Вода покрывает более 70% поверхности Земли, формируя глобальную взаимосвязанную систему, однако значительная часть океанических процессов и глубоководных экосистем до сих пор остается скрытой от прямых наблюдений. В рамках программы «Дробышевский плюс» антрополог Станислав Дробышевский и руководитель лаборатории гидробиологии Центра морских исследований МГУ Александр Кокорин обсудили биогеографию океана, пределы современных технологий мониторинга и реальные последствия антропогенных катастроф.
🌊 Что такое Мировой океан и где проходят его границы 0:52
Понятие «Мировой океан» кажется интуитивно понятным, но имеет строгое гидрологическое определение . Человечество не сразу осознало, что практически все крупные водные бассейны планеты связаны между собой . С точки зрения географии можно сесть на судно в Нарве и дойти по воде до Гонконга . По словам Александра Кокорина, в топонимике закрепилось простое правило:
- Любой водоем, соединенный с остальной акваторией естественным морским проливом, признается частью Мирового океана .
- Водоемы, сообщающиеся исключительно реками или сухопутными волоками, не входят в состав Мирового океана .
- Крупные соленые бассейны, подверженные штормам, но не имеющие проливов в океан (например, Каспийское море), гидрологически являются изолированными бессточными озерами .
Разграничение морей, заливов и океанов зачастую обусловлено не строгими физическими рубежами, а исторической традицией и практическим удобством . Кокорин приводит аналогию со слиянием Волги и Камы: по гидрологическому расходу в точке слияния Кама крупнее, и технически Волга впадает в нее, но исторически сложилось противоположное представление .
Аналогичным образом рыбаки средневековой Англии четко разделяли Северное и Ирландское моря из-за различий в промысловой рыбе, штормовых режимах и течениях, а позднейшие государственные квоты заставили проводить между ними юридические линии .
Некоторые границы очевидны благодаря архипелагам или узким проливам (как у Охотского моря с Татарским проливом и проливом Лаперуза), тогда как в других случаях разметка условна . Персидский залив по площади и гидрологической специфике эквивалентен Красному морю и мог бы считаться морем, но сохраняет историческое наименование . На севере границу между Норвежским и Баренцевым морями проводят по прямой линии между двумя мысами . Раздел Белого и Баренцева морей традиционно проводят по линии мыс Канин Нос — мыс Святой Нос . Однако зона так называемой «Воронки» гидрологически и фаунистически ближе к Баренцеву морю, а подлинная биологическая граница проходит глубже — через Горло Белого моря и Мезенский залив .
🧊 Молодые моря Арктики и загадки расселения видов 7:56
В гидробиологии границы распространения видов редко совпадают с линиями на географических картах . Биологи выделяют самостоятельные популяции (например, беломорскую треску, анатомически идентичную баренцевой, но экологически изолированную) и специфические фаунистические комплексы .
Особенность российской Арктики заключается в геологической молодости ее акваторий . Белому морю меньше 10 000 лет, что ничтожно мало для формирования автохтонных эндемичных видов . Современная фауна региона представляет собой результат недавних миграций:
- Виды северотихоокеанского происхождения .
- Организмы из Северной Атлантики .
- Тихоокеанские вселенцы, проникшие в Атлантику и оттуда заселившие арктические шельфы .
Станислав Дробышевский заметил, что в тропических зонах ситуация выглядит парадоксально: схожие виды рифовых рыб встречаются как у берегов Австралии, так и в Красном море . Однако Кокорин подчеркивает, что развитие молекулярной систематики разрушает концепцию видов с космополитическим ареалом . Если организм не обладает глобальной мобильностью (как полярная крачка или киты, для которых океан сопоставим с лужей для щитня), внешне неразличимые особи из отдаленных регионов при генетическом анализе оказываются отдельными видами , .
Если у донного червя личинка развивается в бентосе и не разносится течениями, популяции Белого моря и Канадской Арктики с вероятностью 99% окажутся разошедшимися ветвями . В то же время зафиксированы аномалии: на вершинах подводных гор Тихого океана (поднимающихся из глубин 2–3 км до 100 метров от поверхности) обнаруживаются идентичные экосистемы, разделенные тысячами километров глубинных «пустынь» . Их изоляция преодолевается либо перенесенными течениями планктонными личинками, либо форезией — переносом икринок птицами или на чешуе рыб .
