Портрет Мирового океана

Водная оболочка Земли: глобальная роль, подводные камни, актуальные вызовы и возможные решения.

Коралловые рифы – наиболее богатые, с точки зрения разнообразия видов, экосистемы Мирового океана. Закисление океана, происходящее из-за увеличения доли углекислого газа в атмосфере в результате сжигания ископаемого топлива, мешает им нормально развиваться.

Сегодня жители мегаполисов утратили контакт с природой – зачастую люди не осознают, каким образом формируется погода у них за окном. При этом каждый из нас полностью зависит от ресурсов планеты и правильного функционирования всех ее частей.

Мировой океан – не просто поставщик морских деликатесов, а важнейшее звено климатической системы Земли. Однако сейчас он испытывает колоссальную антропогенную нагрузку, которая приводит к дисбалансу всех систем не только в море, но и на суше.

Человечество привыкло относиться к океану потребительски: забирать морских животных на свой обеденный стол, направлять по волнам из одного конца света в другой произведенные товары, бурить скважины на дне и там же захоранивать отходы. Но мало кто в современном мире задумывается о том, что комфортная жизнь людей на Земле возможна только благодаря океану.

Недооцененный регулировщик

Все погодные изменения мы привыкли связывать с атмосферными катаклизмами или текущим положением планеты в космосе, забывая об огромных гидрологических ресурсах Земли. Ветер, осадки, засуха и прочие природные «настроения» во многом зависят от поведения Мирового океана. Этот живой и постоянно циркулирующий организм управляет круговоротом воды, взаимодействует с атмосферой, способствует формированию климата и откликается на его изменения.

С поверхности океана, нагреваемой солнечными лучами, непрерывно испаряется вода. В атмосфере она конденсируется – превращается в капли и кристаллы льда, образуя облака. Они разносят влагу по всему земному шару и раздают питательные осадки континентам. Снег и дождь насыщают почвы и в итоге тоже возвращаются к «истоку» по поверхностным и подземным артериям или за счет испарения. Благодаря непрерывному процессу перемещения воды из океана на сушу и обратно ежедневно меняется погода и поддерживается сама жизнь на Земле.

Важнейшее свойство океана – излучение и поглощение теплоты. Вода нагревается и остывает гораздо медленнее, чем суша. Солнечная энергия поступает на поверхность Земли неравномерно: максимум приходится на экватор, минимум – на полюсы. Океанские течения и атмосферные потоки переносят тепло из «богатых» районов в обделенные солнцем места. Накапливая и надежно сохраняя теплоту, океан управляет климатом планеты, выделяя в нем две основные зоны – континентальную и морскую. Океаны стабилизируют и смягчают климат прибрежных областей, в то время как в отдаленных от моря регионах смена температур и режим выпадения осадков более резкие.

Любые изменения в океане сильно влияют на состояние атмосферы, и наоборот: эти системы неразрывно связаны друг с другом и обеспечивают все живое на Земле необходимыми ресурсами для существования.

Однако Мировой океан не только собирает избыточное тепло, но и может «катапультировать» его обратно. Например, еще не до конца изученная природная аномалия Эль-Ниньо представляет собой теплое течение, которое периодически возникает в центральной и восточной зонах экваториальной части Тихого океана. С приходом Эль-Ниньо обычно холодное течение у берегов Перу, Чили и Эквадора меняет свое направление. Поверхность океана становится теплее, вода перестает насыщаться необходимыми питательными веществами, от голода гибнет рыба и уменьшается миграция птиц.

Вместе с течением меняется и направление ветра, он приносит в пустыни Перу влажные воздушные массы. Поэтому в ранее засушливых регионах бушуют паводки, сели и наводнения, а в это же время на другом конце планеты страдают от страшной засухи и лесных пожаров Индонезия, Новая Гвинея, Австралия и другие страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Кроме того, от чилийских берегов до Калифорнии возникают «красные приливы» – цветение воды, вызванное бурным ростом одноклеточных водорослей. Так, начинаясь в океане, Эль-Ниньо влияет на многие природные системы и погодные условия в разных уголках планеты.

