Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Много сообщений об отдельных случаях отравления морских птиц хлорорганическими соединениями получено из других районов Северной Америки и из Европы. Настоящие эпидемии страшных уродств и других отклонений от нормы наблюдаются у новорожденных крачек. Некоторые другие птицы ведут себя так, словно они оглушены или одурманены; иные из них слишком уж ручные. Такие птицы обычно вскоре умирали. При проверке оказывалось, что в их организмах содержались очень высокие концентрации ПХБ или пестицидов. В мертвых птицах, вынесенных на берег, как правило, также 'обнаруживался высокий уровень содержания хлорорганических соединений. Нередко птицы были очень истощены и почти полностью лишены жировой прослойки.

Известно, что ДДТ, дильдрин, ПХБ и другие хлорорганические соединения накапливаются в жире. Жировые ткани обладают какой-то химической притягательной силой для этих веществ, недаром они хранятся в растворах натуральных масел. Таким образом, большие скопления этих загрязняющих веществ в теле птицы могут быть относительно безвредными. Этот же запас становится биохимической бомбой замедленного действия, если животное испытывает недостаток пищи или необходимость тратить больше энергии, чем обычно. Когда животное находится в стрессовом состоянии, накопленный жир быстро расходуется, а яды перестают быть химически пассивными. Они в больших количествах попадают в кровь и циркулируют вместе с нею, нарушая работу некоторых исключительно важных ферментов. Некоторые яды аккумулируются вокруг нервных центров, в таких случаях смерть наступает очень быстро.

Подобно пеликану и скопе, человек является одним из главных потребителей морских продуктов питания, и похоже, что он будет все больше и больше использовать эти ресурсы. Не в пример птицам, люди, в общем, не накопили еще опасных количеств загрязняющих веществ, получаемых из пищевых цепей, хотя в Японии уже отмечены печальные случаи этого рода. Однако нынешние симптомы, проявляемые живой природой в Мексиканском заливе и других местах, представляют собой только верхушку айсберга. Продолжающееся загрязнение шельфовых вод, а соответственно и флоры и фауны данного района химическими веществами, старыми и новыми, на десятки лет опережает истинную научную оценку той опасности, которую оно представляет для здоровья людей. Неизвестно не только воздействие па человека большинства химических загрязняющих веществ. По мнению многих ученых, некоторые вещества сами по себе не представляют серьезной опасности, однако в. комбинации с другими соединениями могут вызвать серьезную интоксикацию с летальным исходом. Простые математические расчеты показывают, что в процессе накопления в Мексиканском заливе тысяч (а может быть, и сотен тысяч, если включать в это число соединения нефти) физиологически активных химических веществ, концентрации которых никому еще толком неизвестны, может возникать бесчисленное множество разнообразных комбинаций этих соединений, обладающих синэргическим действием. Такие астрономические возможности должны были бы подвигнуть теоретиков на выполнение расчетов, аналогичных тем, в которых выясняется вероятность существования жизни в звездных системах нашей галактики, за одним исключением — в этом случае цифры будут указывать вероятность продолжения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, на этой планете.

Появилось слишком много данных, подтверждающих эти размышления, чтобы отбросить их как научную фантастику. Конечно, маловероятно, чтобы первый же синэргический эффект загрязнения вызвал серьезные осложнения у человека. Катастрофизм в стиле Кусто или мутантный морской. «Штамм Андромеды», некогда предвиденный Паулем Эрлихом, следует считать мало похожими на правду. Более вероятны сублетальные воздействия и отдаленные по времени последствия, возможно, в виде эпидемий уродств, напоминающих события, связанные с употреблением талидомида. Еще более вероятно постепенное увеличение частоты заболевания раком, обусловленного воздействием окружающей среды. В Соединенных Штатах жертвы рака, вызванного загрязнением моря и в первую очередь употреблением зараженных морских продуктов, по-видимому, прежде всего появятся среди населения районов, примыкающих к северной части Мексиканского залива.

Целая комбинация факторов делает это предположение реальным.

Во-первых, в этом районе по традиции производится и потребляется большое количество морских продуктов, которые в основном добываются на прибрежных участках шельфа, то есть там, где загрязнение моря оказывается самым сильным. Например, 95 % общего улова в штате Луизиана приходится на виды, обитающие в эстуариях, а одним из главных мест обитания креветок, крабов и устриц на всем побережье Мексиканского залива является залив Баратария.

Во-вторых, добыча нефти, сопровождаемая хроническими утечками печально известных мощных и стойких канцерогенных веществ, производится в северной части залива в течение более длительного времени и более интенсивно, чем в любом другом месте на Североамериканском шельфе.

В-третьих, изобилие и разнообразие промышленных и сельскохозяйственных химических веществ, поступающих в прибрежные воды в этом районе, намного превосходят загрязнения воды в других местах.

Кое-какие прецеденты уже есть. В 1973 году на побережье Мексиканского залива были зарегистрированы две вспышки гепатита. Установлено, что его источником были устрицы из предположительно безопасных районов вблизи дельты Миссисипи. Зараженные устрицы доставлялись в рестораны по всему побережью вплоть до Техаса. Десятки людей серьезно заболели.

Химические вещества, загрязняющие море, должно быть, распространяются приблизительно таким же способом, как вирус гепатита.

Обитатели прибрежной полосы моря, такие, как устрицы, крабы, креветки и некоторые рыбы, подвергаются постоянному воздействию загрязняющих веществ и соответственно накапливают их в относительно больших количествах, чем животные, населяющие более удаленные от берега участки. Однако распределение токсикантов в водах залива неравномерно, и весьма вероятно, что только в местах, где концентрация ядовитых химических веществ в настоящее время достигает наибольшего уровня, съедобные виды содержат их в таком количестве, которое делает употребление этих организмов в пищу опасным для человека. К сожалению, максимальные концентрации токсикантов, как это произошло, например, с эндрином, обнаруживаются уже и в главных районах рыбных промыслов. Хорошо еще, что люди не привыкли есть рыбоядных птиц.

Наконец, думая о жидком химическом супе, льющемся из Миссисипи и менее крупных рек, важно помнить, что рыбы, устрицы, моллюски и ракообразные накапливают опасные вещества в гораздо больших количествах, чем содержит питьевая вода в Новом Орлеане и других городах, загрязнение которой вызвало такую панику. Вполне может статься, что статистическое увеличение смертности людей от рака, вызванного употреблением зараженных морских продуктов, уже находится в „инкубационной" стадии, которая часто длится двадцать лет. Как это имеет место в Японии, болезнь, вызванная загрязнением окружающей среды, прежде всего поразит самых бедных людей, живущих вблизи наиболее загрязненных бухт и питающихся местной рыбой. Именно она является для них главным источником белка. Подобно пеликанам, они все время едят рыбу, содержащую яды в такой концентрации, которая в сотни тысяч, а то и в миллион раз превышает их концентрацию в воде.

