Эстуарии: общая характеристика

Введение

Эстуарий (от лат. aestuarium - затопляемое устье реки) - однорукавное, воронкообразное устье реки, расширяющееся в сторону моря.

Пресная речная вода растекается по поверхности эстуария, а соленая морская вода подтекает ("вклинивается") под нее. Подповерхностная морская вода смешивается с распресненной поверхностной и выносится в море.

Образование эстуария происходит, если приносимые рекой наносы удаляются морскими течениями или приливом, и прилегающая к устью часть моря имеет значительные глубины; в этих случаях отложение наносов не происходит даже при большом их выносе на устьевом участке.

Эстуарии подвержены воздействию приливов; здесь встречаются пресные речные и соленые океанские воды. Высокие приливы иногда настолько сильны, что обращают речной сток вспять и переносят соленую воду на несколько километров в глубь суши. В случае захода прилива в узкие V-образные эстуарии с высокими и крутыми берегами уровень воды поднимается, и образуется высокая одиночная волна - бор, которая продвигается в глубь суши до тех пор, пока не растратит свою энергию.

Такие процессы ярко выражены в заливах Фанди и Кука и на реках Сена и Северн. Достаточно глубокие эстуарии, где не бывает высоких боров, весьма удобны для судоходства, так как океанские суда заходят в них, доставляя грузы прямо в безопасные гавани в глубине материка. Примерами служат эстуарий реки Гудзон, где расположена бухта Нью-Йорк, и эстуарий реки Саскуэханна - Чесапикский залив с гаванью Балтимора.

Один из самых больших эстуариев в Европе, Жиронда, имеет длину 75 км. Устья в виде эстуария имеют такие реки, как Енисей, Темза, Амур.

Противоположностью эстуария является дельта - устье, разделенное на несколько протоков. Классическими дельтами обладают такие реки, как Нил, Волга, Амазонка.

Биомасса и продуктивность эстуариев

Большинство эстуариев представляют собой заболоченные места. Реки приносят ил, который состоит из смеси очень маленьких кусочков твердой породы с растительным материалом. У моря река течет очень медленно, и ил спокойно оседает на дно. Прилив приносит с собой песок и гальку, которые смешиваются с илом. Когда вода отходит, остается илистая грязь. Постепенно в эстуарии образуются большие заболоченные территории, называемые низинами.

Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно. Самый большой абсолютный прирост растительной массы достигает в среднем 25 г/м2 в день в очень благоприятных условиях, например в эстуариях рек и в лиманах аридных районов, при высокой обеспеченности растений водой, светом и минеральным питанием. На больших площадях продуктивность автотрофов не превышает 0,1 г/м2. Таковы жаркие пустыни, где жизнь лимитируется недостатком воды, полярные пустыни, где не хватает тепла, и обширные внутренние пространства океанов с крайним дефицитом питательных веществ для водорослей. Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд т. Более трети его образуется в океанах, около двух третей - на суше. Почти вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержания жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия, недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических осадках водоемов и гумусе почв. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

Обитатели эстуариев

Эстуариями называются прибрежные зоны, в которых текущие с суши пресные воды смешиваются с солеными морскими. Такое смешивание происходит в обширных заливах, например Чесапикском, Делавэре и Сан-Франциско, в устьях крупных рек, таких, как Гудзон и Темза, в отделенных от моря полосой дюн болотах, которых так много вдоль берегов Новой Англии, Южной Каролины и Джорджии.

Очень небольшое число живых существ может выжить как в соленой, так и в пресной воде. Но эстуарий - место обитания огромного количества живых существ, которые смогли приспособиться к значительным изменениям солености воды.

Такие растения, как ленточная и угревидная трава, могут расти на низких илистых берегах, часто затопляемых во время прилива. Их корни укрепляют ил и не дают ему передвигаться с приливом. Илистые низины, расположенные подальше от реки, заливаются реже. Такие растения, как армерия и солончаковая астра, менее приспособлены к изменениям солености воды. Илистые низкие берега, находящиеся на самом далеком расстоянии от реки, редко заливает водой. Там растут многочисленные растения. Ил внизу совсем мягкий, поэтому эти пространства заболочены.