🏜️ Пустыни на глубине и миф о неизученности дна 13:08
Полностью безжизненных зон в Мировом океане не существует: микроорганизмы колонизируют любые доступные ниши . В зонах выраженного кислородного голодания крупные животные исчезают, но формируются сообщества анаэробных микроорганизмов . Подобные заморы характерны не только для сероводородных глубин Черного моря, но и для районов антропогенной эвтрофикации . Смыв сельскохозяйственных удобрений провоцирует взрывной рост фитопланктона; последующее гниение биомассы утилизирует растворенный кислород, уничтожая многоклеточную фауну, но создавая идеальную среду для бактерий .
Представление о том, что дно океана исследовано хуже поверхности Марса, требует уточнения . Тезис возник в 1970–1980-х годах после публикации детальных снимков марсианской поверхности орбитальными аппаратами NASA . Океаническая среда непрозрачна: оптическая видимость под водой редко превышает 20–40 метров . Поэтому карту видимой части Луны составили задолго до батиметрических карт Земли .
Исследования океанического дна опираются на два подхода:
- Контактный: забор грунта трубками и драгами на борт судна либо непосредственный спуск исследователя в аппарате с манипуляторами , .
- Дистанционный геофизический: сканирование многолучевыми эхолотами и гидролокаторами бокового обзора .
Акустический сигнал позволяет оценить рельеф и характер пород: твердые скалы дают мощный или зеркальный отклик, а ил и песок поглощают и рассеивают звук по-разному . Подобная площадная информация страхует биологов от ложных экстраполяций . Советский океанолог Лев Зенкевич образно сравнивал забор проб с борта судна на глубине 10 км с попыткой сбросить черпак на Нью-Йорк с высоты полета реактивного лайнера: исследователи непременно получили бы кусок асфальта и городскую крысу, но полностью упустили бы существование филармонии .
🗺️ Батиметрия, гидрология и почему сложно сосчитать треску 20:20
Детализация карт морского дна неравномерна . В районах активного судоходства, прокладки кабелей и морской добычи нефти существуют цифровые карты с разрешением до полуметра . Глобальный проект GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans), выросший из инициатив Океанографического музея Монако, агрегирует данные со всего мира, но значительная часть акваторий до сих пор картирована с разрешением в сотни метров или километров .
Характеристики поверхностных вод — температура, концентрация хлорофилла, векторы и скорость основных течений — фиксируются спутниками достаточно точно . Однако вертикальная циркуляция изучена фрагментарно . Водная масса может наблюдаться на поверхности в течение нескольких дней, а затем погружаться на глубину, и скорость ее дальнейшего перемещения остается предметом сложного моделирования .
Гидробиологам известно, по разным оценкам, лишь 10–30% видов морских обитателей . При этом ученые не ожидают поимки мезозойских плиозавров; львиная доля скрытого биоразнообразия приходится на малозаметных донных беспозвоночных, анатомически схожих с известными таксонами . Рутинные жизненные циклы даже массовых видов остаются загадкой . Мелкий двустворчатый моллюск Portlandia arctica, населяющий дно Белого моря плотностью в сотни экземпляров на квадратный метр, имеет планктонную личинку, которую за всю историю наблюдений биологи видели в пробах лишь единожды . Причина кроется в феноменологии: массовый выброс личинок происходит в межсезонье (ранней весной во время таяния льда), когда экспедиционные работы на маломерных судах затруднены, а видимость в воде минимальна .
На вопрос о практической ценности подобных штудий Кокорин отвечает через системность научного метода :
- Чтобы ответить на простой промысловый вопрос — «Сколько трески можно выловить в следующем году?» — требуется решить десятки комплексных задач .
- Необходимо знать возрастную структуру популяции, возраст полового созревания и рацион молоди и взрослых особей .
- Требуется рассчитать численность кормовых гидробионтов, динамику их воспроизводства и зависимость от температурного режима .