Еще одна уникальная способность Мирового океана – забирать избыток углекислого газа из атмосферы и смягчать последствия изменения климата. Океан аккумулирует двуокись углерода в два этапа: сначала СО2 растворяется в поверхностном слое воды, а затем, благодаря циркуляции и смешиванию водных масс, он перемещается во внутренние области, где накапливается и хранится. По сообщению Всемирной метеорологической организации, за период с 2009 по 2018 год моря поглотили около 23% ежегодных выбросов CO2.

Вдобавок стоит знать, что океаны являются естественным источником эмиссии углекислого газа – ежегодно они выделяют в атмосферу примерно 330 гигатонн СО2, но столько же и забирают обратно. Таким образом, поддерживается геохимический цикл углерода – это строительное вещество необходимо для поддержания жизни не меньше, чем кислород. Однако Мировой океан откачивает из атмосферы чуть больше (примерно на 3%) диоксида углерода, чем выбрасывает в нее. Человечеству повезло иметь такую «подушку безопасности» для складирования излишков СО2 от своей деятельности.

Стремясь поддержать поглотительные способности океана, ученые решили провести эксперимент – обогатить воду железом, чтобы спровоцировать размножение фитопланктона, поедающего углекислый газ. Водоросли действительно положительно отреагировали на «удобрения» и начали разрастаться, но это не оказало долгосрочного влияния на климат планеты. Почти весь кислородообразующий планктон был съеден более крупными живыми существами.

По словам исследователей, водоросли могут послужить накопителями углекислого газа только отмирая и погружаясь на дно – тогда они действительно способны надолго вывести СО2 из круговорота и уменьшить парниковый эффект. Если же водоросли не успевают погрузиться на глубину и еще на поверхности океана поедаются зоопланктоном или крупными млекопитающими, то почти весь аккумулированный углекислый газ вновь попадает в атмосферу. К сожалению, эксперимент не удался, поэтому человечеству стоит наконец всерьез задуматься о снижении выбросов парниковых газов.

Внутри океана спрятана еще одна «бомба» – залежи метангидрата. Это твердое вещество способно стабильно храниться на протяжении многих лет благодаря высокому давлению и сравнительно низкой температуре. Прогрев океана дестабилизирует соединение и заставляет его распадаться на воду и газообразный метан, который превращается в пузырьки.

Если в других уголках планеты этот процесс не представляет серьезной угрозы, то на российском шельфе арктических морей метангидраты – особая проблема. Дело в том, что в Арктике, в частности в Восточно-Сибирском море и море Лаптевых, на небольшой глубине в 50-100 метров расположены большие запасы метановой «взрывчатки». Пузырьки не успевают раствориться в толще морской воды, как это происходит в других местах, где метангидраты расположены на глубине сотен и тысяч метров, а выходят на поверхность и просачиваются в атмосферу.

Сейчас выбросы метана с морского дна невелики, однако к началу XXII века эта проблема может выйти на первый план. По мнению ученых, уже к концу текущего столетия потоки СО2 и метана из тающей вечной мерзлоты превысят выбросы парниковых газов от антропогенной деятельности и энергетики. Пока в этом вопросе остаются неопределенности, изучение потоков и их вклада в изменение климата продолжается, но потенциально проблема высвобождения «спавших» парниковых газов станет очень серьезной для будущих поколений.

«Неисчерпаемый» источник

Да, Мировой океан играет важнейшую климатообразующую роль. Но морские экосистемы важны для человечества и с «более материальной» стороны. В первую очередь океан – это источник пропитания для миллиардов людей. Рыбной ловлей и сбором разнообразных даров моря занимались еще наши первобытные предки. Морепродукты – ценнейший источник белка и основных микроэлементов, необходимых для сбалансированного питания и хорошего здоровья.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) сообщает: потребление рыбы в мире на душу населения в 2018 году достигло нового рекордного уровня – 20,5 кг в год. Для сравнения: в 1961 году на одного человека приходилось всего 9 кг добываемых морепродуктов. Специалисты прогнозируют, что в последующие десятилетия этот показатель будет только расти.

В 2018 году общий вылов рыбы составил 179 млн тонн, из которых 156 млн тонн использовалось для потребления в пищу человеком, а 22 млн тонн ушло на непродовольственные цели (изготовление рыбной муки и рыбьего жира). При этом 46% от общего объема составляет продукция аквакультуры – так называемого морского фермерства, разведения и выращивания водных организмов в естественных и искусственных водоемах. 48% рыбы по-прежнему добывается в морях, а 6% – в пресных водах.

Сектор производства продуктов питания огромен. Однако в изобильном XXI веке значительная часть населения земного шара продолжает голодать. По оценкам ВОЗ, в 2019 году в мире страдало от голода 690 млн человек, а пандемия коронавируса может привести к увеличению этого числа еще на 83-132 млн. Между тем ресурсы для решения продовольственной проблемы на планете есть, и большая их часть расположена в океане. Эксперты ООН сделали прогноз: Мировой океан может давать людям в 6 раз больше пищи.

Сегодня морепродукты составляют одну пятую всего животного белка, потребляемого людьми, но в будущем могут обеспечить две трети ценного макронутриента в рационе. Для этого ученые призывают модернизировать рыбную отрасль и увеличивать культивирование мидий, моллюсков, морских гребешков и присмотреться к потенциалу водорослей. Также исследователи отмечают, что добыча продуктов питания из океана оказывает меньшее воздействие на климат, чем наземное сельское хозяйство.

Кроме ценных морепродуктов в океане спрятано еще немало «сокровищ». Чего только стоят залежи полезных ископаемых, освоение которых уже идет полным ходом. Доля добычи углеводородов с шельфовых и глубоководных месторождений составляет 30-35% в мировом объеме. К 2050 году этот показатель может увеличиться до 40-45%, в том числе за счет освоения Арктического региона.

Помимо нефти и газа на дне океана есть «традиционные» твердые полезные ископаемые – фосфориты, алмазы, золото, рутил, ильменит, касситерит, каменный уголь, олово, титан, песок, гравий, поваренная и калийная соль. Интересно, что около 60% кобальта, никеля, золота, серебра и других металлов, широко востребованных в микроэлектронике и сфере IT, лежат под толщей воды.Также в Мировом океане содержатся уникальные минеральные образования, не встречающиеся на континентах, – железомарганцевые конкреции, полиметаллические сульфиды и кобальто-марганцевые корки. Концентрация полезных элементов в них на порядок выше, чем в руде, добываемой на суше.

Однако экологи негативно относятся к «разбазариванию» океанских недр и считают, что правильнее будет оставить их в покое. Помимо загрязнений, которые неминуемо случаются при добыче ископаемых и наносят колоссальный ущерб экосистемам, этот процесс еще и невероятно затратный.

Также в ближайшем будущем океан может стать источником новых лекарственных средств. Большинство антибиотиков, доступных в настоящее время, было получено из наземных организмов или полусинтетическим путем из продуктов ферментации бактерий. Со временем патогенные микроорганизмы стали более устойчивыми к нашим медицинским препаратам, а потому человечеству срочно требуются новые средства для борьбы с «вредителями». В океанских впадинах, где условия жизни экстремальны, обитают организмы, способные вырабатывать антибиотики.

Морская губка – первый кандидат на роль поставщика новых противовирусных веществ. Губки вообще древнейшие животные, они появились на планете раньше динозавров. В ходе эволюции губки выработали уникальные механизмы противодействия патогенам (вирусам, грибам, бактериям, водорослям) и научились производить особые химические элементы, обладающие защитными свойствами. Некоторых из них (в частности, аэроплизинин и изофистуларин) ученые считают потенциально полезными для лечения целого ряда инфекций, в том числе коронавируса.

Помимо перечисленного Мировой океан является незаменимой транспортной артерией для перевозки разнообразных грузов с континента на континент. Его глубины хранят память о развитии человечества (затонувшие судна и пр.) и самой Земли. Океанические осадки порой не хуже ледников могут рассказать о том, как менялся облик и климат планеты: керны (пробы), взятые с морского дна, оказываются куда информативнее ледниковых образцов.

Кроме того, океаны «кормят» нас впечатлениями. Отдых у «большой воды» дает людям силы, позволяет расслабиться и отвлечься от суеты. Однако сам Мировой океан находится на пороге кризиса. Своей деятельностью человек истощает морские ресурсы и оставляет на «лице» океана грязный след.

Невидимая жертва

Все океанские проблемы кажутся нам далекими и не особо существенными. Сидя в каменных джунглях, тяжело представить страдания морских обитателей и осознать сбои в работе Мирового океана. Кажется, что нам это ничем не грозит. Такая беспечность ведет к катастрофическим последствиям, ведь агрессивное и бесконтрольное использование природных ресурсов в первую очередь негативно сказывается на жизни самих людей.

Моря становятся теплее из-за поглощаемых избытков жара и углекислого газа. Недавно группа ученых из США и Канады пришла к выводу, что температура Атлантического океана достигла высочайшей за 2900 лет отметки. Это серьезно влияет на климат Северного полушария, в особенности на Арктику. Ледники и ледяные щиты в полярных и высокогорных регионах тают, способствуя подъему уровня моря. Согласно последнему докладу об океане и криосфере Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за XX столетие уровень моря повысился на 15 см. Сейчас темп в два раза быстрее – на 3,6 мм в год и продолжает увеличиваться.

Даже если выбросы парниковых газов сократятся немедленно, этот процесс остановить не удастся. Конечно, большинству жителей планеты сегодня волноваться вроде и не о чем, но к 2100 году уровень моря повысится на 30-60 см, а если глобальное потепление перешагнет за порог в 2 °C, то и вовсе на 60-110 см.

Это приведет не только к затоплению многих прибрежных городов, таких как Венеция, Сидней, Нью-Йорк, Санкт-Петербург, Лондон и других, но и к учащению экстремальных погодных явлений. Наводнения, штормы, шквалистые ветра и осадки станут более интенсивными. В связи с этим многие островные государства и территории, расположенные ниже уровня моря, могут стать частично или полностью необитаемы.

Океан – «в горячке». Он берет удар на себя и поглощает более 90% избыточного тепла климатической системы, останавливая колоссальный нагрев планеты. Если глобальное потепление удастся сдержать на уровне 2 °C, то к началу следующего века океан будет забирать в 2-4 раза больше жара, чем в период с 1970 года по нынешний день, и в 5-7 раз – при большем уровне выбросов парниковых газов.

Из-за потепления слои воды хуже перемешиваются, поэтому нарушается приток кислорода и других питательных веществ, необходимых для нормальной жизни морских обитателей. С середины прошлого столетия запасы кислорода в  Мировом океане сократились на 1-2%, то есть на 77-145 млрд тонн.

Около половины объема углекислого газа, высвобождающегося в результате человеческой деятельности, поглощается океаном. Это привело к быстрому повышению кислотности морских экосистем – с начала промышленной революции она увеличилась на 30%. Таких условий на Земле не наблюдалось уже более 20 млн лет. В доиндустриальную эпоху кислотность воды в океане была ниже, то есть pH – выше. Тогда он был равен 8,2, сегодня – 8,1.

Если объем эмиссии CO2 не снизится, то к 2100 году уровень pH опустится до 7,7. Все это сильно сказывается на многих важных для экосистемы видах  – устрицах, двустворчатых моллюсках, морских ежах, кораллах и планктоне. Сокращение их численности ведет к разрушению пищевых цепей, что может стать катастрофой для тех людей, чье ремесло связано с рыбным промыслом и морепродуктами.

Углекислый газ, растворяясь в воде, образует угольную кислоту, а она, в свою очередь, – ионы водорода, гидрокарбонаты и карбонат-ионы. Чем больше в воде ионов водорода, тем выше ее кислотность и ниже pH. В здоровом океане животные используют карбонат кальция для создания раковин и панцирей, но при избытке ионов водорода качество строительного вещества становится хуже.