Такие рыбы, как лосось и угорь, могут жить и в пресной и в соленой воде Лосось мечет икру ближе к истоку (началу) рек. Когда появляется молодь, то она плывет вниз по реке и выходит в океан, где она живет и кормится до 6 лет. Затем возвращается вверх по той же реке откладывать икру. Каждая река имеет свой неповторимый вкус, по которому лосось различает, в какой реке он родился. В почве заболоченных илистых берегов недостаточно воздуха для развития корней, поэтому большинство низинных, болотистых растений низкорослы. Многие мелкие животные с панцирями, такие, как спиральные раковины и креветки, живут в иле. В одном ведре ила их насчитывали до 50 тысяч. Волосатые черви - родственники земляных червей. Они живут в эстуариях и на илистых морских берегах, питаются мелкими животными, находящимися в иле.

Эстуарии служат рефугиями, или убежищами, для многих видов, способных жить в солоноватой, т.е. разбавленной морской воде. Например, устрицы спасаются здесь от хищников - морских звезд и моллюска под названием устричное сверло, которые не переносят низкой солености.

Эстуарии не только являются высокопродуктивными водными местообитаниями, но и снабжают питательными веществами другие морские экосистемы. Здесь в изобилии развиваются болотные растения и микроскопические водоросли. Когда они отмирают, разрушаются волнами, течениями, поедающими их животными и, в конечном итоге, бактериями, то образующиеся при этом растворимые органические вещества и мелкие частицы детрита выносятся в прибрежную зону открытого моря, где становятся пищей для прочих морских организмов - от одноклеточных простейших до червей, моллюсков и рыб. Значительная доля этого питательного материала распространяется еще дальше от берега и там - вместе с продуктами фотосинтеза планктонных водорослей (фитопланктона) - поддерживает жизнь планктонных животных (зоопланктона) и бентосных, т.е. обитающих на дне, организмов.

В литоральной или расположенной непосредственно за ней сублиторальной зоне эстуариев развиваются икра, личинки и мальки многих рыб.

Обитателями эстуариев являются и бентосные организмы. Это животные и растения, которые основную часть своей взрослой жизни проводят на дне или в толще дна эстуариев и океанов. В совокупности эти организмы называют бентосом. Некоторые ученые относят к бентосу и обитателей литоральной зоны. По мнению других, к этой группе относятся только донные организмы, живущие ниже уровня отлива.

Ил эстуариев обладает совершенно особой консистенцией, липкостью и запахом. Если наступить в него, он так присосется к вашей ноге, что может содрать с вас сапог. Он настолько мелкозернист, что воздух сквозь него не просачивается, и газы, выделяемые разлагающимися органическими остатками внутри его, так там и остаются, пока не вырвутся из-под ваших подошв, обдав вас запахом тухлого яйца.

Приспособленность обитателей эстуариев к приливам и отливам

Дважды в день характер воды, омывающей эти илистые мели, резко меняется. При отливе, особенно когда реки вздулись от дождей, преобладает пресная вода, во время же прилива вода в эстуарии по солености может сравняться с морской. И дважды в день значительная часть ила может выступить из воды на воздух. Совершенно очевидно, что обитающие в подобном месте организмы должны обладать устойчивостью против многочисленных изменений физических и химических условий. Но блага, сопряженные с этим, весьма велики, ибо в эстуарий ежедневно поступает пища как из реки, так и из моря, и потенциально вода в нем богаче питательными веществами, чем какая-либо другая - и соленая, и пресная. И потому те немногочисленные организмы, которые выдерживают такие жесткие требования, благоденствуют там в неимоверных количествах.

В верхнем конце эстуария, где вода лишь чуть солоновата, живут тонкие как волоски черви-трубочники. Передний их конец погружен в ил, в который они въедаются, а задний помахивает в воде, чтобы лучше омываться кислородом. На одном квадратном метре ила их может жить до полумиллиона, и они покрывают его, словно тонкая рыжевато-красная шерсть. Ближе к морю, где вода чуть солонее, полчища рачков, длиной в сантиметр, строят себе норки и сидят в них, захватывая проплывающие мимо питательные частицы крючковатыми антеннами. Малюсенькие, с пшеничное зерно улитки-риссоиды добывают пищу из верхнего кремообразного слоя ила, и с таким успехом, что из одного квадратного метра их извлекли более сорока тысяч.

