Помоги проекту - поделись книгой:
Евгений Сузюмов, Михаил Ципоруха
Открывая тайны океана
Предисловие
Роль Мирового океана в природных процессах, происходящих на нашей планете, а также в жизни всего человечества общеизвестна. Океан – это «кухня погоды», кладезь богатств минеральных и продовольственных, это главный «ассенизатор» планеты, он же – неиссякаемый источник энергии, по нему проходят основные транспортные артерии, связывающие материки и населяющий их народы.
Вместе с тем океан с его разнохарактерными чертами – это сложнейший объект научных исследований. Понадобилось несколько столетий, чтобы человечество получило самое поверхностное представление о его глубинах, течениях, приливах и отливах, живых организмах, населяющих его. И хотя можно без преувеличения сказать, что последние 35–40 лет – это время широкого научного наступления на тайны Мирового океана, он по-прежнему остается для нас «Великим неизвестным».
Современная океанология не ограничивает свои задачи познанием природных явлений и процессов на поверхности вод океанов и морей. Ученые проникают в тайны макро– и микроструктуры и динамики водных масс океана: открыты глубинные противотечения, изучается образование и движение громадных океанских вихрей, внутренних волн. Они пытаются определить влияние этих динамических структур океанских вод на изменчивость полей температуры и солености воды, на водо-, газо– и теплообмен между океаном и атмосферой через поверхностные водные слои. Безусловно, впереди громадный объем новых исследований в этом направлении.
Много сделано и делается в области изучения геоморфологии и геологии океанского дна. Теперь мы знаем, что морское дно, которое раньше считали плоским, вовсе не похоже на бескрайнюю равнину. Материковые склоны, плавно спускающиеся с континентального шельфа, почти повсюду перемежаются подводными ущельями и широкими впадинами, образующимися под действием мощных мутьевых потоков, оставляющих за собой глубоко врезанные долинообразные желоба. Подводные землетрясения, вулканическая деятельность постоянно меняют очертания морского дна вдоль основных подводных океанских глубин.
На современной батиметрической карте Мирового океана уже видны сотни подводных гор и хребтов, долин, глубоководных впадин и ущелий. Удалось установить, что рифтовые зоны – это очень динамичные участки земной коры с высокой сейсмичностью. Здесь нередко наблюдаются выходы глубинных термальных вод, мощные тепловые потоки из недр Земли. В результате проведенных геолого-геофизических исследований обоснованы новые представления о тектоническом развитии Земли как в геологическом прошлом, так и в современный период. Но можно ли утверждать, что все тайны и загадки, связанные с формированием рельефа океанского дна, раскрыты? Безусловно, нет. Главные исследования предстоит провести в ближайшие и будущие годы.
Что же можно. сказать о биологических исследованиях океана? За прошедшие десятилетия проведено биогеографическое районирование океанов, разработаны основные законы развития и динамики экологических систем в океане, построены карты продуктивности морей и океанов, изучены районы промысловых скоплений рыб и морских животных. Но абсолютно ясно, что и в этой области нераскрытых тайн значительно больше, чем раскрытых.
На помощь советским ученым в раскрытии тайн океана приходят технические средства, десятки научно-исследовательских судов, оснащенных самыми совершенными приборами и оборудованием. В практику научно-исследовательских работ в океане широко внедрены автономные буйковые станции и радиобуи, батискафы и глубоководные самодвижущиеся аппараты. Наконец, наблюдения, проводимые с помощью искусственных спутников Земли, в значительной степени поставят раскрытие тайн океана на более высокую ступень.
Авторы этой книги многие годы жизни отдали изучению океана, морскому делу, строительству и эксплуатации морских судов. И вполне закономерно их желание познакомить читателя с историей океанологических исследований, тайнами океана, раскрытыми советскими учеными.
Прочитав эту книгу, читатель узнает об успешном использовании для этих целей сложных технических средств и в первую очередь научно-исследовательских судов. Ведь морские суда остаются и еще длительное время будут оставаться главными средствами изучения океана. Те же автономные буйковые станции, подводные аппараты и приборы можно устанавливать на дне или применять в работе только с помощью морских судов, а информацию с искусственных спутников Земли в большинстве районов Мирового океана можно принимать только с помощью судов космической службы.
Авторы надеются, что эта книга, рассказывающая о раскрытии тайн океана, будет хорошо встречена читателями.
Глава 1
«Витязь» выходит в океан
Впереди океан!..
Он всегда впереди, океан,
Где, как тайна, легли
Очертанья неведомых стран,
И где айсбергов дым,
И безбрежие синих оков,
И над штормом седым
Безответная мгла облаков.
Из банановоза в корабль науки
Раскрытие тайн океана, его природы, законов, по которым живут обитатели' глубин, – эти направления исследований позволят в дальнейшем эффективно использовать его биологические и геологические ресурсы, надежно прогнозировать изменения атмосферных процессов, обеспечить развитие мореплавания. Поэтому постоянную вахту в морях и океанах несут корабли науки, оснащенные современной научной аппаратурой и оборудованием.
