Загадки океана

А в 1985 г. экспедиция Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР зарегистрировала в тропической зоне Атлантики вихри размером около 50 км.

Следовательно, в океанах встречаются вихри большого диаметра — порядка 100–300 км, среднего — около 50 км и малого — около 30 км. Является ли это типичным для всех океанов? Или такой набор случайный, связанный с недостаточно большим числом измерений? А может быть, имеется непрерывный пространственный спектр вихрей с максимумами на отдельных размерах?

Некоторые ученые полагают, что нет в океанах непрерывного ансамбля вихрей всех размеров. А имеются три основных типа вихрей, размеры которых примерно соответствуют найденным.

Исследование океанских вихрей важно не только с точки зрения взаимодействия океана и атмосферы, но также и для изучения процессов передачи загрязнения в океанах, влияния на биологическую продуктивность, для навигации. Придется, видимо, периодически издавать или передавать по радио синоптические карты течений. Так, как это делается с картами погоды. Ведь каждому судну, идущему в океане, необходимо знать направление и скорость течения, иначе штурман не сможет точно рассчитать путь судна.

Но периодически получать точные карты течений в океане с помощью буйковых постановок с вертушками не так‑то просто. На помощь морякам в наши дни пришла спутниковая навигация. Положение судна в море определяется с высокой точностью с помощью искусственных спутников Земли. Для этого на каждом судне устанавливается особая аппаратура. Погрешность в определении места не превышает ±0,1 мили, а в случае необходимости может быть еще уменьшена. Созданы упрощенные образцы спутниковой навигационной аппаратуры даже для небольших судов.

Спутники могут помочь и в быстром составлении точных карт течений. Для этого в изучаемом районе океана на воду спускают особые буйки, за которыми следит спутник. Находясь в режиме свободного дрейфа, буйки отслеживают течения, а спутник контролирует изменения их положения и сообщает координаты буйков в Центр обработки, где быстро получают информацию о скорости и направлении течений и их изменениях в разных районах Мирового океана.

Имеются и другие радиотехнические способы определения местонахождения судов в море, не связанные со спутниками. Некоторые из них отличаются чрезвычайно высокой точностью определения. Например, советские фазовые радиогеодезические системы для проведения различных морских исследований дают «привязку» с ошибкой в пределах от 2–3 до 30 м на расстояниях от станций до 200 км ночью и до 300 км днем. Указывается место судна в условных координатах, которые легко пересчитать в обычные географические координаты, т. е. широту и долготу. Столь точное определение местонахождения судна требуется при проведении различных геофизических исследований на морском дне. Например, при поисках нефти и других полезных ископаемых, при бурении, при аварийно — спасательных работах и для других целей.

Вихри в океане и широкий круг вопросов, связанный с ними, — одна из наиболее важных проблем современной океанологии. Приоритет советской науки в этом вопросе признан учеными всего мира.

Гидротермы и экологические оазисы

Радиограмма. 19 ноября 1986 г. в Институт океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР пришла радиограмма с борта научно — исследовательского судна «Дмитрий Менделеев», находившегося в Тихом океане. Сквозь даль океанских просторов и атмосферные помехи мы получили фантастическую информацию от руководителя экспедиции члена — корреспондента АН СССР А. П. Лисицына.

На входе в Калифорнийский залив на дне котловины Гуаймас обнаружено большое количество гигантских башен гидротермальной постройки. Высота их достигает несколько десятков метров, а вес — нескольких сотен тысяч тонн. Пробы показали богатое содержание цветных металлов. Башни гудят, шипят, некоторые извергают жидкое пламя высотой до 1 км. Оно сжигает изоляцию кабеля. Измерительный зонд поврежден. В условиях термоопасности сделано 25 погружений подводными обитаемыми аппаратами «Пайсис». После погружений они пахнут дизельным топливом. В гидротермальных постройках, возможно, имеется нефть. В том же районе обнаружены выходы газогидратов. Найдено 8 групп микроорганизмов, другие необычные животные. Собрали богатую коллекцию.

