Вся многовековая история человечества неразрывно связана с морем. В течение тысячелетий люди, селившиеся на побережье, учились использовать для своих нужд дары подводного мира. Океан издавна поставлял человеку не только разнообразные вкусные продукты питания, но и много другой ценной продукции, такой как кораллы и губки, жемчуг и перламутр. На пути к прогрессу все более возрастает заинтересованность человека в море.

Археологи нередко находят остовы раковин, скелеты рыб и других животных, останки морской растительности в наиболее древних поселениях людей. Все это лишний раз доказывает, что освоение соленых вод Мирового океана занимало человека с самых древних времен. Данные раскопок показывают, что оно впервые началось в странах Азии и Ближнего Востока. Позже морской промысел продвинулся в страны Европы.

Развитие рыбной промышленности со временем привело к тому, что границы рыболовства стали расширяться от побережий в далекие просторы океана. Но несмотря на то что освоение подводных глубин практически началось одновременно с освоением суши, человечество накопило знаний о море гораздо меньше. Этот очевидный разрыв в настоящее время ученые стремятся как можно быстрее ликвидировать. Сейчас уже не подлежит сомнению, что морские просторы могут дать людям не меньше разнообразной пищевой и промышленной продукции, чем земля. Рыба, беспозвоночные животные, морская растительность и другие органические и неорганические ресурсы голубого континента в скором времени будут в должной мере поставлены на службу человечеству.

Как бы далеко ни жил человек от океана, его жизнь так или иначе связана с ним. Вот почему сегодня придается такое огромное значение работам по изучению жизни подводного мира.

Одним из декретов нашей молодой республики был декрет об организации гидрографической службы, подписанный В. И. Лениным. Так был основан первый в нашей стране «Плавучий морской институт». И первое научно-исследовательское судно «Персей» приступило к изучению жизни морей и океанов. А сейчас его славные потомки «Михаил Ломоносов», «Витязь», «Северянка», «Академик Курчатов» и многие другие корабли науки, оборудованные по последнему слову техники, широким фронтом ведут наступление на Мировой океан. Они бороздят, его необъятные просторы в самых различных направлениях, собирая ценнейшие сведения о жизни еще далеко не полностью изученных глубин.

Самой продуктивной, самой плодородной зоной Мирового океана является континентальный шельф. Эта зона прибрежной части морского дна весьма богата самыми разнообразными представителями животного и растительного мира. Шельф занимает 3,1% всей акватории. Многие виды морской фауны питаются тем, что «проросло» на этом, если можно так сказать, морском Клондайке. Для большинства живых существ подводные луга — своеобразные «пастбища».

Шельф выгодно отличается от плодородных слоев почвы. Органические и минеральные запасы почвы довольно быстро истощаются, тогда как материковая отмель— гигантская кладовая самых различных питательных веществ, которые непрерывно воспроизводятся. Животные и растения, отмирая, постоянно пополняют дно шельфа новыми порциями «удобрений». При хорошей горизонтальной и вертикальной циркуляции вод в этом плодородном районе создаются практически идеальные возможности для роста и развития подавляющего большинства гидробионтов. Интенсивностью циркуляции водных масс и обилием солнечного света часто объясняется неравномерность распределения жизни в различных районах континентального шельфа.

Шельф с полным основанием можно назвать жизненной артерией морей и океанов. Вот что говорит по этому поводу гениальный исследователь А. Гумбольдт: «На пространстве, представляющем гораздо меньше разнообразия, чем на суше, мы находим в море такую пышную и богатую жизнь, о которой нам не может дать даже самого отдаленного понятия какая-либо часть суши».

Морская растительность живет только в этой чудесной зоне. Правда, это не относится к микроскопическим морским растениям — фитопланктону, который растет и развивается не только в зоне материковой отмели, но и в приповерхностных водах Мирового океана. Благодаря пышной растительности в прибрежной зоне основная масса рыб и других животных постоянно обитает в зоне шельфа, находя здесь прекрасные условия для питания и размножения. Общая поверхность шельфа составляет примерно 30 млн. км2. Шельф обычно разделяют на три пояса: супралитораль, литораль и сублитораль. Супралиторальный пояс располагается, как правило, выше уровня моря в самый высокий прилив его, но все же этот пояс время от времени подвергается воздействию воды, прямому или косвенному. Во влажных прибрежных районах супралиторали проживают многочисленные представители ракообразных, моллюсков, червей.

Литораль, или следующий пояс континентального шельфа,— это та часть морского дна, которая периодически оказывается на воздухе, что объясняется приливами и отливами. Жизнь морских растений здесь во многом зависит от колебаний уровня моря. Самые благоприятные условия для развития и размножения водорослей и других морских растений имеет литораль морей с умеренной температурой воды. В таких районах создаются благоприятные возможности для активного перемешивания водных масс, что способствует подъему к поверхности питательных солей. Водоросли здесь растут непосредственно вблизи берега.

Наука о водорослях — альгология — насчитывает двести лет. Отцом русской науки о водорослях по праву считают академика Г. С. Гмелина, издавшего в 1768 г. первую в стране книгу под названием «Historia fucorum», в которой он подробно описал более двадцати различных, представителей морских водорослей, обитающих в наших водах.

Позже, во время экспедиции Литке (1826 — 1829 гг.), видный исследователь морской флоры доктор К. Г. Мертенс собрал коллекцию водорослей у американского и азиатского берегов Тихого океана. Этот материал обобщили А. Постельс и барон Китлиц в замечательной книге «Путешествие вокруг света, совершенное по повелению государя императора Николая I на военном шлюпе «Сенявине» в 1826, 1827, 1828 и 1829 годах Флота капитаном Федором Литке». Большой вклад в альгологию как науку сделали также профессора X. Я. Гоби, Л. В. Рейнгард.

Значительное развитие учение о водорослях получило в трудах советских ученых Г. И. Гайла, Е. С. и А. Д. Зиновых, И. В. Кизеветтера, Г. А. Надсона, К. П. Темп и многих других отечественных исследователей. В нашей стране вопросами альгологии занимается целый ряд институтов и лабораторий.

Обычно все живые существа, обитающие в воде, делят на три больших класса. В первый — самый большой по многообразию и количеству — включают животных и растения, которые в силу своих анатомо-физиологических особенностей обладают весьма ограниченной подвижностью или же лишены ее, но пассивно перемещаются благодаря различного рода колебаниям толщи морской воды. Этот класс микроскопических организмов называется планктоном, что в переводе с греческого означает «парящий». Планктон как растительного (фитопланктон), так и животного (зоопланктон) происхождения играет огромную роль в питании большинства гидробионтов. Планктон обычно плавает во взвешенном состоянии, свободно «парит» в воде, словно, пушинки в воздухе, поскольку удельный вес его, как правило, меньше удельного веса воды.

Ко второму классу относятся животные, которые активно передвигаются в воде независимо от течений и почти не подчиняются приливам и отливам. Этот класс называют нектоном, что в переводе на русский язык означает «плавающий». Сюда входят рыбы, тюлени, киты и многие другие позвоночные и беспозвоночные.

Соленые воды занимают большую часть поверхности нашей планеты. Мировой океан играет громадную роль во всех проявлениях жизни на Земле. Недаром многие ученые считают, что более подходящим и справедливым названием нашей планеты было бы название «Океан». В некоторых языках слова «море» и «мать» однокоренного происхождения.

Вода — основа жизни, ее колыбель. Возникновение жизни — сложный процесс, для которого необходимы свои «строительные материалы», свой «строитель». Этим строителем является Солнце, щедрые лучи которого когда-то совершили волшебство фотосинтеза. В роли же строительных материалов выступают самые различные химические элементы и их соединения, растворенные в воде, которые еще на заре геологической истории Земли были вымыты из различных магматических пород. Этот процесс обогащения морей минеральными солями непрерывно протекает до настоящего времени.

