Взгляд со стороны биологии

  Работа в океанологии специалистов-биологов, — вероятно, самая сложная из всех морских специальностей. Именно их трудами распутываются таинственные переплетения жиз­ненных циклов, замысловатым образом связанных с движе­ниями самого океана — среды, в которой существуют орга­низмы. На рисунке 3.3 это иллюстрируется тематикой соот­ветствующих исследований верхнего слоя океана по энерге­тике трофических цепей, динамике популяций, биогеографии провинций открытого океана. По сходной тематике множе­ство работ ведется биологами в прибрежных частях океанов.

Рисунок 3.2. Приборы и методы, используемые физиками при изучении океана.

Основное оборудование физиков-океанологов

(а) Основное оборудование физиков-океанологов. На снимке: океа­нологи втаскивают на борт современный электронный прибор для измерения температуры и электропроводности воды. Установка пе­редает сигналы на бортовые записывающие устройства через про­водящий кабель-трос. Компьютеры строят непрерывные графики температуры и солености по сигналам, поступающим от погружен­ного датчика. Над контейнером с датчиками укреплен блок из 12 пробоотборных бутылок (батометров); каждая из них может взять пробу морской волы по отдельному сигналу.

Станции автономных измерителей течения

(б) Станции автономных измерителей течения. В 1975 г. система из 8 станций, на каждой из которых было до 8 приборов — измерите­лей течений, была установлена поперек пролива Дрейка в рамках Международной программы изучения Южного океана. Эти измери­тели оставались in situ целый год, затем они были извлечены, а по­лученные данные подверглись обработке и анализу. 10 из 19 прибо­ров эффективно работали в течение большей части года.

Автономные буйковые станции с измерителями течений в глубоком море

(в) Автономные буйковые станции с измерителями течений в глубо­ком море. Океанологи располагают множеством систем приборов, остающихся в море иногда на целый год и регистрирующих данные с помощью автоматических автономных устройств. На снимке: группа исследователей устанавливает систему приборов, измеряю­щих течения. Предмет, который держат над бортом,— поверх­ностный опознавательный буй, служащий для обозначения данной системы, для того чтобы ее можно было потом легко найти. Ря­дом — серия из восьми буев, обеспечивающих плавучесть; к ним прикреплен сам цилиндрический измеритель течений. Справа — не­сколько стальных вагонных колес, используемых в качестве якоря, одно из них подвешено на лебедке и подготовлено к спуску.

  Работающий в океанологии биолог стремится понять пути и характер адаптации. Как живут и переносят все ус­ловия океанской среды обитания различные организмы? В частности, каким образом в ходе миграции угрей из пре­сноводных европейских рек в соленые воды центральной части Атлантического океана во время нереста (рисунок 3.4) ор­ганизмы решают проблему управления солевым содержани­ем жидкости в своем теле? Помимо всего этого как мигри­рующие животные вообще узнают, куда им надо двигаться? Какие сигналы получают они от окружающей среды?

  Другие вопросы возникают при изучении масштабов времени и пространства, участвующих в жизни морских ор­ганизмов. Как взаимодействует распределение видов расте­ний с крупномасштабной океанической циркуляцией? Подоб­ные же вопросы можно отнести и к размещению животных, как это сделано на рисунке 3.3 в виде распределения областей, где встречаются некоторые популяции рыб и обнаружены их значительные запасы.

Океаны с точки зрения биологии

Рисунок 3.3. Океаны с точки зрения биологии.

  Процесс фотосинтеза в условиях океана сам по себе оку­тан тайной. Как выживают растения, если в водной толще интенсивность света уменьшается с глубиной так быстро? Как зависит растительная продукция от таких физических факторов, как вертикальное перемешивание, вызываемое волнами и турбулентностью? Как может биолог узнать, когда собранное им число проб достаточно для точного описания процесса фотосинтеза в открытом море?

  В поисках ответов на эти и подобные им вопросы специ­алист по биологии океана стремится увидеть морской мир как бы глазами и другими чувствительными органами самих морских организмов (Главные факторы, влияющие на морскую биосферу). Отчасти поэтому вся эта область науки быстро распадается на самостоятельные раз­делы. Специалист по прибрежному планктону видит перед собой экосистему, весьма отличную от той, с которой име­ет дело исследователь планктона открытого океана; напри­мер, прибрежный океан гораздо более изменчив, поэтому его обитатели должны реагировать на различные раздражи­тели не так, как их океанские сородичи.

  Мы проводим различие между биологами, занимающи­мися океаном, и специалистами по морской биологии, хотя специалисты обоих этих профилей часто работают в одних и тех же исследовательских группах. Морские биологи со­средоточивают внимание на различиях в физиологии и био­химии морской жизни и редко выходят в море. Большая часть их работы делается в лабораториях. Например, иссле­дования по энергетике трофических цепей и фотосинтезу, можно провести в лаборатории; оба этих вида работ отме­чены на рисунке 3.3. Но главное в том, что биологи-океанологи используют результаты лабораторных исследований для планирования своей работы в море, в частности для того, чтобы решить, как, когда и где отбирать пробы с научных судов, находящихся в море, а также сколько раз надо повто­рять сбор данных. Если некоторое число х копепод съедает у растительных клеток вида z в лаборатории, сохраняются ли эти соотношения в реальном океане?

  Биологи-океанологи должны взаимодействовать со спе­циалистами всех других дисциплин, связанных с наукой о море. Например, цель одного исследователя — отобрать образцы типов и видов животных, образующих сложную систему бентосных пищевых сетей, а другой исследователь хочет установить число разных видов в некоторой экологи­ческой обстановке. Здесь биологи нуждаются в информации из других дисциплин. Какова скорость отложения органиче­ского материала на океаническом дне (химия)? Насколько сообщество, живущее в одном районе, зависит от глубин­ной океанической циркуляции, приносящей органический пи­щевой материал из отдаленных провинций (физика)?

  Особенно важен междисциплинарный диалог между био­логами-океанологами и другими специалистами в двух обла­стях Мирового океана. Это, во-первых, система подводных источников, обнаруженных в районе сейсмически активных хребтов, где происходит разрастание морского дна, и, во- вторых, полярные океаны в целом. Обе области интересны для биологов (рисунок 3.3). Геологи и геохимики помогут полу­чить ценные сведения для биологического изучения скопле­ний гидротермальных источников; физики и метеорологи могут дать важные советы биологам, изучающим полярные области.