Температура и свойства вод

Гидрологические условия Южного океана формируются под влиянием его географического положения, своеобразных связей с прилегающими водами других океанов на севере, непрерывности кольца антарктических вод, особенностей атмосферной циркуляции, соседства покрытого мощным ледяным панцирем материка Антарктида. [20]

Для Южного океана характерны невысокие температуры поверхностных вод, их зональное распределение и сравнительно небольшие изменения в зимнее и летнее время. [1]

Зимой в самых южных районах океана она равна — 1,8–1,9 °С, к северу ее значения повышаются. Нулевая изотерма проходит между 60 и 55° ю. ш. От 55 до 50° ю. ш. температура воды на поверхности достигает 1,5 °С, а у северных границ океана до 10–12 °С.

В летнее время у берегов Антарктиды температура поверхности вод имеет значение от -1 до 0,5 °С, нулевая температура наблюдается в пределах 65–62° ю. ш.; около 60–55° ю. ш. она повышается до 10–15 °С соответственно. Температура воды изменяется с глубиной, но ее величина неодинакова на одних и тех же горизонтах и в разных районах океана. У Антарктического побережья величины поверхностной температуры воды сохраняются до горизонтов 25–50 м, откуда до глубины 100 м они понижаются до -1,9 °С. Далее до глубины 600 м она изменяется незначительно, затем до глубины 1000–1200 м она медленно понижается, до самого дна температура понижается до 1 °С. [19]

Соленость поверхностных вод на преобладающей части океана меньше средней солености Мирового океана и равна 34–34,2 ‰. Лишь в пределах самых северных окраин она увеличивается до 34,8–35 ‰. В распределении величины солености на поверхности хорошо выражена зональность. Увеличение солености происходит с юга на север. Сравнительно незначительные сезонные измерения поверхностной солености отчетливо выражены в водах, близких к берегам, где происходит образование и таяние льда. Зимой здесь соленость несколько повышена и достигает 34,4 ‰, что объясняется осолонением воды при льдообразовании. Летом вследствие таяния льда в прикромочной зоне соленость уменьшается до 33,8 ‰. В этот сезон здесь образуется тонкая пленка распресненных и прогретых вод. При отсутствии сильных ветров она удерживается долго, не смешиваясь с подстилающей ее соленой и холодной водой. В этом самая характерная особенность ледовитых районов Южного океана.

Соленость изменяется с глубиной. В зимнее время в шельфовых водах изменение солености поверхностных вод до глубины 100 м незаметное и достигает 34 ‰. Глубже соленость увеличивается и у дна составляет 34,7 ‰. В центральных районах соленость на поверхности 34,6 ‰. Такие величины солености наблюдаются до глубины 50 м, а ко дну они постепенно увеличиваются. На северных окраинах океана поверхностная соленость близка к 35 ‰, а глубже происходит ее понижение, достигающее 34,2 ‰. Летом при таянии льдов соленость на поверхности уменьшается до 33–33,5 ‰. Опреснение захватывает слой 25–50 м, отсюда соленость постепенно увеличивается с глубиной до самого дна, где она имеет такие же значения, как и зимой. [1]

Течения на поверхности Южного океана создаются главным образом господствующими ветрами. Главным элементом поверхностной циркуляции является Антарктическое циркуляционное течение, имеющее восточное направление, оно имеет полосу шириной от 40 до 50° ю. ш. и захватывает толщу вод от поверхности до 3000 м, а местами и более. Скорости течения различны в разных частях океана. В районе пролива Дрейка они достигают 35–40 см/с. Между Антарктидой и Африкой скорости составляют 22–30 см/с, а между Австралией и Антарктидой скорости течений равны 25–45 см/с.

Южнее 65° ю. ш. поверхностные воды перемещаются на запад, образуя вдоль континента относительно неширокий (до 150 км) пояс Западного прибрежного течения. Но это не единый поток. Течение то близко подходит к берегу, то заметно удаляется от него под воздействием стоковых ветров с материка. В этом течении скорости достигают 15–30 см/с. [9]

Кроме перечисленных основных течений, на поверхности Южного океана образуются локальные разнонаправленные круговороты вод.

В общей циркуляции вод океана важное место занимает их вертикальное движение. Между Восточным и Западным течениями вследствие их расхождения (дивергенции) происходит подъем глубинных вод, обогащенных питательными веществами.

