"Красный прилив"

Тропическая зона Восточной Атлантики. Где-то за горизонтом раскаленные солнцем берега Африки. Штиль. Гладкая поверхность воды кажется маслянистой. Над океаном, рассеивая солнечные лучи, нависает слабая дымка. Наше научно-исследовательское судно, сияя белыми бортами, рассекает могучую грудь океана, оставляя за кормой уходящий вдаль след. Вдруг откуда-то потянуло резким неприятным запахом. Оглядевшись вокруг, я увидел, что вода океана окрашена в красный цвет и на ее поверхности колышется встревоженная движением судна мертвая рыба. Так мне привелось столкнуться с интересным явлением природы, которое называют "красным приливом".

В ряде районов Мирового океана вода довольно внезапно приобретает красный цвет. Его обычно вызывают различные виды растительных и реже животных планктонных организмов при бурных вспышках их развития. В это время концентрация таких организмов достигает сотен миллионов штук в литре воды. Причем некоторые из них содержат ядовитые вещества.

"Красный прилив" длится от нескольких дней до двух и более месяцев. Исчезает он так же внезапно, как и появляется. Этому явлению природы больше всего подвержены тропические и субтропические широты. Есть районы Мирового океана, где "красный прилив" повторяется довольно часто. Он простирается на сотни, а иногда и тысячи квадратных километров поверхности океана. Нередко "красный прилив" становится причиной массовой гибели рыбы. Не удивительно, что в районах с часто повторяющимися такими явлениями геологи находят в донных отложениях захороненные рыбьи кости.

Английский ученый Джон Меррей, исследовавший донные отложения Мирового океана во время своего плавания в 1873-1876 годах на корвете "Челленджер", снаряженном для изучения океана Королевским географическим обществом Англии, обратил внимание на фосфоритовые конкреции, в изобилии залегающие на многих участках дна, и связал их происхождение с катастрофической гибелью рыб. Д. Меррей утверждал, что фосфориты должны концентрироваться там, где происходят массовые заморы обитателей океана, поскольку важной составляющей частью костей является фосфат кальция. Этому противопоставляют довод: после гибели позвоночные всплывают на поверхность, раздуваемые газами гниения, течения разносят их в разные стороны и прибивают обычно к берегу. И тем не менее факты массового скопления рыбьих костей в донных отложениях не подлежат сомнению. Сейчас полагают, что основным источником имеющегося в донных отложениях фосфора является планктон, фосфат кальция костей погибших рыб всего лишь дополняет его.

История рыболовства насчитывает немало случаев катастрофической гибели рыб. Например, в 1789 году поверхность Баренцева моря, как поведали описания очевидцев, была сплошь покрыта мертвой рыбой - пикшей и сайдой. В 1882 году такая же судьба постигла лофолатилуса - крупную промысловую рыбу, обитающую в теплом Гольфстриме. У восточного побережья Америки близ залива Делавера насчитали пять миллионов мертвых рыб. После этого промысел лофолатилуса вынуждены были прекратить на много лет. Этот перечень можно продлить вплоть до наших дней. Правда, не во всех случаях виновником гибели рыб является "красный прилив". Нередко к катастрофе приводят предшествующие или сопутствующие ему процессы, проходящие в водах Мирового океана.

Близ берегов Перу есть небольшое течение, называемое Эль-Ниньо. Оно представляет собой ответвление теплого экваториального течения. Обычно Эль-Ниньо не распространяется далеко. Но временами по каким-то непонятным причинам оно оттесняет холодные воды Перуанского течения, и его теплые струи достигают широт портов Писко и Кальяо и даже более южных. Температура воды у берегов Перу и Эквадора в такие периоды повышается на три - пять градусов. Одновременно происходят климатические изменения на побережье. Акклиматизированные в холодной воде анчоусы не успевают уплыть и гибнут. Гибнут также лишенные этой пищи птицы. Их количество сокращается с тридцати миллионов до пяти. Особенно большие бедствия были в 1925, 1941, 1951, 1958 годах и позднее. Что касается "красного прилива", то он здесь обычно проявляется в районах схождения холодного Перуанского и теплого Экваториального течения, ответвлением которого является Эль-Ниньо.

Несмотря на большое разнообразие фитопланктона, порождающего "красный прилив", ядовитыми считаются водоросли динофлагелляты. Вопрос о токсичности тех или иных водорослей пока не решен. Вместе с тем выяснено, что токсины, содержащиеся в некоторых видах динофлагеллят, относятся к ядам типа кураре, тетануса, ботулинуса. Это очень опасные смертельные яды. Яд, как полагают, убивает рыб, а гниющая рыба еще больше способствует развитию "красного прилива". Возникающий при разложении рыбы сероводород отравляет воздух, при соприкосновении с которым темнеют медные части кораблей, темнеет окраска домов на берегу и пр. Это говорит о высокой зараженности воздуха сероводородом. Интересно, что выделенный из "красного прилива" яд при его разведении до концентрации 1:250 убивал рыб за час; раствор концентрации 1:1000 вызывал У них потерю равновесия.

Известны случаи тяжелого отравления людей, употреблявших в пищу рыбу, пойманную в "красном приливе". У людей под воздействием яда в лучшем случае наступает временный паралич. Наиболее часты случаи отравления людей и морских животных у западного побережья Индии, на берегах Мексиканского залива, Флориды.

Токсическое действие на человека могут также оказывать попадающие в воздух мельчайшие капельки воды и газ. Последний, как уже говорилось, возникает в процессе разложения и гниения находящихся в воде организмов. У людей при этом воспаляются дыхательные пути, глаза, кожа. Интересно, что даже процеженная через тончайший фильтр вода из "красного прилива" сохраняет способность вызывать у человека различные раздражения. Во время цветения одного из видов водорослей в гавани Нью-Хейвен, штат Коннектикут, США, рабочие судоверфи жаловались на раздражение кожи, вызываемое, как выяснилось, водой "красного прилива". Вместе с тем развившиеся в этой гавани водоросли были не вредны обитателям океана.

"Красный прилив" и связанные с ним опасности были известны уже в древности. Есть сведения о том, что коренным жителям Америки - индейцам старинный обычай запрещал прикасаться к погибшей в нем рыбе и использовать в пищу моллюсков во время появления в океане обильных скоплений мельчайших водорослей.

В противоположность ядовитым водорослям, вызывающим "красный прилив", существуют другие виды, тоже цветущие в условиях, в которых развивается "красный прилив", как бы с обратным действием. Они, например, ускоряют созревание сельди.

Из рассказанного о "красном приливе" нетрудно уловить, что одним из важных условий его возникновения является соприкосновение двух водных масс разной температуры - теплой и холодной. Именно там происходит подъем к поверхности океана холодных глубинных вод, обогащенных биогенными соединениями - питательными солями для растительного планктона. Такой подъем вод характерен для районов возникновения "красного прилива": прибрежных районов Перу, Чили, Мексики, Калифорнии, Западной Флориды, Юго-Западной и Юго-Восточной Индии...

Обогащение поверхностных вод биогенными веществами послужило причиной вспышки "красного прилива" в Бенгальском заливе, где юго-восточный муссон вызвал подъем вод с обилием фосфатов и кремния. Подобные причины, по наблюдениям специалистов, являются основным фактором, приводящим к цветению фитопланктона. Вместе с тем со счетов не сбрасываются и другие факторы, например распреснение вод. Так, у побережья Флориды в период с 1944 по 1952 год цветению водорослей предшествовали постоянное повышение атмосферных осадков и их сток в океан, где возникали зоны воды пониженной солености. Стимулирующее влияние дождей на образование "красного прилива" замечено также у берегов Африки, Перу, Франции.

Нередко перед появлением "красного прилива" происходит повышение температуры воды. Интересно, что в годы повышенной солнечной радиации зарегистрировано максимальное число цветений фитопланктона. Большую роль в развитии процесса цветения играет неподвижность поверхностного слоя воды, создающая благоприятные условия для деления клеток фитопланктона. Так, "красным приливам" у берегов Юго-Западной Африки предшествуют тихие безветренные дни. В это время поверхность воды выглядит маслянистой. Именно это и привелось мне наблюдать в тропической зоне Восточной Атлантики во время плавания на научно-исследовательском судне.

Характерной чертой "красного прилива" является бурный рост популяций планктона. "Красная вода" содержит повышенное количество хлорофилла. В связи с этим в верхнем фотическом слое происходит интенсивный фотосинтез. Примечательно, что на скорость роста фитопланктона оказывает влияние зоопланктон. Иногда цветение может начаться только тогда, когда зоопланктон почти не выедает фитопланктон. Кроме того, зоопланктон, отмирая и разлагаясь, пополняет запас фосфатов и аммония в воде, создавая тем самым благоприятную среду для процесса цветения. Зоопланктон рассматривают как своего рода регулятор "красного прилива".

Оценивая степень влияния тех или иных факторов на рождение "красного прилива", исследователи отмечают, что, помимо благоприятных условий, для возникновения этого явления природы должен быть какой-то пусковой механизм, подобный действию песчинки в процессах кристаллизации растворов или образования жемчужин.

В последнее время на возникновение "красного прилива" стала сказываться хозяйственная деятельность человека, особенно близ замкнутых акваторий, подобных внутренним морям, заливам. Недавние исследования показали, что смываемые с полей химические удобрения, поступая с речными водами в Черное море, резко повлияли на гидрохимическую обстановку у его северо-западного побережья. Там произошло избыточное накопление биогенных соединений - фосфатов, нитратов, нитритов. В результате этого началось бурное развитие планктонных организмов, порождающих "красный прилив". Раньше в этом районе Черного моря ничего подобного не замечали.

Исчезновение "красного прилива" определяется в основном факторами физико-химического и биологического характера. К числу первых относятся: резкое изменение температуры воды, интенсивное ее перемешивание, истощение биогенных соединений, растворенного в воде кислорода, наконец, отравление воды продуктами гниения, которые прекращают цветение водорослей. Что касается вторых, то это выедание фитопланктона зоопланктоном или более крупными животными. Например, некоторые виды крабов питаются исключительно фитопланктоном.

Известны попытки борьбы с "красными приливами". В Японии пытались для этого использовать хлор, медный купорос и другие химические вещества. Лабораторными исследованиями выявили губительное действие на организмы, вызывающие "красный прилив", смеси карбаминовой кислоты и соли теллура, но высокая стоимость препарата исключила его применение в естественных условиях.

"Красный прилив" продолжает оставаться бичом для рыболовства. И тем не менее есть и другие, полезные стороны этого явления природы.

Отношения между животным и растительным миром в океане очень сложны и не укладываются в строгую схему. Тот же "красный прилив" не всегда бывает губительным для обитателей вод. Он содержит немало полезных веществ. Из воды "красного прилива" удалось выделить аскорбиновую кислоту - знаменитый витамин С. Некоторые виды находящегося в нем планктона содержат белок, по своей структуре близкий к высокопитательному белку молока - казеину. Есть даже мнение, что высушенный планктон из "красного прилива" можно использовать на корм животным суши. Последнее может иметь решающее значение для скотоводства в засушливых районах земного шара, где постоянно существует недостаток в кормах.

Научные наблюдения "красного прилива" начал еще Чарлз Дарвин во время плавания на корабле "Бигль". С тех пор накоплен обширный исследовательский материал, но природа этого своеобразного явления в Мировом океане до конца так и не разгадана. "Красный прилив", в общем, есть следствие нарушения мирного сосуществования популяций в морской и океанской воде. Его можно назвать локальной биологической войной, возникшей в результате нарушения биохимического равновесия в каких-либо районах Мирового океана, когда не совсем понятный "взрыв" популяций определенных водорослей отравляет все живое. Однако агрессора довольно быстро усмиряют другие, антагонистически настроенные к нему организмы.

Пример с "красным приливом" показывает, что поверхностный слой в Мировом океане играет особую роль в жизненных процессах, протекающих в водной среде. Примечательно, что происходящие во всей толще океана биологические, биохимические, гидрологические процессы, как выяснили ученые, управляются микропроцессами, протекающими в поверхностном слое вод. Особенно значимы микропроцессы на границе раздела "океан - атмосфера", т. е. в приповерхностном слое, который резко отличается от всей толщи воды по биологическим условиям.

Именно этот слой наиболее активно поглощает солнечное излучение, падающее на водную поверхность. Если коснуться распределения света не по всей толще воды, а только в поверхностных горизонтах, то можно увидеть интересную картину. Так, согласно некоторым научным сообщениям двадцать процентов проникающей в океан солнечной радиации остается в слое толщиной всего лишь один сантиметр. После пятого сантиметра от поверхности световой поток уменьшается уже на сорок процентов. На десятом сантиметре вода поглощает уже пятьдесят процентов попавшего в нее света. В метровом верхнем слое задерживается шестьдесят процентов проникающей солнечной радиации. Причем наиболее активно поглощается коротковолновая и длинноволновая часть солнечного спектра, что особенно важно для биологических процессов. Самое активное в биологическом аспекте излучение - ультрафиолетовое и инфракрасное - дальше десяти сантиметров от поверхности воды практически не проникает. Таким образом, в приповерхностном слое Мирового океана создаются самые благоприятные световые и тепловые условия для жизненных процессов.

В приповерхностном слое концентрируются отмершие растения и животные, продукты их жизнедеятельности, поступающее с речными водами органическое вещество. Особенно велико в нем количество неживого органического вещества, которое превышает живое, по одним сведениям, в пятьдесят, а по другим - даже в пятьсот раз. По сравнению со всей толщей вод океана в приповерхностном слое сосредоточено около половины всего неживого органического вещества.

Не так давно ученые выяснили, что морская пена не только представляет собой сгусток пищевых частиц для морских организмов, но и обладает биологически активными свойствами, которые выражаются в стимулировании или подавлении различных биологических процессов, происходящих у жителей вод. Таким образом, пена, возникающая и скапливающаяся на поверхности океана, играет важную экологическую роль. В связи с этим невольно вспоминается, что богиня любви и покровительница мореплавателей Афродита, как поведали миру древние греки, родилась из пены морской. Словно этим они хотели подчеркнуть животворность морской пены.

В приповерхностном слое воды существует особое биологическое сообщество, названное нейстоном. Это растительные и животные организмы малых и средних размеров, гидробионты и аэробионты. Нейстон в целом составляют организмы от бактерий и растений до личинок и мальков рыб.

Огромное количество неживой органики, воздействие ультрафиолетового и инфракрасного излучения, биологическая активность пены обусловливают интенсивный количественный рост нейстона. По образному выражению ряда специалистов, приповерхностный слой океана является своеобразным "родильным домом" для его обитателей и даже для некоторых жителей больших глубин. Икра и личинки находят в нем богатейшую питательную среду. При этом их развитие здесь стимулируется ультрафиолетовым и инфракрасным излучением и необъяснимой пока до конца биологической активностью пены. Личинки организмов, проведя в этой благодатной колыбели определенное время, опускаются на глубины в места своего постоянного жительства.

Каждую ночь к поверхности поднимаются многочисленные планктонные и другие организмы, чтобы обильно пообедать в "ночной столовой" океана. Насытившись, к утру они опускаются на глубины, спасаясь, видимо, от ультрафиолетового излучения.

Недавние исследования показали, что большинство погибших мельчайших организмов падает не на дно, а всплывает к поверхности океана, которая наряду с другими функциями является еще и "кладбищем".

Собранные учеными сведения о протекающих в приповерхностном слое воды процессах свидетельствуют о том, что в нем начинается и прекращается круговорот энергии и вещества в Мировом океане. Как считают специалисты, эта его роль "узла связи" между различными частями биосферы планеты должна быть определяющей во взаимосвязи этих частей.

Действительно, поскольку солнечная энергия, составляющая девяносто пять процентов от всей энергии, поступающей в жидкую оболочку Земли, в значительной мере концентрируется в приповерхностном слое океана, то его определяющую роль своеобразного центра биологического круговорота трудно оспаривать.

Примечательно, что в силу специфических особенностей поглощения солнечной радиации океанской водой, а также в результате процессов контактного теплообмена, испарения и эффективного излучения поверхность океана практически всегда больше теряет тепла, чем его получает. Поэтому на поверхности океана возникает тонкая холодная пленка воды. Ее толщина колеблется от нескольких миллиметров до десятка сантиметров в зависимости от конкретных климатических, погодных, гидрологических и других условий района. Такая пленка может существовать даже при сравнительно сильном волнении. Эта гидрологическая особенность приповерхностного слоя океана хорошо согласуется с особенностями жизнедеятельности в нем нейстона, который концентрируется преимущественно близ границы "вода - воздух".

Для сравнения обратимся к человеку. Он тоже живет на разделе фаз нашей планеты: жидкой, газообразной и твердой. Дело в том, что условия здесь для существования самые благоприятные, насыщенные всем необходимым для жизни. Именно так поступают и другие организмы на суше и в воде. Кроме приповерхностного слоя, 8 водной среде есть другие разделы фаз: вода - дно, твердые частицы - вода, плавающие предметы - вода. На этих разделах фаз кипит бурная жизнь. Благодаря ей, например, и происходит интенсивное обрастание различными организмами корпусов судов, которое хорошо известно каждому моряку и наносит немалый экономический ущерб судоходству, поскольку корабли надо периодически очищать от нароста или применять другие не менее дорогостоящие средства борьбы с обрастанием, чтобы не снижалась скорость судов.

Рассказ о жизнедеятельности организмов, вызывающих "красный прилив", о процессах на границах раздела фаз закончим повествованием о гигантах жидкой оболочки Земли. Но не о тех мифических гигантах, которыми населены страницы многих книг о путешествиях и приключениях, а о невидимых гигантах - подлинных хозяевах всего живого в Мировом океане. Они дышат, сами поддерживают свое существование, имеют память и ряд других свойств. Это большие биологические системы. Они состоят из более простых частей; с некоторыми из них мы познакомили читателя. Словно реки или течения, такие элементарные биологические потоки сливаются в более крупные, формируя большие биологические системы, охватывающие моря и даже весь океан. Последние названы экосистемами.

В экосистеме, подобно живому организму, объединен в одно целое органический и неорганический обмен. Русский геохимик академик В. И. Вернадский когда-то назвал проявление жизни в биосфере "жизненным вихрем". В этот вихрь вовлечены не только углерод - основа органического вещества, но и большинство химических элементов. Они поступают в жизненный поток из неорганического мира. "Жизненный вихрь" извлекает из окружающей среды биогенные соединения, кислород, углекислоту, растворенное органическое вещество, органический детрит. Благодаря солнечной энергии и развиваются в водной среде на основе этих веществ сообщества организмов.