При огромном разнообразии форм фитопланктона очень трудно, практически невозможно в естественных условиях установить, как велика продуктивность растительного царства в океане. Для упрощения этой задачи прибегают к косвенным методам, чаще всего к определению усвоенного растительными организмами углерода, главного кирпичика всякой живой материи, по выделению ими кислорода или по образованию хлорофилла. Советским океанологом Б. А. Скопинцевым подсчитано, что годовая продукция фитопланктона в океане достигает 450 млрд. т. В. Г. Богоров называет цифру 550 млрд. т. Типичный годовой "урожай" фитопланктона- 15-16 т сухого вещества с 1 га. Для сравнения напомним, что хороший сенокос на суше в умеренном климате дает до 5 т сухого сена с 1 га. Сравнение явно не в пользу суши. Океан - это гигантский естественноисторический аквариум планеты. На протяжении сотен миллионов лет он представлял собой, сравнительно с сушей, весьма однообразную по своим физическим и химическим свойствам среду. Температура и соленость воды менялись в нем незначительно, большая часть океана не знала оледенений. Поэтому растительный и животный мир океана не испытывал таких резких скачков, какие он претерпел на суше. И по числу форм эволюция в океане "отстала" от эволюции наземных организмов. На зато почти от каждого этапа своего развития жизнь в океане оставляла образцы, дошедшие до нашего времени. К их числу можно отнести недавно обнаруженных крупных кистеперых рыб - латимерий, известных ранее как ископаемые, находимые в отложениях с возрастом в 300 с лишним миллионов лет. Датские и американские ученые нашли в глубинах Тихого океана примитивных моллюсков - монопланофор - "живых ископаемых" силурийского периода. Об осетровых и акулах можно сказать, что они не изменились на протяжении по крайней мере 50-100 млн. лет. Оставляя за собой такие реликтовые организмы, животный мир океана продолжал свою естественную эволюцию, и в каждом новом организме сохранялась часть старого, так же как в каждом старом организме уже находился зародыш нового.
Древнейшие ископаемые животные - это обитатели первобытных морей. Долгое время считалось, что наиболее древние из числа ископаемых морских организмов не старше 600 млн. лет. В 1947-1959 гг. в Южной Австралии в докембрийских песчаниках были найдены отпечатки двух групп морских животных, лишенных твердых скелетов и напоминающих медуз и полипов. Эта находка убедительно отвергает гипотезу об относительной молодости океанов. Найденным отпечаткам более миллиарда лет. Если более древние неизвестны, то лишь потому, что время стерло их следы. Итак, мы можем наблюдать в океане сложную цепь эволюции с небольшими разрывами от одноклеточных организмов до кита.
Животный мир океана удивительно многообразен. Прежде всего это простейшие организмы, состоящие из одной клетки, укрепленной скелетом или оболочкой. Некоторые клетки достигают "гигантских" размеров с булавочную головку, но большинство неразличимо невооруженным глазом. К их числу относятся фораминиферы, строящие свой скелет, извлекая из морской воды кальций, и радиолярии, которые вместо кальция используют в качестве строительного материала растворенный в воде кремний. В геологической (и биологической) истории Земли было два периода, когда фораминиферы достигали наибольшего развития как по количеству, так и по размерам. После отмирания они образовывали колоссальные толщи известняков каменноугольного и начала третичного периода. Кремниевые отложения радиолярий встречаются во все эпохи, но особенно велики в третичном периоде.
Разновидность фораминифер - глобигерины из своих скелетов образовали меловые горы и пласты толщиной в сотни метров, встречающиеся на всех континентах. Радиоляриевые и глобигериновые илы типичны и для грунтов современного океана. Полосы известняковых и кремнистых илов отражают на дне океана биологически продуктивные поверхностные течения; по сторонам от течений отлагаются глины с меньшим количеством органических осадков.
К числу простейших относятся также флагелляты и динофлагелляты (жгутиковые). Это одноклеточные организмы, находящиеся на грани животного и растительного мира. Ими занимаются и ботаники и зоологи. Отличительная черта их строения - жгутики, с помощью которых они плавают и которыми захватывают добычу. Размножаются жгутиковые делением. Некоторые содержат в себе хлорофилл и в то же время могут питаться животной пищей, нередко меняя растительный образ жизни на животный и обратно. К жгутиковым относится ноктилюка (Noctiluca miliaris), ярко светящаяся по ночам. Жгутиковые, как и многие другие планктонные организмы, совершают регулярные вертикальные миграции. К ночи они поднимаются к поверхности, с наступлением рассвета погружаются в глубины океана. Эти миграции планктонных организмов связаны с освещением и, вероятно, с поисками пищи. Весьма вероятно, что в некоторых случаях планктонные организмы ищут слой с сильным горизонтальным течением, которое перенесет их в другой район океана с более подходящим физико-химическим режимом или с более благоприятными условиями питания. Вместе с изменением плотности воды у некоторых простейших организмов (Ceratium и др.) изменяется и объем выростов на теле, что обеспечивает им необходимую плавучесть.
