Слоеный пирог

Нашу планету окружает жидкая оболочка глубиной 4 километра и диаметром 12 740 километров. Весь этот объем воды имеет своеобразное внутреннее строение, распадаясь на слои, отличающиеся по температуре и солености. Конечно, локальных вариаций не счесть: течения рано или поздно сливаются с основным потоком; какие-то воды поднимаются к поверхности, а какие-то опускаются на глубину; структура водной толщи нарушается при пересечении массивных горных хребтов, вздымающихся на ложе океана. Но это не отменяет глобальной закономерности: в вертикальном разрезе океаническую толщу можно, как правило, разделить на три-четыре больших слоя (океанологи называют их водными массами), каждый из которых обладает собственным характером и историей. Они являются крупнейшими структурными элементами океанской машины. Итак, океан имеет слоистое строение, причем слои практически не смешиваются.

Заметнее всего эта внутренняя неоднородность выражена именно в части температуры. Область температурного перепада именуется термоклином. Вообще термоклин – это сравнительно небольшая прослойка между двумя водными массами с разной температурой, характеризующаяся резким изменением температуры с глубиной. Когда же океанологи говорят о термоклине, не уточняя деталей, то имеют в виду область наиболее сильного температурного скачка: границу между поверхностными, хорошо освещенными и прогретыми солнцем водами и нижележащими, куда более холодными и темными. Теплый верхний пласт (так называемая зона перемешивания или перемешанный слой) существует почти на всем пространстве Мирового океана и служит этакой планетарной трансмиссией, соединяющей генераторную станцию Солнца с жидким двигателем, который питается от этой тепловой энергии. Вместе с тем обширные океанические бассейны заполнены гораздо более холодными водами, давным-давно не видевшими солнечного света. Например, в Тихом океане термоклин залегает на глубине 60–200 метров. После прохождения этой границы характер водных масс меняется радикально. Поэтому нет ничего удивительного в том, что проект NELHA позволяет добывать вблизи Гавайских островов холодную океанскую воду. Ведь насосы работают на глубине порядка 1000 метров, то есть существенно ниже термоклина.

Тот океан, что доступен человеческому зрению, – лишь малая часть планетарной системы, всего лишь верхушка, но она критически важна для функционирования всей машины. Остановимся ненадолго на этом теплом поверхностном слое. Что мы о нем знаем? Как и всему в океане, ему свойственна высокая динамичность. Ранее мы уже отмечали общее правило, согласно которому температура поверхностных вод максимальна на экваторе и равномерно снижается по мере приближения к полюсам. Самое время теперь взглянуть на некоторые исключения из этого правила. Подобные нарушения общих закономерностей, как мы увидим, настоящий подарок для планеты. В этих неожиданных выбросах есть какая-то особая красота и мудрость природы. Правда, когда человек находит способ поставить их себе на службу, то рискует перестараться. Температурный кунштюк

Многие чудачества океана по части температуры были известны мореплавателям уже несколько веков назад. Одним из первых, кто начал выстраивать на основе этих локальных явлений целостную картину, стал неутомимый немецкий естествоиспытатель, сумевший описать просторы нашей планеты с точностью ученого и чуткостью поэта.

Фридрих Вильгельм Генрих Александр фон Гумбольдт был человеком неуемной энергии и пытливого ума и отличался глубоким интересом к постижению тайн природы^[13]. Родился он в 1769 году в столице тогдашней Пруссии – Берлине. Увлекшись научными занятиями, молодой человек избрал стезю путешественника и исследователя, чем наверняка огорчил бы свою мать, случись ей до этого дожить. Она прочила сыну блестящую чиновничью карьеру в каком-нибудь министерстве. Но Александра тянуло в дальние края. Одержимый жаждой познания, он в течение многих лет совершал экспедиции в самые экзотические уголки света – наблюдал, измерял, делал зарисовки, искал ответы. В зрелые годы он пришел к особому пониманию природы (включая сюда и человека) как единой системы, пронизанной множеством внутренних взаимосвязей^[14]. Такой взгляд откровенно противоречил подходу большинства ученых того времени, стремившихся разложить весь мир, как по полочкам, на четкие категории.

