Проблемы Мирового океана

Учебное пособие. Ю. Н. Гладкий, С. Б. Лавров. «Глобальная география». Постановка проблем. В самом факте постановки проблем Мирового океана имеет место некая «искусственность», вытекающая из нежелательного противопоставления территории суши и акватории океана. Однако специфика его освоения и экологии так глубока, а значение для всего живого на Земле настолько велико, что проблемы Мирового океана заслуженно приобрели известную самостоятельность .

Их основное содержание чаще всего формулируется следующим образом: 1) растет малоконтролируемое загрязнение акваторий, ведущее к оскудению биологических ресурсов, деградации курортно-рекреационных зон и созданию помех для судоходства; 2) имеет место опасное превышение допустимых объемов промысла отдельных видов ихтиофауны; 3) назревает необходимость более интенсивного вовлечения в хозяйственный оборот минеральных и энергетических ресурсов океана (прежде всего, континентального шельфа); 4) существует потребность в более глубоком уяснении роли Мирового океана в глобальном биогеохимическом круговороте веществ (энергии) и развитии биосферы в целом; 5) происходит эскалация международных конфликтов из-за разногласий в сфере «акваториального» размежевания и дележа богатств континентального шельфа.

Как установлено, полужидкие коллоидные многомолекулярные вещества, послужившие исходным «строительным материалом» зарождающейся органической жизни на планете, могли возникнуть только в водах первичного океана.

За истекшие с тех пор миллиарды лет земная жизнь благодаря непрестанному ее развитию не только проникла на сушу, но и достигла высочайшего совершенства. Но не стоит забывать, что своим бурным расцветом, равно как и самим существованием, все живое на планете — от простейших одноклеточных существ до столь высокоорганизованной формы, какой является человек, — обязано морской среде. Именно Мировой океан обеспечивает дальнейшее развитие жизни на Земле благодаря своей роли регулятора температуры, производителя кислорода и другим функциям.

На этом фоне рельефнее проступают чисто практические проблемы освоения человеком Мирового океана, а именно: 1) минерально-ресурсная; 2) биоресурсная; 3) энергетическая; 4) транспортная; 5) рекреационная; 6) экологическая; 7) научно-познавательная.

Накопление знаний об океане. Морские акватории изучены значительно хуже материков. Скудные знания о Мировом океане существенно пополнились лишь в последние десятилетия в связи с быстрым ростом технических достижений. И это при том, что океанские воды покрывают три четверти (точнее, 71%) Земли!

Даже в древние времена человек не слепо поклонялся морю, а старался постичь его тайны. Финикийцы, египтяне, греки, китайцы, другие народы, проживающие на побережье, имели достаточно полные представления не только о близлежащих, но и весьма отдаленных акваториях, островах и архипелагах. Накопление буквально «по крупицам» подобного рода сведений о море создало предпосылки для великих географических открытий, которые связываются с такими блистательными именами, как Васко да Гама, X. Колумб, Ф. Магеллан и др.

Параллельно сбору сведений о новых заморских территориях расширялись познания человека о структуре океана, о его «подводном царстве». В 1664 г. немецкий ученый А. Кирхер составил первую карту морских течений, основанную на результатах наблюдений многочисленных мореплавателей. Заметную лепту в накопление знаний об океане внесли И. Ньютон, Д. Вернулли, П. Лаплас и другие ученые, разработавшие, в частности, теории морских приливов и волн. Особо отметим вклад русских ученых Э. Ленца и Е. Паррота, которые изобрели батометр и глубокомер для измерения гидростатического давления и глубины. Широкие гидрологические, биологические и климатические изыскания проводили в открытом океане такие русские мореплаватели, как В. Беринг, Ю. Лисянский, О. Коцебу, Ф. Беллинсгаузен, М. Лазарев, Ф. Литке, С. Макаров и др.

Однако эпоха настоящих «великих океанологических открытий» началась в послевоенные годы. Советские ученые обнаружили присутствие жизни на максимальных глубинах по особым организмам — погонофорам, открыли громадные подводные хребты, по мнению академика М. Лаврентьева, являющиеся своеобразными волноводами, вдоль которых на большие расстояния распространяются цунами. Выдающиеся открытия сделали и зарубежные ученые. Была создана стройная концепция движения крупных литосферных плит, проливающая свет на механизм движения материков. Оказалось, что плиты как бы плавают на более мягком слое, лежащем на глубине около 100 км. Этому открытию предшествовало глубинное бурение дна океана, произведенное с американского судна «Гломар Челленджер» при участии советских специалистов. Сенсация заключалась в том, что извлеченные с глубины около 2 км породы в геологическом отношении оказались слишком молодыми, тогда как время жизни океана насчитывает несколько миллиардов лет. Перед участниками экспедиции возник естественный вопрос: куда исчезли более ранние отложения? Мнение ученых оказалось единодушным: они были деформированы и погребены под расплавленным веществом, просачивающимся из недр Земли в местах расположения океанических хребтов.

Хорошо известно, что благодаря активному фотосинтезу морских растительных организмов Мировой океан остается одним из важнейших источников свободного кислорода в атмосфере и гидросфере. Однако механизм «поставок» кислорода океаном таит в себе немало загадок. На основании космических данных, полученных с помощью корабля «Аполлон-16», американские ученые сделали неожиданный вывод о том, что большая часть газообразного кислорода на Земле образуется не в результате фотосинтеза растений, а вследствие распада ядер водяного пара в верхних слоях атмосферы. Если подобный вывод подтвердится, это может «перевернуть» все наши представления об основном источнике свободного кислорода земной атмосферы.

Уникальные открытия были сделаны при изучении самой толщи вод Мирового океана. Одно из них связано с обнаружением своеобразных подводных звуковых каналов, по которым звук может распространяться на многие тысячи километров. Столь удивительное свойство океанских вод дало возможность передавать информацию на сверхдальние расстояния. Другое открытие касается переменчивости морских течений: оказалось, что они отличаются крайним непостоянством, а в зоне их распространения формируются гигантские водяные вихри размерами в сотни километров. Подобные вихревые движения, называемые синоптическими, в какой-то степени аналогичны циклонам атмосферы и также влияют на погоду. Вероятно, их тщательное изучение может существенно приблизить ученых к более точному прогнозированию погоды на Земле.

Глубокое и детальное исследование тайн океана способно принести человечеству колоссальную пользу. Именно в этом состоит суть одной из проблем, вынесенных в заглавие данной темы.

Освоение биологических ресурсов океана. В широом смысле биологические ресурсы океана — все разнообразие растений и животных, обитающих в океанах, включая, разумеется, водоросли и планктон. В литературе довольно часто высказывается мысль о том, что биологических ресурсов океана вполне хватит для того, чтобы прокормить по меньшей мере еще 10 млрд человек. В этой оптимистической цифровой выкладке присутствует существенное «но»: далеко не все биологические ресурсы экономически, технически и экологически возможно и оправданно вовлекать в хозяйство. Именно в нелегком нахождении путей оптимизации эксплуатации биоресурсов океана и состоит суть данной проблемы.

Сегодня значительная доля (более 85%) в используемой человеком морской биомассе принадлежит рыбе. Остальное приходится на долю головоногих и двустворчатых моллюсков (главным образом кальмаров, мидий и устриц), ракообразных (крабов, омаров, лангуст, креветок, криля), иглокожих и некоторых морских млекопитающих. И уж совсем мизерную долю в суммарной биомассе составляют пока бурые, красные и зеленые водоросли, а также высшие цветковые растения.

Специалистами подсчитано, что максимальный вылов рыбы не должен превышать 120—150 млн т в год. Нынешние масштабы вылова пока не достигают этого критического уровня (рис. 41), однако это еще мало о чем говорит. Уже сегодня многие виды рыб находятся на грани исчезновения. Редко стали попадать в рыбацкие сети норвежская и исландская сельдь, морской окунь, камбала, треска; 80% всего рыбного улова падает только на 8 видов. По расчетам специалистов ФАО, мировой улов рыбы без видимого экологического ущерба если и можно увеличить на несколько десятков миллионов тонн, то лишь за счет тщательного соблюдения норм вылова отдельных «дефицитных» пород и расширения промысла новых видов океанических рыб.

Почти весь мировой улов (более 95%) по-прежнему извлекается из шельфовой зоны — материковой отмели со средними глубинами примерно 130 м. Такие мелководные участки океана весьма обширны и иногда простираются на многие тысячи километров от берега, но занимают лишь 7—8% площади мировой акватории. Причины столь высокой концентрации промышленного лова в шельфовой зоне диктуются, разумеется, не только и не столько соображениями навигационного порядка. Решающую роль здесь играет то обстоятельство, что в пределах мелководий самой природой созданы идеальные условия для нектона, т. е. активно передвигающихся в морской среде организмов (в отличие от планктона, пассивно переносимого водными течениями). Здесь много солнечного света и органического вещества, причем последним богаты и придонные слои, населенные бентосом. Именно здесь сосредоточены основные очаги органической жизни в Мировом океане, или, по словам В. Вернадского, «сгущения жизни». Такие сгущения, считал ученый, имеют место там, где сближены две пленки — фотический слой водной массы океана (куда проникает солнечный свет), особенно богатый планктоном, и придонный, богатый бентосом.

Высказываемое иногда мнение о том, что глубоководные участки Мирового океана бедны биоресурсами, не совсем точно. «Едва 2% общей массы океана занято сгущениями жизни. Вся остальная его масса содержит жизнь рассеянную», — заметил В. Вернадский. Так что

в данном случае речь идет лишь о главных местах скоплений биомассы благодаря активно протекающим процессам фотосинтеза и обильной пище для нектона.

Подобные сгущения жизни иногда встречаются и в пределах глубоководных участков океана, что связано с явлениями так называемого апвеллинга, т. е. с вертикальными поднятиями глубинных масс океанической воды, щедро насыщенной биогенными частицами. Один из таких апвеллингов расположен в пределах глубоководной акватории, прилегающей к побережью Перу. Не случайно именно здесь сложился один из самых продуктивных рыбопромысловых районов.

По традиции ведущие позиции занимает промысел в северных широтах (от 30° с. ш.), дающий немногим более половины мирового улова. Вклад океанов в поставляемые человеку морепродукты весьма неравноценен. В этом отношении Тихий и Атлантический океаны заметно превосходят Индийский.

Факторов, влияющих на географию морского промысла, много: естественные, социально-экономические, юридические. Но главный среди них все же связан с пространственными различиями в биологической продуктивности океана. Подобно суше, где имеются высокоплодородные и малопродуктивные земли, в океане четко различают высокопродуктивный континентальный шельф, участки периферии океанов и частично открытых вод и акватории с ограниченными объемами биоресурсов.

На организацию промысла в очень удаленных районах Мирового океана, и в первую очередь в южнополярной области Земли, т. е. в Антарктике, сдерживающее влияние оказывают социально-экономические и технические факторы. Между тем доля антарктического промысла в мировой добыче продуктов моря стремительно растет. Особенно большое хозяйственное значение приобрел криль — представитель антарктического планктона», небольшой рачок до 60 мм длиной и весом 1—2 г, именуемый черноглазкой. В условиях, когда численность стада китов-полосатиков, для которых криль является основной пищей, сократилась, скопление этой мелкой креветки в антарктических водах, напротив, увеличилось. Криль становится очень ценным сырьем для производства кормовой муки, ценность которой, по мнению специалистов, выше муки, получаемой из рыбы.

В южнополярные области человека влекут ресурсы рыбы (особенно нототении), а также диатомовые водоросли, большая пищевая ценность которых доказана. Для развития последних в антарктических водах сложились наиболее благоприятные условия.

Наконец, нельзя обойти стороной культурное разведение некоторых видов организмов на искусственно созданных морских плантациях и фермах. Этот промысел, называемый аквакультурой, был известен еще в глубокой древности (так, выращивание карпов в прудах практиковалось еще четыре тысячи лет назад; разводились также морские рыбы и устрицы). Возможно, аквакультура — одно из генеральных направлений в развитии современной морской экономики. Аргументом здесь служит тот факт, что морские рыбные фермы в состоянии давать в год с 1 га до 6 т продуктов, что во много раз превышает количество рыбы, вылавливаемой с той же площади в настоящее время. Вместе с тем организация аква- культуры возможна лишь в хорошо освоенных человеком акваториях Мирового океана.

Освоение минеральных ресурсов океана. Если пищевые ресурсы моря активно используются человеком с незапамятных времен, то массовое извлечение минерального сырья фактически началось лишь в последние десятилетия. Разумеется, стоимостный ассортимент такого сырья пока небогат: более 90% всех ресурсов, добываемых с морского дна, составляют нефть и газ, хотя в морской воде, как известно, растворены почти все элементы таблицы Менделеева (в том числе около 10 млн т золота).

По мере выработки углеводородных месторождений суши значение подобных месторождений Мирового океана быстро растет. При этом воспринимавшиеся еще совсем недавно с научным скептицизмом предположения о крупных перспективах нефтегазоносности морских акваторий были подтверждены в ходе геологоразведочных работ и эксплуатации открытых месторождений. Сейчас морские месторождения нефти составляют уже около трети всей мировой добычи.

Географию добычи нефти и газа вплоть до 1980-х гг. }чти полностью определяли четыре района: лагуна Маракайбо (Венесуэла), Персидский залив, Гвинейкий залив и Нефтяные Камни на Каспии. Энергетический кризис 1970-х гг. послужил импульсом для экспансии отрасли в другие нефтегазоносные акватории Мирового океана, и прежде всего в Северное море. Последнее достаточно мелководно, а его нефтегазоносный 1ельф, поделенный в основном между Великобританией и Норвегией (незначительные участки достались ЬРГ, Дании, Нидерландам, Бельгии и Франции), охватывает практически всю акваторию.

Сегодня нефтяными платформами «усеяны» побережья Мексиканского залива и Калифорнии (США), стран Юго-Восточной Азии, Африки, Австралии, Новой Зеландии. Буровые вышки появились у берегов многих слаборазвитых стран (Нигерия, Ангола, Конго и др.). Нет пока буровых платформ у берегов Антарктиды, однако мало кто из специалистов сомневается в том, что рано или поздно они появятся и там. Современное состояние геологической изученности ледового континента позволяет говорить о наличии здесь нескольких перспективных нефтегазоносных бассейнов. К ним относятся восточное побережье Антарктического полуострова (включая шельф Филъхнера) площадью около 700 тыс. км² и район шельфового моря Росса.

Дальнейшее освоение минеральных ресурсов океана в большой степени будет зависеть от научно-технического обеспечения. Уже сейчас экспериментальные эксплуатационные работы проводят на глубинах до 1000 м, хотя промышленная нефтедобыча в редких случаях ведется на глубинах более 100—150 м. Сооружаются подводные нефтехранилища, расширяется сеть подводных трубопроводов. Создается специальная технология для работ в морских арктических условиях и в Антарктике. Началось строительство нефте- и газоперерабатывающих заводов непосредственно в море (вопреки решительным протестам экологов).

Помимо нефти и газа, в океане содержатся вольфрамовые и титановые руды, касситерит (оловянная руда), монацит, циркон, хромиты, сера, фосфориты и другие полезные ископаемые, добыча которых может быть эффективна уже сегодня. И действительно, в Австралии, Бразилии, США с пляжевых россыпей уже добывают титан, цирконий, некоторые редкоземельные элементы, на шельфе Аляски — золото и платину, с морского дна у Японских островов — железную руду и уголь. В некоторых странах из морской воды извлекают соли магния, брома, калия.

Говоря о проблеме освоения минеральных ресурсов Мирового океана, нельзя не вспомнить об опреснении морской воды. Перегонный куб для получения пресной воды путем дистилляции был известен с древних времен. В течение 2000 лет этот способ оставался самым простым и широко использовался на флоте. Наряду с совершенствованием дистилляционного метода сегодня широко применяются и другие методы и процессы: естественное и искусственное вымораживание (газгидратный метод); химические процессы ионообмена (реагентные методы); экстракционные методы; с применением мембран — гиперфильтрация (электродиализ); биологические методы. Научно-исследовательский поиск в способах и методах опреснения морской воды закономерно привел к заметному снижению стоимости продукции. На крупных опреснительных установках (в частности, в Кувейте и Лас-Палъмасе на Канарских островах) 1 т опресненной воды стоит уже менее 10 центов.

В одном контексте с проблемой опреснения морской воды можно рассматривать смелые, но пока почти фантастические проекты транспортировки айсбергов от берегов Антарктиды. Запасы материковых и шельфовых льдов этого континента составляют около 20 млн км³, при этом ежегодно ледяной материк «посылает» в океан около 2400 м³ пресной воды. С учетом арктических айсбергов пресной воды в Мировом океане одновременно находится в несколько раз больше, чем содержится ее во всех водоемах суши.

Существуют и другие проекты транспортировки пресной воды с ледяных куполов Антарктиды и Гренландии. В основе одного из них лежит идея создания на ледниках атомных станций для таяния льда с последующей переправкой воды по трубопроводам.

Использование энергии океана. Энергетические ресурсы Мирового океана ассоциируются не только с углеводородным сырьем, добываемым в больших количествах на шельфе, но и с возобновляемыми энергоносителями. Пока энергия океана лишь в очень малой степени поставлена на службу человеку, что придает данной проблеме глобальное звучание (см. также тему «Энергетическая проблема»).

С учетом того обстоятельства, что энергия приливов (потенциал приливной энергии Мирового океана оценивается в несколько миллиардов киловатт) в 2000 раз превышает годовой запас энергии всех рек мира, данное направление в развитии мировой энергетики особенно перспективно.

К сожалению, этого нельзя сказать о других направлениях. Так, постоянным возобновляемым ресурсом является кинетическая энергия волн. Разумеется, она размещена далеко не равномерно по акватории океана, однако в некоторых местах на шельфе, где возможно гидростроительство, она достигает высокой концентрации. Первые промышленные волновые электростанции небольшой мощности уже сооружены в Норвегии, Японии, Индии. Чаще всего с помощью энергии морских волн приводятся в действие электрогенераторы, устанавливаемые на плавучих маяках. Несмотря на высокие стоимостные затраты, целесообразность создания волновых станций определяется конкретными географическими условиями, наличием или отсутствием альтернативных источников, плотностью приходящей энергии и т. д.

Еще одним из направлений в развитии энергетики океана в перспективе может стать строительство электростанций, использующих энергию течений. Результаты гидрологических исследований свидетельствуют, что лишь Гольфстрим в наиболее мощной своей части (38° с. ш.) переносит ежесекундно 82 млн м³ воды, а в течение года — 250 тыс. км³, что в 6,5 раза больше годового стока вод со всей поверхности суши. Конечно, проекты установки в толще Гольфстрима турбин большого диаметра для получения электрической энергии сегодня кажутся нереальными, однако не исключено, что по мере обострения энергетической ситуации в мире к таким проектам еще вернутся. Главные лимитирующие факторы широкого использования энергии течений сегодня — чрезвычайно низкий коэффициент полезного действия существующих преобразователей этого вида энергии (всего 0,5—10%), колоссальные затраты на гигантские турбины, нерешенность многих чисто технических вопросов.

Прямое отношение к проблеме использования энергии океана имеет утилизация термической энергии акваторий. Солнечное тепло, как известно, аккумулируется в верхних слоях океана, в то время как нижние сохраняют достаточно низкие температуры. Вследствие этого создаются значительные различия температуры поверхностных и глубоко лежащих вод. В тропических широтах температура воды на поверхности достигает почти 30°, а на глубине 0,5 км — всего 8—10°. Таким образом, амплитуда температуры составляет примерно 20°.

Это явление лежит в основе работы гидротермальных (или моретермальных) электростанций. Принцип использования разницы температур достаточно прост. Известно, что с уменьшением давления понижается температура кипения воды и, соответственно, температура образования пара. Когда разогретая вода засасывается вакуумом 0,01 атм, она вскипает и образуется пар, способный вращать турбину, соединенную с генератором. Функция же холодной воды заключается в охлаждении пара, поступающего в конденсатор.

Идея широкого использования термической энергии не нова. Еще в 1927г. на р. Маас во Франции была сооружена гидротермальная станция небольшой мощности. Затем было построено несколько более крупных (15 тыс. кВт и более) станций в США, Японии, Кот-д’ Ивуаре. При этом получили развитие новые конструкции гидротермальных станций, в частности на базе использования газа фреона.

Наконец, в мире создаются и обсуждаются проекты сооружения электростанций, основанных на создании искусственного перепада морской воды в узких проливах. Однако реальность подобных проектов очень низка.

Другие проблемы Мирового океана. Особая сторона приложения человеческого труда к океаносфере — использование ее вод как естественных путей сообщения между странами.

В последние десятилетия наиболее быстрыми темпами развиваются новые, нетрадиционные виды морского транспорта: трубопроводы, авиация, линии электропередачи, кабельные средства связи. Внедряются в океаническую деятельность и такие чисто сухопутные виды транспорта, как автомобильный и железнодорожный (сооружение мостов, тоннелей и т. д.). К числу крупных инженерных свершений можно отнести построенные сравнительно недавно тоннели между островами Хонсю и Хоккайдо в Японии (тоннель «Сейкан») и под Ла-Маншем (между Великобританией и Францией), а так же гигантские мосты между островами Хонсю и Сикоку в Японии, островом Бахрейн и Саудовской Аравией.

Успехи современной радиоэлектроники способствовали дальнейшему развитию кабельной связи в морях и океанах, которую оказались не в состоянии потеснить даже космические системы связи с использованием искусственных спутников Земли.

С колоссальной скоростью растет рекреационная нагрузка на побережья. Многие участки побережий в странах с теплым климатом превращаются в сплошные цепи отелей, пансионатов, что ставит перед правительствами этих стран множество нестандартных вопросов. Наконец, интенсивная хозяйственная деятельность человека привела к растущему загрязнению Мирового океана.

Таким образом, глобальные проблемы океана — это проблемы и экономические, и социальные, и технические, и экологические одновременно.

[ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. В чем конкретно проявляется специфика освоения и экологии Мирового океана, которая обычно служит аргументом при идентифицировании глобальных проблем этой сферы планеты?

2. Известно, что океан покрывает большую часть Земли, заметно превосходя по площади сушу. Не стоит ли в этой связи переименовать планету в… Океанию? Как вы аргументируете ответ на этот достаточно провокационный вопрос?

3. Существует расхожее мнение о том, что «гидрокосмос» исследован сегодня хуже, чем обратная сторона Луны. Каковы, на ваш взгляд, наиболее перспективные направления в исследовании проблем Мирового океана?

4. Что вы знаете о заслугах известнейшего французского океанографа Ж. Кусто? Об исследователях Марианской впадины?

Почему проблема освоения минеральных ресурсов Мирового океана имеет глобальное значение?
Чем можно объяснить иногда встречающуюся концентрацию биоресурсов в пределах глубоководных участков океана, что является, как известно, исключением из общего правила?
Использование каких видов возобновляемых энергоносителей океана является наиболее перспективным? Аргументируйте ответ.
В Эрмитаже (Санкт-Петербург) находится известное полотно П. Рубенса «Союз Земли и Воды», на котором богиня Слава венчает союз богини земли Кибелы и бога моря Нептуна. В чем суть нерасторжимой и жизненно важной для человека связи суши и моря?
Проверьте, как вы усвоили значение следующих терминов и понятий: апвеллинг; аквакультура; сгущения жизни; энергия течений; кинетическая энергия волн; термическая энергия океана.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Гладкий Ю. Н., Григорьев Ал. А., Ягъя В. С. Горизонты Ойкумены. — JL, 1990.

Ковшов В. П., Голубчик М. М., Носонов А. М. Использование природных ресурсов и охрана природы. — Саранск, 1996.
Крыжановский Г. А. Ресурс будущего. — М., 1985.
- Моисеев П. А. Биологические ресурсы Мирового океана. — М., 1989.

Реймерс Н. Ф. Природопользование: словарь-справочник. — М., 1990.

Романова Э. П., Куракова Л. И., Ермаков Ю. Г. Природные ресурсы мира. — М., 1993.
Слевич С. Б. Океан: ресурсы и хозяйство. — JL, 1988.

Оставьте свой комментарий, спасибо!

Ваше имя:
E-mail:
Текст комментария...