Что происходит с Мировым океаном
На потепление и загрязнение океан отвечает приспособлением к новым условиям, таким как «красные приливы». Новое экологическое равновесие может уже не включать привычных видов, в том числе промысловых
Большая океанология возвращается, в России и в мире расширяются исследования Мирового океана. Это связано как с ростом финансирования объектов большой науки (так, в прошлом году было спущено на воду одно небольшое — «Пионер-М» — и заложено еще два научно-исследовательских судна), так и с актуальностью темы в мировом масштабе. Интерес к изучению Мирового океана во второй половине ХХ века шел синхронно с соперничеством в космосе и закончился примерно с окончанием холодной войны. Сейчас спрос на океанологию диктуется интересом к месторождениям на шельфе и геостратегической борьбой за Арктику, с одной стороны, и ростом политического значения изучения климата и загрязнения среды — с другой.
Современная климатология берет в расчет не только атмосферу, но и все оболочки Земли, причем изменения в гидросфере, в водных оболочках, прежде всего в океане, могут привести к более быстрым и катастрофическим изменениям, чем просто повышение средней температуры воздуха. Так, изменение уровня океана может привести к коррекции направления важнейших течений, например Гольфстрима, которому Европа обязана относительно теплым и мягким климатом, этот тот случай, когда глобальное потепление может привести к локальному похолоданию в одном из самых густонаселенных и экономических активных регионов мира. Под угрозой уничтожения, согласно исследованиям последних лет, и коралловые рифы, и мангровые леса, и морские беспозвоночные, и водоросли; повышение уровня океана угрожает целым странам.
Кроме того, в Мировом океане происходят системные сдвиги, связанные с хищническим хозяйствованием и загрязнением океана. По алармистским расчетам Всемирного фонда дикой природы, при сохранении текущих темпов и методов вылова, к 2048 году съедобной рыбы в морях может не остаться. Ежегодно в океан попадает от 5 до 12 млн тонн пластиковых отходов, что составляет примерно треть всех загрязнений. Пластик в океане — это не только пакеты и бутылки, но и частицы микропластика, попадающие в воду вместе с отходами моющих средств и меняющие условия жизни многих водных существ. Неужели это мы сумели так испортить океан? И действительно ли все так плохо? Разделяют ли сами океанологи эти алармистские настроения?
Старший научный сотрудник Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН биоокеанолог Филипп Сапожников в последние годы исследует изменения в океане в самых разных его местах, будучи участником многих экспедиций — и в Черном море, и в районе Северной земли. Одна из его недавних работ как раз посвящена микроорганизмам, которые вырастают на пластике. Филипп Сапожников рассказал «Эксперту», насколько тревожны изменения в Мировом океане и к каким сценариям его изменений следует готовиться человечеству.
Зачем нам океан
— Насколько хорошо изучен океан?
— Океан изучен, условно говоря, на семь-десять процентов — все зависит от того, о каких исследованиях идет речь. Он изучен очень неравномерно, лучше всего — в прибрежных районах. Вообще, человек изучает там, где это выгодно. Нельзя же остановить в океане корабль, сутки которого обходятся более чем в миллион рублей, с большой командой ученых на борту, и просто так сказать: «Ну давайте здесь что-нибудь изучим». Такие исследования всегда целевые.
Исследования активизируются, когда выясняется, что океан открывает какой-то новый горизонт возможностей или несет новые опасности. Мы кидаемся изучать океан, когда видим перспективы, — такой период интенсивных исследований был с 1960-х до конца 1980-х годов.
— В тот же период, что и космос, — но космос закончился, когда угроза ядерной войны миновала…
— Да, когда угроза ядерной войны на тот период миновала, то и океан исследовать стали меньше. Крупномасштабная война определяется возможностями перемещения, в том числе по океану. Конечно же, исследования, связанные с подводным миром и с применением человеческих возможностей для освоения глубин, — это были в первую очередь исследования военные. Подводные дома, подводные города — это способ ухода в океан, с одной стороны, для использования его ресурсов, а с другой стороны, для оформления фактора присутствия. Они нужны, чтобы создавать в море новые зоны экономических интересов, строить там добывающую промышленность прямо под водой, размещать людей, чтобы они там жили на постоянной основе. И так добывать себе полезные ископаемые и топливо.
Потом, в 1990-е годы, был период некоторого расслабления международной обстановки, к тому же российская наука меньше финансировалась в тот период, поэтому стало меньше больших экспедиций. Вместо этого началась эпоха любительских наблюдений за океаном небывалых масштабов — массовый туризм, дайвинг и снорклинг. А в двадцать первом веке в России снова начались масштабные исследования океана — на больших кораблях и с привлечением существенного финансирования.
— Чем сейчас оправдывают затраты?
— Есть несколько экономических задач, которые помогает решать большая океанологическая наука. Во-первых, под поверхностью шельфов морей сосредоточено огромное количество запасов ископаемого топлива и руд. Нефть там залегает ближе к поверхности, чем под континентами. Это, как правило, еще недоразведанные месторождения, и они не всегда осваиваются в плане добычи — это стратегические резервы. Такие месторождения есть на нашем северном шельфе в Карском, и Баренцевом морях, на нашем тихоокеанском шельфе и в Охотском море. Там есть разработки — скважины разведывательного бурения. На некоторых из этих участков ставятся буровые установки по добыче, но это очень строго регламентируется. Речь идет о серьезных экономических задачах долгосрочного характера — это стратегический запас полезных ископаемых. И там их очень много. Они занимают огромные площади. Просто суша складчатая, а дно океана более гладкое, особенно где-нибудь на севере. Если суша уже в достаточной степени изрыта и вся поделена границами, то на море границ значительно меньше. Там обширные экономические зоны размером с целые страны. Многие западные державы добывают, например, железомарганцевые руды на ложе океана. Добывают и другие полезные ископаемые, хотя все-таки освоение океана идет не теми темпами, которые предсказывали в 197080-е годы.
— Нефть есть только под шельфом, то есть на отмели вблизи материка, или на глубоком океанском дне тоже?
— Нефть формировалась на мелководьях. Геологические изыскания подсказывают, что на обширных мелководьях, которые существовали в определенный период геологической истории Земли, жили очень богатые микроорганизмами сообщества, целые пласты, которые производили значительно больше биомассы, чем могли переработать: растительноядных организмов было меньше, чем тех, которые производили эту органику. В результате она захоранивалась в огромных количествах, сверху покрывалась слоями осадочных пород и оставалась там преобразовываться дальше, пока не перешла в те состояния, которые сейчас мы называем нефтями разного состава и концентрации. Это наборы цепочек углеводородов разной длины, которые мы разделяем на фракции и используем для разных целей. То есть такие месторождения действительно формировались по краям континентов, которые теперь находятся под водой, на шельфе — пологом склоне материков, уходящем в море до глубин в 200, 300, иногда 500 метров.
— А как шельф заканчивается?
— Начинается область резкого набора глубины. А затем идут абиссальные равнины — океанское глубоководье. Но если говорить о концентрации жизни в Мировом океане, то самая высокая опять же, на шельфе, вблизи берегов. Важно, какой ширины или протяженности у нас шельф, — а в северных морях у нас шельфы огромные. Например, архипелаг Новая Земля весь находится на шельфе. Даже в Черном море, которое, вообще-то глубокое, до двух с лишним километров, шельфы тоже широкие, особенно в северо-западной его части.
Будет ли вселенский потоп
— Что кроме поиска ресурсов заставило активизировать исследования океана?
— Нужно изучать процессы, идущие в океане: только поняв их, можно что-то прогнозировать. Сейчас меняется климат, и от этого уже никуда не уйти, процесс запущен. Даже если сейчас остановить выбросы всех продуктов переработки ископаемого топлива, что в целом, конечно, очень утопическая задача, все равно еще пара поколений будут испытывать на себе последствия запущенных макропроцессов в системе «океан — атмосфера». Инерция больших атмосферных процессов — это одно-два десятилетия. А процессы в океане гораздо более инерционны, и их последствия растянутся на много десятилетий, возможно, даже на века.
Но процесс уже запущен. Воды океана стали прогреваться, закисляться и расширяться, потому что более теплая вода занимает больший объем. Исследования за последние четверть века по спутниковым данным в разных местах, по всему земному шару показали, что подъем уровня океана происходит неравномерно — где-то он сильно поднялся, сантиметров на 25, а где-то, наоборот, просел. Но у некоторых островных государств высота над океаном максимум 3040 сантиметров, и они уже испытывают серьезное воздействие штормовых волн океана, который стал выше. Сейчас для многих островных государств это уже социально-политическая проблема. То, что для остальных будущее, для них практически настоящее. Их начинают постепенно смывать все более высокие шторма. Такие государства, как Тувалу или Кирибати, уже находятся в той стадии, когда они не могут планировать свое существование на имеющейся территории, им надо куда-то переселяться. Появились программы по переселению таких народов – например, в Австралию и некоторые государства Индокитая.
— Если речь о подъеме на десятки сантиметров, во многих местах можно построить дамбы, как в Голландии…
— Не все способны построить дамбы. И потом, дамбы надо на чем-то строить. Но уровень подъема Мирового океана, который рассчитан нейросетями научных учреждений по всему миру, к концу века при нынешних темпах загрязнения окружающей среды, в том числе парниковыми газами, и таяния ледников по всему миру — от 7,5 до 12 с лишним метров. А в Сингапуре высота земли по отношению к уровню океана — 80 сантиметров. Уже составлены карты затопления различных территорий растущими площадями акваторий по разным прогнозам. Этого не избежать, если растают ледники Антарктического полуострова и ледники Гренландии. Я уж не говорю про всю Антарктиду: если, не приведи Господь, растает вся Антарктида, это будет гораздо более серьезный подъем уровня океана по всей планете, это глобальные изменения всех карт вообще.
— А чем России угрожает подъем уровня океана?
— У нас огромные морские просторы со всех сторон — Северный Ледовитый океан на севере, Тихий на востоке, Балтийское море на западе, Черное на юге. Мы открыты океану с разных направлений, поэтому произойдет затопление относительно равнинных береговых территорий, если ничего не будет предпринято. Можно и дальше, конечно, жечь ископаемое топливо, но общая концентрация CO2 в атмосфере за последние сто лет выросла более чем на 40 процентов. И 8990 процентов этого вклада – продукты горения ископаемого топлива.
— Мы выяснили, что океан теплеет и его уровень угрожающе быстро растет. Что еще с ним происходит?
— Из-за таяния ледников появляются огромные водные массы, которые способны влиять на океанские течения. Конечно, течения определяются в первую очередь тем, как крутится планета и как расположены материки. Но сейчас в Гренландии тают огромные массы льда, и это сказывается на движении Гольфстрима и других течений.
— Но ведь Гренландия была теплой еще полтысячелетия назад — там жили викинги, цвели зеленые луга, там паслись стада…
— Да, а потом, когда наступил Малый ледниковый период, их оттуда быстро выжило холодом — буквально за десятилетие число жителей Гренландии сократилось в тысячи раз. Хотя и сейчас там на западном побережье есть целые поселки, в которых живут рыболовы-инуиты.
Но сейчас активно тают льды глубокой Гренландии, а не только по краям. Они просто тают, и вода по речкам поступает в море. И поступает ее все больше. Наш институт ведет планомерные исследования этого вопроса. Туда ходят крупные корабли с международными командами ученых, среди которых специалисты из нашего института, ведущие там ежегодные наблюдения.
— И что же, Гольфстрим может перестать согревать Европу и там начнется похолодание?
— Европа в первую очередь греется атмосферным переносом тепла от экватора, теплыми юго-западными ветрами из районов Карибского моря. Их вклад в обогрев Европы — около 70 процентов, а вклад Гольфстрима, — от 10 до 30 процентов в разных местах. В основном он сказывается на обогреве самого севера Европы — Скандинавии и некоторых просторов по берегам Баренцева моря. Если Гольфстрим отвернет на юг, то, конечно, у нас замерзнет побережье Норвегии и часть самых северных российских территорий — речь идет о большом экономическом ущербе, к этому надо относиться всерьез.
Что грозит коралловым рифам
— Правда ли, что из-за потепления океана коралловые рифы находятся под угрозой исчезновения?
— Коралловым рифам угрожает несколько процессов, все зависит от того, где они расположены. Коралловые рифы довольно чувствительны к изменениям окружающей среды. Они привыкли жить в стабильных условиях. Рифам у берегов угрожает возросший поток туризма, отходов человеческой деятельности. Они не успевают самоочищаться за счет рыбок, зарастают микроводорослями, бактериями и начинают постепенно отмирать.
Вторая угроза — это браконьерский отлов коралловых симбиотических рыбок, который сказывается крайне негативно, потому что исчезают именно те рыбки, которые скусывают водоросли, растущие на кораллах. Третья — это закисление океана, хотя сейчас это, скорее, перспектива. Закисление пока не достигло такого уровня, чтобы повлиять на основную массу коралловых рифов.
Четвертая угроза — химические светофильтры, которые входят в состав солнцезащитных кремов. Эти фильтры попадают на кожу человека, когда он мажется ими на берегу, а с нее попадают в океан в громадных объемах — в среднем 14 тысяч тонн в год. Для Мирового океана это капля в море, но ведь массы курортников купаются как раз там, где кораллы и другие разнообразные и красивые обитатели дна. Светофильтры, такие как оксибензон, авобензон, октокрилен, активируют деятельность вирусов, «спящих» в толще воды и в тканях коралловых полипов. Эти вирусы начинают уничтожать микроводоросли, составляющие фитопланктон в толще воды, и симбионтов в тканях кораллов. От этого ткани обесцвечиваются и начинают распадаться.
— Почему коралл обесцвечивается?
— В нем сперва гибнет микроводоросль-симбионт, при этом отмирает поверхностный слой его собственных тканей, поскольку вирусы воздействуют на всю систему жизнеобеспечения кораллов. Если коралл побелел, это значит, что он умирает. В принципе, в подходящих условиях он может восстановиться, но это трудно, так как утрачено энергообеспечивающее звено.
Обесцвечивание кораллов в прибрежных зонах сейчас масштабно идет по всему миру. В районах крупных курортных центров главная причина — воздействие SPF-фильтров. Эти исследования были произведены еще в нулевых, это хорошо изученный вопрос. Но к настоящему времени только начался переход в некоторых косметических компаниях на другие светофильтры.
— А что происходит с кораллами, которым не угрожают туристы?
— Туристов мало, например, на Большом барьерном рифе у берегов Австралии. И вот там действительно мы видим, что изменения коралловых рифов связаны в первую очередь с подъемом уровня океана и с его потеплением. В более теплой водичке интенсивнее размножаются некоторые виды очень маленьких цианобактерий. Они затрудняют проникновение света в толщу воды, и кораллы тоже обесцвечиваются за счет потери функциональной активности симбионтов. На Большой барьерный риф может влиять и закисление океана, но об этом пока идут научные споры.
Будущее Мирового океана
— Каким океан достанется нашим детям и внукам?
— В очень сильно измененном виде. Во-первых, океана будет значительно больше. Во-вторых, в нем будут жить уже другие сообщества — более простые, более терпимые к экстремальным условиям, но существенно менее разнообразные в прибрежной зоне. В-третьих, океан будет более свирепым, потому что теплая вода дает при интенсификации ветров большее волновое перемешивание и более серьезную высоту волны для берегов. И чем выше уровень воды, чем экстремальнее в целом климатические явления, такие как тайфуны и ураганы, которые учащаются на фоне подъема глобальной температуры, тем интенсивнее прибрежные шторма. Это проблема для судоходства, суда станут крупнее и защищеннее от штормов. Маломерный рыболовный флот останется в сильно иссеченных фьордами и заливами участках прибрежья.
Другое дело, что рыбные запасы будут истощаться, поскольку нынешняя тенденция засорения океана пластиком подразумевает, что к 2050 году в нем будет меньше рыбы, чем пластика. Особенно пагубно влияет на рыбу микропластик.
Помимо пластика океан загрязняется нефтепродуктами и тяжелыми металлами. Эти виды загрязнения особенно сильно сказываются во внутренних морях, таких как Средиземное, Черное, Балтийское. Надо сказать, что в Балтийском море сейчас приняты очень серьезные международные меры, ограничивающие загрязнение. И они уже дают свой результат. Начиная с 2007 года количество крупных нефтяных аварий и нефтеразливов в Балтийском море серьезно пошло на убыль, за этим стали лучше следить.
— Биоразнообразие в океане в целом снижается? Его вообще возможно как-то оценить?
— Биоразнообразие океана оценивают постоянно. И наш институт занимает в этих процессах далеко не последнее место — мы задействованы и в российских, и в международных программах оценки биоразнообразия и ресурсной базы Мирового океана. В море, конечно же, биоразнообразие выше, чем на суше. Только в последние годы благодаря методам молекулярно-биологических исследований удается получить информацию обо всем спектре живых существ, которые могут находиться в данном районе океана. Особенно это касается прокариотных форм жизни. Бактерии, археи, цианобактерии слишком мелкие для световых микроскопов. А теперь можно прочитать метагеном, допустим, капли воды, то есть прочитать гены всех существ, которые в ней есть, а потом определить их по этим генам.
Есть глобальные проекты оценки биоразнообразия — «заметагеномить» весь Мировой океан. Но они пока продвигаются очень медленно, для этого нужна слишком большая сеть станций. Есть проекты, связанные с масштабными экспедициями по изучению биоразнообразия. Но они все заточены на экономические интересы страны, которая эти экспедиции снаряжает.
— А где производится больше кислорода — в океане или на суше?
— Конечно, океан производит намного больше кислорода, чем леса. Во-первых, есть имеющий чудовищную биомассу пикопланктон — мельчайшие микроводоросли и цианобактерии, которые выделяют огромное количество кислорода. Одни только диатомовые водоросли производят примерно треть всего кислорода на Земле. Эти диатомеи — основная кормовая база для многих планктонных существ. А есть и многие другие существа, дающие весьма существенный вклад в производство кислорода: динофлагелляты, цианобактерии, зеленые жгутиконосцы.
— Как поживает планктон, ему тоже что-то угрожает?
— Планктону угрожают многие факторы — то же потепление и закисление океана разрушает его жизненные циклы.
— Почему все вечно меняется именно в плохую сторону?
— В плохую сторону для нас, привыкших к стабильности. Но эволюция начинается тогда, когда экосистема переходит в нестабильное состояние.
— То есть открываются эволюционные возможности?
— Да. Возьмем Аральское море, страшно пересыхающее и не менее страшно осолоняющееся, что мы наблюдаем с 1961 года (наш институт проводит наблюдения с 2002 года). Там многие пресноводные виды эволюционировали в сторону приспособления к условиям очень высокой солености. Их осталось не так много, но они вросли в эти условия и создают там пусть и низкое разнообразие, но огромную биомассу. Аральское море сейчас самое катастрофичное в мире и самое живое по концентрации жизни. Там живет не много видов существ — в основном это микроорганизмы. Там все держится на микроводорослях и цианобактериях, размножающихся в толще воды. Плюс рачок Artemia parthenogenetica, ими питающийся, плюс птицы, прилетающие туда отъедаться на осенних пролетах, менять перо, наращивать жировые прослойки и лететь дальше. Они все едят этого рачка. И вот этих микроводорослей и рачков там огромная концентрация, несмотря на то что море стало очень соленым.
Планктон быстро реагирует на изменения среды: одни виды быстрее размножаются, другие исчезают. Когда происходят какие-то катастрофические изменения, преимущество получают так называемые виды-оппортунисты, не особенно требовательные к окружающей среде, но использующие какой-то один ресурс успешно и хорошо. Если этого ресурса много, они на нем начинают бешено плодиться.
— А если это какие-то токсичные формы?
— Помните красные приливы, что мы наблюдали недавно на Камчатке? Они бывали в дальневосточных морях и раньше, тревожили весь Индокитай, а сейчас появляются севернее в связи с тем, что на Дальнем Востоке было второе очень теплое лето подряд. Красные приливы формируются в прибрежной зоне за счет массового размножения микроводорослей в теплой воде при относительно штилевой погоде, а размножаются они на фосфатах и нитратах, приходящих, как правило, с берега. Из-за токсичности некоторых из этих микроводорослей погибло очень много рыбы и беспозвоночных — красные приливы заняли сотни километров восточного побережья и довольно протяженный участок на западном побережье Камчатки. Причем в разных местах, в разное время «цвели» разные виды. Это было очень масштабное явление, хорошо различимое со спутников.
— А потом океан с ним как-то справляется?
— Да, потом справляется. Но этой осенью у берегов острова Хоккайдо, на его восточном и юго-восточном побережье, произошел аналогичный красный прилив с участием некоторых тех же видов, что цвели у нас возле берегов Камчатки. И там ущерб оценивается более чем в сто миллионов долларов — это гибель морских промысловых беспозвоночных, рыбы, урожая на морских фермах, серьезное воздействие на прибрежные зоны, токсины в воде. Но это не искусственное, а природное явление, которое является, по сути, ответом на потепление океана и на его загрязнение.
Фотография из личного архива Филиппа Сапожникова
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl