянием мощного течения Гольфстрим) смещены далеко к северу (см. рис. 6); в меньшей степени такое смещение проявляется и у арктического побережья Аляски. В результате этого температурные градиенты по западным сторонам бореальной зоны океанов гораздо выше, чем по восточным сторонам, а в экваториальной зоне — наоборот. В Южном полушарии в силу тех же причин восточные стороны океанов гораздо более охлаждены, чем западные. Меридиональная асимметрия в распределении широтных зон в значительной мере ответственна за проявления биогеографической провинциальности.

Поскольку любые проявления жизни и живого тесно связаны с распределением природных зон, то в меридиональном и экваториальном направлениях наблюдаются или нарастающие различия, или повторяемость в качественных и (или) количественных проявлениях жизни, иначе говоря, явления симметрии или асимметрии. Последнюю Я.И. Старобогатов предложил (1986) обозначать как биологическая антимерия. В целом же определяемые географическими причинами общие топологические закономерности в распределении качественных или количественных характеристик живого выдающийся советский ученый академик Л.А. Зенкевич сформулировал в форме учения о биологической структуре океана.

Пожалуй, одной из наиболее ярких особенностей биологической структуры океана является широтный градиент в распределении видового богатства. Видовое богатство — общее число видов фауны, флоры, биоты или крупного таксона, приуроченное к данному местообитанию. В направлении от полюсов к тропикам общее видовое богатство увеличивается (рис. 41, Г). Эта общая биогеографическая закономерность была установлена еще в первой половине XIX в. для представителей не только морской, но и континентальной биоты и носит название правила Уоллеса (или, что более правильно, правила Гумбольдта). Характерно, что в экваториальной плоскости симметрии наблюдается биологическая антимерия в широтном распределении видового богатства и числа надвидовых таксонов: на западных сторонах океана широтный градиент выражен более резко (рис. 42,43). В отношении показателей обилия (численность, биомасса) меридиональная антимерия океана имеет более сложный характер (см. рис. 41, А-В), хотя в целом показатели обилия распределены в противофазе к видовому богатству.

Рис. 41. Схема биологической структуры пелагиали Мирового океана на меридиональном разрезе

Схема биологической структуры пелагиали Мирового океана на меридиональном разрезе

А и A1 — зоны полярных минимумов; Б и Б1 — зоны биологических максимумов умеренных широт; В и B1 — зоны приэкваториальных повышений в экваториальном поясе биологических минимумов (В — восточная часть океана, В1 — западная часть океана), Г — видовое богатство фауны и флоры и Р/В-коэффициент, Е – экватор

Рис. 42. Широтные изменения числа видов (1), родов (2) и семейств (3) двустворчатых моллюсков в северо-западной (А) и северо-восточной (Б) частях Тихого океана

Широтные изменения числа видов (1), родов (2) и семейств (3) двустворчатых моллюсков в северо-западной (А) и северо-восточной (Б) частях Тихого океана

Для А приведены данные по океаническому и беринговоморскому побережьям. По осям абсцисс — широтные градусы, с.ш.; по оси ординат — число таксонов (масштаб логарифмический)

   Асимметричное распределение материковых глыб и шельфа и, в частности, связанное с этим распределение количества биогенных элементов определяют еще один тип зональности – циркумконтинентальную зональность. Общий характер количественного развития жизни на меридиональном разрезе через океан полностью соответствует характеру вертикального перемешивания вод, иначе говоря, глубине захвата и выноса к поверхности богатых биогенными веществами глубинных слоев. Так, пять областей океанических биологических минимумов обилия (рис. 44) соответствуют пяти районам, ограниченным циклоническими и антициклоническими вращениями вод (см. рис. 40). Эти области отличаются слабым вертикальным перемешиванием (так называемые халистатические области, или халистазы), и низкими величинами первичной продукции.

Рис. 43. Широтная антимерия видового богатства двустворчатых моллюсков северной части Тихого океана

Широтная антимерия видового богатства двустворчатых моллюсков северной части Тихого океана

Цифрами у прямых линий обозначено число видов, обитающих па противоположных берегах океана. На осях показаны географические координаты

Рис. 44. Схема поширотного количественного распределения океанического планктона

Схема поширотного количественного распределения океанического планктона

Стрелками показано направление нерестово-кормовых миграций наиболее подвижных компонентов пелагиали

   Таким образом, общие географические закономерности в качественном и количественном распределении жизни и живого в Мировом океане во многом обусловлены физико-географическими причинами, хотя и не объясняются только ими.