Над материковым склоном в пределах моря Уэдделла зимой охлажденные и осолоненные поверхностные воды, как более тяжелые, погружаются в глубинные слои. В результате такого явления образуются относительно холодные и соленые придонные воды. Они распространяются на восток вокруг Антарктиды и на север в Атлантический, Тихий и Индийский океаны, где смешиваются с их водами.

На свободных ото льда пространствах Южного океана развивается ветровое волнение. Оно бывает наиболее сильным зимой между 40 и 60° ю. ш. Здесь преобладают волны высотой около 2 м, а при шторме достигают высоты 8–9 м. У острова Кергелен (сектор Индийского океана) зарегистрированы самые высокие ветровые волны в Мировом океане — до 35 м. Значительное волнение с высотой волн 4–6 м отмечается западнее пролива Дрейка и в районе к юго-западу Австралии. Летом сила волнения ослабевает, высота волн уменьшается. Район 40–60° ю. ш. принято называть «ревущие сороковые» и «неистовые пятидесятые». [23]

Приливы в Южном океане отмечаются повсеместно, их наибольшие величины (около 8 м) наблюдаются у южных берегов Аргентины. В других районах величина прилива 2–2,5 м. [8]

Льды — одна из наиболее характерных черт природы Южного океана. Они существуют круглогодично. Во время максимального развития (сентябрь–октябрь) льды занимают площадь 18–19 млн км², а в летнее время (январь–февраль) — лишь 2–3 млн км². [3]

Здесь встречаются льды морские (припай и дрейфующие), шельфовые и айсберги. К северу от припая располагаются дрейфующие льды. Закономерности и направление их движения определяются ветрами и течениями. [6]

Между кромкой припая и дрейфующими льдами располагаются заприпайные полыньи — большие пространства чистой воды. Наличие шельфовых льдов связано с прибрежной полосой шельфа. Этот лед осадочного происхождения, материковый его край представляет собой продолжение покрова суши. Он полностью лежит на грунте. Средняя высота шельфового льда 430 м, а над уровнем моря он повышается на 10, а иногда на 50 м.

Наличие айсбергов — самая значительная особенность Южного океана. Они образуются в результате откалывания прибрежных частей материковых ледников и шельфовых льдов под действием волн, зыби и цунами. По имеющимся данным, в водах Южного океана ежегодно находятся свыше 200 000 айсбергов. Их средняя длина около 500 м, а высота — 50 м над уровнем моря. Отдельные айсберги имеют длину до 5 км. Основная масса айсбергов тает в течение 3–5 лет. Наибольшее количество айсбергов встречаются на расстоянии 100–150 км от берега. На удалении до 700 км они встречаются довольно редко. Под влиянием ветра и течения айсберги дрейфуют в прибрежной зоне Антарктиды. Во время дрейфа со временем они разрушаются, приобретают причудливые формы. [3]

Органический мир

Наличие в океане Антарктического циркумполярного течения обусловливает состав и распространение органической жизни.[21] Огромные массы льда ограничивают жизнь в океане, но тем не менее антарктические моря по обилию и разнообразию живых организмов могут соперничать с многими тропическими районами Мирового океана. Длительное существование флоры и фауны в мало изменяющейся среде (не менее 5 млн лет) привело к тому, что организмы приспособились к суровым условиям обитания. Диатомовые водоросли сохраняют жизнеспособность до температуры -20 °С. Рыбы выработали приспособления жизни в переохлажденной воде, а обитатели нижней поверхности припая пользуются льдом, как укрытием, где формируются богатые пастбища ледовых водорослей — отрастателей.

С приполярным положением Южного океана связана резкая сезонная динамика основного условия фотосинтеза — солнечной радиации. В таких условиях в течение года наблюдается большая амплитуда количественных изменений фитопланктона и смещение зоны цветения с севера, где весна начинается раньше, на юг, где она запаздывает. В низких широтах успевают развиться два пика цветения, а в высоких только один. В поверхностных водах ярко выражена биологическая широтная зональность. У обитателей дна подобной зональности нет, так как в их развитии важную роль играет рельеф дна и барьеры, препятствующие обмену флоры и фауны. В Южном океане в фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли (около 180 видов). Синезеленые водоросли составляют малое число. В количественном отношении также преобладают диатомовые водоросли, особенно в высоких широтах, где их почти 100 %. В период максимума цветения численность диатомовых водорослей достигает своего самого большого скопления. [27]

Существует четкая зависимость между распределением водорослей и вертикальной устойчивостью вод. В летнее время значительная масса водорослей находится в поверхностном 25-метровом слое.

