Фронты

Взаимодействие водных масс друг с другом и с дном приводит к появлению зон повышенных градиентов абиотических факторов — фронтов. С биологических позиций фронты — это экотоны. Можно выделить три основных типа фронтов.

Прибрежный фронт. Приливы и отливы не только приводят к периодическому затоплению и осушению литорали, но и создают течения. Эти течения, как и любые другие, взаимодействуя с дном, становятся из ламинарных турбулентными.

На некоторой глубине D турбулентность эта доходит до поверхности, т. е. распространяется по всей толще воды (Рис. 5.26, Рис. 5.27 Б), поэтому на глубинах, меньших D, вода регулярно один–два раза в сутки перемешивается от поверхности до дна.

В результате у берега возникает прибрежная водная масса, для которой характерно отсутствие постоянной стратификации (нет даже сезонного пикноклина), следствием чего является практически непрерывное поступление биогенов в фотический слой и очень высокая первичная продукция.

Мористее, на больших глубинах расположена водная масса открытого шельфа, для которой характерен сезонный (в умеренных широтах) или постоянный (в тропиках) пикноклин, затрудняющий поступление биогенов из придонных слоёв.

Граница между прибрежной водной массой и расположенной мористее водной массой шельфа (прибрежный фронт), расположенная на глубине D в каждый конкретный момент достаточно хорошо выражена, хотя её положение и непостоянно во времени (Рис. 5.26), поскольку D зависит от скорости течения на поверхности в кубе.

Поэтому при проведении биологических иссследований ориентироваться следует не на глубину, а на гидрологическую структуру, которая более отчётлива летом. В открытых районах наиболее часто прибрежный фронт расположен над глубинами 50–100 м.

В морях, где приливы не выражены (Чёрное, Японское, Средиземное), граница прибрежной водной массы расположена на гораздо меньших глубинах, чем в приливных.

Лишь незначительную часть этой продукции потребляет растительноядный зоопланктон прибрежной водной массы. Так, в восточной части Берингова моря даже в период максимального развития он выедает менее 6% первичной продукции.

Часть этой продукции потребляет растительноядный зоопланктон неритической водной массы: в прилежащих к прибрежному фронту районах его биомасса на порядок больше, чем в удалении от фронта.

Прибрежной водной массой ограничено и массовое развитие донных макрофитов (фиталь). Какую-то часть (вероятно, существенную) продукции фитопланктона и бентосных растений потребляет верхнесублиторальный бентос, однако определить долю этого потребления в балансе всей экосистемы весьма сложно.

Различия в функционировании экосистем по разные стороны прибрежного фронта приводят и к различиям их биот. С биогеографической точки зрения проекция этой границы на дно соответствует границе верхней и нижней сублиторали.

Фронт края шельфа. Изучение изображений, полученных со спутников, показало наличие квазипостоянных зон повышенной первичной продукции вдоль края шельфа, причём выраженность этих зон выше осенью. Наличие данных зон свидетельствует о существовании локальных апвеллингов (Рис. 5.27).

Причины их возникновения ещё недостаточно ясны (существует несколько теорий). Наиболее аргументированным сейчас считают их возникновение в результате взаимодействия приливно-отливных и идущих вдоль склона течений с кромкой шельфа, особенно в местах со сложным рельефом.

В результате образуются циклонические и антициклонические вихри в которых происходит подъём или опускание воды (Рис. 5.28).

Апвеллинги кромки шельфа позволяют поддерживать уровень первичной продукции в районе фронта на уровне, характерном для периода вспышки фитопланктона в соседних районах. Эту продукцию потребляют концентрирующиеся здесь стада рыб, китов, ластоногих и даже птиц.

Так, конюги-крошки питаются преимущественно (>85%) крупной растительноядной копеподой Neoca lanus cristatus. Эта копепода наиболее массова в районе фронта, ширина которого обычно не превышает 20 км. Птицы дважды в сутки летают в район фронта от колонии на о. Сен-Поль (Рис. 5.29).

Фронт края шельфа разделяет шельфовые (неритические) и океанические районы пелагиали. Проекция этого фронта на дно примерно соответствует границе сублиторали и батиали. Расположение разных фронтов на примере Берингова моря показано на Рис. 5.29.

Океанические фронты (Рис. 5.30). Разделяют области распространения вод и водных масс.

Ранг этих фронтов (а, следовательно, и границ) определяет размер, устойчивость и выраженность водных масс, которые они разделяют. Наиболее важны полярные фронты, расположенные в районах, где главный термоклин выходит на поверхность. Для них также характерны высокая продуктивность, благодаря интенсивно происходящему вертикальному перемешиванию, на малых глубинах охватывающему всю толщу воды от поверхности до дна.