В зоне Мексиканского залива осуществляется несколько программ по контролю за загрязнением отдельных районов. Однако площадь очень велика, а действуют эти программы выборочно. Недавно были начаты исследования синэргических эффектов, но количество комбинаций химических веществ, требующих изучения, безнадежно велико. Может быть, более действенны были бы меры, лежащие в сфере общественного здоровья: инспекционные, осмотры в доках или на рыбных рынках; пристальное внимание к видам, пойманным в подозрительных районах, например вокруг нефтяных вышек; снабжение всех выловленных рыб и ракообразных специальными бирками с обозначениями места промысла. Однако, в свете чрезвычайной сложности этой проблемы, лучший способ уменьшить риск, угрожающий здоровью людей и окружающей среды, заключается в том, чтобы уничтожить источники загрязнения.

Печально было слышать из уст такого ученого, как Джордж Вудвелл, одного из авторов концепции о накоплении живыми организмами ядовитых веществ, что ДДТ продолжает аккумулироваться в океане, так как во всем мире он используется в таких же или даже больших количествах, чем в начале 60-х годов, когда его производство в США достигло максимального уровня. Под звон фанфар Агентство по защите окружающей среды в 1972; году запретило на бумаге использование дильдрина и эльдрина, а в 1975 году начало разрабатывать планы по запрещению хлордана и гептахлора и, возможно, мирекса и эндрина. Однако наша проблема, связанная с использованием пестицидов, зародилась не сегодня. Национальная академия наук США недавно опубликовала данные, свидетельствующие о том, что лишь четверть уже присутствующих на суше, в грунтовых водах и в атмосфере хлорорганических соединений достигли пока моря, в большинстве случаев на их разложение требуются десятки лет. Таким образом, даже если бы мы перестали пользоваться этими соединениями, среди которых по крайней мере некоторые являются канцерогенными, нам еще в течение, возможно, полустолетия пришлось бы переживать волнения из-за рассеянной по всем прибрежным областям опасности. Может быть, если нашими действиями будет руководить разум, нам удастся избежать проблем, подобных тем, которые появились в Японии. Но если мы будем продолжать приучать нашу окружающую среду к опасным химическим веществам, наши уловы в скором времени окажутся несъедобными и в конце концов многие рыбные угодья, особенно в северной части Мексиканского залива, придется подвергнуть долгосрочному карантину.

Охрана здоровья морской среды требует тщательной проверки всех химических отходов промышленного производства. Ибо среди них могут быть вещества совершенно новые, непроверенные, находящиеся вне подозрений — и способные убить нас. Будучи раз выпущены в море, эти вещества неотвратимо распространяются дальше обитателями континентального шельфа. До тех пор, пока мы будем проявлять беспечную терпимость к поступлению в море химических веществ, время, несомненно, будет не на нашей стороне.

В Мексиканском заливе время, отмеряемое очаровательными солнечными закатами и тихими ритмичными движениями волн на широкой, зеркальной поверхности моря, всегда двигалось медленно. В течение миллионов лет время измерялось здесь медленным наслоением осадков, скрывавших засыпанные песком залежи нефти, богатыми пищей потоками, возвращением в солоноватые воды бухт и бухточек крохотных ракообразных и огромных стай птиц. Теперь встречающиеся по всей акватории северной части залива загрязнения осквернили ее, подобно гнилым пятнам на кожуре сладкого плода. Кажется, что естественное течение времени в Мексиканском заливе вдруг повернуло вспять: отмеряемое ныне утечками нефти и уменьшением биологического разнообразия, оно движется к мрачной и враждебной эре.

Тихоокеанское побережье

I. Круговорот камня

Тихоокеанское побережье Северной Америки производит иллюзорное впечатление незыблемости. Для того, кто знаком с плоскими, песчаными побережьями Атлантики и Мексиканского залива, пейзаж Торри-Пайнз, Биг-Сур, Пуэнт-Рейе и других мест, расположенных дальше на север от них, кажется громоздким. Начинаясь у широких берегов, округлые холмы большими волнами простираются в глубь материка. Массивные утесы примостились рядом с праматерью океанов. Только осыпи гальки, скатившейся с вершин холмов, да остроконечные верхушки скал, кое-где виднеющиеся над прибрежными волнами, нарушают у исследователя этих зелено-золотистых берегов ощущение бесконечного покоя, царящего вокруг.

Такая картина типична для многих районов береговой линии Калифорнии. К северу, по направлению к штату Орегон, берег постепенно становится все более крутым и внушающим почтение. Отличительная черта здешней береговой местности — действительно впечатляющие горные цепи, большую часть года увенчанные снегом, как, например, на полуострове Олимпик в штате Вашингтон. Начиная с Пьюджет-Саунд и далее на север встречаются большие затопленные горные долины, образующие глубокие морские бухты и узкие проходы к материку, напоминающие фиорды. Есть места, где лесистые склоны и горные реки круто спускаются к открытому побережью, а есть и такие, где можно поставить палатку в пятидесяти ярдах над приливной отметкой и слушать хор весенних лягушек на фоне гула прибоя.

Дно, скрытое под поверхностью волнующегося Тихого океана, столь же разнообразно и эффектно, как и суша. Расположенные на прибрежной части континентального шельфа холмы и равнины, утесы и рифы, пространства, усеянные скальными породами и песком, образуют мелководное морское ложе, совершенно не похожее на огромную песчаную равнину, которая простирается, почти не прерываясь, от Новой Англии до Техаса. Вдоль Тихоокеанского побережья многочисленные подводные каньоны врезаются в прибрежную окраину континента. Лучше всех известны каньоны в водах южной части Калифорнии. Они названы по географическим пунктам, расположенным у их начала: каньоны Хуенеме, Мугу, Редондо, Ньюпорт. Иногда, как, например, каньон Ла-Холья, они начинаются в нескольких сотнях метров от берега и круто уходят вниз, к глубинам континентального склона.

Детальные исследования нескольких каньонов у берегов Южной Калифорнии показали, что они ведут к глубоким чашеобразным бассейнам, лежащим на удалении от берага. Мутьевые потоки, несущие песок и гравий, животных, обитающих у берега, например моллюсков, обрывки ламинарий, а также пивные банки и другие разнообразные предметы, низвергаются в каньоны, а оттуда на дно бассейнов.

Глубокие бассейны, также получившие свои названия по противолежащим населенным пунктам (Санта-Барбара, Санта-Моника, Санта-Ката-лина, Сан-Педро), в течение долгого времени заполнялись осадками. Обычно их глубина составляет 500 — 1500 метров. Из-за того3 что в бассейнах есть впадины и воронки, океанские течения в основном проходят над ними и придонные слои воды застаиваются. В течение многих лет (точнее, десятилетий) в самой глубокой части бассейна Санта-Барбара концентрация кислорода может оставаться близкой к нулю. Это обстоятельство эффективно уничтожает здесь всякую жизнь. Известно, что некоторые неосмотрительные косяки рыб входят в слои воды, лишенные кислорода, и погибают всей массой, так же как и те несчастные существа, которые попадают в бассейны вместе с мутьевыми потоками, мчащимися сверху. В то же самое время естественный недостаток кислорода способствует накоплению ценных для науки данных.

