Глава 18. Как человек постигал тайны моря [1966 Кэррингтон Р.

В предыдущей главе мы рассмотрели море главным образом как географический фактор в жизни нашей планеты; здесь мы будем говорить о том, как человек постепенно приобрел знания о его физических свойствах и происходящих в нем процессах, о населяющих его растениях и животных.

Первых исследователей, как мы видим, море привлекало в основном перспективной наживы и приключений; наблюдения над ним отнюдь не входили в их цели, да они и не придавали им значения: радость открытия новых фактов из жизни природы была им неведома. Только постепенно человек стал постигать, сколько удивительного, сколько интересного таится в морских недрах, и ему захотелось узнать больше о тех законах, которые ими управляют. Даже чисто научные вопросы, связанные с исследованием моря, как правило, всегда подчинялись тому, какие практические результаты могли быть при этом достигнуты.

Греки, с их острым теоретическим любопытством ко всем сторонам жизни природы, были первыми, кто указал путь к будущему развитию науки о Мировом океане - океанографии. Но они не располагали достаточным количеством достоверных сведений, чтобы создать прочную основу для научных выводов, и многие из их гипотез, связанных с океаном и жизнью моря, были скорее плодом дерзкого воображения, чем дисциплинированного научного мышления. Тем не менее их вклад в океанографию нельзя назвать незначительным. В постоянных поисках принципов, управляющих жизнью природы, греческие философы выдвинули множество насущных проблем, даже если им и не удалось найти их убедительного решения.

Сочетая теоретические построения с вдохновенными догадками, греческий мыслитель порою находил объяснение какому-нибудь океанографическому явлению, и оно выдерживало проверку временем. Так, например, согласно Плутарху, греческому географу Питеасу из Массилии (современный Марсель) принадлежит мысль о том, что приливо-отливные изменения уровня моря зависят от воздействия Луны. Он, таким образом, установил очень важный научный факт, который, однако, оставался недоказанным вплоть до Ньютона.

Большой вклад в океанографию принадлежит великому философу Аристотелю из Стагиры (384-322 до и. э.). Особенно большое значение имеют его взгляды на очертания континентов, а также его исследования в области биологии моря. Он назвал и описал, причем во многих случаях очень подробно, около 180 видов животных, обитающих в Эгейском море, включая 116 видов рыб и свыше 60 видов беспозвоночных. Многие из его наблюдений над морскими животными оказались исключительно точными, он оставил интереснейшие описания, касающиеся способов размножения, питания и других сторон их жизни, а также их строения, физиологии и систематики.

Изучение океана продолжалось главным образом усилиями отдельных энтузиастов от случая к случаю вплоть до самого конца христианской эры. Немногие наблюдения, которые тогда делались, были обычно частью каких-либо иных исследований, и пока еще не предпринималось никаких попыток сопоставить и суммировать накопленные в этой области знания. Среди "океанографов" того времени следует особо отметить философа-стоика Посидония, который в I в. до н. э. специально отправился в Испанию, чтобы убедиться, соответствует ли истине народное поверье, будто, опускаясь в Атлантический океан, солнце издает такой же шипящий звук, как и бросаемое в воду раскаленное твердое тело. Занимаясь этим вопросом, он заодно произвел наблюдения над приливами в Атлантике и установил, что глубина моря у берега Сардинии равна 1800 м. Это первое в истории океанографии упоминание о промерах морских глубин, однако, к сожалению, методы, которыми они осуществлялись, остались неизвестны.

Римляне, как мы уже видели, не были настоящими мореходами: они плавали в основном вдоль побережья или, направляясь в свои колонии, пересекали Средиземное море и заходили в Ла-Манш. В отличие от финикиян, они лишь пытались выходить в океан, и их вклад в науку о море, даже если учесть их теоретические размышления, фактически равняется нулю. Правда, по мнению некоторых историков, Сенека и Плиний составляют исключение из правила, но первый ограничивался изучением морской воды как геологического фактора, второй же был скорее вдохновленным собирателем уже известных фактов, чем оригинальным исследователем. Поэтому наивысшим достижением в области океанографии в эпоху Рима можно считать деятельность греческого ученого Страбона, родившегося примерно в 60 г. н. э. Страбон был одним из величайших географов античного мира и высказал много интересных мыслей относительно рельефа морского дна, изменения очертаний континентов и океанов и природы прибоя. Как ни странно, он ни слова не упоминает о течениях, хотя, надо полагать, имел достаточно возможностей не только наблюдать их, но и размышлять о причинах их возникновения.

