Глубины мирового океана чем важны эти исследования
Глобальное потепление, антропогенная нагрузка и другие изменения, происходящие на планете, не могут не сказываться на состоянии океана. Что происходит в этой огромной системе и как меняется его биоразнообразие мы узнали у члена-корреспондента РАН, руководителя Лаборатории структуры и динамики планктонных сообществ Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Александра Леонидовича Верещаки.
– По последним данным, океан изучен только на 2-7%, хотя на его долю приходится 70% всей поверхности Земли. Почему так?
Я бы даже усилил это утверждение и сказал, что океан изучен на 0%. Когда мы хотим что-то изучить, то задаем вопросы. Например, каково биоразнообразие океана (я буду говорить про биологию, потому что я океанолог-биолог)? И мы не сможем ответить на этот вопрос, хоть и есть оценки, но они приблизительные. Если мы зададим вопрос о том, как идет поток энергии и за счет чего живут организмы в океане, и тут можно ответить только примерно. И, наконец, если мы спросим, сколько всего видов живет в океане, то тоже не сможем ответить на этот вопрос. У каждого будет свой ответ. Поэтому ни на один из вопросов мы не сможем ответить однозначно.
Второе – вы сказали про площадь океана, и еще одна важная характеристика – объем. Смотрите, суша – это 29% поверхности Земли. Какова толщина биосферы? А в океане его средняя глубина – почти 4 километра. Если переводить не в процент площади, а в объем биосферы, то увидим, что океан – это около 95% обитаемой биосферы. При этом эта часть биосферы практически не изучена.
– Проблема малоизученности океана в технологических недостатках или в его размере?
Размер не главное, потому что, когда был Советский Союз, корабли ходили по всему океану. Можно было обловить все глубины и любые районы Мирового океана. Сейчас же мы ищем законы Мирового океана под фонарем, где светло. Можно опираться на слова президента о том, что Арктика – это наше все, стратегический регион, это все близко и можно изучать, но изучение Арктики важно и полезно с прикладной точки зрения. Это мало имеет отношения к тому, какие вопросы надо ставить перед всем Мировым океаном.
Представьте дачный поселок, который мы хотим изучить: кто там живет и как. И есть фонарь около нашего дома (это наша стратегически важная территория). Мы здесь ищем, смотрим как кто живет и радуемся, что вроде бы делаем науку. Но при этом мы не будем знать, кто живет в поселке, тем более в лесу за поселком. Для этого нужны большие экспедиции и большие корабли. Последние из них формировала еще союзная Академия наук, а сейчас они отсутствуют.
– Какая часть Мирового океана наиболее интересна науке сейчас?
Любая. Если вы возьмете глобус, то увидите маленькие частично изученные мелководные бассейны, и вот сравните их с объемами всего Мирового океана, который определяет климат на нашей планете, и поймёте, что это маленькая, ничтожная часть. Мы стараемся находить возможности изучать глубоководные зоны Атлантического океана. В прошлом году совсем неформально решили поступить. У нас было два гранта РНФ и очень хороший капитан с частной яхтой, который предложил сделать невозможное и изучить глубоководный планктон на глубине полтора километра с маленькой яхты. Это был ноябрь прошлого года, разгар ковида, мы прилетели в ЮАР, сели на яхту и взяли пробы юго-западной части Индийского океана. Этого никто никогда не делал. Возможно, это путь решения проблемы, по крайней мере, для нас. Сейчас мы ведем переговоры, чтобы звезды снова сошлись и удалось на яхте проехать в океан для сбора проб.
– Такие исследования решают какие-то прикладные задачи?
Прикладное значение может быть в том, что мы лучше узнаем биоресурсы океана: сколько рыбы можно поймать, каковы средние запасы на разных глубин? Наши последние исследования пару лет назад – мы опубликовали статью после экспедиций в Атлантическом океане, где показали, что биомасса креветок на 1-2 порядка больше, чем думали. И она сопоставима с биомассой рыб. То есть это потенциально промысловый ресурс. Либо кормовой, потому что не все они вкусные для нас, для людей.