Наша экспедиция нашла очень большие гидротермальные сооружения на дне океана — башни. Представление об их размерах дает рисунок на с. 30, где семиэтажное здание Института океанологии в Москве изображено на фоне одной из таких построек. Она чем‑то напоминает гигантский термитник.

Гигантская гидротермальная постройка в сравнении со зданием Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР.

В ней более полумиллиона тонн ценнейшей руды.

Интересно, что очень горячая вода на поверхность океана не выходит. В этом состоит одна из трудностей поиска гидротерм. На высоте всего 200 м над местом выхода горячих струй на дне (по измерениям американских ученых), температура воды только на 0,02 °C больше температуры окружающих слоев воды океана.

Куда девается горячая и, видимо, более соленая вода? Вопрос этот недостаточно исследован. Дело, видимо, в коллапсе. Так называется мало изученное явление, вызванное стратификацией океана. Поднимающиеся вверх струи воды наталкиваются на неподвижный слой океанской воды иной плотности. Он действует как потолок. Натыкаясь на него, идущие снизу струи не в силах его пробить и растекаются в стороны, образуя подобие «блина».

В результате этого эффекта близ дна могут образовываться большие объемы воды с высоким градиентом температуры. Может быть именно там следует располагать установки для преобразования энергии теплового градиента в электрическую энергию?

Начался новый этап в исследованиях Мирового океана, в котором классическая океанология связана с физикой и химией реакцией при высоких давлениях и температурах, биологией и биохимией существ, живущих там при высоких температурах.

Фантастика, ставшая действительностью. А. может ли в океане температура воды быть в несколько сотен градусов Цельсия? Например, градусов 450–50 °C?

Не правда ли, еще и сейчас этот вопрос звучит странно? А в начале 70–х гг. он казался просто фантастическим.

Само собой разумеется, не вся вода, а лишь небольшая часть ее у дна в отдельных, особых местах. Таких, где есть выход гидротерм. Гидротермами называются разогретые внутренним теплом Земли воды, отличающиеся по своему химическому составу от обычной воды большим содержанием различных солей, или повышенной минерализацией.

Мысль о том, что на дне океана могут быть источники с очень высокой температурой воды, впервые была высказана Т. В. Розановой. К ней отнеслись с недоверием. Но в 1977 г. на дне Тихого океана американская экспедиция обнаружила источники с температурой 17 °C, а в 1982 г. — с температурой около 400 °C! Выло найдено много неожиданного, в том числе особые сооружения, выросшие на дне благодаря отложению солей. Что‑то вроде гигантских сталагмитов, встречающихся в пещерах. Но самым удивительным оказался необычный животный мир, процветающий там без солнца, во мраке. Богатые жизнью придонные области вокруг горячих источников — гидротерм получили название экологических оазисов. Гидротермы и экологические оазисы — одно из открытий науки.

В рифте Таджура в Аденском заливе на глубине 1400 м отбирается образециз осадочного чехла

Гидротермы образуются при взаимодействии горячей магмы и придонной воды. Образование гидротерм — глобальное явление, имеющее большое значение для Мирового океана и для Земли в целом. На дне Красного моря впервые они были обнаружены в 1964 г. Это были впадины, заполненные горячим и очень соленым рассолом. Содержание солей в нем составляет около 300 г. на литр. Примерно в 10 раз больше, чем в обычной океанской воде. Несколько отличается и химический состав. В красноморских гидротермах содержится больше редких и ценных элементов.

Температура воды в красноморских впадинах была около 64 °C. Установлено, что она там постепенно повышается: примерно на один градус каждый год. Но об источниках на дне с температурой в несколько сотен градусов тогда еще никто не знал.