После появления карты Клавдия Птоломея в океанографии наступил период застоя, длившийся вплоть до того времени, когда принц Генрих Португальский возродил интерес к морским исследованиям. В мрачную эпоху средневековья одни только арабы продолжали заниматься изучением моря. Далекие морские путешествия позволили им внести много ценного в науку о навигации, и, очевидно, именно они ввели компас, заимствовав его из Китая. Западные мореплаватели, по-видимому, вначале относились к этому замечательному прибору более чем недоверчиво, и в течение долгого времени капитаны судов отказывались употреблять компас, опасаясь, что их обвинят в том, будто они доверили свое судно орудию дьявола.

Арабы внесли много новых, различных по своему значению идей в изучение моря. Самые удачные их находки предваряют достижения науки более позднего времени, а Массуди, арабский географ и натуралист X в., высказал ряд удивительно глубоких суждений относительно природы испарения, возникновения дождя, круговорота воды и солености морской воды. Излагая свои идеи, он допускает множество неточностей и ошибок; однако, как указывает Меррей, "основные его принципы верны и свидетельствуют об относительно высоком уровне арабской философской мысли".

Не следует, однако, забывать, что, несмотря на отдельные ценные мысли, общий уровень знаний оставался весьма низким и представления о море в большинстве своем носили весьма фантастический характер. Так, например, существовало мнение, что морская вода есть не что иное, как скопившиеся в огромном резервуаре выделения земли, возникающие в результате палящего зноя солнца,- нечто вроде пота земли. Другое мнение, приводимое самим Массуди, несомненно, одна из самых очаровательных гипотез из всех когда-либо предлагавшихся для объяснения явления приливов. Вот как ее излагает Массуди:

"Ангел, на которого возложена забота о море, опускает в море пятку где-то за Китаем. Уровень моря повышается и начинается прилив. Потом он вынимает пятку, и вода опускается до прежних пределов - так получается отлив. Это подтверждается примером: если в сосуд, только до половины наполненный водой, опустить руку или ступню, вода подымется до краев, а когда руку вынимают из сосуда, она опускается до прежнего уровня. Некоторые считают, что ангелу, чтобы вызвать прилив, достаточно опустить в море только большой палец правой ноги".

В эпоху великих морских открытий одновременно с поисками новых морских путей продолжалось и научное исследование моря. Примером могут служить попытки Магеллана сделать промеры глубины в Тихом океане, упоминавшиеся нами в главе 1. Предпринимались даже путешествия, преследовавшие исключительно научные цели, как, например, путешествие королевского астронома Эдмонда Галлея, которое он совершил в 1699 г., поставив перед собой единственную задачу - разработать способы, с помощью которых можно было бы точно определять местоположение судов в открытом море. Немало крайне важных научных наблюдений было произведено капитаном Куком, собравшим огромное количество данных, которые явились не меньшим вкладом в науку, чем его непосредственные географические открытия.

Эдуард Форбс

После смерти Кука (1779 г.) океанография делает огромный шаг вперед. Исключительное значение стали придавать теперь экспедициям с чисто научными целями. Начало новой эре в изучении моря положили экспедиции на прославленном "Челленджере" (1772-1776 гг.). В этой области особенно отличились двое ученых - натуралист Эдуард Форбс (1815-1854), уроженец острова Мэн, и американский морской офицер Мэтью Фонтэн Мори (1806-1873). Титул "основателя океанографии" присуждается иногда первому из них, иногда второму, и как ни нелепы такие титулы, в некотором смысле оба они, как Форбс, так и Мори, в равной степени имеют на него особое право. Как мы видели, те, кто трудился до них, сделали множество интересных открытий в самых различных областях науки о море; их наблюдения и открытия, безусловно, сыграли немаловажную роль в создании прочной основы для современных научных океанографических исследований. Но только Форбс и Мори впервые стали рассматривать море как единую среду со взаимосвязанными процессами. Им принадлежит самое значительное место среди тех пионеров, которые, говоря словами Коукера, "занялись всесторонним изучением моря в целом с целью объединить и обобщить все уже имеющиеся наблюдения о Мировом океане".

