Pamiętać należy jeszcze, że wysokość słońca nad widnokręgi er- zależy o<J pory dna i wobec tego rcno i wieczorem znaczcie mniejszy procent światka dostaje się pod wodę niż w południe. Pozę tym w strefie międzyzwrotnikowej przez cały rok długość dric jest prawie stcła. słońce wzbija się wysoko i różnice sezonowe są niewielkie. W strefie umiarkowanej są wyraźnie zaznaczone różnice między latem, kiedy słońce jest wysoko i dzień długi, a zimą, kiedy jest odwrotnie. No i wreszcie w okolicach podbiegunowych mamy okres wielomiesięcznej, nieprzerwanej lub prawie nieprzerwanej nocy zimowej i okres nieprzerwanego, letniego dnia. Na dobitkę promienie padające ukośnie, nawet, jeśli wnikną do wody, działają słabiej, bo, aby dotrzeć na tę samą głębokość, muszą przebić się przez grubszą warstwę wody, niż promienie pionowe.
Wzburzenie morza, falowanie, powoduje nowe straty światła na powierzchni. Są one oceniane na dalsze 10 — 15% energii padającej na wodę. Poza tym przy silnie wzburzonym morzu, na powierzchni tworzy się piana, a woda jest zmieszana z pęcherzykami powietrza, od których światło odbija się i rozprasza.
W ten sposób doszliśmy do strat wywołanych przez substancje zawieszone w wodzie. Zawiesiny absorbują i rozpraszają światło, woda staje się mniej przejrzysta.
Zawiesiny bywają różnego pochodzenia. W płytkich wodach przybrzeżnych sztormy mogą poruszać leżący na dnie muł. Wielkie rzeki wnoszą do morza wielkie ilości mętów. Blisko brzegów przejrzystość wody jest zawsze znacznie niższa niż na otwartym oceanie. Najdrobniejsze rośliny i zwierzęta zawieszone w wodzie, fito- i Zooplankton, stanowią także zawiesinę, absorbującą i rozpraszającą światło. Wody podbiegunowe są żyzne, obfitują w plankton, wody tropikalne są znacznie uboższe, planktonu jest mniej. Przejrzystość wód podbiegunowych jest więc niska, tropikalnych wysoka. Proszę zauważyć, że ten czynnik wspomaga zależność przenikania światła od szerokości geograficznej. Czyli, że blisko równika światło sięga znacznie głębiej niż w strefie umiarkowanej, a tam głębiej niż w okolicach podbiegunowych.
Jeszcze jedno zjawisko przebiega całkiem inaczej w różnych szerokościach geograficznych. W tropikach warunki świetlne są prawie stałe przez cały rok, a więc liczebność planktonu roślinnego i, co z tego wynika, przejrzystość wody, są też prawie stałe. Za to w strefie umiarkowanej i zimnej są pory roku. Zimą światła jest mało. więc i planktonu mało. woda bar-
33
dziej przejrzysta. W lecie intensywniejsze naświetlenie powoduje wielki rozwój fitoplanktonu, spadek przejrzystości i spa. dek natężenia światła w większych głębokościach. Wielkie wahania liczebności planktonu i przejrzystości wody są bardzo charakterystyczne dla obszarów umiarkowanych i zimnych. Na oświetlenie wód głębszych wpływają one odwrotnie niż wy. sokość słońca i długość dnia, zmniejszając zakres wahań.
Starym i prostym narzędziem pomiaru przejrzystości wód jest krążek Secchiego. Kolista, biała płytka, opuszczana na linie pod wodę, po pewnym czasie ginie z oczu, a następnie znów się pojawia, kiedy ją wyciągamy. Głębokość, na jakiej to się dzieje, jest miarą przejrzystości wody. Jeziora i rzeki są mało przejrzyste. Zdarza się, że przejrzystość ich wynosi 1 m zanurzenia krążka Secchiego. W Bałtyku notuje się zwykle ok. 13 m, na Morzu Północnym 20 m, w Morzu Śródziemnym 33 m, a wyjątkowo nawet do 60 m. Największa głębokość została stwierdzona w niezwykle przejrzystym Morzu Sargassowym i wynosiła 66 m. W braku bardziej precyzyjnych metod usiłowano dawniej wyliczać z takich danych, jak głęboko docierc światło, ale trzeba tu było czynić zbyt wiele ryzykownych za łożeń, aby wynik miał jakąś wartość. Najlepiej pozostać prz) określaniu liczby metrów zanurzenia krążka Secchiego i trak tować je jako miarę prymitywną wprawdzie i jedynie orienta cyjną, ale za to bardzo prostą i łatwą do otrzymania. Obecni« krążek Secchiego został już prawie zapomniany. Za pomoa wysokoczułych przyrządów fotometrycznych określa się bez względne natężenie światła na badanej głębokości, a następni wyraża je w procentach natężenia światła nad powierzchnie Miarą przejrzystości wody jest głębokość, na której świat) zostaje zredukowane stokrotnie.
