С каждым годом становится все яснее, что будущее человечества, развитие его хозяйственной жизни, его науки будет связано с непрерывно возрастающим научным и хозяйственным освоением морей и океанов.
Биологические ресурсы и исследования мирового океана настолько велики, что изложить подробно в такой небольшой статье невозможно. Поэтому остановимся только на нескольких моментах этой огромной проблемы, огромной системы научных исследований. Трудно говорить о научном и хозяйственном освоении океанов, если не иметь в виду своеобразия физических и химических свойств их огромной водной массы. Мы знаем, что объем воды в морях и океанах равен 1370 млн. км3, но далеко не всегда представляем себе эту величину. Недаром говорят, что нашу планету правильнее было бы называть не планетой Земля, а планетой Океан.
Все процессы, протекающие в океанах и морях, в основном определяются особенностями этой водной массы — ее огромным объемом, перемешиваемостью, теплоемкостью, идеальной способностью растворять самые различные химические соединения, наличием в ней солей; насыщенностью ее жизнью, остатками и продуктами жизнедеятельности живых организмов. Все процессы и явления в Мировом океане взаимосвязаны и взаимообусловлены — и сейсмические, и акустические, и оптические явления, и формирование донных отложений, и химические реакции, протекающие в тесной связи с растительным и животным миром океана.
Неправильно было бы думать, что фауна, населяющая моря и океаны, идентична фауне, с которой мы соприкасаемся на суше. Это совсем разные фауны, и те группы, которые мы знаем на суше, — насекомые, паукообразные, клещи, дождевые черви, амфибии, рептилии, птицы — в океане почти не представлены. Моря и океаны населяет около 180 тыс. видов живых организмов. Это радиолярии и фораминиферы из простейших, губки, кишечнополостные, различные черви и ракообразные, мшанки, плеченогие и иглокожие из многоклеточных. И рыбы, и млекопитающие в огромном большинстве не те, что на суше и в пресных водах. При этом фауна морей и океанов чрезвычайно древняя, ее история насчитывает несколько миллиардов лет. ,3а последнее время установлен возраст биогенных осадочных пород, имеющих древность 3,5 млрд. лет. Та фауна, которую мы знаем на суше, — фауна молодая, возраст ее определяется несколькими сотнями миллионов лет для беспозвоночных и, вероятно, уже гораздо меньше, со среднего мезозоя, для позвоночных животных.
В океанах и морях поверхностную зону, населенную растениями, определяют примерно в 100—200 м. Можно считать, что объем продуцирующей толщи гидросферы, по крайней мере, в 1000 раз больше, чем объем почв земного шара, производящих зеленую растительную массу. Если же учесть, что морская растительность почти целиком состоит из зеленой массы — «благородных» элементов, а в наземной они составляют меньшую часть, то эта разница станет еще больше. При этом годовая продукция донных организмов в прибрежной полосе морей и океанов умеренных зон нередко достигает 1000—1500 ц/га, и в водной среде непрерывно идет процесс разрушения и созидания новых поколений живых организмов. Планктонные водоросли также могут давать под гектаром поверхности моря несколько сот центнеров в год.
Правда, если мы от побережий удалимся в центральные части морей и «океанов, количество растительных и животных организмов будет уменьшаться. В центре океана планктона в десятки, сотни, а иногда и тысячи раз меньше, чем в прибрежной зоне. Чем это объясняется?
Плодородие почв и поверхностной толщи океанов и морей определяется количеством питательных веществ, которые могут использоваться организмами. В почвах запасы этих веществ крайне ограничены, и для поддержания плодородия на высоком уровне необходимо систематически вносить в почву новые массы удобрений. «Основной капитал» — запас веществ, определяющих уровень плодородия в почвах, очень мал по сравнению с «оборотным капиталом» — количеством веществ, необходимых для однолетней вегетации.
Совсем иное в океанах: в морской воде растворены в избытке все вещества, необходимые для растительной вегетации. В поверхностной зоне фотосинтез обычно идет недостаточно. В глубинах же океанов за многие прошедшие тысячи и миллионы лет накопились поистине грандиозные количества «удобрений». В этой «кладовой» хранятся неисчерпаемые запасы биогенных элементов — солей азота и фосфора и другие. Достаточно сказать, что растения верхней зоны морей и океанов ежегодно потребляют не более 0,01 процента запасов питательных солей, хранящихся в глубинах. В данном случае «основной» капитал огромен по сравнению с «оборотным».