В 1802 году Гумбольдт впервые побывал на Тихом океане. Из Лимы, что в Перу, он отправился в плавание вдоль южноамериканского побережья на север, до самой Мексики. Много позже в своем капитальном труде «Космос. Опыт физического мироописания» (в скромности замысла автора не упрекнешь!) ученый дал характеристику океанического течения, открытого им в ходе той экспедиции:

Среди тропических стран это холодное океаническое течение в иные времена года показывает только 15,6 °C (12,5 °R) теплоты, тогда как покоящаяся вода вне течения имеет 27,5 и 28,7 °C (22–23 °R). Там, где берег Южной Америки на юг от мыса Пайта (в Перу) наиболее выдается к западу, течение внезапно отклоняется, в этом же направлении, от земли и обращается от востока на запад: так, что мореходы, продолжая плавание на север и выходя из течения, внезапно переходят из холодных вод в теплые^[15].

Итак, Гумбольдт обнаружил, что температура океана в районе течения не превышает 16 °C, тогда как нормальные для этой широты параметры составляют порядка 28 °C. Кроме того, он обратил внимание на наличие резкой границы между холодной и теплой зоной. Лима расположена на широте 12° к югу от экватора, то есть по любой классификации относится к тропическому поясу; Пайта – тем более. На современной карте поверхностных температур Мирового океана эта аномалия бросается в глаза еще сильнее. Длинный холодный язык омывает западное побережье Южной Америки, простираясь от южной части Чили до севера Перу, и меняет направление лишь у 4° южной широты. Течение оказывает колоссальное влияние на мировую геополитику и климат пустыни Атакама, обеспечивает пропитанием массу рыбаков и кормит огромное множество свиней. Гумбольдт наверняка был бы доволен.

Самый примечательный обитатель этих прохладных вод – перуанский анчоус. Рыбка маленькая, но очень важная. Тело у нее стройное, кожа серебристая, с темным отливом на спине и более светлая в области брюшка. Основную часть головы занимают большие глаза. Длина туловища лишь в редких случаях достигает 20 сантиметров, но миниатюрные размеры с лихвой компенсируются умением собираться в плотные косяки из миллионов особей. Наряду с анчоусом поверхностные слои этого океанического региона населяют и многие другие сообщества рыб: макрель, сардины, мерлуза, кефаль, служащие пищей для более крупных хищников: пеламид, морских львов и различных видов морских птиц. Узкая полоса холодного течения буквально кипит жизнью – настоящий оазис по сравнению с большей частью открытого океана. В чем корень этого райского изобилия? Пробежимся по разным «этажам» океанской пищевой цепочки. Крупные хищники вроде пеламид поедают анчоусов и других мелких рыбешек, те насыщаются крилем – крохотными рачками типа креветок, а криль, в свою очередь, потребляет фитопланктон, то есть микроводоросли. Последние являются фундаментом всей пирамиды: воспринимая солнечную энергию, усердно преобразуют ее в вещества, которые служат пищей для прочих водных жителей. Пока вроде бы никаких вопросов. Коль скоро перерабатывается достаточное количество солнечного света, остальные участники цепочки будут довольны и сыты. Иными словами, столь густонаселенную экосистему должна кормить не менее многочисленная популяция фитопланктона. Но чем объяснить невиданное скопление этих одноклеточных «генераторных станций»? Почему они роятся в холодном течении, а не в теплых водах по соседству?

Здесь стоит вспомнить о слоистой структуре океана и поговорить об одном из важнейших следствий такого устройства. Фитопланктон – крупная, сложная и своеобразная биологическая группа, но базовые потребности этих организмов довольно примитивны. Им требуется солнечный свет, питательные вещества, углекислый газ и вода. На дефицит последнего компонента морские обитатели вроде бы никогда не жаловались, а вот с первыми двумя все не так однозначно. Верхний (и, как правило, теплый) слой океана получает солнечный свет в избытке, но запас питательных веществ там может быстро истощиться. Более глубокие и холодные воды, напротив, богаты питательными элементами, однако лишены света. Выстраивая фундамент всей пищевой цепочки, микроскопические одноклеточные водоросли выполняют поистине титаническую задачу, но для ее выполнения им необходимы оба упомянутых ресурса: свет и питательные вещества, иначе говоря – энергия и строительный материал. Как ни досадно, в океанской толще эти ингредиенты чаще всего разнесены: свет сосредоточен у поверхности, питание – на глубине. Открытое Гумбольдтом (и позднее названное в его честь) холодное течение тем и знаменательно, что блестяще решает названную проблему.

Среднестатистический анчоус держится на глубине не более 50 метров, где и курсирует в разных направлениях, попутно лакомясь крилем. Главные же события разворачиваются не тут, а в слоях, лежащих выше и ниже маршрута маленькой серебристой рыбки. На поверхности – вдоль всего побережья – происходит следующее: ветер несет воду с востока на запад, в просторы Тихого океана. Теплый поверхностный слой постоянно отгоняется от берега, да с такой силой, что в итоге вся прогретая вода уходит в сторону открытого океана. Но ведь на ее месте не остается пустого пространства? Чем же восполняется убыль? Водами прохладного слоя, поднимающимися с глубины около 300 метров. Двигаясь на восток, эти массы достигают берега, после чего устремляются к поверхности. Анчоус с удовольствием пожинает плоды удивительных сдвигов: он плавает в воде глубинного слоя, получающей – вот парадокс – вдоволь солнечного света. Океанологи не стали долго мудрить. Они так и назвали это явление: апвеллинг^[16]. Богатый питательными веществами холодный поток, вырвавшись из-под теплого колпака, встречается с солнечными лучами, что создает идеальные условия для развития жизни. Подобный феномен можно наблюдать и в некоторых других прибрежных регионах, но нигде он не проявляется с таким размахом. Фитопланктон беззаботно упивается солнечным светом и в несметных количествах запасает энергию.

Такого рода отклонения от стандартных «правил поведения» океана имеют важные последствия. Только подумайте: узенькая полоса, охватывающая не более 0,05 % поверхности Мирового океана, обеспечивает 15–20 % всего мирового промысла рыбной продукции. До недавнего времени перуанский анчоус занимал первое место на планете по годовому вылову среди всех диких рыб. Рекорд был зафиксирован в 1971 году, когда вылов достиг 13,1 миллиона тонн, то есть порядка 200 миллиардов особей. Правда, стоит оговориться, что из-за столь интенсивного промысла уже в следующем году популяция резко сократилась. В 2018 году суммарный вылов перуанского анчоуса составил порядка 5 миллионов тонн (объем всей мировой продукции морского промышленного рыболовства – около 90 миллионов тонн). Вас, должно быть, удивляет: почему в таком случае перуанских анчоусов до сих пор не подают в закусочной у вашего дома? Секрет прост. Если морские львы всегда рады этой маленькой калорийной рыбке, то люди, как выяснилось, не слишком ее жалуют^[17]. Даже страстный гурман скажет вам, что вкус у анчоусов «специфический» и «резковатый». А в середине XX века их вообще никто не ел. Но не мог же человек просто так пройти мимо этих сказочных океанских богатств. И тут как нельзя кстати пришелся многовековой опыт животноводства, который учил: любой малоаппетитный продукт всегда можно пустить на корм скоту.

После Второй мировой войны с едой было напряженно. Кризис сопровождался бешеными скачками цен на предметы первой необходимости. Британское правительство еще во время войны всячески склоняло население к развитию подсобных хозяйств. Граждане заводили кур и, кроме того, объединялись в своеобразные клубы по свиноводству: покупали в складчину животное, совместными усилиями его выкармливали, а потом забивали, одну половину мяса распределяя между собой, а другую отдавая государству на нужды фронта. В отличие, например, от коровы, свинья не может обходиться одной травой – ей необходим белок. Зато она всеядна, и это ценное качество позволяет превращать любые кухонные отбросы в питательный продукт. После войны было решено развивать свиноводство в промышленных масштабах, но все понимали, что на обычных бытовых отходах крупные фермы далеко не уедут. Британские свиноводы крепко задумались.