Эдуард Форбс был не только блестящим ученым, но и обладал большим чувством юмора. Собственноручный рисунок Форбса к его книге 'История английских морских звезд' (1841)

Форбс уже в раннем детстве увлекся естественными науками; семи лет от роду он собрал столько "экспонатов", что устроил настоящий музей, назначив младшую сестру своим помощником и хранителем. Существует рассказ, будто бабушка Форбса, увидев, как юный естествоиспытатель копал червей, воскликнула в отчаянии: "Клянусь, все жители острова Мэн не научат этого мальчишку уму-разуму! Так и вырастет он дураком!". В итоге этот "дурак" оказался одним из самых блестящих и изобретательных ученых первой половины XIX в.

Мэтью Фонтэн Мори

Труды Форбса внесли значительный вклад в развитие многих наук, в том числе геологии, ботаники, палеонтологии и зоологии, а также океанографии. Не говоря уже о его работах в области биологии моря, в особенности биологии морских беспозвоночных, он первым использовал драгу в мелководных районах для научного исследования и одним из первых на научной основе поделил Мировой океан на естественные зоны. Правда, многие его гипотезы впоследствии не подтвердились (так, например он полагал, что на большой глубине в океане отсутствует жизнь), тем не менее широта его взглядов открыла его ученым-современникам новые перспективы в решении поставленных проблем, и его труды послужили мощным толчком для дальнейших исследований.

В противоположность Форбсу, который был главным образом биологом, Мори интересовался наукой о море, скорее, с физической и практической стороны. Он служил офицером в военном флоге Соединенных Штатов и не раз совершал кругосветные плавания. В 1839 г. в результате несчастного случая он остался хромым и с тех пор увлекся собиранием по судовым журналам данных о ветрах, течениях, температуре и т. д. На основе накопленных таким образом материалов он опубликовал свою знаменитую серию морских карт, а в 1853 г. была созвана специальная международная конференция с целью рассмотреть дальнейшие возможности ведения такого рода исследований. Эта конференция, по сути дела, положила начало физической океанографии, а труд Мори "Физическая география моря", опубликованный в 1855 г., может считаться первым основополагающим трудом в области новой науки.

Следующий этап в истории науки о море начался в декабре 1872 г., когда знаменитый "Челленджер" отправился в первую экспедицию по изучению глубинных областей океана. Это было самое широкое по своим задачам и самое научное путешествие, которое до сих пор предпринимало человечество. "Челленджер", деревянный корвет водоизмещением 2306 т, обошел вокруг земного шара, посетил Атлантический, Индийский и Тихий океаны. Он посетил многочисленные острова, разбросанные в Атлантическом океане: остров Хуан-Фернандес, где по воле Даниеля Дефо томился герой его знаменитого романа "Робинзон Крузо", Тристан-да-Кунья, который впервые был подробно описан экспедицией; заглянул на далекий остров Кергелен - груду голых камней в южной части Индийского океана; повернул на юг и первым из паровых судов пересек Южный полярный круг. Выйдя на безбрежные просторы Тихого океана, "Челленджер" направился от Мельбурна в Новую Зеландию; далее на пути его лежали острова Фиджи, Гонгконг, Иокогама, Гонолулу, остров Таити и Вальпараисо. В мае 1876 г. после трех с половиной лет плавания, пройдя 69 000 миль, он вернулся, наконец, в Ширнесс. Научная экспедиция возглавлялась шотландским естествоиспытателем сэром Уайвиллем Томсоном, и результаты ее работы, которые были потом обработаны целой группой научных сотрудников под руководством крупнейшего океанографа сэра Джона Меррея, были опубликованы правительством Англии в 50 объемистых томах, выпуск которых занял 16 лет (1880-1895 гг.). Этот труд содержит множество самых различных сведений: о первых измерениях больших океанских глубин и о классификации грунтов, о направлении течений и необычных существах, населяющих морскую бездну.

Александр Агассис

Эпоха великих одиночек кончилась с викторианской эпохой; после работы экспедиции на "Челленджере" успехи в океанографии были связаны в большей мере с продуманным кропотливым трудом целых групп ученых, чем с вдохновенными поисками отдельных энтузиастов - пионеров науки. Но прежде чем перейти к рассказу о некоторых научных экспедициях, предпринятых за последние 50 лет, необходимо сказать несколько слов об американском исследователе Александре Агассисе, швейцарце по происхождению, последнем представителе того периода, который можно назвать классическим в истории океанографии.

Сэр Джон Меррей

Агассис родился в 1835 г., умер в 1910 г. и, следовательно, был почти современником Уайвилля Томсона и Меррея. Он был членом научной экспедиции на борту "Челленджера" и по возвращении опубликовал два дополнительных тома к докладам экспедиции - "О морских ежах". Он не пользовался громкой славой и, в отличие от своего отца, знаменитого Луи Агассиса, всемирно известного ихтиолога, считавшегося самым большим авторитетом в области изучения живых и ископаемых рыб, никогда не привлекал к себе внимания широких научных кругов. Однако Александр Агассис внес много нового в изучение океана. Он первым использовал стальной трос для глубоководного драгирования; быть может, он сделал больше промеров, особенно в Карибском море, в Индийском океане и тропических районах Тихого океана, чем любая другая экспедиция не только до него, но и после^*; он изобрел несколько остроумных приспособлений для океанографических исследований, как например, трал Агассиса и новый тип планктонной сетки для собирания планктона с различных глубин. Сэр Джон Меррей даже считал, что океанография того времени была обязана своими успехами работам Александра Агассиса больше, чем работам любого другого ученого.

^* (Это утверждение относится к периоду до начала девяностых годов прошлого столетия. Многочисленные глубинные промеры, связанные с прокладкой телеграфных кабелей и исследованиями, выполнявшимися в последующие десятилетия, дали значительно больший материал, более точные данные, чем во времена Агассиса. (Прим. ред.))

Со времени Агассиса многочисленные научные экспедиции вели исследования во всех океанах мира. Многие народы вложили свой труд в освоение Мирового океана, в том числе французы, немцы, американцы, голландцы, норвежцы, датчане, русские, бельгийцы, итальянцы и англичане. Значительное место принадлежит принцу Альберту I Монакскому (1848-1922), который в конце XIX и начале XX вв. снарядил ряд экспедиций в Атлантический океан и Средиземное море, осуществленных на борту яхт "Гирондель" и "Принцесса Алиса". Позднее ценный вклад был внесен экспедицией датчан на судне "Галатея" в 1950-1952 гг.^* и экспедицией под руководством Жака-Ива Кусто из Монакского музея океанографии, проводившего свои исследования на борту судов "Калипсо" и "Винаретта-Сингар", работа которых была показана широкому кругу зрителей на экранах телевизоров и кино. Еще одним прославленным современным исследовательским судном, по мнению многих лучшим в мире, является советское судно "Михаил Ломоносов".^**

^* (Еще до плавания "Галате "советская экспедиция на "Витязе" в 1949 г. провела глубоководные исследования в северной части Тихого океана и впервые в истории добыла образцы донной фауны с глубины около 8000 м, опровергнув укоренившееся представление о полной безжизненности больших глубин океана.)

^** (Помимо океанографических исследовательских судов "Витязь" и "Михаил Ломоносов", Советский Союз располагает еще несколькими крупными, приспособленными для научных исследований, и целым рядом небольших исследовательских судов на всех морских театрах. Особый интерес представляет единственная в настоящее время в мире немагнитная шхуна "Заря".)

Отчет о современных океанографических исследованиях грозит превратиться в сухой перечень названий и дат различных экспедиций; такие сведения без труда можно получить в справочных отделах любой специальной библиотеки при научно-исследовательских институтах, связанных с морем, поэтому я предпочту перейти к вопросу о технике самих исследований.

Океанографические исследования могут быть двух типов - химико-физические и биологические. Первые имеют дело с определением глубины моря в любой данной точке, скорости и направления течений, солености и температуры воды, а также изучением морских волн и течений. Второй тип океанографических исследований связан с жизнью организмов, обитающих под поверхностью воды, и организмов, в основном морских птиц и морских млекопитающих, играющих некоторую роль в общей экологии океанов. О том, что касается промеров, измерений течений и определения солености морской воды, говорилось выше, поэтому здесь мы ограничимся рассмотрением некоторых наиболее употребительных приспособлений, применяемых для биологических исследований.

Главным инструментом, используемым для этой цели, всегда была, есть и, несомненно, будет сеть. Но сеть, которая применяется океанографами, отнюдь не столь проста, как та, которой вы и я ловили в детстве креветок. Сеть - это общее название длинного ряда специальных приспособлений, имеющих в общем то же назначение, что и наш детский сачок, а именно - вытаскивать на поверхность живущие в воде большие или малые организмы.

Разумеется, труднее всего добывать самые малые и самые большие организмы Практически никто никогда даже и не пытался поймать в сеть самых больших обитателей моря (представьте себе, что вам нужно извлечь сетью синего кита!); что же касается малых организмов, то в настоящее время мы располагаем рядом способов для добывания даже мельчайших организмов, составляющих планктон. Обычно для этой цели используется планктонная сетка, по-видимому, впервые примененная в 1846 г. крупнейшим немецким биологом Иоганном Мюллером.^* Она состоит из мешка конической формы, сделанного из мелкосетчатой ткани; широкий открытый конец конуса собран вокруг металлического кольца, а узкий конец сообщается с фильтром, через который пропускается полученный улов. Фильтруемый материал настолько мал, что 1 кв. мм фильтра может иметь до 36 ячеек и более; фильтр обычно изготовляется из шелковой ткани, похожей на ту, через которую просеивают муку. Сетка должна быть соткана так, чтобы ячейки не меняли размера.

^* (Почти везде в литературе говорится,что планктонная сеть была впервые использована в 1848 г. немецким натуралистом И. Мюллером. Однако А. Харди указывает, что еще в 1828 г. английский зоолог Томсон употреблял для сбора планктона специальную сеть. Именно на добытом тогда материале Томсон описал планктонную стадию развития крабов.)

Для ловли более крупных организмов обычно используют сети, похожие на рыболовные. Самые распространенные виды такой сети - это трал, дрифтерная сеть и кошельковый невод. Трал представляет собой сеть в форме плоского конуса, который обычно буксируют за кормой судна. К нижнему концу трала прикрепляют тяжелый трос, который поднимает рыбу со дна моря, направляя ее в открытое отверстие сети. В задней части трала имеется мешок (так называемая мотня), в который попадает пойманная рыба; рыбе, попавшей в мотню, уже не выскочить из нее, так как специальные клапаны, называемые карманами, преграждают ей путь. Время от времени мотню затягивают специальной веревкой, и весь улов в полной сохранности и неприкосновенности поднимают на поверхность.

Дрифтерная сеть широко применяется для промыслового лова, реже для научно-исследовательских целей, тем не менее она заслуживает того, чтобы сказать о ней несколько слов. В отличие от трала, который используют для лова рыбы, обитающей на большой глубине, назначение дрифтерной сети - лов рыбы, плавающей в верхнем слое воды, главным образом сельди и макрели. В дрифтерной сети нет мешка, где сохраняется улов, пока стекает вода, и, таким образом, она не вполне соответствует общему определению сети, которое мы дали выше; она устроена с таким расчетом, чтобы рыба застревала непосредственно в ее ячеях. Ячеи здесь такого размера, что как только сельдь или макрель просунет в нее голову, она уже не в состоянии вытащить ее назад, так как запутывается жаберными крышками в ячеях сети, и остается беспомощно висеть в ней, пока ее не вынут рыбаки.

Дрифтерные сети, как правило, пускают в ход ночью, когда рыба поднимается к поверхности воды. Сети расставляют против приливного течения сплошной стеной, охватывая расстояние более 5 км. К верхнему концу сети привязывают пробки, а к нижнему - грузики. Предполагается, что рыба не различает в темноте расставленной в море сети и плывет прямо в нее. При помощи дрифтерной сети за одну ночь можно поймать много тысяч сельдей или макрелей.

Кошельковый невод, или сейнерная сеть, о которой нам остается рассказать, возможно, была прародительницей трала; правда, мнения на этот счет расходятся. Во всяком случае невод с незапамятных времен употреблялся всеми жителями прибрежных районов, а в последнее время его стали вновь широко использовать для промыслового лова в Северном море^*. По виду невод напоминает большой трал с сильно удлиненными боковыми концами, напоминающими крылья; к каждому крылу привязан длинный трос. Сейнер начинает лов с того, что спускает на воду буек с флажком. К буйку привязан трос от одного из крыльев невода. Спустив буек, сейнер берет курс по направлению приливного течения и отходит от буйка на расстояние примерно 100 м под углом 30° относительно направления потока, вытравливая трос по ходу движения. Затем судно поворачивает под углом 45° и отходит примерно на 60 м, бросая невод где-то посередине этого расстояния. Продолжая вытравливать трос, прикрепленный к другому крылу невода, сейнер возвращается к исходной точке - буйку, описывая таким образом равнобедренный треугольник, в вершине которого находится он сам, а в середине основания, на морском дне, лежит невод. Теперь остается только равномерно подтягивать невод к судну сразу за оба конца. По мере того как невод движется по морскому дну, концы его постепенно сближаются, направляя рыбу в сеть. Пойманная таким способом рыба сохраняется обычно лучше, чем добываемая тралом, поэтому многие исследователи предпочитают кошельковый невод всем другим сетям.

^* (Кошельковый невод употребляется в течение последних десятилетий не только в Северном море, но везде, где производится лов рыбы в морях и больших озерах. (Прим. ред.))

Все вышеописанные методы применяются главным образом для добывания планктона и более крупных, активно плавающих нектонных организмов. Для сбора донных обитателей - бентоса - применяются два приспособления: драга и дночерпатель. Существует множество различных типов драг, но в основе их устройства, как правило, лежит единый принцип. Драга состоит из плоской прямоугольной или треугольной тяжелой металлической рамы, к которой прикреплена хлопчатобумажная или проволочная сетка в форме мешка. Размер рамы по длинной стороне может колебаться от 30 см до 1,5 м. Это приспособление медленно волочат по дну на проволочном или пеньковом тросе в зависимости от веса и размеров драги. Края рамы остро заточены или снабжены специальными ножами. Рама срезает верхний слой грунта, захватывая вместе с ним все организмы, живущие на дне в свободном или прикрепленном состоянии. Даже маленькая драга позволяет за короткое время собрать и поднять на поверхность очень большое количество донных организмов.

Сейнер за работой. А - постановка сети; Б - буксировка сети

Драга очень удобна в тех случаях, когда задача состоит в сборе возможно большего количества организмов с определенного участка морского дна. Однако она не дает возможности произвести полный анализ сбора, так как последний поднимается в ней на поверхность в общей массе и поэтому невозможно установить распределение или относительную плотность расселения различных организмов на данном участке дна. Для последней цели применяется другое приспособление - дночерпатель, который был сконструирован в первом десятилетии нашего века датским гидробиологом С. Ж. Г. Петерсеном. Дночерпатель основан на том же принципе, что и механический ковш или черпак, используемый при строительстве дорог и в шахтах для переброски большого количества породы.

Дночерпатель состоит из двух соединенных шарнирами створок, которые на тросе спускают на морское дно. Во время спуска створки при помощи специального устройства удерживаются в открытом состоянии. При соприкосновении с дном они в силу собственного веса врезаются в грунт. Толчок освобождает спусковое устройство, и как только трос начинают вытравливать, створки закрываются, доставляя на поверхность целый, аккуратно вырезанный образец грунта. Позже, в лаборатории, организмы выбирают из образца, классифицируют, подсчитывают и получают, таким образом, картину животного мира, обитающего на определенном участке морского дна.^*

^* (Основным назначением дночерпателя является взятие образцов грунта с совершенно определенной и всегда одинаковой площади дна, что дает возможность производить количественный учет донного населения (биомассы по весу и числу особей, а стало быть, и плотности населения). Площадь образца грунта составляет 0,25 кв м. Без такого количественного подсчета сейчас не проводится ни одно гидробиологическое исследование.)

Кроме этих методов добывания морских организмов, следует упомянуть также и о другом пути гидрологических исследований, который в последнее время начинает приобретать все большее значение. Речь идет об исследованиях, для проведения которых ученые сами опускаются под воду. Начало такого рода наблюдениям положил американец Уильям Биб, который одним из первых в период между двумя мировыми войнами стал производить научные наблюдения над подводным миром, используя для этой цели водолазные приспособления; его начинание открыло эпоху подводных наблюдений и было продолжено такими энтузиастами, как Жак-Ив К