_4X1_:_______* A * - . -
zostaje zreQUKUTfuiic ai«M vi-m«..
W porcie Woods Hole, na atlantyckim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, gdzie znajduje się jedna z najpoważniejszych stacji oceanograficznych stwierdzono spadek do 1% światło powierzchniowego już na ośmiu metrach. Warto zauważyć, że jest to dokładnie tyle samo, co w najbardziej przejrzystym jeziorze świata, Crystal Lake w stanie Wisconsin, w Stanach Zjednoczonych. Na otwartym oceanie tę wartość notuje się zwykle około 50—80 metrów. W Morzu Sargassowym natężenie światła spada do 1% dopiero po przejściu przez warstwę 149 metrów wody.
Napoczqtku lat trzydziestych naszego stulecia słynny oceanograf amerykański William Beebe dokonywał swoich pionierskich badań, zanurzajqc się w opuszczanej na linach stalowej kuli — batysferze. W czystych wodach oceanicznych dos-
34
trzegał on jeszcze ślady światła na głębokości 579 m, na 610 m stwierdzał absolutną ciemność. Czułe materiały fotograficzne, eksponowane przez 80 minut na głębokości 1000 m wykazywały jeszcze obecność światła. Głębiej, na 1700 m, po dwugodzinnej ekspozycji, materiał światłoczuły pozostawał nie zmieniony. Trudno jednak przyjąć tę wartość za jakąś bezwzględną granicę docierania światła. Nie znam wyników żadnych odpowiednich badań, ale biorąc na zdrowy rozsądek wydaje się, że gdyby użyć skrajnie wysokoczułych materiałów i wystawiać je np. na cztery doby, można by wykryć obecność światła jeszcze znacznie niżej. Dla rozważań nad życiem mórz nie miałoby to jednak większej wartości. Nie jest ważne bowiem, jak głęboko światło w ogóle dociera, ale na jakich głębokościach jego natężenie jest dostateczne dla fotosyntezy i dla widzenia.
Barwa
Woda jest niejednakowo przejrzysta dla różnych długości fal świetlnych, dla różnych barw światła. Najsilniej pochłaniane sq promienie z krańców widma, podczerwone, czerwone i pomarańczowe z jednej, a nadfioletowe, fioletowe I częściowo niebieskie z drugiej. Podczerwień i nadfiolet praktycznie w ogóle nie wchodzą w rachubę, poza najcieńszą warstewką przypowierzchniową. Barwa światła penetrującego najgłębiej zależy od czystości wody. W czystych i przejrzystych wodach otwartego ocean« najgłębiej sięga światło niebieskozielone, jest ono pochłaniane najsłabiej. Bardziej zanieczyszczone, żyzne wody przybrzeżne przepuszczają najgłębiej światło żółtozielone.
Woda nie tylko pochłania światło, ale je także rozprasza. Z tego rozproszonego światła część wydostaje się z wody i dociera do naszych oczu jako barwa morza. Rozproszone promienie czerwone i fioletowe nie będą mogły wydostać się z wody. bo zostaną pochłonięte po drodze. Dlatego morze nie bywa czerwone. Na zewnątrz wydostają się tylko te promienie, które mają największą przenikliwość, niebieskozielone z wód ubogich, a żółtozielone z wód żyznych. Ponieważ powierzchnia morza odbija też błękit nićba, efekt wzrokowy będzie przesunięty w stronę barwy niebieskiej.
Kolor Morza Sargassowego, Śródziemnego czy Czerwonego widzimy jako wspaniały głęboki lazur, podczas gdy Morze Północne jest zielone, o ile ciężkie chmury nie uczynią go burooło-wianym. Podchwycili to Francuzi, którzy mówią o Lazurowym Wybrzeżu nad Morzem Śródziemnym i o Szmaragdowym Wybrzeżu nad Atlantykiem.
Strefy świetlne
Tradycyjnie wyróżnia się trzy strefy świetlne. Pierwszą, najpłytszą jest strefa eufotyczna. czyli prześwietlona, gdzie mogą bytować rośliny fotosyntetyzujące. Druga, dysfotyczna, zwana też strefą światła rozproszonego lub strefą cienia, umożliwia widzenie. Trzecia strefa, afotyczna jest strefą ciemności. Nietrudno zdać sobie sprawę, że wyróżnienie tych stref jest sprawą najzupełniej umowną chociażby dlatego, że natężenie światła spada w sposób ciągły. Nie ma w morzu żadnej płaszczyzny granicznej, której można by dotknąć.