Большая часть отложений поступает в бассейны не с мутьевыми потоками, а падает непрерывным легким дождем из толщи вод. Даже в Южной Калифорнии есть достаточная разница между временами года — определяемая зимними штормами и летними штилями, — для того чтобы характер отложений, опускающихся в Санта-Барбара и другие бассейны, менялся в течение года.

Зимние осадки состоят из более грубого материала; к лету большая его часть оседает, а очень мелкие частички, с высоким содержанием органических веществ, еще продолжают медленно опускаться вниз. Таким образом, в глубине анаэробного бассейна, где никакие роющие животные вроде червей и моллюсков не нарушают поверхности дна, годовой цикл образования отложений можно проследить по переходу от осадков грубой структуры к осадкам с мелкозернистой структурой, которые имеют вид тонких прослоек. Регулярно чередующиеся слои, каждый из которых соответствует одному году, изучаются учеными, и этот илистый архив дна содержит сведения о промежутке времени, превышающем столетие. В осадочных отложениях, в некоторых случаях с точностью до года, можно найти свидетельства о времени поступления в морскую среду ДДТ, ПХБ и металлов.

Наряду с каньонами и бассейнами заметной особенностью круто уходящей вниз западной окраины континента являются подводные морские горы. Обычно они стоят обособленно друг от друга и по форме похожи на вулканы. Они, однако, совсем не такие, какими их представляет себе большинство людей. В тех случаях, когда высота гор достигает более 500 метров, крутизна их склонов обычно не превышает 20–30°. На дне моря, никогда не подвергавшемся мощному эрозионному воздействию ледников, не может быть пиков, как у горы в Маттерхорн; такое бывает только в художественных произведениях.

Чрезвычайно изменчивый и складчатый характер дна в водах Тихоокеанского побережья и близость глубоких районов океана к суше заставили некоторых ученых отказаться от термина «континентальный шельф» и назвать подводный участок этого региона континентальным бордерлендом (пограничная территория). Циклопические черты здешнего подводного ландшафта — каньоны, бассейны, морские горы, — кажется, соответствуют традиционному представлению о духовном складе людей западного мира. Точно определенное, давно установленное деление на зоны Атлантической окраины континента — шельф, склон, подъем — действительно представляется здесь неуместным, ибо Тихоокеанское побережье по всем признакам продолжает оставаться неспокойной, неустановившейся границей между сушей и морем.

Более того, было бы совершенно неправильно приписывать этой скалистой местности древнее происхождение и неизменность. Состояние дремоты, в котором пребывает этот золотой берег, иногда прерывается сильными судорогами. Периодически в масштабе одной человеческой жизни и непрерывно в масштабе геологических эпох, землетрясения напоминают о том, что в течение длительного времени на этой стороне континента происходит непрекращающееся сложное движение пластов Земли. Вдоль Тихоокеанского побережья в результате горообразовательных процессов сформировались самые молодые геологические структуры в Северной Америке. Здесь, под скрытыми и перепутанными поверхностными слоями осадочных пород и толщей морской воды находится место соприкосновения двух величайших плит земной коры. Движения этих плит вызывают появление холмов, утесов, гальки, гор, фиордов, бассейнов, вулканов и землетрясений.

То, о чем будет говориться ниже, не имеет целью дать полное изложение теории тектоники плит. В элементарных учебниках геологии и научно-популярных источниках вроде книги Н. Калдера «Беспокойная Земля» этот вопрос рассматривается достаточно серьезно. Здесь же будет дано общее представление о прошлом, настоящем и будущем Тихоокеанского побережья.

Подобно неправильной формы щиткам пресмыкающихся, пласты коры образуют прочную шкуру планеты Земля. Широкие плиты простираются под бассейнами океанов и подстилают целиком все континенты. Теперь известно, что существуют также очень небольшие плиты; точнее их было бы назвать фрагментами. Самая же удивительная и существенная особенность всех плит — это то, что они находятся в движении.

Плиту уместно уподобить эскалатору, который медленно движется по горизонтали, от одного места к другому. По-видимому, силой, приводящей в движение плиту-эскалатор, является тепло, поднимающееся из глубин Земли. Тепло это заставляет твердые породы плавиться и бурлить под тонкой оболочкой планеты.

Даже твердый камень, если его разогреть и приложить к нему силу, приобретет текучесть. Инженеры называют такое пластическое движение крипом — ползучестью. Неудивительно, что оно осуществляется очень медленно, но при постоянном действии тепла и давления это движение обладает непреодолимой силой.

В местах, где плиты начинают ползти, в земной коре образуется трещина, или рифт. Величайшие рифтовые системы рассекают морское ложе, образуя охватывающую вею Землю сеть протяженностью 40 тысяч километров. Когда снизу поднимается лава, к примыкающим друг к другу плитам в рифтовой зоне добавляется новый материал. Поступая почти непрерывно, он заставляет лежащие рядом плиты расходиться, а в это время по обе стороны рифта медленно, рывками поднимаются параллельные цепи гор.

Теперь ученые научились слушать, как движутся плиты. Сейсмометр, прибор, фиксирующий очень низкочастотные колебания, был опущен на дно океана около Срединно-Атлантического хребта. Он записал звуки, напоминающие хруст и грохот камнедробилки. Звуки эти, длинные и растянутые, недоступны слуху человека и лежат вне его опыта, но когда скорость воспроизведения записи увеличили в тридцать раз, то, как сообщили слушатели, они напомнили им,»шум в переполненном кегельбане». Шумы такого рода звучали минут десять — пятнадцать, после чего наступали часы глубокого молчания.

Когда плита движется под океаном, она уносит с собой отложения, подводные горы, острова, все, что попадается ей на пути. Этот процесс получил название расширения океанического дна. На суше разломы в течение миллионов лет могут оставаться скрытыми под отложениями, реками или дном больших озер, которые постепенно образуются в расширяющихся долинах. Со временем, однако, трещина получит выход к морю, и начнется новая фаза дрейфа континентов.

Так как плиты находятся в тесном контакте друг с другом по всей Земле, движение одной плиты заставляет потесниться другую, и так далее; наиболее слабые места лежат вблизи краев континентов. Там, где океаническая плита движется по направлению к плите, несущей на себе большую массу континентальной коры, океаническая плита вынуждена погрузиться под континентальную. В таких местах под воздействием невообразимой силы трения материал коры уничтожается теплом, дробится и подвергается трансформации. Этот процесс постепенного погружения (субдукции) является одним из главных преобразователей Земли. Особенно ему обязан нынешний скалистый пейзаж Тихоокеанского побережья.

В течение длительного периода времени, начиная с юры, геологическая эволюция западного побережья Северной Америки шла нерешительно, как бы временно, только для пробы. Некоторые геологические особенности в зоне раздела океан — континент производят впечатление, как будто некие капризные боги уже не одну эру ведут грандиозную игру с плитами коры причем один играет за континентальную плиту, другой — за океаническую.' Даже основные правила игры, определяющие движение плит, резко изменились. А может быть, все дело в том, что участники игры не спешат сделать очередной ход.