В 1967 г. в Институте океанологии при исследовании образцов осадков из рифтовых зон океана обнаружили, что осадки в рифтовых долинах значительно отличаются от осадков на дне в окружающем их океане. Они образованы в значительной мере из продуктов дробления скальных горных пород дна под действием тектонических движений: громадные блоки горных пород, двигаясь по разломам, растирают, словно жернова гигантской мельницы, самих себя, а продукты перетирания в виде мелких обломков минералов высыпаются на дно океана, где и образуют необычные осадки, свойственные только тектонически активным разломам.

Кроме того, в осадках рифтов срединно — океанических хребтов были найдены минералы, образовавшиеся здесь же, на месте, под действием каких‑то химических реакций. Каких именно — это предстояло выяснить. Возникла догадка — не действуют ли здесь гидротермы — горячие растворы, поднимающиеся из недр океанской коры. Чтобы не ошибиться в выводах, надо было найти хотя бы следы гидротермальных изменений в коренных породах. Нужны были образцы коренных пород, т. е. образцы кристаллических магматических пород, слагающих дно и склоны рифтовых долин.

В 1967 г. были получены и тщательно исследованы два маленьких образца породы (во время второго рейса научно — исследовательского судна «Академик Курчатов» они были подняты прямоточной трубкой со склона рифтовой долины подводного Аравийско-Индийского хребта с глубины 3500 м).

Первое же исследование показало, что оба образца относятся к породам, содержащим сульфидные минералы, т. е. минералы, состоящие из металлов и серы. Самый маленький образец был размером всего 35Х ЗОХ 20 мм. Но, как показали дальнейшие исследования, он состоял из многих минералов, в том числе титаномагентика, ильменита и халькопирита (сульфида меди и железа).

По результатам тщательного исследования, выполненного Т. В. Розановой и Г. Н. Батуриным, в 1971 г. была опубликована статья «О рудных гидротермальных проявлениях на дне Индийского океана», в которой говорилось об обнаружении в образце продуктов распада твердых растворов железо — титановых минералов. Последнее возможно при температурах 400–500 °C.

Изучение под микроскопом халькопирита показало своеобразный характер зерен. Они образовали решетчатую структуру, так называемые двойники превращения, возникающие при температуре не ниже 550 °C. Значит, рудные минералы образовались в результате наложения нескольких стадий гидротермальных минерализаций на кристаллическую породу. Все это было обнаружено в образце породы, найденном на поверхности дна Индийского океана. Кажется, все ясно. Но делать вывод, что минералы, требующие около 500 °C для своего образования, там и появились, было еще рано. Это противоречило всем канонам. Гидротермы с температурой в несколько сотен градусов еще не были найдены на дне океанов…

В 1976 г. Т. В. Розанова опубликовала вторую научную работу — «О керолите, пирротине и триолите в осадках впадины Хэсса». В ней сообщалось о результатах исследования образца породы из впадины Хэсса, который был найден в океане в 1972 г. во время восьмого рейса научно — исследовательского судна «Дмитрий Менделеев». Начальником этой экспедиции был А. П. Лисицын — глава советской школы морских геологов, занимающихся изучением современного осадкообразования в Мировом океане. Осадки на дне океанов образуются непрерывно, круглые сутки. Если будем знать, что сегодня движется в толще воды вниз, то будем знать, какой осадок образуется на дне завтра. Пробы воды с разных глубин и особые ловушки на дне океана дают много ценной информации об этом.

Впадина Хэсса — загадочное образование на дне Тихого океана в точке с координатами 2°12′ с. ш. и 101°35′ з. д. Эту точку вы можете найти на рельефной карте дна Тихого океана (см. рис. на с. 38). Впадина расположена в осевой зоне подводного Галапагосского хребта вблизи его стыка с Восточно — Тихоокеанским поднятием. В последние годы этот район дна Тихого океана привлекает особое внимание исследователей.

На глубине 5 тыс. м впадина Хэсса имеет длину всего 6,5 миль при ширине около 2 миль. Склоны впадины круто уходят вниз. Она похожа на гигантский каньон со слегка наклонным дном, которое находится на глубинах в пределах' 5200–5376 м. Морские геологи называют впадину изолированной тектонической депрессией. Последнее означает, что она образована тектоническими силами.

Впадина была найдена в 1970 г. американской экспедицией. А теперь она привлекает внимание геофизиков как центр раздвижения литосферных плит. Образец из впадины был поднят драгой.

Подъем драги — всегда событие в любой экспедиции. А если драга поднимается из такой малоисследованной впадины, как впадина Хэсса, то событие особое. В этот раз на осмотровый стол из драги вывалилась целая тонна донного ила! Но не серого, как обычно, а пестро окрашенного: оттенки зеленого, голубого, красного цветов. Раньше такое в океане не встречалось. Драга принесла богатый улов.

Окружившие стол сотрудники экспедиции быстро разбирают образцы, каждый — по своей специальности. Кое‑что отобрала для анализа и Т. В. Розанова. А когда она протирала тряпкой стол, почувствовала какой‑то твердый комочек. Осмотрела его — серенький жесткий обломок, залепленный илом. Помыла его под струей воды. Как будто ничего особенного. По всей видимости, обычный фораминиферовый песчаник. Таких было, кажется, много. Хотела бросить за борт. Но — стоп! Почему серый? Решила посмотреть его под микроскопом. Под микроскопом неожиданно засверкали грани кристаллов. Образец оказался очень ценным. Определить его состав в судовой лаборатории не удалось. Только много времени спустя было установлено, что образец относится к редкой ассоциации минералов. Но как он мог образоваться во впадине? Не просто на дне океана, а именно во впадине? Это обстоятельство имело решающее значение. В теоретических построениях Розановой глубокие рифты и впадины в океанской коре уже прочно связались с высокой температурой воды в них. Не во всех, конечно, а только в тех, откуда были взяты образцы пород. После исследования образца из впадины Хэсса она окончательно убедилась в этом.

Два японских автора за несколько лет до этого опубликовали научную работу, в которой описали лабораторные опыты по искусственному созданию ассоциации минералов, по своему составу очень похожей на то, что было найдено во впадине Хэсса. Для этого им потребовалась температура от 400 до 600 °C при давлениях от 0,5 до 3 килобар.

Вторая работа Розановой заканчивалась довольно решительным выводом, что изменению подверглись современные геологические образования. А гидротермальные растворы, преобразовавшие этот осадок, поступавшие на поверхность дна океана, имели температуру более 350 °C.

Однако до признания работы было еще далеко. Убеждение в справедливости доводов советского ученого пришло только после того, как в Тихом океане были действительно обнаружены источники с очень горячей водой, имеющей температуру, близкую к указанной. Горячие гидротермы были открыты с помощью подводного обитаемого аппарата «Алвин». Исследования первоначально были начаты в рифте Срединного атлантического хребта франко — американской экспедицией «Фамоус». Но в этом районе гидротермальная активность оказалась слабой. Поэтому работы были перенесены в Тихий океан. Здесь успех превзошел самые смелые ожидания. Были открыты не только мощные поля гидротерм с разной температурой, но и особые экологические оазисы, населенные невиданными существами.

Подтвердились предположения молодого советского ученого. Пожалуй, это единственное открытие в океанологии, сделанное под геологическим микроскопом.

Рельефная карта дна Тихого океана.

Экологические оазисы. Абиссаль, или абиссальная зона, — глубоководная область Мирового океана: она начинается с 2 тыс. м, самой глубокой ее частью являются желобы (впадины), в них глубины около 7 тыс. м и больше.

Абиссаль — наиболее пустынная область океана. Это не удивительно: туда не доходят лучи Солнца. Ведь один метр прозрачной морской воды ослабляет свет приблизительно так же, как несколько километров воздуха. В абиссальных глубинах всегда темно, холодно и мало пищи. Отсутствует фотосинтез — основа питания всего живого на Земле. По этим причинам животный мир абиссальной области обычно беден. Так считалось всегда.