– Исследования прямо влияют на экономику?
Данные, которые мы получаем о повышенных запасах планктона, должны быть переоценены. Соответственно, думаю, модели и климатические прогнозы могут быть значительно скорректированы.
– Разработка ресурсов негативно сказывается на биоразнообразии океана?
Задача – обеспечить мониторинг процессов, происходящих в момент разработки ресурсов и отследить: при каких условиях разработка сказывается на биоразнообразии, а при каких – нет. Для тех масштабов, в которых разрешено производство, экспертиза показывает, есть негативное влияние или его нет. Добывать ресурсы со дна океана – это безвредно, если делать это разумно и под контролем.
В основном это делают геологи, потому что это георесурсы. Есть срединноокеанические хребты, где идет интенсивное рудообразование. Там образуются такие рудные тела, и их пытаются разрабатывать. Но поскольку гидротермы – это такая точечные и уязвимые экосистемы, то там производится мониторинг, чтобы понять: можно разрабатывать или нет.
Еще более противоречивая история с железомарганцовыми конкрециями, которые тоже на дне океана. Как их добывать и в каких масштабах? Но пока в этом плане тревогу бить рано.
– Ученые какой страны продвинулись дальше всех в изучении океана?
Если позволите, вернусь на век с небольшим назад. Я буду говорить конкретно о биологии. В конце XIX века был шок, когда обнаружили, что на глубине более сотни метров есть жизнь. И когда провели исследование близ склонов Англии, то все были в шоке, и это стало стимулом к изучению глубин океана. Дальше стало интересно: есть маленькая страна Дания, которая стала примером того, как исследования может делать частный бизнес. Все вы знаете пиво Карлсберг, и один из основателей этого концерна решил потратить деньги на изучение Мирового океана. Маленькая страна провела замечательные глубоководные исследования и собрала пробы с глубин до нескольких сотен метров, обнаружив, что там есть жизнь.
Унылый глубоководный пейзаж. Только одинокий плавниковый осьминог оживляет его
Фото представлено спикером
После распада СССР была интересная инерция небольшая. В начале 1990-х годов у меня, как и у многих молодых людей, было искушение уехать за границу. И один из факторов, который меня остановил – нельзя было проводить исследования так, как у нас. То есть, у нас были корабли, но денег уже не было. Звезды сошлись так, что под руководством академиков Н.П. Лаверова и М.Е. Виноградова учёные нашего института и команда аппаратов «Мир» за счет денег иностранцев смогли осуществлять экспедиции в Атлантику. Тогда я не понимал, какой это был подарок для меня. Если с современными методами и средствами оказаться во времена тех экспедиций, то можно было бы сделать еще больше, но это время не воротишь. Тем не менее, в том числе, с аппаратами «Мир» было сделано много. Мы тогда исследовали очень интересный эффект. Кроме обнаружения жизни на глубинах океана, еще одно важное открытие современности – это гидротермы. Вы об этом не слышали?
– Нет, расскажите.
В двух словах, океан устроен так: наверху есть свет, тепло и биогены – грубо говоря, это удобрение, которое мы используем на огороде, чтобы росли цветочки. Но вместо цветочков растет фитопланктон, удобрений мало, но они естественного происхождения, фитопланктон растет, часть энергии падает вниз и за счет этой фотосинтетической энергии и живет океан. Считается, что 10% уходит в глубины океана, хотя это теперь подвергается сомнению, 1% доходит до дна и 0,1% захоранивается в осадках. Это очень примерная схема. Вся толща океана зависит от того, что происходит наверху. Есть интересное исключение, когда за счет движения литосферных плит создается ситуация, когда океаническая вода может уходить глубоко вниз, под большим давлением растворять породы и подниматься вверх. И среди таких пород есть соединения серы, метана, которые создают условия не для фотосинтеза, а хемосинтеза. Он был известен давно, но что он принимает такие формы за счет гидротермальных флюидов и существует подводная жизнь – узнали недавно. Эти системы были открыты в 1970-х годах в Тихом океане, в 1980-х в Атлантике. И в 1990-х годах с помощью аппаратов «Мир» мы сумели подключиться и кое-что сделать: открыли множество новых видов, семейств, посмотрели функциональное устройство.
