Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Для жизни Мексиканского залива Миссисипи всегда имела большое значение благодаря своему ни с чем не сравнимому бассейну — огромному складу, из которого постоянно поступают важнейшие элементы. Испокон веку эта система доставки снабжает залив необходимым количеством веществ для тонко приспособленных метаболических систем и созданных природой морских сообществ. Но субконтинент, питающий реку, резко изменился. Многочисленные города с их беспрецедентной концентрацией промышленных предприятий извергают свои специфические отходы прямо в реку. Много других Вредных соединений попадают в систему Миссисипи: они либо содержатся в медленно просачивающихся грунтовых водах, либо смываются с поверхности миллионов квадратных километров обильно удабриваемых сельскохозяйственных земель.

Река несет свое новое бремя молчаливо, но с чувством отвращения. Избыток питательных веществ, дающий рекордные урожаи кукурузы и пшеницы, может задушить пастбища моря, переудобряя их. Болезни и смертность одолевают морские пищевые цепи гораздо быстрее под действием искусственно изготовленных химикалиев и ядов, неизвестных в истории жизни на Земле до последних микросекунд геологического времени. Подобно огромной воронке, Миссисипи вбирает в себя все, что приносится водой с огромного пространства от северных склонов Скалистых гор до Аппалачских. Воздействие мегатонн отходов американского образа жизни конца двадцатого века не поддается измерению. Если учитывать разнообразие отходов цивилизации, то придется признать, что Миссисипи и ее притоки, должно быть, являются самыми загрязненными в мире.

Для северной части Мексиканского залива характерны слабые течения. Весной, во время тихой погоды, Миссисипи иногда образует на континентальном шельфе последовательно расположенные островки пресной воды. Эти скопления вод Миссисипи, когда их начинает сносить вдоль побережья, смешиваются с морской водой очень медленно. Обычно они движутся на запад, так как основная масса речной воды достигает моря через юго-западный рукав дельты. Однако во время больших стоков воды такие же островки могут образовываться у выходов из ее восточных рукавов. Эти образования напоминают кольца Гольфстрима. Иногда они прослеживаются в течение нескольких недель, на расстоянии сотни километров от места зарождения. Морские животные, встретившись с массой пресной воды, немедленно обнаруживают резкое изменение солености; те, которые не могут этого избежать или не обладают устойчивостью к распреснению, не выживут после такого длительного крещения. Это естественный ход событий, нечто вроде небольшого лесного пожара, необходимого для обновления леса. В последнее время, однако, эти огромные плавающие, островки" пресной воды стали представлять гораздо большую опасность для всех существ, встречающихся на пути их следования. Тысячи новых веществ попадают в море и включаются в пищевые системы континентального шельфа. После того как речная вода смешивается с морской, отходы остаются главным образом на поверхности, где они прежде всего покушаются на особую и малоизвестную среду, представленную тончайшим поверхностным слоем (микрослоем) морской воды.

Некоторые гидрохимики считают, что самый верхний слой воды, невероятно тонкую, пленку" между водой и атмосферой, следует рассматривать как некий реально существующий мир, отдельно от всей остальной толщи океанских вод. Эти соображения основываются на том факте, что химические свойства и концентрации многих материалов у самой водной поверхности резко отличаются от таких же характеристик в более глубоких слоях, начиная с глубины уже 1 миллиметра.

Краб и устрицы среди корней мангрового дерева

Разнообразные химические вещества образуют естественную плавающую пленку, обычно незаметную для случайного наблюдателя. Эти химикалии, получившие название поверхностно-активных веществ, в основном органического происхождения, и в нормальных условиях они образуются из мертвых организмов. Поверхностно-активные вещества растворяются в воде только частично и благодаря особенностям своей молекулярной структуры образуют на воде пленку. Нередко случается, что одна часть какой-нибудь молекулы полностью растворима или смачиваема, а другая — нерастворима. Такие соединения распространяются по воде в виде молекулярных пленок; они обнаруживают химическую «водобоязнь», выражающуюся, грубо говоря, в том, что один конец молекулы смачивается, а противоположный «торчит» над водой.

Предполагают, что эти пленки обладают целым рядом особенностей, которые влияют на взаимодействие Мирового океана и атмосферы. Метеорологи и океанографы только начинают постигать основы таких взаимоотношений, воздействующих, например, на планетарное равновесие углекислого газа (СО₂). Теперь, как и раньше, океаны поглощают большую долю СО₂, выпускаемого в атмосферу. Поэтому, несмотря на колебания в производстве этого газа, в воздухе остается относительно постоянное и сбалансированное его количество. По крайней мере так обстояло дело до последнего времени.

Химикам ясно, что морские поверхностные пленки оказывают большое влияние на поглощение СО₂ океаническим колодцем. Химическая природа веществ в пленке, микротемпературы, эффект турбулентности и присутствие организмов — все это влияет на движение газов через поверхность раздела между воздухом и водой. Эта область исследования настолько сложна, что пока нет ни реального представления об отношениях между атмосферой и океаном, ни модели этих отношений. К тому же естественное состояние поверхностного слоя в океане быстро изменяется под действием неестественных примесей. Невидимый геохимический дерматит может быть только началом серьезных проблем здоровья всей планеты, таких, например, как постоянный подъем температуры поверхности Земли (парниковый эффект) вследствие избытка СО₂ в атмосфере. Хотя специалисты по физике атмосферы, например Уоллас Бреккер из Колумбийского университета, считают, что от серьезных последствий парникового эффекта нас отделяет лет сто, а может быть, и больше, другие опасности, сфокусированные на поверхности моря, уже отчетливо видны.

Биологи тоже признают уникальность поверхностной пленки воды, называя совокупность обитающих в ней крохотных организмов нейстоном (греческое слово, означающее «плавающий на поверхности»). Неожиданная мысль о том, что нейстон живет своей, особой жизнью, возникла лишь после того, как было установлено, что в верхнем слое моря толщиной всего I миллиметр живет больше бактерий, чем в следующем за ним слое толщиной 100 метров. Такие концентрации бактерий на самой поверхности — явление естественное. Это свободно живущие морские бактерии. Они здесь кормятся, или, точнее, поглощают через свою клеточную мембрану разнообразные естественные жиры, углеводы, белки, минеральные вещества, витамины и другие питательные химические соединения, которыми так богата поверхностная пленка. Эти полезные бактерии жизненно необходимы. Они не только сами служат пищей для более крупных организмов, но еще и активно участвуют в разложении сложных питательных веществ, которыми только после этого могут воспользоваться одноклеточные водоросли. В результате разрушения бактериями растительных и животных остатков и различных отбросов освобождаются нитраты и фосфаты, столь необходимые для «листвы моря».

Океанический микрослой поставляет корм маленьким потребителям и другим, более необычным способом. При волнении пузырьки воздуха в массе отрываются от поверхности и уходят в более глубокие слои воды. Каждый такой пузырек, пройдя через зону нейстона, тут же становится микрокосмом со своей органической пленкой и сопутствующими бактериями. Когда пузырек лопается, снова достигая поверхности, от него остаются лишь бесформенные частички органического вещества, своего рода лакомые кусочки с прилипшими к ним бактериями, вероятно имеющие высокую пищевую ценность для зоопланктона, например для веслоногих рачков. По определению гидробиологов, общая площадь поверхности образующихся пузырьков, средний размер которых не превышает булавочной головки, составляет три-четыре процента поверхности Мирового океана. Это означает 10¹⁸, или триллион триллионов лопающихся пузырьков в секунду, дающих миллионы тонн в год в высшей степени обогащенной пищи для планктона.

В настоящее время вопрос о действительном вкладе «пузырькового детрита» в морские пищевые цепи все еще остается областью абстрактных рассуждений, хотя, должно быть, он играет меньшую роль, чем имеющие первостепенное значение процессы фотосинтеза, протекающие в фитопланктоне. Но оба эти механизма, лежащие в основе существования жизни в море, теперь подвергаются изменениям. В фитопланктоне быстро накапливаются ядовитые органические химические соединения и тяжелые металлы, а пузырьки несут на себе тонкое покрывало, сотканное из разных ядов.

В списке изготовляемых человеком материалов, обнаруженных в поверхностной пленке, встречаются некоторые знакомые названия: ДДТ, ПХБ (инсектициды), кадмий, ртуть; некоторые менее известные: эндоосульфан, эндрин, дильдрин, токсафен, и множество совершенно новых, причем с каждым годом этих веществ, получающих названия, еще находясь в пробирках, становится все больше и больше.

Со времени появления книги Рейчел Карсон «Безмолвная весна» химической угрозе наземной среде и источникам пресной воды стали уделять больше внимания, чем морю. Однако в середине 70-х годов обнаружены серьезные признаки опасного загрязнения морских пищевых цепей на всех уровнях. Заметное уменьшение скорости роста морских микроводорослей, самых мелких, самых многочисленных и разнообразных форм фитопланктона, было отмечено в присутствии таких хлорорганических соединений, как ДДТ и ПХБ. Уровень содержания загрязняющих веществ в воде, при котором их действие можно обнаружить, ничтожно мал — меньше части на миллиард частей воды. Но хлорорганические вещества плохо растворяются в воде. Эти гидрофобные соединения быстро «подхватываются» мелкими частичками. Особенно легко они привлекаются жирами (липидами), входящими в состав поверхностной мембраны живых клеток. В лабораторных условиях 98 % ДДТ и ПХБ, смешанных в банке с морской водой, было поглощено планктоном за шесть секунд.