Тем временем за восемь тысяч километров от Европы у калифорнийских рыбаков возникли более серьезные проблемы. До сих пор их главным занятием была добыча сардин. И вдруг отрасль рухнула. Заводы по производству консервов – те самые, на фоне которых разворачивается действие романа Джона Стейнбека «Консервный ряд», – в одночасье опустели. На протяжении четырех десятилетий промысел переживал взрывной рост, что в итоге привело к катастрофическому истощению популяции. В период с 1934 по 1946 год сезонные уловы сардин достигали 500 тысяч тонн. На протесты ихтиологов никто не обращал внимания. Точкой невозврата стал 1947 год, который ознаменовался обвальным падением вылова. Калифорнийских предпринимателей это, впрочем, не смутило. Накопленный опыт, капиталы, новейшее оборудование – все было брошено на развитие промысла анчоуса в Перу. Только теперь приоритетом было уже не производство консервов для людей, а переработка на рыбную муку для животных.

Рыбы – поистине удивительные создания, блестящий пример выживания среди опасностей подводного мира. Их способности отточены сотнями миллионов лет эволюции. А рыбная мука – в каком-то смысле квинтэссенция всех этих замечательных свойств, разве что высушенная, спрессованная и перемолотая в порошок^[18]. К тому же она исключительно богата белком (массовая доля последнего – от 50 до 70 %). И вот в середине XX века животноводы начали открывать для себя высокие кормовые достоинства этого продукта.

Весь мир принялся активно закупать рыбную муку. Рыбаки Перу и Чили едва успевали вытаскивать сети из вод Гумбольдтова течения. Между тем никто не удосужился извлечь уроки из судьбы калифорнийских сардин и не предусмотрел последствий бесконтрольного вылова. За период с 1950 по 1973 год объем общемирового водного промысла вырос в три раза, хотя потребление морепродуктов населением не изменилось. Львиная доля добычи теперь шла на рыбную муку, которая стала повсеместно вводиться в комбикорма как часть технологий промышленного животноводства. В той же Великобритании к началу 1960-х половина всей приобретаемой рыбной муки использовалась на свинофермах, и спрос на ценный импортный продукт не иссякал. Оно и понятно: применяя такого рода технологии в сочетании с антибиотиками, фермеры стимулировали набор веса и плодовитость своих «подопечных», могли размещать большее число свиней на меньшем пространстве – словом, отлично экономить. К 1960 году Перу занимала уже первое место на планете по объему производства рыбной муки, а в 1964 году на эту страну приходилось 40 % мирового промышленного рыболовства. Чрезмерный вылов в сочетании с неблагоприятными климатическими условиями сделали свое дело. В 1972 году добыча перуанского анчоуса сильно сократилась, что не замедлило сказаться на поставках рыбной муки. Британский бекон почти моментально подорожал вдвое.

Феноменальное значение апвеллинга налицо. Речь не только о гигантской экосистеме, сформировавшейся в сравнительно небольшой зоне у берегов Южной Америки, но и о том уникальном биологическом богатстве, которое долгое время обеспечивало кормом свиней и кур практически всего мира (и, кроме того, внедрялось в аквакультуру многих регионов). Люди выращивали этих животных себе в пищу, хотя рядовой потребитель, скорее всего, не догадывался ни об океанском источнике белка в своей тарелке, ни о пагубных последствиях для экологии. Маленький анчоус – лишь одно из звеньев цепочки, посредник в транспортировке питательных веществ. Причина этой фантастической рыбопромысловой продуктивности начертана на карте поверхностных температур Мирового океана. Все дело в нарушении стандартной конфигурации слоев.