Введение

В XVIII веке, когда первые гидрографы начали исследовать океан на глубинах, превосходящих несколько десятков метров, был поставлен важный научный вопрос: до каких пределов в этой неблагоприятной среде, где царят полная тьма, огромное давление и очень низкие температуры, может существовать жизнь? Для разрешения этого основополагающего вопроса в течение более ста лет снаряжались многочисленные океанографические экспедиции.

В начале XIX века, использовав средства, обычно употребляемые рыбаками-промысловиками, один натуралист установил, что на глубинах порядка одного километра живут рыбы и ракообразные: вблизи Ниццы рыбацкие донные яруса и тралы позволили аптекарю и натуралисту Риссо описать многочисленных представителей этих глубоководных животных. Однако экологический интерес этих первых наблюдений остался незамеченным.

Несколькими десятилетиями позднее в ходе систематических исследований глубин близ британских берегов англичанин Форбс анализирует распределение фауны рыб и беспозвоночных, обитающих на дне, и констатирует заметное уменьшение плотности поселений фауны с увеличением глубины; продолжая свои наблюдения в Эгейском море (восточная часть Средиземного моря) до глубин около 400 м, Форбс наблюдает еще более быстрое уменьшение плотности поселений фауны. Экстраполируя это утверждение на глубину, он выдвигает гипотезу, что ниже 550-метровой глубины всякая жизнь исчезает. Едва успев возникнуть, эта гипотеза подвергается сомнению.

Спорам положило конец одно решающее наблюдение - речь идет об открытии, сделанном случайно в 1859 году, когда на поверхность был поднят один из первых подводных телеграфных кабелей, проложенных двумя годами раньше между Сардинией и Алжиром на глубине 1800 м: с каким же изумлением инженеры обнаружили прикрепившихся к кабелю животных, которые, очевидно, жили на этой глубине и чувствовали себя там превосходно; в основном это были мадрепорарии и моллюски. Вот так своеобразно была отодвинута граница распространения жизни, установленная Форбсом. Следует подчеркнуть, что этот, казалось бы, сугубо научный вопрос вызвал живой интерес: на борту судна, прибывшего для подъема кабеля, не было ни одного натуралиста, и лишь любознательность инженера Дженкинса, ответственного за проведение операции, позволила французскому зоологу Мильн-Эдвардсу представить результаты исследований образцов фауны, собранной с кабеля, на заседании Академии наук в 1861 году.

В эти же годы неожиданное открытие придает новый смысл изучению больших океанических глубин: в глубоком норвежском фиорде священник и натуралист М. Саре вылавливает с глубины более 600 м несколько экземпляров изящной морской лилии и знакомит с ними ученый мир. До того времени считалось, что эти животные, чьи ископаемые остатки были хорошо известны геологам, навсегда исчезли с лица земли. Еще через несколько лет будет открыт другой образчик живого ископаемого с больших глубин, на этот раз на северо-востоке Атлантического океана; последняя находка подтвердит гипотезу, что в ходе геологического времени абиссальные глубины могли служить убежищем для примитивных форм жизни. Эту гипотезу можно найти среди утверждений, выдвинутых организаторами крупнейшей кругосветной экспедиции па английском судне "Челленджер" для ее обоснования; некоторые даже ожидали - ни больше, ни меньше, - что в ходе экспедиции будет пойман живой белемнит или аммонит... В этот период - 1870-е годы - натуралисты разработали целый арсенал средств сбора животных, который за последующие 60 лет существенно не изменился. Если говорить только о Франции, то здесь, не считая нескольких экспедиций в Бискайский залив и в Средиземное море, организацией больших океанографических экспедиций, материалы которых изучались французскими зоологами, мы обязаны в основном князю Монако Альберту I. В ходе экспедиций Альберта I по исследованию больших глубин было обнаружено, что кашалоты способны заныривать очень глубоко, более чем на 1000 м, и что на этой глубине они ловят гигантских кальмаров, прежде науке не известных, и охотно их поедают; использование больших тралов с металлической рамой позволяет в 1910 году установить рекорд, который не будет превзойден в течение более чем 60 лет, - поймать живую рыбу с глубины более 6000 м.

В конце первой половины нашего века получен окончательный ответ на жгучий вопрос о границах жизни на глубинах: в июле 1951 года датское судно "Галатея", проводя лов тралом с металлической рамой на глубинах от 9820 до 10210 м на дне Марианской впадины в Тихом океане, подняло на поверхность несколько беспозвоночных (актинии, голотурии). Эти результаты стали настоящей сенсацией: итак, ничто, ни температура чуть ниже 0 °С, ни давление более 1000 бар, ни вечная ночь на глубинах, не может противостоять колонизирующей активности жизни, которая стремится закрепиться во всех средах планеты.

Тогда морские биологи заинтересовались другими проблемами, и в частности источником пищи для глубоководной фауны. При полном отсутствии света, естественно, не может быть и растительной продукции - результата фотосинтеза, который имеет место повсюду в осыхающей приливной полосе и на мелководьях до глубин 50-100 м. Значит, органические вещества, необходимые для жизни животных, должны поступать из освещенных слоев океана или с прибрежной приливной зоны, в некоторых случаях расположенной совсем недалеко от глубоких океанских впадин. Некоторые технические нововведения позволили довольно быстро установить связь между плотностью поселений фауны и глубиной: плотность поселения фауны (число особей на единицу площади дна) тем меньше, чем больше глубина. В то же время сравнение плотности и особенно биомассы (количества живого вещества на единицу площади дна) фауны, живущей на одной и той же глубине, но в разных районах океана, показывает, что простой и универсальной зависимости между биомассой и глубиной не существует. Следует учитывать третий фактор - величину первичной продукции фотосинтеза, которая образуется в поверхностном освещенном слое воды: именно здесь находится источник органического вещества, используемого глубоководными животными. Речь идет о маленьких частицах диаметром от нескольких десятых до нескольких сотых долей миллиметра, которые медленно опускаются в глубины со скоростью порядка ста метров в день. Чтобы достичь глубины 10 км, этим микрочастичкам требуется более трех месяцев, и все это Бремя их атакуют бактерии, которые потребляют часть погружающегося вещества. Вот так схематически объясняется довольно быстрое уменьшение биомассы фауны по мере увеличения глубины.

Вопреки недавно бывшим в ходу идеям, ни крайне низкая температура, ни огромное давление, ни отсутствие света не ответственны за обеднение на глубинах - причина этого явления гораздо проще: чем глубже, тем меньше количество доступной пищи. С точки зрения эколога, глубоководная фауна представляет собой уникальный пример живой системы, на протяжении нескольких километров от поверхности использующей в качестве источника энергии органическое вещество, синтезируемое на поверхности. Выявлена также другая особенность глубоководных фаун, которая может интерпретироваться как адаптация к жизни в среде, где катастрофически мало пищи: имеется в виду присутствие на глубинах хищных животных больших размеров - ракообразных и рыб, - чья биомасса почти равна биомассе животных - потребителей мелких частиц. Если вспомнить, что в пищевой пирамиде перенос органического вещества с одного уровня на другой, вышестоящий (например, с уровня растительноядных на уровень хищников, поедающих этих растительноядных) происходит с 10-процентной отдачей веса органического вещества, то здесь налицо экологический парадокс. Объяснение его заключается, очевидно, в том, что трупы крупных животных, обитающих у поверхности (рыб, рептилий и морских млекопитающих), после их гибели быстро опускаются на глубины и становятся добычей упомянутых глубоководных хищников. Таким образом, оказывается, что в одной среде сосуществуют животные, как говорят экологи, разных функциональных групп, жизнь которых основана на потреблении двух типов частиц разного размера.

Знания постепенно накапливались, и в какой-то момент специалисты сочли возможным утверждать, что основные характеристики глубоководных экосистем теперь известны: все они базируются на фотосинтетической продукции, создаваемой вблизи поверхности, и в основном жестко связаны в своем развитии с количеством наличной пищи.

Но вдруг весной 1977 года несколько погружений американского подводного аппарата "Алвин" на глубину 2500 м на Галапагосском рифте в зоне, обследованной годом ранее по фотографиям, сделанным аппаратом, буксируемым в 10-30 м над дном, опрокидывают сложившиеся представления морских биологов: на значительной глубине, в зоне, где продукция фотосинтеза с поверхности океана крайне мала, наблюдатели с борта подводного аппарата обнаруживают в лучах прожектора изобильную фауну, ярко окрашенную, какое-то невероятное кипение жизни, и описывают все это такими образными выражениями, как "Райский сад", "Розовый сад", "Мидиевая банка"... Настроенные поначалу скептически, биологи вскоре восторженно принимают это открытие, которое, вероятно, останется наиболее важным результатом биологической океанографии за последнее десятилетие. В 1979 году группа американских биологов получает возможность посетить странные подводные оазисы, в основе существования которых лежит не поток органического вещества с поверхности, но использование бактериями химической энергии, черпаемой из веществ, выносимых гидротермальной циркуляцией.

Начиная со времени этих первых наблюдений, разные страны организуют всё новые экспедиции, оснащенные необходимой техникой (то есть обитаемыми подводными аппаратами, способными погружаться на глубины до 3000 м). Несмотря на географическую удаленность этих зон, - в основном расположенных в восточной части Тихого океана, - Франция, которая около 30 лет назад была первой страной, предпринявшей глубоководные погружения, имея два батискафа "FNRS-III" и "Архимед", играет, наряду с США и Канадой, важнейшую роль в этих исследованиях. Совсем недавно аналогичными экологическими явлениями заинтересовалась Япония, так что можно предвидеть быстрое развитие знаний в этой области, которая частенько еще считается лишь биологическим курьезом.