Помоги проекту - поделись книгой:
Ответ оказался неожиданным. Все многочисленное население экологических оазисов в темных глубинах живет за счет бактерий. Они образуют органическое вещество с помощью химического синтеза (хемосинтеза). Этим органическим веществом питаются все многочисленные животные в полях гидротерм. Установление факта, что хемосинтез бактерий может поддерживать мощные экологические системы в глубине океана в темноте — одно из самых больших биологических открытий в океане. Бактерии выполняют роль первого звена пищевой цепочки в экологических оазисах. Ими питаются животные, образующие следующие звенья. Бактерии питаются сероводородом и другими неорганическими веществами, имеющимися в больших количествах в гидротермах. Они живут за счет хемосинтеза. Этот синтез происходит без лучей света. Он был открыт 100 лет назад в лаборатории русским ученым Сергеем Николаевичем Виноградским.
Что такое хемосинтез? 1887 г. Страсбург. Лаборатория немецкого ученого Генриха Антона де Бари.
Молодой русский ученый С. Н. Виноградский после окончания естественного отделения Петербургского университета приехал в Страсбург на стажировку в лабораторию де Бари, известного немецкого ботаника, специалиста по водорослям и грибам.
В качестве научной темы ему предложили заниматься не водорослями и не грибами, а серными бактериями. Бактерии тогда были в центре внимания научной общественности в связи с дискуссией вокруг учения о полиморфизме. Учение это имело многочисленных сторонников. Суть его заключалась в том, что микробы якобы не подчиняются закону постоянства формы. Полиморфисты думали, будто бы самые различные по форме и физиологическому действию микробы могут взаимно переходить друг в друга…
Тщательные опыты Виноградского на водных серобактериях показали ложность этого учения. Но одновременно с опровержением полиморфизма он сделал важное открытие, имеющее прямое отношение к океану.
Однажды С. Н. Виноградский увидел в клетках бактерий кристаллики серы. Под микроскопом про — сматривались нити больших серных бактерий с вкрапленными в них частичками серы. Бактерии хорошо росли при полном отсутствии органических веществ, но нуждались в сероводороде. Частички серы в телах бактерий быстро исчезали, когда в сосуде кончался сероводород. Поэтому Виноградский периодически подкармливал их сероводородной водой из источника в местном парке.
«Для чего им столько серы?!» — удивленно воскликнул де Бари, познакомившись с неожиданным наблюдением. Вопрос этот долго волновал сотрудников лаборатории. Виноградский предположил, что сера играет роль запасного вещества, т. е. пищи. Как крахмал у других, обычных бактерий. Дальнейшие опыты показали, что он прав. Много часов просиживал он за микроскопом, наблюдая процессы обмена в этих удивительных микробах. Результаты своих наблюдений С. Н. Виноградский сформулировал как хемоавтотрофный рост микробов, основанный на окислении ими сероводорода до элементарной серы с последующим образованием органического вещества за счет углерода из углекислоты. Углекислота поглощается из воды. Термин «хемоавтотрофный» означает, что бактериям не требуется никаких других источников органического углерода. Это было открытие.
Серные бактерии обладают способностью использовать энергию, освобождающуюся при окислении сероводорода, для создания органического вещества из углекислоты и водорода. Давно было известно, что при сгорании сероводорода в кислороде выделяется довольно много энергии. Вопрос об использовании сероводорода в качестве топлива периодически обсуждается на страницах печати и в наше время. Но в серных бактериях процесс окисления сероводорода происходит, разумеется, без пламени, а выделяющаяся энергия расходуется на разложение углекислоты и образование органического вещества. В этом заключается уникальная способность серобактерий, открытая молодым русским ученым.
В 1887 г. Виноградский опубликовал научную работу, где написал: «Органическое вещество на земном шаре образуется при жизнедеятельности живых существ не только в процессе фотосинтеза, но и в процессе хемосинтеза…»
Это удивительное открытие принесло заслуженную славу его автору, который был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук, а с 1923 г. он почетный член АН СССР. С. Н. Виноградский также состоял членом Французской академии наук, Шведской сельскохозяйственной и Туринской академий, Лондонского Королевского общества. Работы С. Н. Виноградского получили широкую известность, он считается основателем современной микробиологии.