Большая часть органических веществ, сосредоточенных в морских организмах, после гибели их опять поступает в морскую воду, так же как и продукты жизнедеятельности. Таким образом, живые организмы возвращают в воду заключенные в их телах различные вещества, кроме той пока ничтожной их части, которую извлекает из океана человек. Запасы веществ, служащих основой плодородия, в океане непрерывно восстанавливаются.
Но все эти необходимые для фотосинтеза вещества быстро потребляются в поверхностных водах и накапливаются в глубоких слоях моря, возврат из которых не так прост. В поверхностную зону океана, где возможен фотосинтез (в верхние 50—200 м), поступает лишь ничтожная их часть.
Количество биогенных элементов, которое поступает в верхние слои из глубин, зависит от циркуляции воды в океане. Когда мы говорили выше об уменьшении плотности растительного планктона с удалением от берегов, мы имели в виду именно уменьшение количества питательных веществ, которое ставит предел развитию растительной жизни. Если бы этих веществ было достаточно, то и в центральных частях океанов растительности было бы столько же, сколько и у побережий. А следом, за растительностью развиваются и другие звенья жизненной цепи — мир беспозвоночных и рыбное население.
Искусственным путем, внося питательные вещества сверху пока еще никто морей и океанов не удобряет. Вряд ли об. этом возможно говорить реально — слишком много понадобилось бы для этого удобрений. Однако для отдельных более или менее отчлененных частей морских бассейнов; 5то практически возможно.
Но необыкновенное развитие современной техники сделает реальным поднятие на поверхность богатых питательными веществами вод с глубины 300—500 м. Этим была бы разрешена важнейшая проблема повышения плодородия морей и океанов.
Таким образом, морская фауна очень разнообразна, и ей свойственны все первозданные качества, характерные для мира животных.
Наука знает немало дискуссионных вопросов, и вопрос о возрасте океана один из них. Это совершенно ошибочное мнение, как думают некоторые, что будто бы океан существует только с мезозойского времени. В столь краткий срок никак не уложить историю фауны океана, которая представляет черты глубочайшей древности и значительной примитивности. Ископаемые морские организмы известны с докембрия. Одна из интереснейших деталей современной морской фауны — это существование глубоководной фауны. Экспедиционное судно «Витязь» в многочисленных плаваниях проводило изучение глубоководной фауны до таких больших глубин, до которых могли достигнуть его тралы и сети.
Наибольшая известная глубина океана немного более 11 км, у нас в Курило-Камчатской впадине — около 10 км. Мы почти что у себя дома, в сотне километров от Курильских островов, находим великолепную глубоководную фауну, которую можем изучать, не преодолевая огромных пространств океана.
Фауна больших глубин прежде всего имеет огромный интерес для биолога, для решения ряда очень важных биологических проблем. Она является замечательным объектом для изучения процессов видообразования и приспособления к своеобразным условиям существования. Кроме того, вся толща океанских вод (средняя глубина океана около 4000 м) имеет одну очень характерную особенность: на суше все животные сосуществуют с растениями. В океане, если опуститься на глубину 100 м, вы уйдете из верхней продуцирующей зоны, населенной мельчайшими одноклеточными водорослями — фитопланктоном, и попадете в царство мрака, где никакие растения существовать не могут и весь океан до самых глубин населен только животными и бактериями, питающимися за счет тех трансформированных органических веществ, которые возникли в результате жизнедеятельности растительных организмов в верхнем слое океана. Они кормят весь океан. В глубинах океана господствует устойчивость всех условий, почти совершенно неизменяемые соленость, температура, высокое давление. Глубина океана — это колоссальная по объему естественная барокамера, в которой все жизненные процессы протекают при высоком давлении. Мы же знаем, например, из физики, из металлургии, как меняются все основные качества металлов при повышенном давлении. Должны меняться также химические и биологические процессы.
Приспособление организмов к этим своеобразным условиям уже само по себе является интереснейшей проблемой для изучения, которую мы не можем постигнуть, исследуя наземную фауну.
То, что мы знаем о глубоководной фауне, ее систематический состав, морфологические и физиологические особенности, говорит о глубочайшей ее древности.