В закисленной воде гибнут целые рифы – кораллы теряют способность к размножению, их скелеты становятся хрупкими. Но некоторые существа, наоборот, чувствуют себя вольготно. Медузы устойчивы к повышению температуры и кислотности, успешно конкурируют с другими животными за пищу, и уже сейчас наблюдается резкое увеличение их численности.

Несмываемые пятна

Простому человеку трудно «разглядеть» повышение температуры, рост уровня моря и закисление, но у океанов достаточно и «видимых» проблем. Все они относятся к разного рода загрязнениям.

Большая часть нечистот попадает в океаны вместе с речными водами. Бытовые и животноводческие отходы, удобрения, содержащие фосфор и азот, сточные и ливневые воды, моющие средства и прочая «грязь» попадают в моря и разрушают океанические экосистемы. Образуются так называемые мертвые зоны – особенно часто они встречаются у побережий, куда стекает много рек.

Пресная вода легче и теплее морской, а потому, попадая в океан, она со всеми принесенными веществами остается на поверхности. Под воздействием солнца и удобрений крупные участки акваторий зарастают водорослями (цветение воды), перекрывающими свет другим растениям. Ученые называют этот процесс эвтрофикацией: фосфор и азот провоцируют размножение водорослей. В конце своего жизненного цикла они опускаются на дно, а при разложении расходуют весь растворенный в  воде кислород.

Содержание кислорода на этих участках настолько низкое, что животные вынуждены покидать акваторию, а некоторые из них мутируют или гибнут. Почти половина континентальной территории США сливает сточные воды в Миссисипи, впадающую в Мексиканский залив. Мертвая зона образуется там каждую весну, когда в сельском хозяйстве активно применяются удобрения. В 2017 году бескислородная площадь в этом районе достигла 22,7 тыс. кв. километров.

Еще один известный загрязнитель – пластик, который давно пробрался в самые отдаленные морские глубины. Ежегодно в Мировой океан попадает до 12 млн тонн пластика, а в Тихоокеанском регионе даже сформировался свой «мусорный континент». Из-за увеличивающегося потребления объем отходов – как на суше, так и в море – растет.

Главная опасность состоит в том, что некоторые животные путают пластик с пищей. Киты принимают пакеты за кальмаров, альбатросы проглатывают зажигалки, а для черепах, морских котиков и дельфинов пластиковые отходы превращаются в капканы. Упаковка, различные предметы быта и рыболовные сети ежегодно становятся причиной смерти миллионов птиц, морских и сухопутных зверей. Более того, пластик не разлагается, а распадается на микрочастицы, путешествует по миру, встраивается в пищевые цепи и может проникнуть на стол к человеку.

Также на биоразнообразии сказывается и шумовое загрязнение. Корабли, разведка полезных ископаемых и военные гидролокаторы нередко дезориентируют морских жителей, мешают им передавать друг другу информацию. Киты и дельфины не могут отличить искусственные шумы от звуков, которые издают их сородичи, поэтому часто сталкиваются с судами. Более того, техногенные шумы могут быть настолько сильны, что вынуждают китообразных целыми группами выбрасываться на берег, спасаясь от такой звуковой атаки. Гидро- и эхолокаторы, пневмопушки, взрыватели, ветряные электростанции и прочие технологии производят шумы в диапазоне от 200 до 400 дБ. Для сравнения: верхний безопасный, но весьма неприятный предел для человека – около 130 дБ.

Пожалуй, более страшные и долгосрочные последствия несут нефтяные и радиоактивные загрязнения. Взрыв платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году, разлив топлива с платформы Ixtoc I в 1979-м, многочисленные крушения танкеров (Exxon Valdez, ABT Summer), столкновения судов (Atlantic Empress и Aegean Captain) нанесли Мировому океану невосполнимый ущерб. Практика захоронения радиоактивных отходов (РАО) появилась с началом атомной эры. Соединенные Штаты стали затапливать РАО в Тихом океане в 1946 году, в 1949-м Великобритания затопила РАО в Северной Атлантике, в 1965 году в Арктических морях к этому делу подключился и Советский Союз. На сегодняшний день в Арктике захоронено немало российских РАО.

В Карском море возле архипелага Новая Земля лежит около 17 тыс. контейнеров и 19 судов с РАО, 14 ядерных реакторов, в пяти из которых содержится отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), 735 единиц радиоактивных конструкций и атомная подводная лодка (АПЛ) К-27 с двумя реакторами, наполненными ОЯТ. Помимо этого, на дне находятся затонувшая в Баренцевом море АПЛ К-159 и АПЛ «Комсомолец», похороненная в Норвежском море. Суммарная активность всех затопленных объектов составляет 1 млн кюри. В морях эти «отходы» нестабильны – их защитную оболочку размывает вода, а потому велик риск серьезного радиоактивного загрязнения.

О том, какие еще в России существуют океанские проблемы, помимо захороненных РАО, журнал «Экология и право» узнал у представителя Коалиции по сохранению Антарктики и Южного океана (ASOC) Елены Жарковой.

«Наша главная проблема – игнорирование угроз. В России нет единого ведомства, организации или программы, которая бы целенаправленно занималась мониторингом и сохранением морских экосистем. Мы не знаем, что конкретно творится в районе наших двухсот миль (200 миль от берега считаются «исключительной экономической зоной» – это дает государствам особые права на использование прилегающих водных ресурсов. – Прим. ред.).

О многом мы узнаем благодаря общественности. Этот год был очень показательным: трагедии в Норильске и на Камчатке ярко иллюстрируют сложившийся в стране подход к решению «­водных» проблем. У нас одни ведомства отвечают за добычу полезных ископаемых, другие – за биоразнообразие, но структуры, которая бы собрала все это воедино и занималась охраной морских экосистем и океана, не существует.

По большей части морской тематикой в России занимаются военные силы и рыбопромышленники. Есть Государственный океанографический институт, но у них даже нет своего научного флота – на него никак не могут выделить бюджет. Поэтому, на мой взгляд, именно игнорирование угроз и недостаточное внимание к науке – самая главная проблема нашей страны.

Также Россия пытается ограничить зону ответственности лишь своей акваторией, забывая про Мировой океан в целом. Нужно понимать, что наш огромный рыболовецкий, транспортный и военный флот курсирует не только вдоль берегов страны, но и выходит далеко за их пределы. Эти корабли могут сбрасывать неф­тепродукты, заниматься неустойчивым рыболовством, что наносит серьезный ущерб окружающей среде.

Около 50% земного шара составляет открытый океан – зона, которая не принадлежит ни одной из стран. Эта часть планеты не покрыта никакими юридическими международными соглашениями, в ней нет четких правил, как на суше, а потому в последние годы в открытом океане творится полный беспредел. Ведется незаконный, несообщаемый и нерегулируемый промысел, люди на судах могут быть в рабстве, осуществляется сброс ядов и нефтепродуктов.

Чтобы остановить это и не разрушить океанические экосистемы окончательно, в ООН решили разработать конвенцию по открытым морям. Ее цель – создание охраняемых акваторий. К сожалению, Россия не очень активно участвует в этой работе. Всеми тонкостями занимаются представители МИДа и рыболовного промысла, а людей из Министерства природных ресурсов или Института океанологии к делу не привлекли. Хотя такие вопросы должны решать именно научные работники, которые осознают необходимость создания морских охраняемых районов, – и это вторая большая проблема.

Конечно, что-то делать начали – есть нацпроект «Экология», внутри которого ведутся работы по водным объектам, но пока ничего значительного не происходит. Нужно менять подход и действительно заниматься делом – изучать, мониторить и оберегать морские экосистемы, подключать к этому делу профильных специалистов, не только создавать морские природные парки в своих территориальных водах, но и поддерживать международные усилия».

Еще недавно считалось, что океан неуязвим. Сегодня судьба этой уникальной и жизненно важной системы находится в руках человечества. Для дальнейшего использования морских «сокровищ» надо знать, как устроены экосистемы, чтобы при добыче ресурсов нанести им наименьший ущерб. Мировой океан требует бережного к себе отношения, ведь от нормального функционирования всех его систем зависит здоровье планеты и жизнь людей.

Источник

Интересное по теме