Поближе к границе отлива, особенно там, где к илу подмешан песок, обитают черви пескожилы. Эти черви также питаются илом, но обогащают его, прежде чем поглотить. Каждый пескожил, длиной около сорока сантиметров и толщиной с карандаш, выкапывает норку в виде крутой дуги с двумя выходами на поверхность и укрепляет стенки, выстилая их слизью. Верхнюю часть у одного выхода из дуги он заполняет рыхлым песком, а затем, цепляясь щетинками на боках за стенки, начинает двигаться взад-вперед по дну норки, как поршень в насосе, втягивая воду сквозь свой песчаный фильтр. Органические частицы, которые она несет, застревают в песке. Перестав качать воду, червь принимается есть песок, переваривая все съедобное в нем, а остальное извергая в другой рог дуги. Примерно каждые три четверти часа он выталкивает извергнутый песок из норки, так что у выхода образуются аккуратные пирамидки. Там же, у самой поверхности воды закапываются сердцевидки. Эти моллюски не соперничают с пескожилом за ил, но всасывают питание прямо из воды через два коротких мясистых сифона.

При отливе все эти существа прекращают питаться и принимают меры, чтобы предохранить себя от высыхания. Ил вокруг риссоид еще совсем не слежался, и вода, отступая, уносит большую его часть, и крохотные улитки лежат друг на друге слоями толщиной в несколько сантиметров. Каждая запечатывает вход в раковину маленьким диском, завершающим ее ногу. Сердцевидки плотно сжимают створки своих раковин, а пескожилы просто остаются в норке, которая так глубока, что вода из нее не уходит.

Но высыхание - не единственная опасность, угрожающая этим существам в часы отлива. Все они уязвимы при нападении с воздуха, а к эстуарию теперь слетаются голодные птицы. Корм, который они выбирают, в значительной мере предопределяется величиной и формой клюва. Хохлатая чернеть и красноголовый нырок шарят в иле и хватают трубочников. Галстучники и зуйки с короткими острыми клювами объедаются риссоидами, молниеносным ударом извлекая свернутое спиралькой тело моллюска. Травники и песочники, чьи клювы вдвое длиннее, зондируют верхний слой ила в поисках рачков и небольших червей. Кулики-сороки с крепкими алыми клювами специализируются на серцевидках. Одни раскрывают створки раковин, другие выбирают раковины поменьше и потоньше и разбивают их. Кроншнепы и веретенники, обладатели самых длинных клювов, добираются до пескожилов и извлекают их из норок.

А река все несет новые осадки, и мели постепенно растут. На них начинает образовываться зеленая пленка водорослей, уплотняющая частички ила. Как только это происходит, в нем уже могут укореняться другие растения. Теперь илистые мели начинают быстро подниматься все выше, так как принесенные плещущими волнами частицы ила уже не уносятся назад отливом, но задерживаются корнями и стеблями растений. Мало-помалу они поднимаются настолько высоко, что скрываются под водой только в самые большие приливы. Берега их укрепляются, и обитателям эстуария приходится уступать свою территорию обитателям суши.

На европейских побережьях активная роль в этом процессе принадлежит солянке, небольшому растению, которое листьями-чешуйками и вздутыми полупрозрачными стеблями напоминает суккуленты пустынь. Собственно, сходство это не простое. Цветковые растения развились на суше, и все их химические процессы связаны с пресной водой. Морская вода им опасна, так как из-за растворенных в ней солей плотность ее выше, чем у их сока, и корни у них начинают источать влагу, а не всасывать ее. Поэтому растениям в соленой среде столь же необходимо накапливать в себе влагу, как кактусам в пустыне.

В тропических эстуариях ил задерживают мангровые леса, состоящие из кустарника и деревьев - и низких, и двадцатипятиметровой высоты. Происходят они из разных семейств, но условия жизни в солоноватых болотах привели к развитию у них у всех сходных особенностей.

Деревьям в первую очередь приходится разрешать проблему, как выстоять в вязком зыбком иле. Глубокие корни тут бесполезны, потому что теплый ил уже в нескольких сантиметрах под поверхностью лишен кислорода и кисел до едкости. Вот почему мангровые деревья обладают плоской корневой системой, которая лежит на поверхности ила, точно плот. Более высокие деревья получают дополнительную устойчивость благодаря изогнутым, отходящим от средней части ствола корням, служащим ему подпорками. Вместе с тем корни должны обеспечивать дереву не только устойчивость, но и питание; и горизонтальное положение корневой системы мангровых немало этому содействует, поскольку необходимые дереву питательные вещества не погребены в кислом иле, а лежат на его поверхности, где их оставил прилив.

Корни также помогают дереву получать кислород и избавляться от углекислого газа, продукта его жизненных процессов. Опять-таки кислорода в иле нет. Мангровые получают его непосредственно из воздуха через небольшие участки губчатой ткани в коре на корнях-подпорках. У тех же мангровых, которые такими корнями не обзавелись, ткань эта располагается на узловатых вертикальных выростах горизонтальных корней. У мангровых, растущих ближе к морю, развились конические дыхательные корни, которые в отличие от обычных корней растут вертикально вверх, опережая ил, осаждающийся там быстрее, и окружая дерево бесчисленными рядами острых колышков, которые больше всего напоминают какую-то фантастическую оборонительную систему в средневековом духе.

Соль причиняет мангровым те же трудности, что и солянке. Им также приходится сохранять влагу в своих тканях, и они препятствуют ее испарению теми же способами, что и растения пустынь - плотной восковой кожицей на листьях, расположением устьиц на дне крохотных ямочек. Но им еще необходимо предотвратить накопление соли в своих тканях, что серьезно нарушило бы их жизненные процессы. Некоторые мангровые умудряются не втягивать ее вместе с водой благодаря особой мембране, покрывающей корни, как, в частности, у солероса. Другие, лишенные такой защиты, всасывают корнями растворенную соль, но избавляются от нее до того, как ее концентрация станет опасной. Они либо имеют в листьях специальные органы, выделяющие наружу довольно крепкий соляной раствор, либо из сока она поступает в уже засыхающие листья, которые затем опадают вместе со всей лишней солью.

Самки манящего краба орудуют обеими клешнями, самцы же вынуждены обходиться одной клешней, такой же, как у самок, тогда как вторая заметно больше и ярко окрашена в розовый, голубой, лиловый цвет или же сияет белизной. Ее назначение - служить сигнальным флажком. Самец машет ею самке, одновременно выделывая пируэты. У разных видов хореография и семафор сочетаются по-своему. Одни приподнимаются на цыпочки и выписывают клешнями круги, другие отчаянно размахивают ими из стороны в сторону, третьи клешнями не шевелят, зато подпрыгивают. Но смысл неизменно один: самец готов к спариванию. Самка, узнав сигнал своего вида, рано или поздно подбежит к самцу, последует за ним в его норку, где они и спарятся.

Рыбы тоже вылезают из воды и ползают по илу мангров. Это илистые прыгуны. Самые крупные из них имеют длину около двадцати сантиметров. Как и крабы, они сохраняют воду в жаберных камерах, но обогащать ее кислородом не могут и регулярно возвращаются к протокам, чтобы заменить прежний запас на свежий. Но эти рыбы обладают абсорбирующей поверхностью, которой лишены заключенные в твердый панцирь крабы, - кожей. И значительную часть необходимого им кислорода получают сквозь нее, примерно как лягушки. Однако для этого кожа должна быть влажной, и прыгуны время от времени быстро перекатываются по илу, чтобы смочить бока.

Когда им необходимо стремительно метнуться вперед, чтобы схватить краба или избежать опасности, они заворачивают хвост вбок, щелкают им и пулей пролетают по илу. Однако обычно они продвигаются куда медленнее, опираясь на грудные плавники, которые внутри тела имеют костные подпорки, управляются сильными мышцами и снабжены суставом, так что создается впечатление, будто прыгун ползет, опираясь на локти. У некоторых видов еще одна пара плавников ближе к брюшку слилась в присоску, с помощью которой такие илистые прыгуны могут удерживаться на корнях и стволах.

Эти рыбы живут в мантрах во многих областях мира. В каждом болоте обычно обитают три главных вида. Самый мелкий остается в воде дольше всех и вылезает из нее только при полном отливе. Стаи их ползают в жидком иле у кромки воды, процеживая ее в поисках маленьких червей и рачков. Зона, затопляемая в первые часы прилива, принадлежит заметно более крупным прыгунам. Это вегетарианцы, довольствующиеся водорослями и другими одноклеточными растениями. У каждой рыбы есть свой участок, в котором она вырывает себе нору, ревниво охраняя ил вокруг. Иногда она обносит свою территорию низкими валами из ила общей длиной в несколько метров, чтобы не допускать на нее соседей, а также в какой-то степени предотвращать полное осушение ила. Там, где популяции многочисленны, эти участки смыкаются и вся отмель оказывается разделенной на многогранники. Внутри каждого прогуливается владелец, словно бык по огороженному лугу. Третий вид илистых прыгунов занимает наиболее высокую часть болота. Это хищники, охотящиеся на мелких крабов. Норы у них есть, но права на окружающую территорию не заявляются, и несколько прыгунов могут искать добычу на одном участке, не оспаривая его друг у друга.