Жизнь возникла на планете более двух миллиардов лет назад в так называемой архейской эре. И первые стадии ее эволюции протекали в воде. Действительно, в организме многих представителей как животного, так и растительного мира морей и суши содержание многих макро- и микроэлементов и их соотношение в той или иной мере напоминают состав морской воды. Древние остатки белкового происхождения, найденные археологами и геологами в толще различных пород — суть морского происхождения.

О происхождении жизни написаны сотни книг. Поэтому здесь мы лишь очень кратко рассмотрим основные звенья этого процесса, чтобы яснее представить себе роль водорослей — аборигенов жизни.

Когда-то океан был насыщен различными химическими элементами и их неорганическими соединениями. В душной атмосфере, переполненной углекислым газом, аммиаком, метаном и едкими парами воды, а также в безжизненной гидросфере непрерывно протекали различного рода химические реакции. В результате многообразных явлений природы: дождей, гроз, обилия солнечной энергии постепенно создались благоприятные условия для синтеза несложных органических веществ, которые, группируясь, привели к образованию простейших протаминов. Протамины, вступая во взаимосвязь, дали начало более сложным белкам. На определенном этапе у белков появилась способность к ассимиляции и диссимиляции, т. е. начался обмен веществ. Этот обмен между белками и окружающей водой, продолжавшийся в течение многих тысячелетий, наконец, привел к образованию из бесформенных «кусков» белка первой живой клетки с присущим ей ядром и протоплазмой. Появились первые одноклеточные организмы. И вслед за этим бурно начала развиваться жизнь.

Появившиеся первые растения — морские сине-зеленые водоросли — дали дорогу всему многообразию растительного мира. Прошли тысячелетия. Древние моря стали постепенно мелеть, увеличивалась площадь суши. Некоторые виды водорослей изменили условия жизни коренным образом, перебравшись на берег. И эти древнейшие растения сделались родоначальниками «сухопутных» мхов, лишайников, папоротникообразных, а в дальнейшем и высших растений.

Впервые появившиеся низшие растения — водоросли — произвели настоящую революцию на планете. Интенсивно поглощая углекислый газ, водоросли постепенно заполняли гидросферу и атмосферу живительным кислородом. Миллиарды лет назад атмосфера Земли, как это достоверно установлено, не имела кислорода. И первые простейшие живые существа усваивали другие компоненты, в частности азот и углекислый газ. К этим существам относились и сине-зеленые водоросли. Вот что пишет о них известный советский микробиолог М. В. Гусев: «Можно высказать предположение, что именно СЗВ (сине-зеленые водоросли. — В. К.) и подобные им организмы, появившиеся на Земле тогда, когда кислорода в атмосфере еще не было, начали выделять его. Таким путем они заставили другие живые существа искать средства защиты от этого мощного яда. И прошло, вероятно, еще немало времени, пока, испробуя различные механизмы защиты, жизнь нашла идеальный способ и превратила нейтрализацию яда в энергетически выгодный для себя процесс». И это имело громадное значение для развития всего многообразия растительного, а также и животного мира.

Через миллионы лет появились новые более сложные по строению водоросли. Изучая разнообразные простейшие растения, можно заметить постепенный переход от одноклеточного строения к многоклеточному. Это привело в дальнейшем к появлению и дифференциации половых клеток. Начиная от сине-зеленых водорослей, жизнь постоянно усложнялась, неуклонно поднимаясь на следующие эволюционные этажи, что в конечном итоге привело к дифференциации как растительного, так и животного мира. Итак, возникновение жизни можно представить как сложный эволюционный процесс с революционными скачками от одного звена к другому, более сложному. Вот эта схематическая цепочка: химические неорганические соединения → органические вещества → простые протамины и сложные белки → одноклеточные и далее многоклеточные низшие растительные организмы → растительный и животный мир во всем своем многообразии.

Водоросли — древнейшие представители жизни. И не удивительно поэтому, что морские растения как почти единственные созидатели органических веществ на ранних этапах являются той первопищей, без которой немыслима жизнь всех остальных живых обитателей Мирового океана, а в конечном итоге и суши.

Водоросли имеют много общего с бактериями, считающимися наиболее ранними и устойчивыми организмами на древнейших этапах эволюции жизни. Особенно близки к бактериям жгутиковые водоросли, которые занимают промежуточное положение между микробами и водорослями. Жгутиковые представители морской флоры являются самыми первыми представителями жизни на планете.