Самыми, пожалуй, важными, во всяком случае доминирующими животными организмами в океанах и морях являются ракообразные, их насчитывают до 23 тыс. видов. Среди них маленькие веслоногие рачки копеподы размером около сантиметра - главная составная часть зоопланктона. Число их в океане так велико, что трудно даже назвать подходящую цифру. Во всяком случае она одного порядка с астрономическими масштабами. Перистые антенны (усики), разветвленные хвостовые части и вообще весь внешний вид копепод необычайно разнообразен и красив. Природа приложила к ним всю свою изобретательность и, пожалуй, большую, чем ко многим другим обитателям моря. По окраске копеподы могут соревноваться с павлиньим хвостом. Красные, голубые, зеленые со всевозможными оттенками, они, по-видимому, обладают окраской, в какой-то мере зависящей от глубины, на которой живут (см. очерк "Свет и цвет под водой").
Копеподы населяют весь мировой океан от полярных холодных вод до теплых экваториальных. Где бы мы ни опустили мелкоячейную планктонную сетку, в ней обязательно окажутся копеподы. Если бы их интенсивно не поглощали другие животные, они, наверное, заполонили бы весь Мировой океан. Если фитопланктон - это трава океанских пастбищ, то зоопланктон в океане - это мясной скот. Он кормит множество хищников, населяющих океаны и моря, начиная от более крупных планктонных организмов и многих рыб и кончая такими гигантами, как кит. Как велик расход рачков в качестве пищи для других животных, можно судить по тому, что в желудке одного экземпляра сельди иной раз находят до 60 тыс. копепод, а из желудка нехищной, так называемой гигантской акулы случалось извлекать несколько тонн этих рачков. Что касается питания самих копепод и других планктонных организмов, то за сутки они съедают такое количество пищи, которое равно 50-100% их собственного веса. Известный английский биолог А. Харди считает, что биомасса копепод в океане равна биомассе всех существующих наземных животных и насекомых вместе взятых.
В настоящее время облов зоо- и фитопланктона с научными целями производится специальными сетками, которые позволяют рассчитать количество процеженной воды и сопоставить его с биомассой выловленного планктона. Задолго до изобретения таких сеток из мельничного газа обловом планктона занимался во время кругосветного плавания русский моряк Фаддей Беллингсгаузен, сделав мешок из неплотной шерстяной материи, употребляемой для изготовления морских флагов. Таким образом Ф. Ф. Беллингсгаузен был первым планктонологом в мире.
Остатки всех отмирающих на суше растений и животных удобряют почву. В океане же только часть отмерших организмов, превращенных деятельностью бактерий в минеральные соли, задерживается в толще воды, "удобряя" морские воды; другая же часть погружается на дно и выпадает на время или навсегда из круговорота веществ.
В числе более крупных десятиногих ракообразных (декаподы) нельзя не упомянуть креветок, омаров, крабов, лангустов, обладающих вкусным мясом и представляющих собой объекты широко развитого промысла. Размер креветок 5-8 см, встречаются и более крупные. Омары, хотя и слывут пожирателями трупов, ценятся среди гурманов очень высоко. Они достигают иногда 10 кг веса и, как предполагают, живут, если не станут добычей человека или морского хищника, до полусотни лет. Хорошо известен рак-отшельник, не имеющий хитинового покрова и поселяющийся в опустевших раковинах моллюсков.
Население океана особенно разнообразно в теплых тропических водах. Фауна северных морей менее разнообразна, но зато более обильна. Объясняют это так. Во время ледниковых периодов северные моря промерзали до дна или почти до дна, их флора и фауна погибала, если не вся, то в большей своей части. После конца оледенения в возродившихся морях появлялись лишь немногочисленные виды организмов, которым удалось уцелеть и приспособиться к суровым условиям обитания в этих морях. В теплых субтропических и экваториальных водах развитие жизни не прекращалось никогда. На протяжении миллиардов лет теплолюбивая фауна путем приспособления к различным условиям, особенно в прибрежных водах, приобрела немало удивительных форм. Что касается обилия жизни в водах холодных морей, то это прямое следствие подъема питательных солей при вертикальном перемешивании верхних слоев океана во время зимнего охлаждения, которое проникает на материковой отмели до дна.