Илистые прыгуны не только питаются вне воды, но и ведут там брачные ухаживания. Как большинство рыб, они при этом помахивают и вибрируют плавниками. Поскольку обе пары плавников у них служат для передвижения, в ритуале ухаживания используются два длинных спинных плавника. Обычно они прижаты к спине, но, приступая к ухаживанию, самец их вздыбливает, и они поражают взгляд яркостью окраски. Но одного этого мало, чтобы привлечь подругу: на плоском болоте небольшая рыбка видна только своим соседям. А потому прыгун самец, демонстрируя свою красоту возможно большему числу зрительниц, бьет хвостом и взмывает вверх, развернув знамена.

Дважды в сутки огромная иловая арена выступает на воздух и дважды затопляется. Вода возвращается быстро и бесшумно. Клубки корней исчезают под бегущей рябью, и мангровый лес преображается. Кое-кому из обитателей ила - червям, ракообразным и моллюскам - это приносит приятную передышку. Больше им не грозят нападения с воздуха или опасность высохнуть. Но для других положение ухудшается. Некоторые крабы настолько приспособились дышать воздухом, что погибают при длительном погружении в воду. И каждый сооружает над своей норкой свод, удерживающий пузырек воздуха - кислорода в нем крабу хватает до очередного отступления воды. Маленькие илистые прыгуны карабкаются вверх по корням, словно спасаясь от потопа. Возможно, это молодые особи, которые еще не обзавелись собственными территориями, а потому у них нет норки, чтобы укрыться в ней, когда с приливом в мантры приплывут крупные голодные рыбы. Да, молоди, пожалуй, безопаснее пережидать прилив на воздухе.

Питающиеся водорослями морские улитки также вползают вверх по корням рядом с прыгунами. Если бы они остались на илистом дне, где нет камней с укромными трещинами, то тоже могли бы стать жертвами рыб. Однако они не способны передвигаться с быстротой прыгунов, и им трудно опережать подъем воды, а потому они оставляют свои иловые пастбища задолго до того, как к ним подступит приливная вода, демонстрируя поразительно точное ощущение времени. Их внутренние часы подают им даже еще более сложные сигналы. Ежемесячно в определенные дни приливы бывают исключительно высокими, и улитки никак не успели бы вскарабкаться за пределы досягаемости. В такие периоды они не только не спускаются на ил между приливами, но, наоборот, всползают по мангровым корням повыше, чтобы не оказаться в ловушке.

Насекомые, которые кормились на иле, также, спасаясь от воды, во множестве располагаются на мангровых корнях и под листьями. Однако и там им грозит опасность. Вместе с прочими рыбами, рассчитывающими чем-нибудь поживиться в манграх, туда приплывают и брызгуны, держась у самой поверхности воды. Длиной они сантиметров двадцать с лишним, глаза у них большие, а нижняя половина рта выпячена. Зрение их настолько остро, что они вопреки ряби и рефракции различают насекомое, сидящее над водой. Наметив добычу, брызгун прижимает язык к длинной бороздке в нёбе, резко смыкает жаберные крышки и выбрасывает вверх струю, словно из водяного пистолета. Возможно, рыбе приходится повторить эту операцию и раз, и два, но она не сдается, так что в подавляющем большинстве случаев струя в конце концов сбивает насекомое в воду, где его тут же проглатывают. Насекомые, устраивающиеся повыше, привлекают других хищников. Крабы-привидения вскарабкиваются на деревья, переворачивают листья и схватывают клешнями сидящих там мух.
 

Заключение

Эстуарии - уникальные места, служащие местом обитания многочисленных видов животных и растений. Интенсификация сельского хозяйства ведет к разрушению этой среды обитания. Осушение болот и эстуариев и зарегулирование речных стоков, т. е. нарушение режима всего природного комплекса водно-болотных угодий, и последующее использование вновь образовавшихся площадей под сельское хозяйство лишают их постоянных обитателей мест питания и размножения.

Поэтому эстуарии, как уникальные природные территории, нуждаются в защите. В настоящее время в местах впадения рек в океаны создаются заповедники и другие охраняемые территории. Их цель - сохранение и изучение видов животных и растений, приспособленных к обитанию как в пресной, так и в соленой воде.

Список литературы

Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек - Экономика - Биота - Среда: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 566 с.

Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Ч.III: Пер. с англ./ Под ред. Ягодина Г.А. - 1996. - 400 с.

Чернова Н. М., Былова А. М. Общая экология. - М.: Дрофа, 2004. - 416 с.

Эттенборо Д. Живая планета. Пограничная полоса.