85 — 150 миллионов лет тому назад у побережья океана, находившегося на месте Тихого, поднялись горы Сьерра-Невада. Ложе этого океана простиралось от древнего действующего океанического разлома прямо по направлению к прото-Калифорнии. Погружение океанического ложа под западный край континента играло большую роль в процессах горообразования. Некогда Сьерра была гораздо выше, чем теперь. Многочисленные действующие вулканы извергали лаву и затмевали небо пеплом над всей цепью этих гор.

Согласно одной из теорий эволюции Тихоокеанского побережья, ложе океана и покрывавшая его кора, которые медленно и непреодолимо, размывая все на своем пути, опускались под континентальную плиту, на глубине нескольких километров раскалялись до чрезвычайно высоких температур. Массы расплавленного камня, или магмы, просачивались наверх через изломы или слабые зоны в покрывавшей их континентальной горной породе. Эта магма была творцом вулканов Сьерры, и ливни пепла и реки лавы должно быть, нередко добирались до побережья Калифорнии; оно было более узкое, чем теперь, и лежало у самого подножия Сьерры.

Другие геологи начинают считать, что Тихоокеанский край континента разрастался на запад благодаря аккреции, или наносам земли, либо постепенному присоединению цепочек островов, получивших название островных дуг, которые возникли, возможно, на расстоянии сотен или даже тысяч километров от края континента. Островные дуги создаются в результате вулканической деятельности в месте схождения двух океанических плит. Этот процесс аналогичен тому, который стимулирует вулканические явления вдоль окраины континента. Так как плиты движутся, островные дуги могут быть увлечены и включены в континентальные массы. Возможно, что основание самих гор Сьерра когда-то было островной дугой, которая позднее вошла в состав Северной Америки.

Такие древние островные дуги сильно эродированы или замаскированы покровом отложений и более поздних вздыманий коры, но хитроумные ключи к их разгадке остались. Одним из них является присутствие сульфидных руд ряда металлов, в том числе и благородных: меди, золота, серебра, цинка и свинца. Крупные чистые залежи богатой руды характерны для современных островных дуг. Открытие вытянутых вдоль континента поясов таких залежей привело к тому, что теоретики, изучающие тектонические плиты, стали работать вместе с геологами-практиками.

Когда-то, вероятно несколько десятков миллионов лет назад, направление, в котором шло расширение морского дна, изменилось и стало северовосточным. Никто не знает, сколько времени продолжалось это великое, все перемалывающее движение на восток. Когда Тихоокеанская плита перестала наконец подталкивать прото-Калифорнию, на дне океана напротив нынешних городов Сан-Диего, Лос-Анджелеса и Санта-Барбары остались глубокие впадины, или грабены. Они постепенно заполнялись осадками и органическими веществами и превратились в нефтеносные бассейны.

Затем Тихоокеанская плита стала подвигаться на север. Это изменение направления, возможно, совпало с соответствующим сдвигом, происходившим в центре раздвигания. А может быть, оно было вызвано чрезвычайным усилением деятельности земной. коры вдоль рифта, известного как Восточно-Тихоокеанское поднятие. Теперь субдукция происходила вдоль огромной впадины в морском дне северной части Тихого океана, которая потом будет названа Алеутской впадиной.

Лобовые столкновения Тихоокеанской и Североамериканской плит прекратились; теперь они терлись боками на протяжении тысяч километров. Вместо того чтобы двигаться относительно спокойно по слегка изгибающейся поверхности Земли, обе гигантские плиты изменили свое поведение; началось то, что лучше всего определяется термином «сбросовая деятельность». Нередко бывало, что их края сцеплялись друг с другом. Проходили десятилетия, но те силы, которые передвигали плиты в течение сотен миллионов лет, не прекращали своей работы. В конце концов, столетие-два спустя, напряжение становилось слишком большим. Зона сцепления, шириной, возможно, в несколько километров, не выдерживала, разражаясь сильным землетрясением, и плиты начинали скользить в двух или трех метрах друг от друга, наверстывая упущенное за все годы покоя. Громыхающие удары следовали один за другим, пока, через несколько недель или месяцев, края плит не занимали новое положение глубоко в недрах Земли.

Подобно крохотным айсбергам между двух огромных ледяных полей, застряли в давке вдоль Тихоокеанского побережья небольшие плиты коры, названные по местности, против которой они находятся (например, Фарал-лон-Плейт, Хуан-де-Фука Плейт). Эти мини-плиты, возможно, откололись от более крупных и, вероятно, недолговечны. Хуан-де-Фука Плейт теперь, по-видимому, ведет натиск на остров Ванкувер и, вероятно, через несколько миллионов лет исчезнет. Ее смерть в буквальном смысле потрясет Землю и, может быть, будет отмечена рождением одного-двух новых вулканов.

Словно для того, чтобы усложнить эту геологическую головоломку, активная рифтовая зона Восточно-Тихоокеанского поднятия вторглась в Северную Америку. Около 4 миллионов лет назад этот рифт, начинавшийся в районе экватора, изогнулся на север под районом, где ныне находится Калифорнийский залив. Залив теперь очень быстро расширяется, на шесть сантиметров в год. В то же самое время, вследствие того, что Тихоокеанская плита движется на север, Калифорнийский полуостров, лежащий на этой плите, укорачивается в направлении с юга на север. Дело кончится тем, что он передвинется к северу от границы США, Тихуана достигнет широты Сан-Франциско, а некоторые части этого прекрасного города после каждого нового сильного землетрясения будут совершать короткие прыжки и в конце концов перенесутся далеко на север.

В последнее время геологи склоняются к мнению, что активная рифтовая зона, начинающаяся под Калифорнийским заливом и продолжающаяся под штатом Калифорния, распространяется дальше к северу; по-видимому, она уже достигла долины Империал. Пробурив отложения, геологи измерили температуру тепловых потоков в слоях породы подо дном долины. Эти измерения вместе с другими исследованиями, проведенными на молодых риолитических куполах вулканического происхождения у озера Солтон-Си, подтверждают теорию распространения рифтовой зоны на север. Через несколько миллионов лет воды Калифорнийского залива, возможно, будут плескаться там, где сейчас расположены Индио и Палм-Спрингс.

Господствующая ныне модель дрейфа континентов лучше всего подтверждается существованием большого разлома Сан-Андреас в прибрежной части Калифорнии. Все, что находится к западу от этого разлома, лежит на Тихоокеанской плите; суша к востоку от него покоится на Североамериканской плите. Но, по мнению некоторых геологов, чрезвычайно сложные движения коры в Южной Калифорнии приводят к тому, что все новые и новые куски Северной Америки нагромождаются на Тихоокеанскую плиту. Им, вместе с остальным Тихоокеанским побережьем и подводными континентальными бордерлендами, как видно, еще долго суждено пробивать себе дорогу на север, сокрушая все на своем пути.

Лишь сравнительно недавно люди начали понимать, что движение суши и морского дна вдоль разломов сметет с лица земли города, ядерные реакторы, нефтеочистительные заводы и трубопроводы. Все это будет очень медленно уноситься прочь. Заглядывая в далекое будущее, один известный ученый-геолог предсказывает, что через 50 миллионов лет последние стойкие остатки нефтяных вышек, электростанций, Лос-Анджелеса, Санта-Барбары и, возможно, Сан-Франциско медленно низвергнутся к страшные глубины Алеутской впадины.

