ВЗОРВЕТСЯ ЛИ ЧЕРНОЕ МОРЕ?
Несколько лет назад произошло нечто совершекнно поразительное. Мертвое море, расположенное на Ближнем Востоке, за короткий срок -чуть больше месяца -изменило цвет с голубого на черный. Это хоро-шо видно на космических фотоснимках, сделанных с американского спутника. Ученых заинтересовал столь странный феномен, и вскоре они нашли ему объяснение. Чаша соленого водоема, образно говоря, перевернулась. Глубинные воды, насыщенные сероводородом, поднялись к поверхности, поскольку исчез распресненный слой моря. А исчез он, так как верхний пресный сток питающий его реки Иордан (нижний слой воды в реке соленый, потому что она течет по соляным куполам) был почти полностью разобран на орошение...
Наше Черное море по своей природе родственно пострадавшему водоему, А потому возникает вполне закономерное опасение,- не грозит ли и ему подобная катастрофа? Тем более что экологическая ситуация на шельфе и в глубинных областях черноморского бассейна становится все острее и напряженнее. Чем вызвано такое обострение? Как сегодня живет и дышит черноморская акватория? С какими проблемами сталкиваются здесь ученые? Обо всем этом в беседе с нашим корреспондентом Э. К. Соломатиной рассказывает член-корреспондент АН СССР, океанолог М Е. ВИНОГРАДОВ, заместитель директора и заведующий лабораторией планктона Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР.
Летом 1989 года Михаил Евгеньевич возглавлял экспедицию на научно-исследовательском судне "Дмитрий Менделеев", во время которой изучалось экологическое состояние Черного моря.
- Михаил Евгеньевич, еще недавно считалось, что Черное море - самый изученный в нашей стране морской водоем. Интенсивные исследования его, особенно в последние десятилетия, казалось бы, не оставили места для загадок и "белых пятен". И тем не менее все чаще можно слышать о непредвиденных природных катаклизмах в черноморском бассейне, о массовой гибели ценных видов рыб и других обитателей моря, о катастрофическом уменьшении стада дельфинов. Наконец, серьезную тревогу вызывают выплеснувшиеся на страницы прессы сообщения о подъеме к поверхности моря глубинных насыщенных сероводородом вод, смертоносных для фауны и флоры...
- Действительно, Черное море считалось самой изученной морской акваторией, если не во всем мире, то по крайней мере среди морей, омывающих наши берега, Однако те неприятные изменения, которые начались здесь лет 20-25 назад, заставили заняться изучением Черного моря более внимательно, И тут оказалось, что о большинстве кардинальных процессов, происходящих в море, мы знаем очень мало, а иногда наши представления о них попросту неверны.
Возможно, из-за наших недостаточных знаний о Черном море, а порой из-за довольно грубо-упрощенной популяризации того, что науке уже известно, а широкой печати стали появляться необоснованные, а то и просто фантастические утверждения о надвигающейся катастрофе - взрыве моря. (Например, статья А. Спиридонова в "Литературной газете" 14 июня 1989 года.) Описывая события, связанные с Крымским землетря-сением 1927 года, автор приводит докумен-тальные данные о гигантских всполохах огня над морем, которые наблюдались с берега - из Севастополя и Евпатории. И дает объяснение: горел, скорее всего, сероводород, поднявшийся из глубин. А дальше идет прямое запугивание читателей; верхняя граница сероводородной зоны в Черном море к концу 80-х годов поднялась чрезвычайно высоко, и это - симптом приближающейся экологической катастрофы.
Столбы огня в море и в самом деле наблюдались во время Крымского землетрясения. Но появление их вовсе не связано с подъемом сероводородной зоны, Дело в том, что в северо-западной части моря есть небольшие вулканы, из которых просачивается метан, Вероятно, во время землетрясения эти выходы активизировались, содержащиеся в метане фосфиды загорались при контакте с воздухом. Так что виновник "морских пожаров" - метан, а не сероводород. Содержание сероводорода в черноморской воде, по крайней мере до определенной глубины,- миллиграммы, а то и десятые доли миллиграмма на литр. Это ничтожные концентрации, и нет никаких оснований говорить о том, что огненные факелы на северо-западном мелководье Черного моря были вызваны возгоранием сероводорода.
- А как все же обстоит дело с сероводородной зоной в Черном море? Некоторые ученые считают, что она стала заметно расширяться, а верхний слой воды, где сосредоточено все живое в море, утончается. Высказываются и крайние мнения: губительный сероводород может выйти на поверхность и отравить воздух на всей акватории.
- Прежде, чем ответить на этот вопрос, немного расскажу о том, как образовалась водная структура Черного моря, в котором поверхностные воды насыщены кислородом, а глубинные - сероводородом. Недавняя геологическая история черноморского бассейна полна чрезвычайно бурных событий: море то становилось пресным, то - соленым. Структура его вод, которую мы наблюдаем сейчас, сложилась сравнительно недавно - всего 5-7 тысяч лет назад.
Черное море - замкнутая чаша с глуби-нами до 2,5 тысяч метров, которая отделена от Средиземного моря сравнительно мелко-водными проливами. Через' пролив Босфор соленые воды Мраморного моря вливаются с юга в черноморскую котловину. С севера к Босфору идут воды, опресненные речным стоком Дуная, Днепра, Днестра, Дона, Кубани; они доходят до пролива и вытекают с поверхностным течением в Мраморное море. Так что в Босфоре всегда встречное движение: наверху вытекающие в Мраморное море распресненные более легкие воды, внизу - соленые и плотные воды, поступающие в Черное море. Подобная двухслойная структура за тысячелетия установилась и во всем черноморском бассейне.
Разница в солености поверхностных и глубинных вод означает существеннейшее различие в их плотности. В результате в зоне контакта этих неодинаковых по плотности вод образовалась зона или слой резкого изменения плотности, его называют пикноклином, где плотность воды меняется скачком. Положение этого слоя по акватории неравномерное: в одних районах он лежит на глубине 40-50, в других - на глубине 150- 200 метров Пикноклин чрезвычайно затрудняет перемешивание поверхностных и глубинных вод в черноморском бассейне.
Поскольку водя плохо перемешивается, кислород на большие глубины моря почти не поступает. В то же время туда постоянно на протяжении тысяч лет "ссыпается" органическое вещество, в изобилии продуцируемое в верхнем живительном аэробном слое воды. В глубинах моря, в бескисло-родной среде, под действием бактерий органика разлагается с выделением сероводорода, который там постепенно накапливается. Так возникла сероводородная анаэробная, безжизненная зона - глубинные толщи вод черноморского бассейна.
Однако небольшое количество кислорода при турбулентном (вихревом) перемешивании все же проникает глубже пикноклина, в то же время сероводород, родившийся на больших глубинах, поднимается вверх и начинает окисляться. И на определенной глубине, там, где сероводород уже окислен, устанавливается верхняя граница сероводородной зоны. Обычно эта граница располагается на 20-40 метров ниже пикноклина.
Положение верхней границы сероводородной зоны Черного моря чрезвычайно изменчиво. При циклонических круговоротах (подъем воды) образуются купола, в них пикноклин и связанная с Ним граница сероводородной зоны ползут вверх. А в зонах, где сходятся течения, там и слой скачка плотности, и граница сероводорода, наоборот, опускаются. Особенно резко они опускаются в прибрежной части моря, где проходит круговое черноморское течение. Верхняя граница сероводородной зоны постоянно меняет свою конфигурацию. Вся эта живая подвижная картина связана и со сменой времен года (зимой, например, пикноклин сдвигается кверху, а за ним и граница сероводорода), и с изменениями атмосферного давления (при особо резком его падении пикноклин и граница сероводородной зоны также поднимаются). Словом, картина чрезвычайно зыбкая, неопределенная и неоднозначная. Минимальная глубина верхней границы сероводородной зоны зарегистрирована на куполах центральной акватории моря, на глубине нескольких десятков метров, максимальная - у побережья, на глубине 220 метров.
Распределение биомассы мезопланктона (кал/м3) на разрезе Батуми-Бургас(Болга-рия). В клетку заштрихована зона максимального скопления мезопланнтона с биомассой более 250 кал/м1, жирной линией обозначена вер-хняя граница распространения сероводорода, точками - места взятия проб
При такой неопределенности и изменчивости положения этой границы едва ли можно с уверенностью говорить об устойчивом подъеме или наоборот- опускании верхней границы сероводородной зоны Черного моря. Чтобы понять, что же в самом деле происходит, нужны многолетние ряды наблюдений, причем наблюдений детальных и по большим площадям. А замеры в отдельных точках, по которым нередко делают выводы об угрожающем подъеме сероводородного слоя, еще ни о чем не говорят. Нельзя не учитывать и того, что сами методы наблюдения совершенствуются, становятся более точными и чувствительными. Вчерашними методами мы не могли обнаружить сероводород, а сегодня, с помощью новых прибо-ров и методик, обнаруживаем его.
Сотрудники Гидрофизического института АН УССР, которые провели долговременные и самые крупномасштабные на сегодняшний день съемки на Черном море, считают, что пока нельзя с полной уверенностью утверждать, будто верхняя граница сероводородной зоны Черного моря неуклонно поднимается, хотя и нельзя утверждать, что ее положение остается неизменным.
К такому же выводу пришла и наша советско-турецкая экспедиция, проходившая летом 1989 года в Черном море на судне "Дмитрий Менделеев", в которой я был научным руководителем. За 70 суток судно прошло по всей акватории моря - от болгарских берегов до Батуми, от Дуная до Босфора и от Кавказского побережья до Анатолийского. Мы использовали современные очень точные аналитические методы регистрации сероводорода в толще вод. Оказалось, что он образуется не только на больших глубинах, но и выше, присутствует даже там, где содержание кислорода составляет не какието там десятые доли миллиграмма на литр, а 2-3 миллиграмма на литр. Значит, так называемый слой, где совместно существуют кислород и сероводород, гораздо шире, чем мы думали. Он не расширился, просто раньше у нас не было достаточно чувствительных методов обнаружения сероводорода.
Но даже если допустить, что сероводородная зона в Черном море заметно поднимается, она все же не сможет подняться выше пикноклина - не сможет "пробить" его. Сероводородный слой будет "гулять" только в промежутке от своей теперешней верхней границы до основного скачка плотности воды - пикноклина.
- Вы упомянули о влиянии атмосферного давления на динамику границы черноморской сероводородной зоны. Проиграем мысленно такой вариант: в какойто момент атмосферное давление над определенной акваторией так сильно понизилось, что пнкноклин, а с ним и сероводородная зона выйдут на поверхность. Теоретически такое ведь может случиться? Или другой вариант: резко уменьшится сток рек, впадающих в Черное море, соленость его возрастет настолько, что скачок плотности в водном бассейне разрушится. И уж тогда катастрофы не избежать. Ведь в Мертвом море она произошла.
-Для того чтобы пикноклин черноморского бассейна поднялся очень высоко или даже вышел на поверхность, необходимо аномально низкое атмосферное давление, даже ниже его самой минимальной отметки, которая регистрируется на Земле только в тропических ураганах. И такое низкое давление должно продержаться не менее нескольких суток, чтобы вызвать подобную катастрофу. На Черном море такая ситуация не может сложиться, там никогда не бывает тропических ураганов. Так что первый вариант исключается. Рассмотрим второй, сильное повышение солености черноморской воды тоже маловероятно. Пикноклин - это своеобразная крышка кипящего котла, и чтобы ее сбросить, должно произойти очень сильное осолонение поверхностных слоев. Но даже если бы такое произошло, богатый кислородом верхний слой моря в состоянии погасить "сероводородный удар". А говорить о повышении солености черноморской воды сейчас нет никаких оснований. Хотя из речного стока, действительно, забирают много воды для хозяйственных нужд, гидрологические измерения в Дунае (а он дает примерно половину речного стока в Черном море) не указывают на снижение водности этой реки. И вообще наблюдения за последние полтора-два десятка лет говорят о том, что сейчас идет период увлажнения климата, такое регулярно повторяется через определенные интервалы.
- И все же сообщения о выходах сероводорода на поверхность в Черном море время от времени появляются. Это наблюдалось и у берегов Румынии, и вблизи Одессы...
- Здесь речь идет о сероводороде совершенно другой природы, он не связан с основной сероводородной зоной Черного моря. Это локальные сезонные выходы сероводорода. Их наблюдают в теплое время года на мелководье. Сероводород здесь рождается тоже благодаря скачку плотности, местному пикноклину, но скачок этот возникает главным образом за счет перепада температуры.
В жаркие месяцы местный ггакноклин тоже препятствует перемешиванию воды, частицы отмирающего фито и зоопланктона тоже падают на дно и там в бескислородной среде по известной уже схеме выделяют сероводород. Заражение таким сероводородом в некоторые годы захватывает 60-70 процентов площади северо-западного шельфа Черного морья. Это приводит к колоссальным убыткам - замор рыбы, гибель ценных моллюсков и водорослей. Но с наступлением осени прогрев воды ослабевает, местный пикноклин исчезает - вода перемешивается, исчезает, окисляясь, сероводород. И, кстати, отравления окружающих пространств при этом не происходит.
- Расскажите, пожалуйста, какие проблемы Черного моря сейчас особенно настораживают, беспокоят ученых, занимающихся исследованием этого водного бассейна.
- Прежде всего, конечно, загрязнение моря и последствия такого загрязнения. Известно, что моря и океаны по своей природе - своеобразные отстойники, куда с суши попадает гигантское количество отходов современной цивилизации, приносимых реками, подземными водами, осадками. Открытый океан, конечно, загрязнен еще не так сильно, как внутренние моря, омывающие берега промышленно развитых стран. Черное море, например, загрязнено в десятки и даже в сотни раз сильнее, чем центральные части Мирового океана. Настоящим бедствием для Черного моря стали удобрения, попадающие в него с речной водой. В море, "переудобренном" фосфором, азотом и другими химическими элементами, начинают развиваться не кормовые одноклеточные водоросли, а балластные, которые не входят в сложившиеся трофические цепи питания экосистемы моря. При этом больше всего страдает северо-западное мелководье, то есть наиболее продуктивные районы рыбного промысла. Цветение воды захватило устье Дуная и распространилось вдоль всего западного побережья. Знаменитые курортные комплексы - Золотые Пески и Албена, когда-то славившиеся голубым прозрачным морем, теперь несут колоссальные убытки, потому что во-да от водорослей там становится желтобурой, в ней не хочется купаться. Общая масса микроскопической водоросли эксувиеллы у берегов Болгарии местами в поверхностном слое достигает небывалых размеров - до килограмма на кубометр воды В северо-западной части Черноморья исчезают мидии - живые фильтры, способные до кристальной чистоты очищать воду, гибнет филлофора - ценнейшее морское растение, из которого получают агар-агар.
Но даже все это, как говорится, еще полбеды. А вот когда начинается слив в море гербицидов и прочих ядовитых веществ с рисовых чеков, то отравляется все живое. Из-за такого слива Азовское море стало почти безжизненным. В нем погибли осетры, да и вообще вся крупная рыба. Сейчас много говорят и пишут об экологической катастрофе в районе Арала. Там, конечно, жуткая катастрофа, но и здесь, в районе Азовского моря, она ничуть не меньше, а может быть, даже страшнее, хотя бы потому, что на берегу Арала живут десятки тысяч лю-дей, а Азова - десятки миллионов.
А что происходит с пляжами Евпатории, Сочи, Одессы? Все они каждое лето надолго или ненадолго, но закрываются из-за того, что бактерии кишечной палочки и прочая "зараза" размножаются там в таких количествах, что морские купания становятся опасными для жизни людей.
Катастрофически быстрое распространение гребневика по акватории Черного моря.
Благодаря особенностям циркуляции воды в черноморском бассейне все эти страшные деформации в его прибрежных зонах, к счастью, пока еще не так сильно сказываются в центральных акваториях. Но и там недавно произошла неожиданная и весьма неприятная вещь. Бывает, что человек сознательно или случайно заносит в тот или иной водоем чуждые ему биологические виды, которые, подобно чуме или пожару, начинают распространяться с невиданной быстротой, при этом губят или, во всяком случае, корежат все привычные для данного водоема сообщества. Такое случилось и с Черным морем.
Несколько лет назад, видимо, с балластными водами в танкерах от Атлантического побережья Северной Америки был завезен в Черное море гребневик - животное с желеобразным телом, напоминающее медузу, но гораздо более хищное. Он потребляет не только планктон и разнообразную морскую мелочь, но даже личинки рыб. Вот уже год или полтора, как гребневик в Черном море размножается катастрофически быстро. Весной 1988 года молодь гребневика встречалась уже по всему Черному морю, а к осени он колоссально размножился, В советско-турецкой экспедиции, о которой я уже говорил, мы занимались изучением гребневика. Общая его масса в черноморском бассейне в августе - начале сентября 1989 года составляла около 800 миллионов тонн. Это означает, что в среднем под квадратным метром акватории его содержится полтора килограмма. Количество планктона - его поедает гребневик, а раньше здесь им питалась рыба - уменьшилось сейчас в 2-3 раза. Почему гребневик так агрессивно и за столь короткое время захватил черноморскую акваторию? Дело в том, что у себя на родине, у Атлантического побережья Северной Америки, он обитает в трудных конкурентных условиях, не позволяющих этому агрессору особенно развернуться. А тут он попал в изолированный бассейн с обедненной фауной, не приспособленной к защите от новоявленного хищника. О том, что из-за загрязнения моря значительно сократились запасы ценных видов рыбы, что такая рыба, как луфарь, крупная скумбрия, кефаль, почти полностью исчезла, мы знали, но килька и шпроты, казалось, не пострадали, Однако в Черном море стало уменьшаться и количество кильки. Причины нынешнего исчезновения кильки еще не очень ясны, но весьма вероятно, что это гребневик выедает ее молодь. И еще одно бедствие - стадо черноморских дельфинов, которое лет сорок назад насчитывало примерно 2,5 миллиона голов, к концу 80-х годов, как показывают корабельные, самолетные и другие съемки, составляет едва-едва 100 тысяч. А ведь промысел на них в Черном море полностью прекратился еще в конце 60-х годов. Сохранившееся стадо дельфинов пугает множеством больных особей - с искривленными позвоночниками, с дерматозами. Все это - последствия неразумной хозяйственной деятельности людей в черноморском бассейне. Я считаю, что черноморская система сейчас переживает кризис. Катастрофа еще не разразилась, но кризис налицо. А ведь всякий кризис может разрешиться как в положительную, так и в отрицательную сторону. Чтобы он разрешился благополучно, чтобы побороть тяжелую болезнь моря и, может быть, оздоровить его, нужны срочные меры. Исследования в Черном море надо проводить по специальной программе объединенными усилиями многих институтов и организаций. Такая программа уже разработана, но приступить к ее выполнению мешают и организационные, и финансовые непорядки. А нашу беседу я хотел бы закончить тем, с чего мы ее начали. Еще недавно казалось, что о Черном море наука знает почти все. Но прошло время и стало ясно: ситуация гораздо сложнее, чем мы думали поначалу. Чтобы не допустить катастрофу на Черном море, нужно понимать я держать под контролем все развивающиеся там процессы. А потому необходимы не отдельные, разрозненные экспедиции, а комплексные, целенаправленные и детальные исследования.