Что упало, то пропало?

Едва прохладную гладь Северной Атлантики тронули робкие июньские сумерки, как бойкое прозрачное пятнышко приходит в движение и, энергично работая коленчатыми ножками, начинает подъем к поверхности. Перед нами Calanus finmarchicus – крохотное ракообразное длиной всего 2 миллиметра. У него закругленное овальное тельце и пара длинных, торчащих в стороны антенн на голове. Калянус принадлежит к многочисленной группе веслоногих (они же копеподы). Ловко орудуя своими «веслами», наш пловец преодолевает 100-метровый путь из мрачных океанских глубин в более теплые верхние слои, чтобы найти пищу. Тут полным-полно еще более мелких организмов, в основном одноклеточных, которые целый день усердно синтезировали из растворенного в воде сырья – нитратов, фосфатов, соединений железа – белки и углеводы, преобразуя солнечную энергию в химическую. Веслоногий рачок сам так делать не умеет, зато с удовольствием пользуется плодами чужого труда. Всю ночь он безостановочно набивает брюшко микроскопическими строителями органических веществ.

Плотность живых клеток обычно выше плотности морской воды, и, по общему правилу, любой организм в океане неизбежно опускается вниз. Гравитация действует на все тела, но немаловажен и уже знакомый нам процесс сортировки. Одноклеточные так малы, что земное тяготение на них почти не действует. Для столь крошечного объема у них очень большая удельная площадь поверхности, поэтому гравитации крайне трудно преодолеть сопротивление плотной, вязкой воды. Легкого перемешивания в верхних слоях океана чаще всего бывает достаточно, чтобы микроорганизмы на протяжении всей своей короткой жизни сохраняли положительную плавучесть. Но поскольку калянус поглощает свой обед без всякой аккуратности, разбрасывая вокруг себя недоеденные обрывки фитопланктона, эти мельчайшие кусочки биомассы остаются в водной толще и потихоньку дрейфуют вниз. Более крупные хищники, в свою очередь, не упускают случая полакомиться самими веслоногими – и тоже мусорят: так в океан попадают частицы тонких ножек и усиков. Та же судьба постигает и останки любых других умерших или погибших организмов: повинуясь капризам воды и гравитации, эти клочки начинают медленно тонуть, и их путешествие ко дну растягивается на долгие часы, а то и недели. Однако природа не может просто так пройти мимо добротного источника питательных веществ. Образовавшуюся детритную кашицу пожирают бактерии, и в результате такой утилизации в океан вновь поступает ценный строительный материал – в первую очередь нитраты, фосфаты, железо.

С первыми проблесками зари веслоногий спешит ретироваться. Большинство его врагов – хищники с острым зрением, и при свете дня миниатюрный одинокий гребец с большой вероятностью может стать их добычей. Поэтому калянус возвращается в темноту морских глубин, чтобы в тишине и покое переварить ночную трапезу. Но входящему потоку всегда сопутствует исходящий, и в процессе спуска рачок выбрасывает в воду порцию экскрементов. Петляя и кружась, крошечный фекальный сгусток мало-помалу погружается в пучину вместе с остаточным биологическим мусором, который не успели сжевать поверхностные бактерии. Однако бактерии есть и глубже – в слоях, куда не проникает солнечный свет. Там, в подводном сумраке, полчища микробов охотно подбирают объедки с чужого стола и восстанавливают содержащиеся в них питательные вещества, выпуская их назад в водную среду. На этом этапе земное тяготение окончательно сдает позиции, ведь возвращенные в воду строительные кирпичики – всего лишь невесомые молекулы, затерянные среди бесчисленных миллиардов молекул воды. Будучи не в состоянии тонуть, они становятся составной частью жидкой среды. Таким образом, ценный материал для синтеза новой жизни оказывается заперт в вечном мраке и отдан на волю стихии.

Осуществляя свою ежедневную маятниковую миграцию, веслоногий рачок тем самым участвует в исключительно важном для океанической системы процессе, который можно описать как медленное, но масштабное «просачивание» сквозь водную толщу. Поверхностный слой изо всех сил старается удержать питательные вещества и создать условия для их циклической переработки в процессе жизнедеятельности клеток. Но параллельно происходит непрерывная утечка органического материала в глубинные слои – механизм, известный как «биологический насос», или «биологическая помпа». Когда биомасса, опустившаяся из теплого поверхностного слоя, утилизируется на большой глубине, то высвобождаемые минеральные вещества так и остаются в придонных областях. Это меняет характер глубоководной среды, насыщая ее химическими элементами, тогда как поверхностный слой, наоборот, постепенно их теряет. Здесь в очередной раз стоит вспомнить о сортировочных механизмах. Если лоскутки материи будут тонуть слишком медленно, то кто-нибудь из морских обитателей успеет их перехватить и уничтожить на середине пути, и тогда питательные вещества растворятся в окружающей водной среде. Если же тонущие фрагменты обладают достаточным размером и плотностью, то достигнут морского дна довольно быстро – а значит, минуют глубоководные горизонты, ничем их не обогащая. Но в любом случае все, что просочилось в океанскую бездну из поверхностных слоев, теряет всякую связь с солнечным светом. Таким образом, химический состав глубинных вод есть результат гравитационного сортировочного процесса, который в конечном счете всегда имеет одну направленность: вниз.