Серные бактерии — аэробы. Для своей жизнедеятельности они нуждаются в кислороде. Окисление сероводорода ими идет по уравнению:
2H2S + 02 = 2S + 2H20 + ΔG, где ΔG — энергия, выделяющаяся при этом процессе. Это — экзотермическая реакция.
Может показаться странным, что в результате окислительной реакции образуется элементарная сера. Но вспомним школьное правило: окислитель — грабитель! Именно это и происходит — у отрицательно заряженного иона серы, входящего в молекулу сероводорода, отнимаются электроны. В результате получаются нейтральные атомы элементной серы; поэтому речь действительно идет об окислении. Уравнение химической реакции объясняет причину появления частичек серы в клетках серобактерий, но не описывает механизма создания органического вещества. Образование серы — лишь один из этапов в сложной цепи биохимических реакций, происходящих в этих бактериях. Они очень сложны. В упрощенной форме их можно схематически описать уравнением
4H2S + 02 + C02 = CH20 + 4S + 3H20,
где CH20 — простейшее органическое соединение углерода. Это — формальдегид. Его водный раствор известен под названием формалина. Формальдегид — важное сырье для изготовления пластических масс. Его изготавливают в больших количествах на химических заводах из угля и углекислоты.
Сероводорода и других сульфидных соединений в океанской воде в районах действия гидротерм сколько угодно. Поэтому с пищей для бактерий нет никаких проблем.
Сера — обязательный элемент живых организмов. По данным академика А. П. Виноградова, среднее содержание ее в организмах составляет только 0,05 %. Однако она играет большую роль в жизненных процессах.
В полях гидротерм на дне обнаружена целая группа хемосинтезирующих бактерий из нескольких видов. Они получили общее название — тионовых бактерий. Тионовые бактерии серу и ее соединения сделали своей пищей. Но обычно всем животным нужно не только питание, но и дыхание. Дышат они кислородом, как и мы с вами. Однако в экологических оазисах много и таких бактерий, которым кислород не нужен, — это анаэробы.
Открытие экологических оазисов на основе хемосинтеза в Тихом океане относится к числу самых удивительных открытий в Мировом океане за последнее десятилетие. Ученые не предполагали, что хемосинтез имеет такое большое значение и способен поддерживать жизнь больших экологических систем.
Тионовые бактерии могут питаться не только сероводородом, но и другими химическими соединениями. Кроме бактерий тионовой группы в экологических оазисах имеется много других микроорганизмов, которые питаются водородом, соединениями аммония, двуокисью азота и, возможно, даже ионами железа и марганца (см. табл. на с. 59).
Американский морской микробиолог Холгер Джаннаш относит сероокисляющих хемолитотрофных бактерий к числу наиболее распространенных в Мировом океане. В четырех первых строках таблицы представлены окисляемые ими сера и ее соединения. Среди сероокисляющих микроорганизмов в экологических оазисах найдены и те, с которыми работал С. Н. Виноградский. Больших бактерий Beggiato там местами так много, что они образуют у дна толстые белые слои. Подобные слои наблюдались, например, в районе Гуаймас. Там обнаружены гигантские бактерии этого вида размером до 100 мк. Но имеется и множество других.
В ходе осуществляемых этими и многочисленными другими морскими бактериями химических реакций выделяется много энергии, заменяющей в глубинах энергию лучей Солнца. В результате химического синтеза образуется органическое вещество.
Таблица интересна широким ассортиментом неорганических веществ, используемых бактериями для своего питания. Потребляя различные неорганические вещества, в изобилии имеющиеся в гидротермах, микроорганизмы производят многочисленные органические соединения, из которых строятся их тела. Ими питаются все животные экологических оазисов, сами не обладающие чудесным даром хи — мического синтеза. Некоторые из наиболее «находчивых» донных животных, как, например, черви вестиментиферы, культивируют хемосинтезирующих микробов в своих трубчатых жилищах. А чтобы бактериям жилось там лучше, периодическими сокращениями своих тел прокачивают порции свежей воды. Оригинальный микробиологический животноводческий комплекс в глубинах! Вместо коров — черви, а вместо травы — бактерии.
На дне вокруг гидротерм обнаружены в больших количествах отложения окислов марганца и железа. Предполагается, что они являются результатом жизнедеятельности особых бактерий. В этих отложениях были найдены большие бактерии, похожие на известную на суше цианобактерию. Реакции окисления железа и марганца приведены в восьмой и девятой строках таблицы. Возможно, что железо- и марганцово- окисляющие бактерии вносят свой вклад в хемосинтез. Однако, «кушают» ли они в действительности железо и марганец, экспериментально проверить пока не удалось из‑за больших трудностей культивирования их в лаборатории.
В микробиологии гидротерм очень много разных загадок.
Интерес представляют высокие цифры свободной энергии, выделяющейся при различных химических реакциях, используемых микроорганизмами. По количеству энергии, приходящейся на один моль окисляемого вещества, на первом месте стоит реакция окисления отрицательного иона тиосульфата S2O32-. При этой реакции выделяется 936 кДж/моль. На первый взгляд эта большая цифра представляется заманчивой для использования в технике. Однако если пересчитать выделяемую в этом случае свободную энергию на единицу массы тиосульфата, то удельная теплота сгорания окажется всего 3500 ккал/кг.
Таблица
Основные виды микроорганизмов, обнаруженные в экологических оазисах Тихого океана (данные на 1984 г.)
| Микроорганизмы | Их пища | Чем они дышат, т. е. окислитель | Химические реакции | Выделение | |
| свободной | |||||
| энергии, | |||||
| кДж/моль | |||||
| 1. | Сероокисляющие бактерии | S0 | О2 | S°+ 1,502 + Н20 = H2S04 | 496 |
| 2. | H2S | H2S + 0,502= S0 + H2O | 210 | ||
| 3. | S2O32- | S2O32- + 202 + H20 = 2SO42- + 2H+ | 936 | ||
| 4. | HS- | HS- + 202 = S042- +H+ | 716 | ||
| 5. | Водородоокисляющие бактерии | Н2 | H2 + 0,502 = H20 | 237 | |
| 6. | Нитрифицирующие бактерии | NH4+ | NH4+ + 1,502 = NO2- + H20 + 2H+ | 272 | |
| 7. | N02- | NO2- + 0,5O2 = NO3- | 73 | ||
| 8. | Железоокисляющие бактерии | Fe2+ | 2Fe2+ + 2H+ + 0,502 = 2Fe3+ + H20 | 47 | |
| 9. | Марганцовоокисляющие бактерии | Mn2+ | Mn2+ + H20 + 0,502 = Mn02 + 2H+ | 67 | |
| 10. | Метанообразующие бактерии | H2 | CO2 | 4H2 + C02 = CH4 + 2H20 | 35 |
Это значительно ниже количества выделения энергии на единицу массы при других реакциях, используемых бактериями.
Некоторые исследователи связывают размножение различных микробов на поверхности Земли с солнечной активностью. Они соотносят эпидемии и пандемии с количеством пятен на Солнце. Физический механизм этой связи пока не установлен, но сама она сомнений не вызывает и рассматривается как одно из положений космической биологии. Микробное население экологических оазисов океана представляет интересную возможность для дальнейшего исследования этого важного вопроса. В темную глубину океана, где находятся экологические оазисы, электромагнитные излучения Солнца не доходят. Оазисы надежно заэкранированы от них слоем соленой воды в 2500 м толщиной. Спрашивается: будет ли изменяться численность различных микробов там при колебаниях солнечной активности?