Хочется указать на одну характерную особенность в распределении глубоководной фауны. — ее разреженность. Если у побережий количество животных определяется килограммами на 1 м2 и все они густо заселены, то если перейти в глубинные центральные части океана, то там количество животных убывает до десятков миллиграмма на 1 м2, т. е. уменьшается в миллион раз. Животные распределены чрезвычайно редко, и с этим связаны специфические приспособления. Развиваются органы очень тонких ощущений, улавливающих слабейшие колебания воды, света, запаха. Многими другими качествами обладает глубоководная фауна, изучение которых — увлекательная задача для исследователя. Изучение океана и населяющей его жизни ныне выходит в число научных проблем номер один, связанных как с важнейшими проблемами высокой науки, так и с проблемами сугубо практической значимости.
Со школьной скамьи мы знаем, что жизнь есть особая форма существования материи. Жизнь в океанах и морях гораздо многообразнее, чем на суше. В океане обитает 180 тыс. видов животных и растений. Живые организмы составляют биологические ресурсы Мирового океана. По своей ценности они занимают 75% всей продукции, добываемой в морях и океанах. Если химические и минеральные ресурсы Мирового океана действительно безграничны и могут миллионы лет обеспечивать человека различными материалами, то биологические ресурсы океана, во-первых, ограничены и, во-вторых, находятся во власти человека. Человек может их увеличить я уменьшить, улучшить и ухудшить. Мы ведь знаем, чем больше и лучше человек работает на поле, тем больший поручает урожай. Почему? Потому что биологическая продуктивность ноля при хорошем уходе ретивого хозяина выше.
Неверно думать, что океан можно удобрять или как-то искусственно воздействовать на его продуктивность. Слишком грандиозны эти процессы. Мы знаем о роли экспедиционного флота в исследовании океана, в частности, о работах научно-исследовательского судна «Витязь». На основании этих работ, а также работ, проведенных другими учреждениями и учеными, мы сейчас можем сказать, какова же биологическая продуктивность Мирового океана, в чем ее принципиальное отличие от условий на суше. Продуцирующей частью океана так же, как и на суше, являются растения, в данном случае водоросли, но не крупные водоросли, а мельчайшие одноклеточные водоросли планктона. Их годовая производительность, их урожай превышает 500 млрд. т в год. Часто мне задают вопрос, где лучше урожаи — на суше или в океане?
Если брать урожай по весу, то на суше, а если по продуктивности — в океане.
Дело в том, что эти водоросли делятся пополам в среднем почти один раз в сутки. Поэтому, если их потребители — рачки или рыбы — будут съедать каждый день половину, то это не отразится на общем количестве этих водорослей. Примерно так они и съедают. Причем в Океане получилось своеобразное сбалансирование. Большая часть потребителей фитопланктона днем уходит на глубину 100—300 м, т. е. глубже зоны обитания водорослей, а ночью всплывает на поверхность. Ночью рачки питаются. Зато днем одноклеточный фитопланктон успевает за счет фотосинтеза размножиться вдвое. Надо только иметь в виду, что количество фитопланктона изменяется в течение года и по широтам.
Мы часто зачарованы голубой краской глобуса. Тем, что 2/3 поверхности нашей планеты является океаническим. Но в силу особенностей биологической продуктивности, которая является самым характерным качеством живой материи, отличающей ее от мертвой материи, обширные области океана очень бедны жизнью. Для большей продуктивности нужны условия, которые не всегда бывают одинаково благоприятны.
Какие же условия нужны?
Прежде всего свет, а свет глубже 100 м распространяется в недостаточном количестве для фотосинтеза. Значит, на большей глубине фотосинтеза нет. Первичная продукция осуществляется только в верхнем стометровом слое.
Второе, что нужно, это питательные соли: азот, фосфор и другие элементы, подобные земным удобрениям, о которых заботятся перед весенним севом. Эти удобрения необходимы и для одноклеточных водорослей, потому что процессы фотосинтеза происходят почти одинаково как на суше, так и в море. В верхнем слое все время потребляются эти питательные соли, а глубже нет. Следовательно, нужно из глубины поднять их вверх. Никакие реки не в состоянии внести такого количества питательных солей, чтобы поддержать высокую продуктивность океана. Их роль сказывается только в прибрежных районах. В океанах существуют районы, где в силу течений, т. е. физического фактора, поднимаются огромные массы глубинных вод. Эти грандиозные поднятия глубинных вод происходят независимо от географической широты.