– Часто в интернете можно найти ролики, на которых загадочные существа, случайно найденные людьми. Правда ли, что в океане обитают существа неизвестные науке?
Вот у нас в лаборатории 10 с небольшим человек, как вы думаете, открываем ли мы новые существа?
– Думаю, что да. Особенно с учетом того, что океан огромен.
Открываем. И много. У нас есть замечательная группа, которая по несколько видов, групп или семейств каждый год описывает, всего мы больше сотни описали. Прямо сейчас описываем новый род глубоководной креветки.
– Несмотря на то что океан изучен недостаточно, известно точно, что в нем уживается целый мир организмов. Расскажите, пожалуйста, об этом.
Микроорганизм – это термин очень плавающий. Грубо говоря, в океане есть эукариоты, у которых есть настоящее ядро и серьезно устроенный геном. Маленькие представители – инфузории, которых мы проходили в школе, а большие – мы. Хотя геном инфузории устроен сложнее нашего. Это одна группа организмов, которую мы можем увидеть, пощупать и посчитать. Об этой группе мы что-то знаем. Мы знаем, что фитопланктон едят рачки, которых потом едят креветки и рыбы, далее – более крупные организмы. На каждой из этих стадий трофического цикла, как мы знаем, процентов 10-20 энергии используется, остальная органика удаляется из организма. Все это опускается вниз и это органическое вещество доходит до самого дна. Так океан и живет.
Есть и другая группа – прокариоты. Их в большинстве даже нельзя увидеть. Крупных бактерий можно увидеть, но вы представляете, как выглядит гребневик или рыба, которых подняли с глубины? Часто от них мало что остается. А от голой клеточки не останется ничего. Поэтому единственный способ их исследования – метагеномный анализ. То есть, мы анализируем всю ДНК толщи воды. Берем капельку воды, кружку воды, ведро воды и смотрим, какая ДНК там есть. И уже с использованием биоинформатических методов соотносим с ДНК организмов, которые известны. Это перспективное направление, которым мы даже пытались заниматься в 2000-х годах.
– Это не баркодинг?
В каком-то смысле да, это метабаркодинг.
– Есть много легенд и исторических случаев, когда тонули огромные корабли. Меняют ли они биоразнообразие?
Да. Я бы рассказал две истории. Первая связана с тем, что до того, как нашли гидротермы, нашли еще интересные виды жизни. Скажем, в Средиземном море затонуло судно с горохом. Все не так просто: горох и древесина в процессе разложения выделяют соединения, которые являются основой хемосинтеза. Поэтому вокруг кораблей существуют сообщества похожие на те, что наблюдаются на гидротермах. Более того, могу сказать, что большой кит, акула или тюлень – это в своем роде корабль. После смерти он погружается на дно и начинает разлагаться. В океане есть группа «стервятников», некоторые рыбы и рачки, которые на больших расстояниях слышат звук жующих челюстей. И на эти остатки китов или акул сплываются все они и устраивают пир. Далее остаются кости, которые являются источником хемосинтеза, которые тоже выделяют жиры, разлагаются, происходят сложные процессы, дающие основу хемосинтеза. И вокруг этих остатков китов возникают целые сообщества, аналогичные тем, что живут на гидротермах. В конце XX-го века американцы специально затапливали тела мертвых китов, брали пробы и наблюдали за развитием таких гидротермальных сообществ.
Все это касается деревянных кораблей, которые сейчас не плавают. Но есть и металлические. Мне повезло: в 1990-х годах я опускался и на «Титаник», и на «Бисмарк». «Титаник» очень сильно обрастает, сейчас прошло больше ста лет как он затонул, но в 1990-х было меньше, конечно, но вот палуба превратилась в очень рыхлую структуру. На ней сидели и актинии – вполне себе жизнь была.
Титаник второе столетие лежит на дне, но тарелки как новые
Тайны мирового океана: методы исследования морских глубин
Мировой океан был и остается одним из самых загадочных мест нашей планеты. Даже космос покорен человеком настолько, что там можно побывать в качестве туриста. Но мировой океан не спешит раскрывать своих тайн. Загадочные существа, сумевшие приспособиться к жизни глубине океана, поражают человеческое воображение.
Методы исследования мирового океана
Человечество относительно недавно занялось исследованиями океана. Существует специальная наука — океанология, специализирующаяся на исследованиях океана.
История
Полтора века назад океанское дно представлялось исследователям как огромная равнина, на которой нет ничего. Некоторые даже полагали, что оно является неким порталом между нашим и другим миром, поэтому первые исследования океана пытались направить именно на его дно.
Первое серьезное исследования было организовано в 1822-1826 годах британскими учеными. Судно под названием «Челленджер» с командой ученых отправилось в экспедицию с целью изучения океанских глубин. Исследователи измеряли глубины с помощью свинцовых шаров весом около центнера. Но метод был далеко не совершенен: шар очень медленно отпускался и неточно определял глубину.
В начале двадцатого века появились эхолоты. Это устройства, позволяющие измерять глубину с помощью звукового импульса, который отталкивается от морского дна. Такое измерение занимает всего несколько секунд. Эхолотами были снабжены практически все суда, измерения проводились в ходе движения судна.
Современная система измерения глубины океанского дна носит название «Глория» и проводит измерение океанских глубин широкими полосами.
Активные исследования океана начались после окончания Второй мировой войны. В 1950-1960 годах была выявлена природа океанского дна: это открытие перевернуло представление человека о Земле. Открытия доказали относительно молодой возраст океана и факт движения литосферных плит, благодаря которому облик планеты меняется и сейчас.
В 1963 году судно «Резолюшен» впервые совершило бурение на большой глубине — 8300 метров. Эта возможность помогла исследователям получить новую информацию об океанском дне.
Современные исследования
В настоящее время для исследования применяются современные аппараты, такие, как батискаф и батисфера.
Батискаф — это самоупраляемый аппарат, оборудованный кабиной для экипажа и специальными прожекторами. Аппарат опускается на океанское дно. Корпус батискафов состоит из легкого металла, в нем расположен специальный балласт и жидкость, которая легче воды. Это позволяет батискафу свободно перемещаться по дну. Система жизнеобеспечения рассчитана на экипаж до трех человек.
Батисфера представляет собой стальной шар, который опускают на стальном тросе с борта корабля. Батисфера также оборудована специальными отсеками для экипажа и исследовательской аппаратурой.
Глубоководные аппараты очень прочные, ведь на большой глубине им приходится выдерживать огромное давление: от 800 до 1000 атм. Примерно такое давление на батискаф создадут два опущенных на него авианосца!
В последние десятилетия на глубине 10-20 метров устанавливают специальные лаборатории, которые снабжены всем необходимым оборудованием. Для исследования океана специальной аппаратурой оснащаются и подводные лодки. Также в изучении океанских глубин принимают участие специальные суда, самолеты и спутники Земли.
Для того, чтобы получить наиболее полные сведения, исследователи разных стран объединяются. Изучение Мирового океана имеет большое значение для поиска полезных ископаемых, рыболовства и судоходства.
Как снимают документальные фильмы
Съемка на глубине 8-10 тысяч метров — задача не из легких. Однако человечество решило и эту задачу. Современные батискафы и глубоководные субмарины оснащены множеством камер, что дает возможность снимать трехмерное видео, а также для съемок используется мощнейшее осветительное оборудование, ведь на океанском дне царит кромешная темнота.
Загадки
Океан всегда притягивал человека своей неизвестностью. Несмотря на то, что в последние десятилетия океанография очень продвинулась в своем развитии, некоторым загадкам, связанным с океанскими глубинами, человек так и не нашел объяснения.
Бермудский треугольник
Загадочное место, именуемое Бермудским треугольником, располагается рядом с одноименными островами и Флоридой. Первыми жертвами загадочного места стали члены экипажа военного самолета в 1945 году. Пилоты до последнего выходили на связь с диспетчером и говорили, что на них надвигается «белая вода». Далее самолет бесследно исчез вместе с людьми, которые были на борту. Борт, направленный им на помощь, постигла та же участь.
В общей сложности в Бермудском треугольнике исчезло около 50 военных и морских судов. В 80-е годы прошлого века случаи исчезновения стали гораздо реже.
Марианская впадина
Марианская впадина является самым глубоким местом на Земле относительно уровня моря.
Ее глубина составляет более 11 тысяч метров, а давление на дне превышает атмосферное в 1100 раз!
Казалось бы, в таких условиях жизнь невозможна, но некоторые факты говорят об обратном.
Американские исследователи столкнулись с шокирующей ситуацией: глубоководный аппарат с металлическими стенами толщиной 15 сантиметров опускался на дно Марианской впадины. Как только он достиг крайней точки, исследователи услышали страшный скрежет. Аппарат начали тут же поднимать на поверхность. Увидев его, команда пришла в ужас: батискаф был сильно помят, в некоторых местах даже отстала краска, а трос, на котором его погружали (его толщина 20 сантиметров), был почти полностью перекушен. К сожалению, пострадавший борт не был оснащен камерами, и о причине столь серьезных повреждений можно только догадываться.
Подобная история произошла и с немецкими учеными. При спуске борта «Хайфиш» случилось нечто, что до ужаса испугало всю команду: аппарат внезапно прекратил движение, а камеры начали фиксировать существо, похожее на огромного ящера, который пытался прокусить судно. Команда не растерялась и отпугнула монстра мощным осветительным прибором, после чего он скрылся и больше не появлялся.
В 90-е годы прошлого столетия возникло множество легенд и невероятных историй о Марианской впадине: браконьеры рассказывали о том, что в этом месте часто видно свечение, мелькание огней, а иногда судно начинает буксовать, будто натыкаясь на что то.
Летучий голландец
Многие матросы утверждают, что видели призрак корабля, что по их мнению, сулит большую беду. В 19 веке всего за несколько лет было зафиксировано 1826 обращений, связанных с летучими голландцами. И по сей день мореплаватели рассказывают, что видели в море загадочный корабль без огней.
Волна-убийца
Волна-убийца долгое время относилась к разряду морских суеверий, однако в настоящее время ученые нашли неопровержимые доказательства реальности существования этого природного явления. Волна-убийца представляет собой внезапно возникающую огромную волну высотой 20-30 метров: это высота девятиэтажного дома. Предсказать время и место появления волны невозможно, а ее мощная сила представляет опасность даже для современных лайнеров.
Первый случай столкновения человека с этой страшной волной задокументирован в 1933 году. Жертвой волны стал американский военный корабль. Стихия настигла борт в водах Тихого океана. Члены экипажа, которым удалось выжить, рассказывали о внезапно возникшей волне высотой 24 метра. По их словам, стихия исчезла так же внезапно, как и появилась.
Последнее нападение волны было зафиксировано в 1995 году: экипаж английского лайнера попытался оседлать огромную волну высотой 30 метров, но судно сильно пострадало.
Гигантские обитатели
В открытом океане человеку иногда приходилось встречаться с огромными загадочными существами.
В 1976 году американские исследователи проводили работы неподалеку от Гавайских островов, закинув на глубину 165 метров два трала. Внезапно судно начало сильно вести в сторону: члены экипажа поняли, что в оборудовании запутался кто-то из морских обитателей. Подняв тралы на судно, ученые испытали настоящий шок: в ловушку попалась огромная акула, ее длина составляла около пяти метров, а вес 750 килограмм. Огромная пасть акулы была широко раскрыта, ее обрамляли толстые губы черничного цвета. Акула была доставлена на сушу и изучена специалистами: оказалось, что животное принадлежит к классу тихоходных фильтраторов, но, в отличие от своих сородичей, обитает исключительно на больших глубинах.