К числу прочих беспозвоночных обитателей океана относятся губки, кишечнополостные, черви, моллюски, иглокожие и частично хордовые. Губки - низшие многоклеточные животные. То, что они не растения, утверждал еще Аристотель, но окончательно это было установлено только в первой половине XIX в. Губки - оседлые животные, размножаются почкованием или половым способом. Скелет у них может быть известковый, кремниевый или роговой. Некоторые виды с давних времен служат объектом широко развитого промысла. Ныряльщики, а в наше время водолазы или аквалангисты, погружаются на дно и отрывают губку, прикрепленную к скале, ножом или скребком. Вероятно, она при этом не испытывает боли, так как не имеет нервной системы. Если губку протереть через тончайшую терку, даже через мельничный газ, а потом полученные частицы положить на стекло с каплей морской воды, частицы притянутся друг к другу и образуют новые маленькие губки. Такой необычайной способности к регенерации нет ни у одного другого животного.
Большинство кишечнополостных живет в море, на дне или в толще воды. У них нет ни правой, ни левой, ни брюшной, ни спинной стороны, а только два полюса - передний и задний. Тело кишечнополостных имеет вид мешка, в котором происходит переваривание пищи; через единственное отверстие в мешке поглощается пища и выбрасываются непереваренные остатки. У отверстия расположен венчик щупальцев, которыми захватывается добыча.
К описанному типу относятся ярко и пестро окрашенные сифонофоры. Верхняя часть этого животного - воздушный пузырь, представляющий собой гидростатический аппарат, который позволяет сифонофоре, увеличивая или уменьшая в нем количество газа, подниматься к поверхности моря и опускаться в глубину. Регулирует содержание газа в пузыре специальная железа. Состав этого газа обычно близок к составу воздуха, но у некоторых медуз, обладательниц такого же пузыря, он заполнен окисью углерода; как вырабатывается в организме этот угарный газ, неизвестно. Под пузырем расположен плавательный колокол; выталкивая воду при сокращении колокола, животное передвигается. Добычу сифонофора захватывает с помощью арканчиков, снабженных стрекательными клетками, парализующими добычу. Спор о том, что собой представляет сифонофора - одно целое животное или колонию животных, не закончен в сущности до сих пор. Сифонофоры достигают значительных размеров. Оранжево-фиолетовая Суапеа, например, имеет 2 и даже 4 м в диаметре, а вместе со щупальцами длина ее достигает 20-30 м. Это самое большое беспозвоночное животное.
К кишечнополостным относятся также сцифомедузы. Фиолетовые, желтые, оранжевые, синие цвета, в которые окрашены части их тела, придают им, как и сифонофорам, на редкость красочный вид. Свою жизнь сцифомедуза начинает в форме личинки (планулы), свободно переносимой течениями; прикрепившись к подходящему субстрату, личинка постепенно растет вверх и превращается в серию "мисочек", как бы вложенных одна в другую. Наступает время, и вот мисочки одна от другой отделяются, всплывают и превращаются каждая в медузу. Медузы населяют и теплые и холодные воды, некоторые виды обладают способностью яркого свечения.
Иногда в теплых водах океана случается встретить целую флотилию плывущих по ветру и течению "парусников" (Velella). Это голубые медузы, надводная часть которых напоминает миниатюрную парусную лодку. Флотилии Vellela часто встречаются в струе Гольфстрима. Но для многих планктонных организмов, в том числе и для парусников, это опасное течение. Оно заносит их далеко на север, где в охлажденных водах их ждет неминуемая гибель. Медузы нередко являются помехой промыслу, забивая тралы и сети.
Коралловые полипы также разновидность кишечнополостных. Они ведут оседлый образ жизни. Размножаются почкованием и половым способом, последнее случается реже. Мадрепоровые кораллы путем почкования образуют мощные колонии. Среди кораллов удивительно красивы "морские перья" (Pennatula), роговые кораллы горгонии, содержащие в себе много иода, и другие; некоторые ярко окрашенные "благородные" кораллы служат материалом для изготовления женских украшений.
К кораллам причисляют актиний, хотя они в отличие от прочих видов лишены какого бы то ни было скелета. Актинии часто селятся на клешнях и панцире крабов. Сожительство это выгодно обеим сторонам. Стрекательные органы актинии парализуют добычу и охраняют краба от врагов; защищая хозяина дома, актиния питается остатками его стола. Велико также число червей, населяющих моря и океаны. Многие ведут паразитический образ жизни, но немало и таких, которые живут самостоятельно в грунте и в толще воды. Особенно богаты видами и разнообразны многощетинковые морские черви (Polychaeta). Об удивительных особенностях морского червя палоло, служащего для некоторых обитателей тропических океанских островов лакомой пищей, рассказано в очерке о приливах. К червям биологи причисляют и мшанок, хотя по виду их колонии больше похожи на соединенные корневищами кустики. В море известно также до 30 видов планктонных щетинкочелюстных червей, обладающих стекловидным телом. Нельзя не упомянуть еще о черве немертине. Большая часть немертин живет на дне, оставляя при передвижении четкие следы в илу. Они замечательны тем, что к ним удивительно приложимо выражение "разбился вдребезги". При сильном раздражении немертина буквально рассыпается на части, которые потом разрастаются и превращаются в целых червей.
Морские моллюски - ближайшие родственники сухопутных улиток. Тело у моллюсков целое, не разделенное на части, на спинной стороне образуется раковина, цельная или двустворчатая; органом движения служит мускулистый вырост на брюшной стороне тела, который называют ногой. Их называют брюхоногими. Брюхоногие насчитывают 90 тыс. видов, большинство их живет в море. Нога у них имеет нечто вроде плоской подошвы; сокращая попеременно правую и левую части подошвы, моллюск передвигается по дну. Дышат брюхоногие моллюски большей частью жабрами.
К числу брюхоногих относятся некоторые любопытные виды: пелагический крылоногий моллюск (Clione limacina) оранжево-красного цвета с ногой, превращенной в пару крыловидных отростков; это лакомое блюдо беззубых китов; затем "морское ухо" (Haliotis) с закрученной раковиной, действительно напоминающей ухо; хищная Dolium galea с хоботком и слюнной железой, выделяющей серную кислоту, наконец, Murex brandaris, из которого в древности выделывали пурпурную краску, и многие другие примечательные моллюски.
У двустворчатых моллюсков тело состоит из туловища и ноги. Нога служит для передвижения и для закапывания в ил. У устриц и мидий нога становится рудиментарной, она им не нужна, так как те и другие ведут оседлый образ жизни. У некоторых моллюсков имеется особая биссусова железа, выделяющая тягучие нити, быстро твердеющие в воде. С помощью этих плотных шелковистых нитей животные прикрепляются к скалам и камням. Эти нити бывают так плотны, что из них пробовали делать ткани. Существует предположение, что известная в древности драгоценная ткань виссон изготовлялась из этих нитей.
Тело двустворчатого моллюска покрыто складками мантии. По свободному краю мантии иногда сидят маленькие щупальцы и нередко многочисленные глаза. У одного из гребешков, например, 120 глаз. Створки пластинчатожаберных моллюсков на спине прочно связаны эластичным веществом, а на другой стороне специальная мышца запирает их зубчатым замком. В числе двустворчатых моллюсков широко известны съедобные - устрицы, мидии, гребешки, а также жемчужницы, из которых извлекают жемчуг, беззубки, выделяющие на внутренней стороне раковины перламутровый слой, и другие. Вредным представителем этого вида моллюсков является корабельный червь (Teredo navalis) или шашень. Он точит и разрушает днища деревянных судов, части портовых строений, погруженных в воду. У нас он встречается в Черном море и на Дальнем Востоке. Морские желуди (Balanus) и другие "организмы обрастания", прикрепляясь к днищу судов, уменьшают их скорость; чтобы избавиться от них, судам приходится время от времени становиться в док для очистки подводных частей.
К головоногим моллюскам относятся всем хорошо известные, если не из личных наблюдений, то из литературы, спруты, кальмары, каракатицы. Размер их от нескольких сантиметров до 20 метров. У большинства головоногих раковина в рудиментарном состоянии, зато имеется внутренний хрящевидный скелет для защиты нервной системы и роговой клюв, напоминающий клюв попугая. Туловище покрыто мантией и имеет ротовое отверстие, вокруг которого расположены 8 или 10 щупальцев, достигающих у крупных экземпляров 10 и более метров. Между мантией и туловищем имеется полость, открывающаяся наружу воронкой. Прижимая мантию к туловищу, моллюск с силой выбрасывает из этой полости воду и с помощью этого "биореактивного двигателя" может развивать скорость до 70 км в час. Выскакивая из воды, кальмары нередко падают на палубу судна, возвышающуюся над поверхностью воды на 5-7 м.
У кальмаров удельный вес межтканевой жидкости несколько меньше удельного веса морской воды, что создает им запас плавучести. Регулируя с помощью особых желез содержание в этой жидкости аммония (конечный продукт метаболизма протеина), кальмар может приобретать нейтральную плавучесть, подниматься к поверхности и погружаться на глубину. Спрут часто ходит по дну на полусогнутых щупальцах, а рассерженный краснеет, как человек, и в негодовании пляшет на самых кончиках щупальцев, словно на цыпочках.