Недавно президент Академии наук СССР академик Г. И. Марчук отметил актуальность изучения солнечно — земных связей. Наблюдения за поведением микроорганизмов в экологических оазисах позволят подойти к исследованию этого вопроса с новой стороны. Этот вопрос впервые поднял известный советский ученый A. Л. Чижевский. Но он до сих пор мало исследован.
Подводная энергетика. На первом месте по величине удельной теплоты окисления в реакциях бактерий стоит водород. Его удельная теплотворная способность равна 28000 ккал на 1 кг (при 237 Мдж*моль-1). Водород — первый и самый теплотворный химический элемент из всей таблицы Менделеева. Не зря питание водородом освоили микроорганизмы. Водородоокисляющие бактерии успешно используют эту реакцию давным — давно, с тех пор, как появились в океане.
Содержание растворенного водорода в Мировом океане без учета его количества в водах гидротерм составляет в среднем всего около 10~6 мл/л океанской воды при нормальных условиях. Но объем вод Мирового океана очень велик — около 1,33•1018 м3, или 1,33•102' л. Поэтому объем растворенного водорода определяется большой цифрой:
1,33•1021 л • 10-5 мл/л = 1,33•1016 мл = 1,33•1013 л.
Плотность водорода при нормальных условиях, т. е. при 0° и давлении 1 атм, равна 0,0899 г/л. Средняя плотность водорода, растворенного в воде Мирового океана, вычисляемая по формуле Менделеева — Клайперона, составляет 16,7 г/л (при расчете плотности среднее гидростатическое давление было принято равным 186 атм, а средняя температура вод Мирового океана равна 276,8°К).
Полная масса водорода, растворенного в водах Мирового океана, без вод гидротерм определяется произведением:
1,33•1013 л • 16,7 г/л = 22,2•1013 г = 22,2•1010 кг = 2,2•108 т.
Значительно больше растворенного водорода содержится в гидротермах близ океанского дна. Концентрация водорода в гидротермах, по некоторым данным, достигает 3 мл/л, почти в 300 000 раз больше среднего содержания в водах Мирового океана. Примем, что объем воды всех гидротерм, вместе взятых, составляет 0,1 % от полного объема вод Мирового океана, т. е. 1,33•1018 л. При этом условии в гидротермах будет находиться водород в количестве:
1,33•1018 л • 3 мл/л = 4•1018 мл = 4•1015 л
Определить полную массу водорода, растворенного в гидротермах, труднее, так как точно пока неизвестна средняя их температура, так же как и среднее значение гидростатического давления. Поэтому условно примем, что средняя плотность водорода в гидротермах составляет те же 16,7 г/л. Тогда полная масса растворенного в них водорода составит:
4•1015 л • 16,7 г/л = 67•1015 г = 6,7•1013 кг = 6,7•1010 т, т. е. более 60 млрд. т
Это — громадная цифра. Она свидетельствует, что гидротермы — богатый источник водорода, который к тому же непрерывно пополняется. Вместе со струями гидротерм в океан непрерывно поступают новые порции растворенного водорода. Это — практически неиссякаемый источник отличного топлива. Необходимо научиться извлекать его оттуда на пользу народного хозяйства.
Подсчет имеет весьма приближенный характер. Сегодня еще нет точных данных о полном объеме гидротермальных вод в Мировом океане, их средней температуре и средней концентрации водорода в них. Однако при любой возможной ошибке в подсчете (даже в 10 раз!) оказывается, что водород представляет собой мощный источник энергии.
Использование энергии растворенного водорода может быть очень полезно для различных целей. Например, для добычи ценных подводных руд, для их поиска в глубоководных районах океана, для повышения биологической продуктивности океана с помощью искусственного апвеллинга и многих других целей. В том числе для пополнения ограниченных запасов энергии на подводных обитаемых аппаратах (ПОА), применяемых для изучения наиболее глубоководных районов Мирового океана.
Одним из главных ограничений в радиусе действия ПОА является недостаточный запас энергии в электрических аккумуляторах ПОА. Извлекая растворенный водород из гидротерм на месте выполнения работ, ПОА смогут значительно увеличить свои энергетические ресурсы. И не только их.
Избыток энергии на борту ПОА позволит существенно улучшить автономность аппаратов по запасам кислорода и условиям обитания экипажа. Для решения всех этих вопросов необходима новая техника, достойная приближающегося XXI в.
Чтобы извлечь из океанской воды растворенный в ней газ, ее придется прокачивать через деаэратор. Так называется особый прибор для извлечения растворенных газов из воды. Впервые с необходимостью создания такого прибора столкнулся французский ученый Жорж Клод в своих экспериментах над теплоэнергетической установкой открытого цикла. Это было в первой трети заканчивающегося столетия. Тогда ему не удалось решить эту задачу.
В последние годы в этом направлении работают американские ученые в связи с разработкой той же открытой системы преобразования тепловой энергии океана. В их задачу входит удаление из воды всех растворенных газов. В нашем случае задача осложняется тем, что требуется освоить выделение из воды водорода и отдельно от него кислорода. Последний необходим для сжигания топлива и дыхания экипажа.
Кислорода в водах Мирового океана растворено в среднем значительно больше, чем водорода. Но есть еще и другие газы, в том числе много углекислоты. Чтобы смогла успешно развиваться подводная энергетика, необходимо создать такие деаэраторы, которые обеспечат раздельное выделение различных газов из воды.
Человечество еще только подходит к широкому применению водорода на Земле. Бактерии нас явно опередили. Многие ученые считают: водород — топливо будущего. Для такого суждения имеются достаточно веские основания.
Кроме высокой энергоемкости, т. е. высокой теплотворной способности, применение водорода в качестве топлива обеспечивает экологическую чистоту окружающей среды. В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде, процесс горения идет по тому же уравнению, что и в теле бактерии. Поэтому вместо ядовитых выхлопных газов образуются пары воды, не загрязняющие атмосферу.
Сообщалось, что из‑за высокой температуры вспышки в цилиндрах водородных двигателей внутреннего сгорания все‑таки образуются еще некоторые побочные вещества типа окислов азота. Но они практически не образуются при работе на водороде двигателей внешнего сгорания. Речь идет о двигателе Стирлинга.
Он был изобретен шотландцем Робертом Стирлингом в 1816 г. Но широкого распространения не получил из‑за низкого коэффициента полезного действия (кпд) — всего около 3 %. В наше время этот двигатель переживает свое второе рождение. Его кпд доведен теперь до 40–42 %, как у лучших дизельных двигателей. Благодаря исключительной простоте своего устройства двигатели Стирлинга могут длительно работать без технического обслуживания. Несколько лет работы без профилактики и ремонта. Это очень важное качество, особенно в морском деле.
Мальчишкой, задолго до начала Великой Отечественной войны, я часто ходил в магазин «Природа» на Кузнецком мосту в Москве. Там качал воздух в многочисленные аквариумы странный двигатель. Стоя на прилавке, он работал в течение многих лет. Непрерывно, бесшумно крутились два маховичка, вращая насос. А в действие его приводил огонек маленькой спиртовки или керосинки, которая ставилась внизу, под двигателем. Спустя много времени, уже после окончания войны, я узнал, что это был двигатель Стирлинга. Но после войны двигателя в магазине не стало. Журнал «Изобретатель и рационализатор» несколько лет назад сообщил о разработке подобного двигателя мощностью в 1 кВт на заводе-ВТУЗе им. И. А. Лихачева.
В двигателях внешнего сгорания нет клапанов, нет толкателей, нет распределительных валов. Словом, нет никаких деталей механизма распределения. Нет и устройств для впрыска топлива, т. е. форсунок, насосов и деталей их привода. Нет системы зажигания. Двигатель работает плавно и бесшумно, без толчков и вибраций. Топливо сгорает почти полностью. Содержание вредных веществ в отходящих газах не выше, чем у хорошо отрегулированной кухонной газовой плиты. Можно обойтись и вообще без топлива, если применить для нагрева цилиндра солнечное тепло или горячие струи гидротерм.
Этот удивительный двигатель может работать в космосе и под водой. Последнее свойство особенно важно в нашем случае. Сообщения говорят о том, что подводная лодка с двигателем Стирлинга не нуждается ни в электрических аккумуляторах, ни в атомных реакторах.
Работу двигателя в погруженном состоянии предлагается обеспечить сжиганием метанола или дизельного топлива в искусственной атмосфере из отработанного газа с добавкой 20 % кислорода. Как сообщается, в этом случае происходит почти полное преобразование топлива в водяной пар и двуокись углерода. При охлаждении смесь газов конденсируется в насыщенную углекислотой воду и в сильно разбавленном состоянии может откачиваться в морскую воду без образования пузырей.
Еще одна важная особенность двигателя Стирлинга — он легко переводится в режим компрессора-холодильника. Именно в таком режиме его часто применяют на искусственных спутниках Земли для охлаждения приемников инфракрасного излучения. Приемники эти хорошо работают лишь при температурах, близких к абсолютному нулю.
При исследованиях с помощью ПОА глубинных полей гидротерм наличие на борту достаточно мощного холодильника также будет весьма полезно для экипажа. Иллюминаторы ПОА из пластмасс являются одним из наиболее легкоуязвимых элементов конструкции. Но их можно заменить на иллюминаторы из кварцевого стекла. Оно не боится повышенного нагрева и гораздо прочнее. А для обеспечения безопасности экипажа от перегрева при работе в районе горячих гидротерм необходим достаточно мощный кондиционер, способный хотя бы временно задержать чрезмерный нагрев кабины с экипажем. Машина Стирлинга подходит для решения этой задачи.
Двигатель Стирлинга должен получить заслуженное место в современном мире, озабоченном восстановлением чистоты окружающей среды. Широкое внедрение водородной технологии связано с успешным решением многих вопросов. К числу их относится не только нахождение наиболее дешевых способов получения водорода, но также и разработка наиболее удобных способов его транспортировки и хранения в баках различных передвижных средств, к числу которых относятся не только ПОА, но также и многочисленные другие, например автомобили. Здесь имеется широкий круг интересных вопросов.
Свет от воды. Исследование Ю. А. Бабошина, С. Л. Лопатникова и Н. И. Попова убедительно показывает, что животные абиссальных глубин имеют возможность видеть. В самых глубоких районах океана нет абсолютного мрака. Там всегда имеется некоторая освещенность. Но не от Солнца, а от… воды. Свечение воды позволяет животным получать зрительную информацию об окружающем их мире. Возможно, это обстоятельство является одним из условий богатства жизни в экологических оазисах.
В океане всегда происходит свечение воды благодаря излучению света электронами, образующимися за счет распада радиоактивных элементов, в первую очередь радиоактивного изотопа калия-40.
Если электрон движется со скоростью выше скорости света в воде, он генерирует свет. Это явление называется эффектом Вавилова — Черенкова. Советские ученые открыли его экспериментально в 1934 г. Как недавно выяснилось, теоретически этот эффект задолго предвидел английский физик и математик О. Хевисайд.
В 1888 г. Хевисайд предсказал световое излучение при движении зарядов в диэлектриках со сверхсветовой скоростью. Но эта работа не была замечена его современниками. Ее нашли совсем недавно, когда разбирали его научное наследие.
Интенсивность свечения воды в Мировом океане по всей глубине неодинакова. Ее изменения определяются не только статистическими неравномерностями радиоактивного распада. Неодинаковость свечения различных слоев вызвана особенностями распределения радиоактивных излучателей в толще воды. В метровом слое воды, прилегающем непосредственно к океанскому дну, свечение выше за счет гамма-излучения минералов дна. Гамма — излучение вызывает образование электронов, способных эффективно генерировать черенковские фотоны.
В водах гидротерм наблюдается также некоторое увеличение количества черенковских фотонов, что объясняется увеличением содержания в них радиоактивных элементов. Однако явление это не приводит к существенному увеличению освещенности из‑за повышенной мутности вод. Мутность вызывает повышенное поглощение черенковского света.
Средняя интенсивность черенковского свечения в Мировом океане находится в пределах 10-11 — 10-12 Вт/м2. Это очень слабая освещенность. Она примерно на четыре порядка меньше освещенности поверхности океана в темную, безлунную ночь, когда небо закрыто тучами.
Столь слабую освещенность удобнее характеризовать числом квантов, т. е. фотонов, падающих на единичную площадку в единицу времени. Средняя облученность толщи океанской воды составляет примерно 1 тыс. фотон/см2с и может достигать 3 тыс. фотон/см2•с. Последняя цифра относится к идеально прозрачной воде океана с показателем поглощения порядка 0,01 (1/м). Подобная облученность создается равномерно распределенными в толще воды океана радионуклидами, т. е. источниками черенковского света, ежесекундно создающими в каждом литре морской воды примерно 325 фотонов.
Цифры свидетельствуют, что в глубинах океана не так уж темно, как считалось совсем недавно. Там всегда имеется некоторая освещенность, или, лучше сказать, облученность, позволяющая животным видеть друг друга.
Источник света интенсивностью в несколько десятков световых квант в секунду может видеть человеческий глаз. Это доказал академик С. И. Вавилов в 1934 г., когда он со своим сотрудником увидел такой источник после длительной адаптации.
Глаза глубоководных животных (рыб) гораздо лучше человеческих приспособлены к видению при столь низких освещенностях. Природный фотодетектор — глаз глубоководного животного по своим возможностям далеко превосходит приборы, созданные человеком. Поэтому нам трудно даже представить тот сильнейший шок, который неизбежно возникает у абиссального населения океана, когда исследователи ведут наблюдения с помощью подводных телевизионных установок, применяя мощную подсветку.
Отсюда вытекает актуальность разработки новых, более чувствительных систем подводного телевидения.
Авторами составлены графики, показывающие глубины, начиная с которых черенковское свечение морской воды преобладает над солнечным светом. Эта глубина зависит от длины волны солнечного света и от прозрачности вод Мирового океана.
Интересно, что для вод I типа (наиболее прозрачных) преобладание черенковской освещенности для световых волн длиной около 450 нм начинается на глубинах немногим более 1 тыс. м; для вод III типа (наиболее мутных) — с глубин меньше 200 м. Особенно значительное преобладание черенковского света наблюдается для ультрафиолетовых лучей с длиной волны 300 нм. Для III типа вод оно имеет место уже с глубины всего 30 м. Таким образом, ультрафиолетовая компонента подводного света оказывается практически полностью обусловленной черенковскими источниками.
Зрение — мощный биологический фактор. Установление возможности пользования зрением для живых существ на больших глубинах представляет научный интерес. Должно пройти еще какое‑то время для полного осознания и понимания этого неожиданного вывода.
Сетчатка глаз некоторых глубоководных рыб по старым данным как будто состоит только из одних палочек. Но они обеспечивают только сумеречное зрение, не позволяющее различать цвета. Для цветного зрения в глазах глубоководных животных должны быть колбочки. Обнаружение их объяснит пользу цветной окраски.
Глубоководные животные океана могут получать визуальную информацию благодаря эффекту Вавилова — Черенкова с помощью своих зрительных органов, обладающих высокой светосилой и отличающихся высокой чувствительностью.
Гигантский конвейер на дне океана
О происхождении гидротерм. Вот сейчас, читая эти строки, вы движетесь вместе со своим столом, домом, населенным пунктом. Точнее — вместе со своей литосферной плитой, на которой все находится. А в каком направлении и с какой скоростью, это зависит от плиты. Обычно перемещения плит совершаются очень медленно — со скоростью примерно 1 см в год. Однако есть плиты, имеющие скорость движения в 10–15 раз большую. Но и при такой скорости за 80 лет ваш дом передвинется всего на 8—12 м. Вы этого не заметите, так как одновременно произойдет такое же смещение всех соседних с вашим домом предметов.
Поделиться книгой: