Читать книгу - "Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски"

среди бесчисленных миллиардов молекул воды. Будучи не в состоянии тонуть, они становятся составной частью жидкой среды. Таким образом, ценный материал для синтеза новой жизни оказывается заперт в вечном мраке и отдан на волю стихии.

Осуществляя свою ежедневную маятниковую миграцию, веслоногий рачок тем самым участвует в исключительно важном для океанической системы процессе, который можно описать как медленное, но масштабное «просачивание» сквозь водную толщу. Поверхностный слой изо всех сил старается удержать питательные вещества и создать условия для их циклической переработки в процессе жизнедеятельности клеток. Но параллельно происходит непрерывная утечка органического материала в глубинные слои – механизм, известный как «биологический насос», или «биологическая помпа». Когда биомасса, опустившаяся из теплого поверхностного слоя, утилизируется на большой глубине, то высвобождаемые минеральные вещества так и остаются в придонных областях. Это меняет характер глубоководной среды, насыщая ее химическими элементами, тогда как поверхностный слой, наоборот, постепенно их теряет. Здесь в очередной раз стоит вспомнить о сортировочных механизмах. Если лоскутки материи будут тонуть слишком медленно, то кто-нибудь из морских обитателей успеет их перехватить и уничтожить на середине пути, и тогда питательные вещества растворятся в окружающей водной среде. Если же тонущие фрагменты обладают достаточным размером и плотностью, то достигнут морского дна довольно быстро – а значит, минуют глубоководные горизонты, ничем их не обогащая. Но в любом случае все, что просочилось в океанскую бездну из поверхностных слоев, теряет всякую связь с солнечным светом. Таким образом, химический состав глубинных вод есть результат гравитационного сортировочного процесса, который в конечном счете всегда имеет одну направленность: вниз.

Парадоксальное разделение

Итак, перед нами вырисовывается главная проблема океана как системы жизнеобеспечения. С одной стороны, для строительства живых клеток необходима энергия, а вся энергия сосредоточена у поверхности океана, где воду осеняют живительные солнечные лучи. С другой стороны, неумолимая сила тяжести вкупе с процессами распада методично похищает питательные вещества из теплого поверхностного слоя и транспортирует их в океанские глубины. В результате эти вещества – важнейшие кирпичики для синтеза живой органической материи – становятся узниками придонных слоев, куда не проникает солнечный свет. Будучи более плотной, чем вышележащие слои, богатая питательными веществами вода так и остается на глубине. Таков величайший парадокс океанической машины: из-за особенностей своего слоистого устройства океан насильно разделяет два критически важных ингредиента – энергию и материалы. Можно подумать, он нарочно пытается задушить ростки жизни.

И это вовсе не теоретическая абстракция. Взгляните на царственную синь в самом сердце Тихого океана, в северной его части. Что за ослепительное диво – будто художник выдавил из тюбика чистейший ультрамарин или прошелся сочными мазками кобальтовой пастели. Если опустить камеру ниже ватерлинии, вы с идеальной четкостью – почти как на суше – увидите обшивку корабля, на борту которого находитесь. Кристально прозрачная влага просматривается на сотни метров в глубину. Смотреть, правда, особо не на что. Поверхностные воды ничем не заполнены: хотя они и купаются в солнечных лучах, питательных веществ тут нет. Есть только вода – одна вода, без примесей биологического мусора и живых организмов. Открытый океан вообще часто напоминает этакую жидкую пустыню, крайне бедную пищей и потому практически необитаемую. На глубине нескольких сот метров картина меняется: питательные вещества тут в изобилии, но при этом вода более плотная, чем наверху, и подняться к свету не может. Если слои океана статичны, то все питательные вещества намертво заперты в придонной темнице, и их животворящий потенциал не реализуется. Другими словами, фитопланктон лишается возможности преобразовывать солнечную энергию в энергию органических молекул, а значит, и все остальное население океана автоматически остается без пищи.

Однако не все потеряно. Как уже говорилось, когда тропические ветры оттесняют от тихоокеанского побережья Чили теплый поверхностный слой, на смену ему устремляются холодные, богатые питательными веществами глубинные воды, которые, попадая в объятия солнечных лучей, порождают фантастическое богатство жизни. Мы достаточно говорили о процессах, способствующих разделению и обособлению разных зон океана, но теперь видим, что эти процессы не всесильны. Бывают и исключения, и именно они наиболее плодотворны: очаги жизни в океане создаются в тех местах, где питательные вещества не погребены на дне, а соединяются с солнечным светом. Пришла, стало быть, пора обратиться к одному из важнейших, пусть и невидимых, механизмов нашей жидкой машины: перемешиванию. Что нужно для встречи

Описанный парадокс касается не только условий развития подводной жизни, но динамики океана в целом. Если бы вся холодная и соленая вода лежала мертвым грузом на дне, а более теплая и пресная собиралась на поверхности, колеса океанической машины попросту бы остановились. К счастью для нас, они все-таки крутятся, благо есть импульсы, которые постоянно «взбадривают» океан, не давая ему застыть в пассивном состоянии. Было бы, однако, неправильно воспринимать эти импульсы как должное: они даются не так просто.

Как ясно всякому, кто хоть однажды делал упражнения с гирями (или хотя бы просто поднимался по лестнице), для подъема тел необходима энергия. Чем предмет крупнее и чем выше его плотность, тем больше требуется энергии, чтобы его поднять[115]. Соответственно, перемешать водные слои разной плотности – задача далеко не тривиальная. Откуда-то должна взяться достаточная энергия, за счет которой более холодные и плотные массы смогут подняться к поверхности и перемешаться с теплыми. Помешивая ложечкой чай, вы тоже сообщаете ему определенный импульс, но даже этого не замечаете, ведь много энергии у вас не уходит. Другое дело – океан. Он, как вы догадываетесь, несоизмеримо больше, чем стакан чая, и для перемешивания даже небольшой его части понадобится огромное количество энергии[116]: поднять вверх гигантскую порцию холодной, высокоплотной воды не так-то легко. Вообще, чтобы постоянно выводить океан из состояния покоя, нужны две вещи: во-первых, непрерывный приток колоссального количества энергии для перемешивания водных масс, а во-вторых, механизм, через который эта энергия будет передаваться океану. Мы уже имели случай убедиться, что океан никак не назовешь стоячей заводью. Его слои все время находятся в движении. И очевидно, есть некий «генератор», запускающий эти процессы.

Вопрос серьезный и принципиальный: где же тот источник могучей энергии, необходимой для перемешивания водных масс? Он явно должен существовать, ведь океаническая машина не ведает покоя. В действительности таких источников несколько, как и каналов переноса энергии, и один из важнейших каналов относится к числу самых неочевидных. Обитатели кораллового рифа на дне бухты Ханаума по нескольку раз в день испытывают на себе его влияние. Визиты по расписанию

У восточной оконечности гавайского острова Оаху, примерно в 15 километрах от центра Гонолулу, можно