В направлении с юга на север происходит изменение состава фитопланктона: постепенно выпадают из флоры высокоширотные холодноводные виды, замещаясь тепловодными. [4]

Зоопланктон в водах Южного океана представлен копеподами (около 120 видов), амфиподами (около 80 видов) и др., меньшее значение имеют хетогнаты, полихеты, остракоды, аппендикулярии и моллюски. В количественном отношении на первом месте веслоногие, на долю которых приходится почти 75 % биомассы зоопланктона тихоокеанского и индийского сектора океана. В атлантическом секторе океана копеподов мало, так как широкое распространение получили эуфаузииды (криль).

Для Южного океана, особенно для его антарктических областей, характерно массовое скопление криля (антарктических рачков). Биомасса криля в этих районах достигает 2200 млн. т, что дает возможность ежегодно вылавливать до 50–70 млн. т криля. Здесь криль — это основное питание усатых китов, тюленей, рыб, головоногих моллюсков, пингвинов и трубконосых птиц. Рачки питаются фитопланктоном.

Численность зоопланктона в течение года имеет два пика. Первый связан с подъемом перезимовавших видов и отмечается в поверхностных водах. Второй пик характеризуется обилием зоопланктона во всей толще и обусловлен появлением нового поколения. Оба пика проявляются в виде двух широтных полос сгущения зоопланктона. Это период цветения зоопланктона летом, когда большая часть зоопланктона переходит в верхние слои и перемещается на север, где заметное накопление происходит в зоне антарктической конвергенции.

Зимой сгущение наблюдается в области дивергенции, где собираются особи из глубинной водной массы. Зимой максимальная видовая численность отмечена на глубинах 250–1000 м.

Вопрос о вертикальном распределении зоопланктона осложняется способностью многих организмов совершать регулярные (суточные, сезонные) миграции из одной зоны в другую. [24]

Фитобентос и зообентос в водах Южного океана поражает своим богатством и разнообразием. Численность фитобентоса уменьшается от Южной Америки к Антарктиде. Если на Огненной Земле известно 300 видов, в Кергелене — 138, то у побережья Антарктиды от 20 до 40 видов. В основном преобладают различные виды красных водорослей. Бурые водоросли достигают гигантских размеров (маркоцистис — 80, а иногда 90 м длины) при ограниченной биомассе.

Из представителей зообентоса преобладают фильтраторы, преимущественно губки (300 видов), полихеты (300), мшанки (320), брахиоподы (15), моллюски (300), иглокожие (320 видов).

Биомасса зообентоса в прибрежных районах составляет в среднем до 0,5 кг/м², а местами доходит до 3 кг/м² на глубинах 20–50 м в поверхностной зоне нет постоянных обитателей. Вдоль побережья фауна распределяется неравномерно. Уменьшение биомассы начинается с глубины 500 м. Следует отметить, что если в других областях Мирового океана нижняя граница сублиторали находится на глубине 200 м, то вблизи Антарктиды сублиторальные животные обитают на глубинах 500–700 м. Наибольшее видовое разнообразие характерно до глубины 200–300 м, рыб — на глубинах 200–500 м.

В Антарктической области Южного океана фауна богата, уникальна и насчитывает много эндемиков. Для фауны присущ гигантизм многих представителей (например, среди губок).

Вблизи острова Кергелен фауна в 5 раз беднее приматериковых районов. Рыбы Южного океана насчитывают около 100 видов. Среди них лишь 12 придонных, относящихся к семейству нототеневых, имеющих промысловое значение. В антарктическом секторе широко представлены белокровные щуки, макрурусы, серая и мраморная нототении, южная путассу. В индийском секторе океана число промысловых рыб невелико. Здесь обитает полосатая белокровная щука (ледяная рыба), серая и мраморная нототении. В тихоокеанском секторе, самом большом по площади, встречается южная путассу и новозеландская макрорунос.

Общая численность китов в Южном океане оценивается приблизительно свыше 500 тыс. голов. Из ластоногих встречаются тюлень-крабоед, морской леопард, южный морской слон, тюлень Росса, тюлень Уэдделла и ряд других. Антарктические тюлени составляют до 56 % общемировой численности ластоногих. [23]

Орнитофауна представлена 44 видами птиц общей численностью 200 млн особей. Среди них 7 видов пингвинов составляют 90 % общей биомассы. [1]