Текст книги "Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого"

Автор книги: Андрей Лапо

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 14 страниц)

Глава третья. Сгущения и пленки жизни

Все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собою, но и с окружающей косной средой биосферы.

В. И. Вернадский. 1926

Из жизненного опыта нам хорошо известно, что жизнь размещена в биосфере очень неравномерно, и площади, густо населенные живыми организмами, чередуются с пустынными пространствами. Такая неравномерность распределения живого вещества наблюдается в биосфере повсеместно – на суше и на море, на земле и под землей.

В. И. Вернадский выделял две формы концентраций жизни: жизненные пленки, прослеживаемые на огромных площадях (например, планктонная пленка жизни, покрывающая всю верхнюю часть водной толщи океана), и сгущения жизни, имеющие более локальное распространение (например, сгущения стоячих водоемов). Мощность концентраций жизни обычно измеряется единицами или десятками, значительно реже – одной-двумя сотнями метров, т. е. по отношению к биосфере в целом – ничтожными величинами. Остальная часть биосферы представляет собой зону разрежения живого вещества.

Пленки и сгущения жизни являются областями наибольшей биогенной миграции атомов и трансформации энергии в биосфере. Развивая идеи Вернадского, А. И. Перельман отметил, что вся биосфера по вертикали отчетливо разделяется на две зоны: верхнюю, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, где фотосинтетические реакции невозможны. Он предложил верхнюю зону называть «фитосферой», а нижнюю – «редусферой». Н. Б. Вассоевич, критикуя эти названия, предлагал соответственно для зон название «фотобиосфера» и «мелабиосфера» (от древнегреческого корня «мела(н)», темный). Однако термин «мелабиосфера» также не является вполне удачным, поскольку он лишь одной буквой отличается от других терминов Н. Б. Вассоевича – «метабиосфера» и «мегабиосфера». Представляется поэтому, что нижнюю зону биосферы лучше называть не мелабиосферой, как предлагает Н. Б. Вассоевич, а меланобиосферой.

Граница между фотобиосферой и меланобиосферой на суше почти совпадает с дневной поверхностью: свет проникает в глубь почвы лишь на несколько миллиметров. В водной среде положение границы определяется прозрачностью воды. Толщина зоны фотосинтеза изменяется от нескольких сантиметров в быстротекущих реках, несущих значительное количество ила, до первой сотни метров (максимально до 180 м) на удаленных от суши участках океана. В соответствии с этим мощность фотобиосферы колеблется от нескольких миллиметров до первой сотни метров (на суше – вверх от дневной поверхности: вековые леса, в океане – вниз от поверхности моря: зона фотосинтеза). Мощность меланобиосферы на 1—2 порядка больше: в океанах – это вся водная толща ниже зоны фотобиосферы и заселенный слой донных осадков, на континентах – слой биосферы от дневной поверхности до нижней границы распространения активной бактериальной жизни.

Коренное отличие фотобиосферы от меланобиосферы состоит в структуре их живого вещества: в первом случае оно представлено фотоавтотрофами и гетеротрофами, во втором – фотоавтотрофы отсутствуют (однако в некоторых случаях их заменяют хемоавтотрофы). Впрочем, и среди гетеротрофов в меланобиосфере живут лишь виды, приспособившиеся к отсутствию света. Что касается человека, то он, расселяясь в пещерах, начал осваивать меланобиосферу много тысячелетий назад. Затем, переселившись в более уютную фотобиосферу, он начал углубляться в меланобиосферу своими рудниками. А сейчас многие из нас, пользуясь городским метрополитеном, ежедневно совершают «суточные миграции» в меланобиосферу.

Фотобиосферу и меланобиосферу можно разбить по вертикали и на более дробные зоны. Так, советский исследователь Юрий Петрович Бяллович ввел понятие биогеоценотического горизонта, или биогеогоризонта, определив его следующим образом: «Биогеоценотический горизонт есть вертикально обособленная и по вертикали далее нерасчленимая структурная часть биогеоценоза. Сверху донизу биогеоценотический горизонт однороден по составу биогеоценотических компонентов, по взаимосвязям их, по происходящим в нем превращениям вещества и энергии, и в этих же отношениях он отличается от соседних биогеоценотических горизонтов, служащих ему кровлей и постелью». Первопричиной деления биосферы на биогеогоризонты, по Бялловичу, является радиальное направление гравитации, солнечной радиации и земного излучения. В экосистемах всех рангов можно проследить не только эти элементарные, далее нерасчленимые, биогеогоризонты, но и слои более высоких рангов, которые целесообразно называть экогоризонтами[41]41
  См.: Лапо А. В. Биосфера Земли, ее границы и экогоризонты. – В кн.: Седикахиты на разных стадиях литогенеза. М., Наука, 1982. с. 43—49.


[Закрыть]. Экогоризонтами высшего – глобального – ранга и являются фотобиосфера и меланобиосфера. Выделяемые В. И. Вернадским пленки жизни можно рассматривать как частный случай экогоризонтов.

Итак, по горизонтали биосфера делится на экосистемы, по вертикали – на экогоризонты. Действие закона всемирного тяготения приводит к тому, что взаимозависимость между двумя соседними экогоризонтами обычно больше, чем между соседними экосистемами.

Все экосистемы биосферы Земли по ландшафтному принципу можно разделить на три основные группы: а) морские экосистемы; б) экосистемы суши; в) экосистемы континентальных водоемов. Только морские экосистемы объединены в единую грандиозную экосистему – Мировой океан. Другие типы экосистем имеют дисперсное распространение: экосистемы наземных водоемов окружены сушей, а суша, в свою очередь, океаном. В современную эпоху они занимают следующие площади: Мировой океан – 361,2 млн. км², суша – 145,7 млн. км², континентальные водоемы – лишь 3,2 млн. км². Рассмотрим, как распределено живое вещество в этих основных типах экосистем биосферы и какие следы оставляют они в геологических отложениях.

«Биогенные соли в глубине и наличие света у поверхности» – так в афористической форме выразил советский океанолог Ю. Ю. Марти основную проблему морских экосистем. Мировой океан включает в себя водную толщу (океанологи ее называют пелагиалью) и дно (бенталь). Пелагиаль в пределах фотобиосферы в океанологии называют эвфотической зоной; нижняя часть пелагиали именуется афотической зоной. По существу, это три самостоятельных экогоризонта океана (сверху вниз: эвфотическая зона, афотическая зона и бенталь), каждый из которых характеризуется своим специфическим живым веществом и условиями среды. В некоторых полузамкнутых бассейнах с затрудненной циркуляцией вод (типа Черного моря) обнаруживается другой своеобразный слабо заселенный экогоризонт – зона сероводородного заражения, где прозябают только несколько видов анаэробных бактерий.

В. И. Вернадский выделил в океане две жизненные пленки (планктонную и донную). Обе они приурочены к границам раздела фаз: планктонная – газообразной и жидкой, донная – жидкой и твердой (рис. 2).

Рис. 2. Экогоризонты, концентрации и разрежения жизни Мирового океана: I – планктонная пленка жизни; II – донная пленка жизни; III – сгущения жизни; 1 – прибрежное; 2 – саргассовое; 3 – рифовое; 4 – апвеллинговое; 5 – абиссальное рифтовое; IV – подъем глубинных вод; А – разрежение жизни

Планктонная пленка жизни В. И. Вернадского в основном соответствует эвфотической зоне океана. По составу живого вещества она резко отличается от наземных экосистем: доминируют здесь организмы, взвешенные в воде и неспособные противостоять течениям (сообщество этих организмов и есть планктон – от греческого корня «планктос» – парящий, блуждающий). Совокупность фотоавтотрофных планктонных организмов называют фитопланктоном, гетеротрофных – зоопланктоном. Специфичность планктона как особого сообщества водных организмов впервые была показана знаменитым немецким биологом Иоганном Петером Мюллером (1801—1858).