Если тень Джона Мюира продолжает наблюдать за величественными проявлениями сил природы на Тихоокеанской окраине Северной Америки, можно быть уверенным, что окончательная судьба прибрежной зоны Калифорнии будет угадана правильно. Во время большого землетрясения в Индио в 1872 году Мюир, пытаясь успокоить своих встревоженных соседей, шутя говорил, что дно Йосемитской долины собирается провалиться. «Выше голову; улыбнитесь и похлопайте в ладоши, ведь это Мать-Земля посадила нас к себе на колени, чтобы покачать нас и сделать нас хорошими», — сказал он.

Сам Мюир не верил в существовавшую тогда теорию об углублении долины в результате катаклизма. Но его неуместная веселость не нашла отклика у соседей. Тогда Мюир перешел на более серьезный тон и заключил так: «Во всяком случае… к таким величественным похоронам нельзя относиться с пренебрежением».

По-видимому, через 50 миллионов лет с небольшим, считая от сегодняшнего дня, Мать-Земля будет с грандиозным размахом хоронить западное побережье Соединенных Штатов и все, что на нем сконцентрировано. Но, как в большинстве легенд о выдающихся событиях, конец никогда не бывает таким, каким он представляется. По-прежнему будут возникать и обновляться залежи руды и легкие стратосферные ветры будут разносить над всей Землей вулканическую пыль. Можно предсказать, что плиты коры по-прежнему будут ползти и сталкиваться, хотя небольшие, возможно, исчезнут или их заменят другие. Земной шар по-прежнему будет вертеться, хотя и чуть-чуть медленнее из-за гравитационного влияния луны. Синие и белые пятна вод планеты по-прежнему будут резко выделяться на фоне опустевшей земли. Только один вопрос остается совершенно без ответа: кто или что сможет узнать обо всем этом?

II. Круговорот воды

Недалеко от неровной западной окраины континента проходит широкий поток воды. В противоположность атлантическому Гольфстриму, он движется с севера на юг, к тому же он холодный. Можно сказать, что эта полоса воды начинается на дальнем севере Тихого океана, ниже Алеутских островов, но так же верно и то, что у нее нет ни точного начала, ни конца. Этот огромный поток шириной почти в 600 километров известен под именем Калифорнийского течения и является частью океанической круговой системы течений, которые двигаются в северном полушарии по часовой стрелке.

Наблюдателю из космоса, ошеломленному видом быстро вращающейся Земли с ее причудливо меняющимся облачным покровом и сезонными цветовыми поясами, эта глобальная картина циркуляции океана показалась бы удивительно стабильной. В продолжение по крайней мере нескольких тысячелетий крупные системы течений в океанах являли собой пример постоянства и точности. Для нашего наблюдателя, снаряженного прибором, воспринимающим инфракрасные лучи, поверхность Земли, разные участки которой имеют различную температуру, предстала бы в виде яркой цветной мозаики. Но его внимание привлекло бы занимающее всю поверхность океана образование, вид которого неизбежно вызвал бы ассоциацию с живым организмом: отчетливое, как в анатомическом атласе, объемное изображение циркуляционной системы живой планеты.

Вдоль берегов континентов, образующих западные границы океанских бассейнов, движутся самые большие потоки воды на Земле, объединенные под одним названием "западные пограничные течения". Это такие течения, как Гольфстрим в Атлантике и Куросио, или Японское течение, в северозападной части Тихого океана. К северу от Японии Куросио становится шире и изгибается по направлению к Северной Америке. Ответвление этого потока в конце концов достигает Тихоокеанского побережья Аляски, благодаря чему многие его порты, как, например, Валдиз, весь год свободны ото льда. Однако большая часть этого субарктического потока, рожденного Куросио, поворачивает на юг и становится Калифорнийским течением, которое господствует над северо-восточным краем этого величайшего из океанов.

Довольно хорошо изолированные друг от друга штилевой полосой, тянущейся вдоль экватора, гигантские круговороты ветра и воды в северном и южном полушариях стремятся сохранить свою самостоятельность. К югу от Калифорнийского полуострова Калифорнийское течение начинает поворачивать на запад, и его воды вскоре попадают под воздействие зоны северо-восточных пассатов в сотни километров шириной.

У этой системы ветров и потоков воды есть двойник к югу от экватора, и, таким образом, западные пограничные течения пополняются прошедшей по двум гигантским кругам водой, чему в большой степени способствуют пассаты обоих полушарий.

Большие западные реки океанов, стремящиеся к полюсам планеты, отклоняются, однако, от своего курса встающими на их пути берегами континентов. Но еще более важную роль играет едва заметное влияние вращения Земли, заставляющее воды в северном полушарии отклоняться вправо, то есть двигаться по часовой стрелке, а в южном полушарии — влево, против часовой стрелки. В результате возникает зеркальная картина циркуляции вод океана севернее и южнее экватора.

Механизм влияния, которое оказывает вращение Земли на систему океанских течений, по-видимому, заключается в том, что она, поворачиваясь, как бы постоянно уходит из-под движущегося по ее поверхности объекта. Это явление называется эффектом, или силой, Кориолиса, по имени французского математика, впервые описавшего это не ощущаемое, но мощное влияние. Как будто невидимая рука или магнит заставляют объекты сворачивать с прямой дороги на изогнутые тропинки. Этой силе противостоит сила трения, и поэтому сила Кориолиса более заметна в воздухе и на воде, чем на суше. Отклоняющее влияние вращения Земли сильнее всего проявляется вблизи полюсов, постепенно ослабевая в более низких широтах, а на экваторе оно отсутствует. Существуют даже занимательные анекдоты о заблудившихся полярных исследователях, блуждающих по кругу. Однако артиллеристы, летчики и астронавты, птицы и рыбы должны учитывать в своей деятельности силу Кориолиса, иначе они не попадут в цель или не доберутся до места назначения — если путь длинный, отклонение может составить сотни километров.

Незаметные силы планетарного эффекта Кориолиса можно смоделировать и сильно увеличить, на небольших вращающихся системах, по своим масштабам более доступных человеческому восприятию. Хорошее представление об этом эффекте можно получить, попытавшись провести линию при помощи поверочной линейки на вращающемся диске фонографа. Еще лучше принять участие в игре в мяч на каруселях. Когда один игрок, находящийся на такой вращающейся поверхности, бросает мяч своему партнеру, ясно видно, что мяч летит между ними по плавной кривой. Представим себе, что карусель, вращающаяся против часовой стрелки, — это северное полушарие (если смотреть со стороны Северного полюса). Участник игры, бросивший мяч, увидит, как он изменил направление, полетев по часовой стрелке, то есть направо от игрока, который должен поймать мяч. Играть в мяч на карусели, вращающейся по часовой стрелке (представляющей южное полушарие, если смотреть со стороны Южного полюса), так же трудно, но мяч отклонится влево. Как это ни странно, наблюдатель, стоящий рядом с каруселями, не увидит никакого отклонения, ему будет казаться, что мяч летит прямо. Таким же довольно таинственным образом сила Кориолиса перестает обнаруживаться, если наблюдать за движением Земли с неподвижного пункта в космосе. Но реальность всегда уклончива, ибо астрономы тут же укажут, что и в великой вращающейся галактике, несущей нашу солнечную систему на одной из своих вытянутых в разреженное пространство рук, за пределами нашего опыта, также проявляется сила Кориолиса, только более высокого порядка.

В море самые большие течения, или круговороты, подчиняющиеся силе Кориолиса, целиком охватывают океанические бассейны и связывают самые отдаленные континенты. В течение всей истории Земли течения играли роль широких дорог для расселения живых существ, служили миграционными путями, указывали путь к великим открытиям. По ним путешествуют рыбы, семена, сплавной лес, плоты и прочие плавучие предметы, неся на себе перепуганных животных и полных решимости людей.

Описанная схема движения вод в океане, вероятно, была важным фактором, определяющим успехи и неудачи древних навигаторов. Маршрут Колумба на юг к Новому Свету, по сути дела, представлял собой путь наименьшего сопротивления, так как пролегал по Северо-Атлантическому кольцу. Колумб двигался на юг по Канарскому течению, которое медленно поворачивает по часовой стрелке, соединяясь с идущим на запад Северным Экваториальным течением в поясе пассатов. Недавно Тур Хейердал в своей экспедиции на «Ра» шел почти по этому же пути. Хейердал, по-видимому, овладел практическим опытом примитивного использования течений в большей степени, чем любой другой исследователь на протяжении последних веков. В своей более ранней экспедиции на «Кон-Тики» он и его смелые товарищи проплыли более 7000 километров. Они начали свое путешествие в течении Гумбольдта недалеко от Перу, а затем повернули на запад, в просторы центральной части тропического района Тихого океана.

Некоторые антропологи высказали предположение, что индейцы с северо-запада Тихого океана достигали Гавайских островов на своих мореходных каноэ. Вероятнее всего, их маршруты определялись небольшими кольцевыми течениями, связанными с Калифорнийским течением на широте Мексики. Но эти течения часто бывают слабыми и ненадежными, и большинство таких экспедиций (если они действительно предпринимались) находили свой печальный конец в пустынных просторах восточной части Тихого океана.

Удивительно, что в разных местах вдоль Тихоокеанского побережья обеих Америк, от Британской Колумбии до Эквадора, были найдены остатки материальной культуры, имеющей сходство с китайской. Большинство этих находок, по самым приблизительным данным, относятся к ранним векам нашей эры. Археологи думают, что это следы нескольких волн беженцев, покинувших страну по религиозным мотивам, которые отправились на прочных судах, чтобы найти себе новое пристанище. Вначале они вошли в Куросио и, должно быть, не одну сотню дней плыли по большому кругу в северной части Тихого океана, прежде чем Калифорнийское течение принесло их к берегам Америки.

Бесспорно, величайшими океанскими путешественниками были полинезийцы, пришедшие из Азии. В период европейского средневековья эти «викинги восходящего солнца» распространились по всей Океании наперекор ветрам и течениям. За несколько сот лет полинезийцы заселили большую часть островов в центральном и западном районах Тихого океана, многие из которых это крошечные точки суши затерянные в океане.

К тому времени, когда этих вод достигли европейцы, ветры и течения, с которыми нужно считаться, вероятно, уже хорошо были известны исследователям. Сэр Фрэнсис Дрейк и капитан Джеймс Кук, должно быть, прекрасно знали Калифорнийское течение, но в старинных картах таких путешествий, полных восторженных описаний островов и континентов, часто опускались подробности, относящиеся к этим круговым морским дорогам, соединяющим дальние страны. Возможно, что великие капитаны защищали свои профессиональные интересы и репутацию, а может быть, просто как истинные мореплаватели они помалкивали о таких делах, которые не касались „сухопутных моряков".

Великие морские течения являются главным механизмом, регулирующим температуру на Земле. Большое количество солнечного тепла, получаемого экваториальными районами, уносится к полюсам океанскими течениями, которые к тому же направляют туда и огромные массы воздуха. Течения — творцы климата, им обязаны своим существованием и обильно поливаемые дождями леса в высоких широтах, и безводные прибрежные пустыни. К Тихоокеанскому побережью Америки Калифорнийское течение приходит, уже отдав изрядную долю тепла на дальнем севере. Этот поток холодной воды оказывает унифицирующее влияние на большую часть западного побережья Северной Америки и одновременно создает морскую экологию, совершенно не похожую на ту, которая характерна для Атлантического шельфа. Здесь заметно стерты биогеографические различия между отдельными районами, которые так резко очерчены на восточном побережье. Другие особенности, различающие эти два побережья, являются следствием комбинированного влияния течений и топографии. Тихоокеанская прибрежная зона, ширина которой иногда достигает нескольких сот километров, характеризуется относительно высокой продуктивностью, так как Калифорнийское течение несет огромный и постоянный поток органических веществ из плодородных северных районов Тихого океана. На Атлантическом побережье главный вклад в плодородие прибрежных участков вносят реки, а Гольфстрим по сравнению с Калифорнийским течением стерилен. У Тихоокеанского побережья происходят апвеллинги — подъемы глубинных вод, доставляющие к поверхности питательные вещества. На восточном побережье этого практически не бывает.

Неся холодную воду на юг, Калифорнийское течение одновременно осушает воздух. Оно принимает в себя влагу, приносимую морскими ветрами, дующими в направлении Южной Калифорнии и Калифорнийского полуострова. Именно сухой, мягкий климат ответствен за явление второго порядка: огромную концентрацию населения в районе между Санта-Барбара и Сан-Диего.

Таким образом, ясно, что во многих отношениях взаимодействие относительно круто уходящей в море окраины континента с Калифорнийским течением определяет уникальность этого района. Геологические особенности и закономерности перемещения огромных масс воды — лишь внешнее проявление его своеобразия. Биологические процессы, протекающие у Тихоокеанского побережья, также неповторимы и больше нигде не встречаются у берегов Северной Америки.

III. Плавучие леса

Основу первичных пищевых цепей океана составляет фитопланктон, микроскопические одноклеточные организмы, являющиеся в то же время настоящими растениями. Фитопланктон называют травой моря, но на это растительное сообщество можно также смотреть как на лес, микроскопический в одном отношении и огромный в другом. Большинство участков этого леса незаметно связаны между собой, но в поверхностных слоях моря он распространяется как сплошная зеленая волна. Находится ли он под ярким синим небом или несущимися слоистыми облаками, в мягкой дымке морского тумана или в бурных штормовых волнах, — этот плавучий лес-невидимка во многих отношениях сходен с некогда нетронутым пышным ковром вечнозеленых деревьев, покрывавшим северо-западные прибрежные холмы и простиравшимся далеко в глубь и в верх материка до границ распространения растительности.

