Водоросли снега и льда (М. М. Голлербаха)

Прямую противоположность теплолюбивым (термофильным) водорослям составляет группировка развивающихся на поверхности снега и льда холодолюбивых, или криофильных, водорослей. В этих, казалось бы, крайне неблагоприятных условиях могут жить многие водоросли, причем они размножаются здесь столь интенсивно, что своей массой явственно окрашивают поверхность снега и льда. Наибольшую известность с давних пор получило явление так называемого "красного снега".

Красный снег встречается во многих местах земного шара, преимущественно в высокогорных областях по склонам гор. В пределах СССР он представляет довольно обычное явление на Кавказе, Северном Урале, широко распространен в зоне вечных снегов Камчатки, его находили также в Сибири (на Алданском хребте) и в Арктике у подошвы снеговых гор в юго-западной части Новой Земли, во многих местах на Земле Франца-Иосифа, в Карском море и т. д. В зависимости от степени развития водорослей, вызывающих эту окраску, интенсивность красного цвета снега может меняться от бледно-розового до кровяно-красного и темно-малинового. Нередко красный снег покрывает огромные пространства. Так, например, в горах Карачая, на перевале Басса на высоте около 3000 м над уровнем моря, в 1929 г. было найдено на снегу красное поле площадью в несколько квадратных километров. Толщина окрашенного слоя снега измерялась несколькими сантиметрами.

Главным организмом, вызывающим окраску снега, является один из видов хламидомонады, названный хламидомонадой снежной (Chlamydomonas nivalis). Большую часть времени эта водоросль находится в состоянии неподвижных шаровидных клеточек, густозаполненных красным пигментом гематохромом, но при оттаивании верхних слоев снега она начинает очень быстро размножаться, образуя неподвижные мелкие клетки и типичные подвижные хламидомонады (рис. 43, 1-9).

Известно много других случаев, когда водоросли вызывают "цветение" снега. Окраска снега при этом может быть зеленой, желтой, голубой, бурой и даже черной - в зависимости от преобладания в нем тех или иных видов снежных водорослей и других организмов. Так, например, на Кавказе в окрашенном снеге было обнаружено 55 видов водорослей, из которых 18 видов относились к зеленым, 10 - к сине-зеленым, 26 - к диатомовым, а 1 вид даже к багрянкам. Все же чаще других встречается зеленое "цветение" снега, вызываемое различными видами зеленых водорослей. В частности, в Йеллоустонском парке в США основным организмом зеленого снега была также хламидомонада, но, в отличие от вышеописанной, лишенная красного пигмента гематохрома. В Карском море наблюдали зеленый снег, вызванный развитием нитчатой водоросли рафидонемы (Khaphidonema nivale, рис. 43, 10). Нередко такую окраску определяют и десмидиевые водоросли. Коричневую окраску снега вызывают обычно диатомовые, но в Гренландии известен случай, когда она была обусловлена массовым развитием десмидиевой водоросли анцилонемы (Ancylonema nordenskioldii, рис. 43, 11), и т. д. В общей сложности в настоящее время обнаружено уже свыше 100 видов таких "снежных" водорослей.

Рис. 43. Водоросли, вызывающие 'цветение' снега: 1-9 - хламидомонада снежная (Chlamydomonas nivalis), вызывающая красную окраску снега; 10 - рафидонема снежная (Rhaphidonema nivale), вызывающая зеленую окраску снега; 11 - анцилонема Норденшельда (Ancylonema nordenskioeldii), вызывающая коричневую окраску снега и льда

Не менее интенсивное развитие водорослей наблюдается и во льдах арктических и антарктических бассейнов. Это - подлинная стихия диатомей, размножающихся здесь в огромных количествах и окрашивающих лед в грязно-бурый или желто-коричневый цвет на таких больших пространствах, что в некоторых местах в летнее время лишь изредка удается встретить чисто-белую поверхность ледяных полей. Однако такое "цветение" льда, как показали исследования, в отличие от "цветения" снега, происходит главным образом за счет массового развития водорослей не на поверхности льда, а на нижних частях его - в углублениях и на выступах, погруженных в морскую воду. В этих условиях слизистые скопления диатомей достигали таких размеров, что с льдины размером 10-15 м³ снимали до 10-15 кг сырой биомассы их.

Интенсивное развитие диатомей продолжается в Арктике в течение всего светлого периода, а с наступлением зимы, когда лед снизу начинает нарастать, водоросли, естественно, вмерзают в его толщу. Далее, по мере летнего стаивания льда с поверхности вмерзшие диатомеи вместе с детритом выходят на поверхность льдов, где и дают те бурые пленки, которые так часто можно наблюдать на льдах полярных бассейнов. Однако здесь, в лужах опресненной воды, водоросли уже не могут размножаться и постепенно отмирают. И все же эти темные пленки имеют важное значение: они, как и все темные предметы, поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, лед под ними тает быстрее, и в итоге образуются глубокие ямки с толстым слоем диатомей на дне. Ямки могут протаивать и до конца, превращаясь в каналы, насквозь пронизывающие лед. "Ледовых" диатомей в арктических и антарктических морях обнаружено уже около 80 видов.

Все эти водоросли приспособлены к жизни в крайне неблагоприятных условиях низких температур. Находясь в поверхностных слоях снега и льда, они подвергаются очень сильному охлаждению в зимние стужи, когда температура воздуха опускается на несколько десятков градусов ниже нуля, а в летнее время живут и размножаются в талой воде, т. е. при температуре около 0 °С. И если снежная хламидомонада имеет стадию покоя в виде округлых толстостенных клеток, то многие другие водоросли, в том числе и диатомеи, лишены каких-либо специальных приспособлений для перенесения столь низких температур.

Водоросли снега и льда составляют подавляющее большинство организмов, поселяющихся на замерзших субстратах. Такие субстраты получили общее название криобиотопов (греч. "криос"- холод, "топос"- место), их поселенцы - криобионтов, а отрасль науки, занимающаяся изучением этих организмов,- криобиологии. По современным данным, общее число водорослей, обнаруженных на криобиотопах во всем мире, достигает 350, но истинных криобионтов, могущих активно вегетировать только в этих условиях, значительно меньше - немногим более 100 видов. Из них подавляющее большинство относится к зеленым водорослям (около 100 видов); несколькими видами представлены сине-зеленые, желто-зеленые, золотистые, пирофитовые и диатомовые водоросли. Все же остальные найденные здесь водоросли расцениваются либо как просто холодолюбивые формы (среди них наиболее многочисленны диатомовые и сине-зеленые), либо как случайные спутники, попавшие на снег и лед из соседних биотопов.