Евгений Крепс - «Витязь» в Индийском океане
Особенностью Аравийского моря является то, что в нем наблюдается резкий дефицит кислорода в подповерхностных слоях, который может доходить до полного исчезновения кислорода в толще воды. А бедность кислородом ведет к обеднению и даже к полному исчезновению жизни в воде. В Аравийском и Красном морях наблюдается временами массовая гибель рыб, так называемые заморы рыб. В таких «азойных» (безжизненных), бедных кислородом горизонтах может начаться образование сероводорода за счет восстановления сульфатов морской воды или органических веществ, содержащих серу, специальными сероводородными бактериями, наподобие того как это происходит на глубинах Черного моря.
Возникновение резкого кислородного минимума на нескольких десятках или сотнях метров под поверхностью моря в открытом океаническом бассейне (в отличие от замкнутого Черного моря) — факт совершенно необычный, парадоксальный. «Причины этого кислородного дефицита, — пишет известный немецкий океанограф Шотт, — еще не ясны», несмотря на ряд исследований, в частности на обстоятельные работы Сеймура Сьювелла, члена английской экспедиции на судне «Мабахис».
То, что мы знали об Аравийском море, подтвердилось и в нашем рейсе. Начиная с 6° северной широты и дальше на север и на восток наши гидрохимики находили очень бедное содержание кислорода в подповерхностных слоях моря. На этой станции бедный кислородом слой (менее 1 мл на литр воды) начинается на 600 метрах и доходит до 1000-метрового горизонта. На 8° северной широты кислородный дефицит начинается с 500 метров. На 9°30′ уже со 125 метров. Еще полтора градуса севернее на глубине 150 метров было всего 0,26 мл кислорода на литр воды. У Бомбея почти полное отсутствие кислорода иногда начинается уже с 50 метров и распространяется до 1000 метров.
Резкий кислородный дефицит в подповерхностных слоях был обнаружен почти по всему Аравийскому морю, а также в Красном море. Следующий рейс «Витязя» подтвердил все эти данные и обнаружил во многих местах накопление сероводорода в морской воде. Эти места, конечно, лишены жизни.
Хорошо известно, что обеднение морской воды кислородом может наступить там, где идет интенсивное потребление его, с одной стороны, и где затруднена доставка его, с другой. Вода обогащается кислородом на поверхности, приближаясь к равновесию с атмосферой. В верхних, освещенных слоях моря кислород выделяется и планктонными водорослями в процессе фотосинтеза. Вертикальное перемешивание воды, а также течения, идущие на глубину, разносят кислород из верхних слоев по всей толще вод, вплоть до самого дна. Благодаря этим движениям водных масс даже на самых больших глубинах океана имеется кислород и может существовать разнообразная фауна.
Работы гидрологов и гидрохимиков «Витязя» пролили добавочный свет на происхождение кислородного дефицита в Аравийском море.
Самая существенная особенность гидрологического режима Аравийского моря — резко выраженный скачок плотности воды, или термоклин, связанный со столь же резким температурным скачком. На протяжении каких-нибудь 25–50 метров (например, между 100 и 125 метрами) температура воды может упасть на 6–8°! Резкий скачок плотности делает невозможным вертикальное перемешивание. Слои воды ниже скачка не имеют контакта с поверхностными водами и ведут обособленное существование. Глубины Аравийского моря бедны кислородом, а в слой воды ниже скачка опускается много органического материала, живого и мертвого, так как верхние, поверхностные слои очень богаты жизнью, планктоном. Поэтому в подповерхностных слоях идет интенсивное потребление кислорода как в процессе дыхания организмов, так и при окислении органических веществ, в основном при участии бактерий, — потребление, не компенсируемое доставкой кислорода. Все это создает условия для возникновения кислородного дефицита в подповерхностных слоях.
Верхняя граница бедного кислородом слоя выражена резко и совпадает с нижней границей слоя скачка плотности. По мере удаления от побережья Индостана мощность слоя кислородного минимума увеличивается, а верхняя граница его опускается, следуя за опусканием нижней границы слоя скачка.
Таким образом, ключом к пониманию особенностей кислородного режима Аравийского моря служит резкий скачок плотности. Отчего же возникает здесь этот скачок плотности? Ответ на этот вопрос дает знакомство с динамикой вод. В период зимнего муссона (ноябрь — март) устойчивые по силе и направлению ветры дуют на всем побережье западного Индостана. Они приводят к возникновению сильных сгонных течений, переносящих опресненные прибрежные воды в открытое море, в юго-западном направлении. Этот сгон ведет к подъему бедных кислородом и богатых биогенными элементами более холодных, глубинных вод — для компенсации оттока.
В отдельных местах побережья Индии глубинные воды достигают зоны приливного перемешивания и выходят на поверхность, где обогащаются кислородом. Тут создаются особо благоприятные условия для бурного развития фито-и зоопланктона. Эти районы являются настоящими пастбищами для рыб и хорошо известны рыбакам.
Богатые кислородом и биогенными элементами поверхностные воды, изобилующие жизнью, переносятся поверхностным муссонным течением далеко в открытое море. Живой и отмирающий планктон постепенно погружается в более глубокие поверхностные слои, ниже слоя скачка, отрезанные от контакта с поверхностью моря. Это и приводит к прогрессирующему кислородному истощению.
К апрелю зимний муссон кончается, устанавливается штилевая погода. Слой скачка плотности сохраняется в прибрежном районе и может привести к полному исчезновению кислорода в подповерхностном слое вследствие интенсивного потребления его живыми организмами. Это приводит подчас, как мы уже говорили, к массовой гибели рыб и других животных, к заморам, которые наблюдаются у берегов Индии.
Другой причиной, вызывающей гибель рыб и падение рыболовства, считают вспышки развития некоторых жгутиковых водорослей (флагеллят), например перидинеи Noctiluca ночесветки, а также сине-зеленой водоросли Trichodesmium, выделяющих ядовитые вещества. Выделение токсических веществ одноклеточными организмами описано для разных морей и для пресных вод. Планктонолог доктор Прасад, наш индийский товарищ по плаванию, рассказывает, что флягеллята, вызывающая гибель рыб у западных берегов Индии, это Hornellia marina. Вспышки развития этой жгутиковой совпадают с усиленным подъемом богатых питательными солями глубинных вод у берегов.
Таким образом, Аравийское море — море контрастов: исключительное богатство планктона, а часто и рыбы в верхних слоях — и лишенные жизни бедные кислородом более глубокие подповерхностные слои.