До последнего времени считалось, что по первичной продукции лидером среди организмов планктона являются одноклеточные водоросли (главным образом диатомовые, измеряемые десятками и сотнями микронов), однако недавние исследования показали, что от 30 до 80% первичной продукции океана дают значительно более мелкие (0,4—1 мкм) фотосинтезирующие организмы, которые раньше ускользали от внимания исследователей из-за ничтожности своих размеров и несовершенства лабораторного оборудования. Эти организмы назвали пикопланктоном (от исп. «pico» – малая величина). Первыми идентифицированными представителями пикопланктона оказались цианобактерии. Результаты совместного советско-французского исследования, проведенного в 1983 г., позволили выявить в составе пикопланктона и эукариоты, но определить их пока не удалось. Оказалось, что максимум распределения пикопланктона приурочен к акваториям тропических и субтропических морей. А поскольку в его составе преобладают цианобактерии, не приходится удивляться, что пикопланктон весьма нетребователен к содержанию азота в воде – ведь цианобактерии могут поглощать его и из воздуха! И еще одна специфическая особенность: вклад пикопланктона в первичную продукцию возрастает с глубиной, поскольку организмы пикопланктона, по-видимому, способны осуществлять фотосинтез при очень низкой интенсивности солнечного света[42]42
  См.: Крупаткина Д. К., Берлан Б., Маэстрини С. Лидер первичной продукции – океан, а не суша. – Природа, 1985, №4, с. 56—62.


[Закрыть].

Состав зоопланктона очень разнообразен. Самыми распространенными и важными в экологическом отношении в составе зоопланктона являются копеподы (веслоногие рачки), обычный размер которых – всего 2—3 мм, а максимальная величина – до 10 мм. По биомассе им уступают эвфаузииды – несколько более крупные рачки размером до 5 см, очень похожие на креветок. Обычно они образуют огромные скопления в океане, которые рыбаки называют крилем. Криль – «дежурное» блюдо китов (индивидуальная суточная норма – 1,5 т). К зоопланктону относятся также медузы, сальпы, некоторые моллюски, простейшие, а также многие другие организмы (зачастую только в виде икры, личинок или молоди).

Плотность населения в планктонной пленке такова, что девять десятых живых организмов, будь то растения или животные, поедаются раньше, чем наступает их естественная смерть: рачки-копеподы питаются диатомовыми водорослями, копепод пожирают более крупные рачки, и т. д. Количество живых организмов в планктонной пленке быстро убывает с глубиной. По данным одной из экспедиций 30‑х годов, содержание живых организмов в 1 л морской воды оказалось следующим: в поверхностном слое – 10 147 особей, на глубине 50 м – 9443, 100 м – 2749. Мощность планктонной пленки как своеобразной концентрации жизни Вернадский оценивал в 50—60 м.

Эвфотическая зона – это огород океана. Именно здесь синтезируется большая часть автотрофного живого вещества океана (об исключениях поговорим позже). Оно кормит чуть ли не весь океан (а его накормить не так-то просто!), и накопленная им энергия является энергетическим источником большинства геохимических процессов, происходящих в океане. Огромна породообразующая роль планктона – он поставляет сырье для будущих горных пород. Планктонная пленка жизни продуцирует огромное количество необиогенного вещества, которое, однако, не может в ней накапливаться, а опускается под действием силы тяжести сквозь водную толщу вниз, пока не достигнет дна.

Под планктонной пленкой располагается мощная водная афотическая зона «разрежения жизни», по Вернадскому. Афотическая зона водной толщи превышает эвфотическую по мощности в 40 раз (средняя глубина океана 3800 м). Плотность живого вещества здесь на несколько порядков ниже, чем в эвфотической зоне. Это – область вечного мрака, и собственного автотрофного живого вещества в афотической зоне нет. Гетеротрофные организмы питаются здесь детритом, поступающим из планктонной пленки жизни, или являются хищниками. Детрит представлен главным образом пеллетами, которые многократно реутилизируются живыми организмами в процессе погружения. Пищевая ценность детрита при этом неуклонно снижается.

Вся водная толща океана представляет собой, по существу, транзитную зону. В твердом виде биогенное вещество здесь не накапливается, однако содержание элементов минерального питания в растворенном виде в этой зоне выше, чем в эвфотической.

Водная толща Мирового океана подстилается донной пленкой жизни. Ее обитателей Э. Геккель назвал бентосом (от греч. «бентос» – глубина). К бентосу относится 157 тыс. из 160 тыс. видов морских животных. В его состав входят бактерии, простейшие и многоклеточные животные разных типов. К бентосу относятся и прикрепленные ко дну многоклеточные водоросли, однако они хуже, чем планктонные, переносят недостаток света и распространены до глубин менее 50 м. Размеры бентосных организмов варьируют в очень широких пределах и могут различаться на несколько порядков.

Во времена Вернадского донная пленка была изучена только в пределах шельфа, и Владимир Иванович допустил невольную ошибку – данные по шельфу он экстраполировал на донную пленку в целом, считая ее вместилищем жизни более богатым, чем планктонная пленка. Однако сейчас установлена крайняя неравномерность заселения бентосной пленки живыми организмами. Удаленные от континентов участки акваторий, по площади составляющие ¾ территории Мирового океана, обладают лишь 1% суммарной биомассы бентоса.

Интересный эксперимент провели недавно ученые Колумбийского университета (США) в восточно-экваториальной части Тихого океана. Здесь на глубине 4873 м была установлена фотокамера, автоматически проводившая фотосъемку океанского дна через каждые 4 ч в течение 202 дней. За это время в поле зрения камеры проползло или прошагало только 35 животных. Иначе говоря, животное проходило здесь только раз в шесть дней!

Между распределением биомасс планктонной и донной пленок жизни существует тесная корреляционная зависимость, и акваториям с высокой биомассой планктона, как правило, соответствуют участки с повышенным содержанием живого вещества на бентали. В честь известного советского океанолога, открывшего эту зависимость, ее называют «принципом соответствия Л. А. Зенкевича».

Если образование планктонной (поверхностной) пленки обусловлено проникновением солнечного света в верхние слои океана, то скопление жизни в донной пленке жизни определяется наличием… дна. Конечно, дно само по себе не кормит, но оно задерживает все то, что не успели съесть раньше. Кроме того, твердый субстрат дает возможность укрытия (а в океане укрытий не так-то много).

Биосферная роль бентали – донной пленки жизни – не меньше, чем планктонной. Если планктонная пленка – огород океана, то бенталь – это склад его готовой продукции. Здесь на века замуровывается то, что, будучи создано живым веществом океана, ускользнуло из биотического круговорота благодаря специфической обстановке бентали. Планктонная пленка жизни поставляет сырье для осадков, а донная пленка – основной из экогоризонтов океана, где происходит их накопление. Основной, но, как показали недавние исследования, не единственный.

Ювеналий Петрович Зайцев, член-корреспондент АН УССР, открыл интересное явление – «антидождь трупов». Оказалось, что после смерти всплывают тела не только крупных организмов (как это считалось раньше), но и всякой мелкой морской живности. В конце концов они, конечно, тонут, однако, находясь в поверхностном слое, успевают значительно обогатить его растворенным органическим веществом. Другой источник неживой органики в приповерхностном слое – органическое вещество, адсорбированное пузырьками газа, поднимающимися из морских глубин. Это явление дает органики в 10 раз больше, чем образуется ее здесь в процессе фотосинтеза. В результате у поверхности моря накапливается много органического вещества – главным образом в коллоидной форме. Во время штормов оно сбивается в белоснежную пену – ту самую, из которой, согласно древнегреческому мифу, родилась Венера, богиня любви и красоты…

Население приповерхностного слоя водной толщи очень своеобразно. 5‑сантиметровый слой воды перехватывает 40% солнечного излучения, причем поглощается главным образом ультрафиолетовая часть спектра. Однако, как это ни парадоксально, фотосинтез тут подавлен. Основание трофической пирамиды составляют сапротрофные микроорганизмы, перерабатывающие неживое органическое вещество, благо оно здесь в избытке. Количество бактерий в приповерхностном слое в сотни и тысячи раз больше, чем в нижележащих горизонтах водной толщи. Вторую ступень трофической пирамиды составляют мельчайшие гетеротрофы – простейшие, личинки всевозможных моллюсков, червей, ракообразных, рыб и других животных. Очень много в приповерхностном слое молоди и зародышей организмов – икринок, которые держатся у самой поверхности воды. Наконец, последующие ступени трофической пирамиды составляют более крупные беспозвоночные, рыбы и морские птицы.

«Инкубатором пелагиали» назвал Ю. П. Зайцев приповерхностный слой океана. Здесь концентрируются будущие поколения морских обитателей. В то же время именно поверхность моря сейчас больше всего подвергается загрязнению нефтепродуктами, и из-за этого гибнет бесчисленное количество нежной молоди. По выражению Ю. П. Зайцева (1974), «область максимума отрицательного воздействия на живое совпадает с областью максимума чувствительности населения». В опасности завтрашний день океана…

Помимо жизненных пленок, в океане существуют сгущения и разрежения жизни. Пустыни на суше человечеству известны давно; в океане они открыты сравнительно недавно. Так, огромная водная пустыня обнаружена в Тихом океане в районе Гавайских островов. Концентрация живого вещества здесь составляет едва 3·10⁻⁶%. Иначе говоря, чтобы набрать литровую банку морских организмов, пришлось бы профильтровать ни много ни мало – 30 млн. л океанской воды.

Сгущения жизни в океане В. И. Вернадский разделяет на три типа: а) прибрежные; б) саргассовые; 3) рифовые (см. рис. 2).

Прибрежные сгущения жизни, по существу, возникают там, где встречаются обе пленки жизни – планктонная и донная – и сочетают в себе те жизненные блага, которые они несут: солнечный свет и твердый субстрат. К тому же прибрежные сгущения жизни характеризуются обильным притоком минеральных и органических веществ с континента и имеют еще одно благо – интенсивное перемешивание водной толщи (это делает возможным многократное использование элементов минерального питания). В результате сочетания всех этих благ в прибрежных сгущениях биомасса планктона в сотни, а бентоса – во многие тысячи раз больше, чем в глубоководных районах. «Море как часть биосферы начинается не постепенно, как, скажем, лес начинается с разреженной опушки, – пишет Ю. П. Зайцев. – Море начинается сразу со сгустка организмов, с многочисленных и уплотненных сообществ». Соответственно высокой оказывается и степень переработки осадочного материала. В прибрежных сгущениях жизни она такова, что экскременты морских организмов зачастую оказываются основным компонентом осадков.

Отличительной чертой прибрежных сгущений жизни является преобладание многоклеточных, а не одноклеточных организмов. Характерно при этом сравнительное однообразие жизни в прибрежных сгущениях – от одного до 12 видов организмов здесь могут составлять до 95% биоценозов. Примером таких однородных скоплений являются мидиевые «банки». Во всех морях, кроме тропических, мидии образуют мощный прибрежный бордюр. Их биомасса иногда достигает десятков килограммов на квадратный метр дна.

Иллюстрацией деятельности прибрежных скоплений жизни является исследование мидиевых «банок» Белого моря, выполненное К. А. Воскресенским в 40‑е годы под непосредственным влиянием идей Вернадского. К. А. Воскресенский выполнил удивительную работу – если не единственную в своем роде, то во всяком случае одну из немногих в то время и тем особенно ценную. Лабораторными экспериментами и натурными наблюдениями он доказал, что биофильтрационная деятельность мидиевых «банок» регулирует коллоидный состав прибрежных вод, осадконакопление в пределах отмелого побережья и – трудно в это поверить сразу! – даже циркуляцию вод в прибрежной зоне. Все эти функции осуществляются путем фильтрации мидиями прибрежных вод. Биогенная циркуляция создается за счет того, что вода, освобожденная от коллоидных частиц, становится легче и поднимается вверх.

Другой тип концентрации жизни представляют собой саргассовые сгущения – участки моря, переполненные многоклеточными, не прикрепленными ко дну водорослями: саргассумом или филлофорой. Такой тип сгущения характеризуется очень высокой биомассой и чрезвычайно низкой продуктивностью живого вещества.

Это чудо природы – «траву», плавающую в открытом море, там, где глубина достигает 4—6 км, первым описал Христофор Колумб. «С рассветом встретили столько травы, что море, казалось, покрылось ею, как льдом. Траву несло с запада» – такую запись сделал он в своем дневнике 21 октября 1492 года. А на следующий день записал: «В течение части дня травы не было, потом она пошла очень густо».

Свое название бурая водоросль саргассум получила от португальского слова «саргасс» – гроздь винограда. Это желто-коричневые растения с сильно рассеченными «листьями», характерную особенность которых составляют шаровидные пузырьки, наполненные воздухом (они-то и напоминают виноград). Спутанная масса водорослей и обитающих здесь животных представляет собой саргассовое сгущение жизни, выделенное Вернадским.

Классическим примером сгущения жизни такого рода является экосистема Саргассового моря, расположенного у восточных берегов Северной Америки. Его биомасса составляет 4—11 млн. т, т. е. примерно 1% всей биомассы живого вещества фотоавтотрофов Мирового океана. Низкая же годовая продуктивность объясняется своеобразным гидрологическим режимом моря: оно ограничено по контуру эллиптическим течением, и вертикальная перемешиваемость вод слабая.

На территории нашей страны саргассовое сгущение жизни впервые было обнаружено в 1908 г. в северо-западной части Черного моря одним из основоположников отечественной гидробиологии академиком Сергеем Алексеевичем Зерновым (1871—1945). Здесь на площади около 11 000 км² на мелководье располагается скопление не прикрепленной ко дну багрянки филлофоры, по биомассе (5,5 млн. т) не уступающее сгущению Саргассового моря. Сейчас здесь, на «Филлофорном поле Зернова» (так его называют в честь первооткрывателя), организована добыча филлофоры для производства агароида, который находит применение в различных отраслях хозяйства.

Существовали ли саргассовые сгущения жизни в геологическом прошлом? Известные советские палеонтологи Р. Ф. Геккер и Р. Л. Мерклин еще в 40‑е годы высказали хорошо подтвержденное фактами предположение о существовании саргассового сгущения 30 млн. лет назад в олигоценовом море, занимавшем территорию нынешнего Северного Кавказа. Польские ученые А. Ерзманьская и Я. Котларчук считают, что другое такое сгущение жизни одновременно возникло и на территории современных Карпат. Начиная с миоцена (15 млн. лет) под действием тектонических движений и морских течений оно стало перемещаться на запад. К настоящему времени, преодолев 8 тыс. км, оно достигло… Саргассового моря. Если это действительно так, сгущение жизни Саргассового моря – единственное в своем роде, совершившее столь длительное и далекое путешествие по морским просторам.

Рифовое сгущение, коралловые рифы, – третий и последний тип из известных во времена Вернадского сгущений жизни. Коралловые рифы – это массовые мелководные поселения коралловых полипов и других морских организмов, имеющих твердый известковый скелет. Поскольку наиболее известными современными рифостроителями являются кораллы, все рифы иногда называют коралловыми, однако это не совсем верно. Помимо кораллов, рифы создаются деятельностью разнообразных живых существ: зеленых и красных водорослей, моллюсков, иглокожих и других организмов, причем пальма первенства принадлежит зеленым водорослям рода Halimeda и красным Lithotamnion. Ткани самих кораллов буквально набиты фотосинтезирующими симбиотическими водорослями зооксантеллами. В создании автотрофного живого вещества коралловых рифов большую роль играют также цианобактерии.

Рифовые сгущения жизни – одна из самых высокопродуктивных экосистем биосферы. Растут рифы со скоростью 10 см/год, а иногда и до 25. Общая площадь всех рифов мира составляет 600 тыс. км² (что равняется территории Мадагаскара). Один лишь Большой Барьерный риф, протянувшийся вдоль восточного побережья Австралии, превосходит по объему все постройки человека. Состоят рифы из карбоната кальция. В наше время этим никого не удивишь, но попробуйте представить себе, какое впечатление произвела эта новость на плантатора прошлого века, живущего на коралловом острове и годами ввозящего известь из Англии! Об этом случае рассказал один путешественник того времени.

Высокая продуктивность экосистемы коралловых рифов в значительной мере объясняется пористостью самого рифового сооружения: рифообразующие организмы могут «прогонять» через себя огромные объемы воды, отфильтровывая питательные вещества. Честь открытия этого интереснейшего явления принадлежит советскому ученому доктору биологических наук Юрию Ивановичу Сорокину. По его расчетам, вся толща океанских вод профильтровывается рифами за 40 тыс. лет. Благодаря биофильтрации значительных водных масс низкая концентрация биогенных элементов не лимитирует развитие коралловых рифов. Вековечную проблему океанской жизни – «биогенные соли в глубине» – эта экосистема разрешает вполне успешно.

Область распространения современных рифов ограничена водами, имеющими на протяжении года температуру на поверхности не ниже 18°. В силу этого ограничения рифовые сгущения жизни сосредоточены в полосе между 37° с. ш. и 37° ю. ш. Есть у рифообразователей и другие «капризы» – морская вода должна иметь определенную соленость (от 2,7 до 4,0%), быть незамутненной, содержать много кислорода. Наконец, кораллам (точнее, живущим в симбиозе с ними водорослям) нужен свет, и поэтому они живут на глубине не более 40—50 м. А мощность коралловых рифов иногда достигает 1200—1400 м. Каким же образом остатки мелководных организмов оказались на такой значительной глубине?

Первым правильно сумел ответить на этот вопрос Чарлз Дарвин в классическом труде «Коралловые рифы» (1842). Он показал, что формирование коралловых рифов происходит при непрерывном погружении морского дна. Своим ростом кораллы (и другие организмы) компенсируют это погружение, и глубина моря остается примерно одинаковой. А поскольку для длительного роста рифов требуется сохранение скорости прогибания на одном и том же месте, цепочки рифов обычно бывают приурочены к крупным долго живущим разломам. Это обстоятельство позволяет использовать древние рифы для реконструкции тектонического режима геологического прошлого.

Ископаемые рифы имеют широкое распространение. По мнению академика Д. В. Наливкина, в кайнозое и мезозое рифовые известняки составляют главную массу всех известняков. В Ленинграде рифовые известняки можно увидеть не только в Геологоразведочном музее: они использовались для отделки подземного вестибюля станции метро «Площадь Восстания» (а в Москве – станция «Комсомольская»). Присмотревшись, в них можно найти органические остатки – обломки морских лилий (название может ввести в заблуждение: морские лилии – не растения, а животные, ныне вымирающие).

Мы рассмотрели сгущения жизни в океане, выделенные В. И. Вернадским. Современной наукой установлены еще два типа характерных сгущений: апвеллинговое и абиссальное рифтовое.

Апвеллингом (от англ. up – наверх и to well – хлынуть) называется явление подъема глубинных океанских вод к поверхности. А поскольку на большей части Мирового океана развитие жизни лимитируется главным образом недостатком неорганического азота и фосфора, то любой подъем на поверхность донных вод, обогащенных минеральными элементами и углекислотой, оказывает благотворное влияние на развитие жизни. Особенно ярко эта закономерность проявляется в тропических и субтропических районах. Поэтому именно здесь сосредоточены все крупнейшие апвеллинги планетарного масштаба: Канарский, Бенгельский, Сомалийский, Калифорнийский, Перуанский и Экваториальный.

Вот как описывает современный путешественник апвеллинговое сгущение жизни у берегов Аравийского полуострова: «Казалось, что даже в самой атмосфере района апвеллинга ощущалось богатство морской жизни. По сравнению с кондиционированным воздухом в помещениях на судне холодный влажный воздух моря имел вполне определенный стойкий запах рыбы… Стаи дельфинов, порой столь многочисленные, что, казалось, они простираются до самого горизонта, окружали судно, отставая лишь на мгновение, чтобы порезвиться в волнах. Все море, казалось, кипело жизнью».

Воды, обогащенные элементами минерального питания и углекислотой, обычно поднимаются с небольших глубин: приблизительно 100 м и очень редко до 300 м. Скорость подъема вод очень небольшая – от 1 до 5 м в день (представьте лифт, который поднимается с такой скоростью!). Самая мощная продуцирующая система Мирового океана находится в зоне Перуанского апвеллинга. С его площади, занимающей всего 0,02% всей акватории океана, получают до 15—20% мирового улова рыбы.

О безнадежных затеях иногда говорят: «Ищи ветра в поле». Еще труднее, пожалуй, отыскать следы течения в море, существовавшем миллионы лет назад. Выручают некоторые характерные виды радиолярий и своеобразные сочетания различных типов осадков, по которым сейчас успешно выявляют древние апвеллинговые сгущения жизни. Так, львовский ученый, доктор геолого-минералогических наук Юрий Николаевич Сеньковский на основании исследования кремнистых пород недавно оконтурил апвеллинг в море, существовавшем на территории Карпат в меловое время. Выполнены и более древние реконструкции. Показано, например, что в палеозое апвеллинговые сгущения жизни были приурочены к окраинам Сибири, Австралии и Северной Америки. Свидетельством этого являются залежи морских фосфоритов, горючих сланцев и кремнистых толщ в этих регионах.

Наконец, последним из ныне известных сгущений жизни в океане (рис. 3) являются абиссальные рифтовые (не путать с рифовыми!). Эти сгущения жизни – бесспорно, самые удивительные! – впервые предстали перед взором человека 15 февраля 1977 г., когда американский подводный аппарат «Алвин» в 280 км к северо-востоку от Галапагосских островов достиг дна Тихого океана на глубине 2540 м. Американские ученые под руководством Р. Бэлларда производили в то время исследования гидротермальных источников рифтов – зон раздвижения земной коры. Один из наблюдателей, профессор Массачусетского технологического института Дж. М. Эдмонд, так описывает это историческое погружение: «Типичный базальтовый ландшафт выглядел довольно уныло: монотонные поля бурых «подушек»[43]43
  Имеется в виду излившаяся под водой так называемая подушечная лава, представляющая собой скопление округлых тел в виде подушек или шаров.


[Закрыть] разбиты многочисленными трещинами; на площади несколько квадратных метров не всегда можно было увидеть живое существо… Но здесь мы оказались в оазисе. Рифы из мидий и целые поля гигантских двустворок, крабы, актинии и крупные рыбы, казалось, купались в мерцающей воде… Мы наткнулись на поле горячих источников. Внутри круга диаметром около 100 м теплая вода струилась из каждой расселины, каждого отверстия в морском дне».