Закончилась очередная крупная научная экспедиция в Арктику, организованная Институтом океанологии РАН. На борту судна «Академик Мстислав Келдыш» группа ученых Института, аспирантов и студентов из других институтов Академии наук и университетов под руководством академика Михаила Флинта в течение 33 суток вели исследования, продолжая многолетнюю программу «Экосистемы морей сибирской Арктики». Эта программа за 15 экспедиционных лет позволила получить огромный массив новых данных, принципиально важных для понимания процессов происходящих в сегодняшней Арктике. О результатах этой и предшествующих ей экспедиций специальному корреспонденту «Интерфакса» Вячеславу Терехову рассказывает ее руководитель академик Михаил Флинт.
На климат влияет… лед!
Корр.: Программа нынешней экспедиции является продолжением предыдущих исследований. Вероятно, поэтому говорить только о последнем ее этапе невозможно без отсылки к результатам предыдущих.
Флинт: Совершенно верно. В этом году работы экспедиции были сконцентрированы в Карском море. Нашей основной задачей было исследование процессов в Арктике в период схода сезонного ледового покрытия. Именно в этот период, который в последние десятилетия сдвигается на существенно более ранние календарные сроки, происходят процессы, определяющие сегодняшний облик и изменения арктических экосистем, их «отклик» на текущие климатические сигналы и при этом он практически не исследован.
Теперь, что касается всей программы «Экосистема морей сибирской Арктики». Она продолжается с 2007 года и экспедиция этого года — пятнадцатая. Моря сибирской Арктики простираются от Карских ворот на западе до Берингова пролива на востоке и имеют протяженность в этом направлении без малого 6 тыс. км. Эта огромная акватория очень важна не только для нашей страны, которой она принадлежит, но и для Арктики в целом. Сюда поступает весь гигантский речной сток Сибири, со всеми антропогенными, климатическими и природными сигналами.
Природные комплексы этой зоны не только находятся под сильным влиянием происходящих климатических процессов, но и сами оказывают очень сильное влияние на климат. Надо помнить, что в Арктике климатические изменения, которые так заботят человечество, выражены существенно сильнее, чем в других районах. Морскую Арктику от других широт отличает, прежде всего, лед, а точнее — формирование и уход сезонного льда на огромных пространствах.
Именно в этом, прежде всего, проявляются климатические процессы и обратное влияние Арктики на климат Земли.
Но не только этот арктический фактор важен для изучения.
Моря Арктики очень бедны. Почему? Мешает опреснение!
Корр.: Вы упомянули гигантский речной сток. И в этом факторе есть проблемы?
Флинт: В нескольких предыдущих экспедициях многолетней программы, о которой мы говорили, центральной задачей было изучение влияния огромного пресноводного речного стока, а он воистину огромен — более 2 000 кубических километров пресной воды поступает ежегодно в моря сибирской Арктики. Пресная вода формирует очень важные свойства арктических морей: происходит опреснение их верхнего слоя. Это во многом и является причиной их низкой биологической продуктивности. О ней можно судить по объемам морского промысла. В Баренцевом море, лежащем западнее, добывается 1,7 млн тонн биологической продукции, в лежащем восточнее Беринговом море, значительная часть которого тоже покрывается сезонным льдом, — три с лишним млн тонн! А на этом огромном пространстве сибирских морей — повторюсь, это почти в 6 тыс. км с запада на восток — вылов составляет всего 300-400 тонн! И то ловится в основном не морская рыба, а пресноводная, населяющая устья крупных рек.
Корр.: В чем причина?
Флинт: Для ответа на этот вопрос обратимся к тому, что происходит на земле.
Корр.: Причины малой продуктивности лежат на земной поверхности?
Флинт: Не причины, а объяснение. Дело в том, что процессы в море в большой степени похожи на то, что происходит на земле. Посмотрим, что происходит на земле весной, когда сходит снег и появляется яркое солнце. Земля, наземная растительность начинает интенсивно продуцировать. Для того, чтобы земля лучше плодоносила человек испокон века подвергает ее поверхность всякого рода вспашкам. Для чего? Для того, чтобы объединить действие сильного весеннего солнечного света с благоприятными условиями минерального питания. При перевороте земли при вспашке на поверхности оказывается земля богатая минеральными соединениями. Их в глубине почвы создают бактерии, разрушая органику. И взаимодействие солнца и вспаханной части земли — это те благоприятные условия, которые обеспечивают растительности возможность роста и создания нового органического вещества, без которого ничто живое в мире существовать не может.
И то же самое в морях и океанах. Только там работает естественный «плуг», который называется вертикальная конвекция. Иными словами вертикальное перемещение слоев воды. Оно происходит благодаря тому, что зимой вода охлаждается и, становясь тяжелой, опускается вниз, а вода, в которой бактерии создали минеральное питание, выходит наверх в слои, освещенные солнцем, — происходит такой природный круговорот. И потом — будьте здоровы — солнышко прогревает и освещает эту богатую минеральным питанием воду, мельчайшие планктонные водоросли начинают интенсивно продуцировать, создается первичная биологическая продукция.
Но в морях сибирской Арктики этот процесс тормозится опреснением. Поверхностное «одеяло» имеет соленость и, соответственно, плотность существенно меньше, чем плотность воды, лежащей на 10-12 метров ниже. А соотношение вклада температуры и солености в плотность примерно 1:8, то есть воду нужно нагреть или охладить на 8 градусов Цельсия, чтобы «победить» 1 промилле солености. А в сибирских морях эта разница очень часто превосходит 5-7 промилле, при сезонных изменениях температуры, не превосходящих 10-14 градусов Цельсия.
Поэтому, сколько вы не грейте, не охлаждайте поверхностную воду, перепадов плотности, связанных с температурой, не хватает для того, чтобы выровнять плотность верхних и нижних слоев моря. Короче говоря, температурного механизма не хватает для того, чтобы, образно говоря, вспахать море и доставить минеральное питание к солнцу, чтобы начался процесс интенсивного создания биологической продукции.
Поэтому там всего очень мало — бедны биологической продукцией эти моря.
На стоках рек работает гигантский естественный фильтр
Корр.: Не хватает солнца, потому и не хватает рыбы. Так?
Флинт: Не только в этом причина бедности. Испокон веков считалось, что арктические реки выносят в море много минерального питания, обеспечивающего развитие жизни. Но наши специальные исследования установили, что не выносят реки необходимого минерального питания. К сожалению, не выносят, потому что по пути в море, этот процесс блокируется в районах взаимодействия речных и морских вод.
Эти районы называются эстуариями. Мы не говорим дельта, потому что дельта — это разветвленная водная система, а эстуарий — это однорукавное устье реки (от латинского aestuarium — ИФ). Хотя и в дельтах происходят сходные процессы.
Выяснилось, что именно в эстуариях формируются гигантские естественные «фильтры», которые не только препятствуют выносу минерального питания в море, но и предохраняют Арктику от загрязнения, задерживая поступления в море всевозможных загрязнителей, в том числе, поступивших в реку вследствие различных катастроф. В эстуариях существует специальный очень сложный комплекс процессов, который связан с взаимодействием пресной и морской воды.
Это сложнейшая природная «кухня». Мы некоторые аспекты этой кухни понимаем, но далеко не все, она очень сложная и требует изучения в масштабах пространства и времени, которые для нас пока недоступны. Вернее, мы знаем, как это работает, но в общих чертах, а тончайшие механизмы еще предстоит узнать. Этому была посвящена часть наших исследований.
Корр.: А со спутников?
Флинт: Спутники часто были источником ошибочного понимания процессов в морской Арктике. Они «видят» водную толщу всего на 2-3 метра вглубь, а этого далеко не достаточно для понимания многих процессов. Есть большие проблемы и с биологической трактовкой спутникового сигнала. Нужны полевые исследования, охватывающие многие километры различных по свойствам акваторий, что требует наличия большого количества специальных судов, времени, да и денег.
Влияние Атлантического океана на Арктику
Корр.: Подытожим: ученые определили, что причины бедности арктических морей не только в слабости «водного плуга», но и в нехватке минерального питания, поступающего с речным стоком, что естественным образом блокируется при впадении рек в арктические моря.
Дальше, если говорить об очередности проблем, которые изучаете Вы и Ваши коллеги, вероятно, проблемы шельфа?
Флинт: Не совсем точно. Мы изучали и изучаем то, что происходит не только на самом шельфе, но и в тех местах, где мелководный арктический шельф (до 200 метров) переходит в глубоководный район — это так называемая область континентального склона и прилежащие акватории.
Это крайне интересные районы во всем Мировом океане и в Арктике тоже. Атлантическая вода поступает в Арктику в основном вдоль континентального склона, она несет с собой целый ряд факторов, (которые образно называются сигналами), в том числе тепловой сигнал, соленосный сигнал. Считается, что именно интенсификация этого атлантического сигнала в настоящее время может привести к грядущим изменениям морской Арктики. Все эти процессы хорошо проявляются на континентальном склоне.
Корр.: Изменения в какую сторону?
Флинт: Здесь есть разные аспекты: потепление моря, изменение/уменьшение ледовитости, изменение вертикального перемешивания, которое в свою очередь может влиять на ледовитость. Именно донное население континентального склона дает представление о том, как исторически формировалась арктическая фауна. В области склона наблюдается проникновение новых видов из Пасифики и Атлантики. Область континентального склона крайне интересная и в истории Арктики.
Я скажу вам, что 10 тысяч лет назад наши арктические шельфы были просто сушей, там гуляло обильное зверье, а реки проходили через шельф и впадали сразу в глубоководную котловину. И вот только за последние 10 тысяч лет моря превратились в то, что мы видим сегодня, а на шельфе мы видим древние русла рек. А сам склон континентальный морским склоном и оставался. В этой области особенно хорошо проявляется вся история взаимодействия Арктики с обоими великими океаническими бассейнами — Атлантики и Тихого океана.
Следует сказать, что в области арктического континентального склона действуют уникальные механизмы, недавно описанные нами, которые приводят к формированию локальных областей, иногда в несколько десяткой километров шириной, которые выделяются чрезвычайно высокой продуктивностью — на порядок более высокой, чем прилежащие районы Арктики.
Есть под водой и углеводородное сырье, но не достать!
Корр.: Биопродуктивность?
Флинт: Прежде всего, о ней идет речь. Но не только. Именно этот район считают одним из очень перспективных с точки зрения наличия месторождений углеводородного сырья — подножие континентального склона, потому что именно в этой области исторически существовали определенные условия для формирования осадочных бассейнов.
Корр.: Они уже разрабатываются, или еще предстоит?
Флинт: Это пока прогнозы, потому что для доказательства необходимо бурение морского дна. Самое главное доказательство — это бурение. Любые исследования прекрасны и необходимы как предварительный этап, но пока бурений в Арктике нет на таких глубинах, и потому существуют только косвенные геофизические доказательства.
Корр.: Глубина бурения на 200 метров?
Флинт: Нет, до 200 метров бурить больших проблем нет. Я имею в виду подножие континентального склона — а это 2-2,5 тысячи метров. На такую глубину в Артике еще не бурили. Узнал, что китайцы спускают на воду специальное судно с возможностями бурения при глубине моря свыше 11 км! Грядет фонтан фундаментальных и прикладных открытий
Так что, как видите, в Арктике есть, что изучать и над чем работать! Очень хотелось бы делать это своими руками.