Открывая тайны океана

Еще в. 1881–1882 гг. тогда еще капитан 2-го ранга С. О. Макаров (1849–1904, вице-адмирал, ученый и флотоводец) установил, что в Босфоре – проливе, соединяющем Черное и Мраморное моря, существует двойное течение: поверхностное за счет поступления более легких, менее соленых вод Черного моря в Мраморное, а по дну – за счет поступления более соленых и тяжелых средиземноморских вод из Мраморного моря в Черное.

Ученые предположили, что более соленая средиземноморская вода, поступая в Черное море, опускается на дно и вытесняет часть воды нижнего слоя наверх. В начале века было подсчитано, что, исходя из обьемов поступающих средиземноморских вод, полное обновление вод нижнего застойного слоя происходит не менее чем за 1500–2500 лет.

Отсюда ряд крупных ученых делали вывод, что Черное море является исключением из правил, в нем круговорот веществ явно нарушен, глубинные воды в течение значительного времени не обновляются. Далее они утверждали, что в результате этого содержание минеральных питательных веществ в верхнем слое незначительно и он не способен обеспечить расцвет производителя первичной органической продукции – фитопланктона (микроскопических водорослей), а как следствие и расцвет многих видов морских животных, находящихся на более высоких ступенях пищевой лестницы. Значит, зоной насыщенной жизни могут быть только прибрежные районы моря, где питательные минеральные вещества выносятся реками с суши.

Именно такую картину рисовала теория гидробиологу Владимиру Алексеевичу Водяницкому, член-корреспонденту АН УССР, когда в середине 30-х гг. он начал активно заниматься вопросами биологической продуктивности Черного моря.

Но сама жизнь, научные наблюдения явно свидетельствовали об ошибочности господствующей теории. Ведь и рыбаки, и ученые наблюдали в открытом море целые стаи дельфинов. В отдельные годы их количество еще более возрастало. А ведь дельфин – хищник, он питается рыбой. Согласно теории в открытом море рыбы очень мало, а дельфиньи стаи жили и процветали и своим существованием, своими веселыми играми у бортов проплывающих пароходов опровергали теоретические утверждения.

Все это и многие другие факты подталкивали вдумчивого ученого на размышления. Выкристаллизовывалась серьезная научная программа: определить поголовье дельфиньих стай в Черном море, установить, сколько они поедают рыбы, а затем двигаться вниз по пищевой цепи – определить, чем питаются рыбы, поедаемые дельфинами, сколько зоопланктона эти рыбы поедают, какова необходимая Концентрация фитопланктона – основной пищи зоопланктона. И наконец, подойти к основанию пищевой цепи и определить, сколько необходимо питательных минеральных веществ, чтобы фитопланктон, пища для зоопланктона, рос, образовывал органические соединения и размножался в необходимом количестве.

И сразу же возникал вопрос об источнике этих питательных веществ и механизме их выноса в верхние слои. Все расчеты приводили ученого к мысли о существовании механизма водообмена между нижними слоями воды, насыщенными питательными веществами, и верхними, где имелся кислород и существовала жизнь.

Как видим, рассмотрение вопросов биологической продуктивности черноморских вод требовало тщательного изучения характера водообмена между слоями: существует ли он в Черном море или нет, и если существует, то какова его интенсивность.

Профессор В. А. Водяницкий впоследствии рассказал, что в своих размышлениях он опирался на новую замечательную работу Николая Михайловича Книповича (1862–1939, почетный член АН СССР, известный русский и советский гидробиолог и гидролог) «Гидрологические исследования в Черном море». В ней были обобщены все опубликованные ранее материалы по Черному морю, а также результаты двух экспедиций – научно-промысловой под руководством самого Н. М. Книповича и гидрографической экспедиции Ю. М. Шокальского (1856–1940, известный русский и советский океанограф).

Еще до начала своей экспедиции Книпович тщательно проработал гидрологические материалы «первой черноморской глубомерной экспедиции» 1890–1892 гг. и установил, что во многих случаях глубинные поверхности равных температур и соленостей (изоповерхности) располагаются в Черном море не горизонтально, а в форме двух куполов – восточного и западного.

Из этого он сделал вывод, что в Черном море преобладают два кольцевых течения, движущихся против часовой стрелки (циклонально). Вследствие движений струй течений под воздействием вращения Земли их наружные области, обращенные к берегам, должны опускаться, а внутренние подниматься, что и вызывает куполообразное строение изоповерхностей в глубинах.

Это важнейшее открытие, сделанное чисто камеральным методом, получило среди океанологов название «велосипед Книповича» из-за сходства формы двух рядом расположенных кольцевых течений с колесами велосипеда и во многом определило направление дальнейших исследований на Черном море.

Оно подсказывало, что глубинные воды Черного моря не являются безнадежно застойными, а в какой-то мере подвижны и потому неизбежно подвержены медленным процессам перемешивания.