В настоящее время многие моряки рискуют пересекать большие расстояния на небольших лодках. Это дает из возможность близко созерцать океанскую гладь и видеть то, что происходит в ней. Английский мореплаватель Джон Риджуей рассказал о необычном случае, который произошел с ним в открытом океане: Джон вместе с напарником в ночное время переплывали на небольшой лодке от полуострова Кейп-Код до Ирландии. Напарник спал, а Джон был на веслах. Далее со слов Джона:
«Ночь была темная, даже луна не освещала морскую гладь. Я спокойно работал веслами и смотрел на воду. Вдруг нечто, похожее на торпеду, стало быстро приближаться к нашему судну. От страха я не мог вымолвить ни слова, даже крик застыл у меня в горле. Существо быстро настигло нас, ударилось о лодку и исчезло в глубине воды».
В дальнейших рассказах об этой загадочной ситуации Джон утверждал, что длина зверя, преследовавшего его лодку, была около одиннадцати метров.
Ужасающая находка была обнаружена 2012 году в районе Тоямского залива. Местные рыбаки выловили гигантского кальмара: длина его тела составила 30 метров, а вес — одна тонна. Такое животное запросто может проглотить небольшое судно.
Другие тайны
Множество тайн и загадок таят в себе морские глубины. Ученые шутят, что подводный мир изучен хуже, чем обратная сторона Луны, и это действительно так: жизнь океана изучена человеком всего на пять процентов.
Саргассово море
Еще одно загадочное место нашей планеты, которое часто путают с Бермудским треугольником. Феномен этого места заключается в том, что вода здесь двигается по часовой стрелке, образуя гигантскую воронку. Кроме того, здесь часто можно увидеть миражи: например, солнце одновременно на востоке и на западе. Ранее мореходцы рассказывали, что здесь можно встретить плотоядные водоросли. Разумеется, таких хищников там нет, однако мелкие водовороты, вызванные сейсмической активностью, вполне могут вызвать крушение небольших судов.
Море дьявола
В Тихом океане есть место под названием Море дьявола, оно не отмечено ни на одной карте, однако известно всем мореплавателям, и суда стараются обходить его стороной. Здесь происходило и происходит большое количество кораблекрушений, часто внезапно возникают сильные бури, которые меняются зыбью. Участок океанского дна здесь сейсмически активен, часто и быстро происходит формирование вулканических островов. Кроме того, здесь очень высокая циклоническая деятельность: часто бушуют тайфуны и тропические циклоны.
Водоворот Мальстрема
Это место располагается в Норвежском море. Феномен заключается в том, что ежедневно два раза в сутки здесь возникает водоворот, сила которого в сотни раз превышает силу обычных океанских течений. Интересно, что примерно раз в полгода водоворот внезапно меняет свое направление.
Неопознанные подводные объекты
В Персидском заливе есть место, где периодически возникают огромные светящиеся вращающиеся круги. Ранее ученые объясняли их появление свечением планктона, которое вызвано подводными землетрясениями. Однако эта теория не объясняет правильной формы светящихся объектов и исходящих от них ярких лучей.
Возможные объяснения
Загадки Мирового океана давно терзают умы ученых. Загадочным явлениям, связанным с исчезновением самолетов и кораблей в аномальных зонах, есть несколько объяснений.
Вот некоторые наименее фантастические из них:
Интересные факты
В настоящее время множество усилий прикладывается учеными для изучения Мирового океана, однако до сих пор он изучен не более, чем на пять процентов.
Вот несколько интересных фактов об этой загадочной части нашей планеты:
Видео
Посмотрите интересное видео о тайнах Мирового океана.