На дне океана

Н. Зенкевич

Художник А. Антонов

В наши дни мощные электронные радиотелескопы позволяют человеку заглянуть в отдаленнейшие уголки Вселенной. И не странно ли, что на нашей планете существуют еще огромные пространства неизведанных областей, скрытых от человеческого взора. Это глубины Мирового океана.

Интерес к морям и океанам вызывается не только практическими запросами. Многие современные науки, и особенно геология, геофизика, палеогеография, биология, ищут в глубинах океана разрешения своих важнейших узловых проблем. В частности, историю Земли мы сможем прочесть, если научимся читать в ее «архивах» - в отложениях и коренных породах, покоящихся под водами океана.

Открытие дна океана началось по существу совсем недавно с изобретением эхолота. Применение эхолотов позволило получить представление о рельефе океанического ложа. На дне океана были обнаружены колоссальные горные хребты, равных которым нет на суше, крупные возвышенности и валы, высокие конусы отдельных подводных гор-вулканов, глубокие впадины, ущелья, долины. Между хребтами, цепочками подводных гор и валами располагаются более или менее обособленные одна от другой океанические котловины.

Для сбора со дна живых существ и проб донных осадков с борта исследовательских кораблей опускаются различные приборы - тралы, драги, дночерпатели, грунтовые трубки. Одйако все это относится к косвенным методам исследования. Они, конечно, дают очень много для понимания истории Земли и развития жизни на ней, но все же не позволяют полностью прочесть и расшифровать «архивы», хранящиеся на дне океана. Исследователю хочется большего: заглянуть своими глазамл в мрак вечной ночи, окутывающей океанское дно, увидеть его поверхность и все происходящее там в естественном ненарушенном виде.

Непосредственное проникновение человека в океанические глубины уже началось. Но до сего времени спуск исследователя на дно океана в батискафе или каком-либо другом подводном снаряде всегда связан с известными трудностями и неизбежным риском для акванавта, - пожалуй, не меньшим, чем при полете в космос. Кроме того, такие спуски пока единичны и носят в какой-то степени экспериментальный характер. Гораздо проще и главное безопаснее обследовать большие глубины с помощью автономных, опускаемых на стальном тросе приборов, которые при достижении дна автоматически производили бы там фотосъемку. И такие приборы были созданы.

С изучением дна океана произошло примерно то же, что и с исследованием Луны. Обратную сторону нашей спутницы человек никогда не видел, но туда была послана ракета с автоматической фотокамерой, и сейчас мы имеем подробные карты невидимой стороны Луны. Так и на дно океана, куда человек не может пока заглянуть, был послан фотоаппарат.

Современное устройство для глубоководной автоматической фотосъемки - это специальный фотоаппарат с большим запасом пленки, заключенный в прочный водонепроницаемый корпус для защиты от давления воды, и мощный импульсный источник света, помещенный в такой же корпус. В оба корпуса вставлены толстые иллюминаторы из оргстекла. Фотоаппарат, источник света, а также включающее устройство крепятся на раме. При касании рамой дна происходит вспышка лампы и делается первый снимок. Затем камера приподнимается на несколько метров и снова ставится на дно. Каждое касание дна дает фотографию. Так, ставя и приподнимая камеру над дном, можно получать большие серии по многу десятков снимков поверхности дна с любых глубин океана.

Применение подводной фотографии открыло новый, необыкновенный и доселе неведомый мир больших океанских глубин, коренным образом изменило представление о характере поверхности дна океана. Подводные фотоснимки позволяют изучать мелкие неровности на поверхности дна размером от нескольких сантиметров до метров - так называемый микрорельеф, который наложен на более крупные формы подводного рельефа.

Благодаря подводной фотографии стало возможным наблюдать донных животных в естественной для них обстановке, изучать распределение животных по дну и их взаимоотношения с окружающей средой. Стало возможным также наблюдать и изучать многочисленные следы донных организмов, которые они оставляют на поверхности мягких осадков.

Фотосъемка позволяет обнаружить циркуляцию придонных слоев воды в самых глубоких местах океана, дает ключ для объяснения условий образования осадочных пород, служит, пожалуй, пока единственным методом обнаружения на дне океана выходов коренных пород.

Перед нами - фотоснимки дна Тихого океана (см. стр. 40-43). Совершим путешествие по его просторам, от прибрежного мелководья, вниз по материковому склону, через подводные хребты в глубокие котловины - самые сокровенные уголки царства Нептуна.

Все континенты окаймляет полоса мелководья - это материковая отмель, представляющая собой обычно песчаную равнину, очень полого наклоненную в сторону открытого океана. Внешний край отмели расположен, как правило, на глубине 150-200 м. Отсюда начинается материковый склон. Отмель подвержена действию сильных приливо-отливных течений, не позволяющих здесь отлагаться мелким осадочным частицам, которые сносятся вниз по склону в более спокойные участки океанского дна. Течения несут с собой много смытых с берегов органических питательных веществ, что способствует развитию обильной донной фауны.

Особенно много животных можно наблюдать в проливах между островами и ближе к внешнему краю отмели. Так, в проливе Лаперуза (между Сахалином и Хоккайдо) на глубине 40 м видно скопление плоских морских ежей; так называемых морских долларов (фото 1),- они почти сплошь устилают дно. На 1 кв. м - около 300 ежей! Очевидно, пищи тут°хватает на всех.

Материковый склон в наиболее простом случае - крутой уступ высотой несколько километров, в нижней своей части обычно довольно плавно переходящий к ложу океана. Склон в целом - это область интенсивного накопления сносимого с берега осадочного материала. Но в самой верхней части склона часто можно встретить выходы коренных пород и россыпи грубообломочного материала.

Основное, что поражает на поверхности материкового склона, - обилие донных животных. В верхней части склона у полуострова Аляска на глубине 180 м видны грубые гравийно-галечные осадки (фото 2) и множество битых раковин. Крупные актинии, распустив свои снабженные стрекательными клетками щупальца, ожидают добычу. Это хищники, способные убить, проглотить и переварить даже небольшую рыбку. Тут же можно видеть шероховатые шарообразные образования - губки, животные-фильтраторы.

Более богатую фауну можно наблюдать в верхней части склона у Курильских островов (фото 3). На глубине 260 м - настоящий цветник. Здесь видны сплошные заросли изумительно красивых ветвистых донных животных - представителей фауны обрастаний. В основном это прикрепившиеся к скалам и крупным обломкам пород фильтраторы - кораллы, мшанки, гидроиды и губки, кормящиеся взвешенными в воде органическими частичками и мельчайшими планктонными организмами.

Многочисленные донные организмы, обитающие на поверхности осадка, привлекают рыб, которые находят здесь обильный корм. На материковом склоне у Аляски (фото 4) на глубине 900 м - скопление удивительных животных: это морские лилии, они с помощью распущенных венчиков-щупалец улавливают свою добычу - мелкий планктон и органические частички. На песчаном дне в самых причудливых позах расположилось множество офиур - родственников морских звезд и лилий. Офиуры - отличный корм для многих придонных рыб. Здесь же прилегла отдохнуть довольно крупная камбала.

Чуть ниже по склону на глубине 1100 м в районе Курильских островов (фото 5) видны торчащие из осадка стебельки. Это кишечнополостные животные - морские перья. Изгиб морских перьев указывает на направление довольно сильного течения. Кормящаяся здесь рыба держится против течения.

Ближе к подножию склона, на его более пологих участках, как, например, у о. Хонсю на глубине 2750 м (фото 6), мы видим спокойную поверхность осадка, нарушенную лишь норками и небольшими холмиками - следами деятельности животных-илоедов. Здесь можно встретить небольшие морские перья и крупные голотурии, или, как их еще называют, морские кубышки, или огурцы. Голотурии в процессе питания пропускают через себя ежедневно количество воды и грунта, в несколько раз превышающее их собственный вес Этим они заметно изменяют строение поверхностных слоев осадка.

К материковому склону примыкают океанические котловины. Сюда с берегов сносится много тонкого осадочного материала, который заполняет все понижения дна. Здесь образуются абиссальные равнины - самые выровненные участки земной поверхности, где первичный неровный рельеф ложа океана полностью захоронен под осадочной толщей.

Самая крупная абиссальная равнина Тихого океана расположена в его Северо-Восточной котловине в районе залива Аляска. В северной части этой равнины на глубине 5690 м (фото 7) был обнаружен интересный выпуклый скульптурный след, образованный, по всей вероятности, каким-то животным, которое двигалось под самой поверхностью осадка. Там, где след обрывается, животное стало зарываться в глубь ила. Подобные следы встречаются довольно часто и в других районах океана.

Если на материковой отмели и склоне - обилие различных донных животных, расположенных на поверхности осадка, то на дне океанических котловин животных, как правило, не видно. Зато здесь изобилуют самые разнообразные, часто причудливые и загадочные следы донных организмов, в основном илоедов, обитающих в толще осадка. В отличие от песков материковой отмели и склона, на которых из-за их сыпучести следы фауны сохраняться не могут, океанические илы благодаря их вязкости способны «записывать» все этапы жизни донных животных и могут сохранять эти записи длительное время.

С удалением от берегов абиссальные равнины сменяются волнистыми. Осадочного материала сюда поступает значительно меньше, и он заполнил лишь понижения между первичными неровностями океанического ложа. Но и здесь наблюдается такое же обилие разнообразных следов донных организмов. Так, на волнистой равнине в южной части Северо-Западной котловины Тихого океана на глубине 5730 м (фото 8) видны холмики, ямки, извилистые валики, напоминающие ходы кротов, образованные, вероятно, многими поколениями роющих донных организмов за многие сотни лет. Отдельные черные образования на поверхности - это железо-марганцевые, конкреции. А на дне Чилийской котловины на глубине 4040 м (фото 9) кроме обычных холмиков и ямок можно встретить закрученные спиралью валики и длинные борозды.

Многие следы на дне океана кажутся загадочными, образованными какими-то неведомыми существами. Но скорее всего, большая часть следов сделана обычными, хорошо известными науке организмами. Просто мы еще плохо знаем образ жизни глубоководных животных, как они ведут себя в «домашней обстановке» на дне и какие следы оставляют на его поверхности. Те же спиральные валики долго считали загадкой, пока случайно в поле зрения фотокамеры не попал виновник такой спирали, высунувший голову из норки. Оказалось, что это довольно широко распространенное полухордовое животное - баланоглосс.

Для обширных центральных областей большинства котловин Тихого океана характерен холмистый, сильно расчлененный рельеф Осадочного материала сюда поступает очень мало, и первичный тектонический и вулканический рельеф океанского ложа может сохраняться здесь в своем первозданном виде многие десятки тысяч лет Малая скорость осадконакопления (за тысячу лет на дно оседает всего несколько миллиметров ила) создает здесь благоприятные условия для образования железо-марганцевых конкреций - своеобразных стяжений, или желваков, черно-бурого цвета, имеющих подобно луковице концентрическое строение Размеры их колеблются от 1 до 20 и более сантиметров Образуются конкреции на поверхности дна, чаще всего на красных глубоководных глинах, вокруг небольших ядрышек - обломков базальта, туфа, зубов акул, слуховых косточек китов и т д.

Рельеф морского дна

Железо-марганцевые конкреции - это богатая марганцевая руда с высоким содержанием меди, никеля, кобальта и других редких элемен тов В районах холмистого рельефа - огром ное количество конкреций Подсчет их, проведенный с помощью фотографирования, дает для дна Тихого океана поразительные цифры около 100 млрд т. А во всех океанах конкреций свыше 300 млрд т Одного кобальта, этого ценнейшего металла, в конкрециях содержится около 2 млрд т, тогда как мировые запасы кобальта на суше определены всего в 0,7 млн т Вот что такое железо-марганцевые конкреции происхождение конкреций пока не совсем ясно, но, по последним данным, основную роль в этом играют коллоидно химические процессы.

Распределены железо-марганцевые конкреции по поверхности дна неравномерно Наиболee высокие их концентрации - на вершинах я склонах абиссальных холмов, а в понижениях между холмами их меньше и они мельче Так, да вершине крупного абиссального холма в Центральной котловине Тихого океана (фото 10) на глубине 4780 м шарообразные конкреции занимают свыше 80% площади дна, и поверхность этого холма напоминает старую булыжную мостовую.

Рельеф

Особенно мало осадочного материала поступает в Южную котловину Тихого океана, где можно встретить обширные участки дна, вообще лишенные современных осадков В ряде мест, как, например, на склоне одного из холмов на глубине 4450 м (фото 11), дно представляет собой почти сплошные обнажения базальтов и вулканических туфов, покрытые толстой железо-марганцевой коркой, в понижениях между выступами скал россыпи конкреций и небольшие участки илистых осадков Еще более суровый вид у вершины другого холма в северной части Южной котловины на глубине 4300 м (фото 12) Здесь сплошное нагромождение базальтовых глыб, нет даже конкреций. Трудно представить, чтобы в этой каменной пустыне могла существовать жизнь.

Почти повсеместно на дне глубокого океана встречаются различные признаки деятельности придонных течений Это и промоины около конкреций и выходов пород, и обнаженные скалы, и специфическая фауна Но пожалуй, самый эффектный и убедительный показатель сильных придонных течений - так называемые знаки ряби, или, как их еще называют, рифели, подобные тем, которые часто можно видеть на прибрежном песке На фораминиферовых песках глубокого океана знаки ряби могут образовываться лишь при достаточно высоких скоростях течения, не менее 20 см/сек Такие знаки ряби были встречены, например, в той же Южной котловине у подножия крупного абиссального холма на глубине 4100 м (фото 13) Здесь видны извилистые песчаные гряды с резкими гребнями, а в понижениях между ними скопления мелких и отдельные крупные конкреции

Одна из наиболее характерных черт в облике подводного рельефа глубоких котловин Тихого океана - многочисленные высокие конусы обособленных гор В основном это вулканы, возвышающиеся над дном на тысячи метров Нигде на суше подобных гор нет.

Вершина однрй из таких гор, расположенных в Северо-Западной котловине, представляет собой сплошную поверхность шаровых лав, покрытых толстой шероховатой железо-марганцевой коркой (фото 14 глубина 1340м) Сильные течения, омывающие вершину горы не позволяют отлагаться здесь тонким осадкам - они сносятся вниз по склонам Течения несут с собой питательные вещества поэтому на вершинах подводных гор почти всегда можно встретить различных животных в основном фильтраторов прикрепленных к скалам и офиур На этой горе видны крупные офиуры.

Вершина другой подводной горы распото женной в Центральной котловине также ело жена шаровыми лавами (фото 15 глубина 900 м) В небольших углублениях скал можно видеть скоптения бе того фораминиферового песка Фауна представлена здесь пышными вет ками роговых кораллов - горгонарий.

Рельеф

На склонах подводных гор между отдельными выходами скат встречаются значительные по размеру песчаные участки (фото 16 глубина 2200 м) с хорошо сформированными знаками ряби - результатом сильных течений. В ложбинках между гребнями ряби часто можно видеть скопления различных по размеру угловатых или округлых железо-марганцевых конкреций

Исследования морского дна

Итак путешествие с фотокамерой по просто рам океанического ложа показало исключительное разнообразие в облике поверхности дна глубокого океана Подводные фотографии наглядно демонстрируют огромную роть современных подводных рельефообразующих про цессов - деятетьности донных организмов придонных течений гидрохимических процес сов активно преобразующих поверхности всех крупных форм рельефа на дне океана.

Исследования морского дна