Распространение света в воде
Известно, что солнечные лучи не проникают на большие глубины. Часть лучей отражается поверхностью моря, при этом чем ниже стоит солнце над горизонтом, тем более косо падают лучи и тем большая их часть отражается. Проникшие в воду солнечные лучи теряют свой белый цвет и распадаются на цвета спектра. При этом лучи различного цвета, а следовательно, и длины волны проникают на различную глубину. Поглощение и рассеяние энергии солнечного света в морской воде идет очень сильно. Так, на глубине в 10 метров находится только 18 процентов той энергии, которая падает на поверхность моря. Прежде всего гасится энергия длинных волн — красных, оранжевых и желтых. Глубже проникают зеленые лучи, обладающие средней длиной волн. Только короткие волны синей и фиолетовой части спектра проникают на большую глубину. Поглощаясь, световая энергия переходит в тепловую. Особенно! много тепловой энергии несут длинные волны. Поэтому в океанах хорошо прогреваются поверхностные слои воды, поглощающие инфракрасные, красные и оранжевые части солнечного света. «Холодные» синие и фиолетовые лучи не обогревают большие глубины, куда они проникают.
О том, как быстро по мере увеличения глубины исчезают лучи разных частей спектра, можно судить хотя бы по следующим цифрам. Если .принять проникшие в воду лучи за 1000 единиц, то инфракрасные исчезнут в первом метре воды. Красные и оранжевые лучи на глубине 10 метров составят только 2—3 единицы, зеленые — 166 единиц, синие—437, только фиолетовые лучи на этой глубине составляют 800 единиц. На глубине в 100 метров красных лучей практически нет. На глубине в 200 метров исчезают оранжевые лучи, на глубине в 500 метров — зеленые, на глубине 1000 метров—синие лучи. Только остатки фиолетовых лучей достигают глубины в 1500 метров.
С проникновением света тесно связана жизнь водных растений. Для них особенно важны красные и желтые части солнечного спектра, в меньшей степени — зеленые и синие. Вот почему в океанах, несмотря на большую прозрачность их вод, нет живых водорослей глубже 200 метров. А в морях, и особенно в прибрежной зоне, где различные частицы мешают распространению света, донные водоросли редко встречаются даже и на глубине в 100 метров. Водоросли, как и растения суши, используют солнечную энергию в процессе своего питания. С ее помощью создается органическое вещество тела водоросли, которое потребляется затем всеми животными, широко пользующимися этой «кладовой» солнца.
Питаясь растительной пищей и мясом растительноядных животных, сжигая дрова или уголь, мы используем запасы солнечной энергии, отложенные в растениях.
В результате какого же процесса происходит превращение неорганических солей, растворенных в воде, в органическое тело растения с помощью света? Этот процесс называется фотосинтезом. Значение его в жизни нашей планеты — Земли — огромно.
Находящийся в клетках водоросли зеленый пигмент хлорофилл обладает способностью поглощать солнечную энергию и превращать ее в химический процесс разложения воды. В результате от молекулы воды отбирается один атом водорода. Получается соединение — гидроксил — из одного атома водорода и одного атома кислорода. Но такое соединение не стойкое, оно быстро вступает в соединение с другим гидроксилом. Образуется вода. Остающийся «лишним» атом кислорода выделяется из клетки в воду1. Отнятый от воды водород вступает в соединение с углекислым газом. Образуются углеводы (глюкоза, сахар, крахмал). Получение углеводов — это основная часть процессов созидания органического вещества. В теле водорослей углеводы занимают 40 процентов их веса. Но одних углеводов мало, необходимо создание белков. О них в книге «Диалектика природы» Энгельс писал, что жизнь это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.
Белок получается в результате соединения углеводов с азотистыми, фосфорными, серными и другими веществами.
Объем водорослей, населяющих океаны, больше, чем объем наземной растительности. Следовательно, водоросли накапливают громадное количество солнечной энергии. Это важный естественный процесс накопления солнечной энергии на Земле. В его результате за год растительный мир связывает в 25 раз больше солнечной энергии, чем использует человек от сжигания угля, торфа и от гидроэнергии, вместе взятых.
В процессе эволюции водоросли, а затем и наземные растения обогатили воздух свободным кислородом и «очистили» атмосферу от больших концентраций углекислого газа.
Человеческий глаз наиболее восприимчив к желто-зелено-голубой части солнечного спектра, то есть к лучам, относительно хорошо проникающим в воду. Опускаясь в гидростате, человек мог через иллюминаторы различать различные виды рыб на глубине до 300 метров. Последние следы видимого человеком света исчезали на глубине 580 метров. На глубине 50 метров человек видит все в зеленом свете, на глубине 180 метров — в синем, на глубине 500 метров вода кажется человеку черно-голубой или темносерогголубой.
Рыбы восприимчивы преимущественно к синей части света. Относительно хорошо они видят в зеленых и фиолетовых лучах. Таким образом, в процессе эволюции они приспособились к восприятию тех лучей, которые глубже проникают в воду. Большинство рыб близоруки, но они хорошо видят свою пищу вблизи.
С распространением света в море связаны окраски животных. Известно-, что от прибрежных зеленых вод мы переходим к яркосиним водам открытого моря. Это изменение окраски связано с особенностями распространения света в море.
Когда мы смотрим на море, то к нам в глаз попадают, помимо лучей, отраженных от поверхности, еще лучи, вышедшие из морских глубин. Они и создают собственный «цвет моря». Эти лучи выходят из моря. Бесконечное число раз отражаясь от молекул воды и различных взвешенных частиц, часть лучей приобретает направление к поверхности и выходит в воздух. Но спектральный состав этих глубинных лучей уже другой, чем света, не попавшего под воду. Красные, оранжевые лучи быстро поглощаются, поэтому больше шансов «выйти» в воздух у зеленых и синих лучей. Вот почему обычно море приобретает зелено-синюю окраску. В прибрежных районах, где много взвешенных частиц, вода становится зеленоватой или желтоватой. Вдали от берегов в океане моряк чаще видит синюю воду. Значит, здесь мало взвешенных частиц, а с большой глубины подходят к поверхности коротковолновые синие лучи.
Со светом в море нельзя смешивать понятие — свечение моря. Последнее вызывается различными светящимися организмами. Оно наблюдается ночью. Его вызывают бактерии, одноклеточные водоросли, светятся различные рачки, рыбы и другие организмы. Некоторые бактерии светятся непрерывно. Красивую картину свечения дают похожие на пузырек водоросли ночесветки (ноктилуки). Яркие вспышки света вызываются механическим раздражением у медуз, рачков и многих других организмов. Некоторые рыбы обладают своеобразной светящейся «аппаратурой». Световой орган таких рыб имеет линзу, направляющую свет, «зеркальце», отражающее свет. Они могут светиться длительно или короткими вспышками. Некоторые рыбы могут светиться разноцветными огнями. Светятся усики, служащие приманкой доверчивой жертве. Глубоководные кальмары выпускают целое «облако» светящейся жидкости. За таким облаком спасается животное. Ведь свет редкое явление на больших глубинах. Поэтому хищник на некоторое время теряется, а жертва ускользает.
|
|
Читайте в рубрике «Вода океана»: |