Водоросли играют колоссальную роль в общем круговороте веществ. Некоторые виды, перешедшие на земной образ жизни, приспособились к условиям, казалось бы не отвечающим понятию жизнь. Поселяясь на скальных породах, они вместе с лишайниками образуют так называемую кору выветривания. Сине-зеленые карлики проделывают титанический труд, активно участвуя в формировании солончаковых, сероземных и других видов почв. Изменяя химический состав различных безжизненных пород, низшие растения накапливают необходимые органические вещества, создавая таким образом благоприятнейшие условия для появления плодородных слоев земли. Водоросли вносят большое количество азота в почву, способствуя его стабилизации. Только за один вегетационный период своего развития водоросли накапливают в почве до 200 кг азота на площади в 1 га.

Около двух миллионов видов растений и животных, обитающих на нашей Земле в атмосфере, гидросфере и геосфере, активно влияют на жизнь планеты. Большой удельный вес в этом грандиозном процессе занимают водоросли. Более двух миллиардов лет с помощью волшебства фотосинтеза они содействуют переходу химических элементов и их всевозможных неорганических соединений в растительные и животные клетки. После отмирания последних этот процесс вновь и вновь повторяется и будет протекать до тех пор, пока существует Земля. И в этом круговороте веществ водоросли наряду с другими растениями, если так можно сказать, «пропускают» через себя все органические и неорганические продукты поверхностного слоя земли, а также морских глубин.

Растительный мир — почти единственный потребитель углекислоты. Подсчитано, что за четыре года при благоприятных условиях морская и наземная флора смогла бы утилизировать весь имеющийся на планете углекислый газ. И 90% этой работы берут на себя скромные труженики моря — водоросли. Они как гигантские легкие гигантского организма, всасывая в себя углекислый газ, постоянно выделяют в окружающую среду живительный кислород, полностью удовлетворяя потребности живых существ Земли.

Богатство этой «пищи» вызвало бурное развитие других простейших организмов-иждивенцев, напоминающих по внешнему виду наших медуз. Основной пищей таких медуз, как уже было сказано выше, был кислород, и они в силу этого стали постоянными спутниками водорослей. Шло время и у водорослей постепенно стали появляться новые спутники-иждивенцы — железобактерии. Пожирая водорослевый кислород и активно размножаясь, эти бактерии отдали должную дань природе: образовали известные нам железные руды во многих районах планеты. Карликовые водоросли и здесь совершили чудо: невольно приняли участие в рождении ценного металла.

Есть предположение, что морские растения привели к образованию нефти и газа. Окончательно вопрос об их происхождении еще не решен. Одни считают, что эти необходимые для промышленности продукты неорганического происхождения, по другим данным — органического. Многие ученые, в том числе М. В. Ломоносов и Н. Д. Зелинский, утверждали, что основным компонентом нефти являются отмершие растения. В экспериментальных условиях из некоторых растительных масел учеными было получено нефтеподобное вещество. Советский геолог К. П. Калицкий считает, что нефть образовалась из растений морского происхождения, большинство которых, как известно, представлено водорослями, накопившими в древние времена большое количество необходимых для рождения нефти органических веществ.

Водоросли, как и бактерии, — наиболее древние и устойчивые организмы. В процессе эволюции они в отличие от других живых существ выработали такие компенсаторные механизмы, которые позволили им приспособиться к неблагоприятным условиям внешней среды.

В суровых климатических условиях одноклеточные низшие растения приживаются гораздо раньше других «старожилов» флоры — мхов и грибов. Интересно, что, поселившись в самых неприхотливых местностях, водоросли вытесняют своих собратьев — лишайники. Микроскопические водоросли находят в ледниках Арктики, в снегах Заполярья, в горячих минеральных источниках. И здесь они вместе с некоторыми бактериями являются единственными живыми обитателями.

Приведем несколько примеров. В 1818 г. моряки, подходя на корабле под командой знаменитого капитана Джона Росса к берегам Гренландии, заметили, что на фоне ослепительно белого снега выделяются живописные участки красно-багрового цвета. Это зрелище было так очаровательно, что капитан назвал ущелье, полное прекрасных «оазисов», кармазиновой скалой. Виновниками интенсивного покраснения отдельных участков снега оказалась водоросль — хламидомонада. Исследуя такой «пораженный» водорослями кусочек снега под микроскопом, на предметном стекле можно увидеть бесчисленное количество круглых клеточек, внутри которых имеются хлорофиллоносные включения.

В арктических зонах ученые неоднократно отмечали различную окраску снега в зависимости от произрастающих там микроскопических растений. Так, зеленый цвет снега объясняется наличием водорослей рафидиум, бурый — наличием сине-зеленых водорослей. А водоросль скотиэлла придает снегу черный цвет, как будто он густо покрыт сажей. Есть данные о том, что водоросли, растущие на внутренней поверхности льда, меняют его обычную окраску.

Многочисленные эксперименты убедительно доказывают, что древнейшие низшие растения отлично приспосабливаются к суровым условиям. Неоднократно подтверждалось, что водоросли вполне удовлетворительно переносили семидесятиградусные морозы. Даже после длительного замораживания до температур, приближающихся к абсолютному нулю (до минус 238°), водоросли сохраняют способность к дальнейшему развитию. Правда, при таких весьма низких температурах обменные процессы в водорослях на время приостанавливаются. Но едва стоит их отогреть — и они вновь начинают расти как ни в чем не бывало.

На мелководье рек и морей водоросли и другие донные растения иногда так интенсивно разрастаются, что заполняют собой всю толщу воды. Благодаря этому в водоеме накапливается большое количество органических веществ. Казалось бы, в этих местах создаются идеальные условия для развития всевозможных микроорганизмов как патогенных, так и безвредных для подводной флоры и фауны. И действительно, условия для этого есть все: хорошая прогреваемость солнцем, обилие кислорода и других важных составных частей воздуха, наличие самых разнообразных жизненно необходимых макро- и микроэлементов.

Однако бурного роста микробов не происходит. В чем же дело? Всем давно известно выраженное бактерицидное действие лука и чеснока. Если мы рассмотрим под микроскопом микрофлору налетов зубов до и после употребления чеснока, то воочию убедимся в чудодейственной силе чеснока по почти полному исчезновению микроорганизмов. Всем также хорошо известна целебная сила антибиотиков, в частности пенициллина и стрептомицина, добываемых из различных плесневых грибков. Эти и другие антибиотики известны как мощные противомикробные средства. Что же представляют собой летучие и нелетучие вещества растений, которые губительно действуют на окружающую их микрофлору?

В 1928 — 1929 гг. советский ученый Б. П. Токин создал учение о так называемых фитонцидах. Он выяснил, что растения в процессе жизнедеятельности синтезируют и выделяют особые вещества, губительно действующие на вредоносные для растений силы. Эти вещества были названы фитонцидами. В своей замечательной книге «Целебные яды растений», последнее издание которой вышло в 1967 г., Б. П. Токин подробно освещает фитонцидные свойства многих растений. Поскольку тема настоящей главы созвучна труду основателя учения о фитонцидах, автор широко пользуется здесь материалом Б. П. Токина.

Антибиотические свойства низших организмов были известны давно. Антибиотики являются одним из проявлений фитонцидного действия растительного мира. Многие антимикробные препараты были получены из низших растений — плесневых грибков. Синтез фитонцидов — один из важнейших защитных факторов наземной и донной флоры от всевозможных вредно действующих на нее организмов. Эти защитные вещества образовались в результате длительной эволюции растений. Кстати, фитонциды играют не только защитную роль. Значение их для флоры надо понимать гораздо шире. Они активно участвуют в различного рода обменных процессах растительного организма, являясь также важным фактором иммунитета (невосприимчивости) к патологическим моментам внешней среды. Фитонцидами растение как бы само себя стерилизует.

Фитонцидными свойствами обладают все без исключения растения как различных водоемов, так и суши.