Бентос — совокупность организмов, живущих на дне океана. Количество живых организмов на 1 м2 поверхности дна называется биомассой. Размерность биомассы — г/м2 или кг/м2. Среднее значение биомассы бентоса для абиссали обычно менее 0,5 г/м2. Для наиболее богатых районов — до нескольких граммов на 1 м2 дна, а для наиболее бедных районов открытого океана — всего 0,02—0,05 г/м2. Не зря такие районы называют абиссальной пустыней.

Все это было известно давно и сомнений ни у кого не вызывало. Считалось, что раз там нет солнечного света, то нет и фотосинтеза. Следовательно, отсутствует первичная продукция. Немногочисленные донные животные абиссали питаются тем немногим, что опускается им сверху, жалкие остатки пищи, обычно в виде фекалий… Откуда же взяться в абиссали богатой жизни?

Но вот однажды эта точка зрения изменилась. В подводном обитаемом аппарате ученые опустились на дно Тихого океана и увидели там такое удивительное богатство жизни, которое, кажется, не приходило в голову ни одному фантасту. Летом 1985 г. у тихоокеанского побережья Японии работала франко — японская экспедиция: 27 глубоководных погружений совершили ее участники на подводном обитаемом аппарате «Наутилус». Работа велась в зоне субдукции, т. е. там, где одна литосферная плита задвигалась под другую. Наибольшая глубина погружений «Наутилуса» достигала 5960 м. Этот французский аппарат рассчитан на погружение до максимальной глубины 6 тыс. м.

При семи погружениях обнаружены чрезвычайно богатые скопления донных животных. В наиболее интересных районах дно было сплошь покрыто крупными двустворчатыми моллюсками (калиптогенами). Биомасса здесь составляла от 16 до 51 кг/м2. Это — громадные цифры. Для сравнения: в тропическом мелководье, славящемся обилием жизни, биомасса редко превосходит 20–25 кг/м2.

Калиптогены относятся к трем новым видам, ранее науке не известным. Два из них обнаружены на глубинах от 3800 до 4020 м в устье подводного каньона, находящегося к востоку от полуострова Кии. При повторном погружении «Наутилуса» на то же место через четверо суток было обнаружено, что вся колония передвинулась за это время на несколько дециметров. Кочующие в глубинах колонии — это также новость.

Крупные моллюски нового вида найдены на южной и северной частях островного склона Японского желоба и в районе стыка Японского и Курило — Камчатского желобов. Они обитают в этих районах на глубинах от 5130 до 5960 м. Состав сопутствующих им видов беспозвоночных изменялся от места к месту.

Большие скопления гигантских моллюсков на глубинах около 6 км — это самый глубоководный экологический оазис из числа известных сегодня в Мировом океане. Кстати, температура воды в нем — около 0,6 °C. Оазис этот вызывает удивление своими моллюсками. Не должны они там быть! На глубинах более 5 тыс. м твердые соединения кальция, из которых состоят ракарины, растворяются в морской воде. Как моллюски сохраняют свои раковины на глубинах около 6 тыс. м?

Есть и другие секреты. Например, опустили однажды ученые на дно на глубину около 9600 м приманку (дохлую рыбу), а рядом с ней поставили подводный фотоаппарат. И стали последовательно, кадр за кадром, фотографировать тех, кто явился на угощение. Сначала приплыли разные рыбы, потом собрались рачки. А через 12 ч от большой рыбы остался только скелет. Спрашивается: как смогли рыбы, приплывшие первыми, так быстро получить информацию? Ведь коэффициент диффузии многих ионов в морской воде имеет порядок всего 10“ 10 м2/с. Каков механизм передачи информации о наличии пищи?

