Гораздо проще обстоит дело с добычей из морской воды солей - деятельность, в которой вот уже много столетий помогает человечеству естественное испарение. Также сравнительно просто используются рассолы ископаемых морей, лежащие глубоко под землей линзы (топи, болота) соленой воды.
Приливы и отливы
Приливы и отливы представляют собой волны, обусловленные внеземными причинами. Периодические приливы и отливы совершенно не связаны с силами, вызывающими землетрясения. Управляющие ими силы имеют источник - притяжение поверхности Земли к Солнцу и Луне, причем влияние Луны обычно вдвое сильнее влияния Солнца. Земля, а следовательно, и моря на ее поверхности взаимодействуют с Солнцем и Луной при постоянно меняющихся углах и расстояниях. Вследствие этого и приливы меняются день ото дня и год от года.
Внутренние же земные причины порождают явления катастрофического характера, как, например, гигантский прилив 1 февраля 1953 г., обрушившийся на Голландию, Англию и Бельгию.
Упрощая, можно сказать, что притяжение Луны проявляется в том, что вода, как подвижное вещество, следует за ее движением. Обычный прилив наступает, когда Луна находится в своей высшей или, напротив, низшей точке. В промежуточных стадиях происходят отливы. Приливы и отливы следуют друг за другом через промежутки времени, примерно равные 12 ч.
В полнолуние и новолуние Солнце, Земля и Луна лежат на одной прямой. При этом положении Земли относительно двух ближайших к ней светил силы притяжения оказываются наибольшими и происходят большие (сизигийные) приливы. В противном случае наблюдаются приливы слабые, так называемые квадратурные. Для многих стран эта смена приливов и отливов имеет жизненно важное значение, так как в случае особой величины волн опасности подвергаются целые районы.
В Плимуте (Англия) разница высот прилива и отлива составляет 3,6 м. В период слабых приливов она 3 м, в период приливных волн - 4,6 м. От места к месту и от моря к морю высота приливных волн очень различна. В то время как во внутренних морях она составляет всего лишь около полуметра (до 40 см), на южном берегу залива Фанди, в Юго-Восточной Канаде, между полуостровом Новая Шотландия и Нью-Брансуиком зафиксированы приливы до 21 м.
Благодаря местным течениям, связанным с вращением Земли, в разных районах приливы как большей, так и меньшей силы замедляются, что соответствует расчетам.
Упомянутый катастрофический прилив в Голландии, Англии и Бельгии сопровождался еще одним обстоятельством: одновременно с ним над морем пронеслась неистовая буря ураганной силы. В результате такого "объединенного действия" разбушевавшихся стихий за несколько часов было уничтожено то, что ценой огромных усилий и множества человеческих жизней, руками нескольких поколений людей было отвоевано у моря.
Поразительные результаты дают расчеты масс воды, перемещающихся во время приливов и отливов. В бухте Фанди дважды в течение дня перемещаются сотни миллиардов тонн воды. Это гигантский источник энергии.
Когда основная масса надвигающегося прилива (обычно одна, максимум две волны с крутым фронтом, часто до трех метров высотой) входит в устье реки, такое явление называется бор, или маскарэ. Бор наблюдается там, где в открытые моря впадают большие реки.
Приливные явления оказывают очень сильное влияние на все живые организмы. В море благодаря приливам живут миллиарды оседлых животных, например моллюски. При этом многие миллиарды биологических организмов находят гибель под ударами этих мощных периодических явлений.
Многие морские животные приспособили к фазам Луны систему воспроизведения рода. Так, в Европе установлено, что максимум размножения устриц совпадает по времени с периодом максимальных приливов.
Разумеется, многие поколения рыбаков прекрасно знают о существовании этой зависимости и, руководствуясь этим нерушимым законом природы, получают большие уловы. Кто хоть однажды проводил отпуск на берегу Северного моря, тот, вероятно, мог сам наблюдать, как во время полнолуния из песка вылезают (выгребаются) ланцетовидные рыбешки и, как лакомое блюдо, немедленно попадают в руки ловцов и на стол. В другое время эти существа покоятся в местах, о которых мы до сих пор ничего не можем узнать.
Течения
Над океаном с большим постоянством почти весь год дуют в одном и том же направлении пассатные ветры. Они возникают под влиянием вращения Земли и благодаря сильному нагреву Солнцем воздушных масс вблизи экватора. Легкий нагретый воздух поднимается вверх, на его место из других районов притекают встречные потоки воздуха. Со скоростью свыше 50 км/ч непрерывно гонит пассатный ветер мощные потоки нагретого экваториального воздуха.
И в море под влиянием ветра устанавливается точно такая же циркуляционная картина. Гонимые вдоль экватора верхние слои воды замещаются за счет течений с севера и юга, образуя замкнутый круг.
Подобное течение использовал Хейердал для своего путешествия на "Кон-Тики" в 1947 г. На беспомощном, еле-еле управляемом плоту он с пятью товарищами, предварительно основательно изучив морские течения, отправился в "тысяча-и-однодневное" путешествие из Перу к удаленным на 8000 км островам Полинезии. Целые и невредимые, в прекрасном моральном и физическом состоянии, после полного приключений путешествия достигли северяне намеченной цели. Экипаж "Кон-Тики" делом доказал, что наши предки, несмотря на примитивность "подручных средств", прекрасно зная свойства морей, пользовались и этой дорогой, и подобными судами.
Надо упомянуть также достижение Алена Бомбара. В 1952 г. он в своей крошечной спасательной лодке один за 65 дней пересек Атлантику. Конечно, перед стартом он также тщательно изучил течения и ветры. Благодаря исключительной научной подготовке ему удалось показать, что потерпевший кораблекрушение, оказавшись без продовольствия, один в маленькой лодке среди бескрайнего моря, не должен погибнуть.
Тепловое воздействие морских течений испытывает как растительный, так и животный мир. Находящиеся в движении массы воды переносят огромное количество питательных веществ и кусочков водорослей. Естественно, что эти скопления привлекают огромные косяки сардин, тунцов и других рыб. А в связи с этим, например, у берегов Перу находим массу морских птиц.
Для Европы огромное значение имеет Гольфстрим. Он определяет далеко идущие климатические последствия для нашего континента.
Совершенно противоположную роль играет Перуанское (или Гумбольдта) течение в Южной Америке. Оно несет из антарктического района холодную воду к экватору.
Исследования показали, что существуют не только горизонтальные течения в верхних слоях морей, но и перемещения в вертикальном направлении. Их происхождение связано с плотностью и температурой воды. В Антарктиде, где из-за оледенения моря повышено содержание соли в нижних слоях воды, температура близка к точке замерзания. Эта очень холодная вода, как известно, обладает наибольшей плотностью. Медленно ползет она по ложу океана. Но гигантские массы, стекающие при этом вращательном движении, должны, естественно, вновь замещаться.
Средиземное море, этот "океан в миниатюре", обладает уже совершенно другими свойствами. Летом расход воды за счет испарения намного превышает поступления за счет осадков. Содержание соли в этот период повышается (в восточной области иногда до 39 промилле). Зимой наблюдается обратная ситуация. Таким образом, концентрация соли, а, следовательно, и удельный вес воды в зависимости от температуры падает или растет, вызывая соответственно приток или отток вод Атлантики через Гибралтарский пролив.
Таким образом, море, кажущееся человеческому глазу неизменным, оказывается находящимся в непрерывном движении. Нерушимые законы природы поддерживают это постоянное изменение.
Фитопланктон и зоопланктон
В то время как животные (за исключением бактерий и некоторых видов грибов) обитают на различных глубинах, растения существуют преимущественно в тех зонах, сквозь которые проникает дневной свет. Глубина проникновения световых лучей определяется углом падения и прозрачностью воды. Таким образом, лучше всего освещена вода в открытом море в тропиках.
Американский исследователь Биб во время своего погружения в 1934 г. установил, что человеческий глаз хорошо различает дневной свет на глубине 550 м. Этот же результат был отмечен отцом и сыном Пикарами во время погружения на "Триесте" в 1953 г. Правда, чтобы эксперимент был безукоризненным, необходимо, чтобы перед этим человек в течение одного-двух часов находился в темноте.
В то время как в Ла-Манше нормальная видимость ограничивается десятью метрами, в Средиземном море, а также (и особенно) в Гольфстриме у берегов Флориды совершенно светло на глубине 40-50 м. Новая техника погружений с ее прекрасным оснащением сделала доступными Красное и Карибское моря.
Исходя из этих соображений, мы ограничивались поисками растительной жизни в океане на глубинах около 100 м. Эта зона по сравнению со средними морскими глубинами очень хорошо освещена.
Подавляющую массу растительных обитателей морей составляют свободно плавающие отдельные микроскопически мелкие существа. Они образуют две основные группы фитопланктона: диатомеи и флагелляты. В то время как диатомеи, так же как и другие растения, лишь участвуют в фотосинтезе (образование клеточного вещества из углекислоты, взаимодействующей с хлорофиллом под влиянием света), флагелляты потеряли часть этих свойств и как животные поглощают твердую пищу. Они являются представителями промежуточного звена между растительным и животным миром.
Изучение фито- и зоопланктона только еще начинается. Этот вопрос имеет особое значение для народов, живущих у моря и в постоянном контакте с ним. Совершенно естественно, что для них очень важно наблюдение за планктоном, его жизнью, размножением и т.д. Непрерывное, сообразно со временем года и районом, возрастающее и спадающее возрождение фитопланктона дает зоопланктону неограниченные запасы пищи. Это в свою очередь определяет места, в которых, например, киты находят свою основную пищу крылоногих моллюсков, которые, со своей стороны, питаются фитопланктоном.
Много труднее определить, что же такое зоопланктон. Это огромная группа морских животных на разных стадиях развития, от личинок до взрослых особей. Размеры большинства планктонных животных меньше 2,5 см. Однако существуют и такие, как, например, гигантская морская звезда (медуза), поперечник которой достигает 2 м, а щупальца могут быть до 10 м длиной.
Более или менее определенно можно разделить животных, составляющих планктон, на "временных" и "постоянных". К последней группе принадлежат животные, вся жизнь которых проходит в блуждании по воде и которые никогда не бывают связаны с землей. Однако большую часть представителей зоопланктона составляют крохотные крабообразные, рачки, веслоногие крабы. При этом не все веслоногие с самого начала принадлежат к планктону. Сельдь, например, основную часть своей пищи находит среди веслоногих, которые преобладают как в тропиках, так и в умеренных широтах. Большинство веслоногих добывают пищу, фильтруя воду сквозь тонкую щетинку.
Места распространения зоопланктона также тесно связаны с интенсивностью света. Только очень немногие из этих существ могут выносить действие излучения. Поэтому днем они держатся в нижних слоях воды и только с наступлением сумерек поднимаются к поверхности. В это время можно выловить животных донного планктона.
Современные исследовательские суда, оснащенные очень чувствительными измерительными приборами, исследуя с помощью ультразвука различные слои моря от дна до поверхности, обнаружили связь между блужданиями планктона и перемещением рыбьих и креветочных косяков.
Здесь следует еще раз сослаться на французского исследователя Бомбара. Во время его плавания через Атлантику он питался исключительно тем, что давало ему море. В его "трансатлантическом меню", также присутствовал и планктон, о котором он отзывался так: он походил то на креветок, то на икру, то на клей. Для того чтобы полностью насытиться, Бомбару приходилось собирать улов планктона с поверхности моря, равной по площади футбольному полю.
Смерть на дне моря
Область межу морским дном и верхними слоями воды сопротивляется раскрытию своих секретов упорнее, чем любой другой район Земли. Поэтому понятно, что издавна существовало мнение о полной невозможности жизни в морских глубинах. И держалось это мнение довольно долго, потому что никаких доказательств противного никто представить не мог.
Да, еще каких-нибудь 100 лет назад биологи считали, что жизнь моря замирает - чем глубже, тем больше, и таким образом заключали, что на дне пучины жизнь совершенно невозможна. В лучшем случае считалось, что в слоях, близких к поверхности, можно обнаружить ничтожную искру жизни.
И только случай, как это часто бывало в истории науки, заставил несколько лучше познакомиться с неизвестными доселе морскими глубинами, когда в середине XIX в. началась прокладка первого в мире межконтинентального подводного кабеля. Как же были изумлены инженеры и рабочие, когда в один прекрасный день с глубины свыше 2000 м лебедка вытащила 13 морских звезд! Однако это не значит, что все зоологи в один миг отказались от своих устоявшихся взглядов и приняли это событие, переворачивающее все старые представления, как доказательство того, что и на глубинах, больших ранее исследованных, должны существовать живые существа.
Примерно в это же время и с тех же глубин был поднят для ремонта кабель со дна Средиземного моря. Он был весь сплошь покрыт кораллами. Большая часть их была затем опять опущена под воду на ранних стадиях развития и по прошествии времени достигла полной зрелости. Это было уже полным доказательством того, что и на таких больших глубинах действительно царит жизнь. Найденные кораллы не могли зацепиться за кабель во время подъема или вырасти на нем за это короткое время.
В разгар этих событий и вызванных ими дискуссий в 1879 г. из Портсмута в свое ставшее знаменитым кругосветное путешествие вышло английское исследовательское судно "Челленджер". Его глубинные сети непрерывно поднимали на дневной свет совершенно невиданные существа. Никогда до сих пор человеческие глаза не видели таких удивительных животных. Теперь уж даже самые стойкие противники вынуждены были признать, что живые существа могут существовать на самых больших глубинах океана.
Вскоре после второй мировой войны стало известно, что несколько американских ученых, обследуя океан с помощью акустических приборов, вблизи калифорнийских берегов обнаружили сразу целую группу неизвестных морских жителей. Дальнейшие исследования в этом направлении привели к заключению, что это "загадочное нечто" длиной около 300 миль в зависимости от времени суток находится или в поверхностных слоях, или опускается в глубину океана. И когда наконец добрались до решения этой загадки, выяснилось, что с таким явлением можно столкнуться почти в любом районе океана.
Рис. 14. Сотни, а то и тысячи полипов (Anthozoen) объединены в одной .. веточке кораллового кустика. Их бесполое размножение идет путем деления и почкования. Отдельные особи, связанные между собой канальцами, образующими систему питания, представляют своеобразное живое сообщество. Тонкие, как волоски, щупальца коралловых полипов извлекают из морской воды столь же микроскопические продукты питания. Медленно и непрерывно, веточка за веточкой, заизвестковывающиеся колонии кораллов образуют постепенно целые горы и острова (фото Жакэ)
Эта богатая океанская фауна, над изучением которой лихорадочно работали исследователи, вероятно, в течение миллионов лет была известна китам и по крайней мере тюленям. Основную пищу китов составляет планктон, рыба и каракатицы. Самый крупный представитель семейства китов - гигантский кит, или кашалот, в погоне за каракатицами, иначе называемыми кракенами, спускается на огромные глубины. Только этим можно объяснить тот факт, что при подъеме подводного кабеля у берегов Колумбии с глубины 988 м вместе с ним подняли на поверхность 14-метрового кашалота, вцепившегося в кабель.
Сегодня мы знаем о глубинной зоне океана несравненно больше, чем даже несколько десятилетий назад. Тем не менее о жизни в ней мы до сих пор имеем только приблизительное представление. Так, до сих пор мы не в состоянии поднять занавес, который скрывает историю возникновения обитающих в наших водах угрей. Но благодаря интенсивным научным исследованиям все больше света проникает в темные глубины океана. Начиная с 1952 г. начались подводные фотосъемки и телепередачи с глубин в несколько тысяч метров. Швейцарский стратонавт О. Пикар предоставил в распоряжение ученых батискаф - аппарат, с помощью которого, так же как в свое время с помощью самолета - воздух, были покорены морские глубины в 3000 и даже много более метров.
Таким образом, исполнилась давнишняя мечта ученых - иметь возможность в естественных условиях часами наблюдать за жизнью подводного мира, постепенно, систематически пополняя свои знания о нем.
В связи с этим следует кратко остановиться на некоторых особенностях жизни животных океана.
С увеличением глубины и уменьшением дневного света тускнеют естественные краски, служащие в основном для маскировки обитателей моря. Исключение составляют каменные креветки. Эти грациозные пловцы, совершенно прозрачные, имеют восхитительную окраску темного карминно-красного цвета.
Рис. 22. Морской анемон (актиния) так же радует глаз подводного фотографа, как эдельвейс, встреченный в горах, путешествующего любителя природы (фото Жакэ)
Очень многие жители океанских глубин снабжены светящимися органами. Биб отмечал, что некоторые животные испускают до такой степени яркое сияние, что его зрение при встрече с ними на несколько мгновений совершенно отказывало.
Другие животные выпускали сгустки слизи, которая продолжала светиться и после выделения. Светоносные органы обычно непосредственно контролируются нервной системой и могут "включаться" и "выключаться" по необходимости.