В Институте океанологии РАН поделились планами по изучению Мирового океана
Все наше ресурсное будущее находится в Мировом океане! В первую очередь океан нас кормит. Причем не только той пищей, которую мы видим на столе: он дает нам биологическую массу, которая превращается в корма для аквакультур и сельскохозяйственных животных. Дает нам соединения для создания новых лекарств. Здесь же находятся богатейшие нефтяные и газовые месторождения, необходимые для высоких технологий металлы. Здесь — фабрика климата, который мы так хотим научиться предсказывать на долгие годы вперед!
тестовый баннер под заглавное изображение
И при этом мы знаем об океане далеко не все, — космос, и тот изучен лучше, чем то, что скрывают под собой 1,4 миллиарда кубических метров воды, занимающие 72 процента поверхности планеты.
В этом году ученые празднуют 80-летие Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН, чьи сотрудники являются первооткрывателями многих тайн океана. Погрузимся и мы ненадолго в морскую тематику с руководителем научного направления «Экология морей и океанов» института, академиком РАН Михаилом Флинтом.
Океан с давних веков привлекал внимание мореплавателей-путешественников, торговцев, географов. Люди открывали новые материки, добывали пищу, прокладывали водные транспортные пути. Чуть позже начались научные исследования — стало интересно, как устроена водная толща. В нее опускали термометры, отбирали пробы воды и дна сначала архаическими, потом более современными приборами и поняли, что океан не просто гладкая чаша с водой — у него есть своя сложнейшая структура, своя флора и фауна. Но именно в Институте океанологии Академии наук СССР был впервые выработан подход к исследованию океана как к единому природному организму.
— Михаил Владимирович, расскажите, как был основан институт.
— Таких институтов не было в мире. Его идея возникла на основе пионерских исследований в Арктике, которые проводили отечественные ученые в конце XIX века в интересах рыбного хозяйства. Потом, после революции, в 1921 году по указу В.Ленина был создан знаменитый Плавучий морской институт, получивший первое советское научно-исследовательское судно «Персей». Только представьте: в стране — гражданская война, разруха, а Ленин подписывает приказ о создании в Арктике первого в мире плавучего института! Те люди, которые на нем работали, и определили впоследствии облик нашей науки об Океане (я всегда пишу это слово с большой буквы). Океанологи Лев Зенкевич, Иван Месяцев, Вениамин Богоров, Василий Шулейкан, Сергей Обручев, Семен Бруевич, Мария Кленова, геохимик Александр Виноградов, выдающийся океанограф, мастер ледового прогноза Николай Зубов и многие другие… Они были молоды тогда, ходили в экспедиции, и многие из них впоследствии создавали наш институт. Интеллектуальной базой его было объединение всех видов наук вокруг исследований Мирового океана. Им было очевидно, что по-другому его не поймешь!
Сначала это была лишь Лаборатория океанологии при АН СССР, созданная перед самой войной в 1941 году. В ней было всего несколько человек, и она располагалась на втором этаже особняка на ул. Обуха. Возглавлял ее 36-летний доктор географических наук, действительный член АН СССР Петр Петрович Ширшов, чье имя носит институт. Институтом лаборатория стала по распоряжению правительства 31 января 1946 года. Хочу специально подчеркнуть, какие это были тяжелые послевоенные года, но даже тогда страна осознавала всю важность изучения Океана. Институт рос, его штат превысил 100 сотрудников, требовались новые помещения, и он часто менял свое расположение — какое-то время ученые работали даже в здании бывшей женской тюрьмы на улице Бахрушина в Москве. В истории института был и особняк графа Дурасова в Люблине. В 1975 году институт переехал на Нахимовский проспект, где по сей день и находится. Как я уже говорил, первым руководителем Лаборатории океанологии, а потом и института был выдающийся человек — министр морского флота СССР Петр Ширшов. Он и все его соратники были люди-созидатели, не имевшие зачастую никакой личной выгоды, как и большинство людей, работавших в науке в те годы. К примеру, заместителю директора, знаменитому полярнику Ивану Папанину, возглавлявшему в 1937–1938 годах первую дрейфующую станцию «Северный полюс», как-то сказали: «Что ж вы, Иван Дмитриевич, в академики не избираетесь?» А этот человек, совершивший к тому моменту подвиг самого длительного исследования в Арктике, сделавший много замечательного для отечественной науки, лишь шутя отмахнулся: «Да какой из меня академик…»
«Плавильный котел» на борту
— Первым судном на службе института был «Витязь». Расскажите о первых его рейсах.
— Я бы сказал — «Витязь» служил не только институту, но всей отечественной морской науке. Изначально он назывался «Марс» — это было судно, грузопассажирский теплоход, полученный у Германии по репарации. В 1946 году специальным постановлением судно было передано Институту океанологии. Оно поменяло много названий, прошло через ремонт и реконструкцию, которые превратили его во флагман отечественной морской науки. На судне были оборудованы 12 научных лабораторий, установлены специальные лебедки, позволявшие работать до предельных глубин океана в 11 000 метров. Впервые в мире на борту могли работать 70 ученых — физиков, химиков, биологов, геологов. И это не считая экипажа и технического персонала. Такое «объединение всех наук» на борту в Океане дало выдающийся результат! А в свой первый научный рейс в Черном море под новым именем «Витязь» судно вышло в 1949 году.
— То есть был такой плавильный котел из специалистов, которые находились в экспедициях до полугода?
— Это действительно был котел, где каждый день люди работали и общались, занимались новым и интереснейшим делом. Рождалась уникальная научная культура. Физики знали биологию океана, биологи — физику и геологию… Благодаря этому «Витязь» впервые открыл человечеству Океан во всей его полноте.
И еще — работа в Океане, общение с Океаном по-новому отрывают человека. Я был более чем в 30 морских экспедициях и всегда говорю следующее: человек, который утром в Мнёвниках ждет автобуса на остановке, и человек, который встречает рассвет на борту судна посреди Тихого океана или в море Сулавеси, — это принципиально разные люди! Экспедиции ковали особых людей.
В океан как на Луну
— Чего именно не знали в мире до исследований ученых ИО РАН?
— Первые экспедиции «Витязя» были как полет на другую планету. Представьте: прилетел впервые экипаж на Луну: там на каждом шагу открытие. Так и у нас на «Витязе» — каждый выход был с сенсационными открытиями: каково океанское дно, какое разнообразие жизни существует в Океане, какие особенности у океанских течений… Не знали, как распределены глубины Океана, какова его максимальная глубина, не знали, до каких глубин в Океане существует жизнь… да, в целом мало что знали.
С «Витязя» мы впервые спустили приборы на глубину 11 тысяч метров, в Марианскую впадину. Впервые была измерена ее глубина — 11 022 метра. А глубоководная фауна океана была открыта в Курило-Камчатском желобе в 1949 году, во втором рейсе «Витязя». Это величайшее достижение! Долгое время считалось, что жизни при давлении выше 300 атмосфер (на глубине 3 тысячи метров) просто не может быть. Потом границу передвинули на 6000 метров, где давление 600 атмосфер. Ученые были уверены, что при большом давлении не могут протекать биохимические реакции. Но наши поиски базировались на важном представлении, предложенном еще Аристотелем, — «природа не терпит пустоты» — и учении Владимира Ивановича Вернадского о единстве биосферы и были вознаграждены.
Кстати, первые фотографии живых существ — моллюсков и морских червей с глубины больше 8 километров получил в Курило-Камчатском желобе мой дядя, Никита Львович Зенкевич в той же экспедиции. Это и сейчас нелегко сделать, я вам скажу… А представьте, как это происходило 50–60 лет назад! На дно при помощи лебедки погружалась специальная подводная камера и с ней вспышка, которая в нужный момент должна была освещать дно. «Только бы камера выдержала давление!» — молились океанологи. На полученных с больших глубин фотографиях, где, как все думали, существует стагнация, кроме животных мы увидели настоящие барханы, как в пустыне. Это говорило о наличии довольно быстрых течений.
— Полученные фотографии сразу были опубликованы в газетах?
— Нет, мир узнал о них чуть позже. Открытие засекретили на всякий случай. Впервые глубоководные животные были показаны на выставке «Фестиваль Британии в Лондоне», которая проводилась в 1951 году. Наши моллюски и черви произвели настоящий фурор, эффект разорвавшейся бомбы. Примерно такой же эффект позднее произвел первый полет человека в космос или бурение рекордной Кольской сверхглубокой скважины на глубину 12 260 метров. Последняя, к слову, открыла человечеству геологическую историю Земли и облегчила поиск полезных ископаемых.
Кстати, поиску жизни в глубинах Океана предшествовала гипотеза о том, что, если желоба такие глубокие, там могут быть условия стагнации, и благодаря им мы найдем древние формы жизни и поймем, как она развивалась на планете.
— Нашли?
— Увы, тут нас ждал отрицательный результат, который, впрочем, был не менее значимым для научного мира. Все поняли, что древней фауны там нет, вся фауна в желобах современная, а это значит, что желоба обмениваются с основным океаном.
— Понимаю, что речь идет о фундаментальных исследованиях, но, может, они со временем все-таки принесли какую-то конкретную пользу?
— Вы знаете, раньше об обязательной «пользе» от исследований никто не говорил, все знали, что рано или поздно они обязательно «выстрелят». Поэтому Академия наук говорила: «Надо!», и ей давали деньги. Академикам доверяли, они были концентрацией интеллекта и государственного мышления. Это было потрясающее время, которое делало нашу страну по-настоящему сильной. А что касается пользы от наших моллюсков — вы знаете, спустя десяток лет знания о них ни много ни мало… спасли наш Мировой океан от захоронения в считавшихся ранее безжизненными глубоководных желобах радиоактивных отходов, от всемирной радиоактивной свалки. Можете себе представить, какой Океан мы имели бы сегодня.
Течения, желоба, впадины
— Не так давно из экспедиции вернулось судно «Академик Иоффе», научная команда которого измерила в Атлантике скорость течений, открыла новые водопады. Откуда там все это?
— О структуре и происходящих на глубине перемещениях водных масс мы узнали еще в первых экспедициях в эти районы. Сегодняшние результаты просто уточняют те, первые результаты. Это были походы на судах «Академик Мстислав Келдыш», «Академик Сергей Вавилов». Оказалось, что в глубине Океана, как и на суше, существует своя «атмосферная» круговерть, которая его объединяет в единое целое. Сначала все недоумевали, откуда она берется, ведь Океан разделен хребтами, которые вроде бы должны затормаживать обмен между его южной и северной частями. Но наши исследования показали, что в хребтах есть проломы, через которые и осуществляется интенсивный обмен водными массами. От этого обмена в большой степени зависит и климат Земли. Антарктическая донная вода поступает в северную часть Атлантики по так называемому Глобальному океаническому конвейеру — это система постоянного переноса водных масс по всему Мировому океану.
— А что ею движет?
— Различия в плотности, то есть в солености и температуре. Холодная соленая вода опускается на дно в северных широтах и Антарктике, перемещается в придонных слоях, пока с изменением плотности не поднимется в верхние слои Океана.
Где теплее, там меньше рыбы
— В свое время один из основателей нашего института Лев Зенкевич создал учение о биологической структуре Океана, которое потом подтвердилось множеством экспедиционных исследований. Мы указали районы, где продукции больше, а где меньше. Кстати, сейчас на учении о биологической структуре Океана базируется понимание его биологической продуктивности, морской промысел на этом базируются.
— И какой же принцип — где теплей, там больше?
— Ни в коем случае! Где теплее, там меньше. Больше там, где Океан активен. В 1977–1978 годах наша страна в содружестве с другими ведущими морскими странами провела не имеющий аналогов эксперимент по изучению циркуляции в Океане. Со стороны СССР им руководили Георгий Марчук и директор нашего института Андрей Монин. Целью эксперимента было понять, по каким законам отдельные части Океана взаимодействуют между собой, как вода циркулирует в верхнем слое Океана и как Океан взаимодействует с атмосферой. Для этого одновременно выставляли измерительные буи и работали десять судов в западной части Атлантического океана. Подобный эксперимент был повторен Институтом океанологии в Тихом океане в 1987 году. Потом эти измерения превращались в единые карты циркуляций малого масштаба. Оказалось, что циркуляция масштабом менее 100 километров сосредотачивает в себе до 75% процентов энергии верхнего слоя Океана!
После этого было установлено и важное следствие в распределении и продуктивности океанической биоты. Оказалось, что она также реагирует на процессы, которые происходят в Океане на том же масштабе. Именно так формируются зоны повышенной продуктивности. Причем важны не только течения и вихри, но и их фронтальные зоны, где концентрируются планктон и те организмы, которые им питаются. К примеру, когда Советский Союз добывал ставриду в южной части Тихого океана, весь ее промысел был сконцентрирован в очень узкой фронтальной зоне. То же происходит и во многих других районах промысла.
— А сейчас мы добываем ставриду?
— Очень мало. Практически только для того, чтобы обозначить промысловое присутствие страны в этом районе…
— Вы говорите, что где больше энергии в море, там больше рыбы. Получается, что в нашем Карском море, бедном на рыбу, мало энергии?
— И это частично верно. Но основная причина в другом. Еще в 1920-е годы наша страна посылала туда экспедиции на легендарном судне «Персей», надеялась найти биологически богатые районы, но тщетно. И причину этого позже доказали ученые Института океанологии РАН. Понимание того, почему в Баренцевом море, в холодной Антарктике есть промысел, а в Карском море — нет, пришло не на второй и не на третий год экспедиций. Оказалось, что дело в минеральном питании планктонных водорослей и первичной продукции органического вещества, что все зависит от перемешивания водных слоев — мы называем это вертикальной конвекцией. В Карском море благодаря колоссальному стоку сибирских рек поверхностный слой очень опреснен и имеет низкую плотность. Это блокирует сезонное перемешивание, какое интенсивно происходит, к примеру, в соседнем богатом Баренцевом море, и поступление минерального питания в верхний слой, где развиваются водоросли, кормящие все живое в водной тоще и на морском дне. Вот основная причина низкой биологической продуктивности сибирских морей. Вы, конечно, спросите, изменит ли глобальное потепление эту ситуацию. Нет, только усугубит, благодаря возрастанию объемов речного стока.
Где в Океане зарыт клад
— Кстати, возвращаясь к энергии Океана, с загадкой Бермудского треугольника ученые разобрались полностью?
— Ничего сверхъестественного там не нашли. Корабли тонули там так же часто, как и везде. Это статистика и «лакомый кусок» для масс-медиа.
А вот «сверхъестественные» вещи были найдены при исследовании района Срединно-Атлантического хребта в Атлантическом океане. Наши ученые исследовали эти места при помощи созданных в ИО РАН глубоководных обитаемых аппаратов «Мир-1» и «Мир-2», которые позволяют работать на глубине до 6000 метров, а это 98% площади океанского дна. Но главная заслуга этих аппаратов в том, что они позволили нам детально исследовать важный с точки зрения понимания Океана и его ресурсов феномен — гидротермы. Это сочетания флюидов — перенасыщенных разными элементами глубинных растворов, которые, попадая в придонные слои Океана, образуют так называемых «черных курильщиков», где формируются высочайшие концентрации руд многих полезных металлов. Для многих из них концентрации полезных элементов на порядок выше, чем на земле. Эти руды — клад для электронной промышленности будущего. По существующим оценкам, в этих рудах, а также марганцево-никелевых корках и марганцевых конкрециях сосредоточено 60% кобальта, никеля, кадмия, цинка, золота, серебра — всего того, что на земле потихоньку исчерпывается.
— Слышала, что «Миры», стоящие сейчас «на приколе», ждет ремонт. Вас можно поздравить, добились?
— «Миры» — это уникальные аппараты. Одно из их колоссальных достоинств — возможность работать в паре, ее нет больше ни у каких глубоководных аппаратов в мире. Конечно, мы ратовали за их возвращение в строй, и такая возможность появилась у нас только в этом году. Российская академия наук во главе с Геннадием Красниковым приняла решение приложить максимальные усилия для ремонта «Миров». Институт океанологи заключил договор с питерским ЦКБ «Рубин», тем самым, который делает лучшие подводные лодки, на предмет обследования состояния по крайней мере одного из «Миров». Сейчас мы готовим «Мир-1» для транспортировки на ремонтную базу в Кронштадт для точной оценки его состояния. Потом, если будет принято решение о целесообразности ремонта, а оно очевидно, будем восстанавливать наш уникальный аппарат, предварительно составив график и рассчитав смету. Мы очень надеемся на внимание государства к этой проблеме. Ведь «Миры» — это наш доступ не только к самой передовой науке в Океане, но и к его минеральным ресурсам, ресурсам будущего.
Источник: www.mk.ru