Образное сравнение фитопланктона с лесом представляется мне неплохим методом, для того чтобы подойти к рассмотрению сильно отличающихся между собой по масштабам явлений, управляющих основными аспектами жизни в Калифорнийском течении и вдоль него. Весной и летом вдоль побережья дуют сильные северо-западные ветры. Эти воздушные потоки, формирующиеся в зоне высокого атмосферного давления над северными районами Тихого океана, дуют параллельно Калифорнийскому течению. Поверхностные слои воды у побережья, увлекаемые ветром и течением и непрерывно вынуждаемые поворачивать по часовой стрелке под действием силы Кориолиса, устойчиво движутся на запад. По мере того как эти поверхностные массы воды отгоняются от берега, они заменяются поднимающейся из глубины холодной водой. Достигнув поверхности, вода, в свою очередь, медленно отходит в море. Подобное перемещение воды продолжается до тех пор, пока дует ветер. Непреоборимые физические законы превращают это явление в характерную особенность всего региона.

Апвеллинги, или подъемы воды из глубоких слоев, у побережья северной части Тихого океана наиболее интенсивно и постоянно протекают с конца весны до конца лета (с мая до сентября). Самая большая зона апвел-лингов охватывает район от Пуэнт-Рейес, севернее залива Сан-Франциско, до побережья центральной части штата Орегон. Это явление, однако, характерно не только для вод, прилегающих к берегам Соединенных Штатов, оно наблюдается во многих местах Мирового океана, главным образом вдоль западных побережий континентов. Пожалуй, наибольшего размаха апвеллинги достигают у побережья Перу. Весьма масштабны они и у побережий Британской Колумбии, Калифорнийского полуострова и Панамы.

Отдельные случаи апвеллингов, так же как и крупные океанские поверхностные течения, можно обнаружить при помощи термочувствительного оборудования на борту космических спутников. Однако они дают только поверхностную картину. Возможно, в будущем какой-нибудь оптический прибор, основанный на принципе сканирования, графически изобразит «анатомию» этого процесса, которую с таким трудом, штрих к штриху, воссоздавали океанографы, теоретики и экспериментаторы, манипулируя аппаратурой, спускаемой с борта корабля в глубины морей.

Поверхностные воды, отойдя от побережья, в конце концов снова опускаются. Однако это может произойти в десятках километров от зоны апвеллинга. Ученые считают, что спустя некоторое время развивается непрерывное циклическое движение воды, возникает конвекционная ячейка. Говоря грубо приблизительно, она представляет собой широкую полосу воды, медленно вращающуюся на одном месте вдоль побережья. В ветреную погоду передний край такой полосы смещается вдоль побережья к югу, описывая при этом спираль. Раз установившись, прибрежная конвекционная ячейка медленно перемещает воду до тех пор, пока ее движущая сила, северный ветер, не перестанет дуть на несколько дней. От двух до четырех недель требуется для того, чтобы в пределах одной типичной ячейки вода, органические вещества и планктон в том или ином виде вернулись в исходную точку.

Глубинные воды, поднимающиеся на освещенную солнцем поверхность, несут с собой массу питательных веществ для растений. По сравнению с поверхностными слоями вода из глубин насыщена питательными веществами, возникающими в результате разложения бактериями органических остатков, погружающихся в лишенные солнца глубины. Таким образом, апвеллинг выносит на свет нечто вроде компоста, имеющего очень сложный состав, но зато богатого и способного стимулировать рост водорослей.

В наш век спутников сравнительно нетрудно представить себе, как апвеллинг формируется в водах южного Орегона. Мы даже можем нарисовать в уме картину того, как все большее количество питательных веществ — нитраты, фосфаты, силикаты и другие — насыщает эту широкую полосу моря, пока этот своеобразный водоворот медленно направляется на юг.

Зону апвеллинга легко вообразить себе в виде громадного первого блюда на пышном банкете, в котором участвуют обитатели моря. Но, чтобы понять то, о чем пойдет речь ниже, необходимо перестроить свое воображение на явления совершенно иных, микроскопических масштабов.

Со времени изобретения микроскопа в XVII веке люди стремились при помощи своего интеллекта, воображения и интуиции проникнуть в природу фитопланктонных клеток. Им удалось собрать множество фактов, породивших множество теорий, и все же еще многие грани и нюансы этого микроскопического мира остаются загадочными. Возможно, что еще больше фактов остается за пределами возможностей микроскопа; возможно, что они недоступны даже для самого сложного и чувствительного аналитического инструмента, установленного в тщательно стерилизованной, снабженной кондиционером наземной лаборатории.

Чтобы осветить биологические границы этого замкнутого внутри себя мира, нужно настроить себя на другую систему представлений. В ней знакомые формы примут угрожающие размеры, а затем выйдут за пределы повседневного опыта. Физические законы воспринимаются совершенно по-другому существами, столь малыми по сравнению с человеком, что игольное ушко для них показалось бы ничуть не меньше, чем для нас мост через пролив Золотые Ворота.

В мире фитопланктона мы сталкиваемся с некоторыми неожиданными биофизическими и биохимическими явлениями. Они обычно ускользают от внимания людей, привыкших воспринимать более весомые вещи, однако именно они являются основными силами, управляющими жизнью существ, размеры которых колеблются в пределах от 0,001 до 0,0001 сантиметра.

Для этих организмов форма тела играет исключительно важную роль, более того, она способна варьировать. Их генетический аппарат устроен так, что особи одного вида при определенных условиях могут внешне несколько отличаться друг от друга. Но сделанный фитопланктонным организмом «выбор», или, скорее, внешнее проявление его генотипа, — отнюдь не результат прихоти. Оно продиктовано такими жизненно важными факторами, как плавучесть и эффективность поглощения питательных веществ. Так, увеличение площади поверхности их тела за счет уплощения, образования выростов или, наоборот, углублений, — короче говоря, любая особенность, помогающая им избежать сходства с простым шаром, может иметь разнообразные последствия. Такие представители фитопланктона, как диатомовые водоросли, лишенные способности активно передвигаться, используют форму тела для уменьшения скорости погружения. Способность «спускаться на тормозах» в воду помогает таким видам дольше оставаться на залитой солнцем поверхности воды.

Странная, на первый взгляд, форма тела фитопланктонных организмов может способствовать ускорению транспорта необходимых веществ через стенку клетки. В качестве грубой аналогии можно сказать, что губка сферической формы впитывает в себя воду медленнее, чем плоская губка того же объема. Добавьте к этому простые или листовидные выросты, и скорость абсорбции намного возрастет. Организация фитопланктонных организмов не очень сложна, но все детали расположены настолько искусно, что нашим инженерам и во сне не приснилось бы такое решение, даже в нынешний век миниатюризации. У диатомовых нет таких явно выраженных органоидов движения, как, например, жгутики, которыми обладает другая большая группа фитопланктонных организмов — растительные жгутиконосцы. Однако некоторые диатомовые как будто способны изменять плотность своего полужидкого содержимого. Образование газовых вакуолей, небольших внутренних «мешочков», играет ту же роль, что и у некоторых сине-зеленых водорослей — очень примитивных микрорастений, обладающих многими чертами бактерий. Другой способ, с помощью которого, как предполагают, фитопланктонные организмы могут изменять свою плотность, — это накопление, жира и капелек слизи (и то, и другое легче воды). Используя тот или другой механизм изменения плавучести, а возможно, и их комбинацию, фитопланктонные организмы, на первый взгляд совершенно пассивные, могут не только сохранять свое положение в толще воды, но и активно мигрировать вверх и вниз.

Представители мира фитопланктона испытывают при передвижении ограничения и трудности, с которыми людям никогда не приходится сталкиваться. Речь идет об изменениях плотности и вязкости воды. Плотность связана с весом и, следовательно, с явлением водоизмещения. Холодная вода плотнее теплой; соленая вода плотнее пресной. Планктон может оказаться ниже уровня скачка плотности, например термоклина. Подобно шарику, долетевшему до потолка, микроорганизм может оказаться физически неспособным достигнуть верхних, сравнительно разреженных слоев воды. Вязкость, являющаяся мерой сцепления молекул жидкости, тоже может значительно изменяться в мире, заселенном фитопланктоном. Орга-.низмы величиной с человека ощущают силу этих факторов окружающей среды только в крайних или ненормальных обстоятельствах — плавая, скажем, в Большом Соленом озере (плотность) или в бассейне, наполненном патокой (вязкость).

Исходя почти из любой шкалы измерения, можно сказать, что разбавленный химический суп, каким является морская вода, никогда не бывает очень хорошо перемешанным. Это особенно справедливо в отношении используемых водорослями питательных веществ, которые под влиянием самых разных сил концентрируются или рассеиваются в определенных местах.

Апвеллинг, действующий в крупных масштабах, представляет только одну из этих сил. Используя тот или иной способ передвижения по вертикали, члены фитопланктонного сообщества могут натолкнуться на участки высокой концентрации питательных веществ, хотя не ясно, ищут ли они активно такие участки. Известно, однако, что, оказавшись в условиях изобилия питательных веществ, одноклеточные водоросли поглощают такие вещества, как фосфат, быстрее, чем они могут быть использованы ими. Такое „переедание" приводит к накоплению излишков. Позже, оказавшись на голодном пайке, клетки используют эти излишки для поддержания высоких темпов размножения.

Некоторые организмы, обитающие в жидком океаническом супе, не пренебрегают возможностью отхватить более существенный кусок, чем просто нитраты и фосфаты. Хотя эти существа, называемые аутотрофными, обычно осуществляют фотосинтез, они могут также становиться и хемотрофами[25]. Это значит, что они абсорбируют и переваривают в растворенном виде такие вещества, как сахара и аминокислоты, присутствующие в морской воде в низких концентрациях. Хемотрофное питание осуществляется главным образом ночью. Благодаря ему некоторые представители фитопланктона населяют пространства, которые закрыты для чисто аутотрофных организмов. Например, некоторые жгутиконосцы столь же часто встречаются на больших глубинах, куда уже не проникают лучи солнечного света, как и у поверхности воды. По-видимому, они не живут постоянно в глубоких водах, а периодически совершают вертикальные миграции на расстояние одного-двух километров. Но в то время, когда они находятся вне досягаемости света, они могут существовать только как хемотрофные организмы.

Для существования большинства видов фитопланктонных организмов свет абсолютно необходим, и тем не менее обычно они не могут долго оставаться в условиях идеальной освещенности.

Свет в море ослабевает с глубиной. Средняя глубина зоны проникновения света, в которой клетки водоросли получают достаточно света для поддержания роста, составляет 200 метров.

Каждый конкретный вид фитопланктонных организмов приурочен к какой-то более или менее определенной глубине. Большинство форм встречается, однако, не очень далеко от поверхности моря. Некоторые же виды лучше всего себя чувствуют в условиях меньшей освещенности. Клетки, обитающие в полумраке, быстро увеличивают содержание хлорофилла. Таким образом, в более глубоких участках освещенной зоны накопление запасов этого алхимического вещества обеспечивает высокие темпы работы действующей при помощи солнечной энергии фабрики, которая превращает углекислый газ и воду в простой сахар. Чем больше в наличии хлорофилла, тем больше световой энергии можно уловить и использовать для осуществления химических превращений. Когда эти клетки возвращаются в зону с более высоким уровнем освещенности, избыток хлорофилла исчезает, вероятно, крохотные растения просто переваривают его.

Изменения, сопровождающие переход клеток от существования в условиях яркого освещения к жизни при низких уровнях освещенности, совершаются в течение нескольких часов, или за один цикл деления. Так, во время апвеллинга различные фитоорганизмы, движущиеся в конвекционной ячейке, регулируют свой зависящий от солнечной энергии производственный процесс с максимальной эффективностью. Поднимаясь вверх или опускаясь вниз, они пользуются чем-то вроде автоматической заслонки, и крохотный органический мотор продолжает плавно крутиться, не зная ни напряжения, ни холостых оборотов. Реакция микроводорослей на различную интенсивность света снова вызывает в памяти образ леса в море, ибо такая адаптация соответствует появлению «солнечных» и «теневых листьев у высших» растений.[26]

Суточный цикл фотосинтезирующей деятельности планктонных водорослей окутан тайной. В большинстве районов океана, особенно у экватора, самым продуктивным временем рабочего дня аутотрофных фотосинтезирующих организмов является раннее утро. Фотосинтез в тропическом фитопланктоне, добытом из моря и помещенном в специальные инкубаторы с постоянным освещением, в 8 часов утра протекает почти в 6 раз интенсивнее, чем в 7 часов вечера. Эти колебания постепенно уменьшаются к северу от экватора и совершенно исчезают между 60 и 70° северной широты. Ученые не дают какого-либо окончательного объяснения этому явлению. Они выдвигают предположения об усталости клетки или перенасыщении ее ненужными продуктами, но действительные причины повышенной утренней активности фитопланктона еще ждут объяснения.

Рост численности фитопланктонных организмов в основном определяется наличием доступных для них ресурсов. Даже несмотря на способность клеток регулировать количество содержащегося в них хлорофилла, в условиях плохой освещенности скорость их размножения снижается. При очень высокой концентрации микроскопических водорослей, когда можно говорить о «цветении» воды, клетки, находящиеся в поверхностном слое, затеняют клетки, оказавшиеся внизу. Это способствует стабилизации плотности фитопланктона. Нулевой рост популяции устанавливается самой популяцией.

Однако в верхних, хорошо освещенных слоях воды предел роста численности фитопланктонных организмов часто определяется наличием питательных химических веществ. В шельфовых водах наиболее дефицитное из них — азот, который входит в состав растворенных в морской воде аммониевых и нитратных соединений. Азот — ключевой элемент аминокислот, представляющих в свою очередь кирпичики, из которых построены белки. Клетки, испытывающие недостаток азота, переключаются на производство главным образом углеводов. Если дефицит азота затягивается, у водорослей развивается, вялость", как это бывает у людей, придерживающихся низкокалорийной диеты. Деление клеток прекращается. Скорость фотосинтеза падает, достигая в конце концов 5 % нормального значения.