Следовательно, важно знать, где находятся районы с выходом глубинных вод. Сейчас эти районы более или менее известны. Оказалось, что районы с высокой биологической продуктивностью составляют примерно около 20—25% поверхности Мирового океана. Очевидно, в этих продуктивных районах можно ожидать и богатые уловы.
В настоящее время мировые уловы составляют 55 млн. т рыбы и в небольшом количестве других животных. Сейчас все страны стремятся увеличить свои уловы. Советский народ знает решения XXIII съезда КПСС о том, что Советский Союз собирается в текущую пятилетку увеличить на 50—60% уловы рыбы и в будущую пятилетку удвоить их. Но эти уловы легче взять в продуктивных районах. Поэтому исследование продуктивности морей и океанов, возможность ее прогнозирования являются одной из важнейших задач наших дней.
Возникает вопрос: во сколько раз можно увеличить уловы без ущерба для воспроизводства?
Очевидно, что в 2 раза. Но даже это возможно только при рациональном ведении промысла. Сложность в том, что необходимо ввести согласованный с разными странами план эксплуатации биологических ресурсов океана.
Можно привести много примеров, когда в погоне за наживой были уничтожены ценные животные. Напомню судьбу китов. Так, некогда обширные стада китов обитали на севере Атлантического океана, в Баренцевом море. На Шпицбергене в XVIII в. был обширные поселения китобоев. Но всех китов выбили, остались только скелеты, разбросанные по берегам Шпицбергена. Сейчас главный китовый промысел идет в Антарктике, но, и он сохраняет свое значение только в результате международного соглашения о норме добычи.
В наши дни с развитием техники рыболовства такая же судьба может постигнуть и многих важнейших промысловых рыб. Человек стал властелином океана. Ему не страшны ни его просторы, ни глубины. Ему подвластны рыбы и другие ценные животные океана и водоросли, растущие в прибрежной зоне.
Так как большинство рыб мигрирует, то неумеренный лов в одном месте или несогласованный лов одним государством может привести к подрыву запасов. Приведу два примера. Так, у берегов Норвегии идет промысел молодой сельди. Поэтому к северу и в Баренцево море приходит мало взрослой сельди. Норвегия вылавливает негодную в пищу рыбу, из которой можно получать только технические продукты, а советские рыбаки не могут добыть полноценную крупную сельдь. Другой пример — лососевые рыбы Дальневосточных морей. Они идут на икрометание в реки. Япония развила интенсивный лов их в море на путях миграции на нерест. Формально лов шел не в территориальных советских водах, но наносил нашему отечественному рыболовству огромный ущерб. Скоро, однако, стала падать и эффективность японского промысла.
Таких примеров можно привести много. Только при рациональной эксплуатации биологических ресурсов и систематической работе по их улучшению возможно держать мировое рыболовство на высоком уровне.
Я коротко рассказал о биологических ресурсах морей и океанов, о рациональном подходе к использованию их богатств.
Есть еще один очень важный вопрос, связанный с загрязнением морей. Загрязнение морей имеет свою специфику, отличную от загрязнения вод рек, поскольку морскую воду мы не пьем. Но дело в том, что загрязнение вод губительно для морских рыб. Кроме того, загрязнение нефтью неприятно для морских курортов. По этому поводу недавно газеты писали о гибели американского танкера у берегов Европы. Были высланы флотилии военных судов, которые боролись с распространением нефти в сторону курортов и береговых акваторий. В последнее время загрязнение морей нефтепродуктами стало всемирным бедствием. Нужно сказать, что 10 г нефти в кубометре воды уже губительны для икры рыбы. Сейчас из дизельных установок на морских судах и с палуб танкеров ежегодно в море смываются или выбрасываются миллионы тонн всяких нефтяных отходов, а это, как видно из примера, сильно снижает продуктивность флоры и фауны океана. Вот почему для всестороннего использования богатств океана необходимо содружество ученых всех стран мира.
Авторы: Л. А. Зенкевич, В. Г. Богоров, члены-корреспонденты АН СССР