Джон Куллини - Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Отдельные случаи апвеллингов, так же как и крупные океанские поверхностные течения, можно обнаружить при помощи термочувствительного оборудования на борту космических спутников. Однако они дают только поверхностную картину. Возможно, в будущем какой-нибудь оптический прибор, основанный на принципе сканирования, графически изобразит «анатомию» этого процесса, которую с таким трудом, штрих к штриху, воссоздавали океанографы, теоретики и экспериментаторы, манипулируя аппаратурой, спускаемой с борта корабля в глубины морей.

Поверхностные воды, отойдя от побережья, в конце концов снова опускаются. Однако это может произойти в десятках километров от зоны апвеллинга. Ученые считают, что спустя некоторое время развивается непрерывное циклическое движение воды, возникает конвекционная ячейка. Говоря грубо приблизительно, она представляет собой широкую полосу воды, медленно вращающуюся на одном месте вдоль побережья. В ветреную погоду передний край такой полосы смещается вдоль побережья к югу, описывая при этом спираль. Раз установившись, прибрежная конвекционная ячейка медленно перемещает воду до тех пор, пока ее движущая сила, северный ветер, не перестанет дуть на несколько дней. От двух до четырех недель требуется для того, чтобы в пределах одной типичной ячейки вода, органические вещества и планктон в том или ином виде вернулись в исходную точку.

Глубинные воды, поднимающиеся на освещенную солнцем поверхность, несут с собой массу питательных веществ для растений. По сравнению с поверхностными слоями вода из глубин насыщена питательными веществами, возникающими в результате разложения бактериями органических остатков, погружающихся в лишенные солнца глубины. Таким образом, апвеллинг выносит на свет нечто вроде компоста, имеющего очень сложный состав, но зато богатого и способного стимулировать рост водорослей.

В наш век спутников сравнительно нетрудно представить себе, как апвеллинг формируется в водах южного Орегона. Мы даже можем нарисовать в уме картину того, как все большее количество питательных веществ — нитраты, фосфаты, силикаты и другие — насыщает эту широкую полосу моря, пока этот своеобразный водоворот медленно направляется на юг.

Зону апвеллинга легко вообразить себе в виде громадного первого блюда на пышном банкете, в котором участвуют обитатели моря. Но, чтобы понять то, о чем пойдет речь ниже, необходимо перестроить свое воображение на явления совершенно иных, микроскопических масштабов.

Со времени изобретения микроскопа в XVII веке люди стремились при помощи своего интеллекта, воображения и интуиции проникнуть в природу фитопланктонных клеток. Им удалось собрать множество фактов, породивших множество теорий, и все же еще многие грани и нюансы этого микроскопического мира остаются загадочными. Возможно, что еще больше фактов остается за пределами возможностей микроскопа; возможно, что они недоступны даже для самого сложного и чувствительного аналитического инструмента, установленного в тщательно стерилизованной, снабженной кондиционером наземной лаборатории.

Чтобы осветить биологические границы этого замкнутого внутри себя мира, нужно настроить себя на другую систему представлений. В ней знакомые формы примут угрожающие размеры, а затем выйдут за пределы повседневного опыта. Физические законы воспринимаются совершенно по-другому существами, столь малыми по сравнению с человеком, что игольное ушко для них показалось бы ничуть не меньше, чем для нас мост через пролив Золотые Ворота.

В мире фитопланктона мы сталкиваемся с некоторыми неожиданными биофизическими и биохимическими явлениями. Они обычно ускользают от внимания людей, привыкших воспринимать более весомые вещи, однако именно они являются основными силами, управляющими жизнью существ, размеры которых колеблются в пределах от 0,001 до 0,0001 сантиметра.

Для этих организмов форма тела играет исключительно важную роль, более того, она способна варьировать. Их генетический аппарат устроен так, что особи одного вида при определенных условиях могут внешне несколько отличаться друг от друга. Но сделанный фитопланктонным организмом «выбор», или, скорее, внешнее проявление его генотипа, — отнюдь не результат прихоти. Оно продиктовано такими жизненно важными факторами, как плавучесть и эффективность поглощения питательных веществ. Так, увеличение площади поверхности их тела за счет уплощения, образования выростов или, наоборот, углублений, — короче говоря, любая особенность, помогающая им избежать сходства с простым шаром, может иметь разнообразные последствия. Такие представители фитопланктона, как диатомовые водоросли, лишенные способности активно передвигаться, используют форму тела для уменьшения скорости погружения. Способность «спускаться на тормозах» в воду помогает таким видам дольше оставаться на залитой солнцем поверхности воды.

Странная, на первый взгляд, форма тела фитопланктонных организмов может способствовать ускорению транспорта необходимых веществ через стенку клетки. В качестве грубой аналогии можно сказать, что губка сферической формы впитывает в себя воду медленнее, чем плоская губка того же объема. Добавьте к этому простые или листовидные выросты, и скорость абсорбции намного возрастет. Организация фитопланктонных организмов не очень сложна, но все детали расположены настолько искусно, что нашим инженерам и во сне не приснилось бы такое решение, даже в нынешний век миниатюризации. У диатомовых нет таких явно выраженных органоидов движения, как, например, жгутики, которыми обладает другая большая группа фитопланктонных организмов — растительные жгутиконосцы. Однако некоторые диатомовые как будто способны изменять плотность своего полужидкого содержимого. Образование газовых вакуолей, небольших внутренних «мешочков», играет ту же роль, что и у некоторых сине-зеленых водорослей — очень примитивных микрорастений, обладающих многими чертами бактерий. Другой способ, с помощью которого, как предполагают, фитопланктонные организмы могут изменять свою плотность, — это накопление, жира и капелек слизи (и то, и другое легче воды). Используя тот или другой механизм изменения плавучести, а возможно, и их комбинацию, фитопланктонные организмы, на первый взгляд совершенно пассивные, могут не только сохранять свое положение в толще воды, но и активно мигрировать вверх и вниз.

Представители мира фитопланктона испытывают при передвижении ограничения и трудности, с которыми людям никогда не приходится сталкиваться. Речь идет об изменениях плотности и вязкости воды. Плотность связана с весом и, следовательно, с явлением водоизмещения. Холодная вода плотнее теплой; соленая вода плотнее пресной. Планктон может оказаться ниже уровня скачка плотности, например термоклина. Подобно шарику, долетевшему до потолка, микроорганизм может оказаться физически неспособным достигнуть верхних, сравнительно разреженных слоев воды. Вязкость, являющаяся мерой сцепления молекул жидкости, тоже может значительно изменяться в мире, заселенном фитопланктоном. Орга-.низмы величиной с человека ощущают силу этих факторов окружающей среды только в крайних или ненормальных обстоятельствах — плавая, скажем, в Большом Соленом озере (плотность) или в бассейне, наполненном патокой (вязкость).