Первенцем и флагманом экспедиционного флота был «Витязь». С ним связан один из наиболее результативных периодов советской океанологии, период ее становления и выхода в Мировой океан. Инициатива создания «Витязя» принадлежала академику П. П. Ширшову, участнику беспримерного дрейфа на станции «Северный полюс-1» в 1937–1938 гг. В ходе дрейфа был собран уникальный материал наблюдений по географии, океанологии, гидробиологии, метеорологии, геологии обширной области Северного Ледовитого океана. Естественно встал вопрос о необходимости быстрейшей обработки и этих материалов для научного и практического использования. Ширшов в 1941 г. добился организации в Академии наук СССР первой в нашей стране лаборатории океанологии и привлек для работы в ней ведущих советских ученых, которые и занялись обработкой этих материалов.
В конце 1945 г. был организован Институт океанологии для комплексного исследования морей и океанов, который возглавил П. П. Ширшов. Первые исследования в окраинных морях новый институт проводил на арендованных учебных и промысловых судах. Однако было ясно, что плодотворно работать институт сможет только в том случае, если будет владеть собственными исследовательскими судами. Но как это осуществить?
Заместитель директора Института океанологии профессор В. Г. Богоров и опытный капитан дальнего плавания С. И. Ушаков были направлены в морские порты, где находились трофейные суда: Они осмотрели десятки судов и остановили свой выбор на грузовом теплоходе «Марс», бывшем банановозе.
Это судно было переоборудовано в ГДР на судоверфи в г. Висмаре. На нем разместили 12 научных лабораторий, научную библиотеку, экспериментальную мастерскую и помещения для хранения лабораторного имущества. Каждая лаборатория предназначалась для проведения исследований по определенной научной дисциплине: океанологии, геологии и геофизике, биологии и метеорологии. На верхней палубе находились грузовые лебедки для погрузки и выгрузки экспедиционного снаряжения и 11 океанографических лебедок для проведения исследовательских работ.
Переоборудованный корабль назвали «Витязь» в память о славном русском корабле науки, на котором в 1886–1889 гг. С. 0. Макаров проводил исследования в Атлантическом и Тихом океанах. Новое научно-исследовательское судно (НИС) было, по существу, плавучим институтом, где 65 научных сотрудников выполняли сложный объем работ, поднимая пробы пород с океанского дна и исследуя атмосферу над ним. Оборудование научных лабораторий позволяло проводить разностороннюю обработку собранных образцов проб океанической воды, морской флоры и фауны, а также геологических образцов донных осадков и коренных пород.
Свой первый экспедиционный рейс «Витязь» провел в Черном море, а затем совершил переход на Дальний Восток и был постоянно приписан к Владивостоку. С 1949 г. вся история «Витязя» была связана с исследованиями дальневосточных морей и Тихого океана, а позже и Индийского океана. Первую экспедицию на Дальнем Востоке провели в 1949 г. в Охотском море под руководством видного советского гидробиолога профессора Л. А. Зенкевича. Экспедиция получила" уникальные материалы по гидрологии, гидрохимии, биологии, ихтиологии и геологии этого окраинного моря.
Первые 3 года «Витязем» командовал капитан дальнего плавания С. И. Ушаков. Он много сделал для того, чтобы искоренить так называемое деление участников экспедиций на «паучников» и «извозчиков». Экипаж и научные работники на судне должны составлять единый коллектив с общими задачами. Члены экипажа так же ответственны за выполнение плана научных исследований в экспедиции, как и сами научные работники, поэтому должны помогать последним в проведении исследований. В свою очередь, научные работники – океанологи, морские геологи, гидробиологи – должны освоить особенности работы в море, стать настоящими исследователями-моряками.
Этот принцип, заложенный в первых экспедиционных рейсах «Витязя», выполняется в последующие годы на всех судах экспедиционного флота АН СССР. Именно такой принцип взаимоотношений экипажа НИС и научной экспедиции имел в виду академик Л. А. Зенкевич, сказав, что история океанологии – это история морских экспедиций. Без морских экспедиций невозможно развитие науки о море – океанологии. Никакие лабораторные исследования не могут сами по себе его обеспечить. Вот почему основоположники современной морской науки Нансен, Мюррей, Книпович, Дерюгин, Свердруп, Альберт Монакский и многие другие были настоящими моряками, для которых палуба корабля была исследовательской лабораторией, где рождались и обогащались фактами основы современной океанологии.
Исследовательский корабль, руководящий им научный коллектив и сама наука океанология представляют единое и неразрывное целое, ни одна часть этого триединства не может существовать без двух других, именно оно создает движущие силы науки о морях и океанах. Без этого наша наука была бы мертва.
Тайна погонофор
Уже первые экспедиции «Витязя» внесли огромный вклад в изучение самого крупного океана планеты – Тихого. При этом коренным образом менялись представления ученых о рельефе дна во многих районах океана. Ранее на картах восточнее Курильских островов была нанесена глубоководная впадина Тускарора, где отмечались глубины до 8514 м. Эта впадина была названа именем американского океанографического судна «Тускарора», проводившего в 1873–1876 гг. изыскания по проектированию трассы подводного кабеля Сан-Франциско – Иокогама и впервые открывшего ее.
После этого на протяжении почти 75 лет впадина Тускарора оставалась неисследованной и тревожила воображение многих писателей-фантастов, включая известного ученого-писателя И. А. Ефремова, который в рассказе «Встреча над Тускаророй» наделил воду из ее глубин чудодейственными свойствами.
«Витязь» в течение ряда лет работал в районе впадины. В результате неоднократно проведенных промеров глубин по всему обследуемому району представление об очертаниях впадины Тускароры изменилось. Выяснилось, что максимальная глубина впадины больше на 1200 м и равна 9715 м. Фактически с борта «Витязя» ученые вторично открыли эту. впадину. Было установлено, что ее длина значительно больше, чем ранее предполагалось, и достигает около 2000 км, а ширина – 20–60 км. Впадина протянулась вдоль восточных подводных склонов Курильских островов и южной части Камчатки. По предложению ученых, проводивших исследования, ее переименовали в Курило-Камчатскую впадину (желоб).
Биологические исследования, проведенные в Курило-Камчатской впадине, помогли приоткрыть тайну жизни в глубинах океана, решить принципиальный спор о предельных глубинах, на которых возможно пребывание живых организмов.
Еще в 1948 г. шведский океанолог Г. Петерсон высказал предположение, что на глубинах больше 6500 м жизнь вообще невозможна. Он ссылался на опыты французского физиолога Фонтена, в ходе которых даже бактерии гибли в барокамере при давлении в ней, соответствующем глубине 6500 м.
Тралы «Витязя», опущенные на глубину более 6000 м, обнаружили около 300 видов ультраабиссальных животных (живущих на глубинах более 6000 м) и даже подняли рыбу с глубины 7579 м. Это была сенсация.
Ученых поразили внешние формы глубоководных рыб. Это были мрачные черные хищники с огромной по отношению к длине тела и зубастой пастью. А у одной из глубоководных рыб (большерота) рот больше головы. К маленькой голове подвешена несоразмерно огромная челюсть. Глубоководные, рыбы светятся в темноте и часто именно этим привлекают к себе жертву.
Наиболее глубоководными животными оказались шестилучевые кораллы, кольчатые черви, моллюски, иглокожие. Ученые тщательно изучали найденные образцы необычайных форм жизни. Правда, их изучение крайне затруднено, так как они неизбежно погибают при извлечении с глубин на поверхность.
С древних времен люди были убеждены, что в глубинах океана обитают огромные чудовища: морские змеи, громадные спруты, фантастические драконы. Жизнь опровергла эти домыслы. Большому организму необходимо больше пищи, а с увеличением глубины количество животных уменьшается, следовательно, резко снижается и количество возможных жертв хищников. Пока все известные обитатели океанских глубин относительно небольшого размера. Естественно, что среди обитателей ультраабиссали есть немало неоткрытых видов. Тем не менее маловероятно открытие среди них новых крупных животных.
В связи с этим известный советский гидробиолог член-корреспондент АН СССР В. Г. Богоров приводил курьезный факт. Советская делегация на международной научной конференции, посвященной 100-летию со времени опубликования знаменитого произведения Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» и 150-летию со дня выхода в свет книги Ж. Б. Ламарка «Философия зоологии», которая прошла в Лондоне в 1959 г., выставила коллекцию глубоководных обитателей, собранную на «Витязе». Коллекция вызвала большой интерес среди ученых и разочаровала журналистов. В баночке были представлены экспонаты, собранные в ультраабиссали Тихого океана. Это были невзрачные на вид организмы небольшого размера, относящиеся к нескольким типам животного царства. На глубинах свыше 7 км найдены относительно немногочисленные виды фораминифер (корненожки), губок, кишечнополостных, червей, иглокожих, ракообразных, моллюсков, погонофор, асцидий. На глубинах более 10 км – несколько видов фораминифер, актиний, нематод, эхиурид, ракообразных, моллюсков и из иглокожих – голотурии. Эти находки доказали, что даже самые большие глубины океана населены.
Ученые до сих пор спорят о происхождении глубоководных животных. Согласно одной из гипотез жизнь на больших глубинах довольно молодая и возникла после последнего великого оледенения. В обоснование» той гипотезы ее приверженцы утверждали, что при каждом оледенении предельно холодные воды попадают из полярных районов на большие глубины и жизнь там прекращается.
Ряд гидробиологов, в том числе и академик Л. А. Зенкевич, считал, что фауна сверхбольших глубин очень древняя. Они утверждали, что жизнь там никогда не прерывалась и, возможно, что на этих глубинах было значительно меньше катаклизмов и резких изменений природных условий, чем в поверхностных слоях океана. Споры эти еще не окончены, нахождение истины связано с новыми находками и открытиями.
Интересно, что и после первых биологических открытий на протяжении многих лет именно «Витязь» был связан с исследованиями глубоководной фауны. Так, важную роль в ее изучении играет регистрация свечения, которое свойственно многим глубоководным морским организмам. В середине 70-х гг советскими и зарубежными специалистами были сконструированы специальные приборы – батифотометры, способные регистрировать даже очень слабые световые вспышки на глубине. С помощью батифотометров, конструкция которых предусматривала передачу на судно принятого светового сигнала по кабелю, удалось зарегистрировать вспышки на глубине 3700 м.
Дальнейшее увеличение длины кабеля не имело смысла. Это приводило в первую очередь к недопустимому усложнению и утяжелению всей конструкции, включая систему передачи сигнала на судно. Как же ученые вышли из положения? Участники рейсов «Витязя» – ученые красноярского Института физики Сибирского отделения АН СССР – создали автономный батифотометр, который мог бы опускаться с борта корабля на металлическом тросе. Прием и запись светового сигнала осуществляются прибором непосредственно в глубинах океана. Прибор был впервые опробован с борта НИС «Витязь». На глубину свыше 7000 м был опущен новый батифотометр. Прибор записал световые вспышки организмов, обитающих в царстве вечной ночи. Эксперимент увенчался успехом.
Что дали науке сенсационные находки «Витязя» на ультраабиссальных глубинах? Зачем они нам? Знание систематического состава ультраабиссальной среды исключительно важно для изучения особенностей распределения живой материи в биосфере, для определения путей эволюции живого на Земле.
Но дело не только в этом. При определении возраста глубоководных впадин океана их фауна является почти единственным надежным критерием. Профессор А. А. Аксенов утверждает по этому поводу, что стабильность условий жизни и невозможность переселения фауны из одной впадины в другую позволяют более надежно реконструировать ход геологической эволюции океана. Установлено, что фауна глубоководных желобов западной части Атлантического океана в районе Карибского моря имеет много общего с глубоководной фауной близлежащих районов Тихого океана. Значит, можно предположить, что в относительно недавнем геологическом прошлом существовала прямая связь двух океанов и не было Панамского перешейка.
В приведенном выше рассказе профессора В. Т. Богорова упомянуто о погонофорах. А ведь именно с экспедициями «Витязя» связаны важнейшие исследования по погонофорам, знаменующие их фактическое открытие для науки. Еще в 1914 г. крупнейший французский зоолог М. Коллери сообщил о загадочном существе, найденном в сборах голландской глубоководной экспедиции на судне «Зибога», работавшей в конце прошлого века в морях Малайского архипелага. Никто тогда не обратил внимания на его сообщение.
В первых экспедиционных рейсах «Витязя» впервые погонофоры были обнаружены в северо-западной части Охотского моря на глубине 3500 м, а затем в тропических районах Тихого и Индийского океанов. Позднее они были найдены и в Атлантическом океане.
Чем же удивительно это нитевидное животное, живущее в длинной хитиновой трубке? Профессор А. В. Иванов изучал эти существа в течение 20 лет и участвовал в ряде экспедиций на «Витязе». Это особый ранее неизвестный тип животных. За исследования в этой области профессор А. В. Иванов в 1961 г. удостоен Ленинской премии.
Сейчас установлено, что погонофоры – одни из древнейших животных, известных еще из палеозоя (570–220 млн. лет тому назад). Таким образом, они одни из немногих выживших древнейших животных, господствовавших миллионы лет назад. Погонофоры – наши дальние родственники, они очень близки к типу хордовых, а следовательно, и к позвоночным. Многие годы зоологи всего мира с интересом наблюдали за. исследованиями Иванова, ведь ему удалось восстановить целое звено в эволюции животного мира.
В настоящее время описано около 130 видов погонофор (в переводе – бородачей). Так они названы из-за хорошо развитого аппарата щупалец на переднем конце тела, напоминающих бороду.
Погонофоры в большинстве являются типичными обитателями абиссали и встречаются, как правило, на глубинах от 2000 до 10 000 м. Они ведут сидячий образ жизни. Погонофоры не способны покидать свою трубку диаметром до 3 мм и длиной от нескольких сантиметров до 1,5 м, так как не приспособлены к перемещениям на открытых пространствах. Однако внутри трубки они могут быстро и активно перемещаться, то высовывая передний конец тела со щупальцами из трубки, то уходя глубоко в нее. Длина трубки значительно превышает длину самого животного и не препятствует таким движениям.
Особенно интересна физиология питания этих животных. Оказывается, микроскопические организмы и Детрит (останки организмов, опустившиеся из поверхностной зоны океана) застревают в густой сети пиннул (выростки на щупальцах). А в межщупальцевое пространство выделяются пищеварительные ферменты и там же происходит переваривание пищи. Питательные вещества всасываются пиннулами, а затем поступают в кровь и разносятся по всему телу. Правда, было также предположение, что погонофоры всасывают также через поверхность тела органические вещества, растворенные в морской воде.
По определению профессора А. В. Иванова, погонофоры представляют собой совершенно исключительный пример свободноживущих (непаразитических) животных, лишенных кишечника и обладающих исключительно наружным пищеварением.
Безусловно, открытие и изучение этих удивительных существ расширило наши представления о формах живой материи и об ее эволюции на Земле.
Загадки марианского желоба
Неоценим вклад экспедиций «Витязя» в определение подлинной картины рельефа дна Тихого океана и его морей, в изменение батиметрической карты Индийского океана. Впечатляет даже перечень открытых глубинных геологических образований. Все началось с обследования Курило-Камчатского желоба, а позже были обнаружены обширные горные хребты и отдельные горы, протяженные долины и глубоководные впадины, многие из которых названы именами видных русских и советских ученых, флотоводцев, космонавтов.
На карте Тихого океана появились подводные возвышенности Обручева и Шатского, желоб и гора «Витязь», подводные хребты Академии наук СССР и Богорова, отдельные подводные горы Макарова, Вавилова, Бардина, Исакова, Папанина, Ширшова, Гагарина, Титова, Павловского. В Индийском океане с борта «Витязя» открыты хребты Восточно-Индийский и Ланка, целых 6 глубоководных желобов, гора Щербакова и много других подобных географических объектов.
С борта «Витязя» изучено 14 глубоководных желобов Тихого океана. Навсегда в истории океанологии останется определение максимальной глубины одного из них – Марианской впадины, которая является на сегодняшний день максимальной глубиной Мирового океана.
Это произошло во время проведения работ по плану Международного геофизического года в 1957 г. Участники экспедиции на «Витязе» проводили исследования глубоководной Марианской впадины. Что она одна из самых глубоководных, сомнений не было. Но какова ее максимальная глубина? Геоморфологи под руководством Г. Б. Удинцева, прошедшего в рейсах «Витязя» путь от аспиранта до доктора наук, поставили перед собой задачу отыскать эту максимальную глубину. Как это произошло, рассказывает участник этих работ И. М. Белоусов. «Эхолот показывает, что «Витязь» приближается к крутому склону. Возможности приборов на пределе. Иногда магическая линия глубины исчезает. Удинцев не покидает лаборатории. Здесь же толпятся многие другие участники экспедиции. Шумно и тесно. Бесстрастный эхолот рисует штрихи. Они медленно ползут вниз: 10 000 м, 10 200 м. Наконец, площадка ровного дна, эхолот показывает 10 600 м. Какая здесь глубина на самом деле – больше или меньше? Загвоздка в том, что прибор решает непрерывную формулу, в которую входит постоянная величина – скорость звука 1500 м/с. На самом деле она меняется с глубиной, она разная в каждом слое, она зависит от температуры, то есть плотности воды. Прибор всего этого не учитывает. Поэтому без поправки на скорость звука, вернее на ее отклонение от расчетной величины, на больших глубинах точные данные не получишь. Запись сделана. «Витязь» остановился. Спускаем за борт батометры и термометры. Эта операция займет около 8 часов. А потом надо отобрать из батометров пробы воды, определить соленость, ввести всевозможные поправки в температуру. Проходят сутки…»
Весь состав экспедиции работает с величайшим напряжением. Геоморфологи и геологи переживают свой звездный час. Еще бы! Вот-вот должно совершиться великое открытие, которое навечно будет закреплено на географической карте нашей планеты. Представляем снова слово И. М. Белоусову: «Удинцев и Зенкевич молча идут в свою каюту. Мы не видели их двое суток. Туда им отнесли гидрологические данные. Там рассчитывались и пересчитывались поправки. Потом Удинцев вышел и показал лист бумаги. На нем крупными цифрами написана измеренная глубина. Новая максимальная глубина Мирового океана 11 034 м (впоследствии данные были уточнены – теперь считается, что глубина Марианской впадины 11 022 м). Сколько акробатов нужно поставить друг другу на голову, чтобы первый стоял на дне, а самый верхний сумел подышать морским воздухом? 6299 человек. И даже если измерение глубины вести одним из семи чудес света – пирамидой Хеопса, то потребуется 76 ее близнецов, стоящих один на другом, чтобы вершина последней скалой возвышалась над морем…»
Ученые многих стран пытались обнаружить большую глубину на дне Мирового океана. В 1960 г. на дно Марианского желоба опустился батискаф «Триест». Гидронавты Жак Пиккар и Дональд Уолш известили, что достигнута глубина 11520 м. Но буквально через несколько дней было сообщено, что это ошибка. Фактически батискаф достиг дна на глубине 10 919 м.
В 1962 г. английское радио принесло весть, что британские географы на судне «Кук» измерили глубину к востоку от Филиппинских островов – 11523 м. Это сообщение было воспринято за рубежом с. восторгом. Но прошло некоторое время, и начальник экспедиции на «Куке» опубликовал извинение: произошла ошибка, глубина оказалась значительно меньшей. Максимальная глубина, измеренная с «Витязя», указана на карте Мирового океана – 11 022 м.
Славный путь и бесславный конец ветерана
«Витязь» побывал в десятках стран обоих полушарий. Зачастую участники его экспедиций оказывались первыми советскими людьми, посетившими эти страны или острова. На «Витязе» выполнены важные исследования по многим национальным и международным программам.
«Витязь» достойно носил звание флагмана советского экспедиционного флота почти два десятилетия, уступив его в 1966 г. новому кораблю науки «Академик Курчатов». Это было вполне закономерно, так как с 1949 по 1966 г. значительно выросло техническое оснащение экспедиционных судов, планы и программы экспедиций соответствовали новым задачам морской науки того времени. Но еще более 10 лет «Витязь» продолжал бороздить воды Мирового океана, делая свой вклад в раскрытие его тайн в тесном сотрудничестве с кораблями нового поколения.
Вспоминая сейчас о его рейсах, мы вполне обоснованно называем «Витязь» долгожителем, так как редкий экспедиционный корабль так активно служил советской науке целых три десятилетия. Все эти годы он был приписан к Владивостоку, откуда выходил в свои длительные походы и туда же возвращался из них, принося людям сведения о новых раскрытых тайнах океана. Жители Дальнего Востока гордились им и говорили ленинградцам: «У вас есть Аврора», а у нас «Витязь». Мы полагали, что, закончив срок своей морской службы, «Витязь» останется на Дальнем Востоке и будет установлен на вечную стоянку как музей морской науки у одного из причалов Владивостока. Однако дирекция. Института океанологии решила иначе: перевести его в порт европейской части СССР, а затем внутренними водными путями – в Москву и установить у одного из столичных причалов кая Морской музей.
7 марта 1977 г. дальневосточники прощались со своим любимым кораблем. Прощание «Витязя» с портом было торжественным и немного грустным. На митинг у борта судна собрались ветераны экипажа, находившиеся на заслуженном отдыхе, портовые рабочие, моряки. Под звуки оркестра буксир отвел корабль на середину бухты. Гудок «Витязя» разнесся над Золотым Рогом. Полукругосветный рейс (61-й по счету) начался… Пройди с попутными исследованиями по Тихому и Индийскому океанам, задержавшись для более детальных работ в Красном море, «Витязь» вошел в Средиземное море, прошел проливом Босфор в Черное море и завершил свой 14 210-мильный рейс в Новороссийском порту.
Два года «Витязь» базировался в Черном море, совершал короткие рейсы в Средиземное море. Но вот подошел финиш – пора отправляться на вечную стоянку. Экспедицию возглавил заместитель директора института доктор географических наук А. А. Аксенов, на борту ветераны «Витязя», участники прежних его рейсов. 17 февраля 1979 г. состоялись торжественные проводы: под оркестр курсантов морского училища «Витязь» покинул Новороссийск. Впереди были Марсель, Барселона, Лиссабон.
Последний 65-й рейс завершился 24 апреля в Калининграде. «Витязь» верно отслужил науке, теперь навечно стал к причалу. Предполагалось превратить его в судно-мемориал, на котором будет открыт музей Мирового океана, но этим радужным надеждам не суждено было сбыться. Как часто бывает, одна сделанная ошибка влечет за собой другие. Не нужно было отрывать судно от родного Дальнего Востока. В Институте решили поставить его на Неве, но ленинградцы отказались – он был для них чужаком. Остановились на Калининграде, но и здесь он тоже был чужим. У института не было ни средств, ни технических возможностей, чтобы выполнить эти планы. Так и стоит сиротливо в Калининграде бывший славный флагман советского экспедиционного флота, постепенно разрушаясь и ржавея.
Мы так подробно остановились на «Витязе» потому, что от него пошла современная история советского экспедиционного флота и что именно его экспедиции заложили первооснову широкого развития советских научных исследований в Мировом океане.
Глава II
На научной вахте в морях и океанах
Корабли науки, словно люди,
Выбирают в жизни трудный путь.
«Ковалевский» памятью нам будет
О годах, каких не зачеркнуть…
По волнам и жизни шли мы вместе,
Был нам другом, домом и судьбой.
Для науки лет и через двести
Будет он негаснущей звездой.
Загадки глубин Черного моря
В 1890–1892 гг. на Черном море работала русская гидрографическая экспедиция на судах «Донец» и «Запорожец». Ее руководителем был ученый И. Б. Шпиндлер. Когда в ходе работ впервые подняли на палубу опущенный в глубину на тросе медный батометр, то все присутствующие поразились его внешнему виду: медный цилиндр прибора почернел, а проба воды сильно пахла тухлыми яйцами.
Такими в дальнейшем оказались все пробы воды, поднятые с глубины более 150–200 м. Так было открыто наличие в глубинах моря мертвого слоя воды, насыщенного сероводородом – газом, присутствие которого в воздухе всего в количестве 0,002 % убивает птиц, а в количестве 0,1 % вызывает тяжелое заболевание людей.
Оказалось, что воды Черного моря состоят из двух слоев с разными соленостью, температурой и плотностью: верхнего, насыщенного кислородом, где возможна жизнь, и нижнего, более тяжелого и мертвого. Среди ученых преобладающим стало утверждение, что эти два слоя воды не перемешиваются и существуют как бы сами по себе.
Еще в. 1881–1882 гг. тогда еще капитан 2-го ранга С. О. Макаров (1849–1904, вице-адмирал, ученый и флотоводец) установил, что в Босфоре – проливе, соединяющем Черное и Мраморное моря, существует двойное течение: поверхностное за счет поступления более легких, менее соленых вод Черного моря в Мраморное, а по дну – за счет поступления более соленых и тяжелых средиземноморских вод из Мраморного моря в Черное.
Ученые предположили, что более соленая средиземноморская вода, поступая в Черное море, опускается на дно и вытесняет часть воды нижнего слоя наверх. В начале века было подсчитано, что, исходя из обьемов поступающих средиземноморских вод, полное обновление вод нижнего застойного слоя происходит не менее чем за 1500–2500 лет.
Отсюда ряд крупных ученых делали вывод, что Черное море является исключением из правил, в нем круговорот веществ явно нарушен, глубинные воды в течение значительного времени не обновляются. Далее они утверждали, что в результате этого содержание минеральных питательных веществ в верхнем слое незначительно и он не способен обеспечить расцвет производителя первичной органической продукции – фитопланктона (микроскопических водорослей), а как следствие и расцвет многих видов морских животных, находящихся на более высоких ступенях пищевой лестницы. Значит, зоной насыщенной жизни могут быть только прибрежные районы моря, где питательные минеральные вещества выносятся реками с суши.
Именно такую картину рисовала теория гидробиологу Владимиру Алексеевичу Водяницкому, член-корреспонденту АН УССР, когда в середине 30-х гг. он начал активно заниматься вопросами биологической продуктивности Черного моря.
Но сама жизнь, научные наблюдения явно свидетельствовали об ошибочности господствующей теории. Ведь и рыбаки, и ученые наблюдали в открытом море целые стаи дельфинов. В отдельные годы их количество еще более возрастало. А ведь дельфин – хищник, он питается рыбой. Согласно теории в открытом море рыбы очень мало, а дельфиньи стаи жили и процветали и своим существованием, своими веселыми играми у бортов проплывающих пароходов опровергали теоретические утверждения.
Все это и многие другие факты подталкивали вдумчивого ученого на размышления. Выкристаллизовывалась серьезная научная программа: определить поголовье дельфиньих стай в Черном море, установить, сколько они поедают рыбы, а затем двигаться вниз по пищевой цепи – определить, чем питаются рыбы, поедаемые дельфинами, сколько зоопланктона эти рыбы поедают, какова необходимая Концентрация фитопланктона – основной пищи зоопланктона. И наконец, подойти к основанию пищевой цепи и определить, сколько необходимо питательных минеральных веществ, чтобы фитопланктон, пища для зоопланктона, рос, образовывал органические соединения и размножался в необходимом количестве.
И сразу же возникал вопрос об источнике этих питательных веществ и механизме их выноса в верхние слои. Все расчеты приводили ученого к мысли о существовании механизма водообмена между нижними слоями воды, насыщенными питательными веществами, и верхними, где имелся кислород и существовала жизнь.
Как видим, рассмотрение вопросов биологической продуктивности черноморских вод требовало тщательного изучения характера водообмена между слоями: существует ли он в Черном море или нет, и если существует, то какова его интенсивность.
Профессор В. А. Водяницкий впоследствии рассказал, что в своих размышлениях он опирался на новую замечательную работу Николая Михайловича Книповича (1862–1939, почетный член АН СССР, известный русский и советский гидробиолог и гидролог) «Гидрологические исследования в Черном море». В ней были обобщены все опубликованные ранее материалы по Черному морю, а также результаты двух экспедиций – научно-промысловой под руководством самого Н. М. Книповича и гидрографической экспедиции Ю. М. Шокальского (1856–1940, известный русский и советский океанограф).
Еще до начала своей экспедиции Книпович тщательно проработал гидрологические материалы «первой черноморской глубомерной экспедиции» 1890–1892 гг. и установил, что во многих случаях глубинные поверхности равных температур и соленостей (изоповерхности) располагаются в Черном море не горизонтально, а в форме двух куполов – восточного и западного.
Из этого он сделал вывод, что в Черном море преобладают два кольцевых течения, движущихся против часовой стрелки (циклонально). Вследствие движений струй течений под воздействием вращения Земли их наружные области, обращенные к берегам, должны опускаться, а внутренние подниматься, что и вызывает куполообразное строение изоповерхностей в глубинах.
Это важнейшее открытие, сделанное чисто камеральным методом, получило среди океанологов название «велосипед Книповича» из-за сходства формы двух рядом расположенных кольцевых течений с колесами велосипеда и во многом определило направление дальнейших исследований на Черном море.
Оно подсказывало, что глубинные воды Черного моря не являются безнадежно застойными, а в какой-то мере подвижны и потому неизбежно подвержены медленным процессам перемешивания.
Книпович обратил большое внимание на существование довольно значительного промежуточного слоя, в котором содержание сероводорода постепенно уменьшается, а содержание кислорода увеличивается. Этот промежуточный слой является зоной смешения и взаимодействия сероводородной и кислородной водных масс, имеющей чрезвычайно большое значение для биологической продуктивности поверхностных слоев, пронизываемых солнечными лучами, в которых развивается фитопланктон.
Профессор В. А. Водяницкий все больше утверждался в мысли, что в глубинах Черного моря (как и в океанах) имеется высокое содержание питательных для фитопланктона веществ, образующихся в результате разложения падающих из поверхностных слоев отмерших организмов и экскрементов. А затем глубинные воды смешиваются с поверхностными и обогащают их питательными веществами.
Исследования, проведенные соратниками Владимира Алексеевича по Севастопольской биологической станции АН СССР, где он был директором, подтверждали эти предположения. Зоолог М. А. Галаджиев установил, что над большими глубинами моря наличие зоопланктона не меньше, чем в мелководном Каркинитском заливе. Особо порадовали В. А. Водяницкого работы микробиолога Ф. И. Коппа, который определил содержание в в поверхностных слоях моря микроорганизмов. Их оказалось в миллилитре воды до 2–3 млн. с биомассой 0,5 г, что вполне достаточно для питания и нормального развития зоопланктона. И что особенно важно, Ф. И. Копп обнаружил в верхнем слое воды мертвые нитевидные бактерии, происхождение которых явно связано с нижним бескислородным слоем. Значит, водообмен существует, раз их нашли в верхнем слое.
Выводы В. М. Водяницкого строги и бесспорны: дельфины съедают в год до 30Q млн. кг рыбы – это в полтора раза больше, чем ее вылавливали все рыбаки Черного моря в то время. Оттолкнувшись от этих цифр и от всех добытых фактов, Владимир Алексеевич высказывает соображения о биологическом балансе Черного моря уже исходя из новых соображений о масштабах водообмена слоев.
Эти и многие другие данные вошли в его статью «К вопросу о биологической продуктивности Черного моря», которая по независящим от него обстоятельствам и из-за цротиводействия недругов в те сложные годы появилась в печати только в мае 1941 г.
После окончания Великой Отечественной войны В. А. Водяницкий вернулся в Севастополь и вновь взялся за' решение проблемы водообмена в глубинах Черного моря. Предоставим слово ему самому: «Вновь берусь за черноморские проблемы, затронутые в моей работе 1935 г., опубликованной в 1941 г…Прежде всего вопрос о вертикальном перемешивании вод Черного моря, постановка которого могла показаться ересью…
Кстати, появляется и непосредственный повод для этого. В американском географическом журнале опубликована совместная статья двух гидрологов – американца Ф. Эллиота и турка О. Илгаза, в которой заново пересматривается вопрос о водообмене через Босфор, и в связи с этим подвергаются сомнению результаты босфорских исследований Макарова (1882) и Мерца-Меллера (1912). По мнению Илгаза и Эллиота, мраморноморские воды почти не попадают по дну Босфора в Черное море, так как путь им преграждает порог, расположенный в Черном море против устья пролива. Отсюда они сделали очень ответственные выводы и в отношении общей гидрологической структуры Черного моря, трактуя ее как устойчивую систему двух несмешивающихся водных масс – глубинной и поверхностной».
В. А. Водяницкий глубоко проанализировал баланс прихода средиземноморской воды через Босфор в Черное море, на котором основывались расчеты о 2500-летием периоде обновления глубинных слоев моря.
Галина Васильевна Воройская в своей книге о профессоре В. А. Водяницком ясно и доходчиво изложила основы расчетов водообмена, на которых основывались ученые ранее и которые разработал Владимир Алексеевич.
Первая схема была предельно проста: через Босфор из Средиземного моря в Черное за год поступает 200 км3 воды. Соленость ее – 36промилле (1 промилле соответствует содержанию 1 г солей в одном литре). Как Волее тяжелая и соленая, она опускается на дно и вытесняет столько же воды соленостью 21промилле из сероводородного слоя в верхний слой моря, который имеет соленость всего 18промилле. Если разделить количество воды в море (более 0,5 млн. км3) на количество вытесняемой (200 м3), то получится цифра 2500. При глубине моря в 2243 м выходит, что скорость перемешивания равна примерно 1 м в год.
Поделиться книгой: