Эстафета поколений
| Вид материала | Документы |
- План подготовки празднования 65-й годовщины Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945, 40.63kb.
- ДоЛжен ли конфликт поколений быть в христианской семье, 282.82kb.
- Доклад а. А. Попова на российском форуме поколений 2005 «культурные стандарты поколений», 128.48kb.
- От двоичного кодирования к системам автоматической генерации кода, 2820.18kb.
- «Преемственность поколений: социально-демографические аспекты», 30.63kb.
- Ию исторической памяти родного села, преемственности поколений, становлению гражданственности,, 53.04kb.
- Темы рефератов по физической культуре. Физическая культура и спорт в России (конец, 9.14kb.
- Интеллектуальный день Разработка: Ванькина Наталья Набор: Смолин Александр Цели и задачи, 261.6kb.
- Исследовательская работа по краеведению на тему: поколений связующая нить, 168.58kb.
- Первая мировая война произвела поистине революционные изменения в положении женщин., 25.38kb.
Таким образом, содержание кислорода в океанской воде зависит от района, глубины, сезона, времени суток. Типичное содержание кислорода в морской воде при 100% насыщении - примерно 5-8 мл/л.
5.3. ДВА ЛИКА ГИДРОСФЕРЫ
(География и природа сероводородных зон Мирового океана)
Исследователи древнего климата и истории Земли полагают, что в конце палеозоя (230 млн. лет) происходило обогащение кислородом вод древнего океана и атмосферного воздуха за счет бурно развивающейся растительности, в атмосфере и водной толще океанов стали преобладать окислительные условия, а в донных осадках и на большей части формирующихся почв сохранялась восстановительные условия. Затем, в мезозое (230-65 млн. лет назад) и кайнозое (65-1,8 млн. лет) горообразовательные процессы усиливали расчлененность поверхности нашей планеты, океаны становились глубже, возникли внутриконтинентальные моря, периодически терявшие связь с открытым океаном и превращающиеся в крупные бессточные водоемы. В них, при определенных условиях формирования водного баланса (сочетание атмосферных осадков, речного стока, обмена с океаном и др.), стала возникать весьма устойчивая вертикальная стратификация вод (расслоение по плотности), приводившая к замедлению поступления кислорода в глубинные слои и, соответственно, выходу границы анаэробных условий из донных осадков в водную толщу. В этот период гидросфера планеты стала разделяться на два слоя: аэробный, насыщенный кислородом, контактирующий с атмосферой и анаэробный, занимающий придонные горизонты морей, соприкасающийся с океаническими осадками и не содержащий кислорода. Крупные анаэробные морские бассейны, характерные для древнего океана Тетис, существуют на нашей планете и в настоящее время.
Уменьшение содержания кислорода (развитие гипоксии) в морской воде может происходить как под влиянием интенсификации процессов потребления, так и в результате снижения скорости его поступления. После продолжительных исследований ученые прояснили механизм образования сероводорода в случаях прекращения доступа кислорода в глубины моря. В условиях гипоксии, оказывается, присходит бурное размножение сульфатредуцирующих бактерий. Эти организмы приспособились использовать для дыхания расворенный в воде кислород, а сульфат-ионы, восстанавливая их при этом до сероводорода. Такой процесс называется сульфатредукцией. При сочетании внешних факторов, препятствующих аэрации морских глубин, анаэробные зоны - «вечные заморы», сформировались во многих районах Мирового океана (Рис.5.7).
Рис.5.7. Расположение постоянных и периодически появляющихся анаэробных и сероводородных зон в Мировом океане [Скопинцев и др., 1979]. – 1 - концентрации кислорода менее 0,2 мл/л (только 3% насыщения); 2 - сероводородные и анаэробные зоны; 3 - зоны массовых заморов рыбы; 4 - зоны подъема на поверхность глубинных вод (апвеллинга).
Независимо от местонахождения и времени образования анаэробных зон, протекающие там основные биохимические процессы и видовой состав микроорганизмов, обеспечивающих устойчивость анаэробного слоя гидросферы практически не изменились.
Кроме производства кислорода автотрофами в слое фотосинтеза происходит минерализация органических форм фосфора и азота - (СН2О)106(NH3)16H3PO4, входящих в состав живых клеток. В результате они окисляются гетеротрофными организмами (сапрофитами) до минеральных форм – нитратов (NО3) - и фосфатов (PO4) -3.
Если кислород не поступает в течение длительного времени, в толще воды развиваются анаэробные процессы при которых сульфаты восстанавливаются до сульфидов, а сульфатредуцирующие (в морях) и метанообразующие (в озерах) бактерии производят свободные сероводород и метан. В качестве промежуточных восстановленных форм серы при сульфатредукции и окислении сульфидов в воде образуются сульфиты и тиосульфаты, которые, до последнего времени аналитически определялись суммарно с сульфидами как сероводород.
Соотношение в анаэробном слое концентраций восстановленных форм серы и метана зависит от первоначального содержания в воде сульфатов. Поэтому в морских анаэробных зонах преобладает процесс сульфатредукции, а в пресных водоемах – метанообразование. Выделение сероводорода и метана непосредственно из разлагающегося органического вещества (ОВ) по интенссивности значительно уступает биохимическому восстановлению серы и углерода из растворенных сульфатов и углекислого газа, однако ОВ и в том и в другом случае оказывается стимулятором процесса.
Нижнюю границу аэробного слоя атмосферы идентифицируют по полному исчезновению кислорода или началу окисления сероводорода, а верхнюю границу анаэробного слоя определяют по началу процесса денитрификации – восстановления нитратов, а также по началу восстановления соединений марганца, железа, сульфатов с активным участием бактерий.
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ АНАЭРОБНЫХ ВОДОЕМОВ. В море биогеохимические условия существования анаэробного слоя (избыток органического вещества) возникают при наличии определенных физико-географических обстоятельствах среды, благоприятных для развития застойных процессов и препятствующих обмену кислородом между слоями воды. Таковыми могут оказаться гидрологические особенности водоема, в том числе специфики водного баланса и динамики вод, его положение в рельефе, сезонная и метеорологическая изменчивость погодных условий, интенсивность накопления осадочного материала и многие другие. Благодаря разнообразию данных процессов переход от анаэробного к аэробному слою в природе возможен практически на любых горизонтах, начиная с поверхностного слоя водоема и заканчивая донными осадками. Кроме того, стратификацию гидросферы могут иногда нарушать геологические процессы, создавая в морях «внеструктурные» зоны контакта аэробных и анаэробных условий (например, выходы термальных вод).
В зависимости от специфики основных ведущих процессов, определяющих развитие и сохранение анаэробного слоя в водоемах, выделяют семь основных физико-географических типов: гидрологический, гидрометеорологический, геоморфологический, гидрогеомор-фологический, осадочный, подземный и геологический
Гидрологический тип формирования анаэробных условий характерен тем, что барьер, препятствующий доступу кислорода в глубинные слои водоема, в этом случае располагается внутри водной массы и представляет собой резкий перепад плотности воды по вертикали. Если виной тому служит интенсивный прогрев поверхностных вод (небольшие озера), то мы имеем дело с термоклинным подтипом анаэробного водоема. Если же причина развития скачка плотности (пикноклина) состоит в интенсивном распреснении поверхностного слоя речным стоком (эстуарий Кеббидж-три-Безин в Австралии), или, наоборот, осолонением придонных вод за счет проникновения сюда более соленых (северо-западный шельф Черного, впадины восточной части Средиземного моря, озеро Могильное на острове Кильдин в Баренцевом море, и некоторые другие районы Мирового океана, то такой подтип называется галоклинным.
Типичным водоемом в котором анаэробные условия формируются по гидрологическому типу является Каспийское море. Наличие здесь относительно распресненного поверхностного слоя, аэрация его глубинных вод в процессе вертикального турбулентного обмена и осенне-зимней конвекции существенно затруднена. В этих условиях в глубинах моря скорость потребления кислорода начинает преобладать над скоростью его поступления и развивается гипоксия, а в придонном слое возникает сероводород. Первые гирохимические наблюдения в Каспийском море, выполненные в начале этого века, показали, что в глубоководных районах водоема ниже 400-500 м содержание кислорода не превышало 2 мл/л, а в придонном слое (700-990 м) он, как правило, отсутствовал. Такая же обстановка сохранялась здесь и спустя 20 лет - в 30-е годы.
Резкое понижение уровня Каспия в 30-х гг. сопровождалось повышением солености его поверхностных вод, что привело, в свою очередь, к активизации процессов вертикального перемешивания особенно в зимний сезон. В итоге началась аэрация вод глубинных слоев моря. К концу 50-х гг., когда его уровень понизился еще на 0,8 м, насыщение кислородом глубинных вод на горизонтах 400-600 м возросло на 11-16% по сравнению с 1930-1940 гг., а признаки сероводорода в придонных горизонтах Среднего и Южного Каспия исчезли.
В 1962-1985 гг. рост абсолютного и относительного содержания кислорода в морской толще (особенно на горизонтах 150-300 м) и в придонных слоях продолжался. Более соленые, обогащенные кислородом воды Северного Каспия по материковому склону продолжали распространяться до значительных глубин центральной части моря, а также и южных его районов.
С 1978 г. уровень Каспийского моря стал подниматься и к 1994 г достиг отметки 30-х годов - 26,5 м. . Таким образом, гидрологическая структура вод Каспийского моря с этого момента стала трансформироваться в сторону формирования неблагоприятных условий для аэрации толщи вод моря. С 1985 г. отмечается существенное ухудшение кислородного режима вод в придонных горизонтах глубоководных Средней и Южной частях водоема
В западной части Южного Каспия гипоксия с 1986 г. стала распространяться от глубин 120 м на всю глубоководную впадину. В 1995 г. у дна на глубине 996 м кислород обнаружен не был, а в 1996 г из 56 проб грунта, отобранных в этом районе, наличие сероводорода зафиксировано в 43-х, в то же время в 1975 г наличие сероводорода в грунтах отмечалось только в 18-20% случаев.
Не избежали «морской болезни» и мелководные участки Каспия. Начиная с середины 50-х гг. в приглубом районе западной части шельфа Северного Каспия, а также на его границе со Средним Каспием в летнее время стали формироваться зоны с дефицитом кислорода. Обычно дефицит кислорода в придонных слоях северного шельфа Каспийского моря сохраняется с июня до первой половины октября. В 1971 г в дельтах крупных рукавов Волги (Белинский канал) даже на глубинах 2-4 м возникали заморы рыбы, а содержание кислорода в придонном слое снижалось до аналитического нуля и появлялся сероводород в концентрациях 1,2-2,3 мг/л.
До начала зарегулирования стока Волги в 40-х голах XX в. подобный феномен периодически наблюдался здесь только в многоводные годы. В течение 1960-1985 гг. гипоксия в придонных слоях западной и юго-западной частей Северного Каспия в летний период развивается практически ежегодно. Площади зон, охваченных гипоксией обычно максимальны в годы с объемом половодья более 120 км3 и могут достигать 21-33 тыс.км2.
Причина частого возникновения гипоксии на северном шельфе Каспийского моря состоит в изменении гидрологической структуры и качественного состава вод. Зарегулирование стока Волги вызвало ослабление аэрации придонных горизонтов. Кроме того, снижение уровня моря с середины 70-х годов привело к резкому уменьшению поступления волжских вод в восточную часть шельфа Северного Каспия через восточные рукава дельты и Кулулинский порог. При понижении уровня до отметки -28,5 м обмен между западной и восточной частями Северного Каспия практически прекратился и гипоксия стала развиваться и в этом районе шельфа.
Параллельно с ухудшением вертикального обмена кислородом в глубоководных районах Каспийского моря в последние годы наблюдается интенсивное эвтрофирование – «переудобрение» вод минеральными формами азота и фосфора. С начала 60-х и до конца 80-х годов количество фосфатов, азота и органического вещества в стоке Волги возросло в среднем в 3 раза. В северо-восточной части шельфа за этот период первичная продукция органического вещества (производительность) также возросла в 3 раза. Во всем же Северном Каспии с 1971 по 1983 гг. первичная продукция увеличилась на 7 млн.т., а величина деструкции органического вещества в грунтах - на 2,6 млн.т, что определило резкое повышение расхода кислорода в придонных горизонтах вод. Аналогичеая ситуация сложилась и в других мелководных районах Каспия. На западном шельфе с 1969 по 1989 гг первичная продукция увеличилась в 4 раза, а на восточном (акватория Урдюк-Ералиево) с 1964 по 1993 гг она возросла на порядок, а величина деструкции (распада) органического вещества - в 60 раз. В акваториях Бакинской бухты, Шиховского взморья и Прикуринском районе кислород воды может полностью расходоваться в течение 8-18 часов.
Гидрометеорологический тип анаэробного бассейна характеризуется прекращением аэрации глубинных слоев моря в результате прежде всего ослабления ветровой деятельности, вызывающем стагнацию (застойность) вод, при их интенсивном летнем прогреве. Кроме того, к этому типу относятся замерзающие зимой водоемы с развивающимися анаэробными условиями при ледоставе.
Типичным водоемом гидромтеорологического типа является Азовское море. С начала изучения его кислородного режима (1923-1927 гг.) летняя гипоксия придонных вод до начала 50-х годов фиксировалась эпизодически. С 1952 по 1977 гг. это явление стало наблюдаться ежегодно. Площади зон гипоксии (насыщение вод кислородом менее 60% ) за этот период колебались от 1 до 22 тыс. км2, а в 1957, 1961, 1963, 1964, 1966 гг. содержание кислорода снижалось в воде придонного слоя (глубины 8-12 м) до аналитического нуля (Рис.5.8).
Рис. 5.8. Летнее насыщение (%) придонных вод Азовского моря кислородом [Азовское море…, 1991]
С конца 80-х гг. в южной части Азовского моря летняя гипоксия развивается в аномальные по гидрометеорологическим условиям годы. Пик паводка р.Кубань приходится на июль, ветровая активность над морской акваторией практически прекращается (преобладает маловетрие или штиль), и в силу интенсивного прогрева, температура воды от поверхности до дна на 3-40С превышает среднемноголетнюю норму, достигая 28-290С. В такие годы фиксировались случаи, когда в условиях интенсивного прогрева, высокой концентрации органического вещества, низкой прозрачности вод скорость потребления кислорода в придонном слое была так высока, что гипоксия развивалась во всей толще вод до дна (7-8 м) менее, чем за 18 часов. В центре и на западе Темрюкского залива концентрации сероводорода в этот период достигали 8,64 мл/л.
В северной части Азовского моря (Таганрогский залив) развитие гипоксии определяется компенсационным донным подтоком более соленых вод из открытой части моря, начавшимся после зарегулирования стока р.Дон. Этот процесс вызывает рост вертикальной устойчивости вод залива и соответственно ослабление их аэрации в результате турбулентного обмена. Параллельно с этим, под влиянием эвтрофирования соединениями фосфора и азота и загрязнения речного стока и морских вод, изменяется их качественный состав, что способствует интенсификации потребления кислорода в заливе.
К геоморфологическому типу развития анаэробных зон относятся ситуации, когда конфигурация котловины или отдельных участков дна водоема, например, наличие глубоких впадин, затрудняют его водообмен с открытым океаном или другими частями моря и препятствуют аэрации вод за счет бокового обмена кислородом. Таким образом сероводород возникает в самом большом сероводородсодержащем морском бассейне мира - нашем Черное море, которое, при глубине более 2 км, отделено барьером, состоящим из системы мелких проливов, от Мраморного и Средиземного морей.
Первые органолептические определения сероводорода в Черном море выполнил боцман канонерской лодки русского военно-морского флота «Черноморец» летом 1890 г. Понюхав пробы грунта и воды, поднятые со дна, добросовестный служака доложил руководителю экспедиции Н.И.Андрусову: «Воняет, Ваше благородие!». С этого момента многие приверженцы морской науки лишились покоя. За более чем столетний период исследований было установлено, что причиной возникновения и столь длительного сохранения сероводорода в Черном море является физико-динамическое состояние его вод. Оно сформировалось под влиянием поступления значительного количества пресной (более легкой) воды с речным стоком в поверхностный слой и ограниченного контакта со Средиземным морем. Возникшая в результате этого вертикальная переслоенность по плотности препятствует перемешиванию вод. В результате замедляется проникновение кислорода в глубину моря, а также аэрация глубинных вод за счет горизонтального обмена с открытыми районами Мирового океана.
В итоге сочетание тектонических, физико-динамических, гидрохимических, микро- биологических процессов обеспечило Черному морю славу первого в Мире по величине сероводородсодержащего водоема, хранящего в своих глубинах по разным оценкам от 3,6 до 85 млрд.т растворенного газа.
Положение верхней границы сероводорода в Черном море существенно колеблется как в пространстве, так и во времени. В настоящее время в открытой части Черного моря среднее положение этой поверхности минимально зимой (103 м), а весной, летом и осенью она расположена на уровнях 121,123 и126 м соответственно(Рис.5.9).
Рис. 5.9. Сезонное изменение средней глубины верхней границы сероводорода в
Черном море (м) [Фащук и др., 1986; Богуславский и др., 1988;Еремеев и др., 1993]
Еще одним примером геоморфологического типа формирования анаэробной зоны (слабый обмен с открытым океаном) могут служить впадина Кариако в Карибском море и Орка в Мексиканском заливе. В 1954 г. американский ученый А. Редфилд, изучая карты глубин и распределения температуры воды в Атлантическом океане обратил внимание на то, что впадина Кариако, расположенная в Карибском море недалеко от Венесуэлы, отделена от остальной акватории моря порогом и плотности вод ее верхнего 150- метрового и нижнего, более чем 1000- метрового слоев резко отличаются. Это дало основание предположить наличие в глубинах впадины сероводорода, что и было подтверждено в ходе специальной экспедиции (Рис.5.10). Получается, второй в мире по величине сероводородсодержащий бассейн был открыт в полном смысле слова "на кончике пера" - по одним лишь физическим признакам.
Рис.5.10. Рельеф дна и сероводородная зона во впадине Кариако Карибского моря [Айзатулин, 1979].
Гидрогеоморфологический тип развития анаэробных бассейнов не менее распространен в Мировом океане, чем все описанные выше. Физико-географические условия прекрашения доступа кислорода в глубинные слои моря при этом заключаются в относительной изолированности бассейна от остальной части океана и периодическом притоке в придонный слой более соленых вод. К таким типам водоемов можно отнести мангровые болота, где основными факторами развития анаэробных процессов служат пологость берегов и значительные приливные колебания уровня океана. Но наиболее ярким примером водоема такого типа служит Балтийское море. Его характерными физико-географическими особенностями являются ограниченный водообмен с Северным, более соленым, морем через систему узких мелких проливов, наличие большого количества относительно глубоких (220-440 м) впадин (Рис.5.11), а также мощный материковый сток. Все это приводит к наличию в Балтийском море распресненного верхнего слоя и глубинного соленоводного, разделенных слоем скачка солености, затрудняющем вертикальный обмен. В результате в глубоководных впадинах моря наблюдается недостаток кислорода и образуется сероводород. Однако, в отличие от Черного моря анаэробные условия в указанных районах Балтики не стабильны. В период 1963-1974 гг при ежегодных измерениях, проводимых в Борнхольмской впадине сероводород у дна обнаруживался четыре раза, а в течение 1975-1987 гг. - восемь .
Рис.5.11. Строение дна Балтийского моря [Балтийское море…, 1994] Впадины: 1 – Гданьская, 2 – Готландская, 3 – Форе, 4 – Ландсортская, 5 – Норчепинг, 6 – Карлсё.
Периодически, в годы с преобладанием сильных западных ветров, в результате штормовых нагонов в глубинные слои Балтийского моря через Датские проливы вторгаются большие объемы соленых североморских вод, аэрирующих глубоководные впадины. Максимумы вторжения обычно приходятся на май и наблюдаются один раз в 3-5 лет. Но запасы кислорода, поступающие при нагонах в глубинные слои моря, в условиях высокой стратификации быстро иссякают и во впадинах опять образуется сероводород. В наиболее аэрируемой Арконской впадине его стали периодически обнаруживать с 1980 г.
Аэрация глубоководных впадин происходит путем их последовательного заполнения вторгающимися по дну солеными водами в направлении с юга на север. Наиболее часто североморские соленые воды заполняют самую южную Арконскую впадину. Реже они достигают Борнхольмской впадины и стекают в Слупский желоб. Центральная и северная части моря - восточная и западная Готландская, Гданьская, а также северо-балтийская (Ландсортская) впадины, аэрируются только в случаях исключительно мощных вторжений вод через Датские поливы (рис.5.12).
Рис.5.12. Распределение кислорода в мл/л (изолинии) и сероводородные
зоны (штриховка) на разрезах через Западную (1) и Восточную (2) части Готландской впадины Балтийского моря [Балтийское море…, 1994 ]
Процесс обновления вод в Борнхольской впадине обычно длится месяц, в Готландской - 4-9 месяцев, а в Ландсорской - 2 года. Аэрация последней - самой северной впадины, совпадает с вторжением соленых вод в южную - Борнхольмскую, но на два года позже, а в близлежащую Готландскую на 2-4 месяца позже. В период с 1952 по 1970 гг наблюдалось 13 вторжений соленых вод в Балтийское море, к 1980 г. число таких случаев достигло 21 из которых лишь 7 были достаточно мощными чтобы полностью аэрировать Готландскую впадину. Объем поступивших в море соленых вод в эти годы достигал 200 км3 (годовой сток Дуная в Черное море) или 1,5% общего объема вод Балтики.
Осадочный тип формирования анаэробных условий, при котором минеральные фракции самих осадков оказываются барьером для окисления их органического вещества, наиболее широко распространен в гидрологических системах суши (болота), однако встречается и в океанах. Чаще всего по такому типу анаэробные условия формируются в циркумконтинентальных зонах шельфа в районах интенсивных апвеллингов, например, у побережья Перу и Юго-Западной Африки (Намибия). В этом случае в иловых водах ниже самого верхнего слоя осадков наблюдается резкий переход от аэробных к анаэробным условиям (редокс-клин). При интенсивном развитии анаэробных процессов в поверхностном слое таких осадков они становятся источником миграции в воду восстановленных форм химических элементов (Fe, Mn), которые в присутствии кислорода быстро окисляются. В стоячей воде такие оксиды образуют на дне специфическую белесую пленку. При усилении стагнации в водной тоще данный тип может трансформироваться в один из гидрологических подтипов – граница раздела аэробных и анаэробных условий при этом выходит из слоя осадков в воду.
В прибрежной зоне с осадочным типом анаэробных условий под влиянием сгонных ветров и волнения насыщенные сероводородом придонные и иловые воды, смещаются на мелководье, поднимаясь здесь к поверхности и вызывая массовую гибель рыбы и донных организмов. Кроме того, синоптические ситуации при которых придонные очаги сероводородного заражения вдоль морских побережий приходят в движение, могут вызывать и другие последствия.
Немало кровавых сцен разыгрывалось, например, на палубах пиратских бригов, бороздивших африканские воды Атлантики в заливе Уолфиш бей у берегов Намибии, когда в ясный солнечный денек после шторма кто-либо из разбойников обнаруживал в своем заветном сундучке вместо серебряных дукатов и пиастров тусклые черные кружочки. Недоразумение конечно скоро выяснялось - серебро окислилось под действием сероводорода, поднятого к поверхности вчерашней непогодой, но мертвецам от этого легче уже не становилось... Будь среди них хоть один грамотный эколог - побоища наверняка удалось бы предотвратить.
В литературе также описан случай экстренной эвакуации населения побережья Намибии на 12 км вглубь материка для спасения от удушливого запаха сероводорода, распространявшегося здесь после продолжительных сгонных штормов. В этом же районе Атлантики до сих пор распространен оригинальный способ промысла рыбы: за большим судном, следующим в порт или на рейдовую стоянку, следует кавалькада мелких рыбацких лодок. Аборигены с нетерпением поджидают, когда же судно отдаст якоря. Дождавшись этого момента, утлые лодченки устремляется к месту падения якорей и через некоторое время рыбаки начинают сачками быстро вычерпывать всплывающую на поверхность рыбу - сероводород, поднятый якорями с грунта, вызывает ее кратковременное отравление.
На тихоокеанском побережье Латинской Америки непосвященные туристы часто приходят в недоумение, обнаружив, что наутро их, вчера еще белоснежный, лайнер стал абсолютно черным. Местные жители ласково называют это явление «перуанский художник» или «маляр». В изменении цвета тут повинен тот же сероводород, только в этом случае он реагирует не с серебром, а со свинцом, входящим в состав белил, которыми покрашены надстройки парохода.
Наконец, геологический тип формирования анаэробных зон в Мировом океане составляют древнепогребенные, насыщенные органикой пластовые залежные образования в земной коре (месторождения нефти, газа, сапропелевые илы, погребенные торфяники), а также анаэробные условия, связанные с глубинными ювенильными водами. При выходе этих вод из земной коры в придонных горизонтах активных зон океанов возникают ярко выраженные геохимические барьеры между анаэробными и аэробными условиями (термальные воды на суше, белые и черные курильшики в океанах). На этих участках образуются донные отложения железа, марганца и других элементов, развиваются гигантские формы жизни, основанной на хемосинтезе.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АНАЭРОБНОГО СЛОЯ ГИДРОСФЕРЫ. В природе каждый из предложенных физико-географических признаков происхождения анаэробных бассейнов в чистом виде встречается очень редко. Значительно чаще в таких зонах гидросферы мы сталкиваемся со сложным набором указанных факторов ( например, в Черном море). В силу их разнообразия и большой пространственно-временной изменчивости граница между аэробными и анаэробными условиями в гидросфере очень неустойчива, как неустойчиво и положение самих бассейнов с анаэробными условиями.
Ярким примером таких событий оказывается, например, геологическая история Балтийского моря, описанная в разделе 4.3. Не менее драматичной и переменчивой представляется геологическая история Черного моря. Реконструкция климатических условий, уровней, водных балансов водоемов Средиземноморья в плейстоцене (последние 500 млн. лет), характера водообмена через проливы Босфор и Дарданеллы также позволяют предположить существование нескольких стадий развития сероводородных условий в древних Черноморских бассейнах. Это подтверждается характерными для восстановительной среды отложениями. К таким стадиям относятся: Эпичаудинский (400-410 тыс. лет назад), Древнеэвксинский (300-290 тыс. лет назад), Узунларский (250-200 тыс. лет назад), Карангатский (160-190 тыс. лет назад) и современный Голоценовый бассейны, с различными анаэробными обстановками.
Развитие анаэробных процессов в глубинах океанов и на суше связано с утилизацией углекислого газа, как катализатора анаэробных процессов. Расширение в настоящее время крупнейшего в мире западно-сибирского массива болот, быстрые темпы эвтрофирования и заболачивания водоемов суши, развитие сероводородных зон на шельфовых участках Черного и других внутренних морей, совпадают по времени с потеплением климата и развитием «парникового эффекта». Такую активизацию анаэробных процессов в гидросфере можно рассматривать как реакцию на расширение масштабов хозяйственой деятельности - искусственного окисления органического вещества. В ответ на действия человека наряду с описанным в разделе 4.4 (см. рис.4.9) геохимическим тупиком, выводящим избыток СО2 в осадки и полезные ископаемые, в природе начал активно работать второй предохранительный тупик – биогидрохимический, утилизирующий избыточный углекислый газ при анаэробных процессах. Но оценки его возможностей - дело будущего, также как и сведение баланса сероводорода и расчет его запаса в Черном море и других анаэробных бассейнах океана.
Эти обстоятельства диктуют необходимость более глубокого химического и микробиологического изучения остатков первичной продукции –фитопланктона, по мере их опускания в глубины моря, а также интенсивности обмена СО2 между поверхностными и глубинными водами и биохимических особенностей анаэробного слоя гидросферы не только в качестве одного из участников карбонатного равновесия в океане, но и в качестве стабилизатора газового состава атмосферы, своеобразного «противоядия» развитию парникового эффекта. В рамках единой двуслойной гидросферы ее анаэробный слой представляется нам не антогонистом, а скрытым резервом аэробного. Населяющие же его организмы при таком подходе оказываются не соперниками аэробных, а, наоборот, их соратниками в борьбе за сохранение жизни на нашей планете при любых обстоятельствах. .
………………………………………………………………………………………………………
ПОСЛЕСЛОВИЕ
Хочется надеяться, что приведенные примеры убедят читателей в том, что повседневная жизнь моря, к счастью, в большинстве случаев пока определяется не человеком, а системой законов природы. К сожалению, несмотря на талант и трудолюбие огромной армии ученых-экологов, предсказать поведение океана сегодня удается далеко не всегда. Очевидно, только одних этих человеческих качеств здесь недостаточно. Гениальные решения природы может расшифровать только гений. Ведь, в отличие от таланта, попадающего в мишень, в которую не могут попасть другие, гений поражает мишень, которую остальные просто не видят. Океан, ждет именно такого, достойного соперника. Так что, вперед, друзья, испытайте себя на гениальность!
Создать идеальный, завершенный историко-географический «портрет» природы Мирового океана практически невозможно, так как буквально каждый день приносит все новые и новые интереснейшие находки в этой области. Этот факт одновременно и угнетает и вселяет надежду, так как все сомнения моментально исчезают и уступают место радости и вдохновению после первого же удачного, аккуратно «причесанного» абзаца, суть которого сам наконец-то понял, или «выуженной» из потока цифр и профессиональных терминов простой схемы того или иного запутанного явления. Очень хочется верить, что отдельные штрихи к «портрету» природы Мирового океана, собранные в этом издании, помогут вам обратить внимание на красоту, величие, многогранность, единство и бесконечность голубого континента, убедят их еще раз в том, что "без географии - мы нигде"!. А мои коллеги, исследователи моря, узнают побольше о проблемах и достижениях друг друга, изыщут дополнительную возможность для начала или продолжения совместных исследований, и, наконец, снабдят автора новейшей информацией о Мировом океане. Но не торопитесь облегченно вздыхать по случаю окончания проповеди под названием «Послесловие». Это еще не все.
Как бы ни был велик и могуч наш беспокойный собрат, у него, как и у человека, есть своя «Ахиллесова пята» - самые мелководные районы Мирового океана. К ним относятся прибрежная зона, а также внутренние и окраинные моря, наиболее плотно контактирующие с сушей и поэтому в первую очередь реагирующие на хозяйственную деятельность человека. По этой причине, предложенный набросок истории жизни голубого континента, можно рассматривать лишь как вступительное слово автора перед путешествием на шельф Мирового океана - дальнейшим рассказом о последствиях бесхозяйственной деятельности властелина природы на его акватории и побережье.
…………………………………………………………………………………………………………….
Я выполнил обещание, данное в 2002 г. читателям первой книги и Тамерлану Афиятовичу Айзатулину (за несколько дней до его смерти), продолжить тему голубого континента. Вторая книга, под названием "МИРОВОЙ ОКЕАН: прибрежная зона, внутренние моря, человек" в настоящее время завершена и ждет своего издателя. К сожалению, мой учитель и друг ее не увидит, но светлая память о так безвременно ушедшем от нас выдающемся ученом присутствует в каждой ее строке. Своими научными трудами и гипотезами он, действительно, поражал мишени, которые другие исследователи просто не видели, а многие не видят и сегодня. Именно поэтому монографии: «Океан - как динамическая система» - 1974 год, «Океан: активные поверхности и жизнь» - 1979 год, «Океан: фронты, дисперсия, жизнь» - 1984 год, а также их дайджест в английском переводе «The Living Ocean» - 1989 год, остаются до сих пор мало востребованными в нашей стране и практически не востребованы за рубежом. Но я глубоко убежден в том, что очень скоро у моего десятилетнего сына Тимофея (по татарски - Тамерлан), как и у большинства будущих исследователей природы океана, эти монографии станут настольными книгами.
Д.Я.Фащук
МИРОВОЙ ОКЕАН: ПРИБРЕЖНАЯ ЗОНА,
ВНУТРЕННИЕ МОРЯ, ЧЕЛОВЕК
АННОТАЦИЯ
Продолжая тему голубого континента, начатую в первой книге «Мировой океан: история, география, природа», автор приглашает читателей на арену схватки стремительного вихря красоты, величия и пользы, питающегося из моря знаний о Мировом океане, с мутным потоком человеческой ограниченности, алчности и жестокости по отношению к природе. Надеемся, что предлагаемые фрагменты этого сражения затронут ваши сердца, увлекут, не оставят равнодушными к судьбе беспокойнейшего из чудес нашей планеты.
«Ты не почитай себя стоящим
только здесь вот, в сущем, в настоящем,
а вообрази себя идущим по границе прошлого
с грядущим».
Леонид Мартынов (1905-1980).
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………..
1. «АХИЛЛЕСОВА ПЯТА» ОКЕАНА (континентальный шельф и
прибрежная зона: природа, география, классификация)…………………………………………
1.1. ЗОЛОТЫЕ КРАЯ ПЛАНЕТЫ (шельф - источник биологических и
минеральных ресурсов……………………………………………………………………….
1.2. ГАРМОНИЯ ДУШИ И ТЕЛА (прибрежная зона Мирового океана
в жизни человека) ……………………………………………………………………………...
1.3. ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ТЕРМИН «DE FACTO» (развитие физико-
географических представлений о континентальном шельфе и прибрежной зоне
океана)……………………………………………………………………………………………
1.4. ВЕЩЬ «RES COMMUNIS» - ПРИНАДЛЕЖАЩАЯ ВСЕМ
(международно-правовое определение понятия "шельф")………………………………
1.5. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ «КАША» НА КРАЮ ОКЕАНА (классификация
и география континентальных шельфов)……………………………………….
2. БЕСПОКОЙНЫЕ СКУЛЬПТОРЫ НЕПТУНА (ветровое волнение и рельеф
береговой зоны Мирового океана)………………………………….
2.1.«ВИРТУАЛЬНОЕ» ДВИЖЕНИЕ (природа ветрового волнения)………………
2.2.ШТОРМОВЫЕ ЦЕНТРЫ ГОЛУБОГО КОНТИНЕНТА (география зон
максимального волнения в Мировом океане)……………………………………….
2.3. ПЛОДЫ ТРУДА МОРСКИХ ЮВЕЛИРОВ (типы морских берегов и их
география)………………………………………………………………………..……………
3. ДЫХАНИЕ ЛУНЫ И СОЛНЦА (приливы как фактор формирования шельфов
Мирового океана)………….………………………………………………………….…………...
3.1. БРЫЗГИ ИЗ ОМУТА ТЕОРИЙ (природа и основные типы приливов) ………
3.2. БИЕНИЕ «ПУЛЬСА ЗЕМЛИ» (география приливов открытого океана)…………
3.3. ЖИДКИЕ МАЯТНИКИ (география приливов в прибрежной зоне)………………
3.4. СТИХИЯ В УПРЯЖКЕ (энергия волн и приливов, ее использование человеком)….