Ультрабиссальные области океана — это глубоководные желобы. Они еще мало исследованы. Занимают всего 0,5 % от площади Мирового океана. Но заслуживают самого большого внимания. Некоторые ученые считают их горячими точками планеты. В них — особая, неземная жизнь. Их трудно исследовать, поэтому на таких глубинах мало зондирований, всего несколько десятков. Неведомый мир ждет своих исследователей.

Первый экологический оазис был открыт американскими учеными в 1977 г. Они нашли его, опустившись на дно в подводном обитаемом аппарате «Алвин». Он назван так по имени главного конструктора Алвина Вайна. Предварительно была получена важная информация с помощью подводного необитаемого аппарата «Ангус». С помощью вспомогательного судна «Ангус» долго буксировался в воде над дном океана в районе исследований. С него во время буксировки автоматически производилась киносъемка поверхности дна. После проявления отснятой пленки на некоторых кадрах были замечены белые пятна, напоминающие раковины. Тогда‑то и было решено опуститься туда на «Алвине». Результаты этого погружения превзошли самые смелые ожидания. Был открыт новый сказочный мир, процветающий во мраке.

Описанные события произошли в 1977 г. в Тихом океане на расстоянии 280 км к северо — востоку от Галапагосских островов. Здесь на глубинах 2500–2700 м находится рифт (трещина) между литосферными плитами Кокос на севере и Наска на юге. Этот рифт называется Галапагосским. Над ним происходило погружение «Алвина».

Не зря зовут Галапагосские острова зачарованными. Под тропическим солнцем на них живут рядом пингвины, тюлени и морские львы. И еще такие животные, которых нигде больше нет. Взять хотя бы крупных морских ящериц — игуан, в больших количествах встречающихся на прибрежных откосах. Черные и блестящие, как антрацит, со страшными мордами, они показались открывателю островов епископу Де — Берланге исчадиями ада. На самом же деле игуаны — безобидные создания, питающиеся водорослями… Есть что‑то общее между необычностью Галапагосских островов и открытиями на дне океана вблизи них.

На рисунке на с. 45 видны многочисленные раковины гигантских двустворок и крупная розовая рыба неизвестного вида, а также белый краб. А дальше — красивые большие стебли, слегка напоминающие флагштоки. Их высота достигает нескольких метров. В них живут громадные черви — вестиментиферы, которых оценили пилоты подводных обитаемых аппаратов. Дело в том, что эти черви живут при температуре не выше 40 °C. Если они на дне есть, можно вести свой аппарат спокойно. Если же вестиментиферы пропали — берегись! Это может означать повышение температуры воды до пределов, опасных для аппарата и его экипажа.

Удивляет яркая окраска многих животных. Зачем она им нужна в полном мраке? Что там абсолютный мрак, никто не сомневался.

Открытие экологических оазисов вызвало множество разных вопросов. Верны ли теперь сведения о бедности животного населения океанского дна на больших глубинах?

Конечно, верны. Необычайное богатство жизни на больших глубинах найдено лишь на отдельных, небольших по своим размерам участках дна океана в районах действия гидротерм. А там, где их нет, по-прежнему простирается абиссальная пустыня. Именно поэтому богатые жизнью участки в поле гидротерм называют экологическими оазисами. Этот термин хорошо показывает истинное положение дел. Гидротермы выполняют роль родников в оазисах обычных песчаных пустынь на поверхности Земли. Но сравнение это, конечно, не совсем точно.

Продолжение исследований с помощью «Ангуса» и «Алвина» в Тихом океане привело к еще более удивительным открытиям.

«Ангус» — подводный необитаемый аппарат (без экипажа) предназначен для автоматического фотографирования дна. Он буксируется надводным судном в толще воды океана на высоте примерно 18 м над дном. Имеет мощные источники света. С одной зарядки может сделать около 3 тыс. цветных фотографий. В ноябре 1979 г. при обследовании Калифорнийского залива на отснятой пленке были обнаружены клубы черного дыма вблизи дна. По фотографиям нельзя было определить, откуда идет дым. В этот район был вызван «Алвин». Первый же спуск принес успех. Исследователи установили, что черный дым оказался клубами черной воды. Громадные фонтаны черной воды били из труб разной высоты, некоторые в несколько метров.

Надо было измерить температуру черной воды. «Алвин» бросало вправо и влево струями мощного придонного течения. Тем не менее пилоту удалось подвести аппарат к одной из труб и с помощью манипулятора ввести датчик электрического термометра прямо в ее горловину (диаметром около 15 см), откуда бил черный фонтан.

Термометр «Алвина» показал 350 °C. В соседних черных фонтанах температура воды тоже была не ниже 350 °C.

Изучение гидротерм, оказавшихся столь горячими, опасно. Малейшая неосторожность грозит гибелью экипажу. Подводный обитаемый аппарат «Алвин», как и некоторые другие аппараты такого типа, имеет иллюминаторы из органического стекла. Оно размягчается при температуре выше 85 °C! Нельзя забывать и о высоком давлении воды у дна, близком к 300 атм. Чтобы не попасть в беду, пилоты подводных аппаратов не подходят вплотную к горячим струям. Температуру воды измеряют с помощью электрического термометра, вынесенного вперед манипулятором.

Трубы на дне, извергающие фонтаны черной воды, получили название «черных курильщиков». Позже были обнаружены трубы, из которых бьют фонтаны белой воды. Их назвали «белыми курильщиками». Изменение окраски океанской воды вызвано особыми химическими реакциями, происходящими между гидротермами и океанской водой.

А в 1982 г. американские ученые Дж. Бэррос и Дж. Деминг опустились в «Алвине» на глубину 2650 м в Тихом океане, в районе Галапагосского рифта, и взяли пробу воды из горячего источника на дне с температурой выше 300 °C с помощью особого прибора — пробоотборника, обеспечивающего сохранение температуры воды не ниже 250 °C. Результаты исследования превзошли самые смелые ожидания: в воде пробы оказалось много живых бактерий нового, неизвестного ранее вида.

Фантастические свойства этих бактерий потрясли ученых. Жизнь при адской температуре, без света, под громадным давлением кажется совершенно немыслимой с нашей точки зрения. А они живут и размножаются! Попытка в лаборатории снизить температуру воды с бактериями ниже 90 °C привела к прекращению их размножения. Им стало слишком холодно. Согласно другому сообщению, снижение температуры воды ниже 100 °C привело к полной гибели бактерий. Этот вид бактерий часто называют термофильными. Известны они также под названием археобактерий. 250 °C оказались для них достаточно комфортной температурой. При этой температуре, согласно сообщениям печати, бактерии живут и размножаются в лаборатории. Чтобы обеспечить им необходимые условия, в качестве жилища был использован сосуд, похожий на кастрюлю — скороварку с прочной герметичной крышкой. В таком сосуде легко поднять температуру воды до необходимой величины при одновременном увеличении давления.

Как эти бактерии живут при столь высокой температуре? Чем объяснить такую высокую устойчивость термофильных бактерий к высокой температуре? Ведь даже бумага обугливается при температуре выше 2 30 °C. А в струях гидротерм температура значительно выше, местами — почти вдвое! По своему химическому составу они, как сообщается, имеют необычайно высокое содержание двух аминокислот — глицина и серина. Но эти аминокислоты не отличаются особой термостойкостью.

У обычных бактерий при сколько‑нибудь значительном повышении температуры происходит свертывание белков и наступает смерть. Видимо, решает вопрос не столько химический состав, сколько особенности строения. У термофильных бактерий более прочная конструкция молекул, устойчивая к высокой температуре.

Свертывание белков, или коагуляцию их, вы можете видеть, когда готовите яичницу. Повышение температуры в пределах 60 °C приводит к разложению белков, распаду цепочки ДНК, слиянию ферментов, деформации клеточных мембран. Для любого живого существа эти процессы означают смерть. Почему же они не происходят у термофильных бактерий?

Исследования под электронным микроскопом показали более прочную конструкцию молекул тела этих бактерий. Цепочка липидов у них имеет особое ветвистое строение, что увеличивает крепость их связи с мембранами. Витки спирали ДНК у них имеют больше точек крепления к мембране, как у микробов, устойчивых к радиации. Конструкция белковой молекулы более жесткая. Возможно, по этой причине деформации, возникающие при высокой температуре, не превосходят опасных пределов.

Со времени Пастера известно, что прокипяченная бактерия — это погибшая бактерия. А чтобы уничтожить этих, новых, их надо, наоборот, охлаждать!

Еще много загадок в строении белковых молекул живых существ. Расшифровка строения белковых тел — весьма сложная проблема. Изучение строения различных белков — передний край биологической науки. Термофильные бактерии — интереснейший объект для исследований. А если бы удалось скрестить их с другими живыми существами, сохранив у гибридов высокую термическую устойчивость, то могли бы открыться перспективы поистине фантастические. То, что делается сегодня в генной инженерии, уже мало чем отличается от фантастики. Ведь скрестили же ученые клетку комара с клеткой человека и клетку человеческой опухоли с клеткой моркови!

В гидротермах найдено два типа теплолюбивых бактерий. Оба они относятся к археобактериям. Окаменелые останки этих бактерий были раньше обнаружены в геологических отложениях, возраст которых около 3,8 млрд. лет. Никто и не предполагал, что в наши дни могут быть найдены их живые родственники. Возникла гипотеза, что археобактерии — предки всех живых существ на Земле. Впрочем, некоторые ученые думают, что они и не бактерии вовсе.

Так или иначе, но микробиологи давно отметили, что микроорганизмы обычно более жизнеспособны, чем растения и животные. Они могут существовать при экстремальных условиях, когда ни животные, ни растения не выживут.

Население удивительного мира, открытого в поле горячих гидротерм, не ограничивается бактериями и червями. Оказалось, что там живут и другие, значительно более высокоорганизованные существа. Сообщается об открытии 35 новых видов. Целый новый мир невиданных ранее животных. Некоторые сообщения звучат столь фантастично, что не все ученые им доверяют.

Ограничимся ссылкой лишь на одну работу. В 1980 г. американские ученые сообщили об открытии в поле гидротерм нового многощетинчатого червя Alvinella pompejana (Альвинелла помпейяна). Червь имеет длину до 10 см. Толщина его примерно с мизинец взрослого человека. Он обнаружен в поле гидротерм на дне Тихого океана в точке с координатами 21° с. ш., 11°13′ з. д. Живет этот червь в нижней части труб «черных» и «белых курильщиков» с наружной стороны, вблизи основания. Трубы в этом районе достигают высоты 17 м. Температура в месте обитания червя — около 260 °C!

Свое название многощетинчатый червь получил в честь Алвина Вайна — главного конструктора подводного обитаемого аппарата «Алвин», с помощью которого он был найден. Точнее — вытащен манипулятором вместе с куском породы из основания высокого «курильщика».

Живет этот червь в стрессовом окружении: перегретая вода, насыщенная ядами, высокое давление — около 300 атм, отсутствие света и фотосинтеза. А он живет. Как это может быть? Если все сказанное подтвердится в будущем другими исследователями, то таким животным, может быть, и на Венере окажется в самый раз?

На рисунке на с. 51 приведен общий вид многощетинчатого червя Alvinella pompejana. Несмотря на свои относительно малые размеры, червь этот — одна из самых больших загадок океана. Откуда все эти многочисленные животные на дне в поле гидротерм берут пищу? Как они питаются? Биомасса бентоса там иногда превосходит среднюю цифру почти в тысячу раз. Чем же они живут?

Общий вид неизвестного ранее многощетинчатого червя Alvinella pompejana, открытого в экологическом оазисе.