Глубины мирового океана: биоразнообразие и ресурсы для будущих поколений
11.12.2019
Источник: Научная Россия, 11.12.2019
Мария Кравчук
В школе № 625 в рамках
городского проекта «Кружок от академика» прошла встреча
вице-президента РАН, научного руководителя Национального научного центра
морской биологии ДВО РАН, академика РАН А.В. Адрианова со
школьниками 8-11-х академических классов. Ученый прочел лекцию на тему: «Глубины
мирового океана: биоразнообразие и ресурсы для будущих поколений». Увлеченные
ученики с любопытством и интересом слушали познавательную лекцию
выдающегося специалиста в области морского биологического разнообразия о
тайнах, что хранит океан.
«Что мы
знаем об океане? Насколько он изучен? На сегодняшний день в космосе побывало
570 человек, а на максимальные глубины (10 км) мирового спускалось всего лишь 4
человека. Это единицы и в разы меньше, чем количество астронавтов. В то же
время, мировой океан, о котором мы знаем не так уж много, покрывает больше 70%
Земли. Его площадь больше 361 260 000 кв. км., а средняя глубина около
3700 м. Это жизненное пространство на два порядка превышает жизненное
пространство на суше. 75 % океанских глубин занимают абиссальные равнины - 294
400 000 кв. км.. Это огромное богатство ландшафтов на глубине 5-6 км со своими
горами и каньонами. А площадь срединно-океанических хребтов – 55 000 000 кв.
км, морских гор – 8 500 000 кв. км, глубоководных «коралловых рифов» - 280 000
кв. км».
Океан — источник колоссальных
ресурсов: нефтеуглеводородов, минеральных и биологических. Это стратегический
резерв цивилизации на будущее. Добраться до некоторых ресурсов человек на
данный момент не может, поскольку нет необходимых технических средств.
Что хранит в себе океан. Ресурсы
Углеводороды:
~70% всех запасов нефти сосредоточены
в Мировом океане (МО): 60% - на шельфе, 40% - мат. склон. Сейчас в МО добывают
34% от общей добычи нефти и 38% газа (разведочные бурения уже на глубинах до
3000м). В Европе морские месторождения обеспечивают 90% всей добычи нефти и
газа; в США – 15% нефти и 25% газа.
Газогидраты:
запасы в МО примерно вдвое превышают все вместе взятые мировые запасы угля,
нефти и природного газа (~5-15 х 1015 куб. м.)
Материальные
ресурсы:
Железо-марганцевые
конкреции (ЖМК) - ~до 10% площади абиссальных равнин (4000-6500 м; рудные массы
на поверхности дна, ~ ресурс в МО до 40 млрд. т)
Кобальтоносные
марганцевые корки (КМК) – подводные горы (1000-3500 м), (~ ресурс в МО до 35
млрд. т)
Глубоководные
полиметаллические сульфиды (ГПС) – островные дуги и срединно-океанические
хребты; гидротермальное происхождение («черные курильщики») (46 тыс. миль
разломов и трещин) (1000-4000 м); (~ ресурс в МО до 4 млрд. т). Эта руда
содержит огромное количество ценных металлов и редкоземельные элементы. Добыча
таких ресурсов даже с большой глубины уже сегодня рентабельна.
Ресурсы МО
превышают ресурсы суши по Ni в 6 раз, по Со в десятки раз, по Mn в 2 раза, по
Мо в 2,6 раза; по Cu достигают 80% прогнозных ресурсов на суше.
Современные оценки биомассы
глубоководных рыб
Огромные участки мирового океана еще
не разведаны. Это источник колоссальных биоресурсов (мезопелагические
рыбы – самые многочисленные позвоночные на нашей планете):
1. Биомасса всех рыб по расчетным
моделям пищевых цепей от ~ 0,9 до 2 млрд. тонн (Science, 2009)
2. Биомасса мезопелагических рыб по
данным траловых съемок ~ 1 млрд. тонн (Science, 2009)
3. Биомасса мезопелагических рыб по
данным сканирования сонарами ~ 11-15 млрд. тонн (Nature, 2014). В этом случае
новые потенциально доступные стратегические запасы водных биоресурсов для
России и мира: > 200 млн. тонн (!)
Биоразнообразие
Биоразнообразие – ВСЕ, основанные на
наследственности вариации на всех уровнях организации живой материи; от
разнообразия генов внутри единой локальной популяции или вида, до разнообразия
видов, составляющих локальное сообщество, и, наконец, до разнообразия сообществ
и глобальных экосистем. Следовательно, биоразнообразие включает в себя все
вариации в органическом мире, на всех уровнях, во времени и в пространстве.
Уровни биологического разнообразия: видовое, филогенетическое (таксономическое),
морфологическое, экологическое, генетическое, биохимическое.
Кроме этого, современное понимание биоразнообразия
принимает во внимание и гео-исторический аспект – огромное и неповторимое
биологическое разнообразие в историческом прошлом планеты.
«Какое же
видовое биологическое разнообразие в океане и какое таксономическое? Если
говорить о втором виде, то выделяют 35 типов многоклеточных. Практически все из
них представлены в океане - 33 типа. Если мы посмотрим на видовое разнообразие,
то считается, что 2 миллиона видов уже описаны. Из воды описали всего лишь 300
тысяч видов. Казалось бы, на суше гораздо больше видов, чем в океане в
соотношении 10:1. Но последние исследования в океанских глубинах показали, что
это совершенно не так».
Глубоководные аппараты для изучения
океана
«Подводные
роботы помогли нам разобраться, что происходит на океанском дне. Мы получили
возможность брать ненарушенные фрагменты грунта, трубочки морских осадков,
штучно собирать хрупкие морские организмы для исследований в лабораториях, создания
музейных коллекций и наполнения биологических банков».
Аппараты помогают и для учета биоресурсов.
С помощью лазерной линейки проводятся измерения объекта сложной конфигурации. В
результате получают информацию об объеме объекта. Зная объем и плотность
объекта, узнают биомассу этого организма без подъема на поверхность. Аппарат
выполняет съемку – 2 фотографии в секунду. После он безупречно сшивает снимки.
В итоге получаются фотографии участка морского дна любой площади. Также аппарат
движется бесшумно и без турбулентности, поэтому не отпугивает рыб.
Дальневосточные моря
«Это самые
большие моря. Из них мы получаем больше 80% биоресурсов. Они жизненно важны для
России. Площадь России больше 18 миллионов кв. км., так как под национальной
юрисдикцией России находится еще 7,5 млн кв. км. Это интересные места с точки
зрения климатических изменений. На Дальневосточном театре глобальное потепление
происходит гораздо заметнее. Температура здесь повысилась на 1 градус. Для воды
это очень много».
Академик привел в пример результаты
четырех глубоководных экспедиций 2010, 2012, 2014 и 2016 годов. Они проходили в
самых глубоких (9,5 км) частях Охотского, Берингова, Японского морей, в районе
абиссальных равнин южнее Курило-Камчатского жёлоба и в самом Курило-Камчатском
жёлобе. За 17 лет непрерывных экспедиций на исследовательском судне «Витязь» в
Дальневосточных морях обнаружили 660 глубоководных видов организмов с
использование современных робототехнических средств.
Результаты использования новых
технических средств при изучении глубоководного биоразнообразия:
SoJaBio: ~ 100 видов было известно;
621 вид собран, ~30% (203) – новые для науки; трансекта от 500 до 3660 м
глубины.
KuramBio I: ~ 300 видов было известно
для глубин 5000-6000м (по результатам 10 экспедиций НИС «Витязь»); собрано >
1800 видов (22 типа), ~ 60% новые для науки (глубины 4830-5830 м)
SokhoBio: ~ 50 видов было известно;
собрано >1000 видов, ~50% новые для науки на глубинах от 1700 до 4700 м.
KuramBio II: собрано 1328 видов, ~50%
новые для науки на глубинах от 5120 до 9565 м.
Зачем человечеству сотни новых видов
из океанов?
«Морские
экосистемы привлекают особое внимание как гигантский резервуар уникальных
лекарственных молекул с более высокой, чем на суше, степенью химического разнообразия
[Blunt et al., 2015]. Более 20 000 природных соединений были выделены и идентифицированы
из различных морских организмов [Turk et al., 2013].
Глубоководные
экосистемы представляют собой экстремальные и необычные местообитания,
обусловливающие появление новых структур органических соединений с высокой
биологической активностью.
Глубоководные
организмы адаптировали свои биохимические механизмы для выживания в
экстремальных условиях и обладают большим потенциалом индукции первичных и
вторичных метаболических путей для создания структурно уникальных метаболитов
[Niu et al., 2015]. Тем не менее, на их долю сейчас приходится лишь около 2%
всех известных природных соединений морского происхождения.
В то же
время, 75% всех соединений, выделенных из глубоководных объектов, обладают
биологической активностью, причем почти половина из них проявляет
цитотоксичность в отношении ряда линий раковых клеток человека [Skropeta, Wei,
2014]. Выделенные из этих объектов продукты показали высокую противоопухолевую,
антипролиферативную и антибиотическую активность».
В российских Дальневосточных морях:
около 50 «коралловых садов», 110 подводных гор и вулканов, глубоководные
каньоны, гидротермальные источники, холодные метановые силы, абиссальные плато
и желоба.
«Завершить я хотел бы строчками из стихотворения Леонида Мартынова.
Я изучил
морское дно,
Оно
пустынно и темно,
И по нему,
объят тоской,
Лишь
таракан ползёт морской.
Но
теперь-то вы знаете, что это не так!»