Pewną wartością graniczną jest tzw. głębokość równowagi, na której rośliny wyzwalają przy fotosyntezie tyle samo tlenu, ile go zużywają do oddychania. Znaczy to, że produkują tyle samo substancji organicznej, ile jej przy oddychaniu spalają. Powyżej mogą gromadzić zapasy, rosnąć, rozmnażać się; poniżej muszą zużywać materię własnego ciała i wreszcie zginąć. Tę linię równowagi należałoby przyjąć za granicę strefy eufo-tycznej. W Morzu Sargassowym leży ona prawdopodobnie na 100 m. W Kanale La Manche, co prawda dla jednego tylko gatunku okrzemki Coscinodiscus exentricus stwierdzono, że linia równowagi przebiega na głębokości 45 m. Rośliny większe, zakotwiczone na dnie morskim, zielenice, brunatnice i krasno-rosty nader rzadko sięgają głębi 50 m, często zarośla ich kończą się już na kilkunastu, a nawet kilku metrach. Niemniej trafiają się przypadki trudne do wyjaśnienia, jak obecność glonów, rosnących na dnie koło Capri, na głębokości 130 m. Stwierdzono także, że młode osobniki gigantycznych pacyficznych brunatnie z rodzajów Macrocystls (do 300 metrów długości plechy). Nereocystis i Alarla rozpoczynają życie na dnie poniżej linii równowagi. Powinny tam zginąć, a przecież rosną i rozwijają się. na przekór prawom natury, przynajmniej tym. które dotychczas poznaliśmy.
Podobnie trudno byłoby określić granicę głębokości, do której zwierzęta mogą się posługiwać wzrokiem, korzystajqc ze światła słonecznego. Jeśliby uznać Williama Beebe’a za zwierzę doświadczalne, granica strefy dysfotycznej i afotycznej znajdzie się na głębokości ok. 600 m. Niektórzy badacze na podstawie budowy i fizjologii oczu zwierząt sqdzq, że w czystej wodzie ryby mogą widzieć jeszcze na 900 — 1000 metrach. Oczy skorupiaków miałyby być jeszcze bardziej wrażliwe, byłyby one zdolne do widzenia w głębinie 1100 m, a według innych autorów, nawet na 1500 m, co wydaje się już mocno problematyczne. Niestety, zbyt wiele problematycznych danych okazało
36
się z czasem faktami, żeby móc takie zdania skwitować wzruszeniem ramion.
Nadto, głębokość poszczególnych stref zależy od wszystkich naraz czynników, kontrolujących przenikanie światła w głąb morza, których to czynników zmienność była już powyżej opisana. Toteż trudno się dziwić, że dolną granicę strefy eufo-tycznej różni autorzy umieszczają na głębokości 30, 80 albo 100 m. Dolna granica strefy dysfotycznej bywa podawana jako 200, 500, a nawet 1700 m! Trzeba więc pamiętać, że te strefy stanowią tylko dogodne określania robocze, a spór o ich dokładne granice miałby sensu niewiele. Praktycznie stosuje się raczej dane ścisłe, a więc współczynniki absorpcji światła, izofoty, czyli linie równego natężenia światła lub linie równowagi biologicznej.
W pogodną, księżycową noc w czasie pełni widzimy wszystko bardzo dokładnie, mówimy, że jest jasno jak w dzień, gdyż oko może zmieniać swoją wrażliwość w ogromnym zakresie, niedostępnym dla żadnego przyrządu porównywalnej wielkości. W rzeczywistości natężenie światła księżycowego jest rzędu jednej milionowej światła słonecznego. W bardzo przejrzystej wodzie, która redukuje światło do jednej setnej co każde 50 m, okaże się, że już na głębokości 150 m warunki oświetlenia w dzień są takie same jak na powierzchni w noc księżycową. Rzecz jasna, wszystkie te wartości są o wiele za niskie dla roślin fotosyntetyzujących, ale wystarczają, aby zwierzęta mogły widzieć. Zwierzę, które będzje wędrować dniem w głąb, a nocą ku powierzchni, może przez większą część doby bytować w prawie stałym świetle.
A jeżeli weźmiemy pod uwagę podbiegunową zimę, gdy słońce jest bardzo nisko, a księżyc w pełni bardzo wysoko, może się okazać na przekór pozorom, że na pewnej głębokości światło słońca w południe i księżyca, stojącego w zenicie, są równie silne, głębiej zaś światło księżycowe jest silniejsze. Czyli, że o północy jest jaśniej niż w południe. Już pod 60″ szerokości północnej w środku zimy, zrównoważenie światła słonecznego i księżycowego następuje na głębokości 200 m. Jak się wyraził Hilary B. Moore, profesor ekologii morskiej z U-niwersytecu Miami — „warunki świetlne w morzach nie są po prostu osłabionym wydaniem stosunków na powierzchni, ale czymś zupełnie odmiennym i nader złożonym”