- Нужно смоделировать смещение теплых ветвей течений к нерестилищам трески (например, у Лофотенских островов) и сумму эффективных температур к конкретным датам весны .
Попытка ответить на прямой экономический запрос без фундаментального понимания биологии видов и гидрологии обречена на провал .
🛢️ Зачем нефтяникам черви: академическая наука и коммерческий заказ 30:45
Интерес добывающих компаний к глубоководной фауне диктуется не только экологическим законодательством, но и международным правом . Чтобы застолбить за собой глубоководный участок дна для будущей добычи железомарганцевых конкреций в нейтральных водах (например, в центре Индийского океана), государство или корпорация обязаны провести исчерпывающее экологическое обследование заявленной зоны .
Экспедиционное судно — это комплексная междисциплинарная база :
- Метеорологи ведут непрерывную регистрацию параметров атмосферы .
- Гидрологи изучают гидрохимический состав, соленость, ионный профиль и динамику слоев воды .
- Геологи зондируют осадочные толщи, оценивая залежи песка, ила и рудных корок .
- Биологи определяют локальное биоразнообразие и выявляют узкоэндемичные или эволюционно значимые виды .
Открытие редких форм способно перевернуть фундаментальные представления о биосфере: подобно открытию асгардархей в гидротермах или реликтовых пещерных ракообразных ремипедий на Кавказе, проливших свет на макроэволюцию эукариот и членистоногих , .
В современной России структура морских исследований опирается на три опоры :
- Академические институты: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, институты Дальневосточного отделения РАН, Мурманский морской биологический институт .
- Ведомственные структуры: система ВНИРО (Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии) с филиалами, включая ПИНРО в Мурманске и Архангельске, ТИНРО на Дальнем Востоке .
- Университетские центры: профильные подразделения МГУ и СПбГУ .
Четвертым крупным актором стала коммерческая наука . Корпорации («Роснефть», «Газпром», «Росатом», развивающий инфраструктуру Севморпути, операторы портов) формируют финансовый рынок для научных изысканий . Не имея в штате узких систематиков, компании привлекают профильных экспертов для проведения инженерно-экологических изысканий и мониторинга биоразнообразия, обеспечивая заказами академические кадры .
🔬 Кадровый вопрос: сколько ученых исследуют море 40:07
Общее число специалистов, занятых в морских исследованиях в России (включая систему Росгидромета, геологические и рыбохозяйственные партии), оценивается в несколько тысяч человек . Однако распределение сил по узким направлениям обнажает хронический кадровый дефицит .
В ходе диалога Станислав Дробышевский сопоставил ситуацию с антропологией: во всей России исследователей, чья непосредственная деятельность связана с костными останками и эволюцией человека, насчитывается менее ста (по субъективной оценке Дробышевского — не более полусотни, что сравнимо с численностью отряда космонавтов) , .
Кокорин отметил, что современная наука сместилась от формата масштабных монолитных институтов советского типа к работе мобильных исследовательских групп (лаборатория из сильного ученого, постдоков и нескольких студентов) . Если в советское время институты уровня ПИНа публиковали фундаментальные многотомники раз в десятилетие силами сотен сотрудников, то сегодня грантовая система требует публикации статей .
Флагманами обобщающих академических публикаций в последние годы выступают корпоративные заказы: так, под эгидой «Роснефти» были подготовлены и выпущены сводные экологические атласы Карского и Баренцева морей .
При этом стоимость фундаментального поиска остается колоссальной: суточный фрахт крупного исследовательского судна академического флота без учета солярки и обеспечения команды доходит до 5 миллионов рублей .
🤖 Буи Argo, подводные планеры и пределы автоматизации 50:34
Попытки автоматизировать сбор информации об океане сталкиваются с фундаментальными физическими ограничениями среды . Водная толща полностью блокирует высокочастотные радиоволны и оптические сигналы . Для связи под водой остаются:
- Сверхдлинные радиоволны (используемые для стратегических субмарин и передающие данные со скоростью нескольких бит в час) .
- Акустические модемы, скорость передачи которых уступает старым телефонным коммутируемым соединениям (dial-up) .
- Оптические подводные лазеры, работающие лишь на сверхкоротких дистанциях в прозрачной воде .
Для передачи массивных потоков видео и телеметрии в реальном времени подводные аппараты вынуждены использовать кабель-трос . Это привязывает их к крупным, дорогостоящим судам с динамическим позиционированием, что сводит на нет финансовую экономию от роботизации .
Тем не менее в гидрологии автоматизация совершила качественный скачок благодаря проекту Argo . Международная сеть насчитывает около 4000 автономных буев, распределенных по планете . Буй дрейфует на заданной глубине, раз в 10 дней погружается на 2000 метров, затем всплывает, непрерывно замеряя температуру, соленость и плотность воды, и с поверхности сбрасывает пакет данных на спутник .
Для длительного картографирования рельефа применяются подводные планеры (глайдеры) . Они не имеют гребных винтов и движутся за счет изменения собственной плавучести: регулируя объем за счет перемещения гидравлической жидкости или конденсации/кипения специальных реагентов, аппарат медленно планирует в толще воды на крыльях, работая автономно на одном источнике питания месяцами , .
В биологии автоматизация буксует . Компьютерное зрение справляется с распознаванием китов по форме хвоста и рисунку обрастаний, однако анализ донного грунта требует ручного разбора . Метод анализа экологической ДНК (eDNA) позволяет извлечь всю ДНК из литра воды, но несет ряд ограничений:
- ДНК сохраняется в холодной морской воде долго, и зафиксированный сигнал может принадлежать пролетевшей птице или фекалиям кита, проплывшего мимо дни назад .
- Метод не сообщает о стадии развития организма, его численности, биомассе и жизнеспособности популяции .
- Секвенатор выдает сырую нуклеотидную последовательность, которую невозможно идентифицировать без обширных референсных библиотек геномов, созданных традиционными зоологами .
🐟 «Глупые вопросы»: от анчоусов в коровьем корме до морей без берегов 1:03:40
В блиц-части выпуска Александр Кокорин разобрал популярные вопросы об океане:
- Море без берегов. Общеизвестный пример Саргассова моря дополняется Южным океаном , . Замкнутое циркумполярное течение отсекает холодные водные массы Антарктики от вод умеренных широт, создавая четкие климатические, биологические и гидрологические рубежи в открытых водах при отсутствии северного берега , .
- Почему все едят перуанского анчоуса. Анчоус — основа мирового животноводства . Сельскохозяйственный скот на промышленных откормах не может прокормиться одним сеном; его рацион базируется на комбикормах, богатых рыбной мукой из перуанского анчоуса . Невероятная концентрация этой рыбы в Перу обусловлена мощным Перуанским апвеллингом . Глубинные течения поднимают к прогретой поверхности биогенные элементы (фосфор, калий, кальций), вызывая мощнейшее цветение фитопланктона, служащего базой для зоопланктона и триллионов анчоусов .
🤿 Глубоководные аппараты и рекорды Виктора Весково 1:05:55
Аппаратов, способных погружаться на абиссальные и ультраабиссальные глубины (свыше 6000 метров), в мире единицы . Гражданские и исследовательские батискафы требуют уникальной инженерной школы:
- Alvin (США): ветеран глубоководных спусков, с помощью которого были впервые открыты гидротермальные экосистемы («черные курильщики»); аппарат прошел глубокую модернизацию около 10 лет назад и продолжает научную работу .
- Shinkai 6500 (Япония): аппарат агентства JAMSTEC, стабильно исследующий тихоокеанские желоба .
- Deepsea Challenger: аппарат, спроектированный Джеймсом Кэмероном для одиночного погружения на дно Бездны Челленджера, где режиссер отснял материал в формате 4K , .
- Китайская глубоководная программа: в строю находятся три глубоководных обитаемых аппарата (включая «Фэньдоучжэ»), базирующихся в научных центрах Шанхая, Даляня и Нанкина , . Китай активно развивает ультраабиссальную программу, готовя совместные международные экспедиции, в том числе в Курило-Камчатский желоб .
Отдельно эксперт выделил американского предпринимателя и исследователя Виктора Весково (Victor Vescovo) . За собственные средства и при поддержке спонсоров Весково построил глубоководный комплекс Limiting Factor и специализированное судно-носитель, после чего реализовал экспедицию Five Deeps, став первым человеком в истории, лично опустившимся на дно глубочайших впадин всех пяти океанов планеты , .
🌿 Как отличить животное от растения в морских глубинах 1:10:41
В море базовые школьные критерии разделения флоры и фауны перестают работать . Критерий автотрофности (фотосинтеза) сбоит из-за клептопластии: некоторые брюхоногие моллюски (в частности, сакоглоссаны и морской заяц Aplysia) поедают водоросли, но не переваривают хлоропласты, а инкорпорируют их в ткани своего тела и фотосинтезируют за их счет неделями .
С точки зрения современной кладистики понятий «растение» и «животное» в старом смысле не существует . Живая природа дробится на множество эукариотических супергрупп, подавляющая часть которых представлена одноклеточными формами . Высшие сосудистые растения и многоклеточные животные (входящие в кладу заднежгутиковых — Opisthokonta) занимают лишь две ветви . В толще океана существуют как первично одноклеточные фотосинтетики, так и многоклеточные автотрофы, не являющиеся высшими растениями, и миксотрофы, меняющие тип питания по ситуации . Единственный рабочий способ классификации — точное видовое определение гидробионта по генетическим и морфологическим базам .
🛢️ Катастрофа в Анапе: останется ли мазут навсегда 1:12:13
Разлив нефтепродуктов в районе Анапы стал серьезным экологическим вызовом. Волонтеры, МЧС и инспекторы Росприроднадзора проделали титаническую работу, полностью очистив песчаный берег и подповерхностные слои от видимых сгустков , . С береговой полосы было собрано более 90% доступной фракции .
Основная неопределенность связана с гидродинамикой морского дна: водолазный сбор тяжелых фракций ограничен плохой видимостью, а осевший на дно мазут способен мигрировать под воздействием придонных течений и штормов , .
Кокорин объяснил физико-химическую специфику выброшенного вещества:
- В районе инцидента разлилась не сырая нефть, а тяжелый топочный мазут — остаточный продукт нефтепереработки после отгонки бензина, керосина и газойлей .
- Топочный мазут не течет и не воспламеняется при комнатной температуре; в судовых силовых установках его предварительно разогревают специальными вспомогательными котлами . Фактически мировой торговый флот обеспечивает низкую стоимость морской логистики за счет утилизации тяжелых отходов нефтехимии в двигателях колоссального ресурса , .
- Из-за сложного фракционного состава топочный мазут разлагается значительно дольше сырой нефти . Сроки его полной естественной биодеградации могут растянуться от 5–15 до нескольких десятилетий в зависимости от гидрологических условий , .
Тем не менее мазут не останется в акватории навсегда . В морской воде повсеместно присутствуют углеводородокисляющие бактерии . При поступлении субстрата их популяция экспоненциально возрастает, постепенно минерализуя сложные углеводороды . В теплых водах Черного моря эти процессы идут на порядки быстрее, чем в Арктике, где из-за низких температур аналогичные загрязнения могут консервироваться на столетия .
🚢 Как попасть в морскую экспедицию 1:17:22
В завершение встречи Александр Кокорин дал практический совет тем, кто мечтает о работе в море: необходимо четко понимать свою профессиональную роль на борту . Экспедиция не берет пассажиров:
- Моряки и мотористы обеспечивают навигацию судна и высадку десантных групп на моторных лодках в тяжелых прибойных условиях .
- Гидрологи — самая дефицитная и востребованная специальность, необходимая в любой комплексной экспедиции от Арктики до экватора .
- Биологи узкого профиля (планктонологи, териологи по морским млекопитающим, бентологи) востребованы под конкретные исследовательские гранты и экологические программы .
Для тех же, кто ищет романтики открытого моря без многолетней академической подготовки, Кокорин с иронией рекомендовал воспользоваться коммерческими арктическими круизами (например, на Землю Франца-Иосифа), где стоимость путевок начинается от 500 000 рублей — хотя в настоящей научной экспедиции профессионалам платят за тяжелый интеллектуальный и физический труд , .
