Молодость древней науки
Шрифт:
В дальнейшем события переместились в Тихий океан, к Марианской впадине — самой глубокой на земном шаре.
В октябре 1959 года Огюст Пикар и океанолог Рехницер погрузились там на глубину более пяти с половиной километров. Достигнув дна, они увидели креветок, норки каких-то животных. А в январе 1960 года батискаф «Триест», на этот раз возглавляемый сыном профессора Пикара — Жаком Пикаром (в составе экипажа был американский моряк Дон Уолш), достиг глубины 10919 метров!
Многое было сделано в области абиссалогии в послевоенное время и старыми методами, путем исследования с кораблей.
Большие экспедиции снаряжали датчане, шведы. Широкую известность получили работы в Тихом океане советского экспедиционного судна «Витязь».
Что же известно нам об абиссальной зоне океана?..
Водная толща ее отличается инертностью, малоподвижностью,
Как мы видели, живые организмы в пределах абиссали существуют главным образом за счет «дождя трупов» — органического вещества, поступающего из зоны фотосинтеза. Но есть и другие источники питания. Например, многие планктонные животные совершают так называемые вертикальные миграции: то опускаются на несколько сот метров в глубину, то снова поднимаются к поверхности. Во время этих прогулок очень многие из них попадают в желудок к глубоководным рыбам. В пределах абиссали господствует огромное давление, накладывающее отпечаток и на свойства воды (например, при увеличении давления увеличивается способность воды растворять некоторые вещества), и на самих животных. Только глубоководные животные способны выдержать давление океанических глубин, но зато они нередко гибнут при уменьшении давления: глубоководных рыб, как правило, разрывает, они лопаются, когда их вытаскивают на палубу корабля. Поэтому состав органического мира океанических глубин заметно отличается от состава органического мира мелководных частей морей и океанов: в общем он беднее, но характеризуется своеобразными видами. В частности, имеются особые группы бактерий; их называют барофильные, которые приспособились к колоссальному давлению и живут только на больших глубинах. Малоподвижность воды привела к тому, что у многих видов животных образовались длинные, очень чувствительные усы — «антенны». Эти усы усиливают малейшее колебание воды и служат сигналом либо к бегству, Либо, наоборот, к нападению. Много в пределах абиссали и светящихся животных.
Но было бы неверно думать, что вся абиссальная толща совершенно однородна. Нет, сверху вниз она может быть подразделена по крайней мере на три части. Так, в самой верхней из них, до глубины 2000 метров, куда еще частично проникает солнечная радиация, преобладают мелкие веслоногие рачки, ниже, до глубины 6000 метров, крупные ракообразные (креветки, гамариды). Животные, населяющие эти глубины, окрашены в красноватый цвет. Фауна сверхокеанических глубин (более 6000 метров) отличается от всех других не только по составу, но и по окраске животных. Они окрашены в серые, грязновато-белые тона или вообще бесцветны.
Сложен газовый режим абиссали. Содержание кислорода там ниже, чем в зоне фотосинтеза, и это понятно. Однако любопытно, что на глубине около километра располагается почти совсем бескислородный горизонт, тогда как глубже количество его вновь увеличивается. Конечно, все эти изменения отнюдь не случайны, они объясняются изменениями с глубиной физико-химических условий. Каковы эти изменения, какие процессы протекают в абиссали, как влияют ее своеобразные условия на животных и бактерий и как органическая жизнь влияет на свойства водной толщи, — все это должна познать абиссалогия, наука, перед которой наше время поставило огромные и чрезвычайно увлекательные задачи.
До сих пор мы с вами «парили» в воде, не опускаясь на дно морей и океанов. А ведь дно океанов — это очень своеобразный участок биогеносферы, изучение его тоже составляет ближайшую задачу и геологии моря, и, конечно, абиссалогии. Сколь превратны были наши представления об океаническом дне, можно судить хотя бы по тому, что до недавнего времени ученые были уверены, что океаническое дно ровное, плоское, а оно оказалось почти таким же изрезанным, как поверхность суши!
Кристаллические чаши морей и океанов, выстланные илами, населенные различными живыми организмами, образуют еще один природный комплекс — донно-океанический. Под влиянием химических реакций, протекающих в илах (местами илы обладают радиоактивностью), химический состав воды в придонных областях изменяется и, кроме того, наряду с обычной водой там скапливается так называемая тяжелая вода — химическое соединение, очень сильно отличающееся от обычной воды и способное оказывать отрицательное воздействие на жизнь.
В придонных горизонтах океана живут рыбы, в процессе своей жизнедеятельности непосредственно связанные с дном; на поверхности илов обитают своеобразные животные — бесцветные, с приспособлениями для того, чтобы удерживаться на жидких и вязких илах. Толща илов населена животными-илоедами и бактериями. Все животные, населяющие глубины более двух километров, живут в осмосе с внешней средой, то есть имеют проницаемую кожу и давления для них как бы не существует. На глубинах, даже превышающих 10 000 метров, обнаружены голотурии, актинии, морские анемоны, многощетинковые черви (полихеты), некоторые виды моллюсков, ракообразные, погонофоры — недавно открытые, близкие к хордовым. На тех же глубинах в Филиппинской впадине, например, в одном грамме сырого грунта содержатся сотни тысяч и миллионы бактерий! Это позволяет думать, что при незначительной общей массе животных (вероятно, около грамма на квадратный метр) бактерии грунта являются для них значительной кормовой базой.
Дно океанов, разумеется, неоднородно, и по целому ряду признаков можно произвести его районирование. Например, в связи с изменением природных условий в океанах выделяются три глубинные зоны:
1) сублиторальная (материковая отмель, до 200 метров),
2) батиальная (материковый склон, до 2000 метров),
3) абиссальная (до максимальных глубин океана).
При районировании дна океанов учитывается донная морская фация. Наш крупный океанолог М. В. Кленова определяет фацию как «участок морского дна с одинаковыми физико-географическими условиями, исторически сложившимися в процессе геологического развития водоема, и с одинаковым составом флоры и фауны».
Донно-океанический комплекс играет важную роль в круговороте веществ и занимает своеобразное положение среди других комплексов биогеносферы. Дело в том, что в его пределах органические остатки переводятся в неорганические. Это объясняется особенностями донно-океанического комплекса, в верхних горизонтах которого преобладают окислительные реакции (слой, имеющий кислород), а в нижних — восстановительные (слои, лишенные кислорода). Попадающие в анаэробные условия органические остатки не сгнивают; в этих своеобразных условиях продуктами биохимических процессов являются твердые или коллоидальные тела. В результате перемешивания грунта различными животными граница между окислительной и восстановительной средой нарушается, и поэтому образуются тела, богатые свободной химической энергией. В масштабе всего земного шара процессы, идущие в донно-океаническом комплексе, приводят к накоплению минералов. По словам выдающегося естествоиспытателя В. И. Вернадского, там ежегодно отлагаются миллионы тонн карбонатов кальция и магния, кремнезема, водных окислов марганца, сложных фосфатов кальция (фосфориты) и т. п.
Едва только ученые наладили подводное фотографирование дна океана, как были обнаружены скопления железомарганцевых конкреций. И не какие-нибудь случайные скопления, а огромные участки дна Тихого, Атлантического, Индийского океанов оказались покрытыми сплошными россыпями руд! Их запасы только на поверхности дна определены в 300–350 миллиардов тонн. Содержание железа и марганца в этих рудах достигает 40–60 %, и, кроме того, в них содержится кобальт, никель, медь, радиоактивные и различные редкие элементы. Безусловно, что уже сравнительно недалеко то время, когда эти подводные залежи руды приобретут большое практическое значение (США приступили уже к их добыче в Тихом океане).