В глубинах Бермудского треугольника
В нескольких номерах журнала (см. «Наука и жизнь» №№ 2—6, 2024 г.) был опубликован увлекательный научный детектив академика (и моего давнего знакомого) Владимира Малахова «Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах». В числе прочего там описывается открытие в 70-х годах прошлого века уникальных биоценозов — гидротермальных оазисов на «чёрных курильщиках» — горячих источниках в глубинных рифтовых зонах океана. Эта находка, которая стала настоящей мировой сенсацией и оценивается как крупнейшее географическое открытие ХХ века, произошла благодаря изобретению и усовершенствованию батискафов — автономных обитаемых глубоководных аппаратов, в англоязычной литературе «Deep sea submercibles». В последнее время упор всё больше делается на автономные подводные дроны и аппараты, управляемые по кабелю с борта судна (ROV — Remotedly Operated Vehicle). Нередко ROV работают в связке с обитаемыми аппаратами. Например, когда пилотируемый подводный аппарат «Алвин» (Alvin) исследовал остатки «Титаника», он запускал на специальном «поводке» внутрь корпуса «Титаника» небольшого робота «Jason Junior». Именно ему мы обязаны потрясающими кадрами интерьеров бывшего плавучего дворца, ныне покоящегося на дне Атлантики.
Так уж получилось, что мне пришлось поучаствовать в другом достаточно сенсационном открытии ещё одного глубоководного биоценоза, обитающего на глубинах 1000—4000 м, который можно назвать придонным батипелагическим. О его существовании учёные тоже никогда бы не узнали без изобретения глубоководных обитаемых аппаратов, хотя и несколько иного типа, чем те, которые использовались при открытии и изучении «чёрных курильщиков».
В своей чрезвычайно интересной статье академик Малахов упоминает так называемый дождь трупов, а именно постоянное падение отмершего планктона из фотической зоны океана (зоны, в которую ещё проникают солнечные лучи и где возможен фотосинтез) в его нижние тёмные этажи.
До открытия гидротермальных биоценозов «чёрных курильщиков», жизнедеятельность которых основана на хемосинтезе из соединений серы, «дождь трупов» считался единственным источником поступления органического вещества для глубоководных биоценозов. В 1980—1990-е годы мне пришлось работать приглашённым учёным в Океанографическом институте Харбор-Бранч (Harbor Branch Oceanographic Institute, США) во Флориде в группе Ричарда Харбисона, которая как раз занималась изучением этого явления. Правда, называли мы данное явление несколько менее жутким термином «sea snow» («морской снег») — по тому, как он выглядит в лучах прожекторов батискафа. В результате глубоких (в прямом смысле слова) исследований выяснилось, что концентрация этой субстанции в придонном слое (речь идёт о батиальной зоне, то есть о глубинах 1000—2000 м) существенно выше, чем в толще воды. Тому есть ряд причин, о которых будет сказано ниже.
Мечтал о круговом обзоре…
Основным районом наших исследований был Бермудский треугольник, а именно его юго-западный угол — Багамский архипелаг и пересекающий его глубоководный жёлоб Тонг-оф-Оушен со средней глубиной около 1000 м. Морской переход от морской базы Форт-Пирс Океанографического института Харбор-Бранч во Флориде до места погружения занимал обычно около двух суток.
Как открытие «чёрных курильщиков» было бы невозможным без батискафа «Алвин», так и биосообщество «пожирателей снега» осталось бы неоткрытым, если бы не батискаф «Johnson Sea Link» — детище Эдвина Линка, названное в честь своих спонсоров Линка и Сьюарда Джонсона, основателей Океанографического института Харбор-Бранч. Дело в том, что и у американского «Алвина», и у российских «Миров» обзор из кабины был довольно ограниченным. Правда, у «Миров» иллюминаторы побольше, чем у «Алвина», что позволило использовать в них широкоугольную кинокамеру «IMAX» для съёмки останков «Титаника» на глубине свыше 3000 м у Ньюфаундленда.
Эдвин Линк в своё время загорелся идеей создать глубоководный аппарат с круговым обзором. (Возможно, его вдохновлял пример Александра Македонского, который, по преданию, погружался в море в стеклянной бочке.) В это время прогресс в области химии привёл к изобретению акрилового оргстекла c высокими прочностными характеристиками, чем Линк не преминул воспользоваться. И в результате плодотворного сотрудничества с химиками и технологами его детище батискаф «Johnson Sea Link», способный погружаться на 3000 футов (1000 м), обрёл сферическую, полностью прозрачную кабину на двух человек, обеспечивавшую великолепный обзор. За своеобразный внешний вид аппарат прозвали «пузырь» (Bubble sub). На данный момент «Johnson Sea Link» уже далеко не единственный «пузырь» в океане. Работают аппараты «Nadir», «Deep Rover» и целый ряд других батискафов следующего поколения с прозрачными сферами, а строящийся на «Севмаше» для «Газпрома» аппарат «Ясон» массой 15 т и с обзором 270° будет иметь глубину погружения уже 2500 м.
Однако вернёмся к «Johnson Sea Link». Достоинства аппарата его прозрачным «пузырём» не исчерпываются. Помимо панорамной кабины «глазами» батискафа выступает набор сверхчувствительных и сверхпрецизионных телекамер. Упомянем необычайную точность маневрирования: массивный аппарат с помощью джойстика можно вывешивать и передвигать в трёх плоскостях с миллиметровой точностью благодаря многочисленным подруливающим устройствам. Отдельно стоит отметить сменные наборы самплеров — приспособлений для отбора биологических и геологических образцов. Это и роботизированная механическая рука, и прикрепляемая к ней «slurp gun» (можно перевести как «хлюппушка»), позволяющая путём всасывания ловить плавающих существ, в том числе рыб и самых шустрых кальмаров и ракообразных. А с помощью специальных наружных зафиксированных контейнеров с крышками можно ловить даже очень нежных медуз и гребневиков, которых, казалось бы, невозможно поймать, не повредив. Но опытный пилот батискафа Дон Либераторе, работая джойстиком и контролируя процесс через телекамеры, ухитрялся совершать невероятные манёвры, буквально надевая контейнер, а с ним и весь батискаф на парящий в толще воды организм, на который ему указывал сидящий рядом исследователь. Такие возможности «Johnson Sea Link» и подобных ему аппаратов делают их незаменимыми при изучении глубоководных, особенно нежных желатинообразных обитателей «нижних этажей» океана. Лишь один организм оказался аппарату не «по зубам»: лопастеносный гребневик почти метрового размера в размахе лопастей был настолько чувствительным, что буквально разваливался «на пиксели» при попытках заключить его в контейнер, за что и получил рабочее название Intacta, что по-латыни значит «недотрога». Нельзя также не упомянуть, что во время почти всех погружений мы наблюдали странные организмы в форме серебристой запятой длиной приблизительно 2—3 см, которые, кувыркаясь (!), передвигались над дном с большой скоростью. И даже сам Дон Либераторе, как ни старался, не смог поймать ни одного из них, попросту не поспевая за ними робо-рукой с «хлюп-пушкой». Так эти «запятые» и остались очередной неразгаданной загадкой Бермудского треугольника.
Снег, который идёт даже на экваторе
Основа пищевой цепочки на Земле, как известно, — фотосинтез. Это в полной мере относится и к океану (едва ли не единственное исключение составляют глубоководные биоценозы, живущие на так называемых чёрных курильщиках и основанные на хемосинтезе). Причём львиная доля первичной продукции в океане, то есть произведённого в результате фотосинтеза органического вещества, приходится на фитопланктон (от греческого «планктос» — «блуждающий») — микроскопические водоросли, населяющие фотическую зону океана. Нижняя граница фотической зоны находится на глубине, куда достигает 1% солнечного света. Чем ближе к полюсам Земли, тем меньше фотическая зона. Так, на экваторе, где солнечные лучи падают почти вертикально, глубина зоны достигает 250 м, тогда как в Белом море она не превышает 25 м. Фитопланктоном питается следующее звено пищевой цепочки — зоопланктон: мелкие рачки, медузы, аппендикулярии, сальпы, личинки рыб и донных беспозвоночных и многие другие организмы, парящие в толще воды. По мере отмирания зоо- и фитопланктона их останки, постепенно разлагаясь, опускаются в более глубокие слои океана. Этот разлагающийся материал, или детрит, и есть «морской снег», о котором я уже упоминал выше. «Снежинки», или флоккулы, слипаются по мере падения, некоторые достигают нескольких сантиметров в диаметре, но обычный их размер 2—3 мм. Иные падают неделями, прежде чем, наконец, достигнут дна океана. В глубоком океане «морской снег» представляет собой непрерывный ливень преимущественно органического детрита, выпадающего из верхних слоёв водной толщи. Это важное средство экспорта энергии из богатой светом фотической зоны в нижележащую афотическую — оно называется биологическим насосом.