08 сентября 2019 Просмотров: 522
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Размер шрифта: AAAA

«Счастливы страны, владеющие холодноводными морями»

Чего ждать человечеству от океанских глубин?

Глубины морей, еще вчера недоступные для человека, становятся местом неожиданных столкновений. И речь не только о схватках кашалотов с гигантскими кальмарами, но и о противоречиях между государствами. Почему именно сейчас ученые разных стран стали активно исследовать морские пучины, рассказал профессор Владимир Малахов.

Владимир Малахов — зоолог, морфолог и эмбриолог. Доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, профессор, завкафедрой зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ и завлабораторией биологии морских беспозвоночных Дальневосточного федерального университета ДО РАН

— Владимир Васильевич, в последние дни героем публикаций многих СМИ стала глубоководная пиявка, которую обнаружили на Дальнем Востоке. Почему она наделала столько шума? В чем важность открытия и как оно состоялось?

Владимир Малахов, зоолог

Владимир Малахов, зоолог

— Открытие сделали участники международного морского проекта KuramBio, в котором участвует Россия. В экспедиции ученые собрали большое количество глубоководных образцов — они теперь обрабатываются научными группами в разных странах. Пиявка, о которой идет речь, добыта в районе Курило-Камчатского желоба немецким исследовательским судном Sonne. Она представитель так называемых рыбьих пиявок (они питаются кровью рыб и крупных ракообразных) и относится к новому для науки виду Johanssonia extrema. Длина ее тела — 58 миллиметров, что очень много, потому что обычно размеры подобных пиявок колеблются от 10 до 25 миллиметров. Пиявка и рыба черный макрурус, на котором она питается, были найдены на очень большой глубине — почти 9 километров. Это само по себе интересно, но в данном случае еще важнее тот факт, что этот проект — один из серии масштабных глубоководных экспедиций, которые в последнее время активно проводят в мире.

— Почему для работы был выбран именно Курило-Камчатский желоб?

— Курило-Камчатский желоб — часть большой системы желобов, которая проходит по западной границе Тихого океана. Здесь из глубин земли поднимается поток лавы, которая формирует молодую земную кору на дне океана. Толщина молодой океанической коры всего 5–7 километров, а толщина материковой коры — 35 километров. При столкновении с краем массивной материковой литосферной плиты тонкая океаническая плита погружается под нее. В этих местах и формируются желоба — глубокие ущелья на дне океана. Если глубина ложа океана — 4–6 километров, то в желобах глубина океана достигает 10–11 километров. Курило-Камчатский желоб имеет максимальную глубину чуть меньше 10 километров, а Марианский желоб (он входит в ту же систему желобов на западе Тихого океана) — 11 километров. Это самые большие глубины на Земле.

— В какой мере мы знаем, что представляют собой эти глубины?

— Можно сказать, что мы только начинаем освоение этого пространства. Знаете, сколько человек побывало в космосе? Несколько сотен. А на дне глубочайших впадин в океане? Несколько человек. Так где же находятся неизведанные миры?

Исследования больших глубин Мирового океана начались не так давно. Первая экспедиция, в которой были проведены глубоководные траления, это рейс знаменитого судна «Челленджер» в конце ХIХ века. Тогда исследователи вообще ничего не знали о глубоководном океане. Одни считали, что там нет никакой жизни из-за большого давления и отсутствия кислорода, другие предполагали, что там обитают «живые ископаемые», то есть организмы, которые давно исчезли на малых глубинах, и рассчитывали поймать живых трилобитов. Трилобитов они не поймали, зато привезли огромное число новых видов и, главное, показали, что на многокилометровой глубине есть жизнь.

— А когда в России приступили к изучению морских глубин?

— В 1930-е профессор К.М. Дерюгин организовал экспедиции по исследованию Дальневосточных морей СССР и провел глубоководные траления в Японском море, обнаружив там интересную и богатую фауну. После Великой Отечественной СССР получил в качестве репарации от Германии госпитальный пароход «Марс», который был переоборудован в морское исследовательское судно, получил название «Витязь» и выполнил 65 рейсов под флагом Академии наук СССР. Именно «Витязь» первым в мире поднял живых существ с глубины 11 километров. Позднее к нему присоединились несколько специально построенных советских исследовательских судов. Можно сказать, что во второй половине ХХ века СССР был одной из лидирующих держав в области изучения Мирового океана.

 

Одну из основных задач советской океанологии ведущий океанолог страны, заведующий нашей кафедрой и один из создателей Института океанологии АН СССР, академик Лев Зенкевич формулировал как исследование биологической структуры Мирового океана. В ходе этих исследований, в частности, выяснилось, что биологические ресурсы Мирового океана вовсе не так уж неисчерпаемы.

— Океан оказался не столь густо населен?

— До того как были проведены эти широкомасштабные исследования, энтузиасты от науки умножали биомассу, объем которой был известен в прибрежных районах Северной Атлантики, на всю площадь Мирового океана и получали колоссальную величину. Из таких расчетов делали вывод, что Мировой океан неисчерпаем и сможет прокормить многие десятки миллиардов людей. Но оказалось, что это не так. Я много раз бывал в рейсах, когда судно шло из Петропавловска-Камчатского в Веллингтон, в Новую Зеландию почти по меридиану, и видел такую картину. Когда берешь пробу планктона в Охотском море у острова Сахалин, сетка буквально рвется от настоящей морской «каши» из живых организмов. Но когда двигаешься к югу, картина меняется. После 40-го градуса толща воды пустеет. Сетка проходит 100 метров и не приносит почти ничего. Да и внешне океан пустеет, ни летучих рыб, ни черепах, ни птиц. Потом что-то появляется в районе экватора, а затем опять пустые широты, и только при приближении к высоким широтам в южном полушарии, у берегов Новой Зеландии и дальше к Антарктиде снова появляется богатый планктон, рыбы, птицы и киты. Выяснилось, например, что огромная часть Индийского океана, который мог бы кормить густонаселенные страны по его берегам,— это океанская пустыня.

— С чем это связано?

— Это очень просто — там нет зимы. В полярных морях и морях умеренной зоны весной и летом в верхних слоях воды, куда проникает солнечный свет, происходит буквально взрыв жизни. Микроскопические водоросли (так называемый фитопланктон) разрастаются, поглощая биогенные элементы — азот и фосфор. Водоросли потребляются мелкими рачками (зоопланктоном), их едят рыбы, рыб ловят тюлени, китообразные, ну и человек со своими орудиями лова включается в эту цепочку. Зимой вода охлаждается, тяжелеет и уходит в глубину, а на смену ей приходит глубинная вода, богатая азотом и фосфором. И весной поверхностные воды оказываются удобренными, снова начинается бурное развитие фитопланктона и т.д. В тропических морях вода теплая, а значит, и легкая круглый год, зимнего перемешивания там не происходит. Поэтому там, в поверхностных слоях воды тропического океана, азот и фосфор давно исчерпаны, водоросли развиваться не могут, а значит нет рачков, рыб и т.д. Мы с вами привыкли к картам в Меркаторской проекции (как в географических атласах.— «О»), а на них полярные области выглядят очень обширными. На самом деле это не так. Вот посмотрите на глобус: вы видите, что тропические районы Мирового океана занимают огромную площадь, а холодноводные моря полярных областей вовсе не так велики. И счастливы те страны, которые владеют холодноводными морями. Так что моря РФ — это морская житница, которая имеет огромное экономическое значение. Кстати, одним из самых продуктивных морей является Охотское море. И когда заходит разговор о том, что японцы хотят получить южные Курильские острова, нужно понимать, что речь не столько о земле, сколько о море. Пока острова наши, Охотское море остается внутренним морем России, и мы имеем право на все его биологические, минеральные и нефтегазовые ресурсы. Кстати, в свое время США в одностороннем порядке признали Мексиканский залив своими внутренними водами.

— А что происходит с объемом биоресурсов?

— Вот уже 50 лет вылов рыбы в мировом океане не меняется: он составляет порядка 80 млн тонн рыбы в год и примерно 10 млн тонн нерыбных ресурсов (креветок, водорослей и др.). Цифра эта колеблется от года к году, но не сильно. Поверхностный океан больше дать и не может. В 1960 году население Земли было около 3 млрд, а сейчас — без малого 8 млрд. А океан продолжает стабильно давать прежний объем рыбной продукции. Вот почему растет цена на морскую рыбу. В наши дни основным источником прироста рыбной продукции является аквакультура — искусственное разведение рыбы, в основном пресноводной, но и морской тоже. Лидером этого рынка уже много лет является Китай. Но по качеству рыбу, выращенную искусственно, нельзя сравнить с дикой. В аквакультуре используются гормоны роста, искусственные корма и антибиотики. Поэтому сейчас перед учеными во всем мире где-то уже явно, а где-то подспудно стоит задача — заглянуть в глубину. Есть надежда, что в Мировом океане могут оказаться области, богатые неосвоенными биологическими ресурсами.

Кто живет в глубинах океана

— Что мы знаем сегодня о глубоководной фауне? И насколько наши знания позволяют ее использовать?

— Традиционно мы считаем, что глубоководный океан бедно населен. Дело в том, что практически все органическое вещество создается в самом верхнем слое воды — около 50 метров, а ведь средняя глубина Мирового океана около 4 километров. Так что «население глубин» питается тем, что падает сверху, а перепадает им не много. Теоретически, на больших глубинах не должно быть много рыбы или других животных.

Но есть некоторые противоречащие теории наблюдения. Вы знаете, что есть усатые киты и есть зубатые киты. Усатые киты питаются мелкими организмами планктона. Так, например, усатые киты в Антарктике поедают криль, мелких рачков-эуфаузиид, длиной 4–5 сантиметров. Когда усатых китов почти всех перебили, возникла идея добывать криль, которым питались эти гиганты. Но оказалось, что если сложить стоимость оборудования, сетей и горючего, которое нужно потратить на добычу криля, то он становится золотым. Сейчас в магазинах можно увидеть баночки с китовым лакомством, но стоят они отнюдь не дешево. И кстати, криль не слишком полезен, так как панцири рачков содержат избыток фтора. Киты с фтором справляются, они давно этим делом занимаются и уже адаптировались. Разок в неделю баночку криля можно скушать, но если есть его каждый день, возникнут проблемы со здоровьем.

Зубатые киты — хищники. Маленькие зубатые киты — дельфины, а большие — это кашалоты. У них большая квадратная голова с очень узкой нижней челюстью. Во время охоты кашалот ныряет на глубину примерно километра. Кого он там ловит? Добычей кашалотов становятся гигантские кальмары Архитейтисы. Это настоящие морские чудовища, их длина порядка 15–18 метров. Не знаю, удалось ли когда-нибудь такому кальмару поймать человека, но вот человеку поймать этого гиганта до сих пор не удалось. В руки человека попадали только мертвые кальмары, чаще всего их обрывки, извергнутые умирающими в судорогах подстреленными кашалотами. Там, на глубине 1 километр, в почти полной темноте, гигантский кальмар прекрасно видит и чувствует наши неуклюжие тралы и ловушки и спокойно уходит от них. Но ведь кашалотов били целые флотилии, то есть их было очень много, значит и организмов, которыми кашалоты питаются, должно быть много, по теории, не менее чем в 10 раз больше.

— Кальмар, в свою очередь, тоже кого-то ловит…

— Да, водорослей там нет, значит есть довольно много живности. Несколько лет назад начался промысел антарктической рыбы-клыкача. Эта очень крупная рыба длиной порядка двух метров живет на километровой глубине и тоже составляет объект охоты кашалота. У нее великолепное бело-кремовое мясо, которое уже прозвали белым золотом Южного океана. На мировом рынке килограмм мяса клыкача стоит примерно 50–60 долларов (в Москве, кстати, он стоит дешевле). Ловить клыкача не просто: приходится использовать ярусы — это длинная прочная леска, длиной в десятки километров, к которой на стальных поводках привязаны крючки с наживкой. Леска с грузами опускается на большую глубину, а затем ярус вынимается на борт судна с пойманными рыбами. Лов клыкача — очень трудное и опасное занятие, так как он происходит у самой кромки антарктических льдов.

— Какие еще биологические ресурсы реально извлечь из океана?

— В наши дни исследователи обращают внимание на так называемые звукорассеивающие слои. Это очень интересное явление, которое в свое время интересовало военных. В океане на глубине примерно от 200 до 500 метров есть слои, от которых отражаются лучи эхолотов. Что же отражает звуковые лучи? Это крошечные плавательные пузыри планктонных рыб — светящихся анчоусов-миктофид. Эти небольшие рыбки (всего 10 сантиметров длиной) образуют огромные плотные скопления. Днем миктофиды находятся на глубине порядка 500 метров, а ночью поднимаются на 300–200 метров. Как известно, именно на этих глубинах «обитают» и атомные подводные лодки, что теоретически позволяет их спрятать под звукорассеивающими слоями. А сегодня организмы из этих слоев стали интересны как потенциальный источник белка. Тут встает много проблем по организации лова, но если эти проблемы будут решены, то только за счет светящихся анчоусов человечество получит до 90 млн тонн дополнительной рыбной продукции.

Иными словами, изучение биологических ресурсов глубоководного океана вполне оправданно. Численность населения Земли увеличивается, спрос на рыбную продукцию и ее цена растет, поэтому растет интерес ученых к изучению новых ресурсов Мирового океана.

— Глубоководные обитатели имеют целый ряд интересных свойств. Например, часть из них отличается гигантскими размерами, что подтверждает и найденная пиявка. С чем это связано и как они вообще выживают при таком давлении?

— Таких групп животных, которые бы встречались только на больших глубинах, практически нет. Обитатели больших глубин имеют близких родственников среди мелководной фауны. В некоторых случаях мы сталкиваемся с примерами так называемого глубоководного гигантизма. На малых глубинах рачки-изоподы имеют размеры 5–6 сантиметров, а на глубине в несколько километров обитает гигантская изопода, внешне напоминающая обыкновенную мокрицу, но размером 30 сантиметров. Рачки-бокоплавы обычно не превышают 2–3 сантиметров, но на глубине 7 километров живут бокоплавы до 34 сантиметров длиной. Гигантский глубоководный кальмар — тоже пример глубоководного гигантизма. Чем объяснить их необычные размеры? Глубоководные животные обитают при низких температурах (на больших глубинах не только темно, но и холодно — около 2 градусов выше нуля, причем даже под экватором) и в условиях недостатка пищи. Они редко питаются. Например, бокоплавы и рачки-изоподы поедают трупы крупных рыб и китов, оказавшиеся на морском дне, а это случается нечасто. Им приходится запасать питательные вещества, а это легче делать крупному организму.

Большие размеры нужны и для того, чтобы обеспечить успех размножения, ведь яйца надо снабдить огромным запасом желтка, чтобы молодь была сразу большой и способной питаться так же, как взрослые. Для этого надо не только иметь крупные размеры, но еще и долго жить, чтобы много раз размножаться в надежде, что хоть когда-нибудь потомство выживет.

Российские аппараты «Мир» изучали морских обитателей на глубинах свыше 6 тысяч метров

Российские аппараты «Мир» изучали морских обитателей на глубинах свыше 6 тысяч метров

Фото: РИА Новости

Кстати, многие морские обитатели — настоящие долгожители, и не только глубоководные. Морской окунь, которого мы привыкли видеть на прилавках, доживает до 205 лет — это тоже глубоководная рыба, которую промышляют на глубинах от 150 до 500 метров. Морской еж из Красного моря со звучным названием Стронгилоцентротус францисканус живет до 200 лет. А морской двустворчатый моллюск, широко распространенный в российских арктических морях, Арктика исландика живет более 400 лет. Возраст самого старого экземпляра этого моллюска составляет 507 лет. Он вылупился из яйца в 1499 году, в период правления китайской династии Мин и вскоре после открытия Америки Колумбом, а попал в руки исследователей, определивших его возраст (и, увы, лишивших его жизни) в 2006-м! Не удивительно, что этому моллюску, героически принесшему свою долгую жизнь на алтарь науки, присвоили (посмертно) собственное имя — Мин.

Впрочем, изучение морских глубин сегодня актуально далеко не только с точки зрения биоресурсов. Интересы многих стран устремлены в наши дни к минеральным ресурсам морского дна — нефти, газу, рудам ценных металлов.

Время собирать камни

— Это как-то связано с особенностями залегания?

— В глубоководных условиях, при холоде и большом давлении, марганцевые и железистые бактерии могут создавать конкреции — это такие продолговатые желваки или бляшки размером 5–20 сантиметров. Внутри них обычно находится ядро, на котором поселяются бактерии. Очень часто это акулий зуб. И кстати, я не раз находил внутри крупных конкреций зубы гигантской вымершей акулы-мегалодона. Это треугольные, зазубренные по краю, блестящие треугольные пластины черного цвета высотой около 10 сантиметров, настолько острые (хотя акула вымерла около 1 млн лет назад), что, выковыривая зуб из конкреции, я сильно порезался. Бактерии откладывают вокруг ядра концентрические слои окислов металлов: железа, марганца, кобальта, меди, золота и др. Оказалось, дно Мирового океана буквально усыпано такими конкрециями. Недавно я был с научным визитом в Институте глубоководных исследований Академии наук Китая на острове Хайнань. Китайские коллеги разработали целый парк глубоководных тракторов и бульдозеров. Это подводные роботы, которые предназначены для сбора конкреций на океанском дне. Подводные роботы — сейчас это одно из главных направлений исследований в области морских технологий. У нас в России этим активно занимаются на Дальнем Востоке в Институте проблем морских технологий ДВО РАН, Национальном научном центре морской биологии им. А.В. Жирмунского и других институтах.

Кто действительно открыл главный закон химии океана

 

Другое важное направление — новые месторождения углеводородов. Оказывается, существуют организмы, которые могут быть индикаторами подводных месторождений нефти и газа. Это открытие имеет свою историю. Еще в начале ХХ века были найдены удивительные морские черви зибоглиниды, которые не имели рта и кишечника. В нашей стране изучением этих загадочных червей занимался известный зоолог академик Артемий Иванов. Он участвовал в экспедициях на том самом «Витязе», нашел и описал более 100 видов зибоглинид, подробно изучил их строение, но тайна питания зибоглинид оставалась нераскрытой до 1980-х.

Разгадка пришла с неожиданной стороны. В 1960–1970 годы военные разработали глубоководные обитаемые аппараты — миниатюрные подводные лодки, способные опускаться на глубины в несколько километров. Предназначены они были для изучения аварий атомных подводных лодок и иных вовсе не мирных задач. Так, созданный американскими батискаф «Альвин» нашел на глубине 800 метров водородную бомбу, которую в 1966-м потерял у берегов Испании американский бомбардировщик.

А в конце 1970-х «Альвин» послужил науке — геологи использовали его в исследованиях зоны подводного вулканизма в районе Галапагосских островов в Тихом океане на глубине около 3 километров. Никто не предполагал, что в зоне активного вулканизма, где со дна океана бьют струи нагретой до 400 градусов воды, обогащенной сероводородом и солями тяжелых металлов, может найтись что-нибудь живое. Каково же было удивление ученых, когда на глубине около 3 километров через иллюминаторы подводного аппарата они увидели скопления гигантских червей, обитавших в белых трубках с торчащими из них алыми щупальцами. Вокруг ползали крабы, плавали рыбы, словом был подводный райский сад. Ошеломленные исследователи так и назвали это местонахождение Райским садом, и так оно фигурирует до сих пор в научных изданиях. Российские ученые из Института океанологии Российской академии наук использовали для изучения районов подводного вулканизма свои глубоководные аппараты «Мир» и «Пайсис». Как оказалось, эти черви — тоже зибоглиниды, и они тоже не имеют ни рта, ни кишечника. А внутри этих червей обнаружился крупный орган — трофосома, в клетках которого обитали сероводород-окисляющие бактерии. Они окисляли сероводород и за счет полученной энергии синтезировали органическое вещество. Точно так же поступают зеленые растения, но они используют для этого энергию солнечных лучей, а все другие организмы используют органическое вещество, созданное растениями. Вся жизнь на Земле зависит от Солнца. А вот черви-зибоглиниды живут в полной темноте, и поселяющиеся в них бактерии используют совсем другой источник энергии — вулканическую энергию Земли. Ученые открыли не просто новых червей, они открыли новый тип живых сообществ, они открыли «жизнь без Солнца». Ну и, конечно, вспомнили, что русский зоолог Артемий Иванов тоже описывал у своих тоненьких червей какой-то странный орган — медианный целомический канал. Как оказалось, в этом органе обитают бактерии, но окисляют они не сероводород, а метан. А где на морском дне могут быть просачивания метана? Ну ясно где — в районах подводных залежей нефти и газа!

— То есть черви — это индикаторы нефти и газа?

— Так и есть! Одно из направлений работы нашей кафедры сейчас — создание карты распространения зибоглинид в Мировом океане, но прежде всего — в наших российских морях. Мы уже сделали такую работу для Охотского моря, получив явные совпадения с уже известными залежами, будем пытаться создать такую карту для морей Ледовитого океана. Меня очень вдохновляет этот проект, ведь судя по распространению зибоглинид, у человечества есть еще немалые ресурсы нефти и газа на больших глубинах Мирового океана. Дно Мирового океана еще очень мало изучено. Если собрать и сложить вместе все пробы, собранные орудиями лова за всю историю изучения глубоководных районов Мирового океана, мы получим площадь, приблизительно равную одному футбольному полю